Конструкции земляного полотна и дорожной одежды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственный комитет по высшему образованию России

СПб ГАСУ

Кафедра автомобильных дорог

Дисциплина: «Изыскание и проектирование»

Специальность: 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы»

Курсовая работа

Конструкции земляного полотна и дорожной одежды

Выполнил:

студент гр. АД-4ФБФО

Акимов Анатолий Алексеевич

Руководитель:

Бондарева Эльвира Дмитриевна

Санкт-Петербург

2011



Содержание

земляной полотно обочина откос

Раздел 1. Земляное полотно

1.1 Расчет устойчивости земляного полотна

1.2 Проектирование земляного полотна на слабом основании

Раздел 2. Дорожная одежда

2.1 Конструирование - расчет прочности, морозоустойчивости и осушения дорожной одежды нежесткого типа

2.1.1 Конструирование дорожной одежды

2.1.2 Расчет дорожной одежды на морозоустойчивость

2.1.3 Расчет дорожной одежды по упругому прогибу

2.1.4 Расчет сопротивления сдвигу в песчаном слое основания

2.1.5 Расчет сопротивления сдвигу в подстилающем грунте

2.1.6 Расчет на сопротивление при изгибе монолитных слоев с учетом усталостных явлений

2.1.7 Расчет на осушение дорожной одежды

2.2 Конструирование и расчет прочности дорожной одежды жесткого типа

2.2.1 Расчет бетонной плиты на прочность и морозоустойчивость

2.2.2 Расчет температурных напряжений в бетонных плитах

2.3 Выбор варианта дорожной одежды по технико-экономическим показателям

Раздел 3. Применение геосинтетических материалов в сооружениях

3.1 Общая характеристика геосинтетических материалов

3.2 Усиление обочин и откосов земляного полотна

Список литературы



Раздел 1. Земляное полотно

1.1 Расчет устойчивости земляного полотна

Разрушение земляного полотна, как правило, начинается с обрушения откосов, которое происходит по поверхностям скольжения, близким к круглоцилиндрическим.

Устойчивость земляного полотна оценивается в условиях плоской задачи, то есть рассматривается массив грунта, расчлененный плоскостями, перпендикулярными оси дороги, протяженностью 1 м.

Обрушение откосов происходит под влиянием внешних нагрузок (автомобилей и др.) и собственного веса грунтового массива. Внешняя нагрузка заменяется равномерно распределенной нагрузкой, q = 30 кПа

Устойчивость откоса оценивается величиной коэффициента устойчивости, который равен отношению момента сил, удерживающих откос от смещения, к моменту сил, способствующих смещению. Сдвигающий и удерживающий моменты определяются относительно центра кривой возможного смещения откоса.

Исходные данные для расчета:

Высота насыпи - 17,3 м

Грунт земляного полотна - песок среднезернистый

Плотность грунта - г_н= 18 кН/м³

Удельное сцеление - с = 4 кПа

Угол внутреннего трения -ц = 28 ⁰

Проектируем индивидуальный тип поперечного профиля. (рис.1) и рассчитаем устойчивость откоса по формулам

k_у = М_уд/ М_опр

М_уд = R ( (Q_icos_Itg) + cl), кНм



где - угол внутреннего трения;

с - удельное сцепление, кПа;

Q_i- давление (вес) обрушаемой части откоса насыпи с учетом нагрузки qна поверхности насыпи от транспорта, кН (внешнюю нагрузку заменяем равномерно распределенной нагрузкой, равной q = 30 кПа );

- угол наклона отрезков кривой скольжения к горизонту в пределах каждой призмы;

l - длина окружности кривой обрушения, м

l = R /180;

где - R = 38,2 м - радиус кривой скольжения, м (определяем в масштабе по рис. 1);

= 62⁰- угол, стягивающий кривую скольжения (определяется в масштабе по рис. 1).

l = 3,14 ^. 38,2 ^. 62 / 180 = 41,32 м

М_опр = R (Q_isin_i), кНм

Угол наклона определяется по sin д= X/R,

гдеX - расстояние от центра кривой скольжения каждой призмы до вертикального радиуса, определяемое по рис. 1 в масштабе.

Значения sin принимают со знаком + для расстояний, отмеченных влево от вертикального радиуса, и со знаком - для расстояний, отмеченных вправо от вертикального радиуса, т. е. составляющие веса призм Q_isin_i, расположенные вправо от вертикального радиуса, повышают устойчивость откоса.

Минимальное требуемое значение коэффициента устойчивости, при котором устойчивость откоса насыпи или выемки обеспечена, равно 1,3.

Отсеченный кривой скольжения участок земляного полотна разбивают на ряд вертикальных призм шириной 3 м и толщиной 1м ( в направлении оси дороги), ведя отсчет от внутреннего контура кривой скольжения.

Вес каждой призмы грунта определяется по формуле

Q_i = ,_i г_i,

где _I - площадь призмы, м²;

г_i-плотность грунта естественного сложения (по заданию 18 кН/м³).

Дополнительный вес от внешней нагрузки на поверхность насыпи в пределах кривой скольжения

Q = рb = 30 х3 = 90 кН/м.

Результаты расчета приведены в табл. 1.

Таблица 1

№	, м2	Q, кН	sin	cos	Qsin, кН	Qcos, кН
	7	126 + 90*	0,798	0,602	172,37	130,03
	18,1	325,8	0,720	0,694	234,58	226,11
	20,52	369,36	0,641	0,767	236,76	283,30
	22,93	412,74	0,565	0,824	233,2	340,10
	22,95	413,1	0,487	0,873	201,18	360,64
	22,44	403,92	0,406	0,914	163,99	369,18
	20,46	368,28	0,327	0,945	120,43	348,02
	18,48	331,38	0,249	0,966	82,51	320,11
	14,72	264,96	0,173	0,985	45,84	260,99
	10,56	190,08	0,094	0,996	17,87	189,32
	4,3	77,4	0,029	0,999	2,24	77,32
	2,72	48,96	- 0,034	0,999	-1,66	48,91
	= 1509,3	= 2954,03

Примечание. *Вес первой призмы определен с учетом веса от внешней нагрузки

tg 28⁰ = 0,532

М_уд = 38,2 ^. (2954,03 ^.0,532 + 4 ^. 41,32) = 66313,89 кНм

М_опр = 38,2 ^. 1509,3 = 57655,26 кНм

k_у = 66313,89 / 57655,26 = 1,15

k_у = 1,15 <k_тр= 1,30Условие устойчивости не выполняется.

Следует выбрать одно из мероприятий:

- изменить очертание откоса: увеличить коэффициент заложения откосов или увеличить ширину бермы;

- пригрузить нижнюю часть насыпи каменной отмосткой или бетонными габионами;

- армировать насыпь геосинтетическими материалами.

Выбираем армирование насыпи геосинтетическими материалами.

Расчет устойчивости насыпи, армированной геосинтетическими материалами

При значении коэффициента устойчивости k_у меньше требуемого значения, равного 1,3, возможны следующие решения, направленные на повышение устойчивости насыпи:

Изменение конфигурации откоса насыпи (уположение откоса, создание двух берм или более широкой одной бермы),

пригрузка нижней части насыпи - слева от вертикальной оси, проходящей через центр кривой скольжения;

отсыпка насыпи из грунта, имеющего более высокие расчетные характеристики с и ;

армирование откоса геосинтетическим материалом.

Коэффициент устойчивости, армированной насыпи определяется по формуле



где n - количество слоев геосинтетического материала;

R_доп - расчетное значение прочности геосинтетического материала, определяемое по кратковременной прочности по формуле

R_доп = R_рА₁А₂А₃А₄/г,

где А₁ -коэффициент учета ползучести, зависящий от вида полимера, из которого изготовлен геосинтетический материал (1,56 - для полиэстера. 2,5 - для полипропилена);

А₂ - коэффициент учета повреждений материала при транспортировке и производстве работ, равный 0,95;

А₃ - коэффициент снижения прочности в местах стыковки полотен, равный 0,8;

А₄ - коэффициент учета влияния окружающей среды, равный 0,90;

г - коэффициент запаса, принимаемый равным 1,25.

Рекомендуемые геосинтетические материалы для армирования откоса приведены в таблице

Наименование материала, сырье	Расчетные характеристики
	Rр, кН/м	е, %
Геосетка Фортрак, полиэстер	25-150	10-12
Геоткань Стабиленка, полиэстер	50-1000	10-12

Результаты расчета, проведенного в пункте 1.1

№	, м2	Q, кН/м	sin	cos	Qsin, кН	Qcos, кН
1	7	126 + 90*	0,798	0,602	172,37	130,03
2	18,1	325,8	0,720	0,694	234,58	226,11
3	20,52	369,36	0,641	0,767	236,76	283,30
4	22,93	412,74	0,565	0,824	233,2	340,10
5	22,95	413,1	0,487	0,873	201,18	360,64
6	22,44	403,92	0,406	0,914	163,99	369,18
7	20,46	368,28	0,327	0,945	120,43	348,02
8	18,48	331,38	0,249	0,966	82,51	320,11
9	14,72	264,96	0,173	0,985	45,84	260,99
10	10,56	190,08	0,094	0,996	17,87	189,32
11	4,3	77,4	0,029	0,999	2,24	77,32
12	2,72	48,96	- 0,034	0,999	-1,66	48,91
	= 1509,3	= 2954,03

Для повышения устойчивости откоса применяем 1 слой геоткани Стабиленка - R_p = 800 кН / м.

R_доп = 1000 ^. 1,56 ^. 0,95 ^. 0,8 ^. 0,9 / 1,25 = 853,63 кН

tg 28⁰ = 0,532

К_У = (2954,03 ^. 0,532 + 800) / 1509,3 = 1,57

К_У = 1,57К_тр= 1,30 Условие устойчивости выполняется

1.2 Проектирование земляного полотна на слабом основании

Исходные данные для расчета (вариант № 9 МУ)

Наименования показателя	Обозначение	Единица измерения	Величина
Ширина насыпи поверху	в	м	15
Крутизна откосов насыпи	1:m		1,5
Проектная высота насыпи по оси дороги	h	м	4
Общая мощность торфа	Hт	м	10
Расстояние от поверхности торфа до уровня грунтовых вод	Zгв	м	0,3
Плотность грунта для возведения насыпи(прил.4)	г0	кг/м3 кН/м3	1600 15,7
Пористость грунта (прил.4)	n	%	38
Характеристики торфа
Влажность	W	%	300-600
Степень разложения	R	%	25-40
Штамповый модуль деформации	Eшт	кПа	280
Сцепление в природном залегании	Сн	кПа	25
Сцепление при полной консолидации	Ск	кПа	100
Угол внутреннего трения в природном залегании	цн	Град	12
Угол внутреннего трения при полной консолидации	цк	Град	19
Плотность влажного грунта	гт	кг/м3 кН/м3	1028 10,1
Коэффициент консолидации	Скон	м2/с?10-5	0,40

(зольность «мз»?)

Определение величины осадки

Определение дополнительного слоя грунта эквивалентного нагрузке от автомобиля.

Внешняя нагрузка при расчете заменяется эквивалентным слоем грунта. В соответствие с п. 5.2.3 ГОСТ 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения» при расчете осадки насыпи нормативная нагрузка принимается в виде нормативной нагрузки, находящейся в статическом положении. Равномерно распределенную нагрузку вдоль дороги, имитирующую движение колонны транспортным средств, в этом расчете не учитывают.

Нагрузка от транспортных средств приводится к эквивалентному слою грунта земляного полотна.

Толщину эквивалентного слоя грунта Н_Э, м. вычисляют по формуле

где -- число полос движения;

-- ширина земляного полотна, м (дляIIкатегории дороги);

(по заданию) -- удельный вес грунта, кН/м³.

10К -- нормативная нагрузка АК для расчета осадки насыпи. кН;

d -- база нормативной нагрузки АК, м (для автомобильных дорог база для нормативной нагрузки АК должна быть равна 2,5 м (п. 4.6)).

Согласно ГОСТ 52748-2007 п.4.4 класс нагрузки К для нормативной нагрузки АК следует принимать равным для:

автомобильных дорог категорий IA, IБ. IB, II -- 11,5:

автомобильных дорог категорий III и IV -- 10:

автомобильных дорог категории V.--6;

Эквивалентный слой грунта располагается по всей ширине земляного полотна. Вдоль земляного полотна эквивалентный слой грунта распространяется на неограниченную длину.

Осадка плавающей насыпи определяется по формуле

S=

где - плотность грунта насыпи с учетом взвешивающего действия воды

= (-10)(1-n) = (27-10)(1-0,38)= 10,54 кН/м³

Расчет осадки насыпи во времени

Время достижения слоем торфа относительной деформации на участке первичной осадки определяют по формуле:

Т = ,

где К_u - коэффициент, величина которого зависит от степени консолидации (0.85);

H_Т - расчетный путь фильтрации воды, принимаемый при одностороннем дренировании, равный мощности слоя торфа;

С_к - коэффициент консолидации, м²/с.

Т = 246 сут.

Проверка устойчивости основания и выбор конструктивно-технологического решения по возведению насыпи

Степень устойчивости основания устанавливают по величине коэффициента безопасности

К_без = Р_без/Р_расч,

где Р_без - безопасная предельная нагрузка, обеспечиваемая слабым основанием;

Р_расч - расчетная проектная нагрузка, создаваемая насыпью.

Величины Р_без и Р_расч зависят не только от параметров возводимой насыпи и свойств торфа, но и от режима возведения насыпи. В связи с этим величина К_без устанавливается применительно к двум случаям:

быстрой (условно мгновенной) отсыпки насыпи -

медленной в соответствии со скоростью уплотнения и упрочнения торфа при отсыпке насыпи -

Безопасную нагрузку для условий быстрой отсыпки насыпи определяют по формуле

где - плотность торфа с учетом взвешивающего действия воды, кН/м³ - определяется по формуле



=- 10 = 10,1 - 10 = 0,1;

z - глубина рассматриваемого горизонта торфа, при которой безопасная нагрузка минимальна. Для упрощения расчетов можно принимать z=Н_т;

в - коэффициент, устанавливаемый в зависимости от значении V, Т, ц, где

Т=(В-в)/в;

V=2Н/В;

В - ширина насыпи понизу, равная

В = в + 2 hm;

в - ширина насыпи поверху.

в = 15м, В = 15 + 2 ^. 4 ^. 1,5 = 27м

Т = (27 - 15) / 15 = 0,8

V= 2 ^. 4 / 27 = 0,296

Тогда при _н = 12⁰ =0,38расчетная безопасная нагрузка

Расчетную проектную нагрузку для условий быстрой отсыпки насыпи определяют по формуле



Для случая медленной отсыпки безопасную и расчетную нагрузки определяют по формулам

При _к= 19⁰ = 0,36

Выводы:

1. Тип основания - IIa.

2. Устойчивость при быстрой отсыпке не обеспечена, но обеспечена при медленной отсыпке.

3. При быстрой отсыпке - сдвиг (выдавливание), при медленной- сжатие.

4. Возможно использование торфа в качестве основания при любой отсыпке насыпи (1 тип основания).

Возможные конструктивно-технологические решения земляного полотнаслабых грунтах:

без выторфовывания, при медленной отсыпке насыпи;

укладка прослойки из геосинтетического материала;

частичное выторфовывание;

вертикальное дренирование (дрены, прорези);

устройство беспросадочной насыпи на сваях с армогрунтовым ростверком;

устройство пригрузочных берм;

посадка насыпи на минеральное дно;

устройство эстакады.



Раздел 2. Дорожная одежда

2.1 Конструирование - расчет прочности, морозоустойчивости и осушения дорожной одежды нежесткого типа

Дорожная одежда рассчитывается для насыпи с ПК25 по ПК50.

Исходные данные:

Категория дороги - II.

Перспективная интенсивность движения автотранспорта на 20 лет в обоих направлениях

N₂₀ = 11670 авт/сут.

Ежегодный прирост интенсивности движения автотранспорта - 4 %.

Дорожно-климатическая зона - II .

Подзона - 2

Вид грунта - песок среднезернистый.

Тип местности по увлажнению -2.

Расчетный автомобиль группы А₂:

Р - статическая нагрузка на одиночную ось, Р = 110 кН;

р - давление на покрытие, р = 0,60МПа;

D - расчетный диаметр следа колеса, D = 39 см, D_ст = 34 см.

Уровень грунтовых вод, считая от низа дорожной одежды - 1,5 м

Срок службы дорожной одежды - Т_сл= 15лет.

Требуемый уровень надежности и соответствующий ему коэффициент прочности (табл. 3.1 ОДН):

k_н = 0,98;

k_пр = 1,38- по упругому прогибу;

k_пр= 1,10 - по сдвигу и изгибу.

Расчет дорожной одежды выполняется по ОДН 218.046-01 «Проектирование дорожных одежд нежесткого типа [1].



2.1.1 Конструирование дорожной одежды

h₁ = 7 см Мелкозернистый плотный асфальтобетон марки 1 тип Б на битуме БНД 90/130

h₂ =10 см Крупнозернистый пористый асфальтобетон марки 1 на битуме БНД 90/130

h₃ = 23см Щебень фр. 40-70 мм из прочных изверженных пород, уложенный по способу заклинки (легкоуплотняемый, П.3.9)

h₄ =55 см Песок среднезернистый с содержанием пылеватых и глинистых частиц 5 %

Грунт - супесь легкая (h = 1,2 м)

Таблица 2. Расчетные характеристики материалов

Наименование материалов	Е, МПа	Сопротивление растяжению при изгибе R0, МПа	m		с, МПа	, град.
	t = 10С	t = 20С	на изгиб
							Np=1	Nр=105	Np=1	Np=106
1. А/б мелкозер-нистый плотный БНД 90/130	2400	1200	3600	9,5	5,0	5,4/6,3
2. А/б крупнозер-нистый пористый БНД 90/130	1400	800	2200	7,8	4,0	6,3/7,6
3. Фракционный щебень с заклинкой мелким щебнем (легкоуплотняемый)	450	450	450
4. Песок средней крупности с содержанием пылевато-глинис-той фракции 5 %	120	120	120				0,005 МПа	0,002 МПа	330	260

Значения модулей упругости слоев асфальтобетона необходимо принимать по прил. 3, 1-9 ОДН в зависимости от температуры воздуха, материалов дорожной одежды (прил. 2, табл. 4-9 ОДН).

Согласно п. 3.33. ОДН при расчете дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают соответствующими температурам, указанным в табл. 3.5. Для IIкатегории дороги t = +20 ⁰C

Расчетная влажность грунта определяется по формуле:

W_р = (W_ср + ₁ - ₂) (1 + 0.1t) -₃,

где W_ср= 0,62 - среднее многолетнее значение относительной влажности грунта

₁ - поправка на особенности рельефа;

₂ - поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин (табл. П.2.3 ОДН);

t - коэффициент нормированного отклонения (табл. Прил. 4.2. ОДН);

₃ - поправка по рис. 1.1 прил. 2 ОДН при толщине дорожной одежды более 0,75 м и W_срболее 0,75.

