В геологическом строении района изысканий на разведанную глубину принимают участие следующие генетические типы четвертичных отложений (снизу вверх):

Проектируемый участок автомобильной дороги располагается в области равнин в районе аллювиальной низины и находится на перегоне Быхов - Рогачев. Рельеф представляет собой слабо расчленённую лесистость, характеризующуюся средней холмистостью. Колебание отметок составляет порядка 10 м. Гидрологическая сеть в районе проложения дороги отсутствуют.

Запроектированный вариант дороги имеет 14 углов поворота, характеристики которых приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Характеристика углов поворота трассы

Общая протяженность варианта трассы составляет 5,951 км.

На 1 - 12 и на 14 углах поворота устраиваются виражи, так как радиусы кривых менее 2000 м. Поперечный уклон проезжей части принят равным 30 ‰ .

Ширина существующей полосы отвода 19,0 м.

В плане дорога закреплена деревянными столбами установленного образца и привязана к местным предметам. Схемы закрепления приведены на плане дороги (см. лист № 1).

3.2 Составление ведомости углов поворота прямых и кривых

После окончания выбора направления трассы составляется ведомость углов поворота, прямых, переходных и круговых кривых.

Расчет основных элементов закруглений выполняется по формулам, приведенным ниже.

Тангенс круговой кривой определяется по формуле

, (2)

где R - радиус круговой кривой, м;

- угол поворота, град.

Длина круговой кривой вычисляется по формуле

. (3)

Биссектриса круговой кривой находится по формуле

. (4)

Дополнительный тангенс определяется по формуле

, (5)

где t₁ - приращение тангенса при устройстве переходной кривой, вычисляемое по формуле

, (6)

где L - длина переходной кривой, м;

Тр - приращение тангенса, вызванное сдвижкой Р.

, (7)

где Р - сдвижка круговой кривой при устройстве переходной кривой определяемая по формуле

(8)

Приращение биссектрисы круговой кривой, вызываемое сдвижкой Р, находится по формуле

. (9)

С учетом вышеперечисленных приращений вычисляется тангенс и длина круговой кривой, длина закругления и биссектриса по формулам:

; (10)

; (11)

; (12)

; (13)

. (14)

Правильность составления ведомости контролируется следующими проверками (формулы 15 - 17):

, (15)

где - длина прямых вставок, м;

- длина сокращенных круговых кривых, м;

- суммарная длина переходных кривых, м;

- длина трассы, м.

, (16)

где - сумма расстояний между вершинами углов, м;

- суммарная длина домеров, м.

, (17)

где - конечный азимут, °;

- начальный азимут, °;

- суммарная величина углов поворота вправо, °;

- суммарная величина углов поворота влево, °.

Произведем проверку.

1) = 3129,40 м; = 2821,60 м; = 5951,00 м;

3129,40 + 2821,60 = 5951,00 м;

5951,00 м = 5951,00 м.

Проверка выполняется.

2) = 5975,27 м; = 24,27 м; = 5951,00 м;

5975,27 - 24,27 = 5951,00 м;

5951,00 м = 5951,00 м.

Проверка выполняется.

3) _л¹ = 4536'; _пр² = 3145'; _л³ = 5932'; _л⁴ = 5116'; _пр⁵ = 1420'; _л⁶ = 1923'; _пр⁷ = 925'; _л⁸ = 2348'; _пр⁹ = 710'; _пр¹⁰ = 135'; _пр¹¹ = 2924'; _л¹² = 4524'; _пр¹³ = 3624'; _пр¹⁴ = 4125'; _пр¹⁵ = 5932'.

А_Н = 22536'; А_К = 23932';

23932' - 225°36' = 244°56' - 231°00';

1356' = 1356'.

Все проверки выполняются, что свидетельствует о правильности составления ведомости.

Расчеты сведены в табличную форму в приложении А.

3.3 Проектирование элементов виража

Для безопасности движения при R < 2000 м на дорогах III категории проектируются виражи. Поперечный уклон виража принят не менее уклона проезжей части при двухскатном профиле. Значение поперечного уклона профиля выбрано в зависимости от радиуса круговой кривой.

