ПР 9. Реконструкция дорожной одежды

Задание. 1.Определить толщину и материал для слоёв усиления. 2. Определить величину уширения дорожной одежды.

Методические пояснения. Пример и последовательность расчёта толщины слоёв усиления выполнены в соответствии с [11] и с использованием материалов из [5,12].

7.1. Исходные данные

Вариант – n = 2. ДКЗ – 4. Тип дорожной одежды (ДО) по капитальности покрытия – облегчённый. Конструкции ДО до реконструкции зависят от фактической категории АД и представлены в таблице П.1.11. Конструкция соответствующая варианту №2 выделена полужирным курсивом (толщины слоёв и грунт земляного полотна).

Таблица П.1.11

Примечания: 1– асфальтобетон холодный: Дх. 2 – смесь для оснований, непрерывная гранулометрии, размер частиц 80мм. 3 – песок однородный.

Прирост интенсивности движения (по заданию)

q = 1+ k _в n /100 =1+1×2/100 = 1,02.

Фактическая интенсивность N_лф = 597авт./сут (приведённых к легковым, см. Табл. П.1.9) в т.ч. на одну полосу

N_{лф 1} = k_пол × N_лф (П.1.13)

где f_пол – коэффициент полосности, для двухполосной проезжей части f_пол = 0,55

N_{лф 1} = 0,55×597 = 328 авт/сут.

7.2. Расчёты

1. Прочностные параметры старой ДО

В соответствии с [5]:

Е_ф = Е_общ.с × К_пр, (П.1.14)

где Е_общ – общий модуль упругости старой (до реконструкции) ДО из табл.П.1.12 в соответствии с фактической категорией; К_пр – коэффициент снижения прочности, определяется по прочности дорожной одежды(по средней бальной оценке Б_ср, зависящей от фактической категории АД: для I категории – Б_ср ≤ 3,5; для II категории – Б_ср ≤ 3,0; для III,IV и Y категорий –Б_ср =2,5) по табл.П.1.13.

Таблица П.1.12

Таблица П.1.13

По рассматриваемому варианту получим

Е_ф = 100×0,75 = 75 МПа.

2. Характеристики транспортного потока

В реальных условиях в процессе диагностики на основе учёта устанавливают значение N_дфm – суточную интенсивность движения автомобилей m -й марки, в физических единицах. Суммируя полученные значения устанавливают значение N_дф – суммарную суточную интенсивность движения всех автомобилей, в физических единицах на момент проведения диагностики.

Приведение (переход) различных типов автомобилей к расчетному грузовому типу осуществляется с использованием суммарного коэффициента приведения S_{г m сум} (табл.П.1.14).

При выполнение учебных работ(ПР, КП или КР) приходится решать обратную задачу. В соответствии с определённой фактической категорией по [4] выбирается суммарная фактическая интенсивность. Учитывая современную трактовку норматива [4], эта интенсивность выражается в расчётных легковых автомобилях.

Таблица П.1.14

Поэтому чтобы воспользоваться табл. П.1.14, следует от интенсивности в легковых автомобилях вернуться (перейти) к физическим единицам, воспользовавшись табл. П1.15 полученной на основе [4]. В этой таблице S_лm – коэффициент перехода от физических единиц к расчётным, легковым автомобилям. Для исключения необходимости двойного перехода введём коэффициент S_{г л m}, который рассчитан по формуле

S_{г л m} = S _{г m сум} / S _{л m} (П.1.15)

и представлен в табл.П.1.16.

Таблица П.1.15

Таблица П.1.16

Состав транспортного потока С_m задаётся в зависимости от варианта n в %, см. табл.П.1.17.

В качестве исходных характеристик транспортного потока используется: N _{1 ф} – суммарная суточная интенсивность движения всех автомобилей, в физических единицах, в первый год службы (в обоих направлениях), авт./сут; N _{1 ф m} – суточная интенсивность движения автомобилей m -й марки, в физических единицах, в первый год службы (в обоих направлениях), авт./сут.

Таблица П.1.17

* k _в – коэффициент зависящий от номера варианта, см. Исходные данные; С₁ – количество легковых, %.

Для определения N _{1 ф m} используются исходные данные по составу транспортного потока С_m, в % по каждому типу транспортного средства. Состав потока классифицируется по весовым параметрам автомобилей.

В реальных условиях значения N ₁ , N _{1 m} и С_m определяются на основе учёта движения в физических единицах, при выполнении диагностики. При выполнении учебных работ N ₁ первоначально принимается равной N_л по фактической категории, в легковых автомобилях. С_m находится в зависимости от номера варианта (см. табл.П.17). Расчет N _{1 m} выполняется по формуле

N _{1 m} = N ₁∙ С _m / 100. (П.1.16)

N ₁ – среднесуточная интенсивность движения на полосу в расчетный период 1-го года эксплуатации, приведенная к расчетным грузовым автомобилям, авт./сут.

N ₁ = N_г ´ q, (П.1.17)

где q – показатель роста интенсивности движения (исходные данные п.5); N_г – приведенная к расчётной грузовой интенсивность на год проведения диагностики (ед./сут).

Величину N_г определяют по формуле

где N_mл – число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m -й марки, в легковых автомобилях, на год проведения диагностики, в соответствии с фактической категорией; S_глm – коэффициент для перехода от расчётных легковых автомобилей к расчётным грузовым, табл. П.1.16; f_пол – коэффициент полосности, для двухполосной проезжей части f_пол = 0,55.

Характеристики транспортного потока оформляются в виде таблицы П.1.18.

Последовательность заполнения табл. П.1.18 следующая:

1. Расчёт С ₁.

С ₁ = 3× n × k _в = 3×2×1 = 6 %.

2. Последовательный расчёт С ₂ ,…, С ₇ по формулам из табл.П.1.17.

С ₂ = 0,23×(100- С ₁) = 0,23×(100-6) = 21,62 %;

…………………………………….

С₇ = 0,105×(100-С₁) = 0,105×(100-6) = 9,87 %.

Таблица П.1.18

3. Последовательный расчёт N _{1 л 1},…, N _{1 л 7} по формуле(П.1.16) и (П.1.17) с учётом того, что

N ₁ = N_лф = 597× 1,02 = 608,94 авт./сут.

N _{1 л 1} = N ₁∙ С₁ / 100 = 608,94×6/100 = 36,54 авт./сут;

N _{1 л 2} = N ₁∙ С₂ / 100 = 608,94×21,62/100 = 131,65 авт./сут;

………………………………………………………………

N _{1 л 7} = N ₁∙ С₇ / 100 = 608,94×9,87/100 = 60,1 авт./сут.

4. Последовательный, построчный расчёт произведений N _{1 л m}× S_глm.

N _{1 л 1} × S_{гл 1} = 36,54×0 = 0;

N _{1 л 2} × S_{гл 2} = 131,65×0,003 = 0,39 .

………………………………………………

N _1л7 × S_{гл 7}=60,1× 0,4 = 24,04.

5. Определение суммарной (полной) интенсивности в расчётных (грузовых) автомобилях, для этого суммируем построчно столбец N _{1л m}× S_глm, т.е. получаем

= 0 + 0,39 + …+ 24,04 = 118,20 расчёт. груз./сут.

6. Величину N_г определяют по формуле

7. Проверка – построчные суммы столбцов Σ С_m = 100 %

и Σ N _{1 л m} = N ₁ = N_лф ≈ 608 лег.авт./сут.

3. Прочностные параметры новой ДО(после реконструкции) в соответствии с [11].

3.1. Определяем Е _min на новый период срока службы после реконструкции.

