Учебное пособие 800553

Окончание табл. 3.5

применять асфальтобетоны из смесей видов и марок, рекомендуемых для дорог I, II категорий; для дорог промышленных районов - рекомендуемых для дорог III категории; для остальных улиц и дорог - рекомендуемых для дорог IV категории.

2. Битумы марок БН рекомендуется применять в мягких климатических условиях, характеризуемых средними температурами самого холодного месяца года выше минус 10° С.

На дорогах I-II технических категорий для покрытия следует применять плотный асфальтобетон, укладываемый в горячем состоянии I марки, типов А, Б, В и Г. В районах с климатом близким к морскому следует применять высокоплотный или плотный асфальтобетон.

На дорогах III технической категории – горячие, плотные асфальтобетоны типов А, Б, В, Г и Д марки II.

На дорогах IV технической категории – горячие плотные смеси асфальтобетонов типа Б, В, Г и Д марки III.

Несущий слой основания капитальных дорожных одежд следует устраивать из прочных материалов:

-пористого асфальтобетона или дегтебетона,

-щебеночных смесей, обработанных битумной эмульсией,

-фракционированного щебня, обработанного вязким битумом по способу пропитки,

-фракционированного щебня, уложенного по принципу расклинки мелким щебнем или гранулированным активным шлаком,

-фракционированного щебня, укрепленного по методу пропитки цементопесчаной смесью и т.д.

32

На дорогах с движением автомобилей грузоподъемностью 8 т и более при устройстве покрытий толщиной 3-5 см верхняя часть несущего основания должна быть предусмотрена из асфальтобетона.

Нижнюю часть несущего основания в зависимости от расчетных условий движения устраивают из монолитных (укрепленных грунтов и каменных материалов) и зернистых материалов, отвечающих требованиям действующих нормативных документов (СНиП и ГОСТ).

В конструкциях дорожных одежд для дорог с тяжелым и интенсивным движением на контакте слоев из крупнозернистых или гравийных материалов с песчаными слоями основания или с грунтом земляного полотна следует предусматривать устройство разделяющих прослоек из геотекстиля для предотвращения взаимопроникновения материалов смежных слоев и снижения в связи с этим долговечности конструкции.

3.4.Конструирование покрытий и оснований облегченных и переходных дорожных одежд

Дорожные одежды облегченного типа с усовершенствованным покрытием применяют на дорогах III и IV технических категорий, а также при стадийном строительстве дорожных одежд на дорогах II технической категории. При этом применяют следующие покрытия:

-асфальтобетонные или дегтебетонные,

-из черного щебня,

-из щебня, обработанного вяжущим по способу пропитки,

-из крупнообломочных материалов,

-из песчаных грунтов, обработанных в установке битумной эмульсией совместно с цементом.

Предварительно толщину покрытия из асфальтобетона для облегченных дорожных одежд следует назначать 4-6 см, а при использовании других материалов – 6-8 см. Окончательно толщину покрытия устанавливают расчетом.

Несущие основания для облегченных дорожных одежд с усовершенствованным покрытием для дорог III и IV категорий следует предусматривать из монолитных или зернистых материалов:

-гравийного пористого асфальтобетона,

-гравийно-песчаных смесей, обработанных битумной эмульсией, дегтями

идругими органическими вяжущими,

-различных материалов и грунтов и побочных продуктов промышленности, обработанных неорганическими или комплексными вяжущими,

-щебеночных и щебеночно-гравийных смесей.

Дорожные одежды с покрытиями переходного типа можно устраивать на дорогах IV и V категорий, а также при стадийном строительстве дорожной одежды на дорогах III категории.

К переходным покрытиям относят:

33

-щебеночные и гравийные из прочных пород,

-из малопрочных каменных материалов и грунтов, укрепленных органическими, неорганическими или комплексными вяжущими,

-мостовые из булыжного и колотого камня.

Для покрытий, устраиваемых по способу заклинки, применяют фракционированный щебень естественных горных пород, щебень из горнорудных отходов и щебень из малоактивных шлаков.

Вопросы для самопроверки

1.Какие задачи решаются на этапе конструирования дорожных одежд нежесткого типа ?

2.Какими принципами руководствуются при конструировании дорожных одежд ?

3.Какими нормативными документами регламентируются параметры асфальтобетонных смесей ?

4.Как классифицируются асфальтобетонные смеси в зависимости от температуры укладки ?

5.Какой параметр лежит в основе подразделения асфальтобетонных смесей на типы ?

6.С какой целью ограничивают минимальную толщину слоев с органическим, вяжущим, укладываемых на слой основания из материалов, укрепленных цементом ?

7.Каковы основные принципы назначения толщин слоев в конструкции дорожной одежды на стадии конструирования ?

34

4.ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАСЧЕТА НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОРОЖНОСТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.1.Расчетные нагрузки и расчетные параметры

Расчет дорожной одежды автомобильных дорог общей сети и городских улиц (дорог) производят с учетом перспективной интенсивности и состава движения на год службы дорожной одежды перед капитальным ремонтом.

Подвижной состав на автомобильных дорогах весьма разнообразен. Различные типы автомобилей, проезжающих по дорогам и имеющих различные технические данные, создают определенные трудности как при выборе расчетной нагрузки на дорожную одежду, так и при приведении фактических нагрузок к расчетным. Поэтому при проектировании дорожной одежды перспективную интенсивность движения различных марок автомобилей приводят к перспективной интенсивности движения расчетного автомобиля.

Расчетный автомобиль – условная транспортная единица, параметры которой используются в расчетах дорожных одежд на прочность.

Основные параметры расчетного автомобиля:

-нагрузка на колесо (нормативная нагрузка, передаваемая на колесо одиночной, наиболее нагруженной оси автомобиля),

-давление на покрытие,

-диаметр круга, равновеликого площади передачи давления в зоне контакта колеса с дорожным покрытием.

При проектировании дорожных одежд нежесткого типа за расчетный принимают наиболее тяжелый автомобиль в составе транспортного потока, доля которого составляет не менее 10% от перспективной интенсивности движения.

Для проектирования автомобильных дорог общего пользования Государственным стандартом устанавливаются нормативные нагрузки и расчетные схемы нагружения [46].

Нормативные нагрузки – временные вертикальные нагрузки от транспортных средств, принимаемые в виде условных нагрузок для проектирования автомобильных дорог общего пользования и мостовых сооружений на них.

Схемы нагружения – расположение нагрузки в поперечном и продольном направлениях на проезжей части, обочинах и на мостовых сооружениях автомобильной дороги.

В соответствии с ГОСТ Р 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения на автомобильных дорогах общего пользования» [44] нагрузку от автотранспортных средств на автомобильных дорогах общего пользования принимают в виде схем АК или НК.

Расчет дорожных одежд выполняют в соответствии со схемой нагрузки от автомобиля АК. Расположение нагрузки в продольном и поперечном направлении на проезжей части дороги схематично представлено на рис. 4.1.

35

I

Полоса нагрузки

Рис.4.1. Схема автомобильной колесной нагрузки АК (размеры в метрах)

Схема нормативной нагрузки АК включает одну двухосную тележку с нагрузкой на ось, равной 10 К (кН) и равномерно распределенной вдоль дороги.

Класс нагрузки К для нормативной колесной нагрузки АК при расчетах нежестких дорожных одежд следует принимать равным:

для автомобильных дорог I-a, I-б, I-в, II категории – 11,5 (К1), для автомобильных дорог III и IV категории – 10 (К2),

для автомобильных дорог V категории – 6 (К3).

При расчете дорожных одежд равномерно распределенная нагрузка вдоль направления движения (см. рис. 4.1,а) не учитывается.

Ось нормативной нагрузки АК при расчете нежестких дорожных одежд размещается на середине полосы движения проезжей части (см. рис. 4.1, б).

Действующие Межгосударственные отраслевые дорожные нормы (МОДН 2-2001) устанавливают в качестве расчетной нагрузку, соответствующую расчетному автомобилю группы А, если в задании на проектирование расчетная нагрузка не оговорена специально. В зависимости от нормативной статической нагрузки на ось различают группы А1 (100 кН), А2 (110 кН) и А3 (130

кН) [3].

Согласно СНиП 2.05.02-85 нагрузку на одиночную, наиболее нагруженную ось двухосного автомобиля для расчета прочности дорожной одежды следует принимать для дорог I-IV категории – 100 кН, V категории – 60 кН.

В качестве расчетных параметров, характеризующих величину и повторяемость нагрузок от автомобиля на дорожную одежду, используют:

при расчете дорожной одежды на воздействие неподвижного транспортного средства (статическая нагрузка)

−среднее расчетное давление колеса на покрытие р, МПа,

−расчетный диаметр следа колеса неподвижного автомобиля Dн, см;

36

при расчете дорожной одежды на воздействие движущегося автомобиля

−среднее расчетное давление колеса на покрытие р, МПа,

−расчетный диаметр следа колеса движущегося автомобиля Dд, см,

−приведенную к расчетной перспективную интенсивность воздействия на-

грузки Nр, ед/сут,

−суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки

красчетной точке на поверхности конструкции за срок службы дорожной оде-

жды ∑Nр, ед/сут.

Величину p принимают равной давлению воздуха в шинах. Диаметр расчетного отпечатка шины D определяют из зависимости

где Qрасч – расчетная величина нагрузки, передаваемой колесом на поверхность покрытия, кН; p – давление воздуха в шинах, МПа.

Числовые значения параметров расчетной нагрузки принимают по табл. 4.1.

Примечания: 1. В числителе приведены числовые значения для движущегося (Dд), в знаменателе - для неподвижного колеса (Dн).

2. К1, К2, К3 – класс нагрузки согласно ГОСТ Р 52748-2007; А1, А2, А3 – группа расчетной нагрузки в соответствии с МОДН 2-2001.

Перспективную интенсивность воздействия расчетной нагрузки Nр на последний год срока службы дорожной одежды определяют по формуле

m=1

где fпол - коэффициент, учитывающий число полос движения (табл.4.2); n - общее число различных марок транспортных средств в составе потока; Nm - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-ой марки на последний год службы дорожной одежды; Sm.сум - суммарный коэффициент приведения транспортного средства m-ой марки к расчетной нагрузке.

37

Таблица 4.2

Значение коэффициента полосности fпол

Значение суммарного коэффициента приведения определяют по формуле

i=1

где n1 – число осей у данного транспортного средства, для приведения которого к расчетной нагрузке определяют коэффициент Sm.сум; Si – коэффици-

ент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из n1 осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке.

Коэффициент приведения Si определяют по формуле

где Qдi – номинальная динамическая нагрузка от колес на покрытие;

Qд. расч – расчетная динамическая нагрузка от колес на покрытие; β – показатель степени, принимаемый равным: 4,4 – для капитальных дорожных одежд, 3,0 – для облегченных дорожных одежд, 2,0 – для переходных дорожных одежд.

Номинальную динамическую нагрузку Qдn определяют по паспортным данным на транспортное средство с учетом распределения статических нагрузок на каждую ось:

где Кдин – динамический коэффициент, принимаемый равным 1,3; Qi – номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси (по паспортным данным).

При определении расчетного значения номинальной статической нагрузки для многоосных автомобилей Qi,мн фактическую номинальную нагрузку на

38

где Бm – расстояние между крайними осями тележки, м; a, b, c – параметры, определяемые в зависимости от капитальности дорожной одежды и числа осей тележки по данным табл.4.3.

Примечание. В числителе – для капитальных и облегченных типов дорожных одежд, в знаменателе – для переходных.

Суммарный коэффициент приведения определяют в следующей последовательности:

−назначают расчетную нагрузку и определяют ее параметры: Q расч, p, D;

−для каждой марки автомобилей в составе перспективного движения по паспортным данным устанавливают величину номинальной статической на-

грузки на колесо для всех осей транспортного средства Q i;

−находят величину номинальных динамических нагрузок Qдi от колеса для каждой оси и величину расчетной динамической нагрузки по формуле (4.5);

−вычисляют коэффициент приведения номинальной нагрузки от колеса

каждой из осей Si к расчетной;

− вычисляют суммарный коэффициент приведения нагрузки от рассматриваемого типа автомобиля к расчетной нагрузке по формуле (4.3).

Данные о нагрузках, передаваемых на дорожное покрытие автотранспортными средствами, выпускаемыми серийно, следует принимать по специальным справочникам или по данным, приведенным в прил. 4 (см. табл.П.4).

Суммарный коэффициент приведения Sm.сум допускается приближенно принимать по данным табл. 4.4.

39

Окончание табл. 4.4

Суммарное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции дорожной одежды за срок службы определяют по формуле

где Кс – коэффициент суммирования; q- показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам; Тсл - расчетный срок службы

дорожной одежды, лет (принимается по данным табл. 4.5); Трдг - число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости дорожной конструкции (принимается по данным табл.4.6 и рис.4.2); kп – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (принимается по данным табл.4.7).

Показатель изменения интенсивности движения рассчитывается по фор-

муле

Срок службы дорожной одежды принимают в соответствии с данными табл. 4.5 в зависимости от категории дороги, типа дорожной одежды и дорож- но-климатической зоны.

Таблица 4.5 Рекомендуемый расчетный срок службы дорожной одежды

40