- •Состав и последовательность выполнения курсового Проекта
- •Раздел 3 посвящен разработке детали курсового проекта на основе индивидуального задания на тему: «Применение геосинтетических материалов в конструкциях земляного полотна и дорожных одежд».
- •Примерное содержание пояснительной записки
- •1.1. Проектирование земляного полотна высокой насыпи (глубокой выемки)
- •Раздел 1. Земляное полотно
- •1.1. Проектирование земляного полотна высокой насыпи (глубокой выемки)
- •1.1.1. Расчет устойчивости откоса насыпи (выемки) методом круглоцилиндрических поверхностей
- •1.1.2. Расчет устойчивости насыпи, армированной геосинтетическими материалами
- •1.2. Проектирование земляного полотна на слабых грунтах
- •1.2.1. Общие принципы проектирования насыпи на слабом основании
- •1.2.2. Определение осадки насыпи на слабом основании
- •1.2.3. Оценка устойчивости основания насыпи
- •1.2.4. Прогноз хода осадки основания насыпи во времени
- •Значения коэффициента в зависимости от степени консолидации
- •Раздел 2. Дорожные одежды
- •2.1. Общие положения проектирование дорожных одежд (нежесткого и жесткого типов)
- •2.2. Проектирование дорожной одежды нежесткого типа
- •2.2.1. Задачи и принципы конструирования дорожной одежды нежесткого типа
- •2.2.3. Расчетная нагрузка. Определение суммарного числа приложений расчетной нагрузки
- •2.2.4. Определение расчетных характеристик грунта и материалов конструктивных слоев дорожной одежды
- •2.2.5. Обеспечение морозоустойчивости дорожной одежды
- •2.2.6. Расчет дорожной одежды на прочность
- •2.2.6.1. Расчет на прочность по критерию допускаемому упругому прогибу
- •2.2.6.2. Расчет по условию сдвигоустойчивости в подстилающем грунте и малосвязных слоях дорожной одежды
- •2.2.6.3. Расчет конструкции дорожной одежды на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе
- •2.2.7. Расчеты дренирующего слоя
- •2.2.7.1. Общие положения расчета
- •2.2.7.2. Определение расчетного притока воды в дренирующий слой
- •2.2.7.3. Определение толщины дренирующего слоя, работающего по методу осушения (для конструкций 1 и 2, рис. 18)
- •10 М/сут: цифры на кривых: I – поперечный уклон низа дренирующего слоя; l – длина пути фильтрации
- •2.2.7.4. Определение толщины дренирующего слоя работающего по способу поглощения
- •2.3. Проектирование дорожной одежды жесткого типа
- •2.3.1. Конструирование дорожной одежды с цементобетонным покрытием
- •2.3.2. Определение расчетной интенсивности движения
- •2.3.3. Расчет цементобетонного покрытия на морозоустойчивость, осушение и прочность
- •2.3.4. Расчет цементобетонных покрытий по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев
- •2.3.5. Расчет бетонных плит на температурные напряжения
- •2.4. Выбор оптимального варианта конструкции дорожной одежды по методике приведенных затрат
- •Рекомендуемая литература
- •Приложение 1
- •Расчетные характеристики земляного полотна
- •Значения коэффициента
- •Тип основания по коэффициенту безопасности
- •Приложение 2
- •Содержание
- •Раздел 1. Земляное полотно 6
- •Раздел 2. Дорожные одежды 23
- •Приложение 1 83
- •Приложение 2 90
Тип основания по коэффициенту безопасности
Тип основания |
Определяющий признак |
Характеристика степени устойчивости |
Преобладающие деформации грунта наиболее опасного слоя |
Возможность использования слабой толщи в качестве основания |
Конструктивно-технологические мероприятия |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
I |
|
Устойчивость обеспечена при любой скорости отсыпки насыпи |
Сжатие |
Можно использовать в качестве основания |
«Плавающая» насыпь |
II-А |
|
Устойчивость при быстрой отсыпке не обеспечена, но обеспечена при медленной отсыпке |
