99354

Расчет строительства автомобильной дороги

Реферат

Логистика и транспорт

Подрядчики по строительству и обустройству транспортной инфраструктуры, Подрядчики по разметке дорог, Подрядчики по установке знаков дорожного движения, Подрядчики по ремонту, восстановлению зданий, Подрядчики по дорожному строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию дорог

Русский

2016-09-10

552 KB

0 чел.

         СОДЕРЖАНИЕ

1. Характеристика предприятия

Государственное учреждение «Отдел ЖКХ, ПТ, автомобильных дорог» Акмолинской области Буландынского района было создано  9 декабря 1978 года.

              Основное направление деятельности ГУ – это содержание, текущий ремонт и озеленение существующей сети автомобильных дорог, ЖКХ и пассажирского транспорта куда входят задачи по обеспечению бесперебойного и безопасного движения транспорта, предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций,содержание объектов мобилизационного резерва.

             В составе ГУ:

             80 – дорожно-эксплуатационных участков

             193 – дорожно-эксплуатационных пунктов

             7 – лесопосадочных участков

            В Государственное учреждение «Отдел ЖКХ, ПТ, автомобильных дорог» Акмолинской области Буландынского района в круглосуточном режиме работает диспетчерская служба по информированию населения о закрытых участках автомобильных дорог (7162) 44-46-85.

Предлагаемая продукция/услуги:

Подрядчики по строительству и обустройству транспортной инфраструктуры, Подрядчики по разметке дорог, Подрядчики по установке знаков дорожного движения, Подрядчики по ремонту, восстановлению зданий, Подрядчики по дорожному строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию дорог, Подрядчики по прокладке водоводов, водопропускных труб, кульвертов под действующими дорогами и железными дорогами, Подрядчики по землеройным работам, выемке грунта, устройству фундамента и проходке туннелей в строительстве, Подрядчики по строительству зданий и сооружений, Подрядчики по ремонту дорог.

Государственное учреждение «Отдел ЖКХ, ПТ, автомобильных дорог» Акмолинской области Буландынского районана карте, схема проезда

2. Автомобильные дороги - важнейшее звено транспортной

системы

Автомобильные дороги - важнейшее звено общей транспортной системы страны, без которого не может функционировать ни одна отрасль народного хозяйства. Автомобильные дороги представляют собой комплекс инженерных сооружений, предназначенных для обеспечения круглогодичного, непрерывного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной нагрузкой и установленными скоростями в любое время года и в любых условиях погоды. В состав этого комплекса входят земляное полотно, дорожная одежда, мосты, трубы и другие искусственные сооружения, обустройство дорог и защитные дорожные сооружения, здания и сооружения дорожных и автотранспортных служб.

Параметры и состояние всех элементов дороги и дорожных сооружений определяют технический уровень и эксплуатационное состояние дороги.

Основные транспортно-эксплуатационные показатели автомобильных дорог и дорожных сооружений:

- скорость;

- пропускная способность;

- непрерывность;

- удобство и безопасность движения;

- способность пропускать автомобили и автопоезда с осевой нагрузкой и общей массой, соответствующими категории дороги.

На автомобильных дорогах общего пользования организуется дорожная служба, основной задачей которой является осуществление комплекса работ и мероприятий по ремонту и содержанию дорог и сооружений на них и организации движения, обеспечивающих требования к транспортно-эксплуатационным показателям дорог.

Дорожная служба содержит дорогу, ремонтирует, обустраивает ее и организует движение транспортных потоков, т.е. обеспечивает функционирование дороги как транспортного сооружения. Эксплуатируют дороги автотранспортные предприятия и владельцы транспортных средств. Используют (эксплуатируют) многие дорожные сооружения участники движения — водители, пассажиры и пешеходы. Поэтому в общем виде под эксплуатацией автомобильных дорог понимают целесообразное и эффективное использование дорог автомобильным транспортом для перевозки грузов и пассажиров. Применительно к дорожной отрасли более правильным будет термин «техническая эксплуатация дорог и организация движения», под которым следует понимать систему планово-предупредительных и ремонтно-восстановительных работ, а также организационно-технических мероприятий, обеспечивающих удобное и безопасное движение автомобилей и наиболее эффективное использование дорог для перевозки грузов и пассажиров.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГ

Важнейшей задачей экономического развития Казахстана является повышение эффективности инвестиций во всех сферах хозяйственной деятельности и резкое улучшение качества продукции. Высокие требования предъявляются в связи с этим и к проектированию автомобильных дорог, и к автодорожному строительству в целом. Автомобильные дороги - весьма капиталоемкие и в то же время одни из наиболее рентабельных инженерных сооружений. Проектирование автомобильных дорог должно быть направлено на достижение их высоких транспортно-эксплуатационных качеств при минимуме материалоемкости строительства и строительных затрат.

Правильно запроектированная автомобильная дорога обеспечивает безопасность движения как одиночных автомобилей с расчетными скоростями, так и транспортных потоков с высокими уровнями удобства даже в самые напряженные периоды работы дорог, надежность и долговечность земляного полотна, дорожных одежд, искусственных сооружений и т.д. В проектировании автомобильных дорог при оценке вариантов проектных решений предпочтение отдают не только самым экономичным инженерным решениям, но и чаше всего тем, которые обеспечивают наиболее гармоничное вписывание полотна дорог в окружающий ландшафт и оказывают наименее отрицательное воздействие на окружающую среду. Обязательными элементами проектных решений являются мероприятия по охране окружающей среды.

Сегодня при проектировании автомобильных дорог предпочтение отдают современным технологиям и методам производства изысканий, основанным, прежде всего, на использовании высокопроизводительных методов сбора информации о местности: использованию ГИС-технологий при изысканиях автомобильных дорог и сооружений на них, методам наземной и аэрокосмической цифровой фотограмметрии, системам спутниковой навигации «GPS», методам электронной тахеометрии, наземного лазерного сканирования местности и геофизическим методам инженерно- геологических изысканий.

3.1 Проектирование дорожного покрытия

Одним из самых важных этапов дорожно строительных работ является этап проектирования дорожного покрытия. Это важный момент хотя бы потому, что дорога - важный элемент сообщения между городами и регионами. Автомобильная дорога - инженерное сооружение, предназначенное для движения автомобилей. Основными элементами являются: земляное полотно, дорожная одежда, проезжая часть, обочины, искусственные и линейные сооружения и все виды обстановки.

Для того, чтобы проектирование дорожного покрытия, при стротельстве дорог, было выполнено на высоком уровне, требуется выполнение нескольких факторов. Во-первых, выделение средств на текущий ремонт дорог и ремонт дорожного покрытия. Во-вторых, выбрать хорошую компанию для укладки дорог и дорожного строительства.

Дорога работает в очень тяжелых условиях, на нее постоянно воздействуют тяжелые и интенсивные транспортные нагрузки, низкие зимние и высокие летние температуры, разрушающее влияние воды во всех ее физических состояниях, поэтому правильное проектирование и строительство дорог требует глубоких знаний всех условий ее будущей работы и мер по повышению долговечности, а для поддержания нормального функционирования требуется регулярный и своевременный ремонт дорог.

4.1 Строительство, ремонт и эксплуатация дорог

В практике проектных институтов нередко применяют различные подходы к планированию, управлению изыскательскими, проектными и эксплуатационными работами, связанными с развитием внутрихозяйственных дорог. Поэтому дороги местного значения служат важным звеном в подготовке специалистов. В условиях интенсивного развития агропромышленного комплекса землеустроители должны уметь не только правильно разместить дорожную сеть каждого сельского района, межхозяйственного объединения, конкретного предприятия, но и провести технико-экономический анализ вариантов проекта, определить объекты первоочередного строительства дорожных сооружений. В их обязанности входит также контроль порядка использования земель, отвода территорий под строящиеся автомобильные дороги; они должны хорошо знать все элементы дороги как инженерного сооружения, а также постоянно изучать нормативы и модели, разрабатываемые для проектирования дорожных сооружений. В процессе проведения изысканий, роектирования и строительства дорог бывают случаи, когда специалисты, работающие по заданию одних ведомств, не учитывают интересов других. В результате возникают конфликты между различными организациями, что влечет за собой новые затраты труда и средств на составление проектов реконструкции дорог или на изменение местоположения переездов через них, на расширение полосы отвода, размещение подъездных путей и др.

