книги / Основы организации дорожно-строительного производства
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
К.Г. Пугин
ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2017
УДК 625.7/.8.05 (072.8) П88
Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент И.М. Громов (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);
канд. техн. наук, доцент Е.В. Курилов (Ярославский государственный технический университет)
Пугин, К.Г.
П88 Основы организации дорожно-строительного производства : учеб.-метод. пособие / К.Г. Пугин. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. – 47 с.
ISBN 978-5-398-01900-1
Приведен учебно-методический материал по курсу «Основы организации дорожно-строительного производства», позволяющий получить знания, необходимые при проектировании новых и реконструкции действующих автомобильных дорог и сооружений, при обосновании выбора технических решений, используемых в дорожном строительстве, реконструкции, ремонте и содержании объектов дорожного хозяйства.
Предназначено для студентов очной и заочной форм, обучающихся по направлению 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов».
УДК 625.7/.8.05 (072.8)
ISBN 978-5-398-01900-1 |
© ПНИПУ, 2017 |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Предисловие.............................................................................................. |
4 |
1. Определениедопускаемыхнагрузокдорожныходежд |
|
нежесткоготипа........................................................................................ |
6 |
1.1. Теоретическая часть............................................................. |
6 |
Контрольные вопросы............................................................... |
20 |
1.2. Практическая часть............................................................. |
21 |
2. Выборуплотнительныхсредстви обоснованиережима |
|
уплотнениягрунта привозведенииземляногополотна.................. |
23 |
2.1. Теоретическая часть........................................................... |
23 |
Контрольные вопросы............................................................... |
27 |
2.2. Практическая часть............................................................. |
27 |
3. Определениеоптимальнойплотностигрунтапри |
|
строительствеземляногополотна........................................................ |
30 |
3.1. Теоретическая часть........................................................... |
30 |
Контрольные вопросы............................................................... |
36 |
3.2. Практическая часть............................................................. |
36 |
4. Общиетребованиякоформлению структурныхэлементов |
|
учебногоотчетногоматериала............................................................. |
38 |
Списоклитературы................................................................................ |
45 |
Приложение............................................................................................. |
46 |
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Целью учебной дисциплины является формирование со-
временных представлений в области ценообразования и сметного дела при проектировании новых и реконструкции действующих автомобильных дорог и сооружений, при обосновании и выборе технических решений в дорожном строительстве, реконструкции, ремонте и содержании объектов дорожного хозяйства.
В процессе изучения данной дисциплины студент расширяет и углубляет следующие компетенции:
–готовность к участию в составе коллектива исполнителей
кразработке транспортных и транспортно-технологических процессов, их элементов и технологической документации (ПК-7);
–владение знаниями организационной структуры, методов управления и регулирования, критериев эффективности применительно к конкретным видам транспортных и транспортно-техно- логических машин и оборудования (ПК-13).
Задачи учебной дисциплины:
–формирование знаний о принципах и методах рациональной организации строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог;
–формирование навыков решения задач организационно-тех- ническогоиматериальногообеспечениядорожногопроизводства.
Предметом освоения дисциплины являются следующие объекты:
–дорожно-строительные материалы;
–конструкция дорожных одежд автомобильных дорог;
–производственная эксплуатация дорожно-строительных машин и механизмов.
По окончании освоения дисциплины выполняется кон-
трольная работа, которая состоит из рассмотрения теоретических вопросов и практической части. Для подготовки необходи-
4
мо использовать литературу из перечня, приведенного в списке литературы в конце пособия.
Выбор варианта индивидуального задания в практической части осуществляется по согласованию с преподавателем или по последней цифре в номере зачетки студента. В состав индивидуального задания входит материал по следующим практическим занятиям: «Выбор уплотнительных средств и обоснование режима уплотнения грунта при возведении земляного полотна», «Обоснование требуемой плотности грунта при возведении земляного полотна», «Определение допускаемых нагрузок дорожных одежд нежесткого типа».
Отчет по контрольной работе. Контрольная работа оформ-
ляется на листах А4 и сдается индивидуально с устным ответом на дополнительныевопросы, задаваемымпреподавателем.
В отчете необходимо дать краткие ответы на все теоретические вопросы и привести решения индивидуальных заданий.
5
1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ НАГРУЗОК ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НЕЖЕСТКОГО ТИПА
Цель работы – ознакомится с принципами расчета нежестких дорожных одежд.
Дорожная одежда хорошо выдерживает движение автомобилей только в тех случаях, когда ее конструкция и толщина отдельных слоев рассчитаны на действующие нагрузки с учетом частоты их приложения.
1.1. Теоретическая часть
Срок службы дорожных одежд может быть существенно продлен, если при организации автомобильных перевозок учитывать прочность дорожных одежд и по возможности согласовывать с типами покрытий тоннаж используемых автомобилей, а в случае необходимости рассредоточивать интенсивные перевозки между несколькими параллельными дорогами.
Все типы дорожных одежд по условиям их работы при действии нагрузок делят на две группы: жесткие и нежесткие.
Кжестким относят цементобетонные, а также асфальтобетонные покрытия на бетонных основаниях. Прочность этих одежд в основном определяется сопротивлением изгибающим усилиям цементобетонной плиты, распределяющей давление от автомобиля на большую площадь грунтового основания.
Кнежестким относят все остальные типы дорожных одежд, которые сами практически не воспринимают изгибающих напряжений, а сопротивление нагрузкам обеспечивается преимущественно подстилающим грунтом, на который дорожные одежды распределяют давление от колес автомобиля. При этом прочность грунта используется в значительно большей степени, чем при жестких одеждах.
6
Если к нежесткой дорожной одежде приложена нагрузка, превосходящая ее прочность (рис. 1.1), то происходят следующие явления, приводящие к разрушению дорожной одежды:
–дорожная одежда распределяет давление на некоторую площадь подстилающего грунта и тем большую, чем значительнее жесткость одежды, грунт под местом приложения нагрузки сжимается и частично вытесняется в стороны, в результате чего дорожная одежда прогибается;
–при прогибе в дорожной одежде развиваются растягивающие и скалывающие напряжения, которые по достижении прогибом некоторого критического значения вызывают пролом одежды с выкалыванием ее части, находящейся под колесом
ввиде расширяющегося книзу усеченного конуса. Длительные наблюдения за службой дорожных одежд и специальные испытания большими нагрузками показали, что независимо от конструкции нежестких одежд и состояния подстилающего грунта
вподавляющем большинстве случаев разрушения происходят при достижении прогибом критического значения, находящегося в пределах 0,035–0,065 от диаметра круга, равновеликого
площади, через которую передается на покрытие нагрузка (при нагрузке от автомобилей – площади контакта спаренных колес
спокрытием);
–в основаниях из несвязных и малосвязных материалов (гравия, песка, щебня) и в подстилающем грунте при превышении касательными напряжениями сцепления могут возникать явления пластического течения – выжимания материалов вбок из-под загруженной площадки, развитие которых также приводит к потере прочности одежды.
Относительная роль каждой из перечисленных деформаций в разрушениях дорожной одежды различна в разных конструкциях нежестких дорожных одежд. Чем тоньше дорожная одежда и меньше она отличается по жесткости от подстилающего грунта, тем чаще происходят разрушения от выкалывания.
7
Рис. 1.1. Процессы, протекающиевдорожнойодеждепридействии нагрузки: 1 – чашапрогиба; 2 – зонасжатияодежды; 3 – зона растяжения; 4 – поверхностьсрезаодежды; 5 – площадь передачидавлениянагрунт; 6 – уплотнениегрунтавосновании; 7 – направлениесжатиягрунта; 8 – выпираниегрунта; 9 – трещины водежде; – осадкадорожнойодежды
Нормальными условиями для работы дорожной одежды при воздействиях расчетных автомобилей являются упругие прогибы, восстанавливающиеся после прохода автомобилей.
Небольшие остаточные деформации допустимы только в первое время после постройки, когда проезды автомобиля вызывают доуплотнение дорожной одежды.
В связи со сложностью процессов, протекающих в деформируемой дорожной одежде, при расчете за основной показатель ее прочности принимается комплексная характеристика – допускаемый упругий прогиб. При проектировании автомобильных дорог конструкцию дорожной одежды, удовлетворяющую этому основному требованию, дополнительно проверяют на устойчивость несвязных слоев против возникновения сдвигов, на
8
допустимое значение растягивающих напряжений в слоях, укрепленных вяжущими материалами, на допустимое вспучивание зимой при замерзании воды в порах подстилающего грунта, атакже на обеспечение отвода воды из пористых слоев. Однако для проверки возможности пропуска по дороге отдельных тяжелых нагрузок или оценки допустимой интенсивности движения автомобилей определенноготипадостаточнапроверка поупругому прогибу.
С точки зрения строительной механики дорожные одежды являются частным случаем многослойных плит на нелинейнодеформируемых основаниях. Строгих теоретических решений для определения напряжений и деформаций таких систем еще не найдено, и при расчетах дорожных одежд используют приближенные решения для двухслойных плит на линейно-деформируемых основаниях, ккоторым приводятдорожные одежды.
По формуле Е. Барбера при действии одинаковых нагрузок осадки у двухслойной системы и однородного упругоизотропного полупространства одинаковы, если их модули упругости находятся в соотношении
Еэкв = |
|
1,05Е1 |
|
|
, |
||
|
Е1 |
+1 |
|
|
|||
|
|
Е2 |
|
+1 |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
2 |
||
|
1+ |
4h |
Е1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е2 |
|
|
|||
|
|
D |
|
|
|
где E1, E2 – модули упругости верхнего и нижнего слоев; h – толщина верхнего слоя; D – диаметр круглой площадки, равновеликой площади контакта шины с покрытием, через которую передается давление.
Это дает принципиальную возможность условно заменять при расчетах двухслойную систему – слой прочного материала на грунте – эквивалентным по деформируемости слоем условного однородного материала (рис. 1.2).
9
а |
б |
Рис. 1.2. Схема к определению понятия об эквивалентном модуле упругости: а – многослойная система после деформации (штриховыми линиями показано первоначальное положение слоев); б – эквивалентное однородное пространство
Дорожные одежды обычно состоят не из двух, а из большего числа слоев. Для оценки их прочности их приводят к эквивалентным двухслойным, последовательно определяя эквивалентные модули конструктивных отдельных слоев, начиная с подстилающего грунта вверх, по направлению к покрытию (рис. 1.3). Сначала определяют эквивалентный модуль упругости двухслойной системы из подстилающего грунта и расположенного на нем слоя основания. Затем, рассматривая эти два слоя как основание, характеризующееся найденным значением модуля упругости, определяют эквивалентный модуль системы из этого основания и лежащего на нем слоя дорожной одежды. Расчеты по указанной схеме повторяютдотехпор, поканебудутучтенывсеслоиодежды.
Рис. 1.3. Последовательность определения эквивалентного модуля упругости двухслойной дорожной одежды: а – конструкция одежды; б – первый этап расчета – определение эквивалентного модуля второго и третьего слоев; в – второй этап расчета – определение эквивалентного модуля всей одежды
10