При быстрой отсыпке - сдвиг (выдавливание), при медленной отсыпке - сжатие |
Можно использовать в качестве основания при медленной отсыпке насыпи |
1.«Плавающая» насыпь при медленной отсыпке 2. Геосинтетическая прослойка 3. Временная пригрузка 4. Легкая насыпь 5. Частичная замена слабых грунтов |
II-Б |
|
Без конструктивных мероприятий в качестве основания использовать нельзя |
1. Песчаные дрены, прорези 2. . Частичная замена слабых грунтов 3. Устройство распределяющей плиты (настила), обоймы из геосинтетики 4. Сваи с армогрунтовым ростверком |
||
III |
|
Устойчивость не обеспечена ни при каких режимах отсыпки |
Сдвиг (выдавливание) |
Без конструктивных мероприятий в качестве основания использовать нельзя. |
1. Сваи с армогрунтовым ростверком 2. Эстакада 3. Посадка насыпи на минеральное дно |
Приложение 2
Таблица 1
Рекомендуемые значения Трдг в зависимости от номера района по карте
(прил.6 ОДН [4])
Номера районов на карте |
Географические границы районов |
Рекомендуемое количество расчетных дней в году, Трдг |
1 |
Зона распространения вечномерзлых грунтов севернее семидесятой параллели |
70 |
2 |
Севернее линии, соединяющей Онегу – Архангельск - Мезень – Нарьян-Мар – шестидесятый меридиан – до побережья Европейской части |
145 |
3 |
Севернее линии, соединяющей Минск – Смоленск – Калугу – Рязань – Саранск – сорок восьмой меридиан – до линии, соединяющей Онегу – Архангельск - Мезень – Нарьян-Мар |
125 |
4 |
Севернее линии, соединяющей Львов – Киев – Белгород – Воронеж – Саратов – Самару –Оренбург – шестидесятый меридиан до линии районов 2 и 3 |
135 |
5 |
Севернее линии, соединяющей Ростов-на-Дону – Элисту – Астрахань – до линии Львов – Киев – Белгород – Воронеж – Саратов – Самара |
145 |
6 |
Южнее линии Ростов-на-Дону – Элиста – Астрахань для Европейской части, южнее сорок шестой параллели для остальных территорий |
205 |
7 |
Восточная и Западная Сибирь, Дальний Восток (кроме Хабаровского и Приморского краев, Камчатской области), ограниченные с севера семидесятой параллелью, с юга сорок шестой параллелью |
130-150 (меньшие значения для центральной части) |
8 |
Хабаровский и Приморский края, Камчатская область |
140 |
Примечание. Значения Трдг на границах районов следует принимать по наибольшему из значений.
Таблица 2
Среднее значение влажности грунта
Дорожно-климатическая зона |
Дорожно-климатическая подзона |
Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна |
Среднее значение влажности грунта, доли от WТ |
|||
Супесь легкая |
Песок пылеватый |
Суглинок легкий |
Супесь пылеватая и суглинок пылеватый |
|||
I |
I1 |
1 2 3 |
0,53 0,55 0,57 |
0,57 0,59 0,62 |
0,62 0,65 0,67 |
0,65 0,67 0,70 |
I2 |
1 2 3 |
0,57 0,59 0,62 |
0,57 0,62 0,65 |
0,62 0,67 0,70 |
0,65 0,70 0,75 |
|
I3 |
1 2 3 |
0,60 0,62 0,65 |
0,62 0,65 0,70 |
0,65 0,70 0,75 |
0,70 0,75 0,80 |
|
II |
II1 |
1 2 3 |
0,60 0,63 0,65 |
0,62 0,65 0,67 |
0,65 0,68 0,70 |
0,70 0,73 0,75 |
II2 |
1 2 3 |
0,57 0,60 0,62 |
0,59 0,62 0,64 |
0,62 0,65 0,67 |
0,67 0,70 0,72 |
|
II3 |
1 2 3 |
0,63 0,66 0,68 |
0,65 0,68 0,70 |
0,68 0,71 0,73 |
0,73 0,76 0,78 |
|
II4 |
1 2 3 |
0,60 0,63 0,65 |
0,62 0,65 0,67 |
0,65 0,68 0,70 |
0,70 0,73 0,75 |
|
II5 |
1 2 3 |
0,65 0,68 0,70 |
0,67 0,70 0,72 |
0,70 0,73 0,75 |
0,75 0,78 0,80 |
|
II6 |
1 2 3 |
0,62 0,65 0,67 |
0,64 0,67 0,69 |
0,67 0,70 0,72 |
0,72 0,75 0,77 |
|
Примечание.
Табличными
значениями
можно пользоваться только при обеспечении
возвышения земляного полотна в
соответствии со СНиП [1] . На участках,
где возвышение не обеспечивается
(например, в нулевых местах и в выемках
с близким залеганием грунтовых вод),
величина
назначается
не менее чем на 0,03 выше табличных
значений.
Таблица 3
Поправка к влажности в зависимости от конструктивных особенностей дорожной одежды
№ п/п |
Конструктивная особенность |
Поправка в дорожно-климатических зонах |
|||
II |
III |
IV |
V |
||
1 |
Основание дорожной одежды, включая слои на границе раздела с земляным полотном, из укрепленных материалов |
|
|
|
|
крупнообломочного грунта и песка |
0,04 |
0,04 |
0,03 |
0,03 |
|
супеси |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,04 |
|
пылеватых песков и супесей, суглинка, зологрунта |
0,08 |
0,08 |
0,06 |
0,05 |
|
2 |
Укрепление обочин (не менее 2/3 их ширины) |
|
|
|
|
асфальтобетоном |
0,05 |
0,04 |
0,03 |
0,02 |
|
щебнем (гравием) |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
|
3 |
Дренаж с продольными трубчатыми дренами |
0,05 |
0,03 |
- |
- |
4 |
Устройство гидроизолирующих прослоек из полимерных материалов |
0,05 |
0,05 |
0,03 |
0,03 |
5 |
Устройство теплоизолирующего слоя, предотвращающего промерзание |
Снижение расчетной влажности до полной влагоемкости при требуемом Купл грунта |
|||
6 |
Грунт в активной зоне земляного полотна в «обойме» |
Снижение расчетной влажности до оптимальной |
|||
7 |
Грунт, уплотненный до Купл = 1,03 ¸ 1,05 в слое 0,3 - 0,5 м от низа дорожной одежды, расположенном ниже границы промерзания |
- |
0,03 - 0,05 |
0,03 - 0,05 |
0,03 - 0,05 |
Таблица 4
Нормативные значения модулей упругости грунтов в зависимости от расчетной влажности грунта
Грунт |
Модуль упругости при относительной влажности W/WТ, МПа |
|||||||||
0,50 |
0,55 |
0,60 |
0,65 |
0,70 |
0,75 |
0,80 |
0,85 |
0,90 |
0,95 |
|
Пески:
|
130 120 100 75 |
|||||||||
96 |
90 |
84 |
78 |
72 |
66 |
60 |
54 |
48 |
43 |
|
Супеси:
|
70 108
|
60 90 |
56 72 |
53 54 |
49 46 |
45 38 |
43 32 |
42 27 |
41 26 |
40 25 |
65 |
||||||||||
Суглинки:
|
108 108 |
90 90 |
72 72 |
50 54 |
41 46 |
34 38 |
29 32 |
25 27 |
24 26 |
23 25 |
Глины |
108 |
90 |
72 |
50 |
41 |
34 |
29 |
25 |
24 |
23 |
Таблица 5
Нормативные значения угла внутреннего трения и сцепления песчаных грунтов и песков конструктивных слоев в зависимости от расчетного числа приложений расчетной нагрузки ( )
№ |
Тип грунта |
Сцепление с, МПа и угол внутреннего трения , град. При суммарном числе приложений нагрузки ( ) |
||||
1 |
103 |
104 |
105 |
106 |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
Песок крупный с содержанием пылевато-глинистой фракции: 0% 5% |
35/0,004 34/0,005 |
33/0,003 31/0,004 |
32/0,003 30/0,004 |
31/0,003 29/0,003 |
29/0,003 28/0,003 |
2 |
Песок средней крупности с содержанием пылевато-глинистой фракции: 0% 5% |
32/0,004 33/0,005 |
30/0,004 30/0,004 |
30/0,003 29/0,003 |
28/0,003 28/0,003 |
27/0,002 26/0,002 |
3 |
Песок мелкий с содержанием пылевато-глинистой фракции: 0% 5% 8% |
31/0,003 31/0,005 31/0,006 |
28/0,003 27/0,004 27/0,005 |
27/0,002 26/0,004 26/0,004 |
26/0,002 25/0,004 25/0,003 |
25/0,002 24/0,003 23/0,002 |
Примечания:
1. В числителе - угол внутреннего трения в градусах, в знаменателе – сцепление в МПа.
2. Значения сдвиговых характеристик при =1 используются при расчете на статическое действие нагрузки
Таблица 6
Нормативные значения сдвиговых характеристик связных грунтов в зависимости от расчетного числа приложений расчетной нагрузки и расчетной влажности грунта
Расчетная относительная влажность |
Сцепление, МПа при суммарном числе приложений нагрузки ( ) |
Угол внутреннего трения, град. При суммарном числе приложений нагрузки ( ) |
||||||||
1 |
103 |
104 |
105 |
106 |
1 |
103 |
104 |
105 |
106 |
|
Суглинки и глины |
||||||||||
0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,90 |
0,030 0,024 0,019 0,015 0,011 0,008 |
0,030 0,019 0,013 0,009 0,007 0,004 |
0,016 0,013 0,009 0,006 0,005 0,004 |
0,014 0,011 0,007 0,005 0,003 0,002 |
0,012 0,009 0,006 0,004 0,002 0,001 |
24 21 18 15 13 11,5 |
20 15 11,5 10 8 6,5 |
14,5 11 8,5 7,5 5 3,5 |
11 8 6,5 5 3 2,2 |
9 7 5,5 4 2,5 2 |
Супеси и пески пылеватые |
||||||||||
0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 |
0,014 0,013 0,012 0,011 0,010 0,009 0,008 |
0,012 0,010 0,009 0,008 0,007 0,007 0,004 |
0,008 0,008 0,006 0,005 0,005 0,004 0,003 |
0,006 0,006 0,005 0,004 0,004 0,003 0,003 |
0,005 0,004 0,004 0,003 0,003 0,003 0,003 |
36 36 35 35 34 34 33 |
24 23,5 23,5 23 23 22 21 |
18 17 17 17 17 15 12,5 |
14 14 14 14 14 12 10 |
12 12 12 12 12 10 8 |
Примечания: 1. Значения сдвиговых характеристик при =1 используются при расчете на статическое действие нагрузки.
2. При
>
106
расчетные значения
и
с
следует принимать для нагрузки 106.
3. При
>
расчетные значения
и
следует
принимать для нагрузки 106.
4. Значения для супеси легкой крупной принимать как для песка мелкого с содержанием пылевато-глинистой фракции 8%.
Таблица 7
Нормативные значения кратковременного модуля упругости асфальтобетонов различных составов (при расчете по допускаемому упругому прогибу и по условиям сдвигоустойчивости)
Материал |
Марка битума |
Кратковременный модуль упругости Е, МПа, при температуре покрытия ° С |
||||
+10 |
+20 |
+30 |
+40 |
+50(60) |
||
Плотный асфальтобетон и высокоплотный асфальтобетон |
Вязкого БНД и БН: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300 |
4400 3200 2400 1500 1200 |
2600 1800 1200 800 600 |
1550 1100 550 670 500 |
850 650 550 460 420 |
520 460 420 380 360 |
Жидкого: БГ-70/130 СГ-130/200 СГ-70/130 МГ-70/130 |
1000 1000 800 800 |
420 420 360 360 |
400 400 350 350 |
350 350 350 350 |
350 350 350 350 |
|
Пористый и высокопористый асфальтобетон |
Вязкого БНД и БН: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300 |
2800 2000 1400 1100 950 |
1700 1200 800 600 450 |
900 700 510 400 350 |
540 460 380 340 330 |
390 360 350 340 330 |
Плотный дегтебетон Пористый дегтебетон |
- - |
3800 2000 |
1500 300 |
800 400 |
500 350 |
350 300 |
Асфальтобетоны холодные Бх Вх Гх Дх |
- |
1300 1100 900 750 |
- |
- |
- |
- |
Примечание. При расчете дорожной одежды на упругий прогиб следует принимать модуль упругости при t = +10° С.
Таблица 8
Характеристики асфальтобетонов при расчете на сопротивление слоев асфальтобетона усталостному разрушению от растяжения при изгибе
Асфальтобетон |
Расчетные значения модуля упругости Е, МПа |
m |
α |
Нормативные значения сопротивления растяжению при изгибе, R0, МПа |
Высокоплотный на БНД марки: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300 |
8600 6000 4600 3500 2500 |
6,0 5,5 5,0 4,5 4,3 |
5,0/5,6* 5,2/5,9 5,4/6,3 5,8/6,8 5,9/7,1 |
10,00 9,80 9,50 9,30 9,00 |
Плотный на БНД марки: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300 |
6000 4500 3600 2600 2000 |
6,0 5,5 5,0 4,5 4,3 |
5,0/5,6 5,2/5,9 5,4/6,3 5,8/6,8 5,9/7,1 |
10,00 9,80 9,50 9,30 9,00 |
Пористый на БНД марки: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300 |
3600 2800 2200 1800 1400 |
4,5 4,3 4,0 3,75 3,7 |
5,8/6,8 5,9/7,1 6,3/7,6 6,6/8,2 6,7/8,2 |
8,30 8,00 7,80 7,60 7,10 |
Высокопористый на БНД марки: 40/60 60/90 90/130 |
3000 2100 1700 |
4,3 4,0 3,8 |
5,9/7,1 6,3/7,6 6,5/7,9 |
5,50/6,50** 5,65/6,20 5,5/- |
Холодные асфальтобетоны: Бх Вх Гх Дх |
2600 2200 1800 1500 |
3,0 2,5 2,0 2,0 |
8,0/10,3 9,8/13,4 13,2/19,5 13,2/19,5 |
4,90 4,60 4,20 3,90 |
Примечание. В числителе для II дорожно-климатической зоны, в знаменателе – для III-V дорожно-климатических зон.