5. Асфальтрование дорог

Укладка асфальта - один из наиболее известных и эффективных способов строительства надёжного и практичного дорожного покрытия.

Цикл работ по укладке асфальта включает предварительные земляные работы, выравнивание основания, покрытие смесью (в один или несколько слоёв), а затем - уборку территорию. При необходимости ремонта покрытия и укладке нового асфальта выполняется демонтаж имеющегося повреждённого покрытия, обработка эмульсией на битумной основе - и прочие шаги, характерные для укладки нового асфальта.

Работы по асфальтировке могут вестись в любое время суток: как днём, так и ночью, когда нагрузка на дорогу существенно меньше.

Асфальтобетонное покрытие имеет ряд положительных свойств и высоких транспортно-эксплуатационных показателей: медленное изнашивание под действием тяжелых транспортных средств; сравнительно высокая прочность и устойчивость к воздействию климатических факторов и воды; гигиеничность (не пылит и легко очищается от пыли и грязи); простота ремонта и усиления покрытия.

Конструкции дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями непрерывно изменяются в связи с тем, что транспортные нагрузки и интенсивность движения постоянно увеличиваются. Еще 20-30 лет назад двухслойные асфальтобетонные покрытия толщиной 10-12 см на щебеночном основании 18-25 см применяли на дорогах высоких категорий. Теперь такие конструкции пригодны только для дорог низших (IV и V) категорий, а на дорогах II и I категорий конструкции стали более мощными, в основании все чаще применяется тощий (укатываемый) бетон толщиной 20-35 см, а суммарная толщина укладываемого асфальта равна 18-25 см.

Сроки службы асфальтобетонных покрытий зависят не только от качества асфальтобетона, но и от конструкции дорожной одежды. Одинаковое по качеству асфальтобетонное покрытие по-разному работает на различных основаниях.

Так, в асфальтобетонных покрытиях, уложенных на основания из монолитного цементобетона, появляются трещины из-за теплофизической несовместимости материалов покрытия и основания, т.е. швы и трещины в цементобетонных основаниях повторяются в асфальтобетонных покрытиях.

Щебеночные основания лишены этого недостатка, однако, они подвержены неравномерным усадкам, происходящим из-за взаимного перемещения зерен щебня под влиянием многократных воздействий транспортных нагрузок.

Покрытия из асфальтобетонных смесей следует устраивать в сухую погоду. Укладку асфальта (асфальтировку) следует производить при температуре окружающего воздуха.

6. Технические требования к земляному полотну.

Земляное полотно служит основанием для наиболее дорогого и важного элемента дороги — дорожной одежды. Прочность, долговечность и высокие эксплуатационные качества дорожной одежды в значительной степени зависят от прочности и устойчивости земляного полотна. Земляное полотно в целом и его отдельные части находятся под действием сил собственного веса, подвижной нагрузки и различных природно-климатических факторов. Очень важно спроектировать и построить земляное полотно так, чтобы под действием этих сил оно не изменяло своей формы и было устойчиво в целом, как земляной массив. Конструкцию земляного полотна выбирают исходя из категории дороги, качества грунтов, типа дорожной одежды, природно- климатических условий района строительства дороги.

На основе опыта строительства и теоретических обоснований разработаны и применяются при проектировании типовые поперечные профили земляного полотна в насыпи высотой и в выемке глубиной до 12 м. Эти поперечные профили отвечают требованиям прочности и устойчивости земляного полотна, гарантирующим прочность и ровность дорожной одежды.

