30-1

где t – коэффициент нормированного отклонения, принимается в зависимости от заданного уровня надежности;

νw – коэффициент вариации влажности, равный 0,1.

Таблица 2.9

Значения коэффициентов нормированного отклонения t

6 В зависимости от расчетного значения влажности грунта по табл. 2.10 назначают модуль упругости грунта земляного полотна.

7 Намечают конструкцию дорожной одежды и принимают обычно толщину верхнего слоя одежды. Учитывая, что этот слой состоит из наиболее дорогих материалов, его величину назначают, как правило, минимально допустимой или близкой к ней.

По технико-экономическим соображениям можно также определять толщину покрытия при предварительно заданной толщине основания.

8 По табл. 2.11 для каждого материала дорожной одежды назначают модуль упругости. Для асфальтобетонов модуль упругости выбирают по табл. 2.12 при температуре покрытия 10оС.

9 Зная общий модуль упругости и принятую толщину покрытия, берут

отношения Еобщ и h1 , где Е1– модуль упругости материала покрытия; h1–

Е1 D

толщина слоя покрытия; D – расчетный диаметр следа колеса автомобиля.

10 Пользуясь номограммой (рис.2.1), на оси абсцисс находят значение h1 / D, и из нее восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривой

Eобщ . Из найденной точки пересечения опускают перпендикуляр на ось ор-

E1

динат, и по ней находят значение Eобщ′ , из которого определяют E′общ– об-

Е1

щий модуль упругости на верхней границе основания.

Таблица 2.10

Нормативные значения модулей упругости грунтов

Примечание. Классификация песков дана по ГОСТу 25 100-95. Однородные выделяются по указаниям СниП «Автомобильные дороги».

Таблица 2.11 Расчетный модуль упругости дорожно-строительных материалов

Таблица 2.12

Нормативные значения кратковременного (на перегонах) модуля упругости Е, используемые в расчетах конструкций по упругому прогибу по условию сдвигоустойчивости

Примечание. 1 За расчетную температуру принимают: при расчете по упругому прогибу 10оС, при расчете по сдвигу в I и II дорожноклиматических зонах 20оС, в III зоне – 30оС, IV– 40оС.

2 Модули упругости пористого и высокопористого асфальтобетона даны применительно к песчаным смесям. При температуре 30…50оС для мелкозернистых смесей их следует увеличить на 10 %, а для крупнозерни-

стых– на 20 %.

Для определения толщины основания берут отношения Eобщ′ / Е2 и Ео / Е2 (Е2 – модуль упругости основания, Ео – модуль упругости грунта

земляного полотна). Из точки на оси ординат, численно равной отношению Ео / Е2 , восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривой

Еобщ′ / Е2 и из полученной точки опускают перпендикуляр на ось абсцисс, по которой находят отношение h2 / D , откуда определяют толщину основания

дорожной одежды h2.

Расчет многослойной одежды осуществляется путем последовательного перехода от слоя к слою. Например, при расчете трехслойной одежды аналогично предыдущему определяют общий модуль упругости на поверхности верхнего слоя основания. Затем назначают толщину нижнего слоя основания и определяют по номограмме общий модуль упругости на поверхности нижнего слоя основания. Зная модуль упругости на поверхности верхнего и нижнего слоев основания, толщину верхнего слоя основания вычисляют, также используя номограмму.

2.3 Расчет дорожной одежды по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев.

Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте земляного полотна или в малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые деформации сдвига.

Сдвиг в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях не возникает, если будет выполнено условие

Кпр ≤ Тпр ,

Т

где Кпр – требуемой минимальное значение коэффициента прочности,

определяется по табл. 2.1 с учетом заданного уровня надежности; Тпр – допустимое предельное требуемое активное напряжение

сдвига в грунте земляного полотна в песчаном слое основания дорожной одежды;

Т– активное напряжение сдвига в расчетной (наиболее опасной) точке дорожной конструкции от действующей временной нагрузки.

За активные напряжения сдвига принимают часть сдвигающего напря-

где τ и σ– касательное и нормальное напряжения, действующие в рассматриваемой точке;

ϕ– угол внутреннего трения материала.

1 В начале расчета многослойную дорожную одежду приводят к двухслойной расчетной модели.

При расчете дорожной конструкции на прочность по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна в качестве нижнего слоя принимают грунт земляного полотна, а в качестве верхнего – всю дорожную одежду.

Средний модуль упругости всей дорожной одежды определяют по фор-

муле

где Ei– модуль упругости i-го слоя, МПа; h1– толщина i-го слоя, м;

n – число слоев дорожной одежды.

2. По номограмме (рис. 2.2 и рис. 2.3) находят удельное активное на-

пряжение сдвига ~ от действия единичной нагрузки р=1. Номограмма связы-

τн

ϕгр (лучи на номограмме) и максимальное активное напряжение сдвига τн от

единичной нагрузки в нижнем слое (нижняя горизонтальная шкала). Порядок нахождения показан на номограмме стрелками.

Активное напряжение от временной нагрузки определяют по формуле Т=τнр , (2.14)

где р – расчетное давление от колеса на покрытие.

При расчете по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания толщину верхнего слоя модели составляют все слои, лежащие над песчаным слоем. Средневзвешенный модуль упругости верхнего слоя вычисляют по формуле (2.13), а за модуль упругости нижнего слоя принимают общий модуль на поверхности песчаного слоя.

Нормативные значения модуля упругости асфальтобетонов при действии кратковременной нагрузки принимают по табл. 2.12 с учетом температуры, указанной в примечании к таблице.

Углы внутреннего трения глинистых и песчаных грунтов приведены в табл. 2.13 и 2.14, которые должны приниматься в соответствии с числом приложения расчетной нагрузки, определяемой по формуле (2.8).

Таблица 2.13. Нормативные значения сдвиговых характеристик глинистых грунтов в зависимости от расчетного числа

приложений расчетной нагрузки

Примечание. Значение сдвиговых характеристик при ΣNp=1 используются при расчете на статическое действие нагрузки. При ΣNp>106 расчетные значения ϕ и с следует принимать по столбцу «106».

Таблица 2.14 Расчетные значения угла внутреннего трения и сцепления песчаных грунтов и песков конструктивных слоев в за-

висимости от расчетного числа приложения расчетной нагрузки (ΣNp)

Примечание.1 Значения характеристик даны для условий полного заполнения пор водой. 2 В числителе –угол внутреннего трения в градусах, в знаменателе –сцепление в МПа.3.При ΣN р > А 106 расчетные значения ϕ и с следует принимать по столбцу «106». 3. Значения для супеси лёгкой крупной принимать как для песка мелкого с содержанием пылевато – глинистой фракции -8%.

Допустимое предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя или в песчаном материале основания определяют по формуле

где СN–сцепление в грунте земляного полотна (или в песчаном слое основания), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (табл. 2.13, 2.14);

kд – коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с другими слоями основания или покрытия.

При устройстве слоя, лежащего над песчаным, из укрепленных материалов, следует принимать значения kд при использовании в песчаном слое песка: крупного -4.5, средней крупности – 4,0; мелкого – 3,0. При устройстве основания, лежащего над песчаным, из неукреплённых материалов и без укладки разделительной геотекстильной прослойки следует принимать kд=2. При проверке сдвигоустойчивости в подстилающем дорожную одежду глинистом грунте земляного полотна следует принимать kд=1; γср– средневзвешенная плотность конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см3; zоn– расстояния от верха конструкции до поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, см; ϕ ст– расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки (при ΣNp=1).

Если определенное по формуле (2.11) условие прочности не выполняется, то необходимо или увеличить толщину какого-либо слоя дорожной одежды, или заменить материал одного из слоев на материал с большим модулем упругости.

2.4 Расчёт усовершенствованных дорожных одежд на сопротивление монолитных слоёв усталостному разрушению от растяжения при из-

гибе.

В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, материалов и грунтов, укреплённых комплексными и неорганическими вяжущими и др.) напряжения, возникающие под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного срока службы приводить к образованию трещин от усталостного разрушения. Для этого должно быть обеспечено условие:

где knp– требуемый коэффициент прочности с учётом заданного уровня надёжности, принимается по табл.2.1;

Rн- прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учётом

усталостных явлений, МПа;

σ r - наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом

слое, устанавливаемое расчётом.

Расчёт на усталостную прочность выполняют в следующем порядке:

1 Реальную многослойную конструкцию дорожной одежды приводят к двухслойной модели.

К верхнему слою модели относят все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый, принимая за толщину верхнего слоя hВ сумму толщин всех входящих в него слоёв (hi ).

Значение модуля упругости верхнего слоя модели EB устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоёв по формуле 2.13.

Все слои, расположенные ниже пакета асфальтобетонных слоёв, составляют нижний слой модели. В него включают также грунт рабочего слоя земляного полотна.

Общий модуль упругости нижнего слоя модели Еобщн определяют с помощью номограммы (рис. 2.1).

2 Определяют отношения hв и Ев .

DЕобщн

3 По полученным параметрам по номограмме (рис. 2.4) находят значе-

_

ние растягивающего напряжения σ r при изгибе от действия единичной нагрузки (р= 1 МПа).

Номограмма связывает относительную толщину верхнего слоя hв (го-

D

ризонтальная ось) и отношение средневзвешенного значения модуля упругости верхнего слоя к общему модулю упругости на поверхности нижнего слоя

4 Определяют расчётное растягивающее напряжение от действия временной расчётной нагрузки по формуле

где p – давление от колеса расчётного автомобиля;

kв - коэффициент учёта особенности напряжённого состояния покрытия под спаренным баллоном, kв =0,85 (при расчёте на однобаллонное колесо kв =1,0).

5 Вычисляют предельное растягивающее напряжение RN для материала нижнего слоя асфальтобетонного пакета по формуле

где RO – нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчётной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки (табл. 2.15);

k1 - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;