Дорожные одежды на прочность рассчитывают по трём критериям: сопротивлению сдвигу в грунтах и слоях из слабосвязных материалов; сопротивлению растяжению при изгибе монолитных слоёв; сопротивлению упругому прогибу всей конструкции.
Конструкцию дорожной одежды считают прочной, если коэффициент прочности по каждому из критериев больше или равен КПР, найденному с учётом требуемого уровня надёжности проектируемой одежды.
Рисунок 7 - Зависимость коэффициента прочности КПР от уровня надёжности КН
Согласно нормативным документам независимо от результатов расчёта на прочность минимальная толщина покрытия и других конструктивных слоёв одежды в уплотнённом состоянии должна быть для дорог IV категории не менее:
- асфальтобетон крупнозернистый– 6 см;
- асфальтобетон мелкозернистый – 3 см;
- асфальтобетон песчаный - 3 см;
- асфальтобетон мелкозернистый – 3 см;
- щебёночные материалы, обработанные органическими вяжущими – 8 см;
- щебень, обработанный методом пропитки – 8 см;
- щебёночные материалы, не обработанные вяжущими, на песчаном основании – 15см;
- щебёночные материалы, не обработанные вяжущими, на прочном основании – 8 см;
- грунты и малопрочные каменные материалы, обработанные органическими, комплексными или неорганическими вяжущими – 10 см;
- грунт повышенной прочности – 50 см.
4.2 Расчётные нагрузки.
При расчётах одежд автомобильных дорог в качестве параметров, характеризующих нагрузки, действующие на них, и повторяемость нагрузок, учитываем:
- воздействие неподвижного транспортного средства, при этом пользуемся средним расчётным давлением «Р, МПа», колеса и расчётным диаметром «DН, см», круга, равновеликого следу колеса неподвижного транспортного средства;
- воздействие движущегося транспортного средства, пользуясь давлением «Р, МПа», расчётным диаметром «DН, см» следа колеса движущегося транспортного средства, а также приведённой расчётной интенсивностью воздействия нагрузки NР, авт/сутки.
В курсовом проекте вид дорожного покрытия для дороги назначаем, исходя из категории проектируемой дороги, при перспективной интенсивности движения на i-й год Ni (авт/сут) и средним составом транспортного потока по типам автомобилей, согласно, данных задания.
Расчёт дорожного покрытия выполняем по упругому прогибу.
Грунт земляного полотна – берём из задания.
Тип местности по характеру увлажнения – определяется данными задания на проектирование.
Местный материал – щебень из прочных осадочных пород.
За расчётную нагрузку принимаем автомобиль группы «Б», максимальная нагрузка на ось – 60 кН; Р = 0,5 МПа; Д = 32 см.
Требуемый уровень надёжности для заданной категории дороги определяется типом дорожной одежды.
4.3 Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды.
1. Определяем интенсивность движения по маркам автомобилей – NМ (без учёта легковых), число автомобилей в сутки:
NМi=Ni·Рi авт/сут;
где Ni – интенсивность движения, авт/сут;
Рi – относительная часть автомобилей разных марок в общем составе движения, в долях.
Вычисляем расчётную (приведённую к группе «Б» интенсивность движения на одну полосу):
NРАСЧ. ПР. = ∑NМi·Si,
где Si – коэффициент приведения автомобилей разных марок к расчётному автомобилю.
Таблица 10 Коэффициенты приведения автомобилей разных марок
к расчётному автомобилю
| Типы транспортных средств | Коэффициент приведения, Si |
| Легковые автомобили | |
| Мотоциклы с коляской | 0,75 |
| Мотоциклы и мопеды | 0,5 |
| Грузовые автомобили грузоподъемностью, т: | |
| 1,5 | |
| 2,5 | |
| св. 14 | 3,5 |
| Автопоезда грузоподъемностью, т: | |
| 3,5 | |
| св. 30 |
Устанавливаем расчётные характеристики грунта земляного полотна и материалов конструктивных слоёв дорожной одежды:
Расчётная влажность грунта WР при заданном коэффициенте надёжности КН определится как:
WР = 
·(1 + t·νW).
где = 0,7· WТ - средняя влажность грунта, доли WТ;
t - коэффициент нормативного отклонения, принимаемый в зависимости от заданного уровня проектной надёжности конструкции одежды (КН);
νW = 0,1 – коэффициент вариации влажности.
Характеристики грунта при расчётной влажности 0,72·WТ будут:
ЕГР, МПа; φГР; сГР, МПа.
По номограмме (рисунок 8) для определения требуемого модуля упругости при нагрузке автомобилей групп «А» и «Б» находим ЕТР,МПа. Если он превышает минимальное значение требуемого модуля упругости для дороги IV категории с принятым типом одежды Еmin, МПа, то в расчёте используем его.
При учёте требуемого уровня надёжности коэффициент прочности КПР общий модуль упругости определится как:
ЕОБЩ = ЕТР·КП, МПа.
Назначаем предварительную конструкцию одежды.
В соответствии с исходными данными, расчётной приведённой интенсивностью движения и требуемым модулем упругости принимаем конструкцию дорожной одежды.
Рисунок 8 – Требуемые модули упругости для нагрузок групп «А» и «Б»
В дипломном проекте при расчёте прочности дорожной одежды по упругому прогибу установим необходимую толщину третьего слоя из фракционированного щебня из прочных осадочных пород, уложенного по способу заклинки.
Расчёт выполняем с использованием номограммы, составленной на основании решения задачи теории упругости для двухслойного полупространства. Каждый слой дорожной одежды последовательно рассматриваем как верхний слой со своим значением модуля упругости (ЕВ), а вся нижележащая конструкция, соответственно, для каждого слоя – как нижний слой с модулем упругости (ЕН).
Грунт земляного полотна также рассматривается как конструктивный слой.
Определяем модуль упругости на поверхности второго слоя из зависимостей:
; 
; по номограмме (рисунок 9) находим 
; и 
Определяем общий модуль упругости на поверхности третьего слоя из зависимостей: 
Рисунок 9 Номограмма для определения общего модуля упругости ЕОБЩ
двухслойной системы
; 
; по номограмме находим 
; и 
Определяем необходимую толщину третьего слоя из зависимостей:
; 
; по номограмме находим 
, откуда определяем и h3 и общую толщину дорожной одежды как сумму слоёв.
5 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ
