Расчет на сдвиг в грунте земполотна

Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:

(6.23)

где К^тр_пр - требуемое минимальное значение коэффициента прочности, определяемое с учетом заданного уровня надежности (см. табл. 3.1 ОДН 218.046-01), принимаем равным 0.94;

τ_φ - расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной нагрузки (п. 3.34 ОДН 218.046-01);

τ_доп - предельная величина активного напряжения сдвига (в той же точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг (п. 3.35 ОДН 218.046-01).

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:

(6.23)

Для определения τн предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (суглинок легкий) со следующими характеристиками: (при W_р = 0,74 и SN_p = 206275 авт.) Е_н = 39.6 МПа (табл. П.2.5 ОДН218.046-01); j = 5,3° и с = 0,0054 МПа (табл. П.2.4 ОДН 218.046-01).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12 ОДН 218.046-01), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П.3.2 ОДН218.046-01 при расчетной температуре +20 °С (табл. 3.5 ОДН 218.046-01).

E_срвзв=(4*1200+6*800+10*350+18*450+26*100)/64=372 (6.24)

По отношениям Ев/Ен=9.39 и h/D=64/37=1.73, и при j = 15.6° с помощью номограммы (рис. 3.3 ОДН 218.046-01) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,0138 МПа.

Таким образом: τ_φ = 0,00138×0,6 = 0,0083 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.14 ОДН218.046-01), где С_N = 0,0054 МПа, К_д = 1,0.

τ_доп = k_д*(с_N + z_опγ_гр tgj_СТ), (6.25)

где С_N - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (Приложение 2, табл. П.2.6 или табл. П.2.8 ОДН 218.046-01);

k_д - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе «основание - песчаный слой» разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения k_д равным 1,0;

j_СТ - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки.

j_ст = 15.6° (табл. П.2.4 ОДН 218.046-01)

z_оп – глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см

γ_гр – средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см ³

γ_гр = 0,0018

τ_доп = 1*0,0054+0,1*0,0018*64*tg 15,6° = 0,0086 МПа,

Кпр=0,0086/0,0083=1,03

что больше чем К^тр_пр=0,94(табл. 3.1 ОДН 218.046-01).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.