Оценка водно-теплового режима земляного полотна автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Климатические характеристики района проектирования

2. Обоснование технических нормативов проектируемой автомобильной дороги расчетом

3. Назначение конструкции дорожной одежды

4. Методы регулирования водно-теплового режима земляного полотна

5. Проектирование конструкции дорожной одежды с учетом теплоизолирующего морозозащитного слоя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ

Водно-тепловым режимом земляного полотна называют изменения влажности и температуры в различных точках земляного полотна, происходящие в различные сезоны года. Если изменения температуры и влажности выходят за допустимые пределы, то необходимо строительство сооружений предохраняющих земляное полотно от переувлажнения, изменения температуры. Изучение этих изменении и надлежащий их учет имеют важное значение при проектировании дорог.

Целью данной курсовой работы является оценка водно-теплового режима земляного полотна автомобильной дороги в заданном климатическом районе и назначение мероприятий по регулированию водно-теплового режима с учетом сложившихся условий.

Курсовая работа выполнена в соответствии с заданием на проектирование и действующими нормативными документами. Курсовая работа состоит из пояснительной записки и графической части. Записка выполнена на 30 страницах. Графическая часть выполнена на 1 листе формата А3. дорожная одежда морозозащитный тепловой



1. Климатические характеристики района проектирования

Климат Смоленской области умеренно-континентальный, характеризуется относительно теплым, влажным летом, умеренно-холодной зимой с устойчивым снежным покровом и четко выраженными переходными периодами. Смоленская область расположена в зоне достаточного увлажнения. Две трети годовой суммы осадков выпадает в виде дождя, одна треть - в виде снега.

Средняя годовая температура воздуха на юге и юго-западе измеряется от 4,6-4,8° С. В зимний период теплый воздух с Атлантики повышает температуру воздуха на всей территории области. Но влияние теплого воздуха ослабевает по направлению к востоку.

Часто зимой бывают оттепели. Во время оттепелей температура днем может достигать 6 - 8 С. Почти во все зимы наиболее низкие температуры близки к -30° С. Иногда они опускаются до -40° С и ниже. В теплое время года температура воздуха больше зависит от количества солнечной радиации. Величина радиации убывает с севера на юг. Поэтому и изотермы июля имеют широтное направление. Летом почти ежегодно в отдельные дни температура воздуха повышается до 28 - 30° С, а в наиболее жаркие годы -до 34-36° С.

Атмосферные осадки в переходные периоды и зимой обусловлены в основном циклонической деятельностью. Летом к фронтальным осадкам добавляются осадки конвективного происхождения, поэтому летом осадков выпадает больше. Годовая норма осадков изменяется от 650 -670 мм. Минимум осадков приходится на январь или февраль, реже март (33 - 43 мм). Наибольшее количество осадков выпадает в июне (83 - 101 мм). Наблюдаются большие различия как в годовых, так и в месячных суммах осадков. В среднем за год бывает от 170 до 190 дней с осадками.

Снежный покров значительно увеличивает отраженную радиацию, и подстилающая поверхность получает меньше тепла. Но в то же время он уменьшает потери тепла почвой, предохраняя ее от сильного охлаждения.

Осадки в виде снега выпадают обычно с ноября по март. Устойчивый снежный покров устанавливается в среднем в начале декабря. До конца февраля идет постепенное нарастание высоты снега до 25 - 35 см на полях и 50 - 65 см в лесах. Период с устойчивым снежным покровом длится 130 -140 дней.

Относительная влажность воздуха в зимние месяцы достигает максимума - 75 - 90%. Весной она снижается до 65 -70%. В среднем за год она равна 79 - 82%. Погода почти всегда облачная. В среднем за год покрытие неба облаками составляет 7 балов. Максимум облачности - в декабре, минимум - в мае. Климатические ресурсы территории области обеспечивают в целом нормальные условия для проживания людей и развития многих видов хозяйственной деятельности.

Ежегодно отмечаются существенные отклонения от средних климатических характеристик. В отдельные периоды четко выражено отрицательное влияние неблагоприятных погодных условий на различные отрасли народного хозяйства, производственная деятельность которых тесно связана с погодой.

2. Обоснование технических нормативов проектируемой автомобильной дороги расчетом

Согласно исходным данным имеем перспективный размер и состав движения по проектируемой дороге: интенсивность движения в перспективе на 20 лет N_п=8100 ед./сут



Таблица 1-Интенсивность движения транспортных средств

Преобладающие транспортные средства	Интенсивность движения, %, прив.ед/сут	Расчетная скорость, км/ч
Автомобили легковые	ВАЗ 2121	20	780	120
	ГАЗ 24	15	585
Автомобили грузовые	ГАЗ 53А	15	585
	ЗИЛ 130-76	10	390
	МАЗ 53352	10	390
	КамАЗ 5320	10	390
Автобусы	Икарус 556	10	390
Автопоезда		10	390

Для выбора технической категории проектируемой дороги приводим расчетную интенсивность движения автомобилей каждого типа к эквивалентному количеству легковых автомобилей. Для этого используем коэффициенты приведения, промежуточные коэффициенты находим путем интерполяции.

, (1)

где N₁-N_n - заданная интенсивность движения отдельных типов автомобилей,

k₁-k_n - коэффициенты приведения отдельных типов автомобилей к легковому.

Для данного случая имеем:

Легковые автомобили:

ВАЗ N₁ k₁=780*1=780 авт/сут;

ГАЗ N₂ k₂=585*1=585 авт/сут;

Грузовые автомобили:

ГАЗ N₃ k₃=585*1,4=819 авт/сут;

ЗИЛ N₄ k₄=390*1,6=654 авт/сут;

МАЗ N₅ k₅=390*1,6=624 авт/сут;

КамАЗ N₅ k₅=390*1,6=624 авт/сут;

Автобусы N₆ k₆=390*2,5=900 авт/сут.

Проезды N₇k₇=390*2,5=1053 авт/сут.

N_р= 780+585+819+(624*3)+900+1053=60009 авт/сут.

По полученному значению N_р по [1, табл. 1] и [2, табл. 1*] принимаем II техническую категорию дороги.

3. Назначение конструкции дорожной одежды

Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы. Расчет ведется по формуле :

, (2)

где K_c=27,1; T_сл =20 лет; Т_рдг 125 дней;

K_n =1.03; Np=858

Конструкция дорожной одежды принимается на основании категории дороги, климатических характеристик района проектирования, грунтовых и гидрогеологических условий, продольного профиля автомобильной дороги. В соответствии с требованиями СП [2] и серии определяются тип дорожной одежды по виду покрытия, минимальная толщина слоев и виды материалов. Назначаем предварительную толщину слоев.



Таблица 2 - Значения расчетных параметров слоёв дорожной одежды нежесткого типа

№	Материал слоя	Толщина слоя, h	Расчет по допустимому упругому прогибу, Е, МПа	Расчет на сдвиг, Е, МПа	Расчет на растяжение при изгибе
					Е, МПа	R, МПа	б	m
1	Плотный а/б из горячей мелкозернистой щебёночной смеси типа А, I марки(ГОСТ-9128-03)	5	3200	1800	4500	9,8	5,2	5,5
2	Пористый а/б из горячей крупнозернистой смеси I марки	6	2000	1200	2800	8	5,9	4,3
3	Пористый а/б из горячей мелкозернистой щебеночной смеси II марки	8	2000	1200	2100	5,65	6,3	4.0
4	Щебень фракционированный 40..80 ,уложенный методом заклинки	24	450	450	450	-	-	-
5	Песок средней крупности	80	120	120	120	-	-	-
6	Супесь пылеватая	-	90	90	90	-	-	-

Расчет по допускаемому упругому прогибу

Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего слоя

1)

=1,53; Е_общ=114

2)

=0.77 ; Е_общ=221

3)

=0.2; Е_общ=300

4)

=0.15; Е_общ=340

5)

=0.13; Е_общ=448

Требуемый модуль упругости определяем по формуле

Етр = 98,65[lg(?Np)-3.55] =98,65( lg1604374 -3,55)= 261,95 МПа (3)

=448/261,95= 1.71>1.2

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому прогибу.

Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:

Т = (4)

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

В качестве нижнего слоя модели принимаем супесь пылеватую, со следующими характеристиками: Ен = 90МПа, = 12° и с = 0,005 МПа .

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле



, (5)

где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, при расчетной температуре +20 °С.

426,61МПа.

По отношениям и, при = 12° с помощью номограммы (рис 3,1, ОДН [1]) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки:

= 0,0125 МПа.

Таким образом: Т = 0,01250,6 = 0,0075 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяем по формуле

T_np = с_Nk_д + 0,1_срz_опtg,(6)

где С_N = 0,005 МПа - коэффициент сцепления в грунте,

k_д = 1,0 - коэффициент учитывающий особенности работы конструкции,

Z_оп = 109 см - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции.

_ст = 12 - расчетная величина угла внутреннего трения при статическом действии нагрузки,

г_cp= 0.00194- средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя

Т_пр = 0,0051 + 0,10,00194109tg 12° = 0,049,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа.

, что больше .

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

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 определяем по номограмме как общий модуль для двухслойной системы.

МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя (h_в = 26 см) устанавливаем по формуле:

МПа

б) По отношениям и по номограмме (рис.3,4, ОДН[4]) определяем = 1.1

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле:

МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле:

R_N = R_ok1k2(1 - vRt), (7)

где R_o- нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным;

k1 -коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

k2 -коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (k2 = 0,80);

v_R -коэффициент вариации прочности на растяжение;

t -коэффициент нормативного отклонения.

При Ro = 5.65 Мпа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета, v_R = 0,1, t = 1,71.

, (8)

m = 4; = 6.3; Np =авт.;

R_N = 5.650,1770,80(1 - 0,11,71) = 0.66 МПа

г) , что больше, чем

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Расчет на морозоустойчивость.

Таблица 3 - Расчет конструкции на морозоустойчивость.

Материал	Толщина слоя дор ожной одежды hод, м	Коэффициент теплопроводности лi,Вт/мК
Плотный а/б из горячей мелкозернистой щебёночной смеси типа Б, I марки(ГОСТ-9128-03)	7	1,4
Пористый а/б из горячей мелкозернистой смеси I марки	10	1,25
Щебень фракционированный легкоуплотняемый 40..80 ,уложенный методом заклинки	20	1,86
Щебень фракционированный трудноуплотняемый 40..80 ,уложенный методом заклинки	30	1,86
Песок средней крупности	60	2,175

По карте находим среднюю глубину промерзания z_пр(сp) для условий Смоленской области 1,4 м и определяем глубину промерзания дорожной конструкции z_пр по формуле:

z_пр = z_пр(cp)1,38 = 1,41,38 = 1,93?2,0 м.

Для глубины промерзания 2,0 м по номограмме по кривой для сильнопучинистых грунтов определяем величину морозного пучения для осредненных условий:

l_пр(ср) = 8,5 см.

По таблицам и графикам находим коэффициенты К_УГВ = 0,91;К_пл = 1,0; К_гр = 1,1; К_нагр = 0,92;

К_вл = 1,1.

Далее определяем величину пучения для данной конструкции:

l_пуч = l_пуч(ср)К_угвК_плК_грК_нагрК_вл = 8,50,911,01,10,921,1 = 8,61 см.

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

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

lпуч.ср = l_(доп)/(К_угвЧК_плЧК_грЧК_нагрЧК_вл = 4:(0,91Ч1,0Ч1,1Ч0,92Ч1,1) = 3,94 см.



По номограмме рис. 4.3 [3] определяем требуемую толщину дорожной одежды h_од = 0,130 м, отсюда толщина морозозащитного слоя h_мрз = 1,30 - 0,56 = 0,74 м.

Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев [3, табл. П.5.1]. Задаемся h_мрз = 0,60 м.

Для использования в морозозащитном слое назначаем мелкозернистый песок с коэффициентами теплопроводности _г = 1,91 Вт/(мК) и _м = 2,44 Вт/(мК) соответственно в талом и мерзлом состояниях и определяем lср:

_ср = (1,91 + 2,44)/2 = 2,175 Вт/(мК).

По формуле определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

(9)

= 0,07 : 1,40 + 0,09 : 1,25 + 0,1 : 1,05 + 0,3 : 1,86 + 0,6 : 2,18 = 0,65 (м2 К/Вт).

По карте изолиний определяем номер изолинии - V.

По табл. 4.9 [1] находим С_пуч = 1,35.

По табл. 4.10 [1] при общей толщине дорожной одежды h_од = 1,16 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,58.

Вычисляем отношение l_доп/(С_пучЧС_р) = 4/(1,35Ч0,58) = 5,11 см.

По номограмме рис. 4.6 [1] определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пp = 0,9 (м2К/Вт).

По табл. 4.7 [1] К_од = 1,0; К_увл = 1,0 (п. 4.11); д= 1.

По формуле (4.8) [1] R_од(тр) = R_прЧК_одЧК_увлЧ д = 0,9 (м2К/Вт).

По формуле (4.6) [1] h_мз = (R_од(тр) - R_од(о))Чl_мрз = (0,9 - 0,65)Ч2,175 = 0,55 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз не превышает 5 см, принимаем hмз = 0,60 м.

Расчет принятой конструкции выполняем в программной среде IndorPavement версия 9.1

Исходные данные

Название объекта:Автомобильная дорога

Район проектирования:Смоленская область

Выполняемые расчёты:На упругий прогиб, сдвиг, изгиб

Дорожно-климатическая зона:II - подзона 3

Схема увлажнения:Схема 3

Расчётная влажность грунта Wр:0,76

Коэффициент уплотнения грунта:1,02

Проектные данные

Техническая категория дороги:II категория

Тип дорожной одежды:Капитальный

Заданная надёжность Kн:0,95

Расчётный срок службы Tсл, лет:20

Ширина проезжей части, м:7,5

Расчётная нагрузка

Давление в шине p, МПа:0,80

Диаметр отпечатка шины D (дин.), см:32,16

Статическая нагрузка на ось Q, кН:100,00

Суммарное число приложений нагрузки:1604374

Вариант № 1

Конструктивный слой № 1: 7,0 см

Асфальтобетон горячей укладки плотный I марки, из щебёночной (гравийной) смеси типа Б, марка битума БНД/БН-60/90

Конструктивный слой № 2: 10,0 см

Асфальтобетон горячей укладки пористый I марки из крупнозернистой щебёночной (гравийной) смеси марка битума БНД-60/90

Конструктивный слой № 3: 20,0 см

Щебень фракционированный 40..80 (80..120) мм легкоуплотняемый с заклинкой асфальтобетонной смесью

Конструктивный слой № 4: 30,0 см

Щебень фракционированный 40..80 (80..120) мм трудноуплотняемый с заклинкой асфальтобетонной смесью

Конструктивный слой № 5: 60,0 см

Песок крупный с содержанием пылевато-глинистой фракции 0%

Грунт земляного полотна

Супесь пылеватая

Общая цена варианта = 6 000,00 у.е. на всём участке проектирования (10,00 Ч 1000 = 10 000 мІ)

Результаты расчёта на упругий прогиб

Поверхностный модуль упругости Eпов = 779,7 МПа

Требуемый модуль упругости Eтр = 302,5 МПа

Расчётный коэффициент прочности Kрасч = 2,580

Требуемый коэффициент прочности Kтр = 1,200

Запас прочности (Kрасч-Kтр)/Kтр*100% = 115%

Результаты расчёта на сдвигоустойчивость

Параметры материала

Песок крупный с содержанием пылевато-глинистой фракции 0%

Угол внутреннего трения ц = 29,0 °

Сцепление cn = 0,003 МПа

Стат. угол внутреннего трения цст = 35,0 °

Коэффициент Kд = 2,0

Параметры двухслойной модели

Средневзвешенный модуль упругости верхних слоёв Ев = 889,83 MПа

Модуль упругости на поверхности расчётного слоя Ен = 79,30 MПа

Средневзвешенный удельный вес верхних слоёв г = 0,0021 МПа

Глубина расположения расчётного слоя Zоп = 59,0 см

Удельное активное напряжение сдвига ф = 0,01285 МПа

Расчётное активное напряжение сдвига T = 0,008 МПа

Предельное активное напряжение сдвига Tпр = 0,015 МПа

Расчётный коэффициент прочности Kрасч = 1,920

Требуемый коэффициент прочности Kтр = 1,000

Запас прочности (Kрасч-Kтр)/Kтр*100% = 92%

Грунт земляного полотна

Параметры материала

Супесь пылеватая

Угол внутреннего трения ц = 10,3 °

Сцепление cn = 0,003 МПа

Стат. угол внутреннего трения цст = 34,0 °

Коэффициент Kд = 1,0

Параметры двухслойной модели

Средневзвешенный модуль упругости верхних слоёв Ев = 506,72 MПа

Модуль упругости на поверхности расчётного слоя Ен = 27,69 MПа

Средневзвешенный удельный вес верхних слоёв г = 0,0021 МПа

Глубина расположения расчётного слоя Zоп = 119,0 см

Удельное активное напряжение сдвига ф = 0,00599 МПа

Расчётное активное напряжение сдвига T = 0,004 МПа

Предельное активное напряжение сдвига Tпр = 0,020 МПа

Расчётный коэффициент прочности Kрасч = 5,460

Требуемый коэффициент прочности Kтр = 1,000

Запас прочности (Kрасч-Kтр)/Kтр*100% = 446%

Результаты расчёта на сопротивление при изгибе

Параметры материала

Асфальтобетон горячей укладки высокопористый I марки из крупнозернистой щебёночной (гравийной) смеси марка битума БНД-60/90

Нормативное сопротивление весной R0 = 5,65 МПа

Усталостный показатель степени m = 4,0

Коэффициент различия б = 6,3

Коэффициент снижения прочности k2 = 0,8

Параметры двухслойной модели

Средневзвешенный модуль упругости монолитных слоёв Ев = 2920,69 Мпа

Поверхностный модуль упругости нижнего слоя в пакете монолитных слоёв Еобщ = 185,35 Мпа

Глубина расположения расчётного слоя Zоп = 29,0 см

Коэффициент Kв (двубалонное колесо) = 0,85

Коэффициент усталостного разрушения k1 = 0,15

Наибольшее растягивающее напряжение уr = 0,496 МПа

Прочность материала при изгибе Rn = 0,552 МПа

Расчётный коэффициент прочности Kрасч = 1,114

Требуемый коэффициент прочности Kтр = 1,000

Запас прочности (Kрасч-Kтр)/Kтр*100% = 11%

Результаты расчёта на морозоустойчивость

Глубина грунтовых вод (от низа дорожной одежды) Hy?0,31 м

Коэффициент учёта уровня грунтовых вод Кугв = 1,00

Пучинистость грунта - Группа 4 (сильнопучинистый)

Коэффициент учёта нагрузки от вышележащих слоёв Кнагр = 0,93

Коэффициент учёта нагрузки от вышележащих слоёв Кнагр = 1,04

Коэффициент, зависящий от уплотнения слоя Кпл = 0,80

Коэффициент учёта гранулометрии основания Кгр = 1,10

Величина морозного пучения при усреднённых условиях Lпуч.ср. = 3,86 см

Ожидаемая пучинистость грунта 3,91 см < допустимой 4,00 смРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Методы регулирования водно-теплового режима земляного полотна

В районах сезонного промерзания грунтов на дорогах I - IV категорий с жесткими и нежесткими дорожными одеждами, находящихся в неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, наряду с обеспечением требуемой прочности следует предусматривать противопучинные мероприятия, гарантирующие достаточную морозоустойчивость дорожной одежды и земляного полотна.

Не требуется специальных противопучинных мероприятий при земляном полотне, отвечающем трем основным требованиям:возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 сут) стоящих поверхностных вод и над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 сут) стоящих поверхностных вод не менее нормативных величин , рабочий слой в пределах 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,2 м от поверхности цементобетонных и на глубину 1 м асфальтобетонных покрытий во II дорожно-климатической зоне и на 1 и 0,8 м соответственно в III дорожно-климатической зоне состоит из непучинистых или слабопучинистых грунтов;степень уплотнения грунтов рабочего слоя не менее нормативных величин.

Не требуется специальных противопучинных мероприятий также в районах с глубиной промерзания менее 0,6 м.

При невозможности или нецелесообразности выполнения указанных требований должны быть предусмотрены противопучинные мероприятия:

- устройство морозозащитного слоя;

- регулирование водно-теплового режима земляного полотна с помощью гидроизолирующих, дренирующих, капилляропрерывающих прослоек и теплоизолирующих слоев;

- укрепление и улучшение грунта рабочего слоя с использованием вяжущих, гранулометрических добавок и др.;

- понижение уровня подземных вод с помощью дренажа;

- применение специальных поперечников земляного полотна с целью защиты его от поверхностной воды (уположенные откосы, бермы).

Для морозозащитных слоев, устраиваемых на всю ширину земляного полотна (рис. 1), допускается применять некондиционные пески (слабопучинистые песчаные грунты), которые удовлетворяют требованиям по величине коэффициента пучения и сдвиговым характеристикам, устанавливаемым расчетом на прочность и морозоустойчивость дорожной одежды, и имеют коэффициент фильтрации не менее 0,2 м/сут.

Рисунок 1. Поперечный профиль автомобильной дороги с морозозащитным слоем из песка

Для устройства теплоизолирующих слоев могут быть применены полимерные материалы (пенопласты); легкие бетоны, в которых содержатся пористые заполнители (керамзит, аглопорит, гранулы полистирола, измельченный пенопласт) (рис. 2); металлургические шлаки, золошлаковые смеси, обработанные цементом, битумом или битумной эмульсией, и другие теплоизоляционные материалы, удовлетворяющие требованиям к дорожно-строительным материалам соответствующих нормативных документов.



Рисунок 2. Теплоизолирующие слои из пенополистирольных плит

Для устройства гидроизолирующих прослоек могут быть применены полиэтиленовая пленка, стабилизированная 2 % канальной сажи толщиной не менее 0,2 мм, изол и другие материалы, а для устройства дренирующих и капилляропрерывающих прослоек - нетканые синтетические материалы (рис.3,4).



Рисунок 3. Капилляропрерывающие и дренирующие прослойки из нетканых синтетических материалов.

Рисунок 4. Гидроизолирующая прослойка

При сохранении стабильной плотности и влажности грунтов во II и III дорожно-климатических зонах допускается при обосновании более значительное уплотнение верхней части рабочего слоя земляного полотна для использования в качестве нижнего конструктивного слоя дорожной одежды.

В IV и V зонах при проектировании земляного полотна следует рассматривать вопрос о повышении плотности грунтов по сравнению с нормами при соответствующем технико-экономическом обосновании и при условии защиты связного набухающего грунта от доувлажнения в процессе эксплуатации. Для V зоны следует предусматривать повышение степени уплотнения (до 1 - 1,05) верхней части рабочего слоя толщиной 0,2 - 0,3 м. То же следует предусматривать на дорогах I категории во всех дорожно-климатических зонах.

На участках земляного полотна из глинистых грунтов и пылеватых песков следует предусматривать дренирующие слои с водоотводящими устройствами при основаниях и дополнительных слоях, выполненных из традиционных зернистых (пористых) материалов, в следующих случаях:во II дорожно-климатической зоне при всех типах увлажнения рабочего слоя земляного полотна ;в III дорожно-климатической зоне при 2-м и 3-м типах увлажнения рабочего слоя, а также при 1-м типе - в районах 2 ( III ) - 5 ( III в I V и V зонах при 3-м типе увлажнения рабочего слоя.

Дренирующий слой можно не устраивать на участках дорог с морозозащитным слоем из слабопучинистых песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации не менее 0,2 м/сут, в котором может разместиться вся поступающая вода без снижения прочности дорожной одежды.

Необходимость устройства дренирующих слоев на участках дорог, где основания или дополнительные слои дорожной одежды выполнены из грунтов и каменных материалов, обработанных вяжущими, устанавливается расчетом на осушение. Когда такие дренирующие слои не предусматриваются, следует устраивать дренирующие прослойки из нетканых синтетических материалов.

Мероприятия по регулированию водно-теплового режима проектируют исходя из условия обеспечения прочности и морозоустойчивости дорожной одежды при намеченной конструкции земляного полотна.

Значения плотности, влажности и пучения грунтов, входящих в расчет дорожной одежды, нужно устанавливать с учетом влияния на эти величины трех источников увлажнения: атмосферных осадков, выпадающих на поверхность проезжей части и обочин; поверхностных вод, застаивающихся вблизи дороги на участках с необеспеченным поверхностным стоком; грунтовых вод и верховодки. В зависимости от влияния этих источников увлажнения на указанные характеристики грунта различают три типа увлажнения рабочего слоя земляного полотна. Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность откосов насыпи, можно не учитывать при расчете дорожной одежды.

Разработку конструкций земляного полотна следует начинать с установления высоты насыпи или глубины выемки по условиям рельефа местности, застройки территории, ценности сельскохозяйственных земель, обеспечения снегонезаносимости дороги, безопасности движения и вписывания дороги в ландшафт. При установленных значениях высоты насыпи или глубины выемки необходимо определить тип увлажнения рабочего слоя земляного полотна. Затем нужно разработать варианты мероприятий по регулированию водно-теплового режима исходя из типа увлажнения рабочего слоя земляного полотна, грунтово-гидрологических и климатических условий, рельефа местности, наличия дорожно-строительных материалов и планируемых темпов строительства. В качестве вариантов мероприятий следует предусматривать устройство специальных поперечных профилей (уположенные откосы, бермы), повышение или понижение высоты насыпи по сравнению с первоначально намеченной величиной, устройство морозозащитных и дренирующих слоев из некондиционных песков и теплоизолирующих слоев из различных материалов, дренирующих и капилляропрерывающих прослоек из нетканых синтетических материалов, гидроизолирующих прослоек из различных материалов, а также устройство слоев земляного полотна с повышенной плотностью грунтов.

Перед прогнозом водно-теплового режима земляного полотна необходимо предварительно наметить конструкцию дорожной одежды по условиям прочности. В этом случае в расчет дорожной одежды нужно включать значения модуля упругости, угла внутреннего трения и сцепление грунта, влажность которого равна полной капиллярной влагоемкости, соответствующей требуемой плотности этого грунта при строительстве дороги.

При предварительно намеченной конструкции дорожной одежды и выбранном варианте мероприятий по регулированию водно-теплового режима земляного полотна следует установить значения плотности, влажности и пучения грунтов, которые они будут иметь в процессе эксплуатации дороги.

При проведении расчетов водно-теплового режима земляного полотна следует принимать в качестве исходной влажность грунта перед началом осеннего периода влагонакопления. При 1-м и 2-м типах увлажнения эту величину можно принимать равной оптимальной влажности; то же, при 3-м типе увлажнения рабочего слоя в случае расположения этого слоя выше зоны капиллярной каймы над горизонтом грунтовых вод в летний период (см. разд. 3 и 4). При расположении рабочего слоя земляного полотна в зоне капиллярной каймы исходная влажность грунта определяется расчетом.

При проведении расчетов водно-теплового режима необходимо учитывать круглогодичные изменения плотности грунтов земляного полотна в процессе эксплуатации дороги. Для грунтов под проезжей частью и обочинами можно не учитывать величину их набухания в осенний период.

Первоначально в расчет водно-теплового режима необходимо вводить требуемую плотность грунта при строительстве дороги. Для грунтов естественного основания в расчет включают их плотности, установленные при изыскании дороги. При отсутствии таких данных допускается принимать значения плотности скелета грунта естественного основания равными: 0,9 от максимальной плотности для песков, супеси и пылеватых суглинков и 0,95 от максимальной плотности по методу стандартного уплотнения для непылеватых суглинков и глин.

Расчетные значения влажности, плотности и пучения грунта, полученные при этих исходных данных, являются искомыми при условии восстановления первоначальной плотности грунта в летний период.

При величине плотности грунта после его усадки в летний период менее требуемой плотности при постройке дороги следует ожидать разуплотнения грунта земляного полотна. В этом случае, нужно повторить расчет, включая в него в качестве исходной плотности грунта значение плотности, полученное для летнего периода года. При необходимости расчет нужно повторять до тех пор, пока суммарная величина осадки грунта весной и его усадки летом не будет равна величине пучения этого грунта в зимний период. В этом случае в качестве расчетных следует принимать максимальное значение влажности и минимальное значение плотности грунта и наибольшую величину его пучения, которые могут иметь место в период разуплотнения грунта. При расчетных значениях плотности и влажности грунта необходимо экспериментально установить или определить по ОДН 218.046-01 прочностные и деформационные характеристики: модуль упругости, угол внутреннего трения и сцепления этого грунта. С учетом этих характеристик следует уточнить по прочности конструкцию дорожной одежды. Данный вариант заканчивают составлять при толщине дорожной одежды, полученной расчетом на прочность, которая равна или меньше величины, рассчитанной по морозоустойчивости. Если это условие не удовлетворено, то следует изменить конструкцию дорожной одежды или выбрать другие методы регулирования водно-теплового режима земляного полотна и повторить расчет на прочность и морозоустойчивость.

Для обеспечения морозоустойчивости дорожной одежды необходимо, чтобы ожидаемая величина пучения грунтов для среднемноголетнего года по условиям промерзания не превышала допустимого значения. Для монолитных покрытий капитального типа нужно также ограничивать ожидаемую величину пучения грунтов повторяемостью один раз в период между капитальными ремонтами дорожной одежды.

Приток воды в грунт от атмосферных осадков

Приток воды в грунт от атмосферных осадков следует устанавливать для трех периодов. Первый начинается осенью с момента влагонакопления в земляном полотне и заканчивается зимой при устойчивом промерзании грунта; второй имеет место при оттаивании грунтов под проезжей частью и обочинами во время зимних оттепелей; третий начинается весной с момента оттаивания рабочего слоя земляного полотна и заканчивается при превышении испарения воды над величиной впитывания осадков (рис. 5).

Рисунок 5. Виды увлажнения земляного полотна (слева - при положительной температуре, справа - при отрицательной).

Прогнозировать приток воды в грунт в первый и третий периоды увлажнения следует для расчетного года с наибольшей суммарной продолжительностью выпадения осадков с периодичностью повторения одни раз за срок между капитальными ремонтами дорожной одежды. Прогнозировать приток осадков в грунт во второй период увлажнения нужно для года со среднемноголетней суммарной продолжительностью выпадения осадков (в виде дождя и снега) в течение зимы.

Для расчета притока воды в грунт необходимы следующие данные:типы покрытия проезжей части и укрепления обочин, а также размеры конструктивных элементов дороги: ширина проезжей части и обочин, продольный уклон дороги, поперечный уклон проезжей части и обочин (проектные данные);характеристика грунтов земляного полотна: коэффициент фильтрации, полная капиллярная влагоемкость, влажность на границе текучести и оптимальная влажность.

Для прогноза плотности, влажности и пучения грунтов, которые следует ожидать при эксплуатации дороги, необходимы следующие данные: местоположение дороги (область, район, пункт); тип увлажнения рабочего слоя земляного полотна ; наивысшие уровни грунтовых вод осенью, в конце зимы и весной в период между капитальными ремонтами дорожной одежды и среднемноголетнее положение в летний период, а также расчетный уровень залегания верховодки на участках 3-го типа увлажнения земляного полотна; конструкция дорожной одежды (материалы, толщина и плотность слоев); грунтовый разрез земляного полотна и естественного основания (характеристика грунта по дорожной классификации и толщина слоев из этих грунтов) в пределах зоны промерзания и ниже до горизонта грунтовых вод или верховодки; плотность грунтов земляного полотна по проекту и плотность грунтов естественного основания по данным изысканий в конце осени.

Помимо этого нужно знать: показатели капиллярных свойств грунтов, коэффициенты пучения грунтов, содержание незамерзшей воды и температуру льдообразования, коэффициенты, учитывающие влияние нагрузки на пучение грунтов, и коэффициенты линейной усадки грунтов.

Плотность, влажность и пучение промерзающих грунтов

Для прогноза плотности, влажности и пучения промерзающих грунтов необходимо предварительно определить эпюру влажности грунтов перед промерзанием, и температурное поле земляного полотна в зимний период.

При отсутствии данных о положении грунтовых вод в различные периоды года можно определять плотность, влажность и пучение грунтов в зимний период, принимая (с запасом) в качестве расчетного уровня этих вод горизонт оголения.

Прогноз значений плотности и влажности грунта и его пучения следует проводить для всех слоев грунта разного вида и плотности в пределах зоны промерзания, включая морозозащитный слой из некондиционного песка, рабочий слой земляного полотна и основание насыпи или выемки. Грунт, расположенный ниже горизонта грунтовых вод или верховодки в осенний период, следует выделять в отдельный слой с влажностью, равной полной влагоемкости.

Проектирование морозозащитных, дренирующих и теплоизолирующих слоев

Толщину морозозащитного слоя из некондиционных песков проектируют так, чтобы обеспечить морозоустойчивость дорожной одежды благодаря замене глинистых грунтов менее пучинистыми некондиционными песками. Толщина морозозащитного слоя должна быть также достаточной, чтобы обеспечить размещение поступающей в конструкцию воды без снижения прочности дорожной одежды при условии работы этого слоя по принципу поглощения.

Для устройства морозозащитного слоя можно применять некондиционные пески, которые удовлетворяют трем основным требованиям. Во-первых, коэффициент пучения песка должен быть таким, чтобы пучение покрытия не превышало допускаемой величины. При этом чем толще морозозащитный слой, тем может быть больше коэффициент пучения песка. Во-вторых, расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления в песке должны быть такими, чтобы не происходило сдвига в этом песке под действием транспортной нагрузки. Указанные прочностные характеристики нужно устанавливать с учетом длительного размещения в порах песка морозозащитного слоя свободной воды. В-третьих, коэффициент фильтрации песка должен быть таким, чтобы не происходило образования слоя воды под дорожной одеждой, а атмосферные осадки, поступающие через покрытие проезжей части в морозозащитный слой, полностью впитывались в поры песка этого слоя.

При устройстве земляного полотна морозозащитный слой в насыпи располагают на всю ширину земляного полотна для того, чтобы обеспечить условия для испарения воды через откосы.

В случае расположения морозозащитного слоя в зоне капиллярной каймы над горизонтом грунтовых вод в течение всего года (в том числе и в летний период) практически исключается отток воды из этого слоя в нижележащий грунт. При таких условиях морозозащитный слой может быть на длительное время полностью заполнен водой в результате притока атмосферных осадков и поступления влаги из нижележащего грунта. Для того чтобы этого не произошло, следует предусматривать устройство дренирующей прослойки из нетканых синтетических материалов для отвода свободной воды из морозозащитного слоя. Такую прослойку укладывают под морозозащитный слой на всю ширину земляного полотна с выпуском полотнищ на откосы насыпи.

В выемках морозозащитный слой устраивают на ширину проезжей части с трубчатыми дренами под краевыми полосами при 1-м и 2-м типах увлажнения земляного полотна; при 3-м типе морозозащитный слой нужно располагать на всю ширину земляного полотна между подкюветными дренажами. В западных районах (западнее линии Нарва - Псков - Смоленск - Орел - Воронеж) II - III дорожно-климатических зон нужно предусматривать устройство дренирующей прослойки из нетканых синтетических материалов для предохранения морозозащитного слоя от притока воды сверху в период, зимних оттепелей. В насыпи такую прослойку располагают над морозозащитным слоем на всю ширину земляного полотна, в выемке - между дренами.

В зависимости от источников поступления воды в морозозащитный слой в осенне-зимний период можно выделить три схемы расчета пучения песков этого слоя. Первая схема применяется при увлажнении песков морозозащитного слоя только атмосферными осадками, вторая - при поступлении в этот слой поверхностных и грунтовых вод и верховодки, третья - при горизонте грунтовых вод и верховодки выше отметки низа морозозащитного слоя.

Первая схема расчета пучения грунта соответствует 1-му типу увлажнения рабочего слоя земляного полотна (см. прил. 1). Эта же схема расчета применяется при 2-м и 3-м типах увлажнения рабочего слоя земляного полотна при условии, что расстояние (по вертикали) от горизонта поверхностных или грунтовых вод или верховодки до низа морозозащитного слоя больше величины капиллярного поднятия воды в песке.

На участках дорог, на которых обеспечена морозоустойчивость дорожной одежды, но требуется отводить воду из нее и верхней части земляного полотна, нужно предусматривать устройство дренирующего слоя, который мог бы поглотить все количество воды, поступающей за расчетный период без снижения прочности дорожной одежды.

Следует учитывать, что в процессе строительства и эксплуатации дороги возможно взаимопроникание глинистых грунтов земляного полотна и песков морозозащитного и дренирующих слоев. В связи с этим необходимо предусматривать утолщение морозозащитного и дренирующего слоев на 5 - 15 см в зависимости от влажности и плотности глинистых грунтов и зернового состава грунта (меньшее значение относится к мелкозернистым пескам).

При укладке между песчаными и глинистыми грунтами прослоек из нетканых синтетических материалов заиления песков не происходит и не требуется дополнительно увеличивать толщину морозозащитного и дренирующего слоев.

Теплоизолирующие слои проектируют так, чтобы обеспечить морозоустойчивость дорожной одежды и ее работу в упругой стадии. С помощью теплоизоляции можно уменьшить глубину промерзания земляного полотна и тем самым ограничить пучение допустимыми пределами или полностью предотвратить промерзание подстилающего грунта, исключить возможность его морозного пучения. В свою очередь уменьшение или исключение морозного пучения ограничивает или полностью устраняет разуплотнение грунтов в процессе эксплуатации дороги. Снижение глубины промерзания уменьшает также неравномерность морозного пучения и приводит к большей стабильности ровности покрытия.

Для установления требуемой толщины теплоизолирующего слоя нужно провести расчет величины пучения всех слоев грунта в зоне промерзания под дорожной одеждой. В качестве искомой нужно принимать толщину теплоизолирующего слоя, при которой суммарная величина пучения грунтов не превышает допустимого значения

Проектирование дренирующих капилляропрерывающих и гидроизолирующих прослоек

При разработке конструкций земляного полотна следует предусматривать варианты регулирования водно-теплового режима с применением дренирующих и капилляропрерывающих прослоек из геотекстиля и гидроизолирующих прослоек.

Дренирующая прослойка предназначена для отвода атмосферных осадков, которые могут просочиться через дорожную одежду, а также для отвода воды, отжимаемой из грунта при его осадке после оттаивания и под действием динамической нагрузки; капилляропрерывающая - для уменьшения поступления капиллярной воды в верхнюю часть земляного полотна от грунтовых вод, а гидроизолирующая - для изоляции грунта от всех видов влаги.

Дренирующую прослойку поверху морозозащитного слоя нужно предусматривать при устройстве этого слоя из некондиционных песков в районах с частыми зимними оттепелями и при применении некондиционных песков с коэффициентом фильтрации менее 0,2 м/сут. Дренирующую прослойку поверху дренирующего слоя нужно предусматривать в случае работы такого слоя по принципу поглощения в районах с частыми зимними оттепелями.

Дренирующую прослойку понизу морозозащитного и дренирующего слоев нужно предусматривать при необходимости понижения толщины этих слоев из песчаных грунтов, устранения их заиления при производстве работ и в процессе эксплуатации дороги и уменьшения притока воды в глинистый грунт рабочего слоя земляного полотна.

5. Проектирование конструкции дорожной одежды с учетом теплоизолирующего морозозащитного слоя

Расчет конструкции дорожной одежды нежесткого типа, с морозозащитным слоем из теплоизолирующего материала (пенопласт). Согласно [4] первый над плитами пенопласта слой песка должен быть не менее 0,2 м в уплотненном состоянии. Пенопласт, используемый для устройства теплоизолирующего слоя должен удовлетворять следующим требованиям: прочность на сжатие при 10 % линейной деформации не менее 0,40 МПа, предел прочности при изгибе - не менее 0,70 МПа, водопоглощение по объему - не более 0,45, теплопроводность - не более 0,032 Вт/(мК) (при методах испытания по действующим ГОСТам). Выбор нужной марки пенопласта следует проводить с учетом результатов опытной проверки на дорогах.



Приложение

Расчет дорожной одежды на прочность выполнен в программном комплексе Indor Pavement 9.1

Исходные данные

Название объекта:Автомобильная дорога

Район проектирования:Смоленская область

Выполняемые расчёты:На упругий прогиб, сдвиг, изгиб

Дорожно-климатическая зона:II - подзона 3

Схема увлажнения:Схема 3

Расчётная влажность грунта Wр:0,76

Коэффициент уплотнения грунта:1,02

Проектные данные

Техническая категория дороги:II категория

Тип дорожной одежды:Капитальный

Заданная надёжность Kн:0,95

Расчётный срок службы Tсл, лет:20

Ширина проезжей части, м:7,5

Расчётная нагрузка

Давление в шине p, МПа:0,80

Диаметр отпечатка шины D (дин.), см:32,16

Статическая нагрузка на ось Q, кН:100,00

Суммарное число приложений нагрузки:1604374

Вариант № 1

Конструктивный слой № 1: 7,0 см

Асфальтобетон горячей укладки плотный I марки, из щебёночной (гравийной) смеси типа Б, марка битума БНД/БН-60/90

Конструктивный слой № 2: 10,0 см

Асфальтобетон горячей укладки пористый I марки из крупнозернистой щебёночной (гравийной) смеси марка битума БНД-60/90

Конструктивный слой № 3: 20,0 см

Щебень фракционированный 40..80 (80..120) мм легкоуплотняемый с заклинкой асфальтобетонной смесью

Конструктивный слой № 4: 30,0 см

Щебень фракционированный 40..80 (80..120) мм трудноуплотняемый с заклинкой асфальтобетонной смесью

Конструктивный слой № 5: 20,0 см

Песок средней крупности, с содержанием пылевато-глинистой фракции 0%

Грунт земляного полотна

Супесь пылеватая

Общая цена варианта = 7 900,00 у.е.

Результаты расчёта на упругий прогиб

Поверхностный модуль упругости Eпов = 453,4 МПа

Требуемый модуль упругости Eтр = 327,9 МПа

Расчётный коэффициент прочности Kрасч = 1,380

Требуемый коэффициент прочности Kтр = 1,200

Запас прочности (Kрасч-Kтр)/Kтр*100% = 15%

Результаты расчёта на сдвигоустойчивость

Конструктивный слой № 5

Параметры материала

Песок средней крупности, с содержанием пылевато-глинистой фракции 0%

Угол внутреннего трения ц = 26,0 °

Сцепление cn = 0,002 МПа

Стат. угол внутреннего трения цст = 32,0 °

Коэффициент Kд = 2,0

Параметры двухслойной модели

Средневзвешенный модуль упругости верхних слоёв Ев = 889,83 MПа

Модуль упругости на поверхности расчётного слоя Ен = 47,87 MПа

Средневзвешенный удельный вес верхних слоёв г = 0,0021 МПа

Глубина расположения расчётного слоя Zоп = 59,0 см

Удельное активное напряжение сдвига ф = 0,01091 МПа

Расчётное активное напряжение сдвига T = 0,007 МПа

Предельное активное напряжение сдвига Tпр = 0,012 МПа

Расчётный коэффициент прочности Kрасч = 1,820

Требуемый коэффициент прочности Kтр = 1,000

Запас прочности (Kрасч-Kтр)/Kтр*100% = 82%

Грунт земляного полотна

Параметры материала

Супесь пылеватая

Угол внутреннего трения ц = 10,3 °

Сцепление cn = 0,003 МПа

Стат. угол внутреннего трения цст = 34,0 °

Коэффициент Kд = 1,0

Параметры двухслойной модели

Средневзвешенный модуль упругости верхних слоёв Ев = 694,94 MПа

Модуль упругости на поверхности расчётного слоя Ен = 27,69 MПа

Средневзвешенный удельный вес верхних слоёв г = 0,0021 МПа

Глубина расположения расчётного слоя Zоп = 79,0 см

Удельное активное напряжение сдвига ф = 0,00909 МПа

Расчётное активное напряжение сдвига T = 0,005 МПа

Предельное активное напряжение сдвига Tпр = 0,014 МПа

Расчётный коэффициент прочности Kрасч = 2,590

Требуемый коэффициент прочности Kтр = 1,000

Запас прочности (Kрасч-Kтр)/Kтр*100% = 159%

Результаты расчёта на сопротивление при изгибе

Параметры материала

Асфальтобетон горячей укладки высокопористый I марки из крупнозернистой щебёночной (гравийной) смеси марка битума БНД-60/90

Нормативное сопротивление весной R0 = 5,65 МПа

Усталостный показатель степени m = 4,0

Коэффициент различия б = 6,3

Коэффициент снижения прочности k2 = 0,8

Параметры двухслойной модели

Средневзвешенный модуль упругости монолитных слоёв Ев = 2920,69 Мпа

Поверхностный модуль упругости нижнего слоя в пакете монолитных слоёв Еобщ = 136,53 Мпа

Глубина расположения расчётного слоя Zоп = 29,0 см

Коэффициент Kв (двубалонное колесо) = 0,85

Коэффициент усталостного разрушения k1 = 0,15

Наибольшее растягивающее напряжение уr = 0,550 МПа

Прочность материала при изгибе Rn = 0,552 МПа

Расчётный коэффициент прочности Kрасч = 1,004

Требуемый коэффициент прочности Kтр = 1,000

Запас прочности (Kрасч-Kтр)/Kтр*100% = 0%

Таблица 4 - Расчет теплоизолирующего слоя

Материал	Толщина слоя дор ожной одежды hод, м	Коэффициент теплопроводности лi,Вт/мК
Плотный а/б из горячей мелкозернистой щебёночной смеси типа Б, I марки(ГОСТ-9128-03)	0,07	1,4
Пористый а/б из горячей мелкозернистой смеси I марки	0,10	1,25
Щебень фракционированный 40..80 (80..120) мм трудноуплотняемый с заклинкой асфальтобетонной смесью	0,20	1,86
Щебень фракционированный 40..80 (80..120) мм трудноуплотняемый с заклинкой асфальтобетонной смесью	0,30	1,86
Песок средней крупности	0,20	2,18

По формуле (4.6) [1]:

= 0,07 : 1,40 + 0,1 : 1,25 + 0,20 : 1,86 + 0,3 : 1,86+0,2:2,18 = 0,38(м²К/Вт).

R_од(о)-термическое сопротивление рассматриваемой конструкции дорожной одежды,

[м²К/Вт];

2. По табл. 4.11 [1] для сильнопучинистых грунтов находим С_п = 1,5.

При толщине дорожной одежды h_од = 0,79 м расстояние от низа дорожной одежды до УГВ Н_у составит 0,71 м.

3. Принимаем допустимую глубину промерзания h_пр(доп) 0-50 и по табл. 4.10 [1] методом интерполяции между h_од = 0,50 м и h_од = 1,0 определяем С_р = 0,69.

4. Находим l_доп/С_пС_р = 4:(1,50,69) = 3,86. При Н_у = 0,71 м по номограмме рис. 4.5 [1] получаем значение h_пр(доп) = 75 см.

5. Поскольку значение С_р было определено для интервала h_пр(доп) 0-50, возвращаемся к табл. 4.10 [1] и находим при h_пр(доп) = 0-1,0 м и h_од = 0,79 м С_р = 0,67. Для этих значений по номограмме рис. 4.6[1] определяем R_пр = 1,1 .

R_од(тр) = 1,11,01,00,95 = 1,05 м² К/Вт.

6. По графику рис. 4.7 [1] при R_од(тр) = 1,05 м² К/Вт находим h_п = 3 см. Учитывая минимальные размеры плиты пенопласта, принимаем толщину теплоизолирующего слоя 3 см.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе была выполнена оценка водно-теплового режима земляного полотна автомобильной дороги в заданном климатическом районе.

Рассмотрены существующие мероприятия для различных дорожно-климатических зон.

По результатам оценки водно-теплового режима были назначены соответствующие мероприятия по регулированию водно-теплового режима с учетом сложившихся условий. В качестве капилляропрерывающего слоя был выбран экструдированный пенополистерол «STYROFOAM».

Кроме того, был выполнен расчет конструкции дорожной одежды нежесткого типа морозозащитным слоем из теплоизолирующего материала.

Расчет дорожной одежды на прочность выполнен в программном комплексе Indor Pavement 9.1

Расчет графической части выполнен в программном комплексе Топоматик Robur - Автомобильные дороги. (см. Лист 1-4)



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд.

2.СП 34.13330.2012. Свод правил. Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*"

3. Пособие по проектированию методов регулирования водно-теплового режима верхней части земляного полотна (к СНиП 2.05.02-85) / СоюздорНИИ. - М.: Стройиздат, 1989.

СТО 218.3.001- 2006. Проектирование и устройство теплоизолирующих слоев из экструдированного пенополистерола «STYROFOAM» на автомобильных дорогах России.

Размещено на Allbest.ru

...