Проектирование автомобильных дорог (147426)

Посмотреть архив целиком

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»



Автотранспортный факультет

Кафедра «Организация и безопасность движения»




Проектирование автомобильных дорог

















Барнаул – 2009


Задание


Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

– дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Новосибирской области;

– категория основной автомобильной дороги – I;

– категория примыкающей автомобильной дороги – III;

– заданный срок службы дорожной одежды Тсл = 15 лет;

– заданная надежность Кн = 0,98;

– приведенная к нагрузке типа А1, интенсивность движения на конец срока службы:

– основной автомобильной дороги 10000 авт/сут;

– примыкающей автомобильной дороги 2000 авт/сут;

– тип дорожной одежды капитальный;

– приращение интенсивности q = 1,05;

– грунт рабочего слоя земляного полотна – супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 WТ, относится к сильнопучинистым грунтам;

– материал для основания – щебеночно-гравийно-песчаная смесь, обработанная цементом марки 20;

– высота насыпи составляет 1,3 м, толщина дорожной одежды – 0,69

– схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна – III;

– глубина залегания грунтовых вод – 1,4 м.

– угол примыкания второстепенной дороги – 1140




Расчет на прочность


Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы по формуле:


, (1)


где Кс = 29,8 – коэффициент суммирования;

Трдг = 145 дней – расчетное число расчетных дней в году (Приложение 6);

Кn = 1,49 – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (таблица. 3.3) [3]



приведенная интенсивность на последний год срока службы, авт/сут;

- расчетный срок службы (Приложение 6, таблица П. 6.4); [3];

q – показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.

Для основной дороги:

авт.

Для примыкающей:


авт.


Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров. За основу принимаем типовой проект для II дорожно-климатической зоны, приведенный с учетом местных условий.

Для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 2 таблица П. 2.5, Приложение 3 таблица П. 3.2 и Приложение 3 таблица П. 3.9); [3]


Таблица 3.1 – Расчетные параметры

Материал слоя

h слоя, см

Расчет упругому прогибу, Е, МПа

Расчет по усл сдвигоустойчив.,

Е, Па.

Расчет на напряжение при изгибе

Е, МПа

R0, МПА

α

m

1

Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90

8

3200

1800

4500

9,80

5,2

5,5

2

Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90

11

2000

1200

2800

8,00

5,9

4,3

3

Асфальтобетон высокопористый на БНД 60/90

20

2000

1200

2100

5,65

6,3

4,0

4

Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом

30

450

450

450

-

-

-

5

Песок пылеватый W0 = 0,70Wm

-

72

72

72

-

-

-


Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рисунок 3.1; [3]



1) (2)


по Приложению 1 таблица П. 1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см


(3)


(4)


МПа


2) ; ; МПа


4) ; ;


=0,36*2000=720 МПа


5) Требуемый модуль упругости определяем по формуле:


Етр = 98,65 [lg(Np) – 3,55] (5)


Для основной дороги:

Етр = 98,65 [lg 26050884 – 3,55] = 381 МПа.


Для примыкающей:

Етр = 98,65 [lg 5210177 – 3,55] = 312 МПа.

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

– для основной дороги:

– для примыкающей:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу – 1,30 (таблица 3.1). [3]



Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу, как для примыкающей так и для основной автомобильных дорог.

Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:


(6)



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

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при W = 0,7 = 26050884 авт.) = 72 МПа (табл. П. 2.5), = и с = 0,004 МПа (табл. П. 2.4.)

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле, где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П. 3.2 [3] при расчетной температуре плюс 20


МПа (7)


По отношениям и и при = с помощью номограммы (рис. 3.3.) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,018 МПа.

Таким образом: Т = 0,018 *0,6 = 0,0108 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя определяем по формуле:


, (8)


где = 0,004 МПа, = 1,0.

сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), принимаемое с учетом повторности нагрузки (Приложение 2, табл. П. 2.6 или табл. П. 2.8);

k – коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.

- глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см;

= 8 + 11 + 20 + 30 = 69 см.

= (Приложение 2 табл. 2.4.), = 0,002 кг/см

, (9)

где 0,1 – коэффициент для перевода в МПа.

= 1,29, что больше =1,00 (табл. 3,1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующие в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле:


(10)


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

Нижнему слою модели присваивают следующие характеристики: МПа (п. 2.4); =и с =0,004 МПа таблица (П. 2.4) [3];

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле, где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущие, назначаем по таб. П 3,2 при расчетной температуре +20 С (таблица. 3,5). [3];


МПа (11)

По отношениям и и при с помощью номограммы (рис. 3.2) находим удельное активное напряжение сдвига:МПа

Таким образом: Т=0,022*0,6=0,0132 МПа

Предельное активное напряжение сдвига в песчаном слое определяем по формуле, где МПа,

(таб. П. 2.6)

По таблице (3.1) [3] , следовательно условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели. Где нижний слой модели – часть конструкции расположенная ниже пакета асфальта бетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис. 3.1 как общий модуль для двухслойной системы.

МПа

К верхнему слою относятся все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле:



МПа. (12)


б) По отношениям и по номограмме (рисунок. 3.4) [3]

Расчетное растягивающие напряжение вычисляем по формуле:


МПа (13)


в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение при

МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П. 3.1)

= 0,10 (таблица П. 4.1) [3];

t = 1,71 (таблица П. 4.2) [3];



m = 4; = 6,3 (табл. П. 3.1);

– для основной дороги:

= 0,85 (табл. 3.6)

МПа;

– для примыкающей:

= 0,85 (табл. 3.6)

МПа;

(по табл. 3.1)

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.




Графическая часть






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.