Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. В.В. Сиротюк (ФГБОУ ВО «СибАДИ»); д-р техн. наук, проф. В.В. Ушаков (ФГБОУ ВО «МАДИ»)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве учебного пособия.

Смирнов, Александр Владимирович.

А65 Проектирование проезжей части автомагистралей и дорог на воздействие подвижных нагрузок[Электронный ресурс] : учебное пособие / А.В. Смирнов, А.Ю.

Баженова. – ЭлектронСибАДИ. дан. − Омск : СибАДИ, 2016. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/ irbis64r_plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.

ISBN 978-5-93204-919-8.

Приводится методика динамического расчета дорожных конструкций автомагистралей и дорог. Рассмотрены примеры расчетов конструкций на прочность. Расчет основан на применении теории упругости и волновой динамики.

Имеет интерактивное оглавление в виде закладок.

Предназначено для аспирантов и о учающихся по направлению «Строительство», а также специал стов дорожной отрасли, занимающихся проектированием и строительством транспортных сооружений.

Текстовое (символьное) издание (1,4 МБ)

Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ;

1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов Adobe Acrobat Reader ; Google Chrome

Редактор И.Г. Кузнецова

Техническая подготовка − Т.И. Кукина Издание первое. Дата подписания к использованию 13.06.2016

Издательско-полиграфический центр СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПЦ СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2016

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Настоящее учебное пособие предназначено для обучающихся по направлению «Строительство» четырех профилей и специальностей и работников системы дорожного хозяйства, содержит методики расчета на прочность проезжей части автомагистралей и дорог и принципы конструирования слоистых дорожных конструкций.

Расчеты на прочность основаны на предельных состояниях: по общим динамическим деформациям, напряжениям растяжения при изгибе и сжатии.

Эти критерии прочности предусматривают нагружение дорожной конструкции расчетной нагрузкой, эквивалентной по числу воздействий суммарным нагрузкам от смешанных транспортных потоков за весь период эксплуатации конструкции проезжейИчасти.

Рекомендации, изложенные в учебном пособии, позволяют проектировать проезжую часть автомагистралейДи дорог с цементобетон-

ными и асфальтобетонными покрытиями и основаниями, они применяются при проектировании вновь строящихся и реконструируемых автомобильных дорог и разработке альбомов типовых конструкций.

2. НОРМбТИВНЫЕАССЫЛКИ

Рекомендуетсяииспользовать следующие документы:

а) ГОСТ 9128−2009. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетонС . Технические условия;

б) ГОСТ 8267−93. Щебень гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия;

в) ГОСТ 25607−94. меси щебеночно-, гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия;

г) ГОСТ 22245−90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия.

3

3.ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ

ИРАЗМЕРНОСТИ

4

4. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Учебное пособие содержит указания по конструированию и расчету проезжей части автомагистралей и дорог общей сети. Ими следует пользоваться при:

− проектировании дорожных конструкций (одежд) на вновь сооружаемых и реконструируемых участках автомагистралей и дорог, преимущественно с многолетним воздействием подвижных транспортных потоков. Рекомендации, изложенные в учебном пособии, не распространяются на места остановок, стоянок, торможений и пере- ходно-скоростные полосы автомагистралей и дорог;

− разработке каталогов и альбомов типовых решений по конст-

Конструкция проезжей части включает дорожные одежды капитального и облегченного типов с усовершенствованными цементобетонными или асфальтобетонными покрытиями, а также облегченными.

Классификация дорожных одежд и покрытий приведена в табл. 4.1.

5

В составе проезжей части автомагистралей и дорог различают следующие элементы дорожной одежды:

Покрытие – верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес транспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов.

По поверхности покрытия могут быть устроены слои поверхностных обработок различного назначения (слои для повышения шероховатости, защитные слои и т.п.), а также выполнено рифление поверхности.

Основание – часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их вели-

чины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также морозоустойчивость и осушениеИконструкции.