Для случая роста интенсивности движения во времени в соответствии с законом геометрической прогрессии

где А и В – эмпирические коэффициенты, принимаемые для расчётной нагрузки: А = 125 МПа, В = 68 МПа; g – параметр, учитывающий суммарное число приложений расчётной нагрузки и принимаемый для усовершенствованных капитальных, облегченных и переходных одежд соответственно: g = 0,12; g = 0,148; g = 0,171; w* – коэффициент, учитывающий продолжительность расчётного периода и агрессивность воздействия расчетных автомобилей в разных погодно-климатических условиях (принимают по табл. П.1.19 и П.1.20); t_i – расчетный период эксплуатации дорожной одежды, годы.

Таблица П.1.19

Таблица П.1.20.

Примечания: 1. Области, входящие в регионы:

1. Западный: Калининградская обл.

2. Северо-Западный: области – Архангельская, Вологодская, Ленинградская, Новгородская, Псковская; Карелия, Коми.

3. Центральный: области – Брянская, Владимирская, Ивановская, Калининская, Калужская, Костромская, Московская, Смоленская, Ярославская.

4. Средневолжский: области – Пензенская, Ульяновская; Мордовия, Татарстан, Чувашия.

5. Юго-Восточный: области – Волгоградская, Оренбургская, Саратовская, Куйбышевская.

6. Южный: Кабардино-Балкария; края – Краснодарский, Ставропольский; Ростовская область.

7. Уральский: области – Пермская, Свердловская.

8. Западно-Сибирский: Алтайский край; Тува; Омская область.

9.Восточно-Сибирский:области–Амурская,Иркутская,Читинская,Бурятия, Якутия.

10.Дальневосточный:край – Приморский, области – Сахалинская, Камчатская.

11. Обобщенную табл.П.1.19 используют при отсутствии данных в табл.П.1.20

Расчетный период t_j эксплуатации дорожной одежды принимаем равным сроку службы нежестких дорожных одежд Т_СЛ, который назначаем по табл.П.1.21, в соответствии с рекомендуемой категорией, типом дорожной одеждой и ДКЗ. Для нашего примера t_i = Т_сл = 12 лет. Окончательно получаем:

Е _min=125+68×{lg[0,148×0,78×65×(1,02¹²-1)/(1,02–1)]-1}= 193,2МПа

Выполняем сравнение с табл.П1.12, т.к. Е _min= 193 > 150 МПа, принимаем полученный результат Е _min= 193,2 МПа.

3.2. Определяем требуемый модуль упругости дорожных одежд и земляного полотна Е _тр на новый период срока службы, после реконструкции по формуле

 

Е _тр = Е_тin × K_пр × К_рег × К_си × К_z, (П.1.20)

 

где К_пр – коэффициент относительной прочности дорожной одежды, принимаемый по табл. П1.7.11

Таблица П.1.21

Категория дороги	Тип дорожной одежды	Сроки службы нежестких дорожных одежд (ТСЛ) и уровни их надежности (Кн) для дорожно-климатических зон
I - II	III	IV - V
ТСЛ, лет	Кн	ТСЛ,лет	Кн	ТСЛ,лет	Кн
I	Капитальный		0,90		0,88		0,86
II	Капитальный		0,89		0,87		0,85
III	Капитальный		0,87		0,85		0,83
Облегченный		0,84		0,82		0,80
IV	Капитальный		0,82		0,80		0,78
Облегченный		0,83		0,81		0,80
Переходный		0,82		0,80		0,77
V	Облегченный		0,80		0,78		0,75
Переходный		0,65		0,60		0,58

 

Таблица П.1.22

Тип дорожной одежды, категория дорог	К пр
Капитальный тип, I - II	1,00
Капитального типа, III - IV	0,94
Облегченные	0,90
Переходные	0,63

 

Для рассматриваемого примера К_пр = 0,9.

К_рег – региональный коэффициент; К_рег = 1 – для I – IV ДКЗ; K_per = 0,85 для V ДКЗ. Для рассматриваемого примера К_рег = 1. K_z –расчётный коэффициент, зависящий от фактической интенсивности дорожного движения (табл. П.1.23);

Таблица П.1.23

Фактическая интенсивность дорожного движения Nф, авт./сут	Расчётный коэффициент Кz	Фактическая интенсивность дорожного движения Nф, авт./сут	Расчётный коэффициент Кz
	0,30		1,02
	0,70		1,05
	0,78		1,06
	0,97		1,07
	1,00	–	–

Для рассматриваемого примера при N_ф = 65авт/сут по интерполяции Kz = 0,72. К _си – коэффициент, учитывающий сопротивление конструктивных слоев дорожных одежд сдвигу и изгибу (табл. П.1.24).

Таблица П.1.24

дкз	Код характеристик конструктивных слоев	Код грунта земляного полотна	Кси, соответствующее Nф1, ед./сут
более 5000	5000 - 3000	3000 - 1000	1000 - 500	500 - 250	250 - 100
II		А	1,77	1,58	1,68	–	–	–
В	1,77	1,58	1,68	–	–	–
	А	1,47	1,34	1,40	1,27	1,49	1,76
В	1,47	1,34	1,09	1,16	1,35	1,60
	А	–	–	–	1,1	1,35	1,60
В	–	–	–	1,04	1,22	1,44
	А	1,69	1,58	1,40	–	–	–
В	1,69	1,58	1,40	–	–	–
	А	–	–	–	1,17	1,37	1,62
В	–	–	–	1,04	1,22	1,44
III		А	1,55	1,5	Окончание таблицы П.1.24     1,59	–	–	–
В	1,55	1,46	1,54	–	–	–
	А	1,29	1,34	1,45	1,33	1,55	1,84
В	1,29	1,34	1,34	1,27	1,48	1,76
	А	–	–	–	1,16	1,35	1,60
В	–	–	–	1,10	1,28	1,52
	А	1,54	1,46	1,24	–	–	–
В	1,54	1,46	1,24	–	–	–
	А	–	–	–	1,17	1,37	1,62
В	–	–	–	1,08	1,27	1,50
IV		А	1,33	1,42	1,50	–	–	–
В	1,33	1,34	1,40	–	–	–
	А	1,11	1,34	1,50	1,39	1,62	1,92
В	1,11	1,34	1,59	1,39	1,62	1,92
	А	–	–	–	1,16	1,35	1,60
В	–	–	–	1,16	1,35	1,60
	А	1,40	1,34	1,09	–	–	–
В	1,40	1,34	1,09	–	–	–
	А	–	–	–	1,17	1,37	1,62
В	–	–	–	1,13	1,32	1,56

 

Примечание 1 к табл. П.1.24:

Характеристики конструктивных слоев	Код характеристик конструктивных слоев
		3
Покрытие	Асфальтобетон Н ³ 15 см	Асфальтобетон 15см>Н³ 10 см	Асфальтобетон Н < 10 см	Асфальтобетон Н < 10 см	Чёрный щебень
Основание	Щебень	Щебень	Щебень	Укреплённый щебень	Щебень

 

Примечание 2 к табл. П.1.24:

Код грунта земляного полотна
А	В
Тип грунта земляного полотна	Супесь лёгкая; песок	Суглинок лёгкий пылеватый; суглинок лёгкий и тяжёлый; супесь пылеватая; супесь тяжёлая пылеватая; глина

Для рассматриваемого варианта К _си = 1,6. По табл. П1.21 определяем К_н = 0,8. Находим допустимую степень повреждения покрытий r_доп по формуле

r_доп = 1 - K_н = 1- 0,8 =0,2. (П1.21)

По табл. П.1.25 определяем X_J.

Таблица П.1.25

rдоп	0,490	0,365	0,255	0,180	0,140	0,100	0,075	0,055	0,040	0,00
Хj	1,05	1,10	1,15	1,20	1,25	1,30	1,35	1,40	1,45	³ 1,60

Интерполяцией получим Х_j = 1,17. В итоге по (П.1.20) получим требуемый модуль упругости дорожных одежд и земляного полотна Е_тр на новый период срока службы:

Е_mр = 193,2×0,9×1×0,72×1,6/1,17 = 171,2 МПа.

3.3. Выбираются материал и модули упругости слоев усиления Е ₁ в соответствии с табл. П.1.26 и табл.П.1.27. С учётом ДКЗ и рекомендуемой категории, получаем Е ₁ = 3200 МПа.

 

 

ДКЗ	Вид асфальто­бетона	Категории автомобильной дороги
I, II	III	IV
Мар­ка бетона	Марка битума	Мар­ка бетона	Марка битума	Мар­ка бетона	Марка битума
I	Плотный и высоко- плотный	I	БНД 90/130, 130/200, 200/300	II	БНД 90/130, 130/200, 200/300. СГ 130/200, МГ130/200,МГО 30/200	III	БНД 90/130, 130/200, 200/300. СГ 130/200, МГ 130/200,МГО 130/200
II, III	Плотный и высокоплотный	I	БНД60/90, 130/200. БН 90/130	II	БНД 60/90, …,200/300. БН 60/90, …,200/300	III	БНД 60/90, …,200/300. СГ 130/200, МГ 130/200, МГО 130/200
Из холодных смесей	–	–	I	СГ 70/130, СГ 130/200	II	СГ 70/130, СГ 130/200, МГ 70/130, МГ 130/200, МГО 70/130, МГО 130/200
IY,Y	Плотный	I	БНД40/60, 60/90. БН40/60,60/90	I	БНД 40/60, ….,90/130. БН 40/60, ….,90/130	III	БНД 40/60, ….,90/130 БН 40/60, ….,90/130
Из холодных смесей	–	–	I	СГ 70/130, СГ 130/200	II	СГ 70/130, СГ 130/200. МГ 70/130, МГ 130/200 МГО 70/130, МГО 130/200

Таблица П.1.26

Материал	Марка битума	Кратковременный модуль упругости Еуп,с, МПа, при температуре покрытия +10 °С
Плотный и высокоплотный асфальтобетон	Вязкого БНД: 40/60; 60/90; 90/130; 130/200; 200/300	4400; 3200;2400 1500; 1200
Жидкого: БГ-70/130; СГ-130/200;СГ-70/130; МГ-70/130	1000; 1000; 800; 800
Пористый и высокопористый асфальтобетон	Вязкого БНД:40/60; 60/90; 90/130; 130/200; 200/300	2800;2000;1400; 1100; 950
Асфальтобетоны холодные	Бх; Вх; Гх; Дх	1300; 1100; 900; 750

Таблица П.1.27

С учётом ДКЗ (IY) и рекомендуемой категории (IY) выбран материал слоя усиления – асфальтобетон плотный мелкозернистый на битуме БНД 60/90 с модулем упругости Е 1 = 3200 МПа. 3.4. Определяется соотношение Е ф/ Е 1 = 75/3200 = 0,02. 3.5. Определяется соотношение Е тр/ E 1= 171,2/3200 = 0,05. 3.6. Откладывается полученное соотношение (Е ф/ Е 1) на оси ординат на номограмме, рис П.1.7. 3.7. Проводят горизонталь до пересечения с наклонной линией, характеризуемой соотношением (Е тр/ Е 1). 3.8. Из точки пересечения опускают вертикаль до пересечения с осью абсцисс, где находят соотношение X = h/D = 0,32. 3.9. Используя расчетный диаметр отпечатка колеса (D = 37см), определяют искомую толщину слоя усиления h = X×D = 0,32×37 = 12 см.

Примечания: 1. Модули упругости пористого и высокопористого асфальтобетона даны применительно к песчаным смесям. При температуре от 30 до 50 °С модули упругости для мелкозернистых смесей следует увеличить на 10 %, а для крупнозернистых смесей – на 20 %. 2. При расчете на упругий прогиб принимать при t = +10 °С.

 

 

 

Рис.П.1.7. Номограмма для определения толщины слоя усиления

(Е ₂ = Е _ф; Е _общ = Е _тр; Е ₁ - модуль упругости слоя усиления)

 

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Date: 2016-11-17; view: 477; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...