Расчет конструкции по условию морозостойкости

Конструкцию считают морозоустойчивой, если соблюдено условие

l_пуч £ l_доп, ()

где l_пуч - расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

l_доп - допускаемое для данной конструкции пучение грунта [1, табл. 4.3]. (4 см)

При предварительной проверке на морозоустойчивость величину возможного морозного пучения следует определять по формуле:

l_пуч = l_{пуч ср} К_УГВ К_пл К_грК_нагрК_вл, ()

где l_{пуч ср} - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая по рис. 4.4 [1] в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости [1, табл. 4.1] и глубины промерзания (z_пp);

К_УГВ - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Н_у) [1, рис. 4.1]; при отсутствии влияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод следует принимать: для супеси тяжелой и пылеватой и суглинка К_УГВ = 0,53; для песка и супеси легкой и крупной К_УГВ = 0,43; (0,77)

К_пл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя [1, табл. 4.4]; (1,00)

К_гр - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки [1, табл. 4.5]; (1,3)

К_нагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания [1, рис. 4.2]; (1,04)

К_вл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта [1, табл. 4.6]. (1,05)

При глубине промерзания дорожной конструкции z_пp (для Брянска - 1м до 2 м l_{пуч ср} устанавливают по графикам [1, рис. 4.3] (7 см)

l_пуч ≥ – условие не выполняется.

Найдем толщину морозозащитного слоя при l_пуч= 4 см.

l_{пуч . ср} = l_доп / К_УГВ К_пл К_гр К_нагр К_вл. (4.5.)

Затем по графику [1, рис. 4.3] в соответствии с группой грунта по степени пучинистости определяют h_oд.

Теоретическое сопротивление дорожной одежды R_(од)о вычисляют по формуле:

, [м²К/Вт], ()

где n_од - число конструктивных слоев дорожной одежды без морозозащитного слоя;

h_{од ( i )} - толщина i- го слоя, м;

l _{од ( i )} - коэффициент теплопроводности отдельных слоев в мерзлом состоянии, Вт/(мК).

По карте рис 4.5 [1] определяем номер изолинии: III изолиния

Величину требуемого термического сопротивления R_{од (тр)} вычисляют по формуле:

R_{од (тр)} = R_пp × К_од × К_увл × d, [м² К/Вт], ()

где R_пp - приведенное термическое сопротивление, определяемое при помощи номограммы;

К_од - коэффициент, учитывающий срок службы дорожной одежды, между капитальными ремонтами [1, табл. 4.7];(0,95)

К_увл - коэффициент, учитывающий схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна, принимаемый при 2-й и 3-й схемах увлажнения равным единице, а при 1-ой схеме увлажнения – [1, по табл. 4.8]; (0,55)

d - понижающий коэффициент, принимаемый для II₁, II₃ и II₅ дорожно-климатических подзон равным 1,0; для II₂, II₄ и II₆, подзон равным 0,95; для III-ей дорожно-климатической зоны равным 0,90; для IV дорожно-климатической зоны равным 0,85 [1, схему дорожно-климатических зон см. Приложение 2]. (0,95)

R_пp определяют с помощью номограммы [1, рис. 4.6] методом интерполяции через отношение l_доп /(С_пучС_р) (горизонтальная ось номограммы). Значения l_доп, С_пуч, и С_р определяют соответственно по [1, табл. 4.3, 4.9, и 4.10.]

Толщину морозозащитного слоя h_мз определяют по формуле:

h_мз = (R_{од (тр)} - R_{од (о)})l _мз, (4.6)

где R_{од (о)} - термическое сопротивление рассматриваемой конструкции дорожной одежды, [м²К/Вт];

R_{од (тр)} - требуемое в данных условиях термическое сопротивление дорожной одежды, [м²К/Вт];

l _мз - коэффициент теплопроводности морозозащитного слоя, равный среднеарифметическому значению коэффициентов теплопроводности материала слоя в талом и мерзлом состояниях, Вт/(мК).

При отсутствии фактически замеренных значений в расчет допускается включать табличные значения l _мз [1, табл. П.5.1]

Принимаем наибольшее из двух полученных .