Интенсивность движения автотранспорта

1. Характеристика геофизических условий района проложения трассы

Тамбовская область расположена на С.-В. Центрально-чернозёмного экономического района. Площадь 34,3 тысяч км. Население 1419 тыс. чел. (на 1 января 1975). В области 22 административных района, 8 городов, 12 посёлков городского типа. Центр - г. Тамбов. Тамбовская область награждена орденом Ленина (22 июня 1967). [2]

Тамбовская область находится в центре Восточно-Европейской равнины и занимает центральную часть Окско-Донской равнины. Плоские водоразделы чередуются с широкими речными долинами; средние высоты 110-115 м. На востоке (водораздел р. Цны - Вороны) заходят отроги Приволжской возвышенности (высота до 214 м). Развиты овраги и балки (бассейн р. Цны, Вороны).

Климат умеренно континентальный. Средняя температура января -10,5 С на юго-западе, -11,5 С на востоке; июля 19,5 С на севере и 20,5 С на юге. Осадков выпадает на юге и юго-востоке до 450 мм, на севере около 500 мм в год; максимум их (до 70%) приходится на апрель - октябрь. Продолжительность вегетационного периода 178 суток на севере и 185 суток на юге. Реки относятся к бассейнам Волга (Цна с притоками Челновая, Керша, Катима) и Дона (Воронеж с истоками Польной Воронеж и Лесной Воронеж; Ворона, Савала, Битюг, Матыра). [2]

Преобладают чернозёмные почвы (более 85% площади): на юге - мощные чернозёмы, в центральной части и на севере - выщелоченные чернозёмы. По правобережью р. Цны, Челновой, Воронежа - серые лесные, в долинах рек - аллювиально-луговые почвы. Тамбовская область расположена в лесостепной зоне; распаханность земель составляет около 70%. Под лесом (сосна, дуб, берёза, осина, ольха, липа, ясень, клён) около 10% площади (основной массив леса - по правобережью р. Цны и по долинам р. Челновой, Воронежа, Вороны).

Из животных в лесах встречаются медведь, лось, волк, кабан, лисица, горностай, заяц-русак, белка, 60 эр, полёвки и др. Много птиц (тетерев, дятлы, дрозды, синицы, жаворонки, перепел и др.). В водоёмах - карповые, окуневые и др.

Население. 98,4% населения (1970, перепись) - русские. Средняя плотность населения 41,4 человек на 1 км². Наиболее высокая плотность (свыше 45 человек на 1 км²) в центральной и западной частях области. На северо-востоке и юго-востоке она понижается до 20-30 человек на 1 км². Городское население выросло с 408 тыс. чел. в 1959 до 655 тыс. чел. на 1 января 1975 и составило 46%. Города: Тамбов, Мичуринск, Моршанск, Рассказово, Котовск, Кирсанов, Уварово, Жердевка.

Хозяйство. В дореволюционной России Тамбовская губерния относилась к «оскудевшим» аграрным районам. Промышленность развивалась слабо, ориентируясь на переработку сельскохозяйственного сырья. За годы Советской власти Тамбовская область превратилась в индустриально-аграрный район Центрального Черноземья. Валовая продукция промышленности в 1974 по сравнению с 1940 выросла в 13 раз. В структуре промышленного производства

выделяются отрасли тяжёлой (машиностроение и металлообработка и др.) - около 45% валовой продукции, лёгкой (29%) и пищевой (26%) промышленности. [2]
 Определяем продолжительность теплого и холодного периода года, который характеризуется следующими данными[3]:

а) дата перехода температуры через 0⁰ С 9 октября и 19 апреля,

б) дата перехода температуры через +5⁰ С 23 марта и 13 декабря,

в) количество дней с отрицательной температурой 172 дня

г) дата перехода температуры через +10⁰ С 10 апреля и 21 сентября.

Таблица 1.1 - Среднегодовая температура воздуха

Месяц	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
Сред. t воздуха	-10.0	-10.2	-5.1	5.1	13.9	18	20.2	8.5	2.2	5.3	-2.0	-7.7

Максимальная температура воздуха +40⁰ С

Минимальная температура воздуха -39⁰ С

Снеговой покров.

а) дата образования устойчивого снежного покрова 20 декабря,

б) дата разрушения устойчивого снежного покрова 4 апреля,

в) число дней с устойчивым снежным покровом 74 дня.

г) глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов 120 мм.

Таблица 1.2 - Высота снежного покрова

Месяц	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
Высота снежного покрова, см	10	10	5	-	-	-	-	-	-	-	-	15

Наибольшая глубина промерзания почвы - 1,70 м.

Таблица 1.3 - Зимнее направление ветра (январь)

С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ

Таблица 1.4 - Летнее направление ветра (июль)

С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Примечание: в числителе приведено число повторное направление ветра, а в знаменателе скорость ветра, м/с.

Таблица 1.5 - Распределение осадков по месяцам

	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
Осадки, мм.	36	30	30	31	47	53	79	46	51	43	55	50

Таблица 1.6 - Процентное содержание осадков приходящихся на теплый период года

Месяц	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
Осадки, %	-	-	-	8.1	8.3	6.7	7.4	6.7	7.8	8.7	-	-

Таблица 1.7 - Относительная влажность воздуха, %

Месяц	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
Средняя влажность, гПа.	3	3,3	4,5	7,1	0,6	3,5	5,5	4,4	0,8	7,4	5	3,7

Дорожно-климатический график составляется в соответствии с данными таблиц пункта 1. Роза ветров строится по табл. 1.3 и 1.4.

2. Проектирование дороги в плане

При проектировании дорог следует обратить особое внимание на тот факт, что движутся по дорогам автомобили разных типов с различными техническими характеристиками. Под надежностью автомобильной дороги, как комплексного транспортного сооружения понимается ее способность обеспечивать безопасное расчетное движение со средней скоростью, близкой к оптимальной, в течение заданного срока службы. Особое внимание при проектировании автомобильных дорог в плане необходимо уделить на выбор ресурсов кривых. Дорога на местности должна быть проложена по наикратчайшему расстоянию [4]. Однако различные препятствия вызывают удлинение дороги в связи с их обходом. Как правило, дорога состоит из нескольких прямых участков, сопряженных кривыми, которые обеспечивают плавный переход с одной прямой на другую.

2.1 Определение технической категории

По условию задания курсового проекта, величина интенсивности движения автотранспорта проектируемой дороги N₂₀=2960 авт./сут. Согласно требованиям установленным в СНиП 2.05.02-85, это расчетное значение, соответствует, величине, по которой проектируемая в Тамбовской области дорога, относится к III категории. [5] Ниже приведена таблица 2.1 технических нормативов.

Таблица 2.1 - Технические нормативы дороги

Показатели	Значения
Перспективная интенсивность движения	2960 авт./сут
Расчетная скорость движения	100 км/ч
Число полос движения	2
Ширина проезжей части	7.0 м
Ширина полосы движения	3.5 м
Ширина обочины	2.5 м
Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины	0.5 м
Ширина земляного полотна	12 м
Наибольший продольный уклон	50%
Наименьшее расстояние видимости:
для остановки	200 м
встречного автомобиля	350 м
Наименьшие радиусы кривых:
в плане	600 м
в продольном профиле:
выпуклых	10000 м
вогнутых	3000 м

 

.2 Разбивка пикетажа и расчет закруглений

2.2.1 Трасса №1 (красная)

Соединяем проектируемый участок воздушной линией. На пути воздушной линии буреломы, редкие леса, населенные пункты, фруктовые сады. Трасса состоит из трех прямых участков и двух углов поворота. Трасса имеет протяженность 9300 м.

) Определяем пикетажное положение вершины первого угла. Производим разбивку от начала трассы до первого угла поворота, согласно масштаба карты.

ПК ВУ₁ 19+25

категория  R_min=600 м.

Для плавного перехода с одного прямого участка на другой необходимо вписать кривую. Подбираем радиус кривой для данной категории дороги. Принимаем для расчетов R_min = 1000 м. По таблице [6], определяем все элементы кривой.

Т₁=1,19175*1000=1191,75 м.

К₁=1,74533*1000=1745,33 м.

Б₁=0,55572*1000=555,72 м.

При радиусе кривой 1000 м., должны быть предусмотрены переходные кривые. Элементы, которых вписываем из таблиц переходных кривых.

