Жіберілетін серпімді иілуге есептеу

Жіберілетін серпімді иілуге есептеуді қабат бойынша төменнен жоғарыға қарай, 4.1суреттегі номограмманы пайдалана отырып төсеме қабаттан бастаймыз. Есептеу сатысы 4.1 кестеге енгізілген.

4.1 кесте

Серпімді иілуге жол қабатын есептеу

4.1 сурет- Екі қабатты система бойынша Е_жал жалпы серпімділік модулін анықтау номограммасы

Беріктік шартының орындалуын тексереміз (4.1):

= К_бер (4.1)

= 221/230 = 0,96

Сонымен, қабылданған құрылым жіберілетін серпімді иілу бойынша беріктік шарттарын қанағаттандырады.

5 Төсеме қабатта және аз байланысқан құрылымдық қабаттарда жол қабатын жылжуға тұрақтылығын есептеу

Беріктік шарттарын ескере отырып, жол қабатын, қысқа мерзімді әсерде немесе ұзақ жүктемеде төсеме қабатта немесе аз байланысқан қабаттарда пластикалық беттесулерден пайда болатын, қалдық ақаулар пайда болмайтындай етіп құрылымдайды.

Топырақта әсер етуші жылжудың жүйелі кернеуін (5.1) формуламен есептейміз.

5.1кесте

Есептеу үшін берілген мәндер

Материал	h қабат, см	Е, МПа, есептеу кезінде	Иілу мен жылжуда созылуға есептеу
Жіберілетін серпімді иілу бойынша	Жылжуға тұрақтылық бойынша	Е, МПа	МПа	jо	С, МПа
Тығыз асфальтбетон битум маркасы БНД 60/90					2,80	-	-
Сондай, кеуекті					1,60	-	-
7% цементпен қондырғыда араластырылған ШҚҚ					-	-	-
Орташа іріліктегі құм					-		0,006
Жеңіл ірі құмдақ	-		-	-	-		0,014

анықтау үшін алдын ала тағайындалған жол құрылымын екі қабатты есептік үлгіге келтіреміз.

Төменгі қабат – жер төсемесінің топырағы (жеңіл шаңды саздақ) келесі сипаттамаларымен Е_төм=58 МПа; ° және МПа (5.2 кесте). Топырақтың және құмның жылжу сипаттамаларының ұсынылатын есептік мәндері 5.2 кестеде келтірілген.

5.2 кесте

Есептік жүктемелердің әсер ету санына және есептік ылғалдылыққа байланысты сазды топырақтардың жылжу сипаттамалары бойынша есептік мәндері

Жоғарғы қабат моделінің серпімділік модулін (5.1) формуламен есептейміз, мұндағы органикалық тұтқырғыш құрайтын материалдың серпімділік модулінің мәнін 5.3 кесте бойынша есептік температура +40°С (IV ЖКЗ үшін) тағайындаймыз.

Кесте

Қысқа мерзімді жүктемеде иілу кезіндегі созылуға есептеу кезінде асфальтбетондардың сипаттамасы

Асфальтбетон

Есептік серпімділік модулі Е, МПа

Иілу кезіндегі созылудың орташа кедергісі ,МПа

5.3 кестенің жалғасы

Кесте

Ұзақ жүктеме кезінде жылжуға тұрақтылығын есептеу кезінде асфальтбетонның серпімділік модулінің есептік мәні

және қатынастары бойынша ⁰ номограмма көмегімен (5.1 суретті қара) жол қабатының жалпы қалыңдығынан жылжудың жүйелі кернеуін анықтаймыз Жылжудың нақты жүйелі кернеуі:

5.1сурет - жол қабатының жалпы қалыңдығынан τ_д жылжудың жүйелі кернеуін анықтау номограммасы

Топырақтағы жылжудың жүйелі кернеуін (5.2) формуласымен анықтаймыз:

Т_р = ̅τ_н Р + τ (5.2)

Т = 0,0212´0,6 -0,00025=0,0125 МПа

Жұмыс қабатының топырағында жіберілетін жылжу кернеуін Т_жіб (5.3) формуласымен анықтаймыз, мұндағы С_топ= 0,022 МПа; k₁=0,6; k₃=1,5; k₂ (5.4) формуласымен анықталған N_t келтірілген есептік қарқындылыққа байланысты 5.2 сурет бойынша анықталады:

N_t, бір/тәу

5.2 сурет- N_t есептік келтірілген қарқындылықтан жүктелу әсеріне байланысты коэффициент

Жылжу критериі бойынша шарттың орындалуын тексереміз (5.3):

Т_жіб = 0,014´0,6´0,98´1,5 = 0,0124 МПа

N_t = 173 ´1,02^20-1 = 252авт/тәу Þ k₂ = 0,98

Т_жіб/Т_ес = 0,0124/0,0125 = 0,99

Сонымен, қабылданған құрылым жер төсемесінің топырағында жылжуға беріктік шарттарын қанағаттандырады.

6 Негіздің құмды қабатында жылжуға тұрақтылық шарттары бойынша құрылымды есептеу

Негіздің құмды қабатындағы әсер етуші жылжудың жүйелі кернеуін (6.1) формула бойынша анықтаймыз.

анықтау үшін алдын ала тағайындалған жол құрылымын екі қабатты есептік моделге айналдырамыз.

Моделдің төменгі қабатына келесі сипаттамаларды береміз: , және = 0,006 МПа (6.1кестені қара).

6.1кесте

Әр түрлі құрамдағы асфальтбетонды жіберілетін серпімді иілу мен жылжуға тұрақтылық шарттарына құрылымды есептеуде қысқа мерзімдегі серпімділік модулінің мәндері

Моделдің жоғарғы қабатының серпімділік модулін формула бойынша анықтаймыз, органикалық тұтқырғыштарды құрайтын материалдардың серпімділік модулінің мәндерін есептік температурада +40°С (6.1 кесте) тағайындаймыз.

МПа

және қатынастары бойынша 40° та номограмма көмегімен (6.3 сурет) жылжудың нақты жүйелі кернеуді анықтаймыз: = 0,0425 МПа.

Құмдағы жылжудың жүйелі кернеуін (5.2) формуласымен есептейміз

= - 0,0022 МПа.:

Т = 0,0425´0,6-0,0022=0,0233 МПа

Құмды қабаттағы жылжудың жіберілетін кернеуін Т_жіб (5.3) формуласымен анықтаймыз, мұндағы С_құм = 0,006 МПа, k₁=0,6; k₃=6,0 (орташа іріліктегі құм үшін); k₂ мәні N_t келтірілген есептік қарқындылыққа байланысты 5.2 сурет бойынша анықталады (формула 5.4):

N_t = 173´1,02^20-1 = 252 авт/тәу Þ k₂ = 1,0

Т_жіб = 0,006´0,6´1,0´6,0 = 0,022 МПа

Жылжу критериі бойынша шарттың орындалуын тексереміз:

Т_жіб/Т_ес = 0,022/0,0233 = 0.94

Сонымен, қабылданған құрылым негіздің құмды қабатында жылжуға беріктілік шарттарын қанағаттандырады.

6.1 сурет- Екі қабатты құрылымның төменгі қабатында уақытша жүктемеден болатын жылжудың жүйелі кернеуін анықтау үшін арналған номограмма (h/D = 0 ÷ 2,0)

7 Иілу кезіндегі созылуда асфальтбетон қабаттарының шаршаудағы бұзылуларына қарсыласуына құрылымды есептеу

Есептеулерді келесі тәртіп бойынша жүргіземіз:

Құрылымды екі қабатты моделге келтіреміз, мұндағы төменгі қабат – құрылым бөлігі, асфальтбетон қабаттарының астында орналасқан, яғни, ценментпен бекітілген шағыл тасты, негіздің құмды қабаты және жер төсемесінің жұмыс қабатындағы топырағы. Моделдің төменгі қабатының серпімділік модулін номограмма бойынша (4.1сурет), екі қабатты құрылымның жалпы модулі ретінде анықтаймыз:

Е_т = =124 МПа.

Жоғарғы қабатқа барлық асфальтбетон қабатын жатқызамыз.

Моделдің жоғарғы қабатының серпімділік модулін (7.1) формула бойынша анықтаймыз:

және қатынастары бойынша (7.1 сурет) номограмма көмегімен 2,90 МПа анықтаймыз.

Есептік созылмалы кернеуді (7.2) формуласымен анықтаймыз:

МПа.

Шектік созылмалы кернеуді (7.3) формуласымен анықтаймыз:

=1,6 МПа кезінде асфальтбетон пакетінің төменгі қабаты үшін (5.3 кесте); = 0,10; t=1,32 (3.2 кесте).

шаршау коэффициентін (7.4) формуласымен анықтаймыз, N_t = 252 авт/тәу – соңғы қызмет ету мерзіміндегі келтірілген қозғалыс қарқындылығы приведенная интенсивность движения на последний год службы (жылжуға есептеулерін қара); ф – теңдеу параметрі, тығыз және кеуекті асфальтбетонға ф=0,16 тең.

( 6.5 кесте)

МПа

талаптыдан үлкен = 0,94 (6.1 кесте).

7.1кесте

Берілген сенімділік деңгейінде жол қабатының беріктік коэффициенттерінің мәндері

Жол қабатының типтары	Жол санаты	сенімділік деңгейі	Кбер беріктік коэффициенті
Күрделі	I, II	0,95	1,0
III	0,90	0,94
Жеңілдетілген	III, IV, V	0,85	0,90
Өтпелі	IV, V	0,60	0,63
Ескерту - егерде жобалау сатысында сенімділік деңгейі 0,95 жоғары берілсе, онда беріктік коэффициенті формула бойынша анықталады: шектеу кезінде:

Сонымен, қабылданған құрылым иілу кезіндегі созылуда асфальтбетон қабаттарының шаршау кезіндегі бұзылуларында беріктік критерилерін қанағаттандырады.

σr

σr

7.1 сурет- екі қабатты құрылымның жоғарғы монолитті қабаттарында иілу кезіндегі созылу кернеуін анықтау номограммасы

8 Иілу кезіндегі созылуда негіздің монолитті қабатының шаршаудағы бұзылуларына қарсыласуына құрылымды есептеу

Есептеулерді келесі тәртіпте орындаймыз:

Құрылымды шамамен үш қабатты деп қабылдаймыз.

Жоғарғы қабаттың серпімділік модулі Е₁ (2 қабат асфальтбетон жамылғысы) орташа есеппен (8.1) формуласымен есептейміз:

МПа

Екінші қабаттың серпімділік модулін 5.1кесте бойынша қабылдаймыз (Е₂ = 600 МПа). Үшінші қабаттың серпімділік модулін 4.1 кесте бойынша қабылдаймыз (төсеме қабаттың үстіндегі серпімділік модулі Е₃ = 63 МПа).

Асфальтбетонның серпімділік модулінің есептік мәндерін 6.1кесте бойынша +40 ^оС (IV ЖКЗ үшін) температурада қабылдаймыз;

қатынастары бойынша,

және (8.1сурет) номограмма бойынша 0,60 МПа анықтаймыз.

Есептік созылу кернеуін (8.2) формуласымен анықтаймыз:

МПа.

Жіберілетін созылу кернеуі (8.3) формуласымен анықталады, мұндағы - монолитті қабаттың шаршау коэффициенті (8.4) формуласымен ф=0,06 болғанда анықталады.

, талаптыдан жоғары = 0,94 (7.1 кестені қара).

Сонымен, қабылданған құрылым барлық беріктік критерилерін қанағаттандырады.

8.1сурет - Жол қабатының аралық монолитті қабатында созылу кернеуін анықтау номограммасы

9 Құрылымды аязға төзімдікке есептеу

Қолайсыз топырақты - гидрологиялық жағдайларда орналасқан жол аймақтарының топырақтарының маусымдық тоңазитын аудандарында, беріктік талабымен қатар жол қабаты мен жер төсемесінің жеткілікті деңгейде аязға төзімділігі қамтамасыз етілуі қажет.

Қысқы ісіну жамылғы тегістігі мен жол қабатының ұзақ қызмет етуіне қатты әсер етпейді, егерде құрылымның тоңазу процессі кезінде жүру бөлігінің жалпы көтерілуі , 9.1 кестеде келтірілген мәннен аспаса.

Құрылымды аязға төзімді деп санайды:

мұндағы - жер төсемесінің есептік (күтілетін) ісінуі;

- берілген құрылым үшін жіберілетін топырақтың ісінуі (9.1кесте).

Құрылымды аязға төзімділікке топырақты - гидрологиялық жағдайларына сәйкес, бірдей жамылғысы бар, жер төсемесінің құрылымдары да бірдей, сонымен қатар тең жағдайда құрылыс материалдарымен қамтамасыз етілген белгілі бір аймақ үшін немесе аймақтардың топтамасы үшін есептелінеді.

9.1 кесте

Жол қабатының типтеріне байланысты аязға ісінудің жіберілетін мәні

Жол қабатының типтары	Жамылғы түрі	Аязға ісінудің жіберілетін мәні
Күрделі	Жетілдірілген
Жеңілдетілген	Жетілдірілген
Өтпелі	Өтпелі

Жол құрылымының күтілетін қысқы ісінуі жер төсемесіндегі топырақта қысқы ылғал жиналу пішініне байланысты, ол негізінен тоңазудың тереңдігі мен жылдамдығына, құрылымның ылғалдану жағдайына, жер төсемесінің жер бетінен орналасу биіктігіне және топырақ су деңгейінен орналасу биіктігіне, топырақ қасиеті мен тығыздалу дәрежесіне, тұрақты материалдардың қабат қалыңдығына, олардың жылу физикалық қасиетіне және де басқа факторларға байланысты. Ісіну дәрежесіне байланысты топырақтар 6 топқа бөлінеді, аязға ісіну мөлшеріне және ылғалдану сипаттамасы бойынша жергілікті жердің типіне байланысты (9.2 кесте).

Құрылымды аязға төзімділікке есептеу үшін Z/H<1,0 жағдайында күтілетін ісіну l_ісіну. (9.1 сурет) номограмма бойынша, келесі параметрлердің мәндерін ескере отырып анықталады:

9.1. сурет – Құрылымды аязға төзімділікке есептеу номограммасы:

1 – тұрақты материал қабаты; 2 – жер төсемесінің топырағы;

Гп – тоңазу тереңдігі

Z – тоңазудың есептік тереңдігі, см;

Z₁ – жол құрылымының тұрақты қабаттар қалыңдығы, соның ішінде қосымша аяздан қорғау қабаты, см;

- материалдың жылу техникалық қасиетінің тығыздалған шағыл тас қатынасына эквиваленті (9.6 формуласымен анықталады);

H – топырақ су деңгейлерінің есептік тереңдігі (ТСД), см;

В – ісіну дәрежесіне байланысты топырақтың кешенді сипаттамасы (9.3 кесте), см²/тәу;

- климаттық көрсеткіш (9.2 сурет), см²/тәу.

9.2.а сурет- Жер төсемесінің топырағының тоңазу тереңдігінің картасы

Номограмма көмегімен (9.1 сурет) қалған белгілі парамтерлердің кез келген мәнін анықтауға болады. Сонымен, қабаттың жалпы қалыңдығын Z₁ тұрақты материалдардан келесі түрде анықтауға болады: / (В´Z) қатынасын l_ісіну = l_жіб кезінде, номограмманың тік өсінен мәнін анықтап жазық түзуді қиысықпен қиылысу нүктесіне дейін Z/H сәйкес жүргізіп, және осы нүктені жазық өске көшіріп Z₁ / Z, алады, осыдан, Z анықтап, Z₁ табамыз.

Тоңазу тереңдігінің есептік мәнін Z және оның қыс алдындағы топырақ су деңгейінің ара қашықтығын Н климат бойынша нормативтік құжаттарға сәйкес және осы параметрлердің өзгеруін көп жылдық байқаулардың нәтижелерінің көрсеткіштерін құрылыс ауданының жағдайларына сәйкес келетінін пайдаланып анықтауға болады. Z және Н есептік мәндерін аудандық зерттеулердің ақпараттары бойынша немесе карта бойынша тағайындау жіберіледі. (9.2а сурет).

9.2 кесте

Тоңазу кезінде ісіну дәрежесі бойынша топырақтардың классификациясы

Жолдың ісіну тереңдігін анықтауда Z қосылатын түзетулер:

9.3 кесте

Топырақ типтарына байланысты ісінулер дәрежесі

Тоңазу тереңдігін өлшеу кезінде қатысы бар мәндер қолданылады, мәні формула бойынша анықталады:

мұндағы - берілген өлшеулер бойынша орташа көп жылдық тоңазу тереңдігі, см;

Z_1,0 – өлшеу объектісіндегі жол қабатының қалыңдығы, см;

- жер төсемесі топырағының орташа көп жылдық тоңазу ұзақтығы, тәу.

В кешенді сипаттамасы тығыздықты талап ету кезінде топырақтың ылғалды өткізгіштігіне, толық оның ылғал мөлшеріне ( қысылған ауаны ескере отырып) байланысты. В мәнін топырақты аязға төзімділікке сынау негізі бойынша формуламен анықтауға болады:

(9.4)

мұндағы - тоңазудың тік ақаулануының сұлбаның бастапқы биіктігіне қатынасы болып саналатын топырақтың тоңазу коэффициенті (бірлік мөлшерінде):

мұндағы - сұлбаның ісіну пішіні, см;

- сұлбаның бастапқы биіктігі, см.

Жылутехникалық қасиетін ескере отырып, тұрақты материалдар қабатының эквивалентті қалыңдығы (мәрмәр жынысты шағыл тас қатынасына):

мұндағы , , . . . – тұрақты материалдардан жол қабатының қабат қалыңдықтары, см;

, . . . – тығыздалған шағыл тас қатынасына материалдардың жылутехникалық қасиетінің эквиваленті, формула бойынша анықталады:

мұндағы - шағылтастың жылу өткізгіштік коэффициенті (9.4 кесте);

- материалдың жылу қткізгіштік коэффициенті (9.4 кесте).

9.4 кесте

Әр түрлі жол - құрылыс материалдарының конструктивті қабаттарының жылуфизикалық сипаттамасы