11.2. Определение минимального требуемого модуля упругости дорожной одежды

Определяют минимальный требуемый модуль упругости по формуле (5.2) при с = 3,20

В районах с влажным и холодным климатом на участках с неблагопр ятными грунтово-гидрологическими условиями должны быть предусмотрены меры по осушению и обеспечению морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна. В соответствии с грунтово-гидрологическими условиями строительства производят выбор значений расчетных характеристик грунтов земляного полотна для расчета дорожных одежд на прочность.

Конструкция дорожной одеждыД, ее общая толщина и толщина отдельных слоев, а также применяемые материалы должны обеспечивать при воздействии расчетных транспортных нагрузок стабильную во времени сплошность, ровность и шероховатость покрытия.

Запроектированная дорожная одежда должна быть не только прочной и надежной в эксплуатации, но экономичнойИи наименее материалоемкой, особенно по расходу дорогостоящих материалов и энергоресурсов, а также соответствовать экологическим требованиям. Выбор конструкции дорожной одежды и тип покрытия обосновывают технико-экономическим анализом вариантов.

При проектировании дорожных одежд необходимо выбирать оптимальные дорожно-строительные материалы и назначать их рациональное размещение в конструкции с учетом грунтовогидрологических условий земляного полотна.

Проектирование дорожных одежд ведется комплексно с учетом свойств земляного полотна и представляет собой единый процесс конструирования и расчета их на прочность, морозоустойчивость и осушение, а также технико-экономического обоснования вариантов.

69

Таким образом, проектирование дорожной одежды состоит из последовательно выполняемых этапов:

I – конструирование – предварительное назначение конструкций дорожных одежд;

Дорожную одежду по ширине проезжей части проектируют, как прав ло, равнопрочной.

При проектировании дорожных одежд для конкретных объектов или при разра отке типовых конструкций дорожных одежд наряду с положениями настоящего ПНСТ следует учитывать данные научнопрактического опыта (в том числе в части применения местных материалов, уточнения их расчетных характеристик и т. п.), отраженного в действующих документах, утвержденных в установленном порядке.

11.3.2.Выбор материалов конструктивных слоев

Всоответствии с ПНСТ 184 при ΣNр > 3 млн авт. для устройства слоев покрытия и верхнего слоя основания следует выбрать смеси для дорог с тяжелыми условиями движения.

Назначение конструкции дорожной одежды и ориентировочных толщин конструктивных слоев:ДИ

–щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) 16 по ПНСТ 183 на ПБВ 60 по ГОСТ Р 52056 – 5 см;

–асфальтобетон А22 НТ по ПНСТ 184 на битумном вяжущем БНД 70/100 по ГОСТ 33133 – 14 см;

–суглинистый грунт, укрепленный цементом М 60 – 30 см;

–песок средней крупности с содержанием пылеватых и глинистых частиц 0% – 30 см.

70

11.3.3. Назначение расчетных характеристик конструктивных слоев

Расчетные характеристики конструктивных слоев дорожной одежды приведены в таблице 11.2.

РасчетныебАхарактеристики грунта – суглинка легкого определяем в зависимости от расчетной влажности по формуле (7.1) при значениях:

Wтабл = 0,60 – среднемноголетнее значение относительной влажности (в долях от границы текучести) (табл. 8.1 для суглинка легкого при 1-й схеме увлажнения в III1 зоне); И

– поправка к Wтабл для участков дороги, проходящих в насыпи, с рабочей отметкой не менее, чем руководящая отметка для данного типа грунта и типа местности;

1W – поправка в равнинных районах местности, 1W =0;

2W – поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин;

основание дорожной одежды из укрепленных суглинистых грун-

тов 2W = 0,08, (см.табл. 8.2);

укрепление обочин щебнем 2W = 0,02, (см.табл. 8.2); Vr = 0,10 – коэффициент вариации;

71

t – коэффициент нормированного отклонения при требуемом уровне надежности Kн= 0,95, t = 1,71 (см. табл. 8.3);

3 = 0 – поправка на влияние суммарной толщины слоев дорожной одежды при Wтабл < 0,75.

Wр = (0,60 + 0,00 + 0,00 –0,08 – 0,02)(1 + 0,1·1,71) – 0,00 = 0,586.

Модуль упругости грунта для суглинка легкого находим по табл. 8.4 при Wр= 0,586 путем линейной интерполяцией

мости РасчетныебупругиеАхарактеристики песка среднего определяем

Егр = 84,78 МПа.

по табл. 8.6 , Е= 120 МПа, а расчетные сдвиговые характеристики по табл. 8.7, в зав с мости от ∑Nр= 7403403 авт:

сN = 0,014 МПа; сст = 0,05 МПа; φ = 12,00; φст = 36,00.

11.3.4. Расчет по допускаемому упругому прогибу конструкции

72

5) Требуемый модуль упругости определяем по (5.1):

Требуемый минимальный коэффициентИпрочности для расчета по допускаемому упругому прогибу – 1,20 (см. табл. 4.2).

Следовательно, выбранная конструкция подходит условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

11.4.Расчетпоусловиюсдвигоустойчивости

вподстилающемгрунте

Расчет выполняется в следующей последовательности: Определяют средневзвешенный модуль упругости слоев до-

рожной одежды:

73

5 5

По отношениям Еср/Егр = 682,3/84,78 = 8,05;

5

h/D = 79/34 = 2,32 и = 120 с помощью номограммы

1

(см. р с. 6.1) находят активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки (p = 1 МПа) н = 0,0141 МПа.

11.5.Расчетпоусловиюсдвигоустойчивостивпесчаномосновании

Расчет выполняют в следующей последовательности:

С помощью номограммы (см.рис.6.1)находят активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки н = 0,0144 МПа.

Активное напряжение сдвига поформуле при p = 0,8 МПа

74

Т нp .0,0144·0,8= 0,0115 МПа.

Предельное напряжение сдвига определяют по формуле (6.2):

Tпр kд(сN 0,1 срZ tg ст) 4,0 (0,0020 + 0,1·0,002·49·tg32) = 0,0325 МПа.

Определяют коэффициент прочности

Kпр = Тпр/Т = 0,0325/0,0115 = 2,83.

Требуемый м нимальный коэффициент прочности для расчета

Рис. 11.2. Схема конструкции дорожной одежды для расчета слоев асфальтобетона усталостному разрушению

от растяжения при изгибе

и hi /D = 19/34 = 0,559 спомощьюномограммы (см.рис.7.2)на-

i 1

ходят напряженияотединичнойнагрузки r =1,40МПа.

Наибольшие растягивающие напряжения определяют по формуле

(7.4)при p = 0,8 МПа

75

r r pkв =1,40·0,8·0,85=0,952МПа.

Предельное напряжение на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений RN в нижнем слое асфальтобетона определяют по

Расчетные модули упругости слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают при температуре 20 0С, соответствующей расчету дорожной одежды по критерию сдвигоустойчивости.

Расчет выполняют для слояДв следующей последовательности: Определяют средневзвешенный модуль упругости слоев из ас-

фальтобетона при температуре 20 0С по формуле

По номограмме (см.рис.7.3)по отношениям

Eср/E4 = 1542/700 = 2,20 (цифра на кривой),

3

Е4/ЕобщIV. . =700/103,2= 6,78 (цифра на луче) и h/D =30/34 = 0,882

1

(абсцисса) находим единичные растягивающее напряжение при изгибе от нагрузки r = 0,82 МПа.

76

Откуда

r = r р= 0,42·0,8 = 0,336 МПа.

Рассчитывают предельное напряжение на растяжение при изги-

где Rукр = 0,45 МПа – предельное напряжение на растяжение при из- г бе ( см. табл. П.1).

Kу – коэфф ц ент усталости, учитывающий снижение прочности матер алов, укрепленных неорганическими и комплексными

Дорожные одежды рассчитываются наИморозоустойчивость для характерных участков дороги, сходных по грунтово-гидрологическим условиям, подстилаемых одинаковыми грунтами, имеющими одну и ту же конструкцию земляного полотна (насыпь, нулевые отметки или выемка).

В соответствии с принятым типом дорожной одежды (капитальным) и видом покрытия (асфальтобетон) находим по табл. 9.1 допустимую величину морозного пучения lдоп = 4 см.

Вычисляем величину lпуч ср. по формуле9.3. Для этого находим составляющие параметры:

77