4.Характеристика природно-климатических условий района

Таблица 1.1

Климатические параметры холодного периода года

Республика, край, область, пункт

Температура воздуха наиболее холодных суток, °С, обеспеченностью

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С, обеспеченностью

Температура воздуха, °С, обеспеченностью 0,94

Абсолютная минимальная температура воздуха, °С

Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца, °С

Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха

Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца, %

Средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 ч. наиболее холодного месяца, %

Количество осадков за ноябрь-март, мм

Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с

Средняя скорость ветра, м/с, за период со средней суточной температурой воздуха 8С

0С

8С

10С

0,98

0,92

0,98

0,92

продолжительность

средняя температура

продолжительность

средняя температура

продолжительность

средняя температура

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Кокшетау

-41

-38

-36

-33

-23

-52

9

167

-11,7

215

-8,1

227

-7,2

80

77

88

ЮЗ

5,9

5,2

Таблица 1.2

Среднемесячная и годовая температура воздуха

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Год

t, °С

-16,8

-16,5

-10,1

3,0

18,2

19,5

20,4

17,8

11,5

2,6

-7,0

-14,0

1,8

Таблица 1.3

Повторяемость, направление и средняя скорость ветра

Январь

Направление

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

штиль

Максимальная скорость

Повторяемость

13

10

6

25

28

10

9

14

20

5,7

Скорость

2,6

2,4

1,3

3,0

3,8

5,7

5,0

3,5

Рис. 1.1 - Роза ветров за январь месяц.

Таблица 1.4

Средняя температура и количество осадков по месяцам

Месяц

Средняя сумма осадков

Среднее число дней с осадками более 0.1 мм

Январь

16

10

Февраль

15

8

Март

18

8

Апрель

21

8

Октябрь

27

11

Ноябрь

28

12

Декабрь

22

12

Краткая характеристика участка дороги

Рассматриваемый участок дороги относится кII эксплуатационно-технической категории, уровень содержания высокий, общая протяженность дороги составляет5 километров. Основное направление дороги с ПК 0 по ПК 135+00 – северо-восточное 10°, с ПК 135+00 по ПК260+00 – северо-восточное 20°, с ПК 260+00 по ПК 300+00- северо-восточное 300.

Продольный профиль запроектирован преимущественно в насыпи высотой до 6 метров, глубина выемок до 2 метров. Участок автомобильной дороги имеет шесть полос движения, шириной каждая по 3,75 метра, ширина обочины 3,75 метров, укрепленная часто обочины, расположенная вдоль кромки проезжей части на ширину 0,75 метров, выполнено в соответствии с конструкцией дорожной одежды, предусмотренной для проезжей части. Откосы земляного полотна укреплены засевом трав.

Проезжая часть дороги имеет дорожную одежду капитального типа. На ПК 145+00 расположен железобетонный мост, длинной 100 метров. Для создания одинаковых условий проезда автотранспорта по дороге и искусственным сооружениям предусмотрено в пределах моста сохранить поперечный профиль дороги на подходах. На автомобильной дороге расположены железобетонные трубыd=1,0 м., на ПК 25+00, 70+00, 205+00, 240+00. Пересечение в одном уровне расположено на ПК 61+00 и 239+50. Интенсивность движения составляет свыше 9000 автомобилей в сутки.

Акмолинская областьотносится кIII зоне, то есть к району со средней трудностью снегоборьбы. Период с устойчивым снежным покровом длится от 100 до 180 дней, средняя температура воздуха в наиболее холодный период от -14,2 до -51,2°С при абсолютном минимуме от -48,9 до -51,6°С. Количество твердых осадков зимой от 150 до307 мм., среднее из наиболее высокого значения снежного покрова за зиму от 53 до 200 см

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- автомобильная дорога I категории располагается в IV дорожно-климатической зоне, в Акмолинской области;

- заданный срок службы дорожной одежды Т=20 лет согласно требованиямПР РК 218-05.1;

- интенсивность движения на начало срока службы N = 5450 авт/сут; коэффициент изменения интенсивности q=1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна — супесь песчанистая;

- материалы основания — горячий черный щебень и щебеночная смесь непрерывной гранулометрии;

- местность по условиям увлажнения относится к 1-му типу;

- тип расчетной нагрузки — автомобили класса А3.

 

7.Расчет конструкции на прочность

 

1 Интенсивность движения по категориям транспортных средств представлена в таблице 4.1. Для каждой категории транспортных средств выбраны основные модели, наиболее часто встречающиеся в транспортном потоке, для которых производим расчет суммарных коэффициентов приведения Sm,сум к нагрузке A3, т.к. согласно подпункта 6.8.2 дорога имеет международное значение и на ней предусмотрено систематическое движение грузовых автомобилей с нагрузкой на одиночную ось 130 кН (см. таблицу 4.1).

