![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Расчет на прочность
1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы: Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.7)
2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров: - для расчета по допускаемому упругому прогибу (приложение 2 табл. П.2.5, приложение 3 табл. П.3.2 и приложение 3 табл. П.3.6); - для расчета по условию сдвигоустройчивости (приложение 2 табл. П.2.4, приложение 2 табл. П.2.6, приложение 3 табл. П.3.2 и приложение 3 табл. П.3.6); - для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (приложение 3 табл. П.3.1 и приложение 3 табл. П.3.6).
3. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рис. 3.1: (по приложению 1 табл. П.1.1 р = 0, 6 МПа, D = 37 см) 1) 2) 3) 4) 5) 6)Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):
7) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу: Еобщ/Етр = 496: 326=1.52 Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1.30 (табл. 3.1). Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу. 4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте. Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13): Для определения tн предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели. В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при Wp = 0.7Wт и å Nр = 7179494 авт.) Ен = 46 МПа (табл. П.2.5), j = 12° и с = 0.004 МПа (табл. П.2.4). Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П.3.2 при расчетной температуре +20 °С (табл.3.5): Ев = (1800× 4+1200× 30+400× 15+120× 30): 79=668 МПа По отношениям Ев/Ен = 668: 46 = 14.5 и hв/D = 79: 37 = 2.14 и при j = 12° с помощью номограммы (рис.3.3) находим удельное активное напряжение сдвига: tн = 0.0115 МПа. По формуле (3.13) Т = 0.0115·0.6 = 0.007 МПа. Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14), где СN = 0.004 МПа, Кд = 1.0. Zоп = 4+8+22+15+30 = 79 см; jст = 35° (приложение 2 табл. П.2.4); gср = 0.002 кг/см2 Тпр = 1× (0.004+0.1·0.002·79·tg35°) = 0.015 МПа, где: 0.1 - коэффициент для перевода в МПа Кпр=0.015: 0.007 =2.14, что больше Кпртр = 1.00 (табл. 3.1) Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте. 5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания. Действующие в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13): Для определения tн предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели. Нижнему слою модели присваивают следующие характеристики: Ен = 75.6 MПa (п. 3.32); j = 27° и с = 0.004 МПа (табл. П.2.6). Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П. 3.2 при расчетной температуре +20 °С (табл. 3.5): Ев = (1800× 4+1200× 30+400× 15): 49 = 1004 МПа. По отношениям Ев/Ен = 1004: 75.6= 13.3 и hв/D = 49: 37 = 1.32 и при j = 27° с помощью номограммы (рис. 3.2) находим удельное активное напряжение сдвига: tн = 0.0165 МПа По формуле (3. 13) Т = 0.0165·0.6 = 0, 0099 MПa. Предельное активное напряжение сдвига Тпр в песчаном слое определяем по формуле (3.14), где СN = 0.002 MПa, Кд = 2.0. Zоп = 4+8+22+15 = 49 см; jст = 32° (приложение 2 табл. П.2.6); gср = 0.002 кг/см2 Тпр = 2× (0, 002+0.1·0.002·49·tg32°) = 0, 0162 МПа, где: 0.1 - коэффициент для перевода в МПа. Кпр=0.0162: 0.0099= 1.64. По табл. 3.1 Кпртр = 1.0, следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено. 6. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе. Расчет выполняем в следующем порядке: а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис. 3.1, как общий модуль для двухслойной системы. Ен = Еобщщеб = 122 МПа К верхнему слою относим все асфальтобетонные слои. Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12): Ев = (4500× 4+2800× 8+2100× 22): 34 = 2547 МПа. б) По отношениям hв/D = 34: 37 = 0.92 и Ев/Ен = 2547: 122 = 20.9 по номограмме (рис. 3.4) определяем sr = 0.75. Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16): sr = 0.75·0.6·., 85 = 0.38 МПа. в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17): при R0 = 5.65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1), nR = 0.10 (табл. П.4.1), t = 1.71 (табл. П.4.2)
k2 = 0.85 (табл. 3.6) RN = 5.65·0.122·0.85 (1 – 0.1·1.71) = 0.49 MПа г) Кпр = RN/sr = 0.49: 0.38 =1.29, что больше, чем Кпртр = 1.0 (табл. 3.1). Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности. Проверка конструкции на морозоустойчивость
1. В соответствии с п.п. 1-2 проверки на морозоустойчивость Примера 1 определяем глубину промерзания zпр = 2.0 м и величину пучения для осредненных условий lпр(ср) = 6.5 см. По таблицам и графикам находим коэффициенты КУГВ = 0.66 (рис. 4.1); Кпл = 1.2 (табл. 4.4); Кгр = 1.1 (рис. 4.5); Кнагр = 0.92 (рис. 4.2); Квл = 1.1 (рис. 4.6). По формуле (4.2) находим величину пучения для данной конструкции: lпуч = lпуч(ср)× КУГВ× Кпл× Кгр× Кнагр× Квл = 6.5·0.66·1.2·1.1·0.92·1.1 = 5.7 см 2. Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения lдоп = 4 см. Для этого предварительно определяем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой морозное пучение для данной конструкции не превышает 4 см: lпуч(ср)× = l(доп)/(КУГВ× Кпл× Кгр× Кнагр× Квл) = 4: (0.66·1.2·1.1·0.92·1.1) = 4.54 см По номограмме рис. 4.3 определяем требуемую толщину дорожной одежды hод = 1.07 м, отсюда толщина морозозащитного слоя hмрз = 1.07 – 0.79 = 0.28 м. 3. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (табл. П.5.1). Задаемся hмрз = 0.30 м. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя
4. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии - V. 5. По табл. 4.9 находим Спуч = 1.35. 6. По табл.4.10 при общей толщине дорожной одежды hод = 1.09 м для сильнопучинистого грунта определяем Ср = 0.591. 7. Вычисляем отношение lдоп/(Спуч× Ср) = 4: (1.35·0.591) = 5.01 см. 8. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление Rпр = 0.70 м2К/Вт. 9. По табл. 4.7 Код = 1.0; Кувл = 1.0 (п. 4.11); d = 0.95. По формуле (4.8) Rод(тр) = Rпр× Код× Кувл× d = 0.67 м2 К/Вт. 10. По формуле (4.6) hмз = (Rод(тр)-Rод(о))× lмрз = (0.67 – 0.51)·2.18 = 0.35 м. Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз превышает не 5 см, принимаем hмз = 30 см. Пример 3 Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных: - дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области; - категория автомобильной дороги - II; - заданный срок службы дорожной одежды - Тсл = 15 лет; - приведенная к нагрузке типа А (приложение 1 табл.П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы Np = 1800 авт./сут.; приращение интенсивности q = 1.04; - грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0.7Wт, которая относится к сильнопучинистым грунтам; - схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III; - глубина залегания грунтовых вод – 0.6 м; - высота насыпи составляет 1.5 м; - материал для основания - щебеночная смесь С3.
|