регистрация компании дать объявление быстрый поиск лента публикаций восстановление доступа о портале
    
Строительный портал СтройПлан.ру
Подбор проекта Новости отраслиПубликации
 
КОРЗИНА (0)  
 >>>  ПОИСК ДОКУМЕНТОВ  

МОДН 2-2001

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЕ ОТРАСЛЕВЫЕ
ДОРОЖНЫЕ НОРМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕЖЕСТКИХ
ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

МЕЖПРАВИТЕЛЬСТВЕННЫЙ СОВЕТ ДОРОЖНИКОВ

Москва 2002

1.    Разработаны ФГУП «Союздорнии» с участием Санкт-Петербургского филиала ФГУП «Союздорнии», Омского филиала ФГУП «Союздорнии», МАДИ (ТУ), ГП «Росдорнии».

        Внесены Государственной службой дорожного хозяйства (Росавтодор) Министерства транспорта Российской Федерации.

2.    Приняты Межправительственным советом дорожников на XV заседании 15 декабря 2000 г., г. Саратов.

3.    Взамен «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-83 Минтрансстроя СССР.

Межправительственный совет дорожников (МСД)

Межгосударственные отраслевые дорожные нормы

МОДН 2-2001

Проектирование нежестких дорожных одежд

Взамен
ВСН 46-83

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие нормы содержат указания по конструированию и расчету нежестких одежд автомобильных дорог общей сети. Ими следует пользоваться

· при проектировании одежд на вновь сооружаемых дорогах, на новых участках реконструируемых дорог;

· разработке каталогов и альбомов типовых решений по конструкциям дорожных одежд на дорогах общей сети.

1.2. К нежестким дорожным одеждам относят одежды со слоями, устроенными из асфальтобетонов разного вида (дегтебетонов), из материалов и грунтов, укрепленных битумом, цементом, известью, комплексными и другими вяжущими, а также из слабосвязных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия и др.).

1.3. Различают следующие элементы дорожной одежды:

покрытие - верхняя часть дорожной одежды, состоящая из одного или нескольких единообразных по материалу слоев, воспринимающая усилия от колес транспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов. По поверхности покрытия могут быть устроены слои поверхностных обработок различного назначения (для повышения шероховатости, защитные слои и т.п.);

Внесены Государственной службой дорожного хозяйства (Росавтодор) Минтранс РФ

Приняты Межправительственным советом дорожников на XV заседании
15 декабря 2000 г.

Срок введения в действие с
15 апреля 2001 г.

основание - часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также морозоустойчивость и осушение конструкции. Следует различать несущую часть основания (несущее основание) и его дополнительные слои.

Несущая часть основания должна обеспечивать прочность дорожной одежды и быть морозоустойчивой.

Дополнительные слои основания - это слои между несущим основанием и подстилающим грунтом, предусматриваемые при неблагоприятных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условиях. Эти слои совместно с покрытием и основанием должны обеспечивать необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и позволять снижать толщину вышележащих слоев из дорогостоящих материалов. В зависимости от функции дополнительный слой называют морозозащитным, теплоизолирующим, дренирующим. К ним относят также гидро- и пароизолирующие, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительные слои устраивают из песка и других местных материалов в естественном состоянии или укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими; из местных грунтов, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавками пористых заполнителей и т.д., а также из специальных материалов (геотекстильный материал, пенопласт, полимерная пленка и т.п.).

При наличии дополнительных слоев в проекте необходимо учитывать технологические проблемы, связанные с движением по ним построечного транспорта.

Классификация дорожных одежд и покрытий приведена в табл. 1.1.

Рабочий слой земляного полотна (подстилающий грунт) - верхняя часть полотна от низа дорожной одежды до 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия.

1.4. Дорожные одежды капитального и облегченного типов с усовершенствованным покрытием проектируют с таким расчетом, чтобы за межремонтный срок не возникло разрушений и недопустимых (с точки зрения предусмотренных действующими нормами требований к ровности покрытия) остаточных деформаций, а воздействие природных факторов не приводило к недопустимым изменениям в ее элементах.

Таблица 1.1

Тип дорожной одежды

Вид покрытия

Материал и способ укладки

Капитальный

Усовершенствованное

Горячая асфальтобетонная смесь

Облегченный

То же

Горячая и холодная асфальтобетонные смеси. Органоминеральные смеси с жидкими органическими вяжущими, то же, совместно с минеральными вяжущими; с вязкими, в том числе эмульгированными, органическими вяжущими; с эмульгированными органическими вяжущими совместно с минеральными. Каменные материалы и грунты, обработанные битумом смешением на дороге или методом пропитки; то же, обработанные органическими вяжущими методом пропитки. Черный щебень, приготовленный в установке и уложенный способом заклинки. Пористая и высокопористая асфальтобетонная смесь с поверхностной обработкой. Прочный щебень с двойной поверхностной обработкой

Переходный

Переходные

Щебень прочных пород по способу заклинки; грунты и малопрочные каменные материалы, укрепленные вяжущими; булыжный и колотый камень (мостовые)

Низший

 

щебеночно-гравийно-песчаная смесь; малопрочные каменные материалы и шлаки; грунты, укрепленные или улучшенные местными материалами; древесные материалы и др.

Дорожные одежды облегченного типа с усовершенствованным покрытием рассчитывают на менее продолжительный межремонтный срок службы, чем капитальных. Поэтому для их устройства можно применять менее долговечные и дорогостоящие материалы и облегчать конструкцию.

При проектировании дорожных одежд переходного типа, выравнивание которых не сопряжено со значительными затратами (щебеночные, гравийные и подобные им покрытия), допускается накопление более значительных остаточных деформаций под действием движения.

Во всех случаях для оценки напряженного состояния конструкции используют решения теории упругости.

1.5. В районах с влажным и холодным климатом на участках с неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями должны быть предусмотрены мероприятия по осушению и обеспечению морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.

1.6. Запроектированная дорожная одежда должна быть не только прочной и надежной в эксплуатации, но экономичной и возможно менее материалоемкой, особенно по расходу дефицитных материалов и энергии, а также соответствовать экологическим требованиям. Экономичность конструкции определяют путем сопоставления вариантов, оценивая сравнительную экономическую эффективность капиталовложений по действующим нормативным документам. Выбор конструкции дорожной одежды и тип покрытия обосновывают технико-экономическим анализом вариантов.

1.7. При проектировании дорожных одежд для конкретных объектов и разработке типовых (унифицированных) решений по конструкциям дорожной одежды следует учитывать, наряду с положениями настоящих Норм, данные регионального научно-практического опыта (в том числе в части применения местных материалов, уточнения расчетных значений характеристик и т.д.), отраженного в действующих региональных технических условиях, нормах, правилах производства работ и других технических документах, утвержденных в установленном порядке.

При разработке региональных типовых конструкций дорожной одежды следует также учитывать специализацию дорожно-строительных организаций, обеспеченность региона дорожно-строительными материалами; предусматривать максимальную механизацию и индустриализацию дорожно-строительных процессов.

1.8. Расчетный (проектный) срок службы проектируемой дорожной одежды и требуемый уровень проектной надежности необходимо назначать на основе норм, принимаемых административными органами по согласованию с региональными дорожными организациями.

1.9. Настоящие Нормы не распространяются на проектирование дорожных одежд в зоне вечной мерзлоты.

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Задачи и принципы конструирования

2.1. Проектирование дорожной одежды представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции (системы «дорожная одежда - рабочий слой земляного полотна») на прочность, морозоустойчивость и осушение на основе технико-экономического обоснования с целью выбрать наиболее экономичный в данных условиях вариант.

2.2. Процесс конструирования включает:

· выбор вида покрытия;

· назначение числа конструктивных слоев и выбор материала для их устройства, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочной толщины;

· предварительную оценку необходимости дополнительных морозозащитных мероприятий с учетом дорожно-климатической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы его увлажнения на различных участках;

· предварительную оценку необходимости назначения мер по осушению конструкции, повышению ее трещиностойкости;

· оценку целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;

· предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных и проектных условий работы.

2.3. При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами:

а) тип дорожной одежды, ее конструкция, вид покрытия должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к автомобильной дороге соответствующей категории, и ожидаемым составу и интенсивности движения с учетом их изменения в течение заданных межремонтных сроков и предполагаемых условий ремонта и содержания;

б) конструкция одежды может быть типовой или разрабатываться индивидуально для каждого участка или ряда участков дороги, характеризующихся сходными природными условиями (грунт рабочего слоя земляного полотна, условия его увлажнения, климат, обеспеченность местными материалами и др.) и расчетными нагрузками. При выборе конструкции для данных условий предпочтение следует отдавать проверенной на практике типовой конструкции;

в) в районах, необеспеченных стандартными каменными материалами, допускается применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты, свойства которых могут быть улучшены обработкой их вяжущими (цемент, битум, известь, активные золы уноса и др.). Одновременно надо стремиться к созданию наименее материалоемкой конструкции;

г) конструкция должна быть технологичной и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожно-строительных процессов. Для достижения этой цели число слоев и видов материалов в конструкции должно быть минимальным;

д) необходимо учитывать реальные условия проведения строительных работ (летняя или зимняя технология и др.).

2.4. При назначении типа покрытия для разных вариантов конструкций дорожных одежд следует руководствоваться положениями действующих ГОСТов на дорожно-строительные материалы и изделия, а также нормами проектирования автомобильных дорог.

2.5. При выборе материала для устройства слоев дорожной одежды необходимо учитывать следующие положения.

Покрытие и верхние слои основания должны соответствовать проектным воздействующим нагрузкам и быть водо-, морозо- и термоустойчивым.

Материал для верхнего слоя асфальтобетонного покрытия должен соответствовать действующим ГОСТ «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия» и СНиП «Автомобильные дороги».

В районах с количеством осадков 500 мм/год следует применять высокоплотный либо плотный асфальтобетон с показателем пористости (водонасыщения), соответствующим нижнему допустимому пределу. В районах с сухим климатом (среднегодовое количество осадков менее 400 мм/год) используют плотный асфальтобетон с показателем пористости (водонасыщения), соответствующим верхнему допустимому пределу.

При перспективной интенсивности движения до 3000 авт/сут и при стадийном строительстве допускается устройство покрытия из пористого асфальтобетона с поверхностной обработкой или из высокопористого с двойной поверхностной обработкой.

Конструкция дорожной одежды в местах остановок общественного транспорта, на регулируемых пересечениях и в других местах, где происходит частое изменение скорости или движение на пониженных скоростях, должна обеспечить повышенную сдвигоустойчивость при высоких летних температурах. Для обеспечения этого требования в покрытии предусматривают укладку асфальтобетонных смесей типов А и Б, высокоплотных смесей, а в основании - крупнозернистых асфальтобетонных смесей либо каменных материалов, укрепленных цементом.

Основные задачи при конструировании пакета асфальтобетонных слоев - оптимизировать толщину верхнего слоя из плотного или высокоплотного асфальтобетона и сократить количество слоев.

При стадийном строительстве или возможном перспективном повышении капитальности дорожной одежды допускается применение холодного асфальтобетона после технико-экономического обоснования.

При выборе материала для несущего слоя основания надо учитывать капитальность (тип) дорожной одежды, вид покрытия, а также деформационные и теплофизические свойства материалов и грунтов, укрепленных органическими и неорганическими вяжущими.

Асфальтобетонную часть несущего основания следует предусматривать, как правило, однослойной. Двухслойное асфальтобетонное основание допустимо применять лишь при использовании в его нижнем слое асфальтобетона пониженной сдвигоустойчивости (высокопористый, песчаный). В этом случае общая толщина асфальтобетонных слоев повышенной сдвигоустойчивости (покрытие с основанием из крупнозернистого асфальтобетона) должна быть не менее 12 см.

При устройстве основания из минеральных материалов следует ориентироваться на имеющийся в регионе опыт строительства и эксплуатации дорог. Материалы должны удовлетворять требованиям действующих СНиПов или местным технологическим условиям, утвержденным в установленном порядке.

В районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, целесообразно широко применять местные каменные материалы (в том числе малопрочные и некондиционные) и грунты, укрепленные неорганическим вяжущим (цемент, известь, активные золы уноса и др.).

Основание из зернистых материалов должно быть, как правило, двухслойным: несущий слой из жестких и сдвигоустойчивых материалов (щебень, гравий, щебеночно- или гравийно-песчаные смеси, материалы и грунты, укрепленные неорганическим вяжущим) и дополнительный слой, выполняющий морозозащитные и дренирующие функции.

2.6. Если в дополнительном слое основания применяют однородный песок со степенью неоднородности (по ГОСТ 25100) менее 3, то поверх него предусматривают укладку защитного (технологического) слоя из щебеночно- (гравийно-) песчаных смесей, отсевов дробления изверженных пород, гравелистых или крупных песков оптимального состава, а также из цементопеска. При степени неоднородности песка 2 - 3 толщина защитного слоя принимается равной 10 см, при степени неоднородности менее 2 устраивают защитный слой толщиной 15 - 20 см.

В расчетах дорожной одежды на прочность толщину защитного слоя включают в толщину дополнительного слоя основания. При устройстве защитного слоя можно применять геотекстильные материалы.

2.7. В случае использования в основании местных малопрочных каменных материалов (щебень с маркой по прочности не ниже 200, гравий и щебень из гравия по дробимости не ниже Др 24, песчано-гравийные смеси; гравелистые пески и другие сдвигоустойчивые материалы с модулем упругости ниже 250 МПа) предусматривают несущий слой основания из прочного щебня либо из укрепленных неорганическими вяжущими материалов минимальной толщины по СНиП. При этом толщину нижнего слоя основания из малопрочного материала обосновывают расчетом.

2.8. Неукрепленные зернистые материалы не допускается укладывать между слоями из материалов или грунтов, обработанных вяжущими.

Дополнительные слои основания совместно с верхними слоями и покрытием должны обеспечивать конструкции необходимые прочность, морозоустойчивость, а также дренирующую способность. Нижние слои основания, особенно из зернистых материалов, должны сопротивляться сдвиговым напряжениям.

На магистральных дорогах с тяжелым и скоростным движением основания следует устраивать преимущественно из укрепленных материалов.

2.9. Толщину слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее и укладываемых на верхний слой основания из материалов, укрепленных цементом, для ограничения появления «отраженных» трещин на покрытии нужно принимать, как правило, не менее толщины слоев, укрепленных цементом. При этом минимальная толщина слоев с органическими вяжущими должна соответствовать данным табл. 2.1.

В случае применения материалов, укрепленных комплексными и медленно твердеющими гидравлическими вяжущими, толщина слоя может быть снижена на 20 %, а в условиях IV - V дорожно-климатических зон - на 30 %.