а) Рассчитываем Sm,сум для ПАЗ-657 (двухосные транспортные средства):

- по справочникам транспортных средств находим значение динамической нагрузки на покрытие от переднего и заднего колес, которое составляет QП = 17,2 кН и QЗ = 29,4 кН соответственно;

- по формуле (1.2) Приложения 1 рассчитываем коэффициент приведения к нагрузке А3 передней оси S:

 

 

- по формуле (1.2) Приложения 1 рассчитываем коэффициент приведения Sn к нагрузке А3 задней оси:

 

 

- по формуле (1.1) Приложения 1 находим Sm,сум:

 

Sm,cyм = S + Sn3 = 0,001 + 0,01 = 0,011

 

Аналогично проводим расчет для всех двухосных транспортных средств (Икарус 260, ГАЗЕЛЬ, ЗИЛ-130, МАЗ 53371). Значения Sm,cyм для данных транспортных средств, полученные в результате расчетов, представлены в таблице 4.1.

б) Рассчитываем Sm,cyм для КАМАЗ - 53208 (трехосные транспортные средства):

- по справочникам транспортных средств находим значение нагрузки на покрытие от переднего колеса, которое составляет РП = 22 кН, затем по формуле (1.3) Приложения 1) определяем динамическую нагрузку от переднего колеса QдnП - 22 × 1,3 = 28,6 кН;

- по справочникам транспортных средств находим значение нагрузки на покрытие от каждого колеса двухосной тележки PТ = 28,18 кН;

- рассчитываем коэффициент влияния осей по формуле (1.4) Приложения 1:

- определяем номинальную статическую нагрузку от колеса тележки:

QnT= 28,18 × 1,31 = 36,92 кН;

- по формуле (1.3) Приложения 1 определяем динамическую нагрузку от колеса тележки:

ОдпТ = 36,92 × 1,3 = 47,99 кН;

- по формуле (1.2) Приложения 1 рассчитываем коэффициент приведения к нагрузке А3 передней оси S:

- по формуле (1.2) Приложения 1 рассчитываем коэффициент приведения о„ к нагрузке А3 второй и третьей оси:

 

 

- по формуле (1.1) Приложения 1 находим Sm,cyм:

 

Sm,cyм = SnП + SnT2 + SnT3 = 0,01 + 0,08 + 0,08 = 0,17

 

Аналогично проводим расчет для всех транспортных средств со спаренной тележкой (КрАЗ-257Б1, КрАЗ-65053, МАЗ-7310, п/прицеп LANBERT). Значения Sm,cyм для данных транспортных средств, полученные в результате расчетов, сведены в таблицу 4.7.

в) Рассчитываем Sm,cyм для полуприцепа ASKO с трехосной тележкой:

- по справочникам транспортных средств находим значение нагрузки на покрытие от каждого колеса трехосной тележки Рт = 39,2 кН;

- рассчитываем коэффициент влияния осей, по формуле (1.4) Приложения 1:

- определяем номинальную статическую нагрузку от колеса тележки:

QnT = 39,2 × 1,74 = 68,21 кН

- по формуле (1.3) Приложения 1 определяем динамическую нагрузку от колеса тележки: QdnT = 68,21 × 1,3 = 88,67 кН;

- по формуле (1.2) Приложения 1 рассчитываем коэффициент приведения к нагрузке А3 каждой оси S:

 

- по формуле (1.1) Приложения 1 находим Sm,cyм:

 

Sm,cyм = SnT1 + SnT2 + SnT3 = 1,236 + 1,236 + 1,236 = 3,708;

 

Полученные значения Sm,cyм для полуприцепа ASKO используем для расчета Sm,cyм седельных тягачей с данным полуприцепом (см. таблицу 4.7).

Интенсивность движения по составу транспортного потока с приведением к расчетной нагрузке группы А3 представлена в таблице 4.7.