Следует различать несущую часть основания (несущее основание) и дополнительные слои основанияД. Несущая часть основания должна обеспечивать прочность дорожной одежды и быть морозоустойчивой.

Дополнительные слои основанияА– слои между несущим основанием и подстилающим грунтом, предусматриваемые при наличии неблагоприятных погодноб-климатических и грунтово-гидрологичес- ких условий. Эти слои совместно с покрытием и основанием должны обеспечивать необходимыеиморозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать услов я для снижения толщины вышележащих слоев из дорогостоящСх материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой, его называют морозозащитным, теплоизолирующим, дренирующим. К дополнительным слоям и прослойкам относят также гидро- и пароизолирующие, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительные слои устраивают из песка и других местных материалов, а также из геотекстиля, пенопласта, полимерных пленок и т.п.

Рабочий слой земляного полотна (подстилающий грунт) – верхняя часть полотна в пределах от низа дорожной одежды до 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия.

Капитальную и облегченную дорожную одежду с усовершенствованным покрытием проектируют с таким расчетом, чтобы за межремонтный срок не возникло разрушений и недопустимых с точки зрения предусмотренных действующими нормативными документами требований к ровности покрытия остаточных деформаций, а также

6

чтобы воздействие природных факторов не приводило к недопустимым изменениям в ее элементах.

Облегченную дорожную одежду с усовершенствованным покрытием рассчитывают на менее продолжительный межремонтный срок службы, чем для капитальных одежд. Это позволяет применять менее долговечные и дорогостоящие материалы и облегчить конструкцию.

При проектировании дорожных одежд переходного типа, выравнивание которых не сопряжено со значительными затратами (щебеночные, гравийные и подобные им покрытия), допускают возможность более значительного накопления остаточных деформаций под действием движения.

В районах с влажным и холодным климатом на участках с неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями должны быть предусмотрены меры по осушению и обеспечению морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.

Примечание. * − исчерпание удовлетворительного состояния асфальтобе-

тонного покрытия соответствует ухудшению ровности до JRJ = 1,70 м/км, усталостному и температурному растрескиванию на 40–60% площади покрытия, выбоинам и выкрашиваниям – 12% площади и снижению скорости движения на 10%. Исчерпанию удовлетворительного состояния цементобетонных покрытий соответствует их растрескивание до 30 м на 100 м2 площади покрытия.

7

Запроектированная дорожная одежда должна быть не только прочной и надежной в эксплуатации, но экономичной и возможно менее материалоемкой, особенно по расходу дефицитных материалов и энергии, а также должна соответствовать экологическим требованиям. Экономичность конструкции определяют по результатам сопоставления вариантов с оценкой сравнительной экономической эффективности капитальных вложений по действующим нормативным документам. Выбор конструкции дорожной одежды и тип покрытия обосновывают технико-экономическим анализом вариантов.

Расчетный (проектный) срок службы проектируемой дорожной одежды принимается по табл. 4.2.

5. КОНСТРУИРОВАНИЕ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

−выбор вида покрытия; АДИ

−назначение числа конструктивныхб слоев с выбором материалов для устройства слоев, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочныхитолщ н;

−размещение слоев дорожной конструкции с наибольшим распределяющимСэффектом напряжений сжатия от подвижной нагрузки, что возможно при отношен ях модулей упругости смежных слоев (верхнего к нижнему) более 2;

−оценку целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна, вплоть до укрепления его георешетками, или устройства отражающих экранов, под которыми напряжения сжатия снижаются, что снижает риск сдвига в грунте;

−предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных и проектных условий работы.