Таблица 2.1

Тип дорожной одежды

Капитальный

Облегченный

Наименьшая толщина слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, см

18

12

Для повышения трещиностойкости покрытия можно предусмотреть трещинопрерывающие прослойки из геосеток и геотекстильного материала, использование модифицированных вяжущих в материале покрытия и другие специальные решения.

2.10. Толщину отдельного слоя предварительно назначают в диапазоне от конструктивной минимальной толщины, регламентируемой действующими СНиПами, до практически принятых значений (например, в типовых проектах) для данного региона.

Окончательно толщину дорожной одежды и отдельных слоев устанавливают расчетом на прочность, морозоустойчивость и осушение в соответствии с разделами 3, 4 и 5 настоящих Норм.

В конструкции дорожной одежды должно быть как можно меньше слоев из разных материалов (2 - 4 без учета дополнительных слоев).

2.11. Для существенного уменьшения притока поверхностных вод в основание и снижения расчетной влажности грунта земляного полотна необходимо предусматривать следующие мероприятия:

· укрепление обочин,

· обеспечение необходимых поперечного уклона и водонепроницаемости,

· устройство бордюров и лотков,

· выдерживание безопасного расстояния от бровки земляного полотна до уреза длительно застаивающейся поверхностной воды,

· повышенное уплотнение (до Ку = 1,03 ¸ 1,05) верхней части рабочего слоя в III - V дорожно-климатических зонах и др. (см. прил. 2).

2.12. На участках с неблагоприятными погодно-климатическими и грунтово-гидрологическими условиями для ограничения миграции влаги из нижних слоев земляного полотна в верхние следует предусматривать мероприятия по искусственному регулированию водно-теплового режима, проектируемые в соответствии с действующими нормами и специальными документами в их развитие.

2.13. Для обеспечения возможности назначать однотипную конструкцию дорожной одежды на участках большой длины следует предусматривать укрепление верхней части земляного полотна на различную глубину.

2.14. В целях обеспечения благоприятных условий работы прикромочных частей дорожной одежды основание устраивают на 0,6 м шире проезжей части и укрепительной полосы, а дополнительный нижний слой из песка или другого зернистого материала - на 1 м шире основания или на всю ширину земляного полотна. Кроме того, на дорожных одеждах капитального типа предусматривается установка бортовых камней, плит или устройство монолитного бортика.

Укрепление обочин дорог проектируют в соответствии с указаниями СНиП «Автомобильные дороги. Нормы проектирования» и рекомендациями специальных документов.

Конструирование покрытий и оснований дорожных одежд капитального типа

2.15. Вид, марку и тип асфальтобетона для покрытия назначают в соответствии с положениями действующих СНиП «Автомобильные дороги» и ГОСТ «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон».

2.16. Несущий слой основания дорожных одежд капитального типа следует устраивать из прочных материалов (щебеночно-гравийно-песчаных смесей, обработанных вяжущими; фракционированного щебня, обработанного вязким битумом по способу пропитки или уложенного по принципу расклинки мелким щебнем или гранулированным активным шлаком, укрепленного по методу пропитки цементно-песчаной смесью, и т.п.).

Для устройства нижней части несущего основания в зависимости от расчетных условий движения могут применяться монолитные (укрепленные грунты и каменные материалы), а также зернистые материалы, отвечающие требованиям действующих СНиП и ГОСТ.

В конструкциях дорожных одежд для дорог с тяжелым и интенсивным движением на контакте слоев из крупнозернистых или гравийных материалов с песчаными слоями основания или с грунтом земляного полотна следует предусматривать устройство разделяющих прослоек из геотекстильных материалов с целью предотвратить взаимопроникновение материалов смежных слоев и снижение долговечности конструкции.

Конструирование покрытий и оснований дорожных одежд облегченного и переходного типов

2.17. Дорожные одежды облегченного типа с усовершенствованными покрытиями (асфальтобетонные, дегтебетонные, из черного щебня, из щебня, обработанного вяжущими по способу пропитки, из крупнообломочных материалов, из песчаных или супесчаных грунтов, обработанных в установке битумной эмульсией совместно с цементом) целесообразно применять на дорогах III, IV категорий, а также II при стадийном строительстве.

2.18. Предварительно толщину покрытия из асфальтобетона дорожных одежд облегченного типа следует назначать равной 4 - 6 см, а при использовании других материалов (см п. 2.17) - 6 - 8 см. Окончательно толщину покрытия устанавливают расчетом.

2.19. Несущие основания для облегченных дорожных одежд с усовершенствованным покрытием устраивают из монолитных или зернистых материалов. При этом на дорогах III и IV категорий целесообразны основания из гравийно-песчаных смесей, обработанных эмульсией, дегтями и другими органическими вяжущими; различных материалов и грунтов и побочных продуктов промышленности, обработанных неорганическими или комплексными вяжущими; щебеночных и щебеночно-гравийных смесей.

2.20. Дорожные одежды с покрытиями переходного типа (щебеночные и гравийные из прочных пород, из малопрочных каменных материалов и грунтов, укрепленных органическими, неорганическими или комплексными вяжущими, мостовые из булыжного и колотого камня) можно предусматривать на дорогах IV и V категорий, а также III при стадийном строительстве.

При проектировании дорожных одежд с покрытием переходного типа надо стремиться к тому, чтобы она состояла из 1 - 2 слоев.

Для покрытий, устраиваемых по способу заклинки, применяют фракционированный щебень естественных горных пород, щебень из горнорудных отходов и малоактивных металлургических шлаков, отвечающие действующим ГОСТам на щебень из естественного камня для строительных работ и щебень шлаковый доменный и сталеплавильный для дорожного строительства.

2.21. При конструировании дорожных одежд переходного типа как первоочередной конструкции на первой стадии необходимо использовать материалы, которые отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для устройства слоев основания под усовершенствованные покрытия. Для сокращения первоначальных затрат при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается устраивать упрощенные конструкции, движение по которым в неблагоприятный период года должно быть ограничено по нагрузке на ось транспортных средств, по скорости и интенсивности.

Конструирование дополнительных слоев основания

2.22. Морозозащитные слои устраивают из стабильных зернистых материалов: песка, песчано-гравийной смеси, гравия, щебня, шлаков и др., из грунтов, укрепленных вяжущими, или гидрофобизированных грунтов, а также из других непучинистых материалов. Показателем их пригодности по морозостойкости является степень пучинистости, определяемая в лабораторных условиях согласно действующему ГОСТ. Допускается принимать значения степени пучинистости по табл. 4.1 и 4.2 настоящих Норм.

2.23. Морозозащитный слой из зернистых материалов с коэффициентом фильтрации не менее 1 - 2 м/сут может выполнять функцию и дренирующего слоя, что требуется подтвердить соответствующим расчетом. В этом случае его устраивают на всю ширину земляного полотна с выходом на откосы насыпи или с укладкой трубчатых дрен или других водоотводящих устройств.

Толщина морозозащитного слоя устанавливается расчетом в соответствии с разд. 4 настоящих Норм, а его ширина должна превышать ширину вышележащего слоя не менее, чем на 0,5 м с каждой стороны.

2.24. В местах примыкания конструктивных слоев необходимо предусматривать переходную зону, в пределах которой конструкция дорожной одежды должна изменяться таким образом, чтобы на концах этой зоны пучение грунтов соответствовало бы зимнему поднятию на сопрягаемых участках. Длину переходной зоны назначают таким образом, чтобы интенсивность изменения пучения грунта не превышала 0,2 см/м при устройстве асфальтобетонного покрытия.

2.25. На пучиноопасных участках, где технически невозможны или экономически нецелесообразны традиционные мероприятия по обеспечению морозоустойчивости, следует предусматривать теплоизолирующие слои из специальных материалов для частичного или полного предотвращения промерзания земляного полотна. Для их устройства в особо неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях («мокрые» выемки, земляное полотно в нулевых отметках, низкие насыпи, где глубина промерзания превышает расстояние от поверхности покрытия до уровня грунтовых вод или длительно застаивающихся поверхностных вод) следует рассматривать возможность применения пенопластов. Выбор необходимой марки пенопласта следует производить в соответствии с разд. 4 настоящих Норм.

В качестве теплоизоляционного материала можно использовать также легкие бетоны, композиции из укрепленных вяжущими местных материалов (грунтов) или отходов промышленности и пористых заполнителей (керамзит, перлит, аглопорит, гранулы полистирола, измельченные отходы пенопласта) и др.

Расстояние от поверхности покрытия до теплоизолирующего слоя из пенопласта должно быть не менее 0,5 м (для исключения гололеда), а его ширина должна превышать ширину проезжей части на 0,5 - 1,5 м с каждой стороны в зависимости от глубины промерзания земляного полотна, а при расчете на недопущение промерзания грунтов под дорожной одеждой - на 1,0 - 2,0 м. Толщина первого над плитами пенопласта слоя песка должна быть не менее 0,2 м в уплотненном состоянии.

Толщину и расположение теплоизолирующего слоя в конструкции определяют теплотехническим расчетом. Деформационные и прочностные характеристики материала слоя, а также толщину последнего следует учитывать при расчете дорожной конструкции на прочность.

Минимальную глубину расположения теплоизоляционного материала от поверхности покрытия уточняют по данным регионального опыта эксплуатации конструкций с теплоизолирующими слоями.

Оптимальную конструкцию и тип теплоизоляционных материалов следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов, равноценных по морозоустойчивости.

2.26. Дренирующие слои при 3-ей схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна устраивают на всех участках; при 1 и 2-й схемах - в районах с большим количеством осадков (II - III дорожно-климатические зоны), а также если в основании проезжей части возможно скопление воды, проникающей с поверхности (затяжные продольные уклоны, наличие сравнительно легко водопроницаемых грунтов на обочинах, вогнутые переломы продольного профиля, прилегающие к проезжей части зеленые насаждения и газоны и др.).

Дренирующие слои следует устраивать из песка, гравийных материалов, отсортированного шлака и других фильтрующих материалов. В конструкциях, где дренирующий слой расположен выше глубины промерзания, материалы должны обладать морозостойкостью и достаточной прочностью. Требуемый коэффициент фильтрации материала дренирующего слоя определяют расчетом, учитывая геометрические параметры проезжей части и другие условия, но он должен составлять не менее 1 и 2 м/сут соответственно на участках в насыпи и выемке.

При выборе материала для дренирующего слоя учитывают прочностные свойства, влияющие на прочность дорожной одежды.

В большинстве случаев, особенно на пучиноопасных участках, рационально устройство верхней части земляного полотна из дренирующего материала без водоотвода. Если объем воды составляет больше 0,007 м/сут на 1 м2 проезжей части, а также в выемках и в местах с нулевыми отметками, то рассматривают вариант устройства продольных трубчатых дрен (из различных материалов, а также плоских геосинтетических дрен и др.) у краев проезжей части с поперечными выпусками, а также продольного дренажа из крупнопористого материала.

Дренажную конструкцию следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов.

2.27. На участках с затяжными уклонами (продольный уклон больше поперечного) для перехвата и отвода воды, перемещающейся в дренирующем слое вдоль дороги, предусматривают устройство мелких прорезей в грунтовом основании с укладкой в них перфорированных труб, трубчатых фильтров или щебня с противозаливающей изоляцией.

2.28. С целью снизить накопление влаги в верхней части земляного полотна можно предусмотреть водонепроницаемые прослойки (из различных материалов) на всю ширину земляного полотна. При ширине земляного полотна более 15 м и наличии водонепроницаемого покрытия допускается устройство замкнутых прослоек («обойм») на ширину проезжей части. Глубина заложения прослойки от поверхности покрытия во II дорожно-климатической зоне должна быть более 90 см, в III - 80 см, в IV - 70 см и в V зоне - 65 см.

2.29. Капилляропрерывающие прослойки толщиной 10 - 15 см из крупнозернистого песка или гравия устраивают на всю ширину земляного полотна. Для предохранения от быстрого загрязнения под прослойкой и над ней необходимо предусматривать прослойки фильтры.

2.30. В южных районах существенное уменьшение объема мигрирующей (преимущественно парообразной) влаги можно достичь с помощью слоев пароизоляции из полимерных рулонных материалов, грунта, обработанного органическим вяжущим веществом, или слоев из тщательно уплотненного грунта в «обойме».

2.31. Если крупнообломочный материал (типа щебня, гравия, шлака) укладывается непосредственно на грунт земляного полотна, то предусматривают прослойку, препятствующую взаимопрониканию материалов смежных слоев, из мелкого щебня, высевок (0 - 10 мм), гравийно-песчаных смесей, крупных и средней крупности песков, непылеватых шлаков, непучинистых золошлаков, синтетических текстильных материалов и др. Толщина защитной прослойки из грунта, укрепленного вяжущими, 5 - 8 см; из зернистого материала - от 5 до 20 см в зависимости от степени увлажнения грунта земляного полотна. Прослойку из геотекстильных материалов следует предусматривать также при укладке крупнопористых материалов на песчаный слой на дорогах I - III категорий.

Особенности конструирования дорожных одежд со слоями из малопрочных материалов и побочных продуктов промышленности

2.32. Возможность применения в дорожных одеждах слабых известняков, опоки, гравийных материалов, дресвы, ракушечника искусственных каменных материалов и др. без обработки вяжущими определяется соответствием их свойств требованиям действующего ГОСТ. На участках с неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями не допускается использование в основании (даже нижних слоев) необработанных материалов, не отвечающих по зерновому составу требованиям действующего ГОСТ, а также материалы с числом пластичности частиц мельче 0,16 мм выше 7.

2.33. Дорожные одежды с покрытием из обработанных или необработанных малопрочных материалов на песчаном, гравийном и щебеночном основаниях или на основаниях из укрепленного грунта допускаются в IV и V дорожно-климатических зонах при интенсивности движения не более 100 авт/сут с нагрузкой на ось не более 70 кН. При большей интенсивности движения всегда следует предусматривать обработку малопрочных материалов органическими и неорганическими вяжущими.

Для устройства оснований под усовершенствованные покрытия или покрытий на автомобильных дорогах IV - V категорий можно использовать щебеночно-гравийно-песчаные смеси на основе слабого известнякового щебня, ракушечника, речных песчаников и др., а также гравийные материалы, укрепленные неорганическим вяжущим.

2.34. Шлаковый щебень из высокоактивных и активных шлаков можно применять для устройства покрытий на автомобильных дорогах IV - V категорий и оснований (из улучшенных и неулучшенных шлаков) на дорогах II - IV категорий. Щебень неустойчивой структуры из активных шлаков можно использовать только в основаниях, а щебень из малоактивных шлаков неустойчивой структуры - после приобретения ими устойчивой структуры.

