Проект дорожной одежды нежесткого типа

Отраженные трещины будут отсутствовать, если напряжения на контакте трещины и покрытия б не превысят допустимых, равных

пределу длительной прочности асфальтобетона на растяжение. Для практических целей разработаны упрощенные подходы рас-

чета устойчивости покрытий к отраженным трещинам.

6.1.4. Мероприятия по борьбе с отраженными трещинами при реконструкции дорожных одежд загородных дорог и городских улиц

Во всех случаях при сохранении или удалении материала покрытия в проекте предусматривают мероприятия по предотвращению отраженных дефектов старого покрытия на новом, основным из которых являются температурные трещины. Условие отсутствия отраженных трещин имеет следующий вид:

где т – напряжения, возникающие в новом покрытии в районе тре-

щины, МПа; определяют по графикам и номограммам (см. рис. 6.6) в зависимости от толщины старого покрытия (всех слоев) и средневзвешенногомодуляупругостипри температуре–15 оС.

предр – предельное напряжение при растяжении, МПа.

Значение средневзвешенного модуля упругости при температуре –15 С определяется в период диагностики материала дорожного покрытия по методике СТБ 1415–2003.

Предельное напряжение при растяжении предр вычисляется по формуле

где Rc – предельная структурная прочность материала нижнего слоя нового асфальтобетонного покрытия, приведенная в прил. 8.

151

Если условие (6.6) не выполняется, то:

– производится фрезерование старого покрытия на глубину h;

–производится разделка трещин на ширину 5–50 см с заполнением битумоминеральной смесью подобранного состава;

–возможна комбинация двух способов.

Значение h определяют следующим образом: в зависимости от модуля при –15 С и предельно допустимого напряжения предр

по номограмме (см. рис. 6.6) находят толщину слоя покрытия (с учетом всех слоев), при котором отсутствуют отраженные трещины hп.

Глубина фрезерования

где hо – суммарная толщина всех слоев асфальтобетона старого покрытия.

Снизить растягивающие напряжения можно за счет разделки трещины на определенную ширину. Ширину разделки определяют по графику в зависимости от коэффициента снижения растягивающих напряжений. Данный коэффициент представляет собой отношение растягивающих напряжений, возникающих в нижней части нового слоя при неразделанных трещинах, к растягивающим напряжениям, возникающим в нижней части нового слоя при разделке трещины на определенную ширину.

Ширину разделки трещин определяют по следующей методике:

–для начальной общей толщины покрытия по номограммам определяют напряжение, возникающие в районе трещины т;

–определяют коэффициент снижения растягивающих напряже-

ний как отношение т к pр ( pр – расчетные растягивающие напряжения, действующие в нижней части нового слоя);

–по графику определяют отношение ширины разделки трещин

ктолщине старого слоя асфальтобетона;

–ширина разделки трещин получается путем умножения отношения, полученного в предыдущем пункте, на общую толщину покрытия.

В случае значительной глубины фрезерования либо частых трещин с требуемой шириной разделки более 30 см рекомендуется ком-

152

бинированный способ, то есть произвести фрезерование и одновременно разделку трещин, при этом способе уменьшается как глубина фрезерования, так и ширина разделки трещин.

6.1.5. Назначение конструкции усиления дорожной одежды

В зависимости от состояния материала покрытия и данных диагностики принимают решение о конструкции дорожной одежды.

Возможны следующие варианты конструкции при сохранении материала покрытия.

1. Если ровность покрытия неудовлетворительная, принимают трехслойное покрытие усиления, включающее нижний несущий слой и слой износа.

Для этого случая конструкция покрытия изображена на рис. 6.3.

__________________

_______4__________

_______3__________

_______2__________

1

Рис. 6.3. Конструкция покрытия:

1 – старая дорожная одежда; 2 – выравнивающий слой; 3 – несущий (нижний) слой покрытия; 4 – верхний слой покрытия

2. При удовлетворительной ровности устраивают двухслойное покрытие, включающее выравнивающий слой, нижний несущий слой и слой покрытия.

__________________

_______4__________

_______3__________

1

Рис. 6.4. Двухслойное покрытие

Выравнивающий слой следует устраивать из мелкозернистых пористых смесей. Минимальная толщина слоя при крупности щебня составляет:

153

Таблица 6.2

Допустимый коэффициент надежности дорожной одежды Kндоп

Так как Kн < Kндоп (0,6 < 0,8), принимаем решение об удалении старого покрытия (покрытие фрезеруют).

Определение допустимой ровности покрытия.

Фактическая ровность на момент диагностики составила 10 мм/м (по заданию).

Определим допустимую ровность по формуле (6.1).

Для дороги третьей категории по табл. 6.3 IRI0 = 2,0 мм/м,

В = 0,0677.

Таблица 6.3

Значение показателя IRI0 и коэффициента В

155

Срок службы покрытия Tсл в данном случае составляет 11 лет

(см. табл. 1.5).

IRIдоп = 2ехр (0,0677 11) = 4,2 мм/м.

Фактическая ровность (10 мм/м) больше допустимой (4,2 мм/м), что требует устройства выравнивающего слоя.

Для расчета на критерий устойчивости к отраженным трещинам в качестве материала выравнивающего слоя можно принять песчаный или мелкозернистый пористый асфальтобетон, в качестве материала несущего слоя – крупнозернистый или мелкозернистый пористый или плотный асфальтобетон.

6.2.2. Назначение конструкции дорожной одежды

Поскольку ровность неудовлетворительная, принимаем трехслойное покрытие, включающее выравнивающий слой, нижний несущий слой и слой покрытия. Нижний (выравнивающий) слой принимаем из песчаного асфальтобетона типа Г марки 1.

Разработкамероприятий по борьбе сотраженнымитрещинами.

Эксплуатируемая дорожная одежда состоит из двух асфальтобетонных слоев: первого – средняя толщина 4 см и ворого – средняя толщина 6 см. Общий вид конструкция дорожной одежды представлен на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Общий вид эксплуатируемой дорожной одежды

На рис. 6.5 указаны модули упругости асфальтобетонных слоев при температуре –15 °С (по заданию Е = 15 000 МПа).

По расчету предусматривается удаление старого покрытия (в данном случае – 4 см). Устойчивость к отраженным трещинам рассматриваем для слоя 6 см (10 см – 4 см).

156

По графику, представленному на рис. 6.6, в зависимости от толщины старого покрытия (6 см) и среднего модуля упругости при температуре –15 °С – 15 000 МПа, определяем значение растягивающих напряжений в нижней части слоя, которое составит 3,3 МПа.

Рис. 6.6. Зависимость растягивающих напряжений в нижней части слоя асфальтобетона от толщины старого слоя и его средневзвешенного модуля упругости при температуре –15 °С

Для песчаного асфальтобетона типа Г марки 1 (принят в качестве выравнивающего слоя) значение Rс по прил. 8 составляет 10,0 МПа.

Предельное напряжение при растяжении:

предр 0,2Rc 0, 2 10 2 МПа.

Проверяем условие устойчивости отраженным трещинам по формуле (6.6):

3,3 ≥ 2.

Условие не выполняется, следовательно, нужно предусмотреть мероприятия по борьбе с отраженными трещинами. Учитывая небольшой уровень перенапряжения, рассмотрим только разделку трещин. Коэффициент снижениярастягивающих напряжений составит3,3.

157

По графику, представленному на рис. 6.7, определяем отношение ширины разделки трещин к толщине старого слоя асфальтобетона (в данном случае это отношение составляет 0,16).

Следовательно, ширина разделки составит

6 0,16 = 0,96 см.

Поскольку ширина разделки менее 1 см, достаточно выполнить ремонт и герметизацию трещин.

Рис. 6.7. Зависимость ширины разделки трещины от коэффициента снижения растягивающих напряжений

7. НАЗНАЧЕНИЕ КОНСТУКЦИИ И РАСЧЕТ УСИЛЕНИЯ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

7.1.Основы теории

7.1.1.Общие положения

При капитальном ремонте и реконструкции дорожной одежды конструирование и расчет включают следующие элементы:

1.Назначение конструкции усиления дорожной одежды;

2.Выбор расчетной нагрузки и материалов для устройства слоев усиления.

3.Назначение уровней надежности и сроков службы.

158

4.Расчет усиления по критерию упругого прогиба.

5.Проверка сдвигоустойчивости асфальтобетонных слоев усиления, а также старого асфальтобетона. При необходимости корректировка конструкции дорожной одежды.

5.Проверка сдвигоустойчивости несвязных слоев основания старой дорожной одежды и грунта земляного полотна.

6.Проверка устойчивости монолитных слоев дорожной одежды на устойчивость усталостным деформациям.

7.Назначение конструкции проезжей части и составление карточки дорожной одежды.

7.1.2. Расчет толщины слоев усиления

Устройство слоев усиления должно обеспечить выполнение условия:

где Еф – фактический эквивалентный модуль упругости дорожной одежды со слоями усиления.

Для расчета Еф необходимо определить общий эквивалентный модуль упругости старой дорожной одежды Еоп.

Если фрезерование не производится, то Еоп = KнЕоб, который принимают по заданию.

Если фрезерование по первому или по второму критерию необходимо, то значение Еоп определяют расчетом (рис. 7.1), где ∆h – глубина фрезерования.

K Еобщ

∆h

Еоп

Рис. 7.1. Схема к определению Еоп

159

Значение Еоп получают в результате диагностики существующей дорожной одежды либо расчетом.

Для расчета Еоп составляют расчетную схему старой дорожной одежды. Расчет ведут сверху вниз по обычной методике (см. раздел «Конструирование и расчет дорожных одежд при новом строительстве»). При этом эквивалентный диаметр принимаем для расчетной нагрузки (в данном случае А3). Расчетные характеристики материа-

лов принимают при температуре 10 С. Модуль упругости монолитных слоев (асфальтобетона):

где Ет – табличное значение модуля;

Kн – коэффициент надежности (определяется по формуле (6.2). Расчет усиления производят следующим образом: Составляем расчетную схему конструкции (рис. 7.2).

Kз·Emin

____________________

h3 ______ Е3___________

h2 ______ Е2___________

h1 ______ Е1___________

Eоп

Рис. 7.2. Расчетная схема конструкции

Значения h1 и h3 принимают минимальными. Значение h2 получают расчетом. Если значение h2 по расчету получают меньше минимальной толщины, то его принимают минимальным.

7.2.Расчет усиления дорожной одежды

вкурсовом проекте

Выбор расчетной нагрузки и определение требуемого модуля упругости.

При разработке проекта реконструкции дорожной одежды для всех категорий дорог принимаем нагрузку А3. Состав транспортного потока принимаем по данным раздела «Конструирование и расчет дорожных одежд при новом строительстве».

160