Определение модуля упругости

 

Требуемый модуль упругости определяется из условия ограничения упругого прогиба дорожной одежды в неблагоприятный период года:

E_тр= ,                                                    (4.1)

где p – удельное давление на дорожную одежду от расчетного автомобиля

 D – диаметр круга равновеликого площади сдвоенного колеса расчётного автомобиля

μ –?оэффициент Пуассона

[D] – допускаемый прогиб дорожной одежды.

       Рассматриваемые улицы являются транспортно-пешеходными улицами районного значения. Расчетной нагрузкой для улиц данной категории является нагрузка по схеме Н – 10 (см рис. 4.1)

 

 

 

                                                                 3 тс 7 тс      3 тс 7 тс

 

                                                                     4      8        4

 

 

                                                                               Рис. 4.1

 

 

E_тр= = 1274 кг/см².

 

Однако согласно указаниям [ 1, табл. 43 ] минимальный модуль упругости для улиц данной категории Е_тр = 1800 кг/см², следовательно для дальнейшего расчета принимается Е_тр = 1800 кг/см².

     

Конструирование дорожной одежды

 

Толщина отдельных слоёв дорожной одежды назначается исходя из условия удобства производства работ по устройству дорожной одежды. В первом приближении толщины отдельных слоёв дорожной одежды назначаются минимальными, согласно требованиям “ Инструкции по проектированию и расчёту дорожной одежд нежесткого типа ”.(см. рис. 4.2)

                                1                                                           4 см

      

2                                                           6 см

 

                                             ~      ~

3                                                           16 см  

 

 

4                                                           15 см

 

5       

                                                                                                                                   20 см

 

                                             6

 

Рис. 4.2.

 

       Расчетные характеристики материалов слоев дорожной одежды назначаются в соответствии с [ 1, табл. 48 – 50 ].

1. Модуль упругости верхнего слоя асфальтобетона

при температуре 10°С ….……………………………………………… 15000 кг/см².

2. То же, нижнего слоя …………………………………………………… 10000 кг/см².

3.  Модуль упругости верхнего слоя основания из щебня,

обработанного битумом………………………….…………………….. 6000 кг/см².

4. Модуль упругости нижнего слоя основания из щебня…...…………... 4000 кг/см².

5. Модуль упругости слоя песка …………………………………………. 1200 кг/см²

6. Угол внутреннего трения слоя песка……...…………………………… 40°

7. Модуль упругости грунта основания (супесь лёгкая)...……………... 450 кг/см²

8. Угол внутреннего трения грунта основания …………………………. 35°

9. Удельное сцепление грунта основания…………………………………0.12 кг/см²

 

Расчет дорожной одежды

 

4.3.1. Расчет по величине упругого прогиба

      Расчет дорожной одежды по величине упругого прогиба производится по номограммам связывающим такие параметры дорожной одежды, как отношение модулей упругости дорожной одежды и грунта основания (), отношение толщины слоя дорожной одежды к диаметру отпечатка сдвоенного колеса расчетного автомобиля    () и отношение модуля упругости на поверхности слоя в котором следует ограничить прогиб к модулю упругости нижележащего слоя (). Расчетная схема приведена на рис. 4.3.

                                                                   D

 

р

h                                         E_ср

                                                                                                   

                                                                                      E₂

Рис. 4.3

 

           Модуль упругости дорожной одежды определяется как средневзвешенное значение модулей упругости слоёв дорожной одежды:

 

,                                                  (4.2)

где Е _i – модуль упругости i-го слоя дорожной одежды

h _i – толщина i-го слоя дорожной одежды

 

(кг/см ²)

 

,       ,     

 

Е _о = 0.48 Е _ср = 0.48*4918 = 2360 (кг/см ²)

Е _о > Е _тр, следовательно расчет по величине упругого прогиба можно считать оконченным

4.3.2 По сдвигу в слабосвязанных слоях

 

Расчет по сдвигу в слабосвязанных слоях дорожной одежды производится на границе слоёв 5 и 6 (см. рис. 4.2). Данный расчет сводится к проверке выполнения условия:

t _{а max} + t _{a b} £ 1/К _пр К К ₂ с,                                  (4.3)

 

где t _{а max} – максимальные сдвигающие напряжения от временной нагрузки

t _{a b} – максимальные сдвигающие напряжения от веса дорожной одежды

К _пр – коэффициент капитальности покрытия (для капитальных покрытий К _пр = 1)

К – коэффициент зависящий от вида грунта подстилающего слоя (К = 0.8 для супеси)

К ₂ – коэффициент запаса (К ₂ = 1)

С – удельное сцепление грунта подстилающего слоя

       Максимальные сдвигающие напряжения от временной нагрузки (t _{а max}) определяется по номограммам приведённым в [ 1, рис.75 ]:

 

t _{а max} /р = 0,0024

t _{а max} =0.0024 *р = 0.0024*3.5 = 0,0084 (кг/см ²)

 

           Максимальные сдвигающие напряжения от веса дорожной одежды (t _{a b}) определяется по номограммам приведённым в [ 1, рис.76 ]:

 

t _{a b} = – 0,055 кг/см².

 

            Таким образом условие (4.3) принимает вид:

 

0.0084 – 0.055 £ 1/1*0.8*1*0.12

– 0.0466 £ 0,096

 

Условие (4.3) выполняется, следовательно на границе слоёв 5 и 6 (см. рис. 4.2) сдвига не будет.

 

4.3.3 Расчет асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе

Расчет асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе проводится исходя из условия:

s_к < R _u                                                 (4.4)

 

где s _к – максимальные растягивающие напряжения в нижнем слое асфальтобетона

R _u – максимально допустимые растягивающие напряжения

 

Максимальные растягивающие напряжения в нижнем слое асфальтобетона (s _к) определяются по формуле:

s_к = 1.15*р* ,                                                    (4.5)

 

где 1.15 – динамический коэффициент

    р – расчетное давление

    – максимальное удельное растягивающее напряжение, определяемое по номограммам [ 1, рис. 77 ]

 = 1.63 кг/см ²

s_к = 1,15*3.5*1.63 = 6.56 (кг/см ²)

R _u = 12 кг/cм ²

 

           Условие (4.5) принимает вид:

6.56 £ 12

 

Условие (4.5) выполняется, следовательно асфальтобетонное покрытие не будет разрушаться при изгибе под действием расчетной временной нагрузки.