 

Таблица 4.7 - Расчет приведенной интенсивности движения

 

Категория транспортных средств

Основные модели транспортных средств

Интенсивность движения, авт/сут

Суммарный коэффициент приведения Sm к расчетной нагрузке А3

Произведение Ni·Si

Легковые и микроавтобусы

4360

0

0

Автобусы средней вместимости

ПАЗ-657

40

0,011

0,4

Автобусы большой вместимости

Икарус 260

36

0,23

8,28

Малые грузовики грузоподъемностью до 2 т

ГАЗЕЛЬ

196

0,002

0

Двухосные грузовики грузоподъемностью до 5 т

ЗИЛ-130

108

0,06

6,48

Двухосные грузовики грузоподъемностью до 10 т

МАЗ 53371

54

0,32

17,28

Трехосные грузовики грузоподъемностью до 10 т

КАМАЗ-53208

136

0,17

23,12

Трехосные грузовики грузоподъемностью 10-12 т

КрАЗ-257Б1

27

0,37

9,99

Трехосные грузовики грузоподъемностью более 12 т

КрАЗ- 65053

22

2,72

59,84

Четырехосные грузовики грузоподъемностью более 12 т

МАЗ-7310

5

2,67

13,35

Двухосные грузовики с прицепом (11-11)

МАЗ-500 с прицепом МАЗ 83781

27

0,89

24,03

Трехосные грузовики с прицепом (12-11)

Краз 65053 с прицепом МАЗ 83781

166

3,30

547,3

Двухосные седельные тягачи с полуприцепами (111)

МАЗ 54326 с п/прицепом МАЗ 93801

165

0,61

100,65

Двухосные седельные тягачи с полуприцепами (112)

Volvo F-16 с п/прицепом LANBERT

108

2,55

275,4

Итого:

5450

 

1086,62

Примечания:

1) В графе 2 указаны основные модели транспортных средств, являющиеся типичными для данной категории (графа 1) в рассматриваемом транспортном потоке;

2) Для заданного состава транспортного потока выполнен расчет суммарных коэффициентов приведения Sm,cyм по формуле (1.1) Приложения 1 СН РК 3.03-19-2003 к расчетной нагрузке группы А3.

 

2 Вычисляем интенсивность движения в первый год службы, приведенную к расчетной нагрузке группы А3 с учетом четырех полос движения по формуле (6.5):

Np = 1086,62×0,35 = 381ед/сут

Расчетное суммарное количество приложений расчетной нагрузки группы А3 определяется по формуле (6.6):

Требуемый модуль упругости определяется в зависимости от расчетного суммарного количества приложений расчетной нагрузки (см. формулу (6.8)) за срок службы конструкции дорожной одежды с параметром С = 4,0:

 

Етр = 120 + 74(lgΣNp-4,0)

 

Подставляя значения ΣNp, получим Етр = 314 МПа.

Требуемый уровень надежности для I категории дороги с капитальным типом покрытия (согласно таблице 6.1 СН РК 3.03-19-2003) Кн = 0,95; коэффициент прочности Кпр = 1,00. С учетом этого:

Еобщ = Ер = Етр · Кпр = 314×1,00 = 314 МПа

 

Полученный общий модуль упругости превышает минимальный согласно требованиям пункта6.14.

Определяем расчетную влажность грунта рабочего слоя (по формуле 3.1 приложения 3):

где  = 0,57 (таблица 3.1 приложения 3), согласно таблицы 3.4 Приложения 2 дополнений и изменений значение снизится на 0,03 (для обочин, укрепленных асфальтобетоном в IV ДКЗ), т.е. принимаем  = 0,54;

При заданном уровне надежности Кн = 0,90, коэффициент нормированного отклонения будет равен t = 1,71 (таблица 3.2 приложения 3), тогда:

Wp = 0,54 × (1+0,1×1,71) = 0,63W

 

3 Предварительно назначаем конструкцию дорожной одежды и значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу и сдвигоустойчивости (таблицы 2.1, 2.9 приложения 2);

- для расчета на изгиб (таблица 2.2 приложения 2);

- для расчета на сдвиг в грунте (приложение 3).

Исходные данные представлены в таблице 4.8.