Расчет Wр выполнен при следующих значениях величин: W_ср= 0,68;

= 0; ₁= 0;₂ = 0; t= 2,19; ₃= 0 (приW_ср< 0,62)

W_р = (0,62+0,00-0,00)(1+0,1х2,19) = 0,756



Таблица 3. Определение расчетной интенсивности движения автотранспорта в обоих направлениях

Тип автомобиля	Nt = 20, авт/сут	Кi (Sm)	Nt 20Кi, авт/сут
Легкие грузовые грузоподъемностью 1-2 т	300	0,005	1,5
Средние грузоподъемностью 2-5 т	600	0,2	120
Тяжелые грузоподъемностью 5-8 т	2480	0,7	1736
Очень тяжелые грузоподъемностью более 8 т	250	1,25	312,5
Автопоезда	100	1,25	125
Автобусы	20	0,7	14
Итого:	3750		Nt 20Кi, = 2309

Интенсивность движения на одну полосу на 1 год эксплуатации дороги

N_{пр t=1} = f_пол( (N_{t =20} К_i)) / q¹⁹,

где - коэффициент, учитывающий числополос движения и распределение движения по ним. При двух полосах движения = 0,55 (табл. 3.2 ОДН);

q = 1 + r / 100 = 1+4/100= 1,04,

где r = - ежегодный рост интенсивности движения автотранспорта.

N_{пр t=1} = 602,77 авт/сут

N_р = N_{пр t=1} ((q^Tp - 1) / (q - 1)) 0.7 T_рдг К_n=

= 602,77•(1,04¹⁵ - 1) / (1,04 - 1))• 0,7•135•1,49 = 1 699 462,55 авт,

где T_рдг - количество дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции («опасные» дни), T_рдг = 135 дней (прил. 6, табл. 1 ОДН);

К_n - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого, К_n = 1,49 (ОДН, табл. 3.3);

T_p = 15 лет.

N_р = 1 699 462,55 авт

Расчетные характеристики грунта определяются в зависимости от расчетной влажности и суммарного количества приложений нагрузки по ОДН (табл. П.2.4, П. 2.5 )Wр= 0,756 и ?Nр= 1699 463 авт/сут:

Е_гр= 44,76 МПа, с = 0,003 МПа; с_ст = 0,011 МПа, ц = 12, ц_ст = 35,

где с_ст и ц_ст - при единичной нагрузке.

Расчетные характеристики песка определяются в зависимости от суммарного количества приложений нагрузки по ОДН (табл. П.2.5, П. 2.6) ?Nр= 1 699 463 авт/сут:

Е_п = 120 МПа; с_д = 0,002 МПа; с_ст = 0,005 МПа, ц_д = 26; ц_ст = 33.

2.1.2 Расчет дорожной одежды на морозоустойчивость

В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовых и гидрологических условиях должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд.

Конструкцию считают морозоустойчивой, если соблюдено условие:

l_пучl_доп,

где l_пуч - расчетное пучение грунта земляного полотна;

l_доп - допускаемое для данной конструкции пучение грунта, определяемое по (I, табл. 4.3), l_доп = 4 см.

l_пуч = l_пуч.ср К_угв К_пл К_гр К_нагр К_вл,



где l_{пуч. ср} - величина морозного пучения при осредненных условиях, зависит от толщины дорожной одежды, группы грунта по степени пучинистости (I, табл. 4.1 и глубины промерзания z_пр.

Группа грунта (супесь легкая) - по степени пучинистости - III.

Средняя глубина промерзания грунта в Кировскойобласти z_гр = 160 см.

Средняя глубина промерзания дорожной конструкции:

z_пр = 1.38 z_гр = 1.38х160= 220,8 см

Требуемую толщину дорожной одежды по условию морозоустойчивости определяем, приняв, что l_пуч = l_доп = 4 см.

Тогда

l_{пуч. ср =}l_пуч/ К_угв К_пл К_гр К_нагр К_вл,

где К_угв - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубинызалегания уровня грунтовых или длительно стоящихповерхностных вод (I, рис. 4.1).

ПриН_угв = 1,5 м, считая от низа дорожной одежды, К_угв = 0,55;

К_пл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (I, табл. 4.4), К_пл = 1,0;

К_гр - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи (I, табл. 4.5), К_гр = 1,1;

К_нагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое (I, рис. 4.2), К_нагр = 0,8;

К_вл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (I, табл. 4.6), К_вл = 1,15 .

l_{пуч. ср} = 4.0/ (0,55•1,0•1,1•0,8•1,15) = 7,19 см

По номограмме рис.4.3 ОДН находим при l_{пуч. ср} = 7,19 см для грунта 3 группы по степени пучинистости при z_пр = 220,8см требуемая толщина дорожной одеждыh_{д.о. треб} = 48 см.

Фактическая толщина дорожной одежды h_{д.офакт.} = 95 см.

2.1.3 Расчет дорожной одежды по упругому прогибу

Е_тр = 98.65lgN_р - 3.25 = 98.65lg(1 699 463) - 3.25 = 294,01 МПа

Е_общ = Е_тр К_пр = 264,41 • 1,38 = 405,73 МПа

Расчетная схема дорожной одежды

Е1 = 2400 МПа
Е2 = 1400 МПа
Е3 = 450 МПа
Е4 = 120 МПа

h₁ = 7см Е'_общ = 327,27 МПа

h₂ = 10 см Е''_общ = 254,55 МПа

h₃ = 23 см Е'''_общ = 167,7 МПа

h₄ = 55см

Е_гр = 108 МПа

Е_общ / Е_тр = 405,73 / 294,01 = 1,38=1,38

Расчет по критерию допускаемому упругому прогибу выполняется по номограмме Рис. 3.1 ОДН I, сверху вниз

h₁ / D = h₁ / 39 =0,169,

Е_общ / Е₁ = 405,73 / 2400 = 0,169

h₁ = 6,59 см

По номограмме рис. 3.1 находим:



Е'_общ / Е₁ = 0,136 Е'_общ = 0,136 • 2400 = 327,27МПа

h₂ / D = h₂ / 39 = 0,234, Е'_общ / Е₂ = 327,27 / 1400 = 0,234

h₂ = 9,11 см

По номограмме рис. 3.1 находим:

Е''_общ / Е₂ = 0,181 Е''_общ = 0,181 •1400 = 254,55МПа

h₃ / D = / = 0,567, Е''_общ / Е₃ = 254,55 / 450 = 0,567

h₃ = 22,06см

По номограмме рис. 3.1 находим:

Е'''_общ / Е₃ = 0,373 Е'''_общ = 0,373 •450 = 167,73 МПа

Толщина песчаного слоя определяется по формуле:

Е''''_общ/ Е₄ = 0,9; Е'''_общ / Е₄ = 167,73 / 120 = 1,4

h_п / D = 1,4h_п = 54,5см; Е''''_общ=0,9• 120 = 108 МПа ,

Фактическую суммарную толщину дорожной одежды сравниваем с толщиной дорожной одежды требуемой по условию морозоустойчивости.

Если h_{д.о. треб} больше полученной общей толщины дорожной одежды следует увеличить толщину нижнего слоя дорожной одежды, чтобы выполнялось условиеh_{д.о. треб} = h_{д.о. факт.} Затем следует повторить расчет по критерию упругому прогибу снизу вверх, определив новое значение общего модуля упругости на поверхности дорожной одежды.

2.1.4 Расчет сопротивления сдвигу в песчаном слое основания

Расчет выполняется при температуре воздуха во 2 дорожно-климатической зоне t = 20C.

Расчетная схема конструкции

Е1 = 1200 МПа
Е2 = 800 МПа
Е3 = 450 МПа

h₁ =7см

h₂= 10 см

h₃ = 23см

Е'''_общ = 108 МПа

Е_ср = ?Е_ih_i/_ih_i =(1200•7+800•10+450•23) / (7+10+23) = 488,75 МПа

Критерий прочности Т_пред / Т_а К_пр

гдетК_пр = 1.10 (табл.3.1. ОДН),

Т_а - расчетное активное напряжение сдвига,

Т = р,

где - удельное активное напряжение сдвига отединичной нагрузки;

р - расчетное давление от колеса на покрытие, р = 0.6 МПа;

Т_пред - предельная величина активного напряжения сдвига, определяемая по формуле

Т_пред = К_д(С_N+ 0.1ztg(_ст)),

где К_д - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания (I,п. 3.35), принимаемы равным:

при устройстве нижнего слоя несущего основания из укрепленных материалов или при укладке на границе "несущее основание-песчаный слой (или песчаный грунт)" разделяющей геотекстильной прослойки следует принимать равным: 4,5 - для песка крупного; 4,0 - средней крупности; 3,0 - мелкого;

=2 - при устройстве нижнего слоя несущего основания из неукрепленных материалов и без разделительной прослойки;

=1,5 - при укладке геосинтетического материала на грунт в основании дорожной одежды;

= 1,0 - ля подстилающего дорожную одежду связного грунта земляного полотна.

С_N - сцепление в промежуточном песчаном слое;

- плотность материала, равная = 0.002 кг/см³;

z - толщина до рассматриваемого слоя;

_ст - угол внутреннего трения при единичном нагружении,

Т_пред = 4•(0,002+0,1•0,002•40•tg33⁰) = 0,02878

при К_д=4 - условие выполняется

Е_ср / Е'''_общ =488,75/108=4,53;h/D=40/39=1,03

=33

По номограмме (I, рис. 3.3) определяем = 0,038

Т = 0,6•0,038 =0,0228

К_пр =0,02878 / 0,0228 = 1,26 К_тр = 1,1

Условие выполняется, т.е. устойчивость на сдвиг в песчаном слое обеспечена.



2.1.5 Расчет сопротивления сдвигу в подстилающем грунте

Е1 = 1200 МПа
Е2 = 800МПа
Е3 = 450 МПа
Е4 = 120 МПа

h₁ =7см

h₂= 10см

h₃ = 23 см

h₄ = 55 см

Супесь легкая Е_гр = 44,76 МПа

(П.2.4,2.5) С = 0,00376 МПа

_ст=14,76⁰; =3,82⁰

Е_ср = (1200•7+800•10+450•23+120•55) / (7+10+23+55) = 275,26 МПа

Т_пред / Т К_пр , К_пр = 1.1

Е_ср / Е_гр = 275,26/44,76 = 6,15,

h / D =95/ 39= 2,44

_ст =14,76, = 3,82, К_тр = 1,1

Т_пред =1,5• (0,002+0,1•0,002•95•tg14,76) = МПа

где К_д = 1,5 (на границе дорожной одежды уложена прослойка геосинтетического материала).

По номограмме (I, рис. 3.2) при Е_ср / Е_гр= 6,15; h / D = 2,44 и = 14,76⁰ определяют активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки

= 0,0125

Т = 0.6х0,0125= 0,0075

К_пр =0,0105 / 0,0075= 1,40> К_тр = 1,1 Условие выполняется, т.е. устойчивость на сдвиг в грунте обеспечена.

2.1.6 Расчет на сопротивление при изгибе монолитных слоев с учетом усталостных явлений

Расчетная схема

Е1 = 3600 МПа
Е2 = 2200 МПа

h₁ = 7 см

h₂= 10см

Е??_общ = 167,7 МПа

Е_ср = (3600•7+2200•10) / (7+10) = 2776,47 МПа

В монолитных слоях дорожной одежды, возникающие при изгибе одежды напряжения под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного срока службы приводить к образованию трещин от усталостного разрушения. Условие прочности имеет вид:

R_N / К_пр,

где К_пр - требуемый коэффициент прочности с учетом заданного уровня надежности. По табл. 3.1 ОДН = 1,1;

- наибольшее растягивающее напряжение в данном слое,

= _r р К_в ,



где р - расчетное давление, равное р = 0.6 МПа;

К_в - коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном, равный К_в = 0.85

_r - растягивающее напряжение от единичной нагрузки, определяемое по номограмме(I, рис. 3.4) в зависимости от величин:

Е_ср / Е??_общ = 2776,47 / 167,7 = 16,56 ;h / D =17/39 = 0,436

По номограмме рис. 3.4 определяем _r = 1,65 МПа;

Тогда наибольшие растягивающие напряжения

= 1,65 • 0.6 • 0.85 = 0,84 МПа

Прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе определяют по формуле:

R_N = R К₁ К₂ (1 - 0.1t),

где R - нормативное значение предельного сопротивления растяжению при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки (I, табл. П.3.1), R = 7,8 МПА,

К₁ - коэффициент, учитывающий снижение прочности из-за усталостных явлений при многократной нагрузке,

К₁ = / (N_p)^1/m,

где - коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, определяемый по (I, табл. П.3.1), = 7,6 (?)

m - показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (I, табл. П.3.1), m = 4,0.

К₁ = 7,6 / (1 699 463) ^1/4 = 0,21

К₂ - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов, определяемый по (I, табл. 3.6), К₂ = 0.8;

t - коэффициент нормативного отклонения, при К_н = 0.98t = 2,19 (П.4.2 ОДН).

R_N = 7,8 • 0,21 • 0,8 • ( 1 - 0,1 • 2,19 ) = 0,847 МПа

R_N / = 0,847 / 0,84 = 1,21 К_пр = 1.1.

Условие прочности выполняется.

2.1.7 Расчет на осушение дорожной одежды

Дренажная конструкция необходима при традиционных конструкциях дорожных одежд со слоями из зернистых материалов на участках с земляным полотном из слабофильтрующих грунтов во II дорожно-климатической зоне при всех схемах увлажнения рабочего слоя земляного полотна.

