книги из ГПНТБ / Дегтяренко, В. Н. Автомобильные дороги промышленных предприятий учеб. пособие

основе технико-экономического сравнения вариантов. При этом необходимо учитывать перевозки в период строительства.

Т а б л и д а 20

Классификация дорожных одежд

I.Усовершенство­

ванные:

Более совершенные типы покрытия требуют больших капи­ тальных вложецпіі в строительство дороги, по дешевле в экс­ плуатации, так как имеют большие межремонтные сроки. Одна­ ко окупается высокая стоимость только при достаточно большой интенсивности движения.§

§ 55. Принципы конструирования нежестких дорожных одежд

Проектирование дорожных одежд ведется в два этапа: кон­ струирование II расчет. .

При конструировании выбирается материал, число и после­ довательность расположения конструктивных слоев, назначается ориентировочная толщина слоев. Правильность конструирования затем проверяется расчетом.

Как уже было сказано, необходимо как можно шире приме­ нять местные материалы, улучшенные подбором состава смеси, обработанные различными вяжущими. Важно учитывать клима­ тические условия. Так, в условиях достаточного увлажнения щебеночные покрытия в процессе эксплуатации уплотняются п

1 2 0

крепнут за счет слабых вяжущих свойств мелкой каменной пыли, образующейся при трении щебенок друг о друга. Эти же покры­ тия в условиях недостаточного увлажнения — пыльны и непроч­ ны. Цементно-бетонные покрытия опасны в районах с частыми ■гололедами.

Число конструктивных слоев должно быть наименьшим при возможно более простой технологии их изготовления. Прочность (модуль деформации) и водонепроницаемость слоев должна понижаться сверху вниз, кроме случаев устройства специальных водозащитных слоев основания.

Наименьшая толщина конструктивных слоев определяется крупностью минеральных частиц (табл. 21), наибольшая — условиями формирования слоев и их уплотнениём катками.

При конструировании необходимо проверить целесообраз­ ность стадийного строительства дороги, с использованием для движения на первом этапе основания дорожной одежды, с после­ дующим его ремонтом и укладкой покрытия.

Санитарными нормами запрещается использование на завод­ ских территориях каменноугольных дегтей, пеков и смол для дорожных покрытий. Щебеночные, гравийные и шлаковые по­ крытия, образующие пыль, разрешается применять на завод­ ских территориях без обработки вяжущими только на второсте­ пенных дорогах, без регулярного движения.

В табл. 22 приведены несколько типов рекомендованных конструкций дорожных одежд [17].

Необходимо учитывать, что для нежестких одежд соотноше­ ние модулей деформации соседних слоев должно быть в преде­ лах 1,5—3,0.

Г л а в а XIV

РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

§ 56. Расчет подстилающего слоя

Подстилающий слой дорожной одежды или дополнительный слой основания имеет своей целью, кроме передачи нагрузки от ■основания одежды на земляное полотно, защитить одежду от действия пучин, прервать капиллярное поднятие влаги, отвести излишнюю влагу, попавшую под дорожную одежду через тре­ щины в ней и через обочины, погасить вибрации, возникающие при движении автомобилей. В соответствии с этим дополнитель­ ный слой основания рассчитывается из условий недопущения морозного вспучивания и осушения, отвода воды.

121

Зависимость величины вспучивания от глубины промерзания

где Нhp — глубина промерзания;

а — коэффициент природных условий местности. Необходимая толщина морозоустойчивого слоя

Ч

где Лд — допустимое морозное вспучивание;

/imas — максимальное морозное вспучивание, наблюдаемое в данной местности на дорогах без подстилающе­ го слоя;

hi — толщина покрытия с учетом каменного основания. Глубина промерзания определяется по данным метеостанций,

максимальное вспучивание — по опыту дорожно-эксплуатацион­ ной: службы. Допустимое морозное вспучивание можно принять

толщина его — не -менее 10 см.

При продольном уклоне дороги вода, просочившаяся в под­ стилающий, слой, движется по нему в пониженные места дороги, перенасыщая там и дополнительный слой основания и грунт земляного полотна. При постоянном движении вода заиливает дренирующий материал подстилающего слоя. Это особенно опас-

1 2 2

[23

СЧ с ч

124

но ранней весной, когда дренажные воронки, расположенные под обочинами, еще полностью не оттаяли и плохо пропуска­ ют воду.

Чтобы вода не скапливалась на пониженных участках доро­ ги, на спусках устраивают специальные поперечные дренажные прорези. Расстояние между ними (по Тулаеву и Борщевскому) можно определить по формуле

где

( 1 2 1)

Здесь q — количество воды, поступающей в дренирующий слой в м3/сут. на площади 1 м2 корыта;

і — продольный уклон корыта;

k — коэффициент фильтрации материала подстилающего слоя, м/сут.;

Атах — наибольшая глубина потока свободной воды в уста­ новившемся состоянии.

Определение расстояния между поперечными прорезями можно вести по специальным номограммам и графикам [21].

Расчет толщины дополнительного слоя основания из усло­ вий передачи нагрузки от расчетного подвижного состава прово­ дится в обычном порядке, как это будет указано дальше.

§ 57. Расчет нежесткой дорожной одежды методом Союздорнии

Расчет состоит из определения потребного модуля деформа­ ции дорожной одежды, соответствующего интенсивности и со­ ставу движения, и определения общего, эквивалентного модуля сконструированной многослойной одежды, зависящего от тол­ щины и модуля отдельных конструктивных слоев одежды и мо­ дуля грунтового основания. Прочность дорожной одежды характеризуется предельной допускаемой деформацией (табл. 23). Ввиду того, что нежесткая дорожная одежда явтяется упруго-пластичной, при повторных нагрузках деформации накапливаются. В настоящее время предложено для дорог вы­ соких категорий вести расчет в пределах обратимых деформаций, с проверкой нижней плоскости каждого конструктивного слоя

125

на растягивающие напряжения при изгибе. Однако' Эта методика еще не получила широкого признания.

Предельной допустимом деформацией, в соответствии с дей­ ствующей инструкцией (ВСН 46-60), является деформация от подвижной вертикальной нагрузки, при увеличении которой в одежде возникают трещины или существенно нарушается про­ порциональность нагрузки и деформаций (переход в зону просадочных деформаций).

Схема напряжений, возникающих в нежесткой дорожной одежде под действием вертикальной нагрузки, приведена на рис. 63.

Рис. 63. Схемы деформаций и напряжений в дорожной одежде.

Для определения напряжения и деформаций многослойная дорожная одежда приводится к эквивалентному ей по распреде­ лению напряжений однородному изотропному массиву. Распре­ деление напряжений в таком массиве принимается по формуле, подобной формуле Буссинеска для упругого полупространства, с введением опытных коэффициентов., учитывающих упруго-вяз­ кое состояние практически применяемых дорожно-строительных материалов.

126

( 1 2 2 )

где а — коэффициент формы площадки контакта, принимаемый для одного колеса 1, для спаренных колес 0,85;

а — коэффициент, характеризующий свойства материала, принимаемый для изотропной среды — 2,5; слоистых систем 0,7—1,2; грунтов 1,5—2,0;

р — удельная нагрузка в пределах площадки контакта ко­ леса с покрытием, кг/см2;

D — диаметр равновеликого круга контакта;

z —• глубина, на которой определяется напряжение.

По известному закону распределения напряжений может быть определена деформация одежды. Если принять, что дефор­ мируется столбик материала диаметром равным диаметру равно­ великого круга контакта колеса с покрытием, если пренебречь сцеплением деформируемого столбика с окружающим его мате­ риалом, общая деформация будет равна

С О

(123)

подставляя значение (122) и интегрируя, получаем

С О

(124)

Для изотропной среды при а = 2,5, а = 0

(125)

для слоистой системы при а=1, а= 1

p D я

(126)

для приведенной к эквивалентному модулю

яp D

127

o iкуда

яр Р

(127)

2 ' I

В этой формуле не учтено накопление осадок от повторных нагрузок. Накопление осадок учитывается эмпирическим коэф­ фициентом

Л'=0,5+0,65/£у/Ѵр, ■ (128)

где Nр — приведенная к расчетному автомобилю интенсивность' движения;

у — коэффициент, равный для дорог с двухполоской проез­

мация

128

где h — толщина покрытия;

£иокр — модуль деформации покрытия. Расчетные значения К приведены в табл. 23.

Потребный модуль деформации для дорог, не имеющих посто­ янного движения, следует принимать при расчетном автомобиле Н-13 по табл. 24.

Приведение двухслойной системы к эквивалентной однослой­ ной производится по равенству их жесткостей (рис. 64)

Рис. 64. Схема приведения двухслойной дорожной одежды к однослойной с эквивалентной жесткостью.