 

Таблица 4.8 - Исходные данные для расчета

 

Материал

h слоя, см

Е, МПа, при расчете

Расчет на растяжение при изгибе и сдвиге

 по допустимому упругому прогибу

по сдвигоустойчивости

Е, МПа

 МПа

φ°

С, МПа

1

2

3

4

5

6

7

8

Асфальтобетон плотный на битуме марки Б/БНД 60/90

7

3200

550

4500

2,8

-

-

То же, пористый

9

2000

460

2600

1,6

-

-

Горячий черный щебень

12

600

600

600

-

-

-

Щебеночная подобранная смесь

22

275

275

275

-

-

-

Песок средней крупности

30

120

120

120

-

40

0,006

Супесь песчанистая

-

57

-

-

-

36

0,014

Примечание: Расчетные значения характеристик грунта принимаются по интерполяции

 

4 Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно снизу вверх, начиная с подстилающего грунта, с использованием номограммы (рисунок 6.1). Этапы расчета сведены в таблицу 4.9.

 

Таблица 4.9 - Расчет дорожной одежды по упругому прогибу

 

Модуль упругости слоя (Eс), МПа

Толщина слоя (h), см

Отношение

Общий модуль упругости

общ),

МПа

Материал слоя

 h/D

Енс

Еобщс 

 

 

3200

7

0,167

0,077

0,098

314

плотный асфальтобетон

2000

9

0,214

0,089

0,123

246

пористый асфальтобетон

600

12

0,286

0,22

0,297

178

горячий черный щебень

275

22

0,523

0,302

0,48

132

щебеночная смесь

120

30

0,714

0,475

0,692

83

песок средней крупности

57

-

 

 

 

 

супесь песчанистая

 

Проверяем выполнение условия прочности по формуле (6.1):

Ертр = 314/314 =1,00

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

5 Рассчитываем конструкцию по сопротивлению сдвигу в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (6.10).

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

Нижний слой - грунт земляного полотна (суглинок тяжелый пылеватый) со следующими характеристиками Ен=59 МПа; фгр = 22° и Сгр = 0,018 МПа (таблица 3.3, приложения 3).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (6.13), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем (по таблице 2.1, приложения 2) при расчетной температуре +40°С (для IV ДКЗ).

 

 

Поотношениям = 310,5/57=5,447 и = 1,905 при φгр = 36° с помощью номограммы (см. рисунок 6.2) находим активное удельное напряжение сдвига:  = 0,012 МПа.

Активное напряжение сдвига в фунте рассчитывается по формуле (6.10) с учетом рисунка 6.2:

 

Т = 0,012×0,6 - 0,0045 = 0,0027 МПа

 

Допускаемое напряжение сдвига в грунте рабочего слоя Тдоп, определяем по формуле (6.11), где Сгр=0,018 МПа; k1=0,6; k3=1,5; k2определяется по рисунку 6.5 в зависимости от расчетной приведенной интенсивности Nt, вычисляемой по формуле (6.12):

Nt = 381×1,0420-1 = 803 ед/сут; k2 = 0,81

Тдоп = 0,014×0,6×0,81×1,5 = 0,01021 МПа

Проверяем выполнение условия по критерию сдвига (6.2):

Тдопр = 0,01021/0,0027 = 3,78

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте земляного полотна.

6 Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания. Действующее в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (6.10).

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

Нижнему слою модели присваиваем следующие характеристики:  = 83 МПа , φпес = 40° и Спес = 0,006 МПа (см. таблицу 2.9 приложения 2).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (6.13) значения модуля упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем при расчетной температуре +40°С (см. таблицу 2.1, приложения 2).

 

По отношениям   и  = 1,19 при φпес=40° с помощью номограммы (см. рисунок 6.4) находим удельное активное напряжение сдвига:  = 0,022 МПа.

Активное напряжение сдвига в грунте рассчитывается по формуле (6.10):

Т = 0,022×0,6=0,0132 МПа

Допускаемое напряжение сдвига в грунте рабочего слоя Тдоп определяем по формуле (6.11), где Спес = 0,006 МПа, k1=0,6; k3=6,0 (для песка средней крупности); k2 определяется по рисунку 6.5 в зависимости от расчетной приведенной интенсивности Nt (формула (6.12)):

Nt = 803 авт/сут; k2 = 0,81

Tдоп = 0,006×0,6×0,81×6,0 = 0,0175 МПа

Проверяем выполнение условия по критерию сдвига (6.2):

Tдопр = 0,0175/0,0132 = 1,325

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в песчаном слое основания.

