книги из ГПНТБ / Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд

ностью и сопротивлением износу. Чем больше связность (молекуляр­ ное сцепление) и меньше пустотность материала покрытия, тем оно долговечнее. Одновременно покрытие должно в достаточной степени сопротивляться изгибу и растяжению при движении тяжелых автомо­ билей и при их торможении, а также при изменении температуры, осо­ бенно в периоды, когда жесткость материала покрытия возрастает. Покрытие, как правило, проектируют из нескольких слоев, имея в виду, что верхний, наиболее тонкий, слой в основном сопротивляется износу, а нижний или два нижних должны сопротивляться изгибу под нагруз­ ками и в меньшей степени подвержены колебаниям температуры.

Как видно из табл. III.11 и рис. III.5, напряжения от изгиба тем больше, чем выше соотношение Ев/Еп. Они ничтожны при тонких слоях и достигают максимума при слоях толщиной около 8 см, а затем снова понижаются. Отношение Ев/Ея имеет наибольшую величину ранней весной, когда Ев может достигать максимального значения.

Тип покрытий выбирают исходя из размеров перспективного дви­ жения. Чем больше движение, тем больше оснований для применения в покрытии горячих асфальтобетонных смесей. При несколько мень­ шем движении (например, 250—350 автомобилей Н-Р в сутки на по­ лосу) возможно применение теплых асфальтобетонных смесей, при дви­ жении 100—200 автомобилей в сутки на полосу применяют холодный асфальтобетон или щебень, обработанный битумом.

Исходя из размера движения необходимо выбрать такую толщину слоев покрытия, при которой в них не появятся недопустимые изги­ бающие напряжения (см. § ШЛО).

Чем выше размер движения, т. е. чем выше требуемый модуль уп­ ругости конструкции, тем выше должен быть модуль упругости осно­ вания. Другими словами, при повышении требуемого модуля упругости

жем, 2,5 вместо 4). В табл. III.13 приведены величины напряжений, полученных расчетом, которые возникают на нижней поверхности по­ крытия из асфальтобетона или битумоминеральной смеси при разной толщине и различных требуемых модулях упругости.

Там же даны рекомендуемые толщины покрытий из. асфальтобетона или битумоминеральной смеси.

Для принятых значений наибольшего модуля упругости асфальто­

ским вяжущим, слой асфальтобетона при требуемом модуле более 2000 кГ/см2 должен быть не ниже 13—15 см. Более толстые слои целе­ сообразны только после экономического сопоставления при тяжелом движении большой интенсивности.

2. Верхний слой основания должен обеспечивать достаточную проч­ ность и устойчивость покрытия с тем, чтобы отношение Ев/Еи не пре­ восходило пределов, опасных с точки зрения сопротивления изгибу

221

покрытия при воздействии движущихся автомобилей, когда модуль покрытия надо брать максимальным. Поэтому при тяжелом движении обязательно следует верхний слой основания применять из укреплен­ ного вяжущими (цементом или битумом) материала как обладающего способностью сопротивляться изгибу с модулем упругости 4000— 5000 кГ/см2.

В настоящее время как у нас, так и за рубежом этому вопросу уде­ ляется все большее внимание. 20—25 лет тому назад большее распро­ странение имела конструкция в виде двух или трех слоев асфальтового бетона на основании из разгрохоченного щебня, укладываемого и ука­ тываемого по слоям с расклинкой. Для условий современного движе­ ния такой расклинки уже недостаточно. Кроме того, этот метод ста­ новится экономически невыгодным, так как щебень, получаемый при дроблении, требует дополнительной разгрохотки и раздельной транс­ портировки. Попытка усилить щебеночные слои пропиткой органи­ ческими вяжущими, чтобы повысить связность материала основания, также все больше и больше теряет смысл, так как сохраняется необ­

питки применение смешения его с вяжущим в установках, причем здесь возможна обработка как органическими, так и минеральными вяжу­ щими. Значительный эффект в процессе постройки оснований из горя­ чих битумоминеральных смесей достигают при уплотнении их толсты­ ми слоями (15—20 см) с применением тяжелых катков (особенно катков на пневмошинах). При устройстве оснований, укрепленных минераль­ ными вяжущими, возникает необходимость предотвратить распрост­ ранение усадочных трещин, неизбежных в этих слоях, на слои покры­ тия.' Как показывает практика в ряде стран, для этого необходимо, чтобы верхние слои, обработанные органическими вяжущими, не были тоньше 15—20 см, а в некоторых случаях и 25 см. Чтобы понизить опас­ ность образования трещин, рекомендуется применять медленно твер­ деющие вяжущие (золу-уноса, гранулированные шлаки и т. п.).

222

Для верхнего слоя основания, укрепленного вяжущим, могут при­ меняться щебень и гравий из каменных пород первых четырех классов.

Для I I I и IV технических категорий дорог материал верхнего слоя основания должен иметь модуль упругости не ниже 2500—3000 кГ/см2.

Все большее и большее распространение получает укрепление де­ шевыми вяжущими не только верхнего слоя основания, но и нижнего и даже верхних слоев земляного полотна. Это дает возможность пони­ зить общую толщину дорожной одежды за счет повышения модулей упругости и допускаемых сдвигающих напряжений. Целесообразно применение в южных зонах повышенного уплотнения грунтов верх­ него слоя земляного полотна. Разумеется, во всех случаях следует принимать наиболее экономичные решения.

3. Нижний слой основания выбирают исходя из двух соображений: обеспечить общий необходимый модуль основания и соблюсти толщину морозоустойчивого слоя. Как уже указывалось выше, соотношение модулей EJEn должно отвечать следующим условиям: в верхних свя­ занных слоях не должно возникать недопустимых напряжений на ра­ стяжение при изгибе, а при слоях, не обладающих сопротивлением из­ гибу, желательно, чтобы EJEn не превышало 3,5—5. Здесь широкое применение должны находить материалы местные и укрепленные вя­ жущими грунты.

Окончательно толщину верхнего и нижнего слоев назначают в ре­ зультате сравнения вариантов по экономическим соображениям. Если толщина морозоустойчивого слоя достаточно велика, то нет смысла увеличивать толщину верхнего слоя основания, так как все равно толщину нижнего слоя придется увеличивать против расчета.

4.Для уменьшения общей толщины дорожной одежды, в том числе

иморозоустойчивого слоя, необходимо при проектировании преду­ сматривать вариант улучшения верхней части земляного полотна и по­ вышения вследствие этого модуля упругости грунта при помощи за­ мены местного грунта более благоприятным привозным. Возможны ме­ роприятия по осушению (в отдельных случаях увеличение высоты на­ сыпи) и укреплению грунта вяжущими. В пределах IV и V климати­

ческих зон целесообразно повышение уплотнения грунта (до 1 — 1,1 от стандартного).

5. При реконструкции следует предварительно провести визуальное обследование и определение деформации под колесом расчетного авто­ мобиля в весенний период (см. § I I I . 20).

Определив для отдельных участков наибольшую деформацию под колесом с удельным давлением р и диаметром круга D, равновеликого следу колеса, определяют фактический модуль упругости одежды по формуле (II 1.14). Сопоставляя состояния покрытия и фактический модуль упругости одежды с требуемым по графику (см. рис. III.3), определяют необходимое утолщение.

Если обследования произведены в другой период, то нужно ввести поправки на основе испытаний аналогичных дорог в том же районе. Ориентировочно можно принять, что в весенний период деформации на 50% выше, чем во влажный период осенью. Обследования, выполнен­ ные после замерзания грунта или в сухое время лета, не могут служить

223

исходным материалом для назначения конструкции реконструируемой дороги.

Если требуемый модуль отличается не более чем на 10—12% от фактического, можно ограничиться одним слоем асфальтобетона или битумоминеральной смеси; если разница порядка до 25%, то обычно не­ обходима укладка двухслойного асфальтобетона.

При большой разнице возникает вопрос о необходимости утолще­ ния основания или реконструкции всей одежды на участке с неблаго­ приятными грунтово-гидрологическими условиями. В последнем случае необходимо предусмотреть дренажные устройства.

При утолщении основания следует применять преимущественно слои, укрепленные вяжущим, во избежание скопления воды в них.

Во всех случаях рекомендуется вычерчивать графики по опреде­ ленным типичным участкам, на которых показывается схема сущест­ вующей дорожной одежды, зпюра прочности дорожной одежды по мо­ дулям упругости, фактическое состояние покрытия, тип местности по увлажнению, тип грунта и его модуль упругости.

6. Количество слоев, составляющих дорожную одежду и их толщи­ ну, следует подчинять технологическим соображениям и принципу эко­ номичности в производстве работ (уменьшение числа операций).

Минимальные толщины отдельных слоев одежды не должны во вся­ ком случае быть меньше величин, указанных в табл. III.14.

7. Необходимо предусматривать отвод воды из нижних слоев дорож­ ной одежды. При отсутствии бортовых камней целесообразно устрой­ ство краевых полос. Следует стремиться, чтобы более водопроницаемые материалы последовательно располагались в низших слоях. Исклю-

Т а б л и ц а I I I . 1

224

чение может быть допущено в условиях парообразного перемещения влаги, что имеет место в IV и Удорожно-климатических зонах.

8. В случае укладки крупных щебеночных материалов непосред­ ственно на глинистый, суглинистый либо пылеватый грунты для пре­ дотвращения проникания грунта в слой щебня при увлажнении сле­ дует предусматривать устройство противозаиливающих прослоек тол­ щиной не менее 5 см из шлака, высевок, укрепленного вяжущими грун­

трехслойного асфальтобетона толщиной не менее 13 см (например, два нижних

£„

основания примем подобранную смесь из известнякового щебня 3-го класса,

ЕЕ"

D

Общая толщица дорожной одежды будет 45см, и придется добавлять 14 см песка. Конструкция будет дороже. В обоих случаях надо еще проверить щебень, обработанный битумом, на прочность при изгибе, согласно табл. I I I . 11 и I I I . 12.

226

228

смесь из известнякового щебня 3-го класса, обработанную цементом? Расчетный

никают под нагрузкой. Определим растягивающие напряжения на нижней по­ верхности второго конструктивного слоя.

229

нижней поверхности третьего конструктивного слоя (щебень, обработанный

видно,насколько эффективно применять слои, обладающие сопротивлением из­ гибу, вместо дискретных. Окончательное решение принимают по результатам

230