Нормативные значения кратковременного модуля упругости асфальтобетонов различных составов (при расчете конструкции по допускаемому упругому прогибу и по условию 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	-	3800	1500	800	500	350
Пористый дегтебетон	-	2000	300	400	350	300
Асфальтобетоны холодные Бх	-	1300	-	-	-	-
Вх	-	1100	-	-	-	-
Гх	-	900	-	-	-	-
Дх	-	750	-	-	-	-

 

Таблица П.3.5

Конструктивные слои из черного щебня

№ п/п	Материал	Нормативные значения модуля упругости, Е, МПа
1	Черный щебень, уложенный по способу заклинки	600-900
2	Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом и битумной эмульсией	400-600

Таблица П.3.9

Щебеночные основания, устраиваемые методом заклинки, соответствующие гост 25607-94

Материал слоя	Нормативные значения модуля упругости, Е, МПа
Щебень фракционированный 40-80 (80-120) мм с заклинкой:
- фракционированным мелким щебнем	450 350
- известняковой мелкой смесью или активным мелким шлаком	400 300
- мелким высокоактивным шлаком	450 400
- асфальтобетонной смесью	500 450
- цементопесчаной смесью М75 при глубине пропитки 0,25-0,75 h слоя	450-700 350-600

Примечание. Для слоя: в числителе - из легкоуплотняемого щебня; в знаменателе - из трудноуплотняемого щебня.

1,7.3. Толщины конструктивных слоев в уплотненном состоянии следует принимать не менее приведенных в таблице (СНиП 2.05.05 -85):

Материалы покрытий и других слоев дорожной одежды	Толщина слоя, см
Асфальтобетон или дегтебетон мелкозернистый	3 - 5
Асфальтобетон или дегтебетон крупнозернистый	6 - 7
Асфальтобетон или дегтебетон песчаный	3 - 4
Щебеночные (гравийные) материалы, обработанные органическими вяжущими	8
Щебень, обработанный органическим вяжущим по способу пропитки	8
Щебеночные и гравийные материалы, не обработанные вяжущими:
на песчаном основании	15
на прочном основании (каменном или из укрепленного грунта)	8
Каменные материалы и грунты, обработанные органическими или неорганическими вяжущими	10

Примечания: 1. Большие толщины асфальтобетонных покрытий следует принимать для дорог I и II категорий, а меньше - для дорог III и IV категорий.

Схема расположения слоев дорожной одежды вместе с параметрами приведена на рисунке

Е= 800 МПа

Рис. 1

1.8. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта, используя номограмму для расчёта нежёсткой дорожной одежды по критерию упругого прогиба (рис. 1):

Находим Е_5-6 - ?. Е₆/E₅ = 27,6/130 ≈ 0,21, h₅/D = 30/37 ≈ 0,8, где D – расчётный диаметр следа колеса. Из точки с координатой 0,8 на оси абсцисс восстановим перпендикуляр, из точки с координатой 0,21 на оси ординат восстановим перпендикуляр и место их пересечения на кривой есть отношение E_5-6/Е₅: E_5-6/Е₅ = 0,48. Из найденного отношения находим Е_5-6 = 0,48 Е₅ = 0,48 130 =62,4 МПа.

Далее находим Е_2-6 - ?, Е_общ = Е_1-6, Е_1-6/E₁ = 269/3200 ≈ 0,084, h₁/D = 4/37 ≈ 0,1. Из точки с координатой 0,1 на оси абсцисс восстановим перпендикуляр до пересечения с кривой со значением 0,084 и проведем перпендикуляр на ось ординат, найденное значение: Е_2-6/Е₁ = 0,06, находим Е_2-6 = 0,06 Е₁ = 0,06 3200 = 192 МПа.

Аналогично выполняем расчёт, для 2-го, 3-го и 4-го слоя:

h₂/D = 6/37 ≈ 0,16, Е_2-6/E₂ = 192/1400 ≈ 0,137, Е_3-6/Е₂ = 0,1, Е_3-6 = 0,1 Е₂ = 0,1 1400 = 140 МПа.

h₃/D = 8/37 ≈ 0,216, Е_3-6/E₃ = 140/800 ≈ 0,175, Е_4-6/Е₃ = 0,12, Е_4-6 = 0,12 Е₃ = 0,12 ₈00 = 96 МПа.

Далее находим h₄: Е_4-6/E₄ = 96/450 ≈ 0,213, Е_5-6/Е₄ = 62,4/450 = 0,14, h₄/D = 0,25, h₄ = 0,25 37 = 9,25 см. Принимаем h₄=10 см.

2. Расчёт по условию сдвигоустойчивости в грунте.

2.1.Приводим предварительно назначенную дорожную конструкцию к двухслойной расчетной модели. В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при W_p = 0,865W_Т и N_p = 460600 авт.) Е_н = 26,7 МПа,  = 9° и с = 0,003 МПа. Вычисляем модуль упругости верхнего слоя модели.

МПа.

2.2.По отношениям и и при  = 9° с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: .

Рис. 3.2. Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при h_в/D = 0¸2,0)

2.3. Вычисляем действующие в грунте активные напряжения сдвига

2.4 Определяем предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя по формуле

где - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), принимаемое с учетом повторности нагрузки; - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см; - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя; - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки; - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.

С_N = 0,003 МПа сцепление при

К_д = 4,5 использование в песчаном слое крупного песка

Z_оп = 58 см

_ст = 34

g_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,0044,5 + 0,10,00286tg 34° = 0,0251,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа.

2,5 Проверяем выполнение условия прочности

.

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу .

3. Расчёт конструкции дорожной одежды на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

3.1 Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев. Модуль упругости нижнего слоя равен

Е_2-6 = 192 МПа.

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя (h_в = 28 см):

МПа

3.2 По отношениям и по номограмме определяем

Рис. 3Номограмма для определения растягивающего напряжения s_r при изгибе в верхнем монолитном слое двухслойной системы

Расчетное растягивающее напряжение определяют по формуле

,

где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме; - расчетное давление; - коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции, одно баллонное колесо.

3.3 Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле:

,

где - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки; - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки; - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов; - коэффициент вариации прочности на растяжение; - коэффициент нормативного отклонения.

R_o = 8,0 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета

ν_R = 0,1

t = 2,19

m = 4,3;  = 5,9

N_p = 460600 авт.

_,

k₂ = 0,8 (пористый и высокопористый бетон)

3.4 Проверка условия прочности . Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет критерию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

14