Односкатный поперечный профиль виража устраивается на всем протяжении круговой кривой. Постепенный плавный переход от двухскатного поперечного профиля проезжей части к односкатному выполняется на участке отгона виража на протяжении переходной кривой.

При отгоне виража наружная кромка проезжей части постепенно повышается над внутренней, возникает дополнительный продольный уклон.

Переход от двухскатного профиля к односкатному выполнен вращением вокруг оси внешней половины проезжей части до тех пор, пока вся проезжая части не образует одну плоскость с поперечным уклоном, равным уклону при двухскатном профиле. Затем вращаем проезжую часть вокруг ее внутренней кромки до получения уклона виража. Проектные отметки внутренней кромки проезжей части в таком случае не изменяются.

Подъем внешней обочины, придание ей уклона, равного поперечному уклону проезжей части произведен до начала отгона на расстоянии 10 м.

Обочинам придан уклон равный дополнительному продольному уклону. Бровки подняты на величину

, (18)

где - ширина обочины;

- поперечный уклон обочины;

- поперечный уклон проезжей части при двухскатном профиле.

Определение превышений производится в характерных точках поперечного профиля виража внутренней кромки проезжей части.

Уширение устраивается при движении по дороге автопоездов длиной более 12 м, так как в данном случае уширение проезжей части не устраивается ( = 0), то для превышений формулы внутренней кромки проезжей части имеют вид:

, (19)

, (20)

, (21)

. (22)

Разбивка виража заключается в нахождении и закреплении на местности точек, определяющих положение оси внешней и внутренней бровки земляного полотна.

Разбивка выполнена по поперечникам, начиная в точке начала переходной кривой и кончая серединой закругления. Поперечники назначены через каждые 10 м.

На каждом поперечнике влево и вправо от оси дороги откладывают половину ширины проезжей части. От полученных точек откладывают ширину обочины и получают положение бровки земляного полотна.

После разбивки закругления в плане выполняют разбивку виража.

Для высотной разбивки определяем уклоны направляющих линий и рассчитываем отметки бровки, кромки и оси на всех профилях:

- отметка внутренней бровки в начале отгона виража

, (23)

- отметка внутренней бровки в конце отгона виража

, (24)

где H^H_пр, H^К_пр - проектные отметки бровки земляного полотна (из продольного профиля соответственно в начале и конце отгона виража).

Выражение для остальных характерных точек в поперечных сечениях отгона виража, которые устраивают через 10 м, приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Отметка поперечных точек в поперечных сечениях отгона виража

Для определения отметок точек в промежуточных сечениях отгона виража определены уклоны направляющих линий.

Уклоны направляющих линий находим из выражения

, (25)

где j - обозначение направляющей линии.

Затем рассчитываем отметки характерных точек в остальных поперечных сечениях.

Пример расчета виража на кривой R = 1100 м, угол поворота № 856 + 76,40.

Категория дороги - III.

Расчетная скорость движения автомобилей км/ч.

Радиус кривой R = 1100 м.

Длина переходной кривой L = 100 м.

Ширина проезжей части b = 7м.

Ширина обочины c = 2,5 м.

Уширение проезжей части на круговой кривой при движении одиночного автомобиля м.

Минимальная ширина обочины м.

Поперечные уклоны на прямолинейном участке: проезжей части ‰, обочин ‰.

Поперечный уклон на вираже ‰.

Условно дополнительный уклон внешней кромки проезжей части определяется по формуле

, (26)

где b - ширина проезжей части, м;

- поперечные уклоны проезжей части на прямом участке и на вираже соответственно, ‰;

L - длина переходной кривой, м.

Если ‰, то на участке перехода от двускатного профиля к односкатному с уклоном, равным уклону проезжей части на прямолинейном участке, создается дополнительный продольный уклон ‰. Длина участка перехода от двускатного профиля к односкатному с уклоном, равным уклону проезжей части на прямолинейном участке, рассчитывается по формуле [22]

. (27)

Условно дополнительный уклон внешней кромки проезжей части определяется по формуле (26)

‰.

Так как полученный ‰, то принимаем ‰.

Длина участка перехода от двускатного профиля к односкатному с уклоном, равным уклону проезжей части на прямолинейном участке, рассчитывается по формуле (27)

м.

Остальные расчеты можно свести в табличную форму (таблица 7).

На рисунке 1 представлен план отгона виража, а на рисунке 2 график превышений характерных точек верха дорожного полотна над условной бровкой.

Рисунок 1 - План отгона виража

Рисунок 2 - График превышений

Таблица 7 - Результаты расчета виража

4 Проектирование продольного профиля

4.1 Определение рекомендуемых рабочих отметок насыпи

Рекомендуемая рабочая отметка насыпи устанавливается из двух условий:

1) По обеспечению нормального водно-теплового режима земляного полотна на участках I и II типов местности по увлажнению;

2) По обеспечению снегонезаносимости дороги на открытых участках местности I типа по увлажнению.

Рекомендуемая рабочая отметка насыпи по первому условию определяется по формуле

, (28)

где h₁ - допустимое минимальное превышение низа дорожной одежды над поверхностью земли на местности I и II типов, h₁ = 0,5 м [1 табл. 19];

с - ширина обочины, м [1 табл. 5];

i_об - уклон обочины, i_об = 40 ‰;

- толщина дорожной одежды, = 0,62 м [1, прил. В].

При h₁ = 0,5 м; с = 3,75 м; i_об = 40 ‰; = 0,62 м

Рекомендуемая рабочая отметка насыпи имеет минимальные значения. Поэтому расчет необходимо вести из условия снегонезаносимости

, (29)

где h_сн - расчетная толщина снежного покрова, принимаемая по [1], м;

- минимальное возвышение бровки земляного полотна над снежным покровом, м.

При h_сн = 0,5 м; = 0,7 м

h_рек=0,5 + 0,7=1,20 м.

Т.е. рекомендуемая рабочая отметка насыпи = 1,20 м.

4.2 Определение отметок контрольных точек

Контрольными точками продольного профиля являются пересечения с железными и автомобильными дорогами, а так же пересечения с водотоками.

На всем протяжении проектируемой автомобильной дороги в качестве водопропускных сооружений запроектировано 5 круглых одноочковых железобетонных труб.

Контрольные отметки над трубами рассчитаем по формуле

, (30)

где H_з - отметка поверхности земли в месте расположения трубы, м;

- толщина свода трубы, м;

d - высота трубы в свету, м, [22, приложение В, таблица 1,2];

h_зас - толщина засыпки, м, [22, приложение В, таблица 1,2], h_зас= 0,5 м.

При d = 0,8 м; д = 0,10 м [22, стр.40, прил. В]; h_зас= 0,5 м

м.

При пересечении с автомобильных дорог в одном уровне контрольные точки равны отметке проезжей части по оси автомобильной дороги.

Определения контрольных точек сведены в таблицу 8.

Таблица 8 - Определение контрольных точек

4.3 Нанесение проектной линии

Рельеф местности носит преимущественно равнинный характер, поэтому проектную линию наносим по обертывающей, придерживаясь рекомендуемых рабочих отметок и допускаемых уклонов.

Проектную линию наносим прямыми участками с последующим вписыванием в переломы профиля с алгебраической разностью уклонов более 5 ‰ вертикальных кривых. При этом руководствуемся нормами [1] и конкретными особенностями местности.

Расчет вертикальных кривых ведем по следующим формулам:

длина кривой

, (31)

где - алгебраическая разность уклонов, ‰;

R - принятый радиус кривой, м.

тангенс кривой

. (32)

Расстояние от начала кривой до вершины кривой и от вершины кривой до конца кривой

, . (33)

Превышение начала кривой над вершиной кривой и вершины кривой над концом кривой

, . (34)

Положение вершины кривой в плане

. (35)

Высотное положение вершины кривой

. (36)

Высотное положение промежуточных точек

, (37)

где X - расстояние от вершины кривой до данной точки, м.

4.4 Проектирование кюветов

Для нанесения геологического профиля используются данные, полученные при бурении скважин и отрывке шурфов. Эти данные приведены в задании на дипломный проект. Глубина скважин - до 5 метров, они бурятся вблизи водопропускных сооружений и в выемках с целью получения более детальной информации о характере залегающих здесь грунтов. Шурфы устраиваются глубиной 3 - 4 метра на расстоянии 200 - 300 метров друг от друга. В колонке шурфов и скважин условными обозначениями показаны виды грунтов, а так же глубина их залегания.

Геологический профиль приведен на продольном профиле (лист 2).

5 Проектирование поперечных профилей земляного полотна

При проектировании поперечных профилей выдерживались требования, предъявляемые к земляному полотну автомобильных дорог. Оно должно обеспечивать безопасность движения транспортных средств; сохранять проектные очертания и требуемую прочность в течение заданного срока службы; не подвергаться образованию просадок и морозного пучения; не нарушать ландшафт местности, быть незаносимым снегом или песком.

С учетом рельефа местности, почвенно-грунтовых, геологических, гидрогеологических и климатических условий и на основе величины рабочих отметок назначены типовые поперечные профили земляного полотна.

В данном дипломном проекте представлены типовые поперечные профили земляного полотна с учётом рабочих отметок, вида грунта, обеспечения устойчивости откосов, требований безопасности движения и незаносимости снегом.

Геометрическая форма поперечных профилей принимается обтекаемая и не обтекаемая. Обтекаемые профили рекомендуется во всех случаях, за исключением стесненных условии или проложения дороги по ценным землям.

Крутизна откосов назначена в соответствии с ТКП [1, табл. 21].

На дорогах III категории крутизна откосов насыпей высотой до 3 м назначена с учетом обеспечения съезда транспортных средств в аварийных ситуациях, не круче 1:4, а на ценных землях допущено увеличение крутизны откоса до предельных значении с разработкой мероприятий по обеспечению безопасности движения.

Откосы земляного полотна чаще всего укреплены засевами многолетних трав, укрепления железобетонными и бетонными плитами предусматривается для защиты откосов от размыва при больших скоростях течения воды и волновых воздействиях на затапливаемых участках. Применяются и другие виды укреплений (одерновка, мощение камнем, каменная наброска).

На обочинах автомобильных дорог III категории предусматриваются краевые полосы по 0,5 м, как правило, по типу основной проезжей части. Тип укрепления остальной проезжей части обочин зависит от наличия материалов и местных условий.

В данном случае в соответствии с [4] приняты следующие типовые поперечные профили земляного полотна:

Тип 1 - насыпь до 3 м с кюветами шириной по дну 2,5 м с заложением внешнего откоса 1:3, ПК 810 + 00 - ПК 815 +50 - ПК 843 + 00, ПК 844 + 50 - ПК 869 +90;

Тип 2 - насыпь до 3 м с кюветами шириной по дну 1 м с заложением внешнего откоса 1:1,5, для уменьшения занятия ценных земель, ПК 815 + 50;

Тип 3 - насыпь высотой до 6м, ПК 843 + 00 - ПК 844 + 50.

Поперечные профили земляного полотна представлены на листе 4.

6 Проектирование конструкции дорожной одежды

6.1 Определение расчетных нагрузок

Исходные данные для проектирования дорожной одежды:

1. Категории проектируемой дороги - III.

2. Перспективная интенсивность движения на 20-й год

№ 20 = 2805 авт./сут.

3. Состав движения:

УАЗ-451 - 16 %;

ТАТРА-148 S1 - 14 %;

КрАЗ-256В1 - 11 %;

ЗИЛ-133Г - 8 %;

МАЗ-516Б - 7 %;

Икарус-250 - 5 %;

Икарус-280 - 6 %;

Урал-375С-1 с прицепом ГКБ 817 - 4 %.4. Ежегодный рост интенсивности движения - 6 %.

5. Дорожно-климатическая зона - II.

6. Тип местности по характеру увлажнения - II.

7. Вид грунта земляного полотна - песок мелкий.

8. Наличие дорожно-строительных материалов - песок, гравийно-песчаная смесь, битум, цемент, асфальтобетон.

9. Тип дорожного покрытия, соответствующий условиям проектирования - усовершенствованный капитальный.

10. Расчётный автомобиль группы А.

11. Требуемый уровень надёжности и соответствующий ему коэффициент прочности - К_н = 0,90; К_пр = 0,94 - для усовершенствования капитального типа покрытия.

Суммарная интенсивность движения на конец расчётного периода определяется по формуле

N₂₀=,(39)

где m₁₅, m₂₀ - коэффициент, показывающий увеличение интенсивности движения данного года относительно интенсивности движения первого года эксплуатации, m₁₀ = 1,79;

m₁₅ = 2,40; m₂₀ = 3,21.

Тип дорожного покрытия, соответствующий условиям проектирования, усовершенствованный капитальный.

Срок службы для данного типа дорожного покрытия составляет 12 лет.

Суммарная интенсивность движения в обоих направлениях на конец расчётного периода

N₁₂ = . (40)

При m₁₀ = 1,79; m₁₅ = 2,40; m₂₀ = 3,21; N₂₀ = 2805 авт./сут. m₁₂ определяем методом интерполяции, m₁₂ = 2,034

N₁₂ = = 1778 авт./сут.

Интенсивность движения с учётом коэффициентов автомобилей по автомобильной полосе

, (41)

где f_пол - коэффициент движения автомобилей по одной полосе.

При авт./сут.;

авт./сут.

Перспективная интенсивность в обоих направлениях переведённых к расчётному автомобилю определяется по формуле

, (42)

где Р₁, Р₂, Р₃ - относительная часть автомобилей разных марок в общем потоке движения, [];

S₁, S₂, S₃ - коэффициенты приведения автомобилей разных марок к асчётному автомобилю.

Коэффициенты приведения автомобилей разных марок к расчётному автомобилю приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Коэффициент приведения автомобилей разных марок к расчётному автомобилю

Требуемый модуль упругости определяется по номограмме [19,стр.12, рис.2].

Е_тр = 245 МПа.

Минимально допустимый модуль упругости для усовершенствованного капитального типа покрытия Е_тр=180 МПа.

Так как минимально допустимое значение Е_тр меньше определённого, то для дальнейших расчётов принимаем Е_тр, определённое по номограмме.

6.2 Определение расчётной влажности грунта

Основными параметрами механических свойств грунта земляного полотна являются, деформационные и прочностные характеристики: модуль упругости (Е_гр), коэффициент Пуассона (м_гр), угол внутреннего трения (ц_гр), удельное сопротивление (с_гр).

Расчётное значение влажности грунта определяется по формуле

W_рас = W (1 + и н_м), (43)

где W - нормативное значение влажности грунта, [5, стр.139], W = 0,64 %;

и - коэффициент нормативного отклонения, [5, стр.134];

для капитального типа дорожного покрытия - и = 1,32;

н_м - коэффициент вариации, н_м = 0,1.

При W = 0,64 %; и = 1,32; н_м = 0,1

%.

6.3 Конструирование дорожной одежды

Конструкцию дорожной одежды назначаем в соответствии с требованиями ТКП [1].

Конструирование дорожной одежды производим для отдельных участков с одинаковыми нагрузками и условиями увлажнения.

Конструирование дорожной одежды:

1. Подбираем материалы для конструирования слоев, исходя из требований, предъявляемых к этим слоям.

2. Устанавливаем пределы изменения толщины слоёв дорожной одежды.

3. Конструируем поперечный профиль дорожных одежд.

Для III категории назначаем следующий тип дорожной одежды:

- усовершенствованный капитальный.

Конструкция дорожной одежды приведена на рисунке 4.

1

2

3

4

5

Рисунок 4 - Конструкция дорожной одежды усовершенствованного капитального типа

1 - мелкозернистый асфальтобетон типа А, на битуме марки БНД 60/90;

2 - крупнозернистый асфальтобетон типа А, на битуме марки БНД 60/90;

3 - слой из фракционированного горячего щебня марки 900 обработанный в установке;

4 - гравийно-песчаная смесь марки 60, обработанная цементом;

5 - песок средней крупности.

Прочностные характеристики материалов приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Прочностные характеристики материалов для усовершенствованного капитального типа дорожной одежды

6.4 Расчёт дорожной одежды по упругому прогибу

Расчет дорожной одежды производим послойно снизу вверх с помощью номограммы [19, стр.14, рис. 3].

Определяем общий модуль упругости на поверхности:

1) пятого слоя

= = 0,81; = = 0,83; по номограмме = 0,88;

МПа.

2) четвёртого слоя

= = 0,41; = = 0,12; по номограмме = 0,22;

МПа.

3) третьего слоя

= = 0,19; = = 0,12; по номограмме = 0,14;

МПа.

4) второго слоя

= = 0,14; = = 0,11; по номограмме = 0,11;

МПа.

5) первого слоя

= = 0,14; = = 0,07; по номограмме = 0,08;

МПа.

Коэффициент прочности по упругому прогибу

Следовательно, прочность дорожной одежды по упругому прогибу обеспечена.

6.5 Расчёт дорожной одежды по сдвигу в подстилающем грунте

Определяем средний модуль упругости по формуле

, (44)

где E₁, E₂, …, E_n - модули упругости в слое, МПа;

h₁, h₂, …, h_n - толщина слоев, см;

n - число слоев дорожной одежды.

МПа.

Определяем расчётное значение модуля упругости грунта по формуле

, (45)

где - нормативное значение модуля упругости, [5, стр.138],

= 100 МПа;

и - коэффициент нормативного отклонения, [5, стр.134]

для данного типа дорожного покрытия - и = 1,32;

н_Е - коэффициент вариации модуля упругости грунта, [5, стр.139],

н_Е = 0,05.

При = 100 МПа; и = 1,32; н_Е = 0,05

МПа.

Напряжение сдвига от временной нагрузки для капитального типа дорожной одежды определяем следующим образом.

При = 698,39 МПа; 106,6 МПа

; ; .

По номограмме [5, стр.130, рис. 7.7] определяем отношение ,

где р - расчетное давление колеса автомобиля для группы А, р = 0,6 МПа.

При ; р = 0,6 МПа

МПа.

Определяем напряжение сдвига от массы дорожной одежды

При , по номограмме [5, стр.131, рис. 7.8] находим

_b = - 0,004 МПа.

Суммарное напряжение сдвига в грунте определяется по формуле

T = _п + _b. (46)

При _п = 0,009 МПа; _b = - 0,004 МПа

T = 0,009 - 0,004 = 0,005 МПа.

Определяем расчетную величину сцепления грунта в активной зоне

, (47)

где - сцепление грунта, [5, стр.138, табл. 7.9], = 0,005 МПа;

и - коэффициент нормативного отклонения, зависящий от уровня проектной надежности, = 1,32;

- коэффициент вариации сцепления грунта, [5, стр.131], = 0,15.

При = 0,005 МПа; = 1,32; = 0,15

.

Коэффициент неоднородных условий работы дорожной одежды

для авт./сут. по графику[5, стр.138, рис. 7.6] находим .

Допускаемое напряжение сдвига определяем по формуле

(48)

- коэффициент, учитывающий сопротивление сдвигу, = 0,6;

- коэффициент неоднородной работы дорожной одежды, k₂ = 0,82;

- коэффициент, учитывающий особенности работы грунта в конструкции, [5, стр.131], принимается в зависимости от грунта земляного полотна k₃ = 6,5.

При = 0,6; k₂ = 0,82; k₃ = 6,5;

МПа.

Коэффициент прочности по сдвигу капитального типа дорожной одежды будет равен

. (49)

При МПа; T = 0,005 МПа

Данная конструкция дорожной одежды обеспечивает требуемую прочность по сдвигу в подстилающем грунте.

6.6 Расчёт сопротивления сдвигу в песчаном слое основания

Средний модуль упругости расположенный выше слоя песка определяем по формуле (46)

МПа.

Напряжение сдвига от временной нагрузки для капитального типа дорожной одежды определяем следующим образом.

При = 1240,63 МПа; 120 МПа

; ; .

По номограмме [5, стр.130, рис. 7.7] определяем отношение ,

где р - расчетное давление колеса автомобиля для группы А, р = 0,6 МПа.

При ; р = 0,6 МПа

МПа.