Полная толщина дренируемого слоя определяется по формуле:

h_п = h_нас + h_зап,

где - дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала:=0,100,12 м для песков крупных, =0,140,15 м - средней крупности и =0,180,20 м - мелких.

h_зап= 0,15 м;

h_нас- толщина слоя, полностью насыщенного водой, зависит от длины пути фильтрации L и расчетной величины притока воды в дренирующий слой на 1 м²q_р.

Значение q_р определяется по формуле:

q_р = q К_п К_в К_г К_р 10 ^-3,

где q - табличное значение притока воды в дренирующий слой при традиционной конструкции дорожной одежды, отнесенное к 1 м² проезжей части (I, табл. 5.3), q =2,5 л/м² сут;

К_п - коэффициент «пик», учитывающий неустановившийся режим поступления воды из-за неравномерного оттаивания и выпадения атмосферных осадков (I, табл. 5.4), К_п = 1,5;

К_в - коэффициент, учитывающий накопление воды в местах измененияпродольного уклона (I, рис. 5.3); К_в= 1,0 (для случая, когда отсутствует накопление воды в местах изменения продольного профиля);

К_г - коэффициент гидрологического запаса, учитывающий снижение фильтрационной способности дренирующего слоя в процессе эксплуатации дороги (I, табл. 5.4), К_г = 1;

К_р - коэффициент, учитывающий снижение притока воды при принятии специальных мер по регулированию водно-теплового режима (I, табл. 5.5),

К_р = 0,45.

q_р = 2,5•1,5•1,0•1,0•0,45•10^-3 = 0,00168 м³/сутна1 м² покрытия

По номограмме (I, рис. 5.1) определяем h_нас при значениях параметров:

При двухскатном профиле

q' = 0,5 q_р В,

где В - ширина проезжей части (с учетом кромочных полос), равная В = в + 2а = 9м

q' = 0,5•0,00168•9 = 0,00756 м³/ сут

К^мин_ф =3 м/сут (для мелких и средних песков)

Уклон корыта i = 0,02

q'/ К^мин_ф= 0,00756 / 3=0,00252

По номограмме рис. 5.1 находим при уклоне корыта i= 0,02 и q'/ К^мин_ф = 0,00252

3.5 h_нас / L = 0,04 ,

где L - длина пути фильтрации, равная при отсыпке песка на всю ширину земляного полотна

L = 0,5*В + а + б,

где а - ширина обочины (за вычетом величины а);

б - средняя длина дренирующего слоя, расположенная в откосной части земляного полотна, равная сумме толщины дорожной одежды и половине толщины дренируемого слоя, умноженной на заложение откосов:

б = ( 0,40 + 0,55/2 ) • 4= 2,7м.

L = 0,5 • 9 + 3 + 2,7 = 10,2 м

Находим значениеh_нас= 0,04 •10,2 / 3,5 = 0,12 м

Тогда, полная требуемая толщина дренируемого слоя равна:

h_п = 0,12 + 0,15 = 0,27 м

Если требуемая толщина дренирующего слоя не превышает принятую по критериям прочности и морозоустойчивости толщину песчаного основания, то расчет закончен. В противном случае необходимо увеличить толщину дренирующего слоя или принять большее значение коэффициента фильтрации песка.

Окончательную толщину дренируемого слоя принимаем равную 55 см.



2.2 Конструирование и расчет прочности дорожной одежды жесткого типа

2.2.1 Расчет бетонной плиты на прочность и морозоустойчивость

Расчет дорожной одежды выполнен по Методическим рекомендациям по проектированию дорожных одежд жесткого типа. М 2003.

1. Исходные данные для расчета

Техническая категория дороги - II

Дорожно-климатическая зона - II - 2

Тип местности по увлажнению - II

Глубина промерзания грунта -1,6м

Уровень грунтовых вод - 1,5 м, считая от низа дорожной одежды

Расчетная нагрузка принята - А₂ , имеющая расчетные характеристики:

Р = 110 кН - статическая нагрузка на одиночную ось;

р = 0,6 МПа - давление на покрытие;

D_д = 39 см, D_ст = 34 см - расчетный диаметр следа колеса при подвижной и статической нагрузке

Коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения принят q = 1,04.

Срок службы дорожной одежды - 25 лет.

Коэффициент прочности К_н = 0,95 (табл. 3.1 Методических рекомендаций).

Коэффициент прочности К_пр = 1,0 (при N_пр> 1000авт/сут)

Расчет на морозоустойчивость выполняется по методике ОДН 218.046-01 при допускаемой величине пучения l_доп = 3 см.

Тогда

l_{пуч. ср =}l_пуч/ К_угв К_пл К_гр К_нагр К_вл,



где К_угв - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (I, рис. 4.1), К_угв = 0,55;

К_пл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (I, табл. 4.4), К_пл = 1,0;

К_гр - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи (I, табл. 4.5), К_гр = 1,1;

К_нагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое (I, рис. 4.2), К_нагр = 0,8;

К_вл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (I, табл. 4.6), К_вл = 1,15.

l_{пуч. ср} = 3.0/ (0,55•1,0•1,1•0,8•1,15) = 5,39 см

Супесь легкая - IIIгруппа грунтов по пучинистости (степень - пучинистый), 2 схема увлажнения

По номограмме рис. 4.3 ОДН находим h_{д.о. треб} = 28 см.

Конструкция дорожной одежды

Е1 = 36000 МПа
Е2 = 1000 МПа
Е3 = 350 МПа
Е4 = 120 МПа

h₁= 20 см Покрытие - бетон В 35: В_btb 4.4 (R_ри 55)

h₂ = 20см - низкомарочный укатываемый бетон В 7,5: В_btb 1,2 (R_ри 15)

h₃ = 15 см- щебень гранитный фр. 40-80 мм

h = 40см - песок среднезернистый

Е_гр = 44,76 МПа (при W_p = 0,756) Грунт - супесь легкая

Расчет приведенной к расчетному автомобилю интенсивности движения выполнен в табл. 3.



Таблица 3

Автомобили	Перспективная интенсивность движения на 20 год Ni, авт/сут	Коэффициенты приведения к нагрузкеА11,5	Приведенная интенсивность движения NiSi, авт/сут
Грузовые грузоподъемности от 1 до 2 т	300	0,003	0,9
Грузовые грузоподъемности от 2 до 5 т	600	0,13	78
Грузовые грузоподъемности от 5 до 8 т	2480	0,46	1140,8
Грузовые грузоподъемности от более 8 т	250	0,82	205
Автопоезда (тягачи с прицепами)	100	0,99	99
Автобусы	20	0,46	9,2
Итого			1532,9

Примечание. Коэффициенты приведения рассчитаны по формуле

,

где Р_i- нагрузка на колесо i-го автомобиля;

Р_р = 57,5 кН - нагрузка на колесо расчетного автомобиля.

Приведенная интенсивность движения на одну полосу на 20 год эксплуатации (f = 0,55; табл. 3.2 ОДН)

N_пр =f?N_iS_i = 0,55• 1532,9 = 843,1 авт/сут.

Приведенная интенсивность движения на одну полосу на 25 год эксплуатации

N_р = N_прq⁵= 843,1 • 1,04⁵ = 1025,75 авт/сут.



Суммарное количество приложений нагрузки

? N_р = [0,7N_р(q^Тсл - 1) Т_рдгК_п] /[q^Тсл-1 (q - 1)] =

= [0,7•1025,75•(1,04 ²⁵ - 1)•135•1,49 ]/[1,04^25-1(1,04 - 1)] = 2346560,73 авт.

где Т_рдг = 135- число расчетных дней в году, определяемое по прил. 6, табл. 1 ОДН;

К_п = 1,49 - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого, определяемый по табл. 3;

Т_сл = 25 лет.

N_р = 2346560,73 авт.

Толщину бетонного покрытия определяют из условия прочности

К_пр,

где - расчетная прочность бетона на растяжение при изгибе, определяемая по формуле

,

где - класс бетона на растяжение при изгибе;

- коэффициент набора прочности со временем; для бетона естественного твердения для районов с умеренным климатом =1,2; для условий сухого и жаркого климата =1,0; для пропаренного - =1;

- коэффициент усталости бетона при повторном нагружении;



где - суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки за расчетный срок службы;

К_у = 1,08 • 1939839 ^-0,063 = 0,434

- коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания-оттаивания, равный 0,95;

4,4•1,2•0,434•0,95 = 2,18

у_pt - фактические напряжения при изгибе, определяемые по формуле

у_pt = Р_кК_м60К_услК_шт0,0592 - 0,2137 lg(R/L)/(h²K_t),

где Р_к - расчетная нагрузка на колесо, Р_к = Р₀ К_д = 57,5 • 1,3 = 74,75 кН;

где Р₀ - нормативная (статическая) нагрузка на колесо задней оси автомобиля, равная для нагрузки А₁ Р₀ = 57,5 кН;

К_д - коэффициент динамичности, принимаемый К_д = 1,3;

К_м -= 1,5 - коэффициент, учитывающий приведение нагрузки к краю плиты;

К_усл = 0,66 - коэффициент, учитывающий условия работы;

К_шт = 1 - коэффициент, учитывающий влияние штыревых соединений;

K_t - коэффициент, учитывающий влияние температурного коробления плиты (табл. 7 Методических рекомендаций)

R - расчетный радиус круга, равный радиусу отпечатка следа расчетного автомобиля на покрытие при статическом загружении, равный R = 0,20 м;

L- упругая характеристика плиты, определяемая по формуле

L = h₁ (Е_б (1 - ²_осн))/(6 Е_общ (1 - ²_б))^1/3,



где h₁ - толщина плиты

Е_б, Е_общ - модуль упругости бетона и эквивалентный модуль слоев основания и грунта земляного полотна, Е_б = 36000МПа (II, табл. 1);

_б, _осн - коэффициент Пуассона бетона и конструктивных слоев основания, _б = 0.2, _осн = 0.3.

Общий модуль Е_общ на поверхности слоев основания определяется по номограмме рис. 3.ОДН 218.046-01 при Д = 50 см:

h₄/D = 40/50(50?) = 0,8, Е_гр/Е₄ = 44,76/120 = 0,373, Е_общ???/Е₄ = 0,632, Е_общ??? = 75,84МПа;

h ₃/D = 15/50 = 0,3, Е_общ???/Е₃ = 75,84/350 = 0,217, Е_общ??/Е₃ = 0,310,

Е_общ?? = 108,5МПа;

h ₂/D = 20/50 = 0,4, Е_общ??/Е₂ = 108,5/1000 = 0,109, Е_общ?/Е₂ = 0,215,

Е_общ?= 215МПа;

Результаты расчета сводим в табл. 4.

Таблица 4

Слой	Модуль упругости, МПа	Толщина, см	h/D	Еi+1/Ei	Eобщ/Ei	Eобщ
Тощий бетон	1000	20	0,40	0,109	0,215	214,8
Щебень	350	15	0,30	0,217	0,310	108,5
Песок	120	40	0,80	0,373	0,632	75,84
Грунт	44,76

L=h₁ (Е_б (1 - ²_осн))/(6 Е_общ (1-²_б))^1/3=20•(36000•(1-0,3²_осн))/(6•215(1-0,2²))^1/3=20 • 2,98 = 59,61 см

у_pt = Р_кК_м60К_услК_шт0,0592 - 0,2137 lg(R/L) ]/(h²K_t)=

=74,75•1,5•60•0,66•1•0,0592 - 0,2137 lg(0,20/L) ]/(h²K_t)=

=4440,15•0,0592 - 0,2137 lg(20/59,61) ]/(20²•0,85) = 2,096,

Толщину бетонной плиты определяют методом подбора, задаваясь различными толщинами бетона, проверяя условие прочности

?К_пр.,

где = 2,18

Расчеты сводят в табл. 5.

Таблица 5

Толщина плиты Hб, см	Упругая харак-теристика l, см	Коэффициент Кt	Напряжение уpt	Коэффициент прочности	Требуемое значение коэффициента прочности
20	59,61	0,85	2,096	1,04	1
22	65,57	0,80	1,943	1,12	1
23	68,55	0,77	1,714	1,27	1

Вывод: Принимаем толщину бетонной плиты H_б = 20 см при значении. К_пр.=1,04>К_пр = 1

2.2.2 Расчет температурных напряжений в бетонных плитах

Расчетом на температурные напряжения в бетонных плитах определяют расстояния между швами сжатия и расширения.

Суммарное сопротивление полуплиты сдвигу определяется по формуле

Т = 0.7(htg + C)BL / 2,

где В - ширина плиты, равная ширине полосы движения В = 4,5 м;

- плотность бетона, равная = 2400 кг/м³ (24 кН/м²);

tg, С - угол внутреннего трения и сцепление плиты с основанием, определяемые по табл. 4 II: tg = 0,9, С = 0,04 МПа;

L - длина плиты между поперечными швами сжатия.