При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами:

тип дорожной одежды и вид покрытия, конструкция одежды в целом должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к дороге соответствующей категории и пла-

8

нируемому объему движения в течение заданных межремонтных сроков и предполагаемых условий ремонта и содержания;

в районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, допускается применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты, свойства которых могут быть улучшены обработкой их вяжущими (цемент, битум, известь, активные золы-уноса и др.). Одновременно надо стремиться к созданию конструкции, по возможности наименее материалоемкой;

конструкция должна быть технологичной и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожностроительных процессов;

при конструировании необходимо учитывать реальные условия проведения строительных работ (летняяИили зимняя технология

идр.).лы и изделия и нормами проектированияДавтомобильных дорог.

• Покрытие и верхние слоиАоснования должны соответствовать проектным воздействующим нагрузкам и быть выносливыми.

При выборе материалов для устройства слоев дорожной одежды необходимо учитывать следующиебположения:

• Основные задачи при конструировании пакета асфальтобетонных слоев – оптимСз ровать толщину верхнего слоя из плотного или высокоплотного асфальтобетона и сократить число слоев.

• Асфальтобетонное покрытие должно быть, как правило, однослойным. Минимальную конструктивную толщину покрытия назначают по нормам действующего СНиПа, а толщину слоя асфальтобетонного основания определяют расчетами на прочность.

• Асфальтобетонную часть несущего основания следует предусматривать, как правило, двухслойным.

• Покрытия из цементобетонных смесей проектируют однослойными. Основания из цементобетонных смесей назначаются одно- и двухслойными.

• Основание из зернистых материалов должно быть, как правило, двухслойным: несущий слой из жестких и сдвигоустойчивых материалов (щебень, гравий, щебеночноили гравийно-песчаные смеси, материалы и грунты, укрепленные неорганическим вяжущим) и до-

9

полнительный слой, выполняющий морозозащитные и дренирующие функции.

Если в дополнительном слое основания применяют однородный песок со степенью неоднородности менее 3, поверх него предусматривают укладку защитного (технологического) слоя из щебеночно- (гравийно-) песчаных смесей, отсевов дробления изверженных пород, гравелистых или крупных песков оптимального состава, а также из цементопеска. При степени неоднородности песка от 2 до 3 толщина защитного слоя принимается равной 10 см, при степени неоднородности менее 2 устанавливают защитный слой толщиной 15–20 см. В расчетах прочности дорожной одежды толщину защитного слоя включают в толщину дополнительного слоя основания. При устройстве защитного слоя можно применять геотекстиль и георешетки.

менных материалов (щебень с маркой по прочности не ниже 200; гра-

В случае использования в основании Иместных малопрочных ка-

вий и щебень из гравия по дробимостиДне ниже Др 24, песчано-

гравийные смеси; гравелистые пески и другие сдвигонеустойчивые

материалы с модулем упругости менее 250 МПа) предусматривают

несущий слой основания из прочного щебня либо из укрепленных не-

органическими вяжущими материалов с минимальной конструктив-

ной толщиной, предусматриваемой СНиПом. При этом толщину

правило, не допускается.

Дополнительные слои основания должны совместно с верхними слоями и покрытием обеспечивать необходимую прочность конструкции, морозоустойчивость, а также дренирующую способность. Нижние слои основания, особенно из зернистых материалов, должны сопротивляться сдвиговым напряжениям.

На магистральных дорогах с тяжелым и скоростным движением основания следует устраивать преимущественно из укрепленных материалов.

Толщину слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее и укладываемых на верхний слой основания из материалов, укрепленных цементом, для ограничения появления «отраженных» трещин на покрытии нужно принимать, как правило, не менее толщины слоев, укрепленных цементом. При этом минимальная толщина

10

слоев с органическими вяжущими должна соответствовать данным табл. 5.1.

Таблица 5.1

Минимальные толщины слоев для вариантов дорожных конструкций

При составлении вариантов дорожных конструкций и расчете их на прочность толщина подстилающих слоев уточняется расчетами на морозоустойчивость или дренирующую способность на основе действующих норм (ОДН 218.046−01).

Толщину грунтового слоя земляного полотна под дорожной одеждой принимают по формуле

11