Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

Е'

По

графику

(см.

рис. 11.11),

р- — 0,23; следовательно,

Е' — 10 ООО X

X

0,23 = 2300 кГ/см2.

1

Определяем эквивалентный модуль упругости на поверхности третьего

слоя

Е'

=

2300

h2

=

10

—

=0,29; —

= 0,28.

Е2

8000

D

35,6

Е"

Е" =

По

графику

на рис. 11.11 = - = 0,22;

следовательно,

8000 • 0,22 —

=

1760

кГ/см2.

2

Учитывая, что общая

толщина

дорожной

одежды из условий

морозоустой­

чивости не должна быть менее 55 см, распределяем оставшуюся

толщину

слоев

одежды 55 — 15 = 40 см на верхний слой основания h3 =

25 см и нижний

слой

(предварительно)

Л4 =

15

см.

основания

возьмем

подобранную

В качестве материала

для верхнего слоя

модуль упругости такого материала равен 6000

кГ/см2.

Вычислим

эквивалентный

модуль

упругости

Е" на поверхности третьего

конструктивного

слоя:

Е"

1760

А3

=

25

= 0 , 7 .

— =

- =0,29;

—

Е3

6000

D

35,6

£"'

Е'" = 6000 • 0,12 =

По графику

(см. рис. 11.11) £— =

0,12; следовательно,

= 720 кГ/см2.

3

В качестве материала для четвертого конструктивного слоя возьмем средне-

зернистый песок с модулем упругости

1200

кГ/см2.

Определим

необходимую толщину

четвертого

конструктивного

слоя.

Е'"

720

'

£ г р

=

375

= 0,31.

— =

=0,60;

£ 4

1200

£ 4

1200

По

графику

(см. рис. I I . l l ) g - =

0,95;

следовательно,

толщина

четвертого

слоя должна быть

равна

ft4

=

35,6 • 0,95 =

34

см.

34 = 74 см > 55 см.

Общая толщина дорожной одежды Н — 5 +

10 + 25 +

Запроектированную дорожную одежду необходимо проверить на растягиваю­

щие напряжения при изгибе.

Определим

по табл.

I I I . 11 или графику (см. рис. I I I . 5 )

растягивающие на­

пряжения на нижней поверхности первого

конструктивного

слоя.

При

Ев

15 000

и

Лх

5.

— =

"~тгг~ = 6,5

- — =

— — ==0,14 растягивающее напряжение

Ен

2300

D

35,6

при изгибе равно 4

кГ/см2.

Допустимое растягивающее напряжение для верхнего

слоя асфальтобетона

по табл.

I I I . 12 составляет

15 кГ/см2,

что превышает напряжения, которые воз­

Эквивалентная

толщина

верхних

слоев

I

f

15 000

Л а

= 1

0 + 5 1

/

1^осТ = 1 5 ' 4 ™ -

При ^

= 1 ™

= 6 , 8

и

^

=

^ i

= o . 4 3

Еи

1760

D

35,6

растягивающее

напряжение по

табл. I I I . 11 или графику (см.

рис. I I I . 5 )

со­

ставляет 6,5 кГ/см2, что также

меньше допустимого

напряжения

для асфальто­

бетона нижнего

слоя, равного

7,5 кГ/см2

по табл.

I I I . 12.

Определим

величину растягивающих

напряжений, которые

возникают

на

цементом). Эквивалентная толщина

трех верхних

слоев

з.

f

15 ООО

-,

Г\2

ООО

ft8 = 25 + 5 1 /

+ 10 I /

= 4 4 с ж .

При

У

6 000

У

6 000

Ев

6000

ft,

44

^

= ^ f = 8 ' 3

"

Т = 3 5 7 б = 1 ' 2 4

растягивающее

напряжение

по

табл.

I I I . 1 1

или

графику на рис. I I I . 5 равно

3

кГ/см2,

что также меньше, чем допустимое для щебня, обработанного цементом

по

табл.

III . 12

(3,5

кГ/см2).

Если вместо укрепленного щебня брать слой щебня без вяжущего, то общий

модуль

.Еобщ должен

быть

уменьшен по табл. I I I . 4 примерно на 20%. Отсюда

сравнения

вариантов.

П р и м е р

3

Задание.

Требуется запроектировать

дорожную одежду с облегченным усо­

вершенствованным

покрытием

под нагрузку Н-10 (Q = 9,5 Т, р — 5,5

кГ/см2,

D = 33 см). Состав

движения

дан в табл.

I I I . 19.

Т а б л и ц а

III . 19

2850

365

Грунт — супесчаный,

£ Г р =

450 кГ/см2.

По морозоустойчивости толщина

дорожной

одежды не лимитирована.

Решение.

При интенсивности

движения

365 автомобилей

Н-10 в сутки или

эквивалентных им 120 автомобилях

Н-30 требуемый модуль

упругости

дорож­

ной одежды с

усовершенствованным

облегченным

покрытием по

графику

на

рис. Ш . З , б равен

1800

кГ/см2.

3 см (Et

=

=

Выбираем

для

покрытия холодный

асфальтобетон

толщиной

8000 кГ/см2

на

нижнем

слое из горячего асфальтобетона

толщиной

4,5 см;

Е2

= 8000

кГ/см2).