Определение длины плиты между швами сжатия

L_сж = h_1т / 1.4( h₁tg+ C),

где_т = 0.3 R^н_рн =0,3 • 5,5 = 1,65 МПа

L_сж = 0,20•1,65/(1,4(0,20•24/1000•tg0,9+0,04)) = 5,88 м

Принимаем L_сж = 6 м.

Т = 0.7(0,2 • 24/1000 • tg 0,9 + 0,04)•4,5•6 / 2 = 0,379

Определение длины плиты между швами растяжения

L_расш = в / Т_р,

где в - ширина шва расширения, в = 0.03 м;

- коэффициент, учитывающий сжимаемость прослойки в шве, при деревянной прослойке = 2;

- коэффициент температурного расширения бетона, равный = 0.00001;

Т_р - средняя температура плиты по сечению

Т_р = Т_max + Т_с + Т_у - Т_укл,

где Т_max - максимальная температура воздуха в районе строительства, Т_max = 48 єС;

Т_с - максимальная температура от нагрева солнечной радиацией, Т_с = С;

Т_у - температура, эквивалентная усадке бетона, Т_у = 15 єС;

Т_укл - температура укладки бетона, Т_укл = 15 єС.

Т_р = 18 єС

L_расш = 0,03 / (2•0,00001•18) = 83,3 м

Принимаем расстояние между швами расширения по табл. 2.2 Методических рекомендаций через 10 швов сжатия, т. е. через 60 м.

2.3 Выбор варианта дорожной одежды по технико-экономическим показателям

Межремонтные сроки эксплуатации:

Сроки	а/б	ц/б
капитальный	15	25
средний	3	12
текущий	1	1

1. Капитальные вложения в строительство дорожной одежды.

К₀ = С₁ h₁ + С₂ h₂ + С₃ h₃ + С₄ h₄,

где С₁, С₂, С₃, С₄ - стоимость слоев дорожной одежды при толщине слоя 1 см., руб./ м² покрытия

К_а/б^I = К₀^I = 70•7+50•10+25•23+55•12=2225тыс.руб.

К_б^II = 80•20+35•20+25•15+40•12=3155тыс.руб..

2. Суммарные приведенные затраты на капитальный ремонт дорожной одежды.

За срок сравнения 25 лет количество капитальных ремонтов дорожн0й одежды:

Вариант I - 1 ремонт

Вариант II - 1 ремонт

Стоимость капитального ремонта 1 м²:

К^I_к.р. = 0,4 К_а/б^I = 0,4•2225= 890 руб./м²



K^I_б = 0,4•3155 = 1262 руб./м²

Приведенная стоимость капитального ремонта 1 м² дорожной одежды(?):

? (К^I_к.р. /(1 + Е_нп)^t = 890(0,257+0,066)= 287,47 руб.

? (К^I_к.р. /(1 + Е_нп)^t =59,31 руб.(?)

3. Суммарные приведенные затраты на средний ремонт дорожной одежды.

За срок сравнения (25 лет) дорожная одежда I варианта будет ремонтироваться на 15-й год, а II варианта на -й и -й год.

Среднегодовые затраты на средний ремонт составляют:

Вариант 1 - С^I_ср.р =0,09 К_а/б^I = 80,1руб./м²

ВариантII - С^II_ср.р =0,08 К_б^II = 100,96 руб./м².

Суммарные приведенные затраты на средний ремонт 1 м²дорожной одежды:

Вариант 1

? (С^I_ср.р /(1 + Е_нп)^t) = 80,1/(0,507+0,361+0,183+0,13+0,092) =

= 165,56 руб/м²

ВариантII

? (С^II_ср.р /(1 + Е_нп^t)) = 100,96/(2,38+0,61)=37,54 руб/м²

4. Суммарные приведенные затраты на текущий ремонт и содержание дорожной одежды

Среднегодовые затраты на текущий ремонт составляют:

Вариант 1 - С^I_тр =0,009 К_а/б^I = 43,47 руб./м²

ВариантII - С^II_тр =0,008 К_б^II = 46,55 руб./м².

Суммарные приведенные затраты на текущий ремонт определяются суммированием затрат за все годы сравнения вариантов:

Вариант I

? (С^I_тр /(1 + Е_нп)²⁰) = С^I_тр [1/(1 + Е_нп)¹ + … + 1/(1 + Е_нп)²⁰] = 485,68 руб./м²

Вариант II

? (С^II_тр /(1 + Е_нп)²⁰) = 172,13 руб./м².

5. Суммарные приведенные затраты равны сумме капитальных и приведенных текущих затрат (на капитальные, средние и текущие ремонты)

Р^I_пр = 2771,5 руб./м. (2225+287,47+165,56+93,47)

Р^II_{п р}= 3328,4 руб./м². (3155+59,31+37,54+76,55)

Таким образом, согласно расчетам более экономичным является вариант дорожной одежды с а/б покрытием.



Раздел 3. Применение геосинтетических материалов в сооружениях

3.1 Общая характеристика геосинтетических материалов

Геосинтетическими материалами называют материалы, получаемые из различных полимеров, способные воспринимать растягивающие напряжения.

Применение геосинтетических материалов в транспортном, прежде всего в дорожном строительстве, связано в нашей стране с расширением объемов и ускорением темпов строительства транспортных сооружений, а также в связи с освоением регионов, в которых ощущается недостаток в традиционных дорожно-строительных материалах.

Применение этих материалов в дорожном строительстве позволяет:

повысить долговечность конструкций земляного полотна и дорожных одежд;

снизить трудо-энергозатраты дорожных конструкций; упростить технологию производства работ; повысить качество работ и культуру производства; сократить сроки строительства.

В настоящее время расширился ассортимент геосинтетических материалов отечественного и зарубежного производства и, следовательно, увеличилась область их применения. Геосинтетики в дорожных сооружениях могут выполнять одну или сразу несколько функций:

усиление (армирование) асфальтобетонных покрытий и несвязных оснований;

повышение устойчивости земляного полотна на слабых (намывных и заторфованных) грунтах;

повышение эффективности отвода воды из дорожных конструкций;

предотвращение суффозии (взаимопроникания) частиц грунта и материалов несвязных слоев дорожной одежд;

повышение устойчивости откосов земляного полотна, в том числе на подходе к мостам;

понижение уровня грунтовых вод;

гидроизоляция конструктивных слоев инженерных сооружений и грунта от вредных воздействий сточных и загрязненных вод.

В этих условиях появилась необходимость разработки методик расчета и новых конструктивных решений с применением геосинтетических материалов

Геосинтетические материалы условно разделяются на геосинтетики и геопластики.

Геосинтетики - водопроницаемые нетканые и тканые, плетеные материалы, также называемые геотекстилями, и геокомпозиционные материалы, двух и многослойные.