книги из ГПНТБ / Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд

П о к р ы т и я

Если число повторений нагрузок в сутки больше 5000, то толщина

Получены интересные данные о числе проездов различных авто­ мобилей, при котором имеет место одинаковое воздействие на дорогу (табл. 1.8).

Расчет толщины дорожной одежды выполняют в два этапа:

1) все нагрузки с учетом табл. 1.8 приводят к расчетной (на ось 8,2 Г);

2) общую толщину определяют по рис. 1.14.

30

Рис. 1.14. График Инженерного корпуса

Толщину отдельных слоев можно определять с учетом нижних

общую толщину дорожной одежды с некоторыми поправками для

31

полотна определяют толщину Н дорожной одежды при условии, что вся она состоит только из обработанных органическими вяжущими материалов. Если предполагается применение необработанных слоев основания, то для верхнего слоя основания применяют коэффициент 2, а для нижнего — 2,7. В этом случае покрытие рекомендуют устраивать из материала, обработанного органическими вяжущими горячим способом. Толщину покрытия Яд определяют по точке пересечения наклонных прямых, соответствующих заданному движению, с кри­ вой А . Общую приведенную толщину покрытия вместе с верхним слоем основания йв определяют по точке пересечения с кривой В.

Так, для движения через 20 лет 5000 авт./сутки при CBR = 3 ве­ личина Я получается 38 см. При пересечении с кривой А получается

асфальтобетон — 17 см; щебень — 22 см; гравелистый песок —27 см.

о,- Величина CBR

32

ские цифры показывают номера зон.

Рекомендуемые конструктивные слои приведены в табл. 1.9 и 1.10. В табл. I . M даны коэффициенты для приведения толщин различных слоев дорожной одежды к слою щебня. Они получены из выражения

1. Определяют суммарное движение расчетных автомобилей (на­ грузка 13 Т на ось) на период 20 лет. Коэффициенты приведения к рас-

я

34

четному автомобилю даны в табл. 1.12, которые определены по фор­ муле

где С — нагрузка на заднюю ось двухосных автомобилей и 0,57 от нагрузки на мост трехосных автомобилей.

Величина коэффициента F несколько отличается для тяжелых автомобилей от коэффициента МАДИ; это объясняется тем, что в СССР

наибольшая нагрузка на ось для дорог общего пользования принята, как и во многих других странах, не 13 Т, а 10 Т.

2. Определяют CBR грунта земляного полотна.

3.По графику на рис. 1.16 находят толщину, приведенную к ще­ беночному слою.

4.По табл. 1.10 и 1.11 выбирают толщину покрытия и верхнего

сколько вариантов конструкции, которые сопоставляют по их стои­ мости.

В 1971 г. вместо указанного метода предложен каталог типовых конструкций [19] дорожных одежд, полученных по опытным данным. В основу каталога положены свойства грунта, но уже не в виде коэф­ фициента CBR или модуля упругости, а в виде показателя Su зави­ сящего от рода грунта, его влажности, наличия дренажа и воздейст­

Ожидаемое движение на дороге (в двух направлениях) обозначают через Tt грузовых автомобилей в сутки с грузоподъемностью выше 5 т на день ввода дороги в эксплуатацию. Предполагают, что коли­ чество таких автомобилей составляет 10% от всего движения и число их по годам увеличивается на 7%.

Конкретно: Тг = 6000—15 000 автомобилей в сутки, Т2 = 3000— 6000, Т3 = 750—3000, Т 4 = 200—750. Понятие о сроке службы умышленно отсутствует как ненадежное. Всего в каталоге девять ти­ пов покрытий и оснований. Для каждого дана конструкция дорожной одежды для разных комбинаций St и Т г (16 вариантов).

Для 7\ и Т2, иногда Т3 в качестве верхнего слоя рекомендуют ' асфальтобетон, для остальных — поверхностную обработку. Верхний слой основания — щебень и гравий, укрепленные гранулированным шлаком, битумом или цементом. Нижний слой основания — щебень или гравий, а также песок, укрепленные гранулированным шлаком, битумом или цементом, щебень или гравий, не обработанные вяжу­ щими.

Наибольшая толщина асфальтобетона — 14 см; верхнего слоя основания — 30 см, а вся толщина одежды — 58—84 см.

Сопоставлять этот метод выбора одежд с расчетами по другим методам ненадежно, так как в основу его положены очень условные характеристики грунтов и вида движения.

модуля упругости для нижнего слоя не более чем в 3—4 раза. Между модулем упругости и величиной CBR установлена зависи­ мость по кривой:

Расчет ведется по допустимому прогибу, модулю упругости или показателю CBR грунта земляного полотна и по допустимому относи­ тельному удлинению верхнего слоя с учетом коэффициента усталости от повторных нагрузок. Допустимое удлинение назначают в соответ­ ствии с повторяемостью нагрузки (расчетным движением) (рис. 1.18).

Допустимый прогиб устанавливают в зависимости от числа расчет­ ных автомобилей с нагрузкой на ось 10 Т согласно рис. 1.19. Из рисун­ ков 1.18 и 1.19 видно, что допустимые удлинения и прогиб уменьшаются примерно в 2 раза при увеличении движе­ ния в 10 раз.

37

§ложт толщина дискретныхслое6, см

вой для данного движения с пунктирной линией, ограничивающей CBR основания, или начало перехода кривой в горизонтальную прямую).

(CBR = 100), то толщину обработанного битумом слоя можно уменьшить до 16 см, а основание должно быть 65 см. При суммарном движении за срок службы 106 единиц (см. рис. 1.22) достаточно в первом случае толщины черного слоя 18 см, основания 40 см, а во втором — соответственно 11 и 55 см.

Рассмотренные графики дают возможность вести расчет по этапам. Как видим, этот метод аналогично другим методам расчета дает много возможных колебаний в выборе конструкции одежды.

В м е т о д е д о р о ж н о й и с с л е д о в а т е л ь с к о й л а ­ б о р а т о р и и ( А н г л и я ) толщину дорожной одежды назначают по эмпирическим данным, основываясь, в частности, на определении показателя CBR. Однако считают необходимым учитывать также нап­ ряжения в отдельных слоях и упругие деформации всей конструкции, чтобы подойти к теоретическим положениям расчета дорожных одежд. В отдельных случаях принимают во внимание возможность возник­ новения предельных растягивающих напряжений. В этом направлении было проведено несколько работ в развитие метода Бурмистера (Акум, Фокс, Джонс, Кирк) с использованием вычислительных машин. Экс­ периментально исследовали, насколько уменьшается напряжение по мере увеличения скорости движения автомобилей.

Рис. 1.22. График расчета толщины дорожной одежды по методу Шелл для разно­ го суммарного движения по одной полосе при модуле упругости грунта земляного

полотна £ = 320 кПсм2 (CBR=3)

20 зо ьо Полная толщина дискретных слое/, см

38

Применение теории упругости для расчета динамических напря­ жений и деформаций в дорожных одеждах встречало затруднения из-за отсутствия значений динамических модулей упругости материа­ лов. Для определения модулей упругости дорожно-исследовательская лаборатория разработала кратко освещенные выше методы, основан­ ные на измерении скорости распространения волн в различных мате­ риалах и длины волны при разных частотах колебаний. Это позволило решить ряд задач, в том числе установить разницу в воздействии на дорогу между статической и динамической нагрузками.

В последнем варианте (1971 г.) Указаний [24] Английской дорож­ ной исследовательской лабораторией даны коэффициенты для приведе­ ния фактического движения к расчетному (табл. 1.13), а также даны конкретные практические графики для назначения толщины покрытий

через показатель CBR. Учитывается как характер грунта, так и воднотепловой режим земляного полотна. Серьезных теоретических обосно­ ваний не приведено.

Сопоставление табл. 1.13 с табл. 1.12 французских данных пока­ зывает, что полного совпадения нет. Это объясняется различной ме­ тодикой исследований и различием условий экспериментов.

В ФРГ для приведения фактического движения к расчетной интен­ сивности используют рекомендации AASHO. Здесь в процессе назна­ чения конструкции нежестких дорожных одежд, учитывая большое значение морозоустойчивых слоев, принята рекомендация для мини­ мальной толщины этих слоев: при содержании частиц мельче 0,02 мм больше 3% толщина слоя должна быть 50—70 см в зависимости от типа земляного полотна (насыпи выше или ниже 2 м, выемки), а также от увлажнения (сухие или сырые места) и от коэффициента однородности грунта.

Для расчета требуемого усиления дорожных одежд используют результаты измерения прогибов балкой Бенкельмана, а также под-

39