Длина переходной кривой L₁=120 м.

Добавочный тангенс t₁=59,99 м

Сдвижка круговой кривой p₁=67 м.

Угол

Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия:  должно быть меньше или равно .

6^о52 < 100^о, т.е. разбивка переходных кривых возможна.

Определяем длину круговой кривой К_о, которое остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления.

 (2.1)

Общая длина закругления определяется по формуле 2.2:

КрЗ₁ =Ко + 2L₁, (2.2)

К_рЗ₁ = 1622,57 +240 = 1862,57 м.

При устройстве закругления с переходными кривыми величина домера рассчитывается по формуле:

Д₁=2 (Т₁+t₁) - К_рЗ₁, (2.3)

Д₁=2 (1191,75+59,99) - 1862,57 = 640,91 м.

Устанавливаем пикетажное положение в начале первого закругления.

ПК НЗ₁=ПК ВУ₁ - (Т₁+t₁), (2.4)

ПК НЗ₁ 6+73,26

Определяем пикетажное положении конца закругления.

ПК КЗ₁=ПК НЗ₁+ К_рЗ₁, (2.5)

К_рЗ₁ 18+62,57

Проверка.

ПК КЗ₁=ПК ВУ₁+(Т₁+t₁) - Д₁, (2.6)

ПК КЗ₁ 25+35,83

Зная контрольные точки начала и конца закругления, вписываем первую кривую. От вершины первого угла вправо и влево откладываем величины тангенсов. Во внутрь откладываем величину биссектрисы и вписываем кривую с радиусом 1000 м.

Необходимо определить расстояние между вершинами углов, по формуле:

S₁=ПК ВУ₁-ПК Н_т+Д₁,                        (2.7)

₁=1925 м

Определяем длину прямой между двумя закруглениями Р₁. Длина прямой равна пикетажному положению начала закругления данной кривой минус пикетажное положение конца закругления предыдущей кривой. За конец кривой принимаем начало трассы.

Р₁=ПК НЗ₁-ПК Н_тр,                                                 (2.8)

Р₁=463,422 м

2) Определяем пикетажное положение вершины второго угла.

ПК ВУ₂ 69+75 R_min=600 м.

Для вписывания принимаем радиус равный 7000 м. По таблице [6] определяем элементы кривой.

Т₂=0,26795*7000=1875,65 м.

К₂=0,52360*7000=3665,2 м.

Б₂=0,03528*7000=246,96 м.

Д₂=0,01230*7000=86,1

Устанавливаем пикетажное положение начала закругления второй кривой, согласно формуле:

ПК НЗ₂=ПК ВУ₂-Т₂, (2.11)

ПК НЗ₂ 50+99,35

Определяем пикетажное положение конца закругления второй кривой, согласно формуле:

ПК КЗ₂=ПК НЗ₂+К₂ (2.12)

ПК КЗ₂ 87+64,55

Делаем проверку вычислений по формуле:

ПК КЗ₂=ПК ВУ₂+Т₂-Д₂, (2.13)

ПК КЗ₂ 87+64,755

В соответствии с проделанными расчетами вписываем на плане вторую кривую. Определяем расстояние между вершинами первого и второго углов, по формуле:

S₂=ПК ВУ₂-ПК ВУ₁+Д₁,                    (2.14)

Д₁ 6+40,91₂ 56+90,91₂= 5690,91 м.

Вычислим длину прямой, по формуле:

Р₂=ПК НЗ₂-ПК КЗ₁,                           (2.15)

Р₂ 25+63,52

Р₂=2563,52 м

Далее производим разбивку от конца закругления, до конца трассы. Пикет конца трассы 93+30. Таким образом, общая длина трассы 9330 м.

Определяем расстояние между вершиной второго угла и концом трассы.

₃=ПК К_тр-ПК ВУ₂+Д₂, (2.28)

Д₂ 0+86,10₃ 24+11,10

S₃=2411,10 м.

Определим длину прямой от конца второго закругления до конца трассы.

Р₃=ПК К_тр-ПК КЗ₂, (2.29)

ПК К_тр 93+30,00

ПК КЗ₂ 87+64,55

Р₃ 5+35,645

Р₃=535,65 м.

) Определение величины румба.

Направление первой линии в учебных целях определяется измерением транспортиром, считая вертикальный край карты за направление СЮ. Румбы следующих линий вычисляются в зависимости от величины углов поворота.

Углы поворота: ; ;

румб первой линии: r₁= СЗ: 60^о

румб второй линии: r₂=100-60=40; r₂= СВ: 40^о

румб третьей линии: r₃=40-30=10; r₃= СЗ: 10^о

Делаем четырех кратную проверку правильности расчетов.

1)         Сумма прямых вставок, а также круговых и переходных кривых равна длине трассы:

, (2.30)

где  - сумма прямых вставок;

 - сумму круговых и переходных кривых;

L - длина трассы.

(673,26+2563,52+535,45) +(1862,57+3665,2) = 9330 м.

м=9300 м

) разность между суммой расстояний между вершинами углов и суммой домеров равна длине трассы:

, (2.31)

где  - сумма расстояний между вершинами углов;

 - сумма домеров.

(1925+5690,91+2411,10) - (640,91+86,1) = 9330 м.

м=9300 м

) разность между удвоенной суммой тангенсов и суммой длин закруглений равна сумме домеров:

, (2.32)

где - удвоенная сумма тангенсов.

2 (1191,75+1875,65+59,99) - (1862,57+3665,2) = (640,91+86,1) м.

,01 м=727,01 м

) разность между суммой углов право и суммой углов лево равно разности начального и конечного румба:

, (2.33)

где - сумма углов право;

- сумма углов лево;

 - румб начальный;

 - румб конечный.

Все полученные данные занесены в таблицу 2.1.

2.2.2 Трасса №2 (зелёная)

1) ПК ВУ₁ 33+75

R_min=2010 м.

Т₁=0,93252*2010=1874,37 м.

К₁=1,50098*2010=3016,97 м.

Б₁=0,36733*2010=738,33 м.

Д₁ =0,36406*2010=731,77 м.

Углы поворота: ; ;;

румб первой линии: r₁= СЗ: 60^о   

румб второй линии: r₂=86-60=26; r₂= СВ: 26^о

румб третьей линии: r₃=62+26=88; r₃= СВ:88^о

румб четвертой линии: r₄=88-80=8; r₄= СВ: 8^о

По формулам (2.30), (2.31), (2.32), (2.33).

трасса пикетаж дорожный автотранспорт

1)       (271,12+1065,45+2731,11+1500,63) + (3016,97+1772,36+1017,32) = 11375 м.

=11375

)         (3375+5556,77+2580,22+834,56) - (109,56+130,22+731,77) = 11375 м.

=11375

)         2 (1874,37+901,29+50+503,46+59,98) - (3016,97+1772,36+1017,32) = (109,56+130,22+731,7) м.

,55=971,55

4) , (2.33)

где - сумма углов право;

- сумма углов лево;

 - румб начальный;

 - румб конечный.

Все полученные данные занесены в таблицу 2.2.

3. Описание трассы

 

.1 Трасса №1

Начало проектируемой трассы берется в 300 м от населенного пункта свх. Сидорово, трасса состоит из 3 прямых участков и 2 углов поворота. Трассу необходимо проектировать в обход препятствий, так как на пути воздушной линии присутствует лес, населенные пункты. Первый прямой участок направлен на северо-запад. Этот участок имеет пересечение на ПК 1+00 - с проселочной дорогой. Начало первого закругления ПК 6+73,26 м, конец закругления ПК 25+35,83 м. Трасса на первом закруглении имеет пересечение с проселочной дорогой на ПК 8+20. Пересекает два оврага: первый на ПК13+00, второй на ПК 18+00. Второй участок, направленный на северо-восток. Этот участок имеет пересечения на ПК 31+00 и на ПК 38+50 - с проселочными дорогами; на ПК 45+50 - пересечение с шоссе. Имеет пресечение с рекой на ПК 43+30. Начало второго закругления трассы ПК 50+99,35 м, конец второго закругления ПК 87+64,55 м. Трасса на втором закруглении имеет пересечения с проселочными дорогами на ПК 56+20, на ПК 70+15, на ПК 71+00. Третий прямой участок, направленный на северо-восток. Пикет конца трассы 93+00 м.

Определим коэффициент развития трассы:

 (3.1)

где L - фактическая длина трассы; L_o - длина воздушной линии

3.2 Трасса №2

Начало проектируемой трассы берется в 300 м от населенного пункта свх. Сидорово, трасса состоит из 4 прямых участков и 3 углов поворота. Трассу необходимо проектировать в обход препятствий, так как на пути воздушной линии присутствует лес, населенные пункты. Первый прямой участок направлен на северо-запад. Этот участок имеет пересечения на ПК 1+00 и на ПК 8+20- с проселочными дорогами. На НК 12+00 трасса пересекает овраг. Начало первого закругления ПК 15+00,63 м, конец закругления ПК 45+17,60 м. Трасса на первом закруглении имеет пересечения с проселочными дорогами на ПК 30+00, на ПК 32+90, на ПК 35+00. Второй участок, направленный на северо-восток. Этот участок имеет пересечения на ПК 49+00 и на ПК 59+90 - с проселочными дорогами; на ПК 55+60 - пересечение с полевой дорогой. Имеет пресечение с рекой на ПК 48+50 и на ПК 62+50. Начало второго закругления трассы ПК 72+48,71 м, конец второго закругления ПК 90+21,03 м. Трасса на втором закруглении имеет пересечение с проселочной дорогой на ПК 74+00. Третий прямой участок, направленный на северо-восток. Этот участок имеет пересечение на ПК 91+40 с проселочной дорогой. Начало третьего закругления ПК 100+86,56 м, конец закругления ПК 111+03,88 м. Четвертый прямой участок, направленный на северо-восток Пикет конца трассы 113+75 м.

.

4. Выбор типа, конструирование и расчет дорожной одежды

Для обеспечения круглогодичного движения автомобилей на проезжей части устраивают дорожную одежду. Дорожная одежда современных автомобильных дорог представдяет собой многослойную конструкцию, состоящию из покрытия, основания и подстилающего слоя. В конструкции покрытия, помимо основного слоя, предусматривается слой износа, который подлежит периодическому восстановлению в процессе эксплуатации. Для повышения шероховатости по поверхности покрытия может быть устроен слой поверхностной обработки. Покрытия могут быть следующих видов: асфальтобетонные, цементобетонные, щебеночные, покрытия из щебня и гравия обработанные органическими вяжущими материалами, покрытия из естественного гравия и т.д.

Часть конструкции дорожной одежды - основание - располагается под покрытием и служит совместно с покрытием для перераспределения напряжений в конструкции и снижает их величины в подстилающем грунте. Основание не подвергается непосредственному воздействию колес, а влияние природных факторов передается в смягченном виде. Основание может состоять из одного или нескольких слоев.

Подстилающий слой в соответствии со своими функциями в зависимости от погодно-климатических и грунтово-гидрологических условий может быть морозозащитным, дренирующим или теплоизолирующим. Прочность дорожной одежды может быть обеспечена лишь на хорошо уплотненном, однородном, не подверженном пучению земляном полотне при обеспеченном водоотводе.

Дорожная одежда бывает жесткого и нежесткого типа. Жесткие одежды обладают больши сопритивлению изгибу и модулем упругости, практически не меняющимся при изменениях температуры и влажности. К ним относятся бетонные и железобетонные монолитные и сборные дорожные одежды. Все остальные относятся к одеждам нежесткого типа. Они обладают малым сопротивлением. Роль этих слоев сводится к распределению давления колес на большею площадь подстилающего грунта и к снижению передающих на подстилающие грунты удельных нагрузок. При разработке конструкции одежды необходимо учитывать следующие положения:

дорожная одежда должна быть прочной, долговечной, экономичной;

конструкция дорожной одежды разрабатывается совместно с конструкцией земляного полотна;

при устройстве верхних слоев дорожной одежды следует использовать более прочные материалы;

земляное полотно должно отвечать требованиям в отношении возвышения над уровнем грунтовых или длительно застаивающихся поверхностных вод.

Конструкцию дорожной одежды и вид покрытия следует принимать исходя из транспортно-эсплуатационных требований и категории дороги с учетом интенсивности движения и состава автотранспортных средств, климатических и грунтово-гидрологических условий, санитарно-гигиенических требований, а также обеспеченности района строительства местными строительными материалами. [4]

4.1 Конструкция №1

Расчет на прочность.