Для повышения монолитности и прочности слоев из кислых малоактивных шлаков с модулем основности ниже 1 следует предусматривать добавку к шлаковому щебню мелких частиц из активных шлаков и 2 - 3 % гашеной извести или 20 - 25 % (массы щебня) молотого гранулированного шлака. Для устройства слоев дорожных одежд с улучшенными прочностными и деформационными качествами применяется шлаковый щебень обработанный органическими и минеральными вяжущими.

Кислые металлургические шлаки целесообразно обрабатывать каменноугольными дегтями (с учетом требований ГОСТ на дегти), которые обладают более высокими адгезионными свойствами по сравнению с нефтяными, а также битумной эмульсией с известью, активной золой уноса и т.д.

Повышение прочности и стабильности рабочего слоя земляного полотна

2.35. Для повышения прочности и стабильности рабочего слоя земляного полотна необходимо применять непучинистые, малопучинистые и слабонабухающие грунты; защиту грунта от увлажнения поверхностными и подземными водами и т.п.

В III - V дорожно-климатических зонах на участках с 1-й схемой увлажнения допускается уплотнение верхней части рабочего слоя (толщиной 30 - 50 см) до коэффициента уплотнения 1,0 - 1,05. Слой грунта повышенной плотности следует рассматривать как самостоятельный конструктивный слой, расчетные деформационные и прочностные характеристики грунта которых назначают на основе специальных испытаний.

При устройстве слоя повышенной плотности из связного (набухающего) грунта предусматривают меры по защите его от увлажнения.

2.36. При расчетной относительной влажности грунта более 0,7 в числе возможных мероприятий по повышению стабильности рабочего слоя следует рассматривать укрепление его верхней части небольшим количеством вяжущих (например, 3 - 4 % цемента, 10 - 15 % зол уноса или гранулированными шлаками, известью и т.п.).

Учет региональных особенностей

2.37. При проектировании дорожных одежд в различных, регионах, наряду с учетом общих нормативных положений и настоящих Норм, следует руководствоваться указаниями специальных региональных нормативно-технических документов, утвержденных в установленном порядке. При отсутствии таких документов следует руководствоваться положениями настоящих Норм.

2.38. Расчетные температуры, деформационные и прочностные характеристики грунтов и дорожно-строительных материалов при отсутствии региональных норм следует назначать в соответствии с рекомендациями приложений 2 и 3 (справочных).

2.39. В районах распространения вечномерзлых грунтов дорожную одежду конструируют с учетом принципов регулирования мерзлотного состояния на основе теплотехнических расчетов, выполняемых по специальным нормативно-техническим документам.

При проектировании дорог в районах орошаемых земель необходимо учитывать неблагоприятное влияние на работу дорожной конструкции повышенного уровня подземных вод во время поливов сельскохозяйственных угодий, местного повышения подземных вод вблизи сооружений оросительной сети, затопления резервов и водоотводных кюветов.

При конструировании дорожных одежд в песчаных пустынях следует предусматривать укрепление поверхности песка под дорожной одеждой: в виде слоя из связного грунта толщиной 15 см или из оптимальной смеси песка и суглинка, или из песка, обработанного битумной эмульсией, с использованием геотекстильных материалов и т.п.

Защитные слои из укрепленных или неукрепленных материалов на земляном полотне из барханных песков следует рассматривать как конструктивные элементы дорожной одежды.

Принципы назначения конструкций дорожных одежд при проектировании реконструкции существующих дорог

2.40. На участках реконструируемых дорог, где устраивают новую дорожную одежду, проектирование дорожной одежды выполняют в соответствии с настоящими Нормами. При сохранении или использовании старой дорожной одежды следует руководствоваться положениями специальных нормативных документов на основе детальных данных о конструкции существующей дорожной одежды, состоянии ее конструктивных слоев и оценки способности этих слоев выполнять свои функции.

Для получения исходных данных существующая дорожная одежда и рабочий слой земляного полотна должны быть детально обследованы с выполнением буровых и других работ и испытаний, позволяющих получить необходимую информацию. Количественную оценку прочности и морозостойкости конструкции осуществляют по методам, изложенным в настоящих Нормах.

При разработке проектного решения должны быть рассмотрены вопросы:

· целесообразности использования существующей дорожной одежды или отдельных ее конструктивных слоев без предварительного разрушения;

· целесообразность использования материалов конструктивных слоев после их переработки;

· необходимость усиления существующей конструкции;

· необходимость повышения морозостойкости существующей конструкции;

· необходимость улучшения дренирования существующей конструкции;

· необходимость и применения конструкции укрепления обочин;

· необходимость уширения дорожной одежды и способ уширения.

3. РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НА ПРОЧНОСТЬ

Основные положения

3.1. Под прочностью дорожной одежды понимают ее способность сопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений под воздействием касательных и нормальных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от расчетной нагрузки (кратковременной, многократной или длительно действующей однократной), приложенной к поверхности покрытия.

3.2. Методика оценки прочности конструкции включает оценку прочности как конструкции в целом (с использованием эмпирической зависимости допускаемого упругого прогиба от числа приложений нагрузки), так и с учетом напряжений, возникающих в отдельных конструктивных слоях и устанавливаемых с использованием решений теории упругости.

3.3. Дорожную одежду следует проектировать с требуемым уровнем надежности, под которой понимают вероятность безотказной работы в течение межремонтного периода. Отказ конструкции по прочности физически может характеризоваться образованием продольной и поперечной неровностей поверхности, связанной с прочностью конструкции (поперечные неровности, колея, усталостные трещины) с последующим развитием других видов деформаций и разрушений (частые трещины, сетка трещин, выбоины, просадки, проломы и т.д.). Номенклатура дефектов и методика их количественной оценки определяются специальными нормами для эксплуатации дорог.

За количественный показатель отказа дорожной одежды как элемента линейного инженерного сооружения используют предельный коэффициент разрушения тр, представляющий собой отношение суммарной протяженности (или суммарной площади) участков дороги, требующих ремонта из-за недостаточной прочности дорожной одежды, к общей протяженности (или общей площади) дороги между корреспондирующими пунктами. Значения тр в зависимости от капитальности дорожной одежды и категории дороги следует принимать в соответствии с табл. 3.1.

3.4. Прочность конструкции оценивается величиной коэффициента прочности. При оценке прочности конструкции в целом по допускаемому упругому прогибу он определяется по формуле

Кпу = lдоп/l = Еобщmin,                                                 (3.1-а)

где      lдоп и l - соответственно допустимый и расчетный общий прогибы конструкции под расчетной нагрузкой;

            Еобщ и Еmin - соответственно расчетный и требуемый общие модули упругости конструкции, определяемые при расчетной нагрузке.

При оценке прочности конструкции по допускаемым напряжениям в конструктивных слоях коэффициент прочности определяют по формуле

Епc пр = sдоп/spacч,                                                     (3.1-б)

где spacч и sдоп - соответственно расчетные действующие и допустимые напряжения (нормальные или касательные) от расчетной нагрузки.

3.5. Коэффициент прочности вновь проектируемой конструкции должен быть таким, чтобы в заданный межремонтный период не наступил отказ по прочности с вероятностью более заданной, т.е. чтобы была обеспечена заданная (требуемая) надежность.

3.6. Для обеспечения заданной надежности (обеспеченности по прочности) коэффициент прочности проектируемой конструкции по каждому из расчетных критериев не должен быть ниже минимального требуемого значения по табл. 3.1.

3.7. При расчете определяют толщину слоев одежды в вариантах, намеченных при конструировании, или выбирают материал с соответствующими деформационными и прочностными характеристиками при заданной толщине слоев.

3.8. Отказ дорожной одежды (см. п. 3.3) из-за недостаточной ее прочности может возникнуть в результате:

·  накопления под воздействием касательных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от транспортной нагрузки, недопустимых остаточных деформаций с потерей ровности поверхности покрытия и соответствующим снижением скорости движения до истечения заданного срока службы конструкции;

·  усталостных разрушений монолитных слоев конструкции под воздействием растягивающих напряжений от многократного приложения транспортной нагрузки с интенсивной потерей транспортно-эксплуатационных свойств.

Таблица 3.1

Требуемые минимальные коэффициенты прочности при заданных уровнях надежности для расчета дорожных одежд по различным критериям прочности

Тип дорожной одежды

Категория дороги

Предельный коэффициент разрушения mp

Заданная надежность Кн

Требуемый коэффициент прочности по критерию

упругого прогиба К

сдвига К и растяжения при изгибе К

Капитальный

I

0,05

0,98

1,50

1,10

0,95

1,30

1,00

II

0,05

0,98

1,38

1,10

0,95

1,20

1,00

III

0,10

0,98

1,29

1,10

0,95

1,17

1,00

0,90

1,10

0,94

IV

0,10

0,95

1,17

1,00

0,90

1,10

0,94

0,85

1,06

0,90

0,80

1,02

0,87

Облегченный

III

0,15

0,98

1,29

1,10

0,95

1,17

1,00

0,90

1,10

0,94

IV

0,15

0,95

1,17

1,00

0,90

1,10

0,94

0,85

1,06

0,90

0,80

1,02

0,87

V

0,15

0,95

1,13

1,00

0,90

1,06

0,94

0,80

0,98

0,87

0,70

0,90

0,80

Переходный

IV

0,40

0,95

1,17

1,00

0,90

1,10

0,94

0,85

1,06

0,90

0,80

1,02

0,87

V

0,40

0,95

1,13

1,00

0,90

1,06

0,94

0,80

0,98

0,87

0,70

0,90

0,80

Примечание. Дорожные одежды переходного типа по критерию растяжения при изгибе не рассчитывают.

В соответствии с этим расчет на прочность выполняют по допускаемым напряжениям на сдвиг в слоях с пониженной сопротивляемостью сдвигу и на растяжение при изгибе - в монолитных.

Расчет прочности конструкции в целом без учета механизма нарушения прочности ведут по допустимому упругому прогибу (или требуемому общему модулю упругости).

3.9. Дорожные одежды на перегонах рассчитывают на кратковременное многократное действие подвижных нагрузок. Принимаемые значения параметров прочностных и деформационных характеристик материалов и грунта в этом случае должны соответствовать указанному характеру приложения нагрузки.

Дорожные одежды на остановках, перекрестках, на подходах к пересечениям с железнодорожными путями и т.п. должны быть дополнительно проверены на однократное нагружение длительностью не менее 10 мин; на стоянках и обочинах - на продолжительное (более 10 мин) однократное нагружение, используя статические значения расчетных параметров (коэффициент на повторность не вводится). Расчет ведется по критериям сдвига в грунте и слабосвязных материалах.

3.10. При расчете конструкций со слоями из битумоминеральных материалов учитывают влияние на их свойства температуры. При расчете слоев асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе его характеристики должны соответствовать низким весенним температурам (см. табл. 1 прил. 3). При расчете слоев из слабосвязных материалов и грунта на сопротивление сдвигу модуль упругости асфальтобетонного покрытия должен соответствовать весенним повышенным температурам (см. п. 3.31 и табл. 2 прил. 3).

3.11. Требуемый уровень проектной надежности в каждом конкретном случае должен быть указан при выдаче задания на проектирование.

Для основных случаев проектирования требуемый коэффициент прочности для различных критериев расчета допускается принимать в зависимости от заданного уровня надежности типа дорожной одежды и категории дороги по табл. 3.1.

3.12. Расчетные значения сопротивления конструктивных асфальтобетонных слоев растяжению при изгибе и относительной влажности грунта рабочего слоя земляного полотна определяются с учетом заданного уровня надежности, принятого при проектировании дорожной одежды, через их нормативные значения по формуле

Мр = (1 - vt×t),                                                      (3)

где      Мр и  - соответственно расчетное и нормативное значения этой характеристики (прил. 3);

       t - коэффициент нормированного отклонения  при допустимом уровне надежности (прил. 4);

       vt - коэффициент вариации характеристики (прил. 4).

В качестве расчетных значений деформационных (модуль упругости) материалов конструктивных слоев, а также расчетных прочностных (угол внутреннего трения и сцепление) характеристик песчаных грунтов и песков допускается принимать и нормативные значения (таблицы прил. 2 и 3). Для глинистых грунтов их назначают через расчетную, определенную с заданной надежностью, относительную влажность грунта (таблицы прил. 2). При этом расчетная влажность определяется по методике прил. 2.

Общая процедура и критерии расчета на прочность

3.13. Расчет ведется в такой последовательности.

3.13.1. Рассчитывают дорожную одежду по критерию упругого прогиба на основе зависимости требуемого общего модуля упругости конструкции от суммарного числа приложений нагрузки. По результатам назначаются толщина конструктивных слоев и их модули упругости таким образом, чтобы общий модуль упругости дорожной одежды был не ниже требуемого с учетом соответствующего коэффициента прочности (см. табл. 3.1).

3.13.2. Продолжают расчет дорожной одежды, отвечающей критерию упругого прогиба, с учетом механизма нарушения прочности в ее отдельных конструктивных слоях по двум независимым критериям соответствия:

1 сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям. Он отражает условие ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций (формоизменения) под воздействием многократных кратковременных нагрузок;

2 сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки. Он отражает сопротивление усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их сплошности и снижение распределяющей способности.

Коэффициенты прочности по этим критериям должны быть не менее значений, указанных в табл. 3.1. В противном случае конструкцию уточняют.

3.14. Дорожные одежды переходного типа рассчитывают по упругому прогибу и сдвигоустойчивости.

Конструкции, предназначенные для движения транспортных средств большой грузоподъемности (статическая нагрузка на ось 110 кН и выше), по упругому прогибу не рассчитывают.

Конструкции дорожных одежд низшего типа назначают по региональным типовым решениям, разрабатываемым на основе практического опыта.

Расчет конструкции одежды обочин осуществляется только по критерию сдвига при длительно действующей нагрузке.

Расчет напряжений и деформаций

3.15. Напряжения в конструктивных слоях и в подстилающем грунте от воздействия транспортной нагрузки вычисляют по формулам теории упругости для слоистой среды, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой через гибкий круглый штамп, с учетом условий на контакте слоев.

При этом используют приближенные методы на основе упрощенных расчетных схем, выбираемых в зависимости от рассматриваемого расчетного критерия, и построенных номограммах. Реальные многослойные дорожные конструкции приводят к одно- или двухслойным моделям по методам, изложенным в пп. 3.27, 3.32 и 3.39.

3.16. Главные напряжения от собственного веса конструкции определяют исходя из гидростатической схемы:

sсв = gсрzоп,                                                             (3.3)

где      gср - средневзвешенный удельный вес конструкции, расположенной над расчетной точкой;

            zоп - расстояние от поверхности покрытия до расчетной точки.

3.17. Для использования при оценке характеристик напряженно-деформированного состояния конструкции дорожной одежды номограмм настоящих МСН многослойные конструкции приводят к одно- и двухслойным расчетным схемам.

Расчетные параметры подвижной нагрузки

3.18. В качестве расчетной схемы нагружения конструкции колесом автомобиля принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий равномерно распределенную нагрузку (удельное давление) величиной р.

Значение расчетного удельного давления колеса на покрытие р и расчетного диаметра D, приведенного к кругу отпечатка расчетного колеса на поверхности покрытия, назначают с учетом параметров расчетного автомобиля. В качестве последнего используют наиболее тяжелые автомобили, доля которых в составе движения составляет не менее 10 % (с учетом перспективы изменения к концу межремонтного срока).

Приведение различных типов автомобилей к расчетному и расчетного типа к расчетной схеме нагружения осуществляется в соответствии с указаниями прил. 1.

Величину р принимают равной давлению воздуха в шинах, а диаметр расчетного отпечатка шины D определяют по зависимости

,см                                                       (3.4)

где      Qpасч - расчетная величина нагрузки, передаваемой колесом на поверхность покрытия, кН;

            р - давление в шине, МПа.

(Значения D и р для расчетной нагрузки типа А приведены в прил. 1).

3.19. Учет характера действующей нагрузки (кратковременное многократное нагружение, статическое нагружение) осуществляется через принятие соответствующих расчетных значений расчетных характеристик конструктивных слоев, а также через коэффициент динамичности при назначении величины нагрузки.

3.20. В зависимости от вида расчета конструкции используют различные характеристики, отражающие интенсивность воздействия на нее подвижной нагрузки:

· N - перспективную (на конец срока службы) общую среднесуточную интенсивность движения;

· Np - приведенное к расчетной нагрузке среднесуточное (на конец срока службы) число проездов всех колес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля, в пределах одной полосы проезжей части (приведенная интенсивность воздействия нагрузки);

· åNp - суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки к расчетной точке на поверхности конструкции за срок службы.

3.21. Перспективную общую среднесуточную интенсивность устанавливают после анализа закономерностей изменения объема перевозок и интенсивности движения при проведении титульных экономических обследований.

3.22. Величину Np приведенной интенсивности на последний год службы определяют по формуле

, ед./сут;                                         (3.5)

где      fпол - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним (табл. 3.2);

            п - общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;

            Nm - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-й марки;

            Sт,сум - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства т-й марки к расчетной нагрузке Qpacч (см. прил. 1).

Таблица 3.2

Число полос движения

Коэффициент fпол для полосы от обочины

1

2

3

1

1,00

-

-

2

0,55

-

-

3

0,50

0,50

-

4

0,35

0,20

-

6

0,30

0,20

0,05

Примечания: 1. На многополосных дорогах допускается проектировать одежду переменной толщины по ширине проезжей части, рассчитав дорожную одежду в пределах различных полос в соответствии со значениями Np по (3.5). 2. На перекрестках и подходах к ним (в местах перестройки потока автомобилей для выполнения левых поворотов и др.) при расчете одежды в пределах всех полос движения следует принимать fпол = 0,50, если их больше трех.

3.23. Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле

                                    (3.6)

или

,                                                      (3.7)

где      n - число марок автомобилей;

            N1m - суточная интенсивность движения автомобилей m-й марки в первый год службы (в обоих направлениях), aвт/сут;

            Трдг - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции (прил. 6);

            kn - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (табл. 3.3);

            Кс - коэффициент суммирования (см. табл. 3 прил. 6),

,                                                       (3.8)

            Тсл - расчетный срок службы (см. табл. 4 прил. 6);

            q - показатель изменения интенсивности движения автомобиля данного типа по годам.

Таблица 3.3

Тип дорожной одежды

Коэффициент kn для дорог категории

I

II

III

IV

V

Капитальный

1,49

1,49

1,38

1,31

-

Облегченный

-

1,47

1,32

1,26

1,06

Переходный

-

-

1,19

1,16

1,04

Расчет конструкции в целом по допускаемому упругому прогибу

3.24. Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии

Еобщ ³ Еmin,                                                       (3.9)

где      Еобщ - общий расчетный модуль упругости конструкции, МПа;

            Еmin - минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, МПа;

            - требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности (см. п. 3.6 и табл. 3.1).

3.25. Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции вычисляют по эмпирической формуле:

Еmin = 98,65×[lg(SNp) - c], МПа,                                       (3.10)

где      SNp - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды, устанавливаемое в соответствии с п. 3.23;

            с - эмпирический параметр, для расчетной нагрузки на ось 100 кН с =3,55; 110 кН с = 3,25.

Примечания: 1. Формулой (3.10) следует пользоваться при åNp > 4×104. 2. Для V дорожно-климатической зоны требуемые модули следует уменьшить на 15 %.

3.26. Независимо от результата, полученного по формуле (3.10), требуемый модуль упругости должен быть не менее указанного в табл. 3.4.

3.27. Общий расчетный модуль упругости конструкции определяют с помощью номограммы рис. 3.1, построенной по решению теории упругости для модели многослойной среды.

Приведение многослойной конструкции к эквивалентной однослойной конструкции осуществляют послойно, начиная с рабочего слоя.

Примечание. При толщине i-го слоя многослойной дорожной одежды (сверху вниз), превышающей 2D, общий модуль упругости на поверхности i-го слоя

где         ;

               i - номер рассматриваемого слоя дорожной одежды, считая сверху вниз (i = 1, 2, 3);

               hi - толщина i-го слоя, см;

               D - диаметр нагруженной площади, см;

                - общий модуль упругости полупространства, подстилающего i-й слой, МПа;

               Ei - модуль упругости материала i-го слоя, МПа.

Таблица 3.4

Категория дороги

Суммарное минимальное расчетное число приложений расчетной нагрузки на наиболее нагруженную полосу

Требуемый модуль упругости, МПа, дорожной одежды типа

капитального

облегченного

переходного

I

750000

230

-

-

II

500000

220

-

-

III

375000

200

200

-

IV

110000

150

150

100

V

40000

-

100

50

3.28. Расчетные значения модулей упругости грунтов и материалов допускается принимать в соответствии с указаниями прил. 2 и 3; при содержании органических вяжущих во всех дорожно-климатических зонах при температуре 10 °С - по табл. 2 прил. 3.

3.29. Расчет по упругому допустимому прогибу (требуемому модулю деформации) ведут в такой последовательности:

·  Определяют требуемый минимальный общий модуль конструкции по (3.10).

·  Назначают модули и предварительно толщину слоев конструкции (кроме основания).

·  Устанавливают с помощью номограммы рис. 3.1. требуемые модули на поверхности каждого конструктивного слоя, выполняя расчет конструкции сверху вниз.

·  Выполняя расчет конструкции снизу вверх, определяют толщину основания (при заданном его модуле), обеспечивающую необходимый модуль на поверхности основания, полученный при расчете сверху.

Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев

3.30. Дорожную одежду проектируют с таким расчетом, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие

,                                                          (3.11)

где      Т - активное расчетное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной нагрузки (п. 3.34);

            Тпр - предельная величина активного напряжения сдвига (в той же точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг (п. 3.35).

3.31. При практических расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.

При расчете дорожной конструкции на прочность по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна в качестве нижнего полубесконечного слоя модели принимают грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего - всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя hв принимают равной сумме толщин слоев одежды ().

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле

,                                                   (3.12)

где      k - число слоев дорожной одежды;

            Еi - модуль упругости i-го слоя;

            hi - толщина i-го слоя.

3.32. При расчете по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания с помощью номограммы рис. 3.2 нижнему слою двухслойной модели условно присваивают расчетные значения характеристик песчаного слоя п, jп), а модуль упругости принимают равным общему модулю на поверхности песчаного слоя, определяемому по п. 3.27; толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, лежащих над песчаным, а модуль упругости Ев вычисляют как средневзвешенное значение для этих слоев по формуле (3.12).

3.33. При расчете дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают соответствующими температурам, указанным в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Дорожно-климатическая зона

I - II

III

IV

V

Расчетная температура, °С

20

30

40

50


Рис. 3.1. Номограмма для определения общего модуля упругости Еобщ двухслойной системы

Рис. 3.2. Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при hв /D = 0 ¸ 2,0)

Рис. 3.3 Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при hв/D = 0 ¸ 4,0)

Карта районирования по количеству расчетных дней в году Трдг

Карта дорожно-климатических зон и подзон


3.34. Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига (Т) вычисляют по формуле

Т = р,                                                             (3.13)

где      - активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм (рис. 3.2 и 3.3);

            р - расчетное давление колеса на покрытие.

Примечание. Для номограмм при определении  величину j принимают для случая воздействия динамической нагрузки (с учетом их числа) (см. табл. 4 и 6 прил. 2).

3.35. Активное предельное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле

Tnp = kд(cn + 0,1gcpzontgjст),                                        (3.14)

где      cn - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), принимаемое с учетом повторности нагрузки (см. табл. 4 или 6 прил. 2), МПа;

            zon - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

            gcp - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см3;

            jст - расчетный угол внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, град;

            kд - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.

При устройстве нижнего слоя несущего основания из укрепленных материалов или при укладке на границе «несущее основание - песчаный слой (или песчаный грунт)» разделяющей геотекстильной прослойки kд следует принимать равным:

·  4,5 - для песка крупного;

·  4,0 - средней крупности;

·  3,0 - мелкого;

·  kд = 2 - при устройстве нижнего слоя несущего основания из неукрепленных материалов и без разделительной прослойки;

·  kд = 1 - для подстилающего дорожную одежду глинистого грунта земляного полотна.

3.36. Во всех случаях в качестве расчетных значений угла внутреннего трения грунта и малосвязных слоев используют его значения, отвечающие расчетному суммарному числу воздействия нагрузки за межремонтный срок SNp. Эту величину устанавливают по формуле (3.6).

Входящую в формулу (3.6) величину Трдг расчетных дней в году, соответствующих расчетному состоянию прочности и деформируемости конструкции, определяют по специальным региональным справочным данным. Для условий России следует использовать данные справочного прил. 6 (рис. 1 и табл. 1) настоящих норм.

3.37. Расчет дорожной одежды по сопротивлению сдвигу в грунте земляного полотна, а также в песчаных материалах промежуточных слоев дорожных одежд ведут в такой последовательности:

а)  по табл. 2 прил. 3 назначают расчетные модули упругости для слоев из асфальтобетона, соответствующие максимально возможным температурам в ранний весенний (расчетный) период (в соответствии с п. 3.33); назначают по табл. 4 и 6 прил. 2 (с учетом расчетной влажности и общего числа воздействия нагрузки) расчетные прочностные характеристики j и с грунта земляного полотна и песка промежуточного слоя одежды (если таковой имеется) с учетом требований п. 3.36. Остальные расчетные характеристики грунта и материалов те же, что и в расчете по упругому прогибу;

б)  по рис. 3.2 или 3.3 определяют активные напряжения сдвига  от единичной временной нагрузки, для чего многослойную конструкцию приводят к двухслойной модели (п. 3.31, п. 3.32);

в)  по формуле (3.13) вычисляют расчетное напряжение сдвига в грунте земляного полотна или в песчаном слое одежды;

г)  по выражению (3.14) рассчитывают предельное напряжение сдвига;

д)  по формуле (3.11) проверяют выполнение условия прочности (с учетом требуемой надежности);

е)  при необходимости, изменяя толщину конструктивных слоев, подбирают конструкцию, удовлетворяющую условию п. 3.30.

Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

3.38. В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими, и др.) напряжения, возникающие при прогибе под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного срока службы вызывать образование трещин от усталостного разрушения. Это возможно при условии

,                                                           (3.15)

где      sr - наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом.

             - требуемый коэффициент прочности с учетом заданного уровня надежности (см. табл. 3.1);

            rn - прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений.

3.39. Наибольшее растягивающее напряжение sr при изгибе в монолитном слое определяют с помощью номограммы (рис. 3.4), приводя реальную конструкцию к двухслойной модели.

К верхнему слою модели относят все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый. Толщину верхнего слоя модели hв принимают равной сумме толщин входящих в пакет асфальтобетонных слоев (Shi), а значение модуля упругости устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по формуле (3.12).

Нижним (полубесконечным) слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна.

Модуль упругости нижнего слоя модели определяют путем приведения слоистой системы к эквивалентной по жесткости с помощью номограммы рис. 3.1.

3.40. При использовании номограммы рис. 3.4 расчетное растягивающее напряжение определяют по формуле

sr = ×p×кв,                                                          (3.16)

где      - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку (см. рис. 3.4);

            кв - коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном, кв = 0,85 (при расчете под однобаллонное колесо кв = 1,00);

            р - расчетное давление (см. табл. 1 прил. 1).

(Порядок использования показан на рис. 3.4 пунктирными линиями со стрелками).

3.41. Прочность материала монолитного слоя на многократное растяжение при изгибе определяют по формуле

RN = Rоk1k2(1 - vR×t),                                                  (3.17)

где      Rо - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе для расчетной низкой весенней температуры при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табл. 1 прил. 3);

            k1 - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

            k2 - то же, под воздействием погодно-климатических факторов (табл. 3.6);

            vR - коэффициент вариации прочности на растяжение (прил. 4);

            t - коэффициент нормативного отклонения (см. прил. 4).

Рис. 3.4. Номограмма для определения растягивающего напряжения  при изгибе в монолитном верхнем слое двухслойной системы

Таблица 3.6

Асфальтобетон расчетного слоя

Значение k2

Высокоплотный

1,0

Плотный марки:

 

I

0,95

II

0,90

III

0,80

Пористый и высокопористый

0,80

3.42. Коэффициент k1, отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению

,                                                            (3.18)

где      SNp - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия, определяемое по формуле (3.6) или (3.7) с учетом числа расчетных суток за срок службы (см. прил. 6);

            т - показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (см. табл. 1 прил. 3);

            a - коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности (см. табл. 1 прил. 3).

3.43. Расчет на усталостную прочность выполняют в следующем порядке:

а)  приводят конструкцию к двухслойной модели и определяют  и;

б)  используя полученные параметры, по номограмме рис. 3. находят  и по формуле (3.16) вычисляют расчетное растягивающее напряжение;

в)  рассчитывают предельное растягивающее напряжение по формуле (3.18). В пакете асфальтобетонных слоев за предельное растягивающее напряжение RN принимают значение, отвечающее материалу нижнего слоя асфальтобетонного пакета;

г)  проверяют условие (3.15) и при необходимости корректируют конструкцию.

4. ПРОВЕРКА ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ НА МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТЬ

4.1. В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовогидрологических условиях наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд с помощью

·  использования непучинистых или слабопучинистых грунтов (табл. 4.1 и 4.2) для сооружения верхней части земляного полотна, находящегося в зоне промерзания;

·  осушения рабочего слоя земляного полотна (см. разд. 5), том числе устройства дренажа для увеличения расстояния от низа дорожной одежды до уровня подземных вод, гидроизолирующих или капилляропрерывающих прослоек для перехода от 2-й или 3-й схемы увлажнения рабочего слоя земляного полотна к 1-й;

·  использования для морозозащитного слоя непучинистых минеральных материалов, в том числе укрепленных малыми дозами минеральных или органических вяжущих;

·  укладки теплоизолирующих слоев, снижающих глубину промерзания грунта под дорожной одеждой или полностью исключающих его;

·  устройство основания дорожной одежды из монолитных материалов (типа тощего бетона или других зернистых материалов, обработанных минеральным или органическим вяжущим).

Таблица 4.1

Классификация грунтов по степени пучинистости при замерзании
(СНиП 2.05.02-85, прил. 2 табл. 6)

Группа грунта по пучинистости

Степень пучинистости

Относительное морозное пучение

I

Непучинистый

1 и менее

II

Слабопучинистый

Свыше 1 до 4

III

Пучинистый

Свыше 4 до 7

IV

Сильнопучинистый

Свыше 7 до 10

V

Чрезмернопучинистый

Свыше 10

Таблица 4.2

Группы грунтов по степени пучинистости
(СНиП 2.05.02-85, прил. 2 табл. 7)

Грунт

Группа

Песок гравелистый, крупный и средней крупности, содержащий до 2 % частиц мельче 0,05 мм

I

Песок гравелистый, крупный, средней крупности и мелкий, содержащий до 15 % частиц мельче 0,05 мм, супесь легкая крупная

II

Супесь легкая, суглинок легкий и тяжелый, глины

III

Песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок тяжелый пылеватый

IV

Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый

V

4.2. Конструкцию считают морозоустойчивой при условии

lпуч £ lдоп,                                                             (4.1)

где      lпуч - расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

            lдоп - допускаемое для данной конструкции пучение грунта (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Тип дорожной одежды

Вид покрытия

Допустимая величина морозного пучения lдоп, см

Капитальный

Асфальтобетонное

4

Облегченный

Асфальтобетонное

6

Переходный

Переходное

10

Примечание. В восточных районах II - III дорожно-климатических зон значения lдоп, следует увеличивать на 20 - 40 % (большие значения для дорожных одежд облегченного и переходного типов).

4.3. Расчет на морозоустойчивость необходимо выполнять для характерных участков или групп характерных участков дороги, сходных по грунтово-гидрологическим условиям, имеющим одну и ту же конструкцию дорожной одежды и одинаковую схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна.

4.4. При предварительной проверке на морозоустойчивость величину возможного морозного пучения следует определять по формуле

lпуч = lпуч.срКУГВКплКгрКнагрКвл,                                       (4.2)

где      lпуч.ср - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая по рис. 4.3 в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости (см. табл. 4.3) и глубины промерзания (znp);

            КУГВ - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины (Нg) залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (рис. 4.1); при отсутствии влияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод следует принимать: для супеси тяжелой и пылеватой и суглинка КУГВ = 0,53; для песка и супеси легкой и крупной КУГВ = 0,43;

            Кпл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (табл. 4.4);

            Кгр - коэффициент, учитывающий влияние зернового состава грунта основания насыпи или выемки (табл. 4.5);

            Кнагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рис. 4.2);

            Квл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (табл. 4.6).

Таблица 4.4

Коэффициент уплотнения Купл

Кпл для грунта

песка пылеватого, супеси легкой и пылеватой, суглинка, глины

песка, кроме пылеватого, супеси легкой крупной

1,03 - 1,00

0,8

1,0

1,01 - 0,98

1,0

1,0

0,97 - 0,95

1,2

1,1

0,94 - 0,90

1,3

1,2

< 0,90

1,5

1,3

Таблица 4.5

Грунт

Кгр

Пески

1,0

Супеси

1,1

Суглинки

1,3

Глины

1,5

Таблица 4.6

Относительная влажность W/WТ

0,6 и менее

0,7

0,8

0,9

Квл,

1,0

1,1

1,2

1,3

4.5. Если данные натурных наблюдений отсутствуют, то глубину промерзания дорожной конструкции можно определять по формуле

znp = znp(ср)×1,38,                                                        (4.3)

где      znp(ср) - средняя глубина промерзания для данного района, устанавливаемая при помощи карт изолиний (рис. 4.4).

Рис. 4.1. Зависимость коэффициента КУГВ от расстояния от низа дорожной одежды до расчетного УГВ или УПВ:

1 - супесь пылеватая и тяжелая пылеватая, суглинок; 2 - песок, супесь легкая и легкая крупная

Рис. 4.2. Зависимость коэффициента Kнагр от глубины промерзания znp от поверхности покрытия:

1 - супесь пылеватая и тяжелая пылеватая, суглинок; 2 - песок, супесь легкая и легкая крупная

4.6. При глубине промерзания дорожной конструкции znp < 2 м lпуч.ср устанавливают по графикам рис. 4.3; при znp = 2,0 ¸ 3,0 м - по формуле

lпуч.ср = lпуч.ср2,0×[a + b×(zпр - c)],                                               (4.4)

где      lпуч.ср2,0 - величина морозного пучения при znp = 2,0 м;

            а = 1,0; b = 0,16; с = 2,0 при 2,0 < znp < 2,5;

            а = 1,08; b = 0,08; с = 2,5 при 2,5 < znp < 3,0.

4.7. Если при расчетном сроке службы до 10 лет полученная величина возможного пучения будет превышать требуемую (см. табл. 4.3), а при сроке службы более 10 лет будет превышать 80 % от требуемой, то необходимо рассмотреть вариант устройства морозозащитного слоя. В этом случае предварительно определяют ориентировочно требуемую толщину морозоустойчивой конструкции дорожной одежды, используя графики рис. 4.3. Для этого, зная допустимую величину морозного пучения lдоп, рассчитывают осредненную величину морозного пучения lпуч.ср по формуле

lпуч.ср = lдon/KУГВКплКгрКнагрКвл,                                         (4.5.)

Затем по графику рис. 4.3 в соответствии с группой грунта по степени пучинистости определяют hод.

4.8. Уточненный расчет толщины морозозащитного слоя (hмз) выполняют по термическому сопротивлению конструкций. Для этого необходимо иметь следующие исходные данные:

·  географическое местоположение рассматриваемого участка дороги;

·  конструкцию дорожной одежды (наименование и толщина слоев), необходимая по условиям прочности и дренирования;

·  схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна (1, 2 или 3) и расчетная глубина залегания подземных вод от поверхности покрытия;

·  наименование грунтов земляного полотна;

·  расчетный срок службы дорожной одежды.

Рис. 4.3. Графики для определения осредненной величины морозного пучения lпуч.ср

Примечания. 1. Кривую II - V выбирают в соответствии с табл. 4.2. 2. Кривую II а выбирают при 2 и 3-й схемах увлажнения рабочего слоя, кривую II б - при 1-й

4.9. Толщину морозозащитного слоя hмз определяют по формуле

hмз = (Roд(mp) - Rод(о))lмз,                                                     (4.6)

где      Rод(о) - термическое сопротивление рассматриваемой конструкции дорожной одежды, (м2×К)/Вт;

            Roд(mp) - то же, в данных условиях;

            lмз - коэффициент теплопроводности морозозащитного слоя, равный среднеарифметическому значению коэффициентов теплопроводности материала слоя в талом и мерзлом состояниях, Вт/(м×К).

При отсутствии фактически замеренных значений в расчет допускается включать lмз по табл. 1 прил. 5.

Величину Roд(mp) определяют в зависимости от номера изолинии на карте (рис. 4.5), соответствующей географическому положению рассматриваемого участка дороги. Если участок находится между изолиниями, то определяют по два значения Roд(mp) и hмз, соответствующих этим изолиниям. Искомую толщину слоя определяют методом интерполяции в зависимости от расстояния от рассматриваемого участка дороги до соседних изолиний.

Рис. 4.4. Карта изолиний глубины промерзания zпр(ср) грунтов на территории СНГ:

1 - граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов; 2 - то же, островного; 3 - границы стран СНГ

4.10. Термическое сопротивление дорожной одежды Rод(о) вычисляют по формуле

, 2×К)/Вт,                                     (4.7)

где      под - число конструктивных слоев дорожной одежды без морозозащитного слоя;

            hoд(i) - толщина i-го слоя, м;

            l oд(i) - коэффициент теплопроводности отдельных слоев в мерзлом состоянии, Вт/(м×К).

4.11. Величину требуемого термического сопротивления Roд(mp) рассчитывают по выражению

Roд(mp) = Rпр×Код×Kувл×d, [м2×К/Вт],                                    (4.8)

где      Rnp - приведенное термическое сопротивление, определяемое при помощи номограммы (см. п. 4.12);

            Код - коэффициент, учитывающий срок службы дорожной одежды между капитальными ремонтами (табл. 4.7);

            Кувл - коэффициент, учитывающий схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна; принимается при 2-й и 3-й схемах увлажнения равным единице, а при 1-й - по табл. 4.8,

            d - понижающий коэффициент; для II1, II5 и III5 дорожно-климатических подзон d = 1,0; для II2, II4 и II6 d = 0,95, для III d = 0,90; для IV d = 0,85 (см. прил. 2).

4.12. Значение Rnp определяют с помощью номограмм (рис. 4) методом итерации через отношение lдоп/(СпучСр) (горизонтальная ось номограммы). Значения lдon, Спуч, и Ср определяют соответственно по табл. 4.3, 4.9 и 4.10.

При назначении величины Ср по табл. 4.10 подбирают допустимую глубину промерзания hпр(доп) таким образом, чтобы получаемому значению отношения lдоп/(СпучСр) соответствовала величина hпр(доп) на вертикальной оси номограммы, равная принятой при определении Ср. Подбор нужно начинать со значения hпр(доп), соответствующего наименьшей допустимой глубине промерзания.

Расстояние Нg от низа дорожной одежды до уровня подземных вод, необходимое для использования номограммы, определяют, приняв за исходную полученную в соответствии с п. 4.7 ориентировочную толщину морозозащитного слоя hмз и вычислив при заданном hмз общую толщину дорожной одежды hод.

Рис. 4.5. Карта с изолиниями для определения требуемых значений термического сопротивления дорожной одежды

I - Х - номера изолиний; 1 - граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов; 2 - то же, островного; 3 - Северный полярный круг

Рис. 4.6. Номограмма для определения приведенного термического сопротивления дорожной одежды Rnp:

I - Х - номера изолиний на карте (см. рис. 4.5); 1 - кривая расчета для 1 и 2-го типов увлажнения рабочего слоя земляного полотна; Нg - глубина залегания расчетного УГВ от низа дорожной одежды, включая морозозащитный слой

При глубине залегания подземных вод на участке дороги, отличающейся от указанных на номограмме, нужно определить два значения Rnp: при Нg на номограмме больше данной величины и при Нg - меньше ее. Искомое значение Rnp устанавливают методом интерполяции между соответствующими величинами.

Таблица 4.7

Номер изолинии
(см. рис.
4.5)

Значение коэффициента Код при сроке службы дорожной одежды, годы

менее 10

10

20

I - II

0,70

0,85

1,0

III - Х

0,80

0,90

1,0

4.13. После завершения расчета толщины морозозащитного слоя по формуле (4.6) сравнивают полученное значение hмз с предварительно назначенной. Разница не должна превышать 5 см. В противном случае расчет необходимо повторить.

Таблица 4.8

Номер изолинии
(см. рис.
4.5)

Значение коэффициента Кувл при 1-й схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна

I

0,85

II

0,65

III

0,55

IV

0,45

V

0,40

VI

0,35

VII

0,30

VIII

0,30

IX

0,25

X

0,25

Таблица 4.9

Номер изолинии (см. рис. 4.5)

Значение показателя Спуч для грунтов:

слабо пучинистых

пучинистых

сильно пучинистых

чрезмерно пучинистых

I

0,70

1,40

2,10

2,80

II

0,60

1,25

1,85

2,50

III

0,55

1,10

1,65

2,20

IV

0,50

1,00

1,50

2,00

V

0,45

0,90

1,35

1,80

VI

0,40

0,80

1,20

1,60

VII

0,35

0,70

1,05

1,40

VIII

0,30

0,60

0,90

1,20

IX

0,25

0,50

0,75

1,00

X

0,20

0,40

0,60

0,80

Примечание. Группу грунта по степени пучинистости допускается определять с помощью табл. 4.1 и 4.2.

4.14. Толщину теплоизолирующего слоя рассчитывают, как и морозозащитного. В расчет следует включать толщину дорожной одежды, необходимую по условиям обеспечения прочности и дренирования, а также значения показателя пучинистости грунта Спуч (табл. 4.11); толщину теплоизолирующего слоя следует определять по графику (рис. 4.7) в зависимости от Rод(mp) и Rод(o).

4.15. Пенопласт, используемый для устройства теплоизолирующего слоя должен удовлетворять следующим требованиям: предел прочности при сжатии при 10 %-ной линейной деформации - не менее 0,40 МПа, при изгибе - не менее 0,30 МПа; водопоглощение по объему - не более 0,45 %, теплопроводность - не более 0,032 Вт/(м×К) (методы испытания по действующим ГОСТам). Выбор нужной марки пенопласта следует проводить с учетом результатов опытной проверки.

Таблица 4.10

Грунт земляного полотна

hод, м

Значение Ср в зависимости от hпр(доп), см

0 - 50

51 - 100

> 100

0 - 100

Песок пылеватый

0,5

0,60

0,55

0,50

-

1,0

-

-

0,45

0,50

1,5

-

-

0,40

0,45

2,0

-

-

0,35

0,40

Супесь легкая

0,5

0,70

0,65

0,60

-

1,0

-

-

0,55

0,60

1,5

-

-

0,50

0,55

2,0

-

-

0,45

0,50

Супесь пылеватая

0,5

0,75

0,70

0,65

-

1,0

-

-

0,55

0,65

1,5

-

-

0,50

0,55

2,0

-

-

0,45

0,50

Суглинок легкий и легкий пылеватый

0,5

0,80

0,75

0,70

-

1,0

-

-

0,65

0,70

1,5

-

-

0,60

0,65

2,0

-

-

0,55

0,60

Суглинки тяжелый, тяжелый пылеватый, глина

0,5

0,85

0,80

0,75

-

1,0

-

-

0,70

0,75

1,5

-

-

0,65

0,70

2,0

-

-

0,60

0,65

Примечание. При промежуточных значениях толщины величину Ср следует принимать по интерполяции соответствующих величин.