Таблица 9
Расчетные характеристики асфальтобетона при расчете на длительную нагрузку
Асфальтобетон |
Тип смеси |
Значение Е при статической нагрузке, МПа, и температуре, °С |
|||
20 |
30 |
40 |
50 |
||
Плотный |
A |
480 |
420 |
360 |
300 |
Б |
400 |
350 |
300 |
250 |
|
В |
320 |
280 |
240 |
200 |
|
Г |
300 |
270 |
220 |
200 |
|
Д |
200 |
180 |
160 |
150 |
|
Пористый и высокопористый |
Крупнозернистая |
360 |
320 |
280 |
250 |
Мелкозернистая |
290 |
250 |
220 |
200 |
|
Песчаная |
250 |
225 |
200 |
190 |
|
Холодный |
Бх |
180 |
- |
- |
- |
Вх |
170 |
- |
- |
- |
|
Гх |
160 |
- |
- |
- |
|
Дх |
150 |
- |
- |
- |
|
Таблица 10
Нормативные значения модуля упругости для конструктивных слоев из щебеночно-гравийно-песчаных смесей и грунтов, обработанных органическими и комплексными вяжущими
Материал слоя |
Нормативные значения модуля упругости Е, МПа |
Щебеночно-гравийно-песчаные смеси и крупнообломочные грунты (оптимального / неоптимального состава) обработанные:
Пески гравелистые, крупные, средние / пески мелкие, супесь легкая и пылеватая, суглинки легкие обработанные:
|
450/350
950/700
430/280
700/600 |
Таблица 11
Нормативные значения модуля упругости для конструктивных слоев из черного щебня
Материал |
Нормативные значения модуля упругости Е, МПа |
Черный щебень, уложенный по способу заклинки
|
600 – 900 |
Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом и битумной эмульсией |
400 - 600 |
Примечание. Большие значения - для покрытий, меньшие – для оснований.
Таблица 12
Нормативные значения модуля упругости для конструктивных слоев из смесей щебеночно-гравийно-песчаных и грунтов, обработанных неорганическими вяжущими материалами
Материал |
Нормативные значения модуля упругости Е, МПа |
Щебеночно-гравийно-песчаные смеси, крупнообломочные грунты (оптимального / неоптимального состава) обработанные цементом: соответствующие марке: 20 40 60 75 100 То же, обработанные зольными или шлаковыми вяжущими соответствующие марке:20 40 60 75 100 |
500/400 600/550 800/700 870/830 1000/950
450/350 550/500 750/650 870/780 950/910 |
Пески гравелистые крупные , средние / пески мелкие и пылеватые, супесь легкая и тяжелая, суглинки легкие, обработанные цементом: Соответствующие марке:20 40 60 75 100 то же, обработанные зольными или шлаковыми вяжущими: соответствующие марке: 20 40 60 75 100 |
400/250 550/400 700/550 870/750 950/870
300/200 450/300 600/450 730/600 870/750 |
Таблица 13
Нормативные значения модуля упругости для конструктивных слоев из щебеночно-гравийно-песчаных материалов, не обработанных вяжущими, соответствующих ГОСТ 25607-94 и ГОСТ 3344-83
Материал слоя |
Нормативные значения модуля упругости Е, МПа |
Щебеночные / гравийные смеси (С) для покрытий: непрерывная гранулометрия (ГОСТ 25607) при максимальном размере зерен: С1 – 40мм С2 – 20мм Смеси для оснований: непрерывная гранулометрия: С3 – 120мм С4 – 80мм С5 – 80мм С6 – 40мм С7 – 20мм |
300/280 290/265
280/240 275/230 260/220 250/200 240/180 |
Шлаковая щебеночно-песчаная смесь из неактивных и слабоактивных шлаков (ГОСТ 3344) С1 – 70мм С2 – 70мм С4 – 40мм С6 – 20мм |
275 260 250 210 |
Таблица 14
Нормативные значения модуля упругости для щебеночных оснований, устраиваемых методом заклинки, соответствующих ГОСТ 25607- 94
Материал слоя |
Нормативные значения модуля упругости Е, МПа |
Щебень фракционированный 40-80 (80-120) мм с заклинкой:
|
450/350 400/300
450/400 500/450 450-700/350-600 |
Примечание. В числителе – для слоя из легкоуплотняемого щебня; в знаменателе – из трудноуплотняемого щебня.
