Приложение Е. Примеры расчета дорожных одежд временных дорог (к приложению А)

Приложение Е

Примеры расчета дорожных одежд временных дорог
(к приложению А)

Пример N 1. Требуется запроектировать конструкцию дорожной одежды с покрытием из щебня для технологической дороги горнообогатительного комбината, возводимой во II дорожно-климатической зоне.

Исходные данные: местность по условиям увлажнения относится к 3-му типу; грунт земляного полотна - песок пылеватый МПа, c = 0,007 МПа, ; материал покрытия - гранитный щебень, укладываемый по принципу заклинки, МПа, Мн/м3.

Расчетная интенсивность движения автомобилей за расчетный период. Марка автомобиля - БелАЗ-7513 со следующими параметрами: давление на покрытие P = 0,6 МПа, расчетный диаметр следа колеса движущегося автомобиля D = 1,38 м.

1.1. Расчет дорожной одежды по величине деформации

Требуемый модуль деформации одежды назначается по зависимости (А.2).

МПа,

где S - допускаемая вертикальная осадка поверхности покрытия, S = 0,06 x D = 0,06 x 1,38 ~= 0,083 м (допускаемая вертикальная деформация покрытия после 1500 проходов транспортного средства);

k - коэффициент, отражающий агрессивность повторных нагрузок, вызывающих нарастание колеи:

.

Значение требуемого модуля деформации выше минимально допустимого значения модуля деформации МПа.

Принимается МПа.

В первом приближении намечается однослойное покрытие из щебня толщиной, равной величине диаметра отпечатка задних колес (пневматиков) транспортного средства - м.

Определение эквивалентного модуля деформации неармированной слоистой конструкции производится по зависимости (A.4).

МПа.

Примечание. Множитель введен с целью перевода градусов в радианы.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Полученный модуль МПа ниже требуемого значения МПа, поэтому необходимо изменить толщину покрытия, в данном случае увеличить ее.

Принимаем толщину дорожной одежды м.

МПа,

МПа.

Условие прочности выполнено.

1.2. Расчет дорожной одежды по величине вертикального давления на поверхность грунтового основания

Напряжения, действующие на грунт основания, определяются по зависимости (A.10):

,

МПа,

где P - давление на покрытие от колеса, МПа;

- коэффициент, характеризующий убывание вертикальных напряжений в покрытии и определяемый по зависимости (A.11).

,

где a = 1,0 - для неармированных дорожных одежд.

Допускаемые напряжения на поверхности грунтового основания для неармированной дорожной одежды определяются по зависимости (A.12).

МПа.

Действующие вертикальные напряжения на поверхности грунтового основания меньше допускаемых напряжений.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

Таким образом, требуемая толщина щебеночного покрытия составляет 1,60 м.

Пример N 2. Исходные данные те же, что в примере N 1. Требуется определить толщину дорожной одежды, если применить в конструкции в качестве материала армирования полипропиленовые двухосно-ориентированные георешетки СД-40 (прочность на разрыв не менее 40 кН/м).

2.1. Расчет дорожной одежды по величине деформации

Как и в примере N 1 принимается МПа.

Предварительно принимаем толщину армированной дорожной одежды из щебня м.

Определение эквивалентного модуля деформации армированной дорожной одежды производится по зависимости (A.5).

МПа.

Коэффициент упрочнения определен по зависимости (A.8).

.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

Таким образом, по итогам расчета дорожной одежды по величине деформации применение георешетки СД-40 позволяет снизить толщину щебеночного покрытия с 1,60 м до 0,80 м.

2.2. Расчет дорожной одежды по величине вертикального давления на поверхность грунтового основания (при армировании георешеткой)

Напряжения, действующие на грунт основания, определяются по зависимости (A.10).

МПа,

где

,

МПа.

Проверка выполнения условия прочности:

MПа.

Условие прочности выполнено.

Таким образом, действующие напряжения на поверхности грунта не превышают допускаемых напряжений.

2.3. Расчет армированной дорожной одежды по величине относительной деформации георешетки

Значение относительной деформации георешеток в конструкции определяется по формуле (A.14).

.

Проверка выполнения условия прочности:

.

Относительная деформация георешетки СД-40 менее допустимого значения.

Условие прочности выполнено.

Выводы: определяющим критерием для выбора толщины дорожной одежды в данном примере явилась величина допускаемой деформации. Таким образом, принимается толщина покрытия из щебня 1,60 м и 0,80 м - без армирования и с армированием георешеткой СД-40 соответственно.

Пример N 3. Требуется запроектировать конструкцию дорожной одежды с покрытием из щебня для временной автомобильной дороги, возводимой во II дорожно-климатической зоне. Исходные данные: местность по условиям увлажнения относится к 3-му типу; грунт земляного полотна - суглинки тяжелые пылеватые МПа, c = 0,007 МПа, ; материал покрытия - гранитный щебень, укладываемый по принципу заклинки, МПа, МН/м3.

Расчетная интенсивность движения 1000 авт. за расчетный период. Марка автомобиля МАЗ 500 со следующими параметрами: давление на покрытие P = 0,6 МПа, расчетный диаметр следа колеса движущегося автомобиля D = 0,37 м.

3.1. Расчет дорожной одежды по величине деформации

Требуемый модуль деформации одежды назначается по зависимости (A.2).

МПа,

где S - допускаемая вертикальная осадка поверхности покрытия, S = 0,054 x D (допускаемая вертикальная деформация покрытия после 1000 проходов транспортного средства - S ~= 0,02 м);

k - коэффициент, отражающий агрессивность повторных нагрузок, вызывающих нарастание колеи.

.

Значение требуемого модуля деформации выше минимально допустимого значения модуля деформации МПа.

Принимается МПа.

В первом приближении намечается однослойное покрытие из щебня гранитного м.

Определение эквивалентного модуля деформации неармированной слоистой конструкции производится по зависимости (A.4).

МПа.

Примечание. Множитель введен с целью перевода градусов в радианы.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

Принимаем толщину дорожной одежды м.

3.2. Расчет дорожной одежды по величине вертикального давления на поверхность грунтового основания

Напряжения, действующие на грунт основания, определяются по зависимости (A.10):

МПа,

,

где a = 1,0 - для неармированных дорожных одежд.

Допускаемые напряжения на поверхность грунтового основания для неармированной дорожной одежды определяются по зависимости (A.12):

МПа.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Действующие вертикальные напряжения на поверхности грунтового основания и допускаемые напряжения практически равны между собой.

Условие прочности выполнено.

Таким образом, толщина дорожной одежды м удовлетворяет всем критериям прочности.

Пример N 4. Исходные данные те же, что в примере N 3. Требуется определить толщину дорожной одежды, если применить в конструкции в качестве материала армирования полипропиленовые двухосно-ориентированные георешетки СД-30 (прочность на разрыв не менее 30 кН/м).

4.1. Расчет дорожной одежды по величине деформации

Как и в примере N 3 принимается МПа.

Принимаем толщину армированной дорожной одежды м.

Определение эквивалентного модуля деформации армированной дорожной одежды производится по зависимости (A.5).

МПа.

Коэффициент упрочнения определен по зависимости (А.7).

.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

Таким образом, по итогам расчета дорожной одежды по величине деформации применение георешетки СД-30 позволяет снизить толщину щебеночного покрытия с 0,42 м до 0,20 м.

4.2. Расчет дорожной одежды по величине вертикального давления на поверхность грунтового основания

Напряжения, действующие на грунт основания, определяются по зависимости (А.10).

МПа,

,

МПа.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности не выполнено.

Увеличиваем толщину щебеночного слоя до 0,32 м и применяем в конструкции дорожной одежды георешетку СД-40.

МПа;

;

МПа.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

4.3. Расчет армированной дорожной одежды по величине относительной деформации георешетки

Значение относительной деформации георешеток в конструкции определяется по формуле (А.14).

.

Проверка выполнения условия прочности:

.

Относительная деформация СД-40 менее допустимого значения, равного 0,1.

Условие прочности выполнено.

Выводы по примеру 4: определяющим критерием для выбора толщины дорожной одежды в данном примере явилась величина допускаемых напряжений в грунте. Таким образом, принимается покрытие из щебня толщиной 0,32 м с армированием георешеткой СД-40 (георешетка укладывается между щебеночным слоем и подстилающим грунтом).

Пример N 5. Исходные данные те же, что в примере N 1, за исключением расчетной интенсивности движения, которая равна 500 авт. за расчетный период. Требуется определить толщину дорожной одежды, если применить в конструкции в качестве материала армирования полипропиленовые двухосно-ориентированные георешетки СД-40 (прочность на разрыв не менее 40 кН/м).

5.1. Расчет дорожной одежды по величине деформации

МПа,

.

Принимаем МПа.

Рассмотрим двухслойную конструкцию дорожной одежды. Верхний слой покрытия - ПГС ( МПа, МН/м3); нижний слой - щебень ( МПа, МН/м3), армированный георешеткой СД-40 (георешетка укладывается между слоем щебня и подстилающим грунтом). С целью экономии гранитного щебня назначаем толщину щебеночного слоя м, а толщину слоя из ПГС - м.

В первую очередь определим модуль деформации дорожной одежды как средневзвешенный модуль деформации двухслойной системы:

МПа.

Определение эквивалентного модуля деформации армированной дорожной одежды производится по зависимости (А.5).

МПа.

Коэффициент упрочнения определяем по зависимости (А.8).

.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

5.2. Расчет дорожной одежды по величине вертикального давления на поверхность грунтового основания

Напряжения, действующие на грунт основания, определяются по зависимости (А.10).

.

.

МПа.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Таким образом, действующие напряжения на поверхности грунта превышают допускаемые напряжения. Условие прочности не выполнено.

Увеличим толщину ПГС - м и произведем перерасчет.

МПа.

.

МПа.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

Следовательно, общая толщина дорожной одежды должна быть не менее 0,66 м, исходя из выполнения условий двух критериев прочности.

5.3. Расчет армированной дорожной одежды по величине относительной деформации георешетки

Значение относительной деформации георешеток в конструкции определяется по формуле (А.14).

.

Проверка выполнения условия прочности:

.

Относительная деформация менее допустимого значения, равного 0,1.

Условие прочности выполнено.

Выводы по примеру 5: определяющим критерием для выбора толщины дорожной одежды в данном примере явилась величина допускаемых напряжений в грунте. Таким образом, принимается двухслойная дорожная одежда (верхний слой ПГС - 0,51 м, нижний слой щебень - 0,15 м, георешетка СД-40).

Пример N 6. Требуется запроектировать конструкцию дорожной одежды с покрытием из карьерного гравия без подбора состава для технологической (временной) дороги.

Исходные данные: местность по условиям увлажнения относится к 3-му типу; грунт земляного полотна - суглинки тяжелые пылеватые МПа, c = 0,007 МПа, , материал покрытия - карьерный гравий без подбора состава, МПа, МН/м3.

Расчетная интенсивность движения - 500 авт. за расчетный период. Марка автомобиля - МАЗ 500 - со следующими параметрами: давление на покрытие P = 0,6 МПа, расчетный диаметр следа колеса движущегося автомобиля D = 0,37 м.

6.1. Расчет дорожной одежды по величине деформации

Требуемый модуль деформации одежды назначается по зависимости (А.2).

МПа,

где S - допускаемая вертикальная осадка поверхности покрытия, (допускается вертикальная деформация покрытия после 500 проходов транспортного средства ~= 2,2 см);

k - коэффициент, отражающий агрессивность повторных нагрузок, вызывающих нарастание колеи:

.

Значение требуемого модуля деформации выше минимально допустимого значения модуля деформации МПа.

Принимается МПа.

В первом приближении намечается однослойное покрытие м.

Определение эквивалентного модуля деформации неармированной конструкции производится по зависимости (А.4).

МПа.

Примечание. Множитель введен с целью перевода градусов в радианы.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

6.2. Расчет дорожной одежды по величине вертикального давления на поверхность грунтового основания

Напряжения, действующие на грунт основания, определяются по зависимости (А.10).

МПа.

Коэффициент , характеризующий убывание вертикальных напряжений в покрытии, определяется по зависимости (А.11).

,

где a = 1,0 - для неармированных дорожных одежд.

Допускаемые напряжения на поверхности грунтового основания для неармированной дорожной одежды определяются по зависимости (А.12).

МПа.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Действующие вертикальные напряжения на поверхности грунтового основания меньше допускаемых напряжений.

Условие прочности выполнено.

Таким образом, требуемая толщина покрытия составляет 0,50 м.

Пример N 7. Исходные данные те же, что в примере N 6. Требуется определить толщину дорожной одежды, если применить в конструкции в качестве армирующего материала полипропиленовые двуосно-ориентированные георешетки СД-30 (прочность на разрыв не менее 30 кН/м). Так как в качестве материала покрытия выбран карьерный гравий без подбора состава, то необходимо в конструкции дорожной одежды под георешеткой расположить полотнища геотекстиля плотностью не менее 200 г/м2 (на подстилающий грунт укладывается сначала геотекстиль, а далее - георешетка).

7.1. Расчет дорожной одежды по величине деформации

Как и в примере N 6 принимается МПа.

Принимаем толщину армированной дорожной одежды м.

Определение эквивалентного модуля деформации армированной дорожной одежды производится по зависимости (А.5).

МПа.

Коэффициент упрочнения следует определять по зависимости (А.7), уменьшив его значение на 10%.

.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

Таким образом, по итогам расчета дорожной одежды по величине деформации применение георешетки СД-30 позволяет снизить толщину щебеночного покрытия с 0,50 м до 0,30 м.

7.2. Расчет дорожной одежды по величине вертикального давления на поверхность грунтового основания

Напряжения, действующие на грунт основания, определяются по зависимости (А.10).

МПа.

.

МПа.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности не выполнено.

Увеличиваем толщину щебеночного слоя до 0,365 м и применяем в конструкции дорожной одежды георешетку СД-40.

МПа.

.

МПа.

Проверка выполнения условия прочности:

МПа.

Условие прочности выполнено.

7.3. Расчет армированной дорожной одежды по величине относительной деформации георешетки

Значение относительной деформации георешеток в конструкции определяется по формуле (А.14).

.

Проверка выполнения условия прочности:

.

Относительная деформация СД-40 менее допустимого значения, равного 0,1.

Условие прочности выполнено.

Выводы по примеру 7: определяющим критерием для выбора толщины дорожной одежды в данном примере явилась величина допускаемых напряжений в грунте.

Таким образом, принимается толщина покрытия 0,36 м, георешетка СД-40 и геотекстиль плотностью не менее 200 г/м2.