Климатические характеристики регионов России

Условные обозначения:

 

- продолжительность периода осеннего влагонакопления, часы;

- продолжительность периода промерзания, сутки;

- сумма градусочасов отрицательной температуры, умноженная на 0, 001

Пункт
Александровск			63.30
Архангельск			55.12
Багдарин			169.14
Белгород			16.22
Белогорка (Ленинградской)			36.00
Бисерть (Свердловской)			73.35
Валдай			36.69
Владимир			44.16
Вологда			38.21
Воронеж			15.28
Вятка			55.31
Енисейск			109.41
Иваново			48.36
Ивдель (Свердловской)			47.17
Ижевск			58.63
Иркутск			98.42
Йошкар-Ола			59.26
Казань			53.02
Калининград			52.92
Калуга			10.44
Кандалакша			30.38
Кингисепп (Ленинградской)			30.21
Киселевск (Кемеровской)			72.10
Кострома			28.27
Курган			51.76
Курск			17.12
Магадан			70.00
Мезень			65.76
Минусинск			86.86
Москва			28.02
Мурманск			35.90
Новгород Великий			28.03
Нижневартовск			94.59
Нижний Новгород			26.21
Нолинск (Кировской обл.)			57.71
Норск (Амурской)			132.29
Огурцово (Новосибирской)			81.52
Оренбург			56.83
Парабель (Томской)			91.19
Пермь			47.00
Пенза			50.56
Петербург			20.48
Петрозаводск			35.39
Порецкое (Чувашия)			48.81
Псков			21.47
Ржев (Тверской)			40.10
Родино (Алтайский край)			70.23
Рыбинск			41.40
Рязань			29.64
Самара			41.20
Саранск			49.20
Саратов			36.30
Смоленск			38.26
Сургут			94.58
Сыктывкар			69.47
Тамбов			23.17
Тимирязевский (Примор. край)			71.14
Тула			29.52
Улан-Уде (Бурятия)			94.44
Ульяновск			54.07
Ханты-Мансийск			85.55
Чекунда (Хабаровский край)			141.15
Челябинск			36.54
Чита			129.36
Чишмы (Башкортостан)			62.28

 

Грунты, характеризующиеся значением коэффициента влагопроводности более 5, 0 см/ч, при неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, как правило, не должны применяться для устройства земляного полотна.

 

Расчет возможной величины морозного пучения поверхности дорожного покрытия ведется с использованием зависимости:

 

, (П.7.14)

 

 

где - глубина промерзания грунта, см;

- плотность сухого грунта, г/см ;

- плотность воды, г/см ;

- влажность (весовая), соответствующая незамерзающей воде, принимается по виду грунта из табл.П.7.1;

 

- влажность (весовая) полной влагоемкости, вычисляемая в свою очередь из соотношения (П.7.5).

 

Полная глубина промерзания грунта определяется из следующих соотношений: при отсутствии теплоизоляционных слоев в составе дорожной одежды

 

; (П.7.15)

при их наличии

 

, (П.7.16)

 

 

где =1 при использовании в качестве теплоизоляции пенопласта или пеноплэкса;

= 0, 25 при теплоизоляции из местных материалов.

 

Величина отношения , где - влажность грунта земляного полотна на границе текучести, в соответствии с данной методикой может использоваться в качестве расчетной относительной влажности при определении прочностных и деформационных характеристик грунта рабочего слоя.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 8 (справочное)

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 1

 

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

 

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

 

- категория автомобильной дороги - I;

 

- заданный срок службы дорожной одежды - = 20 лет;

 

- заданная надежность = 0, 95;

 

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл.П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы =3200 авт/сут; приращение интенсивности = 1, 04;

 

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0, 7 , относится к сильнопучинистым грунтам;

 

- материал для основания - щебеночно-гравийно-песчаная смесь, обработанная цементом марки 20;

 

- высота насыпи составляет 1, 5 м, толщина дорожной одежды - 0, 60 м;

 

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

 

- глубина залегания грунтовых вод - 1, 1 м.

 

Расчет на прочность

 

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы по формуле (3.6):

 

, где = 29, 8 (Приложение 6 табл.П.6.3).

 

= 125 дней (табл.П.6.1), = 1, 49 (табл.3.3)

 

= 7179494 авт.

 

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.3.9);

 

- для расчета по условию сдвигоустройчивости (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).

 

N	Материал слоя	слоя, см	Расчет на доп. упруг.	Расчет по усл. сдвигоуст.,	Расчет на растяжение при изгибе
			прогибу, , МПа	, Па	, МПа	, МПа
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90					9, 80	5, 2	5, 5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90					8, 0	5, 9	4, 3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90					5, 65	6, 3	4, 0
4.	Укрепленная щебеночно-гравийно- песчаная смесь					-	-	-
5.	Супесь пылеватая	-				-	-	-

 

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

 

1) 0, 107

 

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

 

0, 70

 

0, 29 = 0, 29·420 = 122 МПа

 

2) 0, 06 0, 59

 

0, 18 = 0, 18·2000 = 360 МПа

 

3) 0, 18 0, 22

 

0, 24 0, 24·2000 = 480 МПа

 

4) 0, 15 0, 11

 

0, 165 0, 165·3200 = 528 МПа

 

5) Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

 

326 МПа

 

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

 

0, 61

 

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу - 1, 30 (табл.3.1).

 

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упр

угому прогибу.

 

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

 

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

 

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

 

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при и =7179494 авт.) = 46 МПа (табл.П.2.4), = 12° и = 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).

 

902 МПа.

 

По отношениям 20, 0 и 1, 62 и при = 12° с помощью номограммы (рис.3.3) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0, 015 МПа.

 

Таким образом: = 0, 015·0, 6 = 0, 009 МПа.

 

Предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14), где 0, 004 МПа, 1, 0.

 

4+8+22+26 = 60 см.

 

35° (Приложение 2 табл.2.4)

 

= 0, 002 кг/см

 

= 0, 004+0, 1·0, 002·60·tg35° = 0, 0123,

 

где 0, 1 - коэффициент для перевода в МПа.

 

1, 36, что больше 1, 00 (табл.3.1).

 

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, т.e. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя определяем по номограмме рис.3.1.

 

122 МПа

 

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

 

Модуль упругости верхнего слоя ( = 34 см) устанавливаем по формуле (3.12)

 

2547 МПа

 

б) По отношениям 0, 92 и 20, 9 по номограмме рис.3.4 определяем = 0, 75.

 

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

 

= 0, 75·0, 6·0, 85 = 0, 38 МПа.

 

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

 

при = 5, 65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл.П.3.1)

 

= 0, 10 (табл.П.4.1)

 

= 1, 71 (табл.П.4.2)

 

(формула 3.18)

 

= 4; = 6, 3 (табл.П.3.1); = 7 179 494 авт.;

 

0, 122

 

= 0, 85 (табл.3.6)

 

5, 65·0, 122·0, 85 (1 - 0, 1·1, 71) = 0, 49 МПа

 

г) 1, 41, что больше, чем 1, 0 (табл.3.1).

 

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

 

Проверка конструкции на морозоустойчивость

 

Материал	Толщина слоя , м	Коэффициент теплопроводности , Вт/(мК) (Табл.П.5.1)
Плотный асфальтобетон	0, 04	1, 40
Пористый асфальтобетон	0, 08	1, 25
Высокопористый асфальтобетон	0, 22	1, 05
Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь	0, 26	2, 02

 

1. По карте рис.4.4. находим среднюю глубину промерзания для условий г. Москвы и по формуле (4.3) определяем глубину промерзания дорожной конструкции :

 

1, 38 = 1, 4·1, 38 = 1, 93 м 2 м.

 

2. Для глубины промерзания 2 м по номограмме рис.4.3 по кривой для сильнопучинистых грунтов определяем величину морозного пучения для осредненных условий:

 

8, 5 см.

 

По таблицам и графикам находим коэффициенты = 0, 61 (рис.4.1); = 1, 2 (табл.4.4); = 1, 1 (рис.4.5); = 0, 92 (рис.4.2); = 1, 1 (рис.4.6).

 

По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции:

 

=8, 5·0, 61·1, 2·1, 1·0, 92·1, 1 = 6, 9 см.

 

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

.

 

3. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения = 4 см.

 

Для этого определяем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой пучение для данной конструкции не превышает 4 см:

 

= 4: (0, 61·1, 2·1, 1·0, 92·1, 1) = 4, 9 см.

 

По номограмме рис.4.3 определяем требуемую толщину дорожной одежды = 0, 92 м, отсюда толщина морозозащитного слоя = 0, 92 - 0, 60 = 0, 32 м.

 

Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (табл.П.5.1). Задаемся = 0, 30 м.

 

4. Для использования в морозозащитном слое назначаем мелкозернистый песок с коэффициентами теплопроводности = 1, 91 Вт/(мК) и = 2, 32 Вт/(мК) соответственно в талом и мерзлом состояниях и определяем :

 

= (1, 91 +2, 32) / 2 = 2, 12 Вт/(мК).

 

5. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя:

 

= 0, 04: 1, 40 + 0, 08: 1, 25 + 0, 22: 1, 5 + 0, 26: 2, 2 = 0, 43 (м K/Вт).

 

 

6. По карте изолиний рис.4.5 определяем номер изолинии - V.

 

7. По табл.4.9 находим = 1, 35.

 

 

8. По табл.4.10 при общей толщине дорожной одежды = 0, 90 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем = 0, 61.

 

 

9. Вычисляем отношение = 4 / (1, 35·0, 61) = 4, 9 см.

 

 

10. По номограмме рис.4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление = 0, 60 (м К/Вт).

 

 

11. По табл.4.7 = 1, 0; = 1, 0 (п.4.11); = 0, 95.

 

 

12. По формуле (4.8) = 0, 57 (м К/Вт).

 

 

13. По формуле (4.6) = (0, 57 - 0, 43)·2, 12 = 0, 29 м.

 

 

14. Поскольку разница между полученным и заданным значениями не превышает 5 см, принимаем = 0, 30 м.

 

Пример 2

 

1. Задание: требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

 

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

 

- категория автомобильной дороги - I;

 

- заданный срок службы дорожной одежды - = 20 лет;

 

- заданная надежность = 0, 95;

 

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл.П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы = 3200 авт/cyт; приращение интенсивности = 1, 04;

 

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0, 7 , относится к сильнопучинистым грунтам;

 

- материал для основания - щебеночно-гравийная песчаная смесь, обработанная цементом марки 20 и песок средней крупности;

 

- высота насыпи составляет 1, 5 м;

 

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

 

- глубина залегания грунтовых вод - 0, 9 м.

 

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы:

 

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.6)

 

, где = 29, 8 (Приложение 6 табл.П.6.3).

 

= 125 дней (табл.П.6.1).

 

= 1, 49 (табл.3.3)

 

= 7179494 авт.

 

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.3.9);

 

- 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).

 

N	Материал слоя	слоя, см	Расчет по допус- тимому упруг.	Расчет по усл. сдвиго- устойчи- вости,	Расчет на растяжение при изгибе
			прогибу, , МПа	, Па	, МПа	, МПа
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90					9, 80	5, 2	5, 5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90					8, 0	5, 9	4, 3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90					5, 65	6, 3	4, 0
4.	Укрепленная щебеночно-гравийно- песчаная смесь					-	-	-
5.	Песок средней крупности					-	-	-
6.	Супесь пылеватая	-				-	-	-

 

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

 

1) 0, 38

 

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

 

0, 81

 

0, 65 = 0, 65·120 = 78 МПа

 

2) 0, 195 0, 41

 

0, 305 = 0, 305·400 = 122 МПа

 

3) 0, 06 0, 59

 

0, 18 = 0, 18·2000 = 360 МПа

 

4) 0, 18 0, 22

 

0, 24 0, 24·2000 = 480 МПа

 

5) 0, 15 0, 11

 

0, 165 = 0, 165·3200 = 528 МПа

 

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

 

326 МПа

 

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

 

1, 61

 

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 предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

 

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при и =7 179 494 авт.) = 46 МПа (табл.П.2.5), = 12° и = 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).

 

668 МПа

 

По отношениям 14, 9 и 2, 14 и при = 12° с помощью номограммы (рис.3.3) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0, 0115 МПа.

 

По формуле (3.13) = 0, 0115·0, 6 = 0, 007 МПа.

 

Предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14), где 0, 004 МПа, 1, 0.

 

4+8+22+15+30 = 79 см

 

35° (табл.П.2.4)

 

= 0, 002 кг/см

 

0, 1 - коэффициент для перевода в МПа

 

= 0, 004+0, 1·0, 002·79·tg35° = 0, 015

 

2, 17, что больше 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 предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

 

Нижнему слою модели присваивают следующие характеристики:

 

78 MПa (п.3.32); = 27° и = 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).

 

1004 МПа

 

По отношениям 12, 9 и 1, 32 и при = 27° с помощью номограммы (рис.3.2) находим удельное активное напряжение сдвига:

 

= 0, 017 MПa.

 

По формуле (3.13) = 0, 017·0, 6 = 0, 0102 MПa.

 

Предельное активное напряжение сдвига в песчаном слое определяем по формуле (3.14), где = 0, 002 ИПа, = 4, 0.

 

4+8+22+15 = 49 см

 

32° (табл.П.2.6)

 

= 0, 002 кг/см

 

0, 1 - коэффициент для перевода в МПа

 

= 0, 002·4+0, 1·0, 002·49·tg32° = 0, 0141

 

1, 38

 

По табл.3.1 1, 00, следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основа

ния 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.

 

122 МПа

 

К верхнему слою относим все асфальтобетонные слои.

 

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12)

 

2547 МПа.

 

б) По отношениям 0, 92 и 20, 9 по номограмме рис.3.4 определяем = 0, 75.

 

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

 

= 0, 75·0, 6·0, 85 = 0, 38 МПа.

 

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

 

при = 5, 65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл.П.3.1)

 

= 0, 10 (табл.П.4.1)

 

⇐ Предыдущая6789101112131415

Поделиться:

Популярное:

1. I. Особенности империализма в России
2. R самобытности развития России
3. XVII ВЕК В ИСТОРИИ ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЫ И РОССИИ. ОСОБЕННОСТИ РОССИЙСКОГО ИСТОРИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ЕГО ФАКТОРЫ
4. Аграрное развитие России на рубеже двух веков.
5. Анализ современных тенденций развития гостиничного хозяйства в России и за рубежом
6. Будущее России: Евразийская держава или колония Запада?
7. Будущее России: евразийская держава или колония?
8. В конституционном праве России
9. В России возобладали революционные, радикальные тенденции общественного развития.
10. В. Дорожно-климатические зоны и подзоны
11. В. Присоединение к России Сибири в XVII в.
12. Взаимоотношения России и США: основные направления сотрудничества, проблемы и противоречия.