. Приведенная интенсивность на последний год срока службы:

, ед./сут, (4.1)

где - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним (табл. 3.2) [7]

n - общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;

 - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-марки;

 - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-марки к расчетной нагрузки (приложение 1) [7]

Определим интенсивность движения на 15 год службы:

, (4.2)

где  - перспективная интенсивность движения;

 - коэффициенты, характеризующие отношение интенсивности данного года к интенсивности первого года эксплуатации и зависит от прироста интенсивности, при q=1.07 по таблице . [7]

авт/сут

Определим количество автомобилей в сутки:

 авт/сут

 авт/сут

Таблица 4.1 - Распределение интенсивности на расчетный год службы по маркам автомобилей

Автомобили	Процентный состав, %	Количество автомобилей, шт.	Нагрузка на ось, т	Коэффициент приведения к расчетной нагрузке
ГАЗ 53	40	1184	5,6	0,7
ЗИЛ 130	60	1776	6,9	0,7

.1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы по формуле:

 (4.3)

где Кс - коэффициент суммирования,

Т_рдг - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих

определенному состоянию деформируемости конструкции (Приложение 6) [7]

К_n - коэффициент учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидания (табл. 3.3) [7]

- приведенная интенсивность на последний год срока службы;

q - показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам. [7]

 прил.

. 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. 3.9);

для расчета по условию сдвигоустойчивости (Приложение 2 табл. П. 2.4, 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). [7]

Таблица 4.2 - Конструкция дорожной одежды и расчетные значения расчетных параметров

Материал слоя	слоя, см	Расчет упруг. прогибу, Е, МПа	Расчет по усл. сдвигоуст., Е, Па	Расчет на растяжение при изгибе
				Е, МПа	Ro, МПа	a	m
Мелкозернистый асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90	5	3200	715	4500	9,8	5,9	5,5
Крупнозернистый асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90	7	3200	780	4500	9,8	5,9	5,5
Гравий, укрепленный битумом	15	700	600	600	-	-	-
Щебень слабых пород	20	300	300	300	-	-	-
Песчано-гравийная смесь	30	250	41	41	-	-	-
Пылеватый суглинок Wo = 0,7 WТ	-	49	49	49

3. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рис. 3.1:

1)

по Приложению 1 табл. П. 1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

Учитывая отношение  и отношение по номограмме [7] находим отношение:

 МПа

)

 МПа

)

 МПа

)

Еобщ = 0,13·3200 = 416 МПа

)

Еобщ = 0,14·3200 = 448 МПа

) Требуемый модуль упругости определяем по формуле:

Етр = 98,65 [lg(SN_p) - 3,55], (4.4)

где SN_p - суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы.

Етр = 98,65 [lg(SN_p) - 3,55] = 98,65 [(lg 1051653,88) - 3,55] = 243,85 МПа

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу - 1,1 (табл. 3.1) [7]

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

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

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

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (пылеватый суглинок) со следующими характеристиками: (при Wо = 0,7 W_Т и SNp = 105163,88 авт.) Ен = 49 МПа (табл. П. 2.4), j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П. 2.4) [7]

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле, назначаем по табл. П. 3.2 при расчетной температуре +40 °С (табл. 3.5) [7]

 (4.7)

где - число слоев дорожной одежды;

Е_i - модуль упругости i - го слоя;

h_i - толщина i-го слоя.

 МПа.

По отношениям  и  и при j = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) [7] находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки:  = 0,017 МПа.

Таким образом, по формуле:

Т = 0,017×0,6 = 0,0102 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле:

T_np = с_Nk_д + 0,1g_срz_опtgj_СТ, (4.8)

где С_N - сцепление в грунте земляного полотна, Мпа, С_N = 0,004 Мпа, (приложение 2, табл. П. 2.6 или П. 2.8) [7]

К_д - коэффициент, учитывающий особенности рабочей конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания, К_д = 1,0 [7]_оп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость,_оп = 5 + 7 + 15 + 20+30 = 77 см.

j_ст - величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, j_ст = 35° (Приложение 2 табл. 2.4) [7]

y_cp = ,

по приложению 5 [7] определяем удельный вес каждого слоя:

у₁=2400 кг_/м³,

у₂=2400 кг_/м³,

у₃=2000 кг_/м³,

у₄=1800 кг_/м³,

у₅=2000 кг_/м³._cp=

Т_пр = 0,004 + 0,1×0,002×77×tg 35° = 0,015 МПа

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа.

(4.9)

где Тпр - предельное активное напряжение в грунте рабочего слоя;

Т - действующие в грунте активные напряжения сдвига.

,

что больше  (табл. 3.1) [7].

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

5. 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. Модуль упругости нижнего слоя определяем по номограмме рис. 3.1. [7]

 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (4.7):

 МПа

б) По отношениям  и  по номограмме рис. 3.4 [7] определяем .

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле:

(4.10)

где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме рис 3.4; [7]

 - коэффициент учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном [7];

р - расчетное давление.

 МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле:

R_N = R_ok₁k₂(1 - v_R×t), (4.11)

где Ro - нормативное значение предельного сопротивления растяжению при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, Ro = 9,8 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета;

(приложение 3, табл. П. 3.1) [7]

v_R - коэффициент вариации прочности на растяжение, v_R = 0,10 (табл. П. 4.1) [7]

t - коэффициент нормативного отклонения, зависящий от надежности (приложение 4) [7]₂ - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл. 3.6) [7]₁ - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки.

,

где m - показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (приложение 3, табл. П. 3.1) [7]

a - коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности (табл. П. 3.1) [7]

SNp = 1051653,88 авт.;

R_N = 9,8×0,47×1 (1 - 0,1×1,32) = 3,998 МПа

г)

 (4.12)

где R_N - прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе;

- растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку.

,

что больше, чем  (табл. 3.1) [7]

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Список источников

1.       Автомобильные дороги. 8/2007.-Москва: изд. Дороги, 2007 - 104 с.

2.       Большая советская энциклопедия.

.         СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. - Взамен

СНиП II-А-72. - Введ. 01.01.1983. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1982. - 54 с.

4.       Бабков, В.Ф. Проектирование автомобильных дорог: учеб. для вузов/

В.Ф. Бабков, О.В. Андреев. - М.:Транспорт, 1987. - 368 с.: ил. 242.

5.       CНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. - Взамен СНиП II.Д.5-72 и СН 449-72. - М.: ГУПЦПП, 2002-55 с. (поправка 3-87; изм. 1-БСТ 5-87; изм. 2-БСТ 12-88; изм. 3-БСТ 11-90; изм. 4-БСТ 7-95; изм. 5 согласно Постановления Госстроя России от 30.06.2003 г. №132, БСТ 11-2003)

6.       Митин, Н.А. Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах/ Н.А. Митин. - М.: Недра. 1978. - 468 с.

.         ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. - Взамен ВСН 46-83. - Введ. 01.01.2001. - М.: Издательство стандартов, 2001. - 98 с.

.         Гохман, В.А. Общий курс автомобильных дорог: учебник для вузов/В.А. Гохман, Г.А. Ромаданов. - М.: Высшая школа, 1976. - 207с

.         Гохман В.А, Никитин П.Н. Укрупненные показатели стоимости автомобильных дорог и искусственных сооружений, 1975.

.         СНиП 2.01.14-83 (1985) Определение расчетных гидрологических характеристик

.         Карташкова, Л.М. Основы проектирования автомобильных дорог: учебное пособие/ Л.М. Карташкова, В.О. Штерн. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2006 - 142 с.

.         Митин, Н.А. Таблицы для подсчета объемов земляного полотна автомобильных дорог/Н.А. Митин. - М.: Транспорт, 1977. - 544 с.

.         ГОСТ Р 52289-2004. Технические средства организации дорожного движения. Правила применения дорожных знаков, разметки, светофоров, дорожных ограждений и направляющих устройств. - Москва: Стандартинформ, 2005 - 102 с.

.         ГОСТ Р 51256-99 «Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Типы. Основные параметры. Общие технические требования».

15. Ройзман А.С. Пособие по проектированию автомобильных дорог. изд. 4-е перераб. и доп. Изд-во «Транспорт», 1974,272 с.