2015-04-01
655
Требуется запроектировать конструкцию дорожной одежды с непрерывно армированным покрытием.
6. 1. Исходные данные
Местность по условию увлажнения относится к I типу, проходит в нулевых отметках. Грунт земляного полотна - суглинок тяжелый - Егр = 35 МПа.
Расчетный срок службы покрытия - 35 лет. Суммарный размер движения за срок службы - 20 млн (приведенных к группе А) автомобилей. Суточные перепады температуры на поверхности покрытия (Dtп) в течение года даны в табл. 1.
Дорожная одежда включает:
подстилающий слой из среднезернистого песка - Еп = 120 МПа;
верхний слой основания из песка, стабилизированного цементом М75, с модулем упругости Епц = 600 МПа;
непрерывно армированное покрытие из бетона В30,0 и арматуры класса A-III.
Величина сил сцепления бетона с арматурой составляет 7,0 МПа. Сцепление покрытия с основанием равно 0,7 МПа.
Таблица 1*
| Перепад температуры на поверхности покрытия, °С | ||||||
| Повторяемость дней в году с данным перепадом |
* Табл. 1 составляется по СНиП, в зависимости от суточного перепада температуры воздуха, или по опытным данным.
|
|
|
6. 2. Проектирование дорожной одежды
6.2.1. Общая толщина дорожной одежды и толщина песчаного подстилающего слоя определяется общепринятыми методами (см.ОДН 218.046-01) по условию морозоустойчивости и осушения дорожной одежды. Для принятых данных они составляют, соответственно, 75 и 25 см.
6.2.2. Толщина покрытия предварительно назначается равной 24 см, толщина слоя стабилизированного песка - 14 см.
Для получения общей толщины дорожной одежды Н = 75 см толщина песчаного слоя должна составлять не менее 37 см. Принимаем округленно hп = 40 см.
6.2.3. Процент армирования покрытия в продольном направлении определяется по формулам (3) и (4):
6.2.4. Раскрытие трещин определяется по формуле (5). При диаметре арматуры 14 мм раскрытие трещин составляет
где q = 44/15,4 = 2,86.
При диаметрах арматуры 12, 10, 8 и 6 мм раскрытие трещин, соответственно, уменьшается до 0,31, 0,26, 0,21 и 0,15 мм.
Из условия минимального раскрытия трещин выбираем арматуру диаметром 6 мм.
6.2.5. Эквивалентный модуль упругости основания определяется последовательным решением по номограмме двухслойной системы на упругом основании (см. ОДН 218.046-01). Принятая конструкция имеет эквивалентный модуль упругости основания (Еэкв), равный 90,0 МПа.
6.2.6. В предварительном расчете дорожной одежды на автомобильную нагрузку покрытие считается как бетонное без учета арматуры.
По формуле (10) определяется радиус жесткости покрытия:
6.2.7. Изгибающий момент в покрытии определяется по формуле (7):
Мн = 6,0(0,0592 - 0,09284×ln(18,25/94)) = 1,20 тм.
|
|
|
Влияние соседних колес учитывается по формуле (8). Приведенные ординаты ближайшего колеса равны: h = 160/94 = 1,70; x = 0.
Суммарный нормативный изгибающий момент равен 1,35 тм.
6.2.8. Проверка бетонного сечения на выносливость проводится по формуле (20):
1,35×105 кг×см = 45×0,7×0,43×9600 = 1,35×105 кг×см.
Таким образом, покрытие обладает достаточной несущей способностью по выносливости.
6.2.9. Толщина покрытия армированного непрерывной арматурой в верхней зоне плиты уменьшается на величину Dh по формуле (21), где Fa = m×Fб:
Dh = 0,0059×24×(100/100)×17 = 2,5.
Принимаем Dh = 3 см и толщину покрытия - 21 см.
При расположении арматуры на нейтральной оси покрытия или ниже толщины плиты может быть уменьшена на 2Dh (до 18 см) с последующей проверкой расчетом. Принимаем толщину покрытия h = 18 см с расположением арматуры на нейтральной оси покрытия.
6.2.10. Расчет железобетонного покрытия на автомобильную нагрузку производится в следующем порядке:
а) задаем процент армирования покрытия в продольном и поперечном направлениях.
Процент армирования в продольном направлении принимаем по расчету на объемные изменения материала равным 0,59 %. Процент армирования в поперечном направлении принимаем равным 0,15 %, из стали А-III диаметром 6 мм с расположением арматуры на расстоянии 9,6 см от поверхности покрытия;
б) определяем геометрические характеристики сечения.
По формуле (14) находим высоту сжатой зоны бетона (Хс) в продольном и поперечном направлениях:
в продольном направлении Хс = 2,9 см;
в поперечном направлении Хс = 1,7 см.
По формуле (12) определяем жесткость сечения:
в продольном направлении
В = 2,0×106×11,0×(9,0 - 2,9/3)(9,0 - 2,9) = 1,17×109 кг×см2;
в поперечном направлении
В = 2,0×106×2,7×(9,6 - 1,7/3)(9,6 - 1,7) = 0,41×109 кг×см2.
Погонная жесткость, соответственно, равна:
в продольном направлении Вп = 1,17×107 кг×см;
в поперечном направлении Вп = 0,41×107 кг×см;
в) определяем радиус жесткости покрытия по формуле (11):
в продольном направлении
в поперечном направлении
г) по формуле (7) находим изгибающий момент:
в продольном направлении
М = 6,0(0,0592 - 0,09284×ln(18,25/30)) = 0,63 тм;
в поперечном направлении М = 6,0(0,0592 - 0,09284×ln(18,25/21)) = 0,43 тм;
д) проверку железобетонного сечения на выносливость производим по формулам (22) и (23):
в продольном направлении
для бетона
0,63×105 кг×см < 305×100×2,9×(9,0 - 2,9/3)×0,7×0,43 = 2,13×105 кг×см;
для арматуры
0,63×105 кг×см < 4000×11,0×(9,0 - 2,9/3)×0,85×0,52 = 1,55×105 кг×см;
в поперечном направлении
для бетона
0,43×105 кг×см < 305×100×1,7(9,6 - 1,7/3)×0,7×0,43 = 1,4×105 кг×см;
для арматуры
0,43×105 кг×см < 4000×2,7×(9,6 - 1,7/3)×0,85×0,52 = 0,43×105 кг×см.
Непрерывно армированное покрытие обладает несущей способностью по выносливости.
