Расчет монолитных цементобетонных покрытий

3.11. Расчет проводят путем проверки прочности покрытия по формуле

, (3.6)

где K_пр - коэффициент прочности, определяемой в зависимости от категории дороги по табл.3.1;

- расчетная прочность бетона на растяжение при изгибе, определяемая по обязательному приложению 1;

s _pt - напряжения растяжения при изгибе, возникающие в бетонном покрытии от действия нагрузки, с учетом перепада температуры по толщине плиты.

Расчетное сопротивление бетона на растяжение при изгибе определяют по формуле

, (3.7)

где B_tb - класс бетона на растяжение при изгибе;

K_н.п - коэффициент набора прочности со временем; для бетона естественного твердения для районов с умеренным климатом

K_н.п = 1, 2; для условий сухого и жаркого климата K_н.п = 1, 0; для пропаренного - K_н.п = 1;

K_y - коэффициент усталости бетона при повторном нагружении;

, (3.8)

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

K_F - коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания-оттаивания, равный 0, 95.

Напряжения растяжения при изгибе определяют по одной из двух расчетных схем, учитывающих условия контакта плиты с основанием и место расположения нагрузки.

Первая расчетная схема применяется для определения толщины покрытия при условии гарантированной устойчивости земляного полотна и отсутствия неравномерных осадок или выпучивания; характеризуется наличием полного контакта плит с основанием под всей площадью плиты. Расчетное место приложения нагрузки в дорожном покрытии - продольный внешний край в центре по длине плиты.

Вторая расчетная схема применяется для определения расстояния между поперечными швами, а также толщины плит в особых условиях для дорог низких категорий при заданной их длине на участках с ожидаемыми неравномерными осадками или неравномерным пучением земляного полотна.

3.12. По первой расчетной схеме напряжения s _pt (МПа) определяются, исходя из решений теории упругости, по следующей аппроксимирующей зависимости, отражающей наличие контакта плиты с основанием

, (3.9)

где Q - расчетная нагрузка, кН;

K_м - коэффициент, учитывающий влияние места расположения нагрузки; для неармированных покрытий K_м = 1, 5; для покрытий с краевым армированием или площадок с расположением полос наката не ближе чем 0, 8 м от внешнего продольного края покрытия - K_м =1, 0 для продольного направления и K_м = 1, 5 для поперечного;

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

K_шт - коэффициент, учитывающий влияние штыревых соединений на условия контактирования плит с основанием; при наличии в поперечных швах штырей K_шт = 1, при отсутствии штырей K_шт = 1, 05;

h - толщина плиты;

K_t - коэффициент, учитывающий влияние температурного коробления плит, определяемый по табл.3.4.

Таблица 3.4

R - радиус отпечатка колеса;

, см; (3.10)

р_ш - давление в шинах, принимаемое равным 0, 6 МПа;

l_y - упругая характеристика плиты, см;

; (3.11)

E и m - модуль упругости и коэффициент Пуассона бетона, определяемые по обязательному приложению 1; m _o - коэффициент Пуассона основания;

- эквивалентный модуль упругости основания.

Эквивалентный модуль упругости основания , как многослойной конструкции, определяется путем последовательного приведения слоистой системы к двухслойной по формуле

, (3.12)

где

, (3.13)

i - номер рассматриваемого слоя дорожной одежды, считая сверху вниз;

h_i - толщина i -го слоя, см;

- общий модуль полупространства, подстилающего i -ый слой, МПа;

E_i - модуль упругости материала i -го слоя, МПа;

D - диаметр отпечатка колеса или площадки силового контактирования верхнего слоя с нижележащим; принимается D = 50 см; для сборного покрытия D = 2 a + h или D = 2 b + h.

Модули упругости грунтов и материалов слоев, слагающих основание, определяются по обязательным приложениям 3 и 4.

Для нескольких значений толщин цементобетонного покрытия строим график зависимости K_y = f (h), т.е.

. (3.14)

С помощью этого графика определяют толщину покрытия, соответствующую требуемому .

3.13. При второй расчетной схеме при опирании на основание в ее центральной части по длине полудлина плиты A (см) определяется по формуле

, (3.15)

а толщина плиты h (см) на основе формул (3.6) и (3.15)

, (3.16)

где Q - в кН, h, A и B - в см; B - полуширина плиты, см; A ³ B; K_c - коэффициент скорости потери ровности основания, при ожидаемой общей просадке основания (земляного полотна) более 15 см, K_c = 1, 2, в остальных случаях K_c = 1.