модуль

упругости

Е" на поверхности

третьего

Определяем эквивалентный

конструктивного слоя, так как верхние два слоя,

имеющие одинаковые

модули

упругости,

в расчете можно объединить:

£ т р

1800

fti

+

ft2

3 +

4,5

/

—

=

= 0,225;

2

=

=0,23 .

Е2

8000

D

33

1400 кПсм2.

2

Т а б л и ц а

III . 20

№ кон­

Толщина

Модуль

упру­

Общий

(экви­

Материал конструктивного

слоя

валентный)

структив­

слоя, см

гости

мате­

модуль

упру­

ного

слоя

риала

гости,

кГ/смг

1

Холодный асфальтобетон

А1 =

3

£ 1 = = 8 0 0 0

£ т р

=

1800

2

Асфальтобетон

Л2

=

4,5

£ 2

= 8000

3

Щебень 3-го класса (I ва­

А3

=

41

£ 3

= 3000

£ " =

1400

риант)

4

Щебень, обработанный

биту­

Л4

= 20

£ 4

= 5000

мом ( I I

вариант)

Грунт

супесчаный

£ г

р = 450

Д л я основания в первом варианте рассмотрим целесообразность

применения

щебня из камня 3-го классса.

Слой щебня не обладает способностью

работать на изгиб, но толщина

этого

слоя

по предварительным подсчетам

з н а ч и т е л ь н а ^ ^ >

1 j . В связи

с этим, со­

гласно пояснениям, данным к табл.

I I I . 4

(см. § I I I . 3 ) ,

с

учетом значительного

веса данного слоя вместе с вышележащими

слоями поправку в величину

модуля

упругости можно не вводить.

Тогда

'

450

§1

1400

-гр

= 0,47;

3000 =

0,15.

3000

По

А»

1,25,

следовательно,

толщина

слоя

щебня

графику (см. рис. 11.11) -=j =

А3

=

1,25

- 33 =

41 см.

Если щебень 3-го класса обработать вязким битумом в установке, то модуль

упругости

его будет равен 5000 кГ/см2

и такой

щебень будет в состоянии

сопро­

тивляться

растягивающим усилиям.

Определим

необходимую

толщину

щебня, обработанного вяжущим:

1400

EL

450

5000

= 0,28;

5000 =

0,09.

Е3

Е3

По графику

h.

0,78 и,

следовательно, А3 =

0,78-33 =

(см. рис. 11.11) — =

=

26 см против 41 см при необработанном

щебне.

Легко проверить, что напряжение на

растяжение

при изгибе

такого

слоя

при

соотношении

Е гр

5000-1,5

=

16,7

и

1,1

450

D

составит 4,5 кГ/см2

(см. рис. I I I . 5 ) ,

что ниже

допустимого,

равного 12

кГ]см2

(см.

табл.

I I I . 12).

Выбор того или другого решения должен основываться на экономическом

сопоставлении

вариантов

устройства

38 см необработанного

щебня или 20 см

щебня, обработанного 5%

битума.

Обрабатывать щебень

цементом

нецелесооб­

разно, так как при верхем слое 7,5 см неизбежны усадочные трещины.

П р и м е р 4

Запроектирована

дорожная

одежда под движение автомобилей с нагрузкой

на ось 10 Т (Н-Р): асфальтобетон толщиной hx =

10 см (Ег =

10 ООО

кГ/см2);

щебень известняковый

из горных пород 2-го класса,

устроенный

по

принципу

заклинки,

А2 =

22

см

( £ 2 = 4000

кГ/см2);

песок

гравелистый h3

=

30 см

(Е3

= 1300 кГ/см2);

модуль

упругости

грунта

земляного

плотна

£ г р =

=

240 кГ/см2.

Требуется

определить, какому

движению

эта одежда

соответст­

вует.

£ н

=

£ г

р

240

= 0,185;

h

30

= 0,92.

—

— i - =

— =

Ев

Е3

1300

D

32,6

По номограмме

на рис. П . 11

•^общ

Е"

кПсм2

— —

= —- = 0,45

и

£ " =

1300-0,45 = 585

£ в

Е3

(предварительно).

Хотя слой песка и не способен оказывать сопротивление растяжению при из­

гибе, но, учитывая

значительную

его толщину

вместе с вышележащими

слоями,

поправку

по табл.

I I I . 4 можно

не

вводить.

Тогда

£

н

=

£ "

585

= 0,145;

/г,

22

г

1

— =

—

=

= 0,68.

£ в

£ 2

4000

D

32,6

По

номограмме

(см. рис. II-11)

Еобщ

=

Е'

и

£ = 4000-0,39= 1560

кГ/см2.

— —

— =0,39

£ в

Е2

С поправкой на отсутствие сопротивления

изгибу

(см. табл.

III . 4) при

£в

Е,

4000

h2

1280 кГ см2.

—

=

—

=

= 6,85

и —

= 0,68 получим £ ' =

1560 • 0,82 =

£ н

.

£ "

585

Z>

.

£ н

=

1280

„

Ах

=

10

=

0,31.

По

номограмме

(рис.

I I . 11)

—

= 0,128;

—

£ в

10 000

D

32,6

£общ

=

£общ

= 0,20

и

£ 0 б щ = 10 000-0,20 = 2000

кГ/см2.

- —

- —

Ев

Е1