Определяем напряжение сдвига от массы дорожной одежды.

При , по номограмме [5, стр.131, рис. 7.8] находим _b = - 0,0022 МПа.

Суммарное напряжение сдвига в грунте определяется по формуле (46).

При _п = 0,0138 МПа; _b = - 0,0022 МПа

T = 0,0138 - 0,0022 = 0,0116 МПа.

Определяем расчетную величину сцепления грунта в активной зоне по формуле (49).

При = 0,005 МПа; = 1,32; = 0,15

.

Допускаемое напряжение сдвига определяем по формуле (48)

Коэффициент, неоднородных условий работы дорожной одежды

для авт./сут. по графику[5, стр.138, рис. 7.6] находим .

Коэффициент, учитывающий особенности работы грунта в конструкции, [5, стр.131], принимается в зависимости от грунта земляного полотна k₃ = 8,0.

При = 0,6; k₂ = 0,82; k₃ = 8,0;

МПа.

Коэффициент прочности по сдвигу капитального типа дорожной одежды определяем по формуле (49).

При МПа; T = 0,0116 МПа

Данная конструкция дорожной одежды обеспечивает требуемую прочность по сдвигу в подстилающем грунте.

6.7 Расчёт сопротивления растяжению при изгибе асфальтобетонного покрытия

Определяем средний модуль упругости двухслойного асфальтобетона по формуле

, (50)

где E₁, E₂ - модули упругости в слое, МПа;

h₁, h₂ - толщина слоев, см;

n - число слоев дорожной одежды.

МПа.

Растягивающее напряжение в асфальтобетоне определяем следующим образом.

При = 3650 МПа; 224 МПа

; .

По номограмме, [5, стр.132, рис. 7.9] находим

, (51)

где р - расчетное давление колеса автомобиля для группы А, р = 0,6 МПа.

При ; р = 0,6 МПа

МПа.

Допускаемое растягивающее напряжение для нижнего слоя асфальтобетонного покрытия определяем по формуле

, (52)

где - нормативное значение сопротивления растяжению при изгибе, [5, стр.135, табл. 7.6];

и - коэффициент нормативного отклонения, зависящий от уровня проектной надежности, = 1,32;

- коэффициент вариации, = 0,1;

- коэффициент усталости [5, стр.142, табл. 7.10], ;

- коэффициент снижения прочности от воздействия природных факторов, принимается для асфальтобетонных смесей марок I и II,

.

При = 1,6 МПа; = 1,32; = 0,1; ;

МПа.

Коэффициент прочности на растяжение при изгибе находим по формуле

. (53)

При 1,46 МПа; = 1,41 МПа

Данная конструкция дорожной одежды обеспечивает требуемое сопротивление растяжению при изгибе асфальтобетонного покрытия.

6.8 Расчёт промежуточного слоя дорожной одежды на растяжение при изгибе

6.8.1 Расчёт промежуточного слоя дорожной одежды на растяжение при изгибе фракционированного горячего щебеня

Расчётное значение модуля упругости для промежуточного слоя дорожной одежды

 МПа.

Средний модуль упругости верхних слоев дорожной одежды определяем по формуле (50)

МПа.

Растягивающее напряжение в слое, определяем следующим образом.

При = 3650 МПа; 224 МПа;

По номограмме [5, стр.132, рис. 7.9] находим .

При ; р = 0,6 МПа

МПа.

Допускаемое растягивающее напряжение для фракционированного горячего щебеня равно R_доп = 0,85.

Коэффициент прочности на растяжение при изгибе находим по формуле (53).

При 0,85 МПа; = 0,384 МПа

Данная конструкция дорожной одежды обеспечивает требуемое сопротивление растяжению при изгибе фракционированного горячего щебеня.

6.8.2 Расчёт промежуточного слоя дорожной одежды на растяжение при изгибе гравийно-песчаной смеси

Расчётное значение модуля упругости для промежуточного слоя дорожной одежды

МПа.

Средний модуль упругости верхних слоев дорожной одежды определяем по формуле (50)

МПа.

Растягивающее напряжение в слое, определяем следующим образом.

При = 2805,88 МПа; 198 МПа;

По номограмме [5, стр.132, рис. 7.9] находим .

При ; р = 0,6 МПа

МПа.

Допускаемое растягивающее напряжение для гравийно-песчаной смеси равно R_доп = 0,60.

Коэффициент прочности на растяжение при изгибе находим по формуле (53).

При 0,60 МПа; = 0,204 МПа

Данная конструкция дорожной одежды обеспечивает требуемое сопротивление растяжению при изгибе гравийно-песчаной смеси.

6.9 Определение притока воды в основание дорожной одежды

В качестве дренирующего слоя принят песок с коэффициентом фильтрации к_ф = 7.

Полная толщина дренирующего слоя определяется по формуле

, (54)

где В - коэффициент, зависящий от длины фильтрации, В=0,5;

- толщина слоя, определяемая по номограмме в зависимости от

[19, стр.22, рис.8] коэффициента фильтрации и объёма воды поступающего в основание;

- коэффициент, учитывающий снижение фильтрационных свойств материала фильтрационного слоя в процессе эксплуатации дороги, к_с=1.

При В = 0,5; = 1; = 42 cм

см.

Так как толщина песчаного слоя, рассчитанная по критериям прочности, равна 30 см, что больше полученной толщины дренирующего слоя 23 см, то данная конструкция удовлетворяет как условиям прочности, так и требованиям по осушению.

6.10 Расчёт на морозоустойчивость

Суммарная толщина дорожной одежды соответствует морозному пучению, не превышающему допустимого значения, определяется по формуле

, (55)

где z - глубина промерзания, z = 0,8;

f_пуч - допустимая глубина пучения, f_пуч = 0,04;

к_пуч - коэффициент пучения;

_I - коэффициент теплопроводности дорожной одежды, по расчёту;

_II - коэффициент теплопроводности грунта, _II = 2,0 .

, (56)

где - коэффициент, учитывающий условия увлажнения, = 1,5;

- коэффициент, учитывающий тип поперечного профиля земляного полотна, = 1,5;

- климатический коэффициент, определяющийся по карте изолиний,

= 0,35;

к_л - коэффициент, учитывающий пучение земляного полотна, к_л = 4,5.

.

Коэффициент теплопроводности дорожной одежды определяется как суммарная теплопроводность всех слоёв

. (57)

Коэффициент теплопроводности для:

асфальтобетона плотного ₁ = 1,1 ;

пористого ₂ = 1,4 ;

фракционированного горячего щебня ₃ = 1,7 ;

гравийной смеси, обработанной цементом ₄ = 1,8 ;

песка мелкого ₅ = 2,0 .

;

м.

Для дорожной одежды капитального типа фактическая толщина превышает расчётную из условия морозоустойчивости и нет необходимости устройства морозозащитного слоя.

6.11 Определение расхода материалов на устройство дорожной одежды

Потребности в материале определяются на основании конструктивного поперечного профиля по каждому конструктивному слою дорожной одежды с использованием норм [7].

Объем материала дополнительного слоя из песка, исходя из очертаний

поперечного профиля дорожной одежды, рассчитаем по формуле

, (58)

где - требуемый объем материала, м³;

- средняя ширина конструктивного слоя, м;

- толщина слоя, м;

- коэффициент уплотнения;

- коэффициент естественных потерь при транспортировке и укладке.

Определим объем материала для дополнительного слоя основания из песка

При = 13,41 м; h = 0,30 м; = 1,1; = 1,03

м³.

Количество материала на всю длину дороги составит

м³.

Расчеты для остальных слоев дорожной одежды сведем в таблицу 11.

Таблица 11 - Потребности в материалах для строительства дорожной одежды

6.12 Расчет стоимости дорожной одежды

Стоимость 1000 м? дорожной одежды определяется по формуле

, (59)

где - стоимость 1000 м? i-го слоя дорожной одежды при толщине слоя

10 см, [5, стр.146, табл. 7.15], тыс. у.е;

- толщина i-го слоя дорожной одежды, см.

При = 3,86 тыс. у.е; = 5 см;

= 3,04 тыс. у.е; = 5 см;