Расчет дорожной одежды на прочность

Задача расчета: определение толщины слоев дорожной одежды в вариантах, пользуясь деформативными и прочностными характеристиками исходных материалов.

Расчет основан на следующих предпосылках:

- зависимость деформации от напряжения для материалов и грунтов при расчетных нагрузках, влажности, плотности и температуры является линейной;

- напряженно-деформативное состояние дорожной одежды под действием местной нагрузки определяется решениями теории упругости для слоистого полупространства с учетом условий сопряжения слоев на контактах;

- влияние продолжительности и повторности действия нагрузок от движения транспорта на напряженно-деформативного состояния дорожной одежды учитывается введением характеристик усталостных свойств;

- силы инерции не учитывают;

- реальные многослойные конструкции приводятся к двух и трехслойным моделям;

- одежды на остановках общественного транспорта, перекрестках и т.п. рассчитаны на многократное кратковременное действие;

- дорожную одежду нужно рассчитывать с учетом надежности, под которой подразумевают вероятность безотказной работы конструкции в течение всего периода между капитальными ремонтами.

Отказ – это такое состояние дорожной одежды и соответствующий ему коэффициент прочности, при котором требуется проведение капитального ремонта ранее срока, установленного действующими нормами. Количественный показатель – уровень надежности, определяемый по формуле:

, при K _проч = 0,9 - 1, 0, где

L – протяженность участка дороги, не требующего ремонта;

L общ – общая протяженность дороги;

K проч - коэффициент прочности.

Допустимый уровень надежности дорожной одежды:

- капитального типа Кн=0,95, K проч =1;

- облегченного типа Кн=0,85, K проч =0,9.

С учетом уровня надежности определяют расчетные значения сопротивления растяжению при изгибе асфальтобетона и влажности грунта (Wгр).

Основа расчета – перспективная приведенная интенсивность воздействия нагрузки в период, неблагоприятный для работы дорожных одежд. Устанавливается при экономических обследованиях путем анализа закономерностей изменения интенсивности движения и объемов перевозок.

Перспективный срок: П= X +Y+ Z, где

X –число лет от года последнего учета движения на существующей дороге до начала строительства;

Y – число лет от начала строительства до ввода в эксплуатацию;

Z – продолжительность периода между капитальными ремонтами.

Критерии прочности:

- сопротивление сдвигу в грунтах и слоях из слабосвязных материалов;

- сопротивление растяжению при изгибе монолитных слоев;

- сопротивление упругому прогибу всей конструкции.

Конструкция дорожной одежды считается прочной, если коэффициент прочности по каждому из критериев больше или равен критерию прочности, найденному с учетом требуемого уровня надежности. Минимальные значения толщины слоев (независимо от прочности) нормируются: асфальтобетон крупнозернистый – 6-7 см.; асфальтобетон мелкозернистый - 3 – 5 см.; щебень, гравий - 15 см. При проектировании усиления дорожной одежды (сетка трещин, выбоины) минимальную толщину слоя усиления из материала, содержащего органическое вяжущее, назначают с учетом интенсивности движения: приведенная интенсивность 100 ед/сут. - 7 см.; 2000ед/сут. - 13 см..

По результатам расчета принимают конструкцию дорожной одежды. Проверка деформативных свойств проводится непосредственно на дороге штамповыми испытаниями или специальными приборами. Модуль упругости сравнивают с требованиями СНиП: Eупр ≥ E (СНиП)