Таблица 4.11

Грунт по степени пучинистости

Показатель Cпуч

Слабопучинистый

0,50

Пучинистый

1,0

Сильнопучинистый

1,5

Чрезмернопучинистый

2,0

Рис. 4.7. График для определения необходимой толщины теплоизолирующего слоя из пенопласта

4.16. Если рабочий слой земляного полотна включает два слоя из грунтов с различной пучинистостью (предусмотрено с целью сократить объемы привозного менее пучиноопасного грунта), то толщину морозозащитного слоя с верхней частью рабочего слоя из менее пучиноопасного грунта следует рассчитывать по формуле

hмз = hмз1 +(hмз2 - hмз1)(hмз1 + hпр(доп) - DJгр)/(hмз1 + hпр(доп)),                    (4.9)

где      hмз1 - толщина морозозащитного слоя при полной замене местного грунта привозным менее пучиноопасным, м;

            hмз2 - то же при однослойной конструкции земляного полотна из местного пучиноопасного грунта, м;

            hпр(доп) - допустимая глубина промерзания земляного полотна при полной замене местного грунта привозным менее пучиноопасным, м;

            DJгр - толщина слоя замены грунта от низа дорожной одежды (без морозозащитного слоя), конструкция которой обеспечивает прочность и дренирование, м.

Расчет значений hмз1, hмз2 и hпр(доп) выполняется в соответствии с пп. 4.9 - 4.13. Максимальное значение DJгр = hмз1 + hпр(доп).

Расчет толщины теплоизолирующего слоя при замене верхней толщи земляного полотна на менее пучиноопасный грунт следует проводить так же как для морозозащитного слоя.

4.17. Для определения величины морозного пучения, требуемой толщины морозозащитного или теплоизолирующего слоя может быть использована также методика, основанная на определении коэффициента влагопроводности грунта Квл (см. прил. 7). Методику рекомендуется использовать в порядке накопления опыта ее применения. Пример применения методики приведен в прил. 8 (пример 12).

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ПО ОСУШЕНИЮ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД И ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Основные положения

5.1. Дренажная конструкция (дренирующий слой и водоотводящие устройства) необходима в традиционных конструкциях дорожных одежд со слоями из зернистых материалов на земляном полотне из слабо фильтрующих грунтов (пылеватых песков, непылеватых песков с коэффициентом фильтрации менее 0,5 м/сут, глины) во II и III дорожно-климатических зонах для всех схем увлажнения рабочего слоя, в IV и V зонах - для 3-й схемы (табл. 5.1 прил. 2 СНиП 2.05.02-85).

Таблица 5.1

Источник (схема) увлажнения

Условия отнесения к данному типу увлажнения

Атмосферные осадки (1)

Насыпь на участках местности 1-го типа по условиям увлажнения, а также 2 и 3-го типов при возвышении поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых и поверхностных вод или над поверхностью земли, более чем в 1,5 раза превышающем требования табл. 5.2, на участках 2-го типа при расстоянии от уреза поверхностной воды (отсутствующей не менее 2/3 летнего периода) более 5 - 10 м - для супесей, 2 - 5 м - легких пылеватых суглинков и 2 м - для тяжелых пылеватых суглинков и глин (меньшие значения - для грунтов с большим числом пластичности; большие - для различных грунтов).

Выемки в песчаных и глинистых грунтах при уклоне кюветов более 20 ‰ (в I - III дорожно-климатических зонах) и при возвышении поверхности покрытия над расчетным горизонтом грунтовых вод, более чем в 1,5 раза превышающем требования табл. 5.2.

Применение специальных методов регулирования водно-теплового режима (капилляропрерывающие, гидро- и теплоизолирующие, армирующие прослойки, дренаж и т.п.), назначаемых по расчетам.

То же, кратковременно стоящие (до 30 сут) поверхностные воды (2)

Насыпи на участках 2-го типа при возвышении поверхности покрытия не ниже требуемого табл. 5.2 и не более чем в 2 раза превышающем их и при крутизне откосов не менее 1:1,5 и простом (без берм) поперечном профиле насыпи; на участках 3-го типа при применении специальных мероприятий по защите от грунтовых вод (капилляропрерывающие слой, дренаж), назначаемых специальным расчетом при выполнении предыдущих условий.

Выемки в песчаных и глинистых грунтах при уклонах кюветов менее 20 ‰ (в I - II зонах) и возвышении поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод, более чем 1,5 раза превышающем требования табл. 5.2.

То же, длительно (более 30 сут) стоящие поверхностные воды (3)

Насыпи на участках 3-го при возвышении поверхности покрытия, отвечающем требованиям табл. 5.2, но не превышающем их более чем в 1,5 раза.

То же, для выемок, в основании которых уровень грунтовых вод расположен по глубине, не превышающей требований табл. 5.2 более чем в 1,5 раза

5.2. Схему увлажнения на участках, где в придорожной полосе застаивается вода, устанавливают с учетом расстояния lу от бровки земляного полотна до уреза застаивающейся осенью воды. Величину безопасного расстояния lу можно определить по специальной методике. При отсутствии фактических данных следует принимать: lу = 10 м - для супесей, lу = 3 м - для суглинков легких и пылеватых, lу = 2 м - для суглинков тяжелых и глин.

Таблица 5.2

СНиП 2 05.02-85, табл. 21

Грунт рабочего слоя

Наименьшее возвышение поверхности покрытия, м, в дорожно-климатических зонах

II

III

IV

V

Песок мелкий, супесь легкая крупная и легкая

1,1

0,9

0,9

0,7

0,75

0,55

0,5

0,3

Песок пылеватый, супесь пылеватая

1,5

1,2

1,2

1,0

1,1

0,8

0,8

0,5

Суглинки легкий и тяжелый, глины

2,2

1,6

1,8

1,4

1,5

1,1

1,1

0,8

Супесь тяжелая пылеватая, суглинки легкий пылеватый и тяжелый пылеватый

2,4

1,8

2,1

1,5

1,8

1,3

1,2

0,8

Примечание. Над чертой - возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 сут) стоящих поверхностных вод, под чертой - то же, над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 сут) стоящих поверхностных вод.

5.3. Дренажная система дорожной одежды включает: плоскостной горизонтальный дренаж, дополняемый (если требуется) прикромочным и поперечным дренажом мелкого заложения.

При устройстве всех слоев дорожной одежды из монолитных материалов в качестве плоскостного горизонтального дренажа после технико-экономического обоснования допускается применять (вместо дренирующего слоя) прослойку из геотекстильного материала толщиной не менее 4 мм с коэффициентом фильтрации не ниже 50 м/сут с выпуском полотнищ на откосы насыпи на высоту не менее 0,5 м. Выбор материала в этом случае производится по специальным указаниям.

5.4. Проектирование мероприятий по дренированию дорожной одежды осуществляют в такой последовательности:

а)  дорогу разделяют на типичные участки по продольному профилю и природным условиям (характер рельефа местности, наличие водотоков, пересекающих дорогу, и др.) с учетом особенностей конструкции земляного полотна (насыпь высотой по СНиПу, выемка или насыпь высотой ниже требуемой, переходный участок от насыпи к выемке) и дорожной одежды (монолитные слои основания, морозозащитные или теплоизолирующие слои из укрепленных материалов), обеспеченности материалами для дренирующего слоя, дренажными трубами и геотекстильными материалами; возможности осуществления мер по ограничению притока воды в дорожную конструкцию;

б)  для типичных участков определяют количество воды, поступающей в основание за сутки и за расчетный период, предусматривая меры по ограничению притока воды в дорожную конструкцию;

в)  намечают варианты дренажных конструкций;

г)  обосновывают расчетом толщину дренирующего слоя для данных условий или определяют коэффициент фильтрации для дренирующего материала в заданной дренажной конструкции.

При проектировании дренирующего слоя необходимо, помимо осушения, учитывать необходимость обеспечения сдвигоустойчивости самого зернистого материала и прочности всей дорожной конструкции.

5.5. Дренажную конструкцию следует проектировать с учетом объема притока воды, поступающей в основание дорожной одежды в расчетный период, фильтрационной способности материала дренирующего слоя и конструкции земляного полотна.

5.6. При выборе конкретного мероприятия по регулированию притока проводится технико-экономическое сравнение вариантов.

Комбинированный плоскостной горизонтальный дренаж - это универсальное мероприятие для большинства участков дорог. Поперечный дренаж мелкого заложения устраивают для поперечного перехвата воды, движущейся в дренирующем слое вдоль дороги, на участках с продольным уклоном свыше 20 ‰, а также с затяжными продольными уклонами, превышающими поперечные; в местах вогнутых вертикальных кривых и на участках уменьшения продольных уклонов.

5.7. Дренирующий слой, работающий по принципу осушения, необходимо устраивать из песчаных грунтов или высокопроницаемой скелетной смеси (щебня или гравия) открытого типа (с незаполненными пустотами), отвечающих определенным требованиям по водопроницаемости, и укладывать под дорожной одеждой на всю ее ширину, обеспечивая его выход на откос. Дренирующий слой устраивают также с дренажными трубами для сбора и быстрого отвода воды за пределы земляного полотна. Следует предусматривать противозаиливающую защиту дрен и самих слоев, а также не допускать замерзание воды в выпусках труб.

При устройстве дренирующих слоев, работающих по принципу поглощения, требуется устраивать более мощные слои из песчаного грунта и принимать в расчет на прочность дорожной одежды значения прочностных характеристик песчаного грунта с учетом более продолжительного периода его нахождения в неблагоприятном расчетном состоянии.

5.8. Для устройства дренирующего слоя, работающего по принципу осушения, следует применять материалы с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут. При одновременном выполнении слоем дренирующих и морозозащитных функций целесообразны материалы с коэффициентом фильтрации 1 - 2 м/сут.

Расчет дренирующего слоя

5.9. При расчете дренажной конструкции определяется требуемая толщина дренирующего слоя из дискретных материалов. В районах сезонного промерзания грунтов учитываются два расчетных этапа работы дренажных конструкций:

·  первый - для периода, когда основание дорожной одежды под серединой проезжей части уже оттаяло, дренирующий слой у ее краев находится в мерзлом состоянии, а водоотводящие устройства не работают;

·  второй для времени, когда дренирующий слой полностью оттаял и водоотводящие устройства начали нормально функционировать.

5.10. В зависимости от конкретных условий дренажная конструкция может быть рассчитана на один из трех вариантов работы:

·  осушение;

·  осушение с периодом запаздывания отвода воды;

·  поглощение.

5.11. Полную толщину дренирующего слоя определяют по формуле

hn = hнас + hзап,                                                      (5.1)

где hнac - толщина слоя, полностью насыщенного водой, м;

hзап - дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала, hзап = 0,10 ¸ 0,12 м для песков крупных, hзап = 0,14 ¸ 0,15 м - средней крупности и hзап = 0,18 ¸ 0,20 м - мелких.

Во всех случаях полную толщину дренирующего слоя следует принимать не менее 0,20 м.

5.12. Для дренирующего слоя, работающего по принципу осушения hнас устанавливают по номограммам рис. 5.1 и 5.2 в зависимости от длины пути фильтрации L и расчетной величины притока воды qp в дренирующий слой на 1 м2, определяемого по формуле

qp = qKnкКгКвогКр:1000, м32,                                         (5.2)

где      q - осредненное (табличное) значение притока воды в дренирующий слой при традиционной конструкции дорожной одежды (табл. 5.3);

            Knк - коэффициент «пик», учитывающий неустановившийся режим поступления воды из-за неравномерного оттаивания и выпадения атмосферных осадков (табл. 5.4);

            Кг - коэффициент гидрологического запаса, учитывающий снижение фильтрационной способности дренирующего слоя в процессе эксплуатации дороги (табл. 5.4);

            Квог - коэффициент, учитывающий накопление воды в местах изменения продольного уклона, определяемый при одинаковом направлении участков профиля у перелома по номограмме рис. 5.3, а при встречных уклонах - по эмпирической формуле (5.2¢);

            Кр - коэффициент, учитывающий снижение притока воды при принятии специальных мер по регулированию водно-теплового режима (табл. 5.5).

Рис. 5.1. Расчет толщины hнас дренирующего слоя из песков мелких, средней крупности и крупнозернистых с коэффициентом фильтрации менее 10 м/сут

При односкатном поперечном профиле q¢ = qpB м3/м; при двускатном q¢ = 0,5qpB м3/м; B - ширина проезжей части, м; L - длина пути фильтрации, равная половине ширины дренирующего слоя при двускатном профиле и полной его ширине - при односкатном

K = 1 + [Кф(Тзап + 1)×(i1 + i2)]/2n,                                  (5.2¢)

здесь   Кф - коэффициент фильтрации, м/сут;

            Тзап - время запаздывания, сут;

            i1 и i2 - абсолютная величина уклонов, доли единицы;

            n - пористость дренирующего слоя, доли единицы.

Рис. 5.2. Расчет дренирующего слоя из крупных песков с коэффициентом фильтрации более 10 м/сут

L - см. рис. 5.1; i - поперечный уклон низа дренирующего слоя; Кф - коэффициент фильтрации, м/сут

Таблица 5.3

Дорожно-климатическая зона

Схема увлажнения рабочего слоя

Объем воды, поступающей в основание дорожной одежды из грунта

супеси легкой и песка пылеватого

суглинка и глины

суглинка пылеватого

супеси пылеватой

II

1

15/2,5

20/2

35/3

80/3,5

2

25/3

50/3

80/4

130/4,5

3

60/3,5

90/4

130/4,5

180/5

III

1

10/1,5

10/1,5

15/2

30/3

2

15/2

25/2

30/2,5

40/3

3

25/2,5

40/2,5

50/3,5

60/4

IV и V

3

20/2

20/2

30/2,5

40/3

Примечания: 1. В числителе дан общий объем воды Q л/м2, поступающей в основание за весь расчетный период, в знаменателе (q) - за сутки. Для насыпей из непылеватых грунтов высотой более требуемой СНиП (см. табл. 5.2) во II дорожно-климатической зоне принимают q = 1,5 л/(м2×сут). 2. При наличии разделительной полосы для участков насыпей, проходящих в нулевых отметках высотой меньше требуемой СНиП во II дорожно-климатической зоне расчетные значения q повышают на 20 %.

Таблица 5.4

Дорожно-климатическая зона

Схема увлажнения

Кпк для грунтов

Кг для пылеватых грунтов

непылеватых

пылеватых

II

1

1,5

1,5

1,0/1,0

2

1,5

1,6

1,2/1,2

3

1,6

1,7

1,3/1,2

III

1

1,4

1,5

1,0/1,0

2

1,4

1,5

1,1/1,0

3

1,5

1,6

1,2/1,1

IV и V

3

1,5

1,3

1,1/1,0

Примечания: 1. Для непылеватых грунтов Кг = 1,0. 2. В числителе - для дорог I и II категории, в знаменателе - III и IV.

Рис. 5.3. Номограмма для определения коэффициента Квог увеличения объема в дренирующем слое в местах изменения вогнутого профиля

i1, i2 - продольные уклоны выше и ниже перелома профиля; Кф - коэффициент фильтрации, м/сут.; п - коэффициент пористости дренирующего слоя

Таблица 5.5

Коэффициент уменьшения притока воды в дренирующий слой Kp

Мероприятие

Схема увлажнения

Kр для грунта

супеси

легкого суглинка

тяжелого суглинка, глины

Укрепление обочин (по отношению к неукрепленным)

1

0,70

0,75

0,80

2, 3

0,895

0,9

0,95

Монолитные слои основания с остаточной пористостью материала до 5 %

1

0,80

0,80

0,80

2, 3

0,90

0,90

0,90

5.13. Полная толщина дренирующего слоя, работающего по принципу поглощения, определяется по формуле

hn = (Q/(100п) + 0,3hзап):(1 - jзим),                                 (5.3)

где      Q - расчетное количество воды, накапливающейся в дренирующем слое за весь расчетный период, л/м2 (см. табл. 5.3);

            jзим - коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (табл. 5.6);

            п - пористость материала, доли единицы.

5.14. Дренирующий слой в конструкции с прикромочным дренажом, усиливающим процесс движения воды в песке мелком и средней крупности, рассчитывают с помощью номограмм (рис. 5.4).

По номограммам рис. 5.1, 5.2 и 5.4 можно также определять требуемые значения коэффициента фильтрации дренирующего слоя при известных других параметрах дренажной конструкции.

5.15. Полную толщину дренирующего слоя (в метрах), работающего по принципу осушения с периодом запаздывания отвода воды, достаточную для временного размещения в его порах поступающей в конструкцию в начальный период ее оттаивания воды, определяют по формуле

hп = (qpTзап/n + 0,3hзan): (1 - jзим),                                   (5.4)

где      Тзап - средняя продолжительность запаздывания начала работы водоотводящих устройств, для II дорожно-климатической зоны Тзап = 4 ¸ 6 сут, для III Тзап = 3 ¸ 4 сут (большее значение - для мелких песков);

            jзим - коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (табл. 5.6);

            qp - расчетное значение воды, поступающей за сутки (формула 5.2).

Рис. 5.4. Номограмма для расчета дренирующего слоя в конструкции с прикромочным дренажом:

а - мелкий песок; б - песок средней крупности

Таблица 5.6

Толщина дренирующего слоя, см

Значение jзим для II дорожно-климатической зоны при пористости n

0,4

0,36

0,32

0,28

До 20

0,40

0,50

0,60

0,70

20 - 40

0,35

0,40

0,50

0,60

Более 40

0,30

0,35

0,45

0,55

Примечание. В III дорожно-климатической зоне величину jзим следует уменьшить на 20 %.

5.16. На участках, где длина пути фильтрации L > 10 м, дренирующий слой должен быть рассчитан на поглощение количества воды, поступающей за расчетный период.

За длину пути фильтрации принимается половина ширины дренирующего слоя при двускатном поперечном профиле и полная ширина - при односкатном.

Приложение 1

(обязательное)

РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

1. При проектировании дорожных одежд за расчетные принимают нагрузки, соответствующие предельным нагрузкам - на ось расчетного двухосного автомобиля.

Если в задании на проектирование расчетная нагрузка не оговорена специально, то за расчетную принимают нагрузку, соответствующую расчетному автомобилю группы А (табл. 1).

Таблица 1

Группа расчетной нагрузки

Нормативная статическая нагрузка, кН

Расчетные параметры нагрузки

на ось

на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля Qрасч

P, МПа

D, см

А1

100

50

0,60

37/33

А2

110

55

0,60

39/34

А3

130

65

0,60

42/37

Примечание: Над чертой - для движущегося колеса, под чертой - для неподвижного.

2. Данные о нагрузках, передаваемых на покрытие серийно выпускаемыми автотранспортными средствами, следует принимать по специальным справочникам.

3. Суммарный коэффициент приведения Sm сум определяют по формуле

,                                                              (1)

где      п - число осей у данного транспортного средства, приводимого к расчетной нагрузке;

            Sn - коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из п осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке.

4. Коэффициенты Sn приведения нагрузок определяют по формуле

,                                                            (2)

где      Qдn и Qдрасч - номинальная и расчетная динамические нагрузки от колеса на покрытие;

            b - показатель степени; для капитальных дорожных одежд b = 4,4, облегченных - b = 3,0, переходных - b = 2,0.

5. Номинальная динамическая нагрузка Qдn определяется по паспортным данным на транспортное средство с учетом распределения статических нагрузок на каждую ось:

Qдn = Кдин×Qn,                                                              (3)

где      Кдин - динамический коэффициент, Кдин = 1,3;

            Qn - номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси.

При определении расчетного значения номинальной статической нагрузки для многоосных автомобилей фактическую номинальную нагрузку на колесо, определяемую по паспортным данным, следует умножать на коэффициент Кc, вычисляемый по формуле

,                                                           (4)

где      Бт - расстояние между крайними осями тележки, м;

            а, в, с - параметры, определяемые в зависимости от капитальности дорожной одежды и числа осей тележки по табл. 2.

Таблица 2

Тип тележки

а

в

с

Двухосная

1,7/1,52

0,43/0,36

0,5/0,5

Трехосная

2,0/1,60

0,46/0,28

1,0/1,0

Примечание. В числителе - для дорожных одежд капитального и облегченного типов, в знаменателе - для переходных.

6. Суммарный коэффициент приведения определяют в такой последовательности:

·  назначают расчетную нагрузку и определяют параметры Qрасч, Р и D;

·  для каждой марки автомобиля в составе перспективного движения по паспортным данным устанавливают величину номинальной статической нагрузки на колесо для всех осей транспортного средства Qn;

·  умножив полученные значения Qn и Орасч на динамический коэффициент, находят величины номинальной динамической нагрузки Qдп от колеса для каждой оси и расчетной динамической нагрузки Qдрасч;

·  по формуле (2) рассчитывают коэффициент приведения Sn номинальной нагрузки от колеса каждой из осей к расчетной;

·  по формуле (1) вычисляют суммарный коэффициент приведения нагрузки от рассматриваемого типа автомобиля к расчетной нагрузке.

7. Допускается приближенно принимать суммарный коэффициент приведения Sm сум по данным табл. 3.

Таблица 3

Тип автомобиля

Коэффициент приведения Sm сум к расчетной нагрузке

А1

А2

А3

Легкие грузовые грузоподъемностью 1 - 2 т

0,005

0,003

0,0015

Средние грузовые грузоподъемностью 2 - 5 т

0,2

0,13

0,063

Тяжелые грузовые грузоподъемностью 5 - 8 т

0,7

0,46

0,22

Очень тяжелые грузовые грузоподъемностью более 8 т

1,25

0,82

0,40

Автобусы

0,7

0,46

0,22

Тягачи с прицепами

1,5

0,99

0,47

Приложение 2

(справочное)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА РАБОЧЕГО СЛОЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПРИ РАСЧЕТЕ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ НА ПРОЧНОСТЬ

А. Определение расчетной влажности грунта рабочего слоя

Расчетную влажность дисперсного грунта Wp (доля от влажности на границе текучести Wm) при суммарной толщине слоев дорожной одежды Z1 > 0,75 м определяют по формуле

Wp = ( + D1 - D2)(1 + 0,1t) - D3,                                     (1)

где      - среднее многолетнее значение относительной (доли от границы текучести) влажности грунта в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна, отвечающего нормам СНиП по возвышению над источниками увлажнения, на дорогах с усовершенствованными покрытиями и традиционными основаниями дорожных одежд (щебень, гравий и т.п.) и при суммарной толщине одежды до 0,75 м (табл. 1) в зависимости от дорожно-климатических зоны и подзоны (рис. 2), схемы увлажнения земляного полотна и типа грунта;

            D1 - поправка на особенности рельефа территории (табл. 2);

            D2 - поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин (табл. 3);

            D3 - поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды (рис. 1);

            t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности по табл. 2 прил. 4.

Таблица 1

Дорожно-климатическая зона - подзона

Схема увлажнения рабочего слоя

Среднее значение влажности , доли WТ грунта

супеси легкой

песка пылеватого

суглинка легкого, тяжелого и тяжелого пылеватого, глины

супеси пылеватой, тяжелой пылеватой, суглинка легкого пылеватого

I-I1

1

0,53

0,57

0,62

0,65

2

0,55

0,59

0,65

0,67

3

0,57

0,62

0,67

0,70

I-I2

1

0,57

0,57

0,62

0,65

2

0,59

0,62

0,67

0,70

3

0,62

0,65

0,70

0,75

I-I3

1

0,60

0,62

0,65

0,70

2

0,62

0,65

0,70

0,75

3

0,65

0,70

0,75

0,80

II-II1

1

0,60

0,62

0,65

0,70

2

0,63

0,65

0,68

0,73

3

0,65

0,67

0,70

0,75

II-II2

1

0,57

0,59

0,62

0,67

2

0,60

0,62

0,65

0,70

3

0,62

0,64

0,67

0,72

II-II3

1

0,63

0,65

0,68

0,73

2

0,66

0,68

0,71

0,76

3

0,68

0,70

0,73

0,78

II-II4

1

0,60

0,62

0,65

0,70

2

0,63

0,65

0,68

0,73

3

0,65

0,67

0,70

0,75

II-II5

1

0,65

0,67

0,70

0,75

2

0,68

0,70

0,73

0,78

3

0,70

0,72

0,75

0,80

II-II6

1

0,62

0,64

0,67

0,72

2

0,65

0,67

0,70

0,75

3

0,67

0,69

0,72

0,77

III-III1

1

0,55

0,57

0,60

0,63

2 - 3

0,59

0,61

0,63

0,67

III-III2

1

0,58

0,60

0,63

0,66

2 - 3

0,62

0,64

0,66

0,70

III-III3

1

0,55

0,57

0,60

0,63

2 - 3

0,59

0,61

0,63

0,67

IV

1

0,53

0,55

0,57

0,60

2 - 3

0,57

0,58

0,60

0,64

V

1

0,52

0,53

0,54

0,57

2 - 3

0,55

0,56

0,57

0,60

Примечание. Указанными значениями  можно пользоваться только при обеспечении возвышения земляного полотна в соответствии со СНиП. Для участков, где оно не обеспечивается (например, в нулевых местах и в выемках с близким залеганием грунтовых вод)  назначается по данным прогнозов, но не менее чем на 0,03 выше табличных значений.

Таблица 2

Номер пп.

Тип местности по рельефу

Поправка D1

1

Равнинные районы

0,00

2

Предгорные районы (до 1000 м выше уровня моря)

0,03

3

Горные районы (более 1000 м выше уровня моря)

0,05

Рис. 1. Графики для определения поправки на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды:

1 - для исходной относительной влажности 0,75WT; 2 - то же, 0,8WT; 3 - то же, 0,85WT; 4 - то же, 0,9WT. Исходная влажность определяется первым слагаемым в формуле (1)

Таблица 3

Номер пп.

Конструктивная особенность

Поправка Δ2 в дорожно-климатических зонах

II

III

IV

V

1

Основание дорожной одежды, включая слои на границе раздела с земляным полотном, из укрепленных материалов

 

 

 

 

крупнообломочного грунта и песка

0,04

0,04

0,03

0,03

супеси

0,05

0,05

0,05

0,04

пылеватых песков и супесей, суглинка, зологрунта

0,08

0,08

0,06

0,05

2

Укрепление обочин (не менее 2/3 их ширины)

 

 

 

 

асфальтобетоном

0,05

0,04

0,03

0,02

щебнем (гравием)

0,02

0,02

0,02

0,02

3

Дренаж с продольными трубчатыми дренами

0,05

0,03

-

-

4

Устройство гидроизолирующих прослоек из полимерных материалов

0,05

0,05

0,03

0,03

5

Устройство теплоизолирующего слоя, предотвращающего промерзание

Снижение расчетной влажности до полной влагоемкости при требуемом Купл грунта

6

Грунт в активной зоне земляного полотна в «обойме»

Снижение расчетной влажности до оптимальной

7

Грунт, уплотненный до Купл = 1,03 ¸ 1,05 в слое 0,3 - 0,5 м от низа дорожной одежды, расположенном ниже границы промерзания

-

0,03 - 0,05

0,03 - 0,05

0,03 - 0,05

Примечание. Поправки Δ2 по пп. № 1 и 2 следует принимать только при 1-й схеме увлажнения рабочего слоя, а по пп. № 5 - при 2 и 3-й схемах.

Б. Рекомендуемые расчетные значения механических характеристик грунтов и конструктивных песчаных слоев

Таблица 4

Расчетные значения сдвиговых характеристик глинистых грунтов в зависимости от расчетного числа приложений расчетной нагрузки и расчетной относительной влажности

Расчетная относительная влажность

Сцепление, МПа/угол внутреннего трения, град, при суммарном числе приложения нагрузки åNp

1

103

104

105

106

Суглинки и глины

£ 0,60

0,030

24

0,030

20

0,016

14,5

0,014

11

0,012

9

0,65

0,024

21

0,019

15

0,013

11

0,011

8

0,009

7

0,70

0,019

18

0,013

11,5

0,009

8,5

0,007

6,5

0,006

5,5

0,75

0,015

15

0,009

10

0,006

7,5

0,005

5

0,004

4

0,80

0,011

13

0,007

8

0,005

5

0,003

3

0,002

2,5

0,90

0,008

11,5

0,004

6,5

0,004

3,5

0,002

2,2

0,001

2

Супеси и пески пылеватые

0,60

0,014

36

0,012

24

0,008

18

0,006

14

0,005

12

0,65

0,013

36

0,010

23,5

0,008

17

0,006

14

0,004

12

0,70

0,012

35

0,009

23,5

0,006

17

0,005

14

0,004

12

0,75

0,011

35

0,008

23

0,005

17

0,004

14

0,003

12

0,80

0,010

34

0,007

23

0,005

17

0,004

14

0,003

12

0,85

0,009

34

0,007

22

0,004

15

0,003

12

0,003

10

0,90

0,008

33

0,004

21

0,003

12,5

0,003

10

0,003

8

Примечание. Значение сдвиговых характеристик при åNp = 1 используется при статическом действии нагрузки, при åNp > 106 - принимать для нагрузки 106.

Таблица 5

Расчетные значения модулей упругости грунтов

Грунт

Модуль упругости, при относительной влажности W/Wm МПа

0,5

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

Песок:

130

крупный

средней крупности

120

мелкий

100

однородный пылеватый

75

96

90

84

78

72

66

60

54

48

43

Супесь:

70

60

56

53

49

45

43

42

41

40

легкая пылеватая

тяжелая пылеватая

108

90

72

54

46

38

32

27

26

25

легкая крупная

65

Суглинок:

108

90

72

50

41

34

29

25

24

23

легкий, тяжелый

легкий пылеватый, тяжелый пылеватый

54

46

38

32

27

26

25

Глины

50

41

34

29

25

24

23

Примечание. Классификация песков дана по ГОСТ 25100-95. Однородные выделяются по указаниям СНиП «Автомобильные дороги».

Таблица 6

Расчетные значения сдвиговых характеристик песков и песчаных слоев в зависимости от расчетного числа приложения расчетной нагрузки

Песок с содержанием пылевато-глинистой фракции, %

Сцепление, МПа/угол внутреннего трения, град, при суммарном приложении нагрузки åNp

1

103

104

105

106

Крупный

35

0,004

33

0,003

32

0,003

31

0,003

22

0,003

0

5

34

0,005

31

0,004

30

0,004

29

0,003

28

0,003

Средней крупности

 

 

 

 

 

0

32

0,004

30

0,004

30

0,003

28

0,003

27

0,002

5

33

0,005

30

0,004

29

0,003

28

0,003

26

0,002

Мелкий

 

 

 

 

 

0

31

0,003

28

0,003

27

0,002

26

0,002

25

0,002

5

31

0,005

27

0,004

26

0,004

25

0,004

24

0,003

8

31

0,006

27

0,005

26

0,004

25

0,003

23

0,003

Примечания: 1. Значения характеристик даны для условий полного заполнения пор водой. 2. При åNp > 106 расчетные значения следует принимать для нагрузки 106. 3. Для супеси легкой крупной величины принимать как для песка мелкого с содержанием пылевато-глинистой фракции 8 %.

В. Дорожно-климатические зоны и подзоны

Таблица 7

Зона и подзона

Примерные географические границы

I

Севернее линии Нивский - Сосновка - Новый Бор - Щельябож - Сыня - Суеватпуль - Белоярский - Ларьяк - Усть-Озерное - Ярцево - Канск - Выезжий Лог - Усть-Золотая - Сарыч - Сеп - Новоселово - Артыбаш - Иню - государственная граница - Симоново - Биробиджан - Болонь - Многовершинный. Включает зоны тундры, лесотундры и северо-восточную часть лесной зоны с распространением вечномерзлых грунтов

I1

Севернее линии Нарьян-Мар - Салехард - Курейка - Трубка Удачная - Верхоянск - Дружина - Горный Мыс - Марково

I2

Восточнее линии устье р. Нижняя Тунгуска - Ербогачен, Ленск - Бодайбо - Богдарин и севернее линии Могоча - Сковородино - Зея - Охотск - Палатка - Слаутсткое. Ограничена с севера подзоной I1

I3

От южной границы вечной мерзлоты до южной границы подзоны I2

II

От границы зоны I до линии Львов - Житомир - Тула - Нижний Новгород - Ижевск - Томск - Канск. На Дальнем Востоке от границы зоны I до государственной границы. Включает зону лесов с избыточным увлажнением грунтов

II1

С севера и востока ограничена зоной I, с запада - подзоной II3, с юга - линией Рославль - Клин - Рыбинск - Березники - Ивдель

II2

С севера ограничена подзоной II1, с запада - подзоной II4, с юга - зоной III, с востока и юга - границей зоны I

II3

С севера ограничена государственной границей, с запада - границей с подзоной II1, с юга - линией Рославль - Клин - Рыбинск, с востока - линией Псков - Смоленск - Орел

II4

С севера ограничена подзоной II3, с запада - подзоной II6, с юга - границей с зоной III, с востока - линией Смоленск - Орел - Воронеж

II5

С севера и запада ограничена государственной границей, с востока - линией Минск - Бобруйск - Гомель, с юга - линией Барановичи - Рославль - Клин - Рыбинск

II6

С севера ограничена подзоной II5, с запада - государственной границей, с юга - границей с зоной III, с востока - линией Минск - Бобруйск - Гомель

III

От южной границы зоны II до линии Кишинев - Кировоград - Белгород - Самара - Магнитогорск - Омск - Бийск - Туран. Включает лесостепную зону со значительным увлажнением грунтов в отдельные годы

III1

С севера ограничена зоной II, с запада - подзоной III3, с юга - зоной IV, с востока - зоной I

III2

С севера ограничена зоной II, с запада - подзоной III3, с юга - зоной IV, с востока - линией Смоленск - Орел - Воронеж

Ш3

С севера ограничена зоной II, с запада - государственной границей, с юга - зоной IV, с востока - линией Бобруйск - Гомель - Харьков

IV

От границы зоны III до линии Джульфа - Степанакерт - Кизляр - Волгоград и далее южнее на 200 км линии Уральск - Актюбинск - Караганда. Включает степную зону с недостаточным увлажнением грунтов

V

К юго-западу и югу от границы зоны IV и включает пустынную и пустынно-степную зоны с засушливым климатом и распространением засоленных грунтов

Приложение 3

(справочное)

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНСТРУКТИВНЫХ СЛОЕВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

А. Слои из асфальтобетона

Таблица 1

Характеристики асфальтобетонов при расчете на растяжение при изгибе под кратковременными нагрузками

Асфальтобетон

Расчетный модуль упругости Е, МПа

m

a

Нормативное сопротивление растяжению при изгибе Rо, МПа

Высокоплотный на битуме

 

 

 

 

БНД 40/60

8600

6,0

5,0/5,6

10,0

БНД 60/90

6000

5,5

5,2/5,9

9,8

БНД 90/130

4600

5,0

5,4/6,3

9,5

БНД 130/200

3500

4,5

5,8/6,8

9,3

БНД 200/300

2500

4,3

5,9/7,1

9,0

Плотный на битуме

 

 

 

 

БНД 40/60

6000

6,0

5,0/5,6

10,00

БНД 60/90

4500

5,5

5,2/5,9

9,80

БНД 90/130

3600

5,0

5,4/6,3

9,50

БНД 130/200

2600

4,5

5,8/6,8

9,30

БНД 200/300

2000

4,3

5,9/7,1

9,00

Пористый на битуме

 

 

 

 

БНД 40/60

3600

4,5

5,8/6,8

8,30

БНД 60/90

2800

4,3

5,9/7,1

8,00

БНД 90/130

2200

4,0

6,3/7,6

7,80

БНД 130/200

1800

3,75

6,6/8,2

7,60

БНД 200/300

1400

3,7

6,7/8,2

7,10

Высокопористый на битуме

 

 

 

 

БНД 40/60

3000

4,3

5,9/7,1

5,50/6,50*

БНД 60/90

2100

4,0

6,3/7,6

5,65/6,20

БНД 90/130

1700

3,8

6,5/7,9

5,50/-

Холодный

 

 

 

 

Бх

2600

3,0

8,0/10,3

4,90

Вх

2200

2,5

9,8/13,4

4,60

Гх

1800

2,0

13,2/19,5

4,20

Дx

1500

2,0

13,2/19,5

3,90

*) Для песчаного асфальтобетона.

Примечание. В числителе - для II дорожно-климатической зоны, в знаменателе - для III - V.

Таблица 2

Значения кратковременного модуля упругости асфальтобетонов различных составов при расчете конструкции по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости

Материал

Битум

Кратковременный модуль упругости Е, МПа, при температуре покрытия, °С

10

20

30

40

50 (60)

Плотный и высокоплотный асфальтобетон

Вязкий БНД/БН:

40/60; 60/90; 90/130

130/200; 200/300

4400; 3200; 2400

1500; 1200

2600; 1800; 1200

800; 600

1550; 1100; 550;

670; 500

850; 650; 550

460; 420

520; 460; 420

380; 360

Жидкий:

БГ 70/130; СГ 130/200

СГ 70/130; МГ 70/130

1000; 1000

800; 800

420; 420

360; 360

400; 400

350; 350

350; 350

350; 350

350; 350

350; 350

Пористый и высокопористый асфальтобетон

Вязкий БНД/БН:

40/60; 60/90; 90/130

130/200; 200/300

2800; 2000; 1400

1100; 950

1700; 1200; 800

600; 450

900; 700; 510

400; 350

540; 460; 380

340; 330

390; 360; 350

340; 330

Плотный дегтебетон

-

3800

1500

800

500

350

То же, пористый

-

2000

300

400

350

300

Асфальтобетон холодный

      Бх

 

1300

-

-

-

-

      Вх

 

1100

      Гх

 

900

      Дх

 

750

Примечания. 1. Значение Е пористого и высокопористого асфальтобетона - для песчаных смесей. При температуре 30 - 50 °С Е для мелкозернистых смесей следует увеличить на 10 %, крупнозернистых смесей - на 20 %. 2. При расчете на упругий прогиб Е принимать при t° = 10 °C.

Таблица 3

Расчетные значения модуля упругости асфальтобетонов при расчете на длительную нагрузку

Асфальтобетон

Тип смеси

Значение Е при статической нагрузке, МПа, и температуре, °С

20

30

40

50

Плотный

A

480

420

360

300

Б

400

350

300

250

В

320

280

240

200

Г

300

270

220

200

Д

200

180

160

150

Пористый и высокопористый

Крупнозернистая

360

320

280

250

Мелкозернистая

290

250

220

200

Песчаная

250

225

200

190

Холодный

Бх

180

-

-

-

Вх

170

-

-

-

Гх

160

-

-

-

Дх

150

-

-

-

Примечание. Модуль упругости высокоплотного асфальтобетона принимать как для плотного типа А.

Б. Конструктивные слои из органоминеральных смесей и грунтов, укрепленных органическим вяжущим

Таблица 4

Конструктивные слои из щебеночно-гравийно-песчаных смесей и грунтов, обработанных органическими и комплексными вяжущими (органоминеральные смеси по ГОСТ 30491-97)

Материал слоя

Расчетный модуль упругости Е, МПа

Щебеночно-гравийно-песчаная смесь и крупнообломочный грунт, обработанные

 

жидкими органическими вяжущими или вязкими, в т.ч. эмульгированными

450/350*)

жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными или эмульгированными совместно с минеральными

950/700*)

Пески гравелистый, крупный, средний/песок мелкий, супесь легкая и пылеватая, суглинок легкий обработанные:

430/280

жидкими органическими вяжущими или вязкими, в т.ч. эмульгированными

жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными или эмульгированными совместно с минеральными

700/600

*) Над чертой - оптимального состава, под чертой - неоптимального.

Таблица 5

Конструктивные слои из черного щебня

Материал

Расчетное значение модуля упругости, Е, МПа

Черный щебень, уложенный по способу заклинки

600 - 900

Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом и битумной эмульсией

400 - 600

Примечание. Большие значения - для покрытий, меньшие - для оснований.

В. Конструктивные слои из щебеночно-гравийно-песчаных смесей и грунтов, обработанных неорганическими вяжущими материалами

Таблица 6

Конструктивные слои из смесей щебеночно-гравийно-песчаных и грунтов, обработанных неорганическими вяжущими, согласно ГОСТ 23558-94

Материал

Расчетный модуль упругости Е, МПа

Щебеночно-гравийно песчаная смесь, крупнообломочный грунт (оптимальные/неоптимальные), обработанные цементом и соответствующие марке

 

20

500/400

40

600/550

60

800/700

75

870/830

100

1000/950

То же, обработанные зольным или шлаковым вяжущим и соответствующие марке

 

20

450/350

40

550/500

60

750/650

75

870/780

100

950/910

Пески гравелистые, крупные, средние/пески мелкие и пылеватые, супесь легкая и тяжелая, суглинок легкий, обработанные цементом и соответствующие марке

 

20

400/250

40

550/400

60

700/550

75

870/750

100

950/870

То же, обработанные зольным или шлаковым вяжущим и соответствующие марке

 

20

300/200

40

450/300

60

600/450

75

730/600

100

870/750

Таблица 7

Конструктивные слои из активных материалов (шлаки, шламы, фосфогипс и др.)

Материал основания дорожной одежды

Расчетный модуль упругости Е, МПа

Подобранные оптимальные смеси из высокоактивных материалов с максимальной крупностью зерен до 40 мм, уплотненных при оптимальной влажности

650 - 870

То же, из активных материалов

480 - 700

Рядовые неоптимальные смеси из высокоактивных материалов с максимальной крупностью 70 мм

450 - 650

То же, из активных материалов

370 - 480

Примечание. К высокоактивным относятся материалы, имеющие в возрасте 90 сут прочность при сжатии от 5 до 10 МПа, к активным - материалы с прочностью при сжатии от 2,5 до 5 МПа. Расчетное значение модуля упругости выбирается с учетом реального состава местного материала и практического опыта его использования.

Г. Конструктивные слои из щебеночно-гравийно-песчаных материалов, не обработанных вяжущими

Таблица 8

Конструктивные слои из смесей щебеночно-гравийно-песчаных, соответствующих ГОСТ 25607-94 и ГОСТ 3344-83

Материал слоя

Расчетный модуль упругости Е, МПа

Щебеночная/гравийная смеси (С) покрытий непрерывной гранулометрии (ГОСТ 25607) при максимальном размере зерен

 

С1 - 40 мм

300/280

С2 - 20 мм

290/265

То же, для оснований

 

С3 - 120 мм

280/240

С4 - 80 мм

275/230

С5 - 80 мм

260/220

С6 - 40 мм

250/200

С7 - 20 мм

240/180

Шлаковая щебеночно-песчаная смесь из неактивных и слабоактивных шлаков (ГОСТ 3344)

 

С1 - 70 мм

275

С2 - 70 мм

260

С4 - 40 мм

250

С6 - 20 мм

210

Таблица 9

Щебеночные основания, устраиваемые методом заклинки ГОСТ 25607-94

Материал заклинки щебня фракционированного 40 - 80 (80 - 120) мм

Расчетный модуль упругости, Е, МПа

Фракционированный мелкий щебень