Пример 3. Требуется запроектировать дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием на цементобетонном основании

Требуется запроектировать дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием на цементобетонном основании.

Исходные данные

Дорога имеет две полосы движения шириной по 3,5 м при ширине обочин 2,5 м;

расчетный срок службы покрытия - 15 лет;

расчетная нагрузка от колеса на дорожную одежду Q_к = 50 кН;

интенсивность движения расчетной нагрузки на полосу в конце срока эксплуатации дорожной одежды - 1000 ед./сут;

дорожно-климатическая зона - III;

схема увлажнения рабочего слоя - 1;

грунт земляного полотна - песок мелкий;

материал покрытия - асфальтобетон на основе БНД 60/90;

материал основания - бетон класса B_tb2,8 (P_tb35).

Глубина промерзания и уровень залегания грунтовых вод значения не имеют, т.к. расчета конструкции на морозоустойчивость не требуется.

Назначение расчетных характеристик грунтов и материалов дорожной одежды

Для проведения расчетов назначаем следующие показатели:

1) Требуемый уровень надежности и соответствующий ему коэффициент прочности по табл. 3.1 Рекомендаций:

для заданной интенсивности движения уровень надежности 0,90; коэффициент прочности К_пр = 0,94.

2) Модуль упругости грунта по табл. П.2.5 ОДН 218.046-01 для песка мелкозернистого Е_п = 100 МПа.

3) Характеристики сопротивления сдвигу песчаного слоя:

определение расчетной повторности нагружения;

интенсивность движения в первый год эксплуатации:

По табл. П.2.6 ОДН 218.046-01

С_п = 0,002 МПа; j_п = 25°; j_ст = 31°.

4) Модуль упругости и сопротивление растяжению при изгибе бетона по табл. П.1.1 Рекомендаций:

для бетона класса B_tb2,8 - P_tb = 35, Е = 28000 МПа;

по табл. П.3.1 ОДН 218.046-01 - Е_a = 4500 МПа; h_a = 14 см; R_o = 9,8 МПа.

Расчета конструкции на морозоустойчивость не требуется, т.к. грунт земляного полотна - песок мелкозернистый.

Расчет необходимой толщины дренирующего слоя

Расчет не производится, т.к. грунт земляного полотна - песок мелкозернистый.

Назначение конструкции дорожной одежды

Согласно табл. 2.3. Рекомендаций, для интенсивности 1000 ед./сут назначаем следующую конструкцию дорожной одежды:

покрытие - асфальтобетон на основе БНД 60/90; Е_а = 4500 МПа; h_а = 14 см;

основание - цементобетон класса В_tb2,8; Е_цб = 28000 МПа; h_цб = 16 см.

Согласно пп. 2.16 и 2.18, длину плит назначаем равной 15 м; продольный шов не устраиваем; поперечные швы устраиваем без штырей.

Проверка расчетом толщины слоя покрытия и основания

По формуле (3.30) Рекомендаций определяем эквивалентную толщину слоя:

По формуле (3.11) рассчитываем упругую характеристику:

По формуле (3.9) определяем напряжение, возникающее от нагрузки, при К_м = 1:

По табл. П.4.11 для III дорожно-климатической зоны (Курская обл.) находим: А_п = 15,5.

Согласно п. 3.19 Рекомендаций w = 0,26 рад/ч; а_ta = 0,002 м²/ч; a_tб = 0,004 м²/ч;

По формуле (3.32) определяем Dt_б:

По формуле (3.31) вычисляем напряжения от перепада температуры по толщине нижнего слоя:

s_t = (0,00001×28000×3,0)/2 = 0,42 МПа.

По формуле (3.8) вычисляем коэффициент усталости:

К_у = 1,08×(1348525)^-0,063 = 0,44.

По формуле (3.7) находим:

По формуле (3.29) и с учетом данных табл. 3.1 Рекомендаций

Условие прочности для нижнего слоя выполнено.

Проверка расчетом толщины асфальтобетонного покрытия

По рис. П.4.1 для N_с = 1000 ед./сут находим: К_уа = 1.

По формуле (П.2.3) вычисляем расчетную нагрузку:

Q = Q_к×K_д = 50×1,3 = 65 кН.

По табл. П.4.13 для мелкозернистого асфальтобетона находим: С_а = 0,2 МПа.

Тогда по формуле (3.33)

Условие прочности для покрытия дорожной одежды выполняется.