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

Расчет выполняем в следующем порядке:

Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночный укрепленный битумом, и песчаный слои основания и грунт рабочего слоя земляного полотна. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме (рисунок 6.1), как общий модуль для двухслойной системы:

Ен =  = 178 МПа.

К верхнему слою относим все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (6.13):

По отношениям и  = 0,38 по номограмме (рисунок 6.6) определяем 2,10 МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (6.14):

σr = 2,10·0,6·0,95 = 1,197 МПа.

Находим предельное растягивающее напряжение по формуле (6.15): при = 1,6 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (таблица 2.2, приложения 2);vR = 0,10; t=l,71 (таблица 3.2, приложения 3).

Коэффициент усталости Ку рассчитывается по формуле (6.16) при значении приведенная интенсивность движения на последний год службы Nt = 803 ед/сут (см. расчет на сдвиг);ф - параметр уравнения, равный для плотных и пористых асфальтобетоновф=0,16 (согласно пункта6.28).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет критерию прочности по сопротивлению асфальтобетонных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

 

Проверка конструкции на морозоустойчивость

 

Дополнительные условия:

Расчет выполняют для насыпи высотой 100 см при глубине залегания грунтовых вод 250 см от дневной поверхности (соответственно на глубине 275 см от низа дорожной одежды).

1 Находим по данным гидрометеослужбы среднюю глубину промерзания Z = 195 см для условий г. Астана и определяем глубину промерзания дорожной конструкции:

Z = 195+71 = 266 см,

где 71 см - поправка определения глубины промерзания дороги.

2 Для глубины промерзания 266 см по номограмме (рисунок 7.1) для пучинистых грунтов (суглинок тяжелый) определяем величину морозного пучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 77 см: Z1/Z = 80/266 = 0,30; Z/H = 266/350 = 0,76;lпуч×α0/В×Z = 0,48; α0 определяем по карте (рисунок 7.2) -190 см; В = 4,0 (по таблице 7.3) - для суглинка тяжелого пылеватого;lпуч(cp) = 2,69 см, что меньше допустимого, равного 4 см (согласно таблицы 7.1).

Условие на морозоустойчивость выполняется.

 

 

Заключение

   Автомобильная дорога представляет собой комплекс сложных инженерных сооружений, обеспечивающий движение транспортного потока с высокими скоростями и необходимую безопасность и комфортабельность движения. Автомобильные дороги должны проектироваться и строиться таким образом, чтобы автомобили могли полностью реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателей.

Дороги подвержены активному воздействию многочисленных природных и климатических факторов (снежным заносам, увлажнению выпадающими осадками, поверхностными и грунтовыми водами и др.). Эти особенности функционирования автомобильных дорог обязательно должны быть учтены при проектировании проектной линии продольного профиля (назначение руководящих рабочих отметок, контрольных отметок водопропускных сооружений) и земляного полотна.

При проектировании автомобильной дороги необходимо в совершенстве владеть приемами оптимального выбора трассы на местности и сбора данных, необходимых для обоснования проектных решений, уметь рассчитывать технические нормативы дороги, обеспечивающие удобство и безопасность грузовых и пассажирских автомобильных перевозок

Список используемых источников

1. Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги: СНиП 2.05.02-85

2. Строительные нормы и правила. Строительная климатология: СНиП 23-01-99. Утв. Госстроем России от 11.06.99 № 45: Взамен СНиП 2.01.01-82: Срок введ. в д. 01.01.2000. – Изд. офиц. – М., 2000. – 57 с.

3. Требования к эксплуатационному состоянию по условиям обеспечения безопасности дорожного движения ГОСТ Р 50597-93

4. Отраслевой дорожный методический документ. Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах. Утв. Росавтодор. – Изд. офиц. – М., 2003. – 89 с.

5. Ведомственные строительные нормы: ВСН 8-89 “Инструкция по охране природной среды при ремонте строительстве и содержании автомобильных дорог”. М.: ГУП ЦПП, 1990. – 55 с.

6. Правила охраны труда при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог