5.4. Расчет толщины цементобетонного основания

Предельное состояние по прочности покрытия и основания будет обеспечено, если отношение нормативного растяжения при изгибе цементобетона к напряжению при изгибе на подошве бетонного основания в расчетном сечении от нагрузки и действия температуры (σ_р + σ_Т) больше или равно требуемому коэффициенту прочности, т.е. выполняются условия

, или , (5.1)

где – расчетное сопротивление растяжению при изгибе слоя цементобетона, МПа; К_пр – требуемый коэффициент прочности бетона (табл. 2.8); σ_р – напряжение растяжения при изгибе от нагрузки, МПа; σ_Т – напряжение растяжения при изгибе от перепада температур по толщине цементобетонной плиты, МПа; – фактический коэффициент прочности бетона.

Расчет ведут в следующей последовательности.

1. Назначают конструкцию дорожной одежды согласно схеме (см. рис. 5.1).

2. Определяют прочностные характеристики бетона, асфальтобетона, дополнительного слоя основания и грунта земляного полотна.

3. Предварительно задаются минимальными значениями толщин слоя асфальтобетона и цементобетона. Проверяют соответствие прочности цементобетона и асфальтобетона действующим нагрузкам и перепадам температур.

4. Для проверки прочности цементобетонного основания толщину слоя цементобетона и слоя асфальтобетона условно заменяют эквивалентным им по прочности слоем цементобетона с толщиной Н_экв, которая рассчитывается по формуле

(5.2)

где h_б – толщина слоя цементобетона, см; h_a – толщина слоя асфальтобетона, см; Е_а – модуль упругости асфальтобетона для расчета на растяжение при изгибе, МПа; Е_б – модуль упругости цементобетона, МПа.

5. Определяют упругую характеристику эквивалентного слоя:

, (5.3)

где Е_б и μ_б – модуль упругости и коэффициент Пуассона бетона; Е₀ и μ₀ – модуль упругости и коэффициент Пуассона дополнительного слоя основания и грунта.

6. Напряжение, возникающее от нагрузки в цементобетонной плите, определяют по формуле

(5.4)

где Q_расч – расчетная нагрузка на ось, кН; K_м – коэффициент, учитывающий место расположения нагрузки (для неармированных покрытий K_м=1,0); K_усл – коэффициент, учитывающий условия работы, K_усл=0,66; K_шт – коэффициент, учитывающий влияние штыревых соединений на условия контактирования плит с основанием (при наличии в поперечных швах штырей K_шт=1,0; при отсутствии штырей K_шт=1,05); Н_экв – толщина слоя цементобетона, эквивалентного слою асфальтобетона и слою цементобетона; K_t – коэффициент, учитывающий влияние температурного коробления плит, в данном случае K_t =1,0.

6. Рассчитывают напряжения растяжения при изгибе от перепада температур по формулам

, (5.5)

(5.6)

где A_n – перепад температуры в течение суток на поверхности асфальтобетонного покрытия, ºС (см. табл. 5.9); α – коэффициент линейной температурной деформации бетона, α =0,00001 1/ºС; ω – угловая частота суточных колебаний температуры, рад/ч; ω=0,26 рад/ч; a_ta, a_tб – коэффициенты температуропроводности асфальтобетона и цементобетона; a_ta=0,002 м²/ч, a_tб =0,004 м²/ч.

Таблица 5.7

Расчетная амплитуда колебаний температуры t за сутки

на поверхности покрытия

Административный район	Расчетная амплитуда колебаний температуры t за сутки на поверхности покрытия
	цементобетонного Бп	асфальтобетонного Ап
Мурманская обл., Ненецкий АО	10,5	11,5
Архангельская, Ленинградская, Псковская, Кировская, Костромская, Ярославская, Камчатская области, Республики: Коми, Карелия	12,0	13,0
Новгородская, Вологодская, Пермская, Тверская, Калининградская, Московская, Смоленская, Брянская, Тульская, Орловская, Ульяновская, Магаданская области, Республики: Марий ЭЛ, Мордовия, Чувашия, Башкортостан; Хабаровский край	14,0	15,0
Калужская, Рязанская, Курская, Белгородская, Воронежская, Тамбовская, Пензенская, Саратовская, Татарстан, Свердловская, Челябинская, Томская области, Республики: Бурятия, Саха (Якутия) - южная часть; Приморский край	14,5	15,5
Ростовская, Волгоградская, Астраханская, Оренбургская, Курганская, Омская, Кемеровская, Иркутская, Амурская, Сахалинская области, Республики: Северная Осетия, Дагестан, Алтай; Красноярский край	15,5	16,5
Читинская обл., Краснодарский, Ставропольский края, Республики: Чеченская, Ингушская	16,5	17,5

7. Определяют коэффициент усталости бетона при данном числе нагружений за срок службы дорожной одежды ΣN_p по формуле (3.20).

8. Расчетное сопротивление бетона на растяжение при изгибе рассчитывают по формуле (3.19).

9. Определяют фактический коэффициент прочности по формуле

= (5.7)

и проверяют выполнение условия

. (5.8)

Если фактический коэффициент прочности больше требуемого, то условие прочности в слое цементобетона выполнено. Если условие (5.10) не выполняется, то необходимо увеличить толщину слоя цементобетона и повторить расчет.