Проект дорожной одежды нежесткого типа

Для устройства нижнего слоя по заданию можно принять только ПГС. Поэтому сравнение материалов не выполняем.

Рис. 2.9. Номограмма для определения общего модуля упругости Еэкв двухслойной системы

Цифры на кривых означают отношение Еэкв / Е1.

71

2.2.5. Установление пределов изменения толщин слоев дорожной одежды

Минимальная толщина конструктивных слоев дорожных одежд определяется технологическими возможностями дорожно-строитель- ных машин и особенностями технологии (табл. 2.5).

Таблица 2.5

Минимальная толщина конструктивных слоев дорожной одежды

Толщина верхнего слоя покрытия из плотного асфальтобетона должна быть не менее чем в 1,5 раза больше максимального размера зерна при содержании щебня в составе асфальтобетона до 50 % и в 2,5 раза больше максимального размера зерна при содержании щебня в составе асфальтобетона 50 % и более.

Для других конструктивных слоев дорожной одежды толщина слоя должна превышать размер наибольших частиц каменных материалов более чем в 1,5 раза (за исключением слоев из материалов, которые применяются по способу пропитки).

Максимальные значения толщин конструктивных слоев дорожной одежды ограничиваются возможностью уплотнения имеющимися катками и приведены в табл. 2.6.

72

Примечание. В числителе даны значения hупл для плотности

0,95max, в знаменателе – до (0,8–0,95) max.

При необходимости применения больших толщин основания устраивают в два слоя (два приема). На основании выполненных расчетов с учетом минимальных толщин окончательно принимаем конструкцию дорожной одежды (рис. 2.10) и ее характеристики.

Рис. 2.10. Принятая конструкция дорожной одежды

73

1.Горячий плотный мелкозернистый асфальтобетон типа Б марки II на битуме 90/130. Минимальная толщина – 4 см (максимальный размер частиц в мелкозернистых смесях – не более 20 мм).

2.Горячий пористый крупнозернистый асфальтобетон на битуме 90/130. Минимальная толщина – 6 см (максимальный размер частиц

вкрупнозернистых смесях не более 40 мм).

3.ПГС, укрепленная цементом. Минимальная толщина – 12 см.

4.ПГС. Минимальная толщина– 17 см.

5.Песок. Минимальная толщина – 50 см.

В курсовом проекте по указанию руководителя минимальная толщина песка может быть принята 25 см.

3.ОСУШЕНИЕ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

3.1.Основы теории

Целью расчета осушающей конструкции является определение требуемой толщины дренирующего слоя в зависимости от объема воды, поступающей весной в расчетный период в основание проезжей части. Он складывается из объемов воды, освобождающейся при оттаивании увлажненного грунта под проезжей частью и проникающей в основание с поверхности дороги.

Для расчета толщины дренирующего слоя объем воды q, поступающей в основание за сутки на 1 м2 проезжей части, принимают по таблицам ТНПА.

Полную толщину дренирующего слоя дорожной одежды hп, м, определяют по формуле

где hm – толщина слоя, определяемая по номограмме (рис. 3.1) в зави-

симости от коэффициента фильтрации материала дренирующего слоя Kф и объема воды, поступающей в основание проезжей части за сутки q, м (табл. 3.1);

b– коэффициент, зависящий от длины пути фильтрации воды,

взависимости от категории дороги равный: I – 0,8, II – 0,5, III – 0,4; IV и V – 0,33;

74

Kc – коэффициент, учитывающий снижение фильтрационных

свойств материала фильтрующего слоя в процессе эксплуатации дорог;

hзап – дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала (вида песка).

Рис. 3.1. Номограмма для определения толщины hm в зависисмости от коэффициента фильтрации материала дренирующего слоя Kф и объема воды, поступающей в основание q

3.2. Реализация третьего раздела в курсовом проекте

3.2.1. Расчет дренирующего слоя дорожных одежд загородных дорог

Целью расчета дренажной конструкции является определение требуемой толщины дренирующего слоя в зависимости от объема воды, поступающей весной в расчетный период в основание проезжей части.

75

Для расчета толщины дренирующего слоя объем воды q, поступающей в основание за сутки на 1 м² проезжей части, принимают по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Расчетные значения объемов воды, поступающей в дорожное основание

Примечание.

1.При наличии в дорожной одежде основания из монолитных материалов объем воды q уменьшают на 10 %.

2.При обеспечении водонепроницаемости обочин значение q уменьшают на 20 %.

3.На участках перелома продольного профиля при встречных уклонах значение q увеличивают на 20 %.

Полная толщина дренирующего слоя дорожной одежды hп, м, определяется по формуле (3.1):

hп hmbKc hзап,

Kc – коэффициент, учитывающий снижение фильтрационных

свойств материала фильтрующего слоя в процессе эксплуатации дорог, для сильнопучинистых и чрезмернопучинистых грунтов равен 1,1; в остальных случаях – 1,0;

hзап – дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных

свойств материала: hп hmbKc hзап. Для крупных песков hзап = = 0,10–0,12; для песков средней крупности hзап = 0,14–0,15; для

песков мелких hзап = 0,18–0,20.

76

Во всех случаях полную толщину дренирующего слоя дорожной одежды следует принимать не менее 0,25 м.

Расчет. Полную толщину дренирующего слоя дорожной одежды hп, м, определяем по формуле

hп hmbKc hзап.

По номограмме (см. рис. 3.1) определяем толщину слоя hm в зависисмости от коэффициента фильтрации материала дренирующего слоя Kф и объема воды, поступающей в основание q:

– для крупнозернистого песка при q = 5,6 л/м2 сут и Kф = 11 м/сут

hm = 0,37 м;

– для мелкозернистого песка при q = 5,6 л/м2 сут и Kф = 3,5 м/сут

hm = 0,65 м;

b = 0,33 для дороги IV категории;

Kс = 1,0;

hзап – дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала:

–для крупных песков – 0,10–0,12;

–для мелких песков – 0,18–0,20.

Определим толщину дренирующего слоя из крупнозернистого песка:

Hд = 0,37 0,33 1,0 + 0,11 = 0,23 м < 25 см, принимаем 25 см.

Определим толщину дренирующего слоя из мелкозернистого песка:

Hд = 0,65 0,33 1,0 + 0,19 = 0,40 м > 25 см, принимаем 40 см.

Рассчитаем стоимость обоих слоев.

Учитывая более низкую стоимость слоя из крупнозернистого песка, принимаем его в качестве дренирующего слоя.

77

4.РАСЧЕТ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ НА ПРОЧНОСТЬ

ИНАДЕЖНОСТЬ

4.1.Основы теории

4.1.1.Общие положения

Дорожные одежды рассчитывают на прочность с заданным уровнем надежности.

Под прочностью понимают способность материалов или конструкций сопротивляться разрушению, а также необратимым изменениям формы под действием внешних нагрузок.

Применительно к дорожной одежде данный термин можно трактовать как отсутствие силовых трещин, проломов, просадок, приводящих к разрушению дорожной одежды; а также как появление деформаций, снижающих скоростьи безопасность движения надороге.

Целью расчета дорожных одежд является назначение толщины конструктивных слоев и при необходимости характеристик и свойств материалов слоев, обеспечивающих их надежную работу в течение расчетного срока службы, то есть окончательная конструкция дорожных одежд должна обеспечить проектный уровень надежности и в итоге суммарный объем недопустимых деформаций и разрушений на конец срока службы не более допустимого.

Дорожная одежда – сложная слоистая система, испытывающая совместные действия транспортных нагрузок и погодно-климатичес- ких факторов, поэтому разработать простой и единственный критерий прочности по всем видам деформаций и разрушений до настоящего времени не удалось.

На практике пользуются несколькими критериями прочности. Одни из этих критериев интегральные, то есть учитывают устойчивость к нескольким видам деформаций и разрушений, другие – индивидуальные и относятся к одному виду деформаций.

В целом большое количество критериев прочности усложняет расчет дорожных одежд и приводит к ошибкам при оценке ее надежности. Итоговый уровень надежности равен произведению частных уровней.

Интегральные критерии охватывают несколько критериев прочности. К ним можно отнести критерий прочности по упругому про-

78

гибу. К критериям, оценивающим устойчивость по одному фактору, можно отнести критерий сдвигоустойчивости грунта земляного полотна и несвязных слоев основания; критерий сдвигоустойчи-вости слоев покрытия; критерий устойчивости усталостным деформациям от действия транспортной нагрузки и погодно-климатических факторов. Во всех случаях по каждому из них ведут расчет на некоторый узкий температурно-временной интервал. Предыстория работы конструкции, возможные отклонения состава и интенсивности движения учитываются путем ввода коэффициентов условий работы и коэффициентом запаса прочности (уровня надежности).

Дорожную одежду проектируют с учетом следующих граничных условий:

–напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под действием нагрузок описывается уравнениями линейной теории упругости для слоистого полупространства при сцеплении слоев по границе контакта;

–силы инерции в расчетах не учитывают (квазистатическая задача);

–предельное состояние дорожной одежды характеризуется показателями, зависящими от особенностей материалов каждого слоя дорожной одежды и грунта земляного полотна, а также от их размещения и условий работы в конструкции.

Конструкция дорожной одежды, ее общая толщина и толщина отдельных слоев, а также применяемые материалы, при воздействии расчетных транспортных нагрузок должны обеспечивать стабильную во времени сплошность, ровность и шероховатость покрытия.

В соответствии с принципами расчета дорожных одежд по предельным состояниям их можно рассчитать по следующим критериям:

Дорожныеодеждыкапитального типадля группнагрузок А1 иА2:

–сопротивление упругому прогибу всей конструкции;

–сопротивление сдвигу в грунтах и в малосвязанных материалах;

–сдвигоустойчивость несвязных слоев дорожной одежды;

–сопротивление слоев из монолитных материалов усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Дорожные одежды капитального типа для группы нагрузок А3:

–сопротивление упругому прогибу всей конструкции;

–сопротивление сдвигу в грунтах и в малосвязанных материалах;

79

–сопротивление слоев из монолитных материалов усталостному разрушению от растяжения при изгибе;

–сдвигоустойчивость асфальтобетонных слоев дорожной одежды (дополнительный расчет);

–устойчивость материалов монолитных слоев к совместному воздействию транспортной нагрузки и природно-климатических факторов (дополнительный расчет).

По двум дополнительным критериям для групп нагрузок А2 и А3 дополнительно рассчитывают участки дорог с продольными уклонами более 35 ‰, а также площадки перед пунктами взимания дорожных сборов и весогабаритного контроля.

Дорожные одежды облегченного типа:

–сопротивление упругому прогибу всей конструкции;

–сопротивление сдвигу вгрунтах ималосвязанныхматериалах;

–сопротивление слоев из монолитных материалов усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Дорожные одежды переходного типа:

–сопротивление упругому прогибу всей конструкции;

–сопротивление сдвигу в грунтах и малосвязанных материалах. Последовательность расчета дорожных одежд по критериям пре-

дельного состояния должна быть следующей.

1. Расчет дорожной одежды по допустимому упругому прогибу на основании зависимости требуемого модуля упругости конструкции от расчетной интенсивности движения. В результате этого расчета назначают толщины конструктивных слоев дорожной одежды и их модули упругости так, чтобы общий модуль упругости дорожной одежды был не менее требуемого с учетом соответствующего коэффициента прочности.

2. Расчет полученной конструкции дорожной одежды по двум независимым критериям прочности: сопротивлению сдвигу в грунте и слоях малосвязанных материалов и прочности слоев из монолитных материалов при изгибе. Для дорожных одежд капитального типа в зависимости от заданной осевой грузоподъемности автомобилей проводят дополнительные расчеты.

Конструкцию дорожной одежды считают прочной, если коэффициент прочности по каждому из критериев больше или равен Kпртр, определенному с учетом заданного коэффициента надежности проек-

80