ПОНЯТИЕ О РАСЧЕТЕ ЖЕСТКИХ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

К жестким дорожным одеждам относят цементобетонные и железо­бетонные покрытия и основания, прочностные и деформативные свойства которых практически не зависят от изменения температуры.

Прочность и трещиностойкость такого покрытия при воздействии нагрузок автомобилей и температуры внешней среды обеспечиваются за счет устройства в покрытии поперечных и продольных швов и изменения толщины покрытия.

Для расчета жестких дорожных покрытий и оснований под дейст­вием внешних нагрузок используют теорию балок и плит на упругом основании.

Ширина плиты принимается равной ширине полосы движения.

Длина монолитных плит определяется расчетом в зависимости от температуры воздуха в процессе укл адки бетона.

Расчет выполняют по трем предельным состояниям: несущей способности, деформациям, трещинообразованию. Первое предельное состояние принимается за основное при расчете покрытий автомобиль­ных дорог.

Расчет монолитного цементобетонного покрытия можно разделить на несколько этапов: определение ориентировочной толщины плиты; определение толщины плиты в зависимости от ее жесткости и вида основания; установление размеров плит в зависимости от температуры воздуха; оценка прочности плиты по возникающим напряжениям при совместном действии различных силовых факторов; уточнение толщи­ны плиты отдельно для середины и края плиты; расчет необходимого количества арматуры дл я усиления.

Расчеты выполняют согласно ВСН 197-83 ’’Инструкция по проекти­рованию жестких дорожных одежд”. Для устройства однослойного покрытия или верхнего слоя двухслойного покрытия применяют, бетон, имеющий прочность на растяжение при изгибе Ри50/Ри45, на сжатие В30/В27, 5; _для нижнего слоя двухслойного покрытия соответст ­венно Ри40/Ри35 и В22, 5/В20 (в числителе приведена прочность бетона дл я дорог I и II категорий, в знаменателе - для III категории).

Основание под цементобетонное покрытие устраивают из щебня, грунтов, обработанных неорганическими вяжущими, металлургичес­ких шлаков, подобранных гравийных материалов. Верхнюю часть основания укладывают на выравнивающий слой из песка, укреплен­ного битумом, толщиной 3 -5 см или из необработанного песка толщиной 5 см.

Дополнительный слой из песка назначают в зависимости от вида грунта земляного полотна и дорожно-климатической зоны согласно табл. 18.6.

Расчет толщины и длины плиты покрытия выполняют в такой последовательности:

а) на основании данных технико-экономического обоснования строительства дороги назначают нормативный состав движения авто­мобилей по расчетной полосе покрытия. Нормативный состав опреде­ляют для автомобиля каждой марки, при этом из состава движения исключают автомобили с нагрузкой на ось менее 40 кН (4 тс). Устанав­ливают расчетную интенсивность движения Np (см. п. 18.2) и норматив­ную нагрузку на колесо задней оси автомобиля Ря каждой марки в зависимости от паспортных данных. Принимают срок службы цементо­бетонного покрытия до капитального ремонта С = 2 0-30 лет. Назна­чают нормативный коэффициент использования автомобиля по пробе­гу и грузоподъемности ки = 0, 4- 0, 6;

б) определяют расчетную нагрузку на колесо автомобиля

в) выбирают конструкцию дорожной одежды согласно типовым проектным решениям по дорожной одежде и определяют модуль упругости на поверхности основания. Эквивалентный модуль упругос­ти на поверхности.двухслойного основания

 

г) назначают нормативный параметр й н бетонного покрытия на растяжение при изгибе и определяют его расчетный параметр

После этого назначают расчетные модули упругости бетона £ < 5;

д) назначают допустимую наименьшую толщину плиты h = 18, 20, 22; 24 см и наибольшую длину плиты покрытия 1 = 3, 5; 4; 5; 6; 7 м в зависимости от толщины плиты;

е) рассчитывают напряжения от растяжения при изгибе ор в расчет­ном сечении плиты. Напряжение о р от расчетной нагрузки для покры­тия принятой толщины определяют с использованием формулы М.И.

Горбунова-Посадова для нахождения изгибающего момента на едини­цу ширины плиты

з) рассчитывают предельно допустимое число циклов суммарных напряжений от нагрузки на колесо и от температуры в расчетном сечении плиты заданной толщины

По климатологическому справочнику определяют количество дней в году, когда температурные напряжения оказывают влияние на работу конструкции, и количество дней, когда От = 0. Можно также определить количество дней, когда покрытие подвергается воздейст­вию температурных напряжений;

и) полученное значение числа циклов приводят к числу цик­лов Np по формуле

к) заданную трещиностойкость плиты покрытия считают обеспе­ченной, если выполняется условие

Если сумма этих отношений меньше 1, значит, толщина покрытия избыточна и необходимо изменить толщину и длину плиты, марку бетона. Условие считается выполненным, если расчетная и заданная толщины покрытия различаются не более чем на ± 1 см.

Если сумма отношений больше 1, конструкция может не выдер­жать заданное количество циклов изменения напряжения и разру­шится.

 

 

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

После конструирования и расчета нескольких вариантов дорож­ной одежды необходимо выполнить сравнение этих вариантов и выбрать лучший. Все сравниваемые варианты должны быть рассчитаны на требуемый модуль упругости £ fP. В зависимости от категории дороги и наличия дорожно-строитёльных материалов конструкция покрытия и слоев основания может быть разной.

Лучший вариант конструкции дорожной одежды из числа вариантов с одинаковыми транспортно-эксплуатационными показателями выбирают по минимуму суммарных приведенных дорожных затрат.

Приведенные затраты представляют собой сумму единовременных и текущих затрат за расчетный срок, приведенных к исходному году. За исходный или за год приведения затрат принимают последний год строительства дороги или первый год ее эксплуатации.

Затраты в разные годы бывают неравноценными, поэтому затраты, предшествующие году приведения, умножают на коэффициент приве­дения затрат Кпр, а последующих лет - на коэффициент отдаления затрат К_пр,

Коэффициент приведения затрат

Коэффициент отдаления затрат применяют при расчете вариантов по приведенным затратам. Он учитывает оборачиваемость средств в дорожном строительстве. Коэффициент отдаления затрат всегда меньше 1, поэтому приведенные затраты последующих лет будут меньше действительных затрат (табл. 18.7).

При сравнении вариантов с различными сроками службы дорож­ной одежды срок сравнения ограничивается сроком службы наиболее долговечного варианта до первого капитального ремонта. При этом по менее долговечным вариантам учитывают дополнительные затраты на их усиление, замену или переустройство в течение срока службы наиболее долговечного варианта, поэтому необходимо добавить приведенную стоимость реконструкции.

Межремонтные сроки эксплуатации дорог приведены в табл. 18.8.

Сумма приведенных затрат в дородном строительстве складывает­ся из единовременных и текущих затрат (см. п. 21.1).

Для каждого варианта дорожной одежды суммарные приведенные затраты

В связи с тем, что в единовременные и текущие затраты входит большое количество показателей, в учебных целях при сравнении вариантов дорожной одежды необходимо учитывать основные затра­ты, связанные непосредственно с самой дорогой. Тогда формулу (18.22) можно представить в таком виде:

Приведенные расходы на каждый вид капитального и среднего ремонтов можно определить с учетом намеченных лет ремонтов соответствующих коэффициентов отдаления затрат. Например, для асфальтобетонного покрытия за 20-летний срок на основании табл. 18.8 капитальный ремонт надо назначать на 18-й год, а средние ремонты - на 6-й и 12-й годы.

Расчетные показатели на капитальный ремонт ккр, средний ремонт Сср р, текущий ремонт и содержание Стр в зависимости от стоимости строительства дороги приведены в. табл. 18.9.

Лучшим вариантом дорожной одежды является вариант с меньши­ми приведенными затратами.

Контрольные вопросы

1. По каким критериям производится расчет дорожных одежд?       2. К ак используются местные материалы в конструктивных слоях дорожной одежды? 3. В чем заключается расчет дорожн ой одежды по упру гому прогибу? 4. Как обеспечивается морозоустойчивость дорожн ой одеж ды? 5. Как выполняется сравнение вариантов д орожной одежды?

Глава 19

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться: