Расчет

Материал	Толщина слоя hод(i), м	Коэффициент теплопроводности -lод(i), Вт/(мК)
Плотный асфальтобетон	0,05	1,40
Пористый асфальтобетон	0,15	1,25
Гранитный щебень, обработанный вязким битумом	0,30	1,28
Крупнозернистый песок	0,20	2,03*

*Поскольку в период промерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, а затем в мерзлом состоянии, в расчет вводят среднеарифметическое значение коэффициентов теплопроводности l_г и l_м.

1. По карте рис. 4.4 определяем среднюю глубину промерзания z_пp(cp) для условий г. Москвы, умножаем ее на поправочный коэффициент и находим таким образом глубину промерзания дорожной конструкции z_пp:

Z_пp = 1,40×1,38 = 1,93 м» 2,00 м.

2. Для глубины промерзания 2,00 м по номограмме (рис. 4.3) по кривой для сильнопучинистых грунтов (группа IV) при толщине дорожной одежды 0,7 м определяем величину морозного пучения для осредненных условий l_пуч.ср = 7,2 см.

По таблицам и графикам находим коэффициенты:

К_угв = 0,7 (рис. 4.1); К_пл = 1,2 (табл. 4.4); К_гр = 1,3 (рис. 4.5); К_нагр = 0,92 (рис. 4.2); К_вл = 1,3 (рис. 4.6).

По формуле 4.2 определяем величину морозного пучения для данной конструкции:

l_пуч = l_пуч.ср×К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 7,2×0, 7×1,2×1,3×0,92×1,1 = 7,9 (см).

Поскольку для данного типа дорожных одежд допустимая величина пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует выполнить расчет морозозащитного слоя.

3. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине пучения l_доп. = 4 см. Для этого по формуле (4.3) определяем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой пучение для данной конструкции не превышает 4 см.

l_пуч.ср = l_доп/К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 4/(0, 7×1,2×1,3 0,92×1,1) = 3,62 (см).

По номограмме (рис. 4.3) при Z_п = 2,00 м определяем толщину дорожной одежды, включая морозозащитный слой, h_од = 1,30 м, отсюда толщина морозозащитного слоя 1,30 - 0,70 = 0,60 м.

Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (Табл. П.5.1). Задаемся толщиной морозозащитного слоя 0,60 м.

Для использования в морозозащитном слое назначаем крупнозернистый песок с коэффициентами теплопроводности в талом и мерзлом состояниях соответственно l_т = 1,74 Вт/(мК) и l_м = 2,32 Вт/(мК)

l_ср = (1,74 + 2,32)/2 = 2,03 Вт/(мК)

4. По формуле (4.6)

= 0,05: 1,40 + 0,15: 1,25 + 0,30: 1,28 + 0,20: 2,03 = 0,48 (м²×К/Вт).

5. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии, соответствующий месту положения трассы - V. По табл. 4.9 для сильнопучинистых грунтов по номеру изолинии V находим С_пуч = 1,35.

При величине h_од = 1,30 м расстояние от низа дорожной одежды до залегания грунтовых вод Н_у = 0,7 м. По табл. 4.10 при h_од = 1,3 м для h_пр(доп) в интервале 0-100 методом интерполяции находим С_р = 0,72.

6. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,72) = 4,12 см.

7. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции определяем приведенное термическое сопротивление R_пр = 0,91 м² К/Вт.

8. По табл. 4.7 К_од = 0,90. В соответствии с п. 4.10 К_увл = 1,0; d = 0,95.

9. По формуле (4.8) R_од(тр) = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,91×0,90×1,0×0,95 = 0,78 (м² К/Вт);

10. По формуле (4.6) h_мз = (R_од(тр) - R_од(о))×l_мрз = (0,78 - 0,48)×2,03 = 0,61 м.

Разница между полученным и заданным значениями h_мз превышает 5 см. Принимаем h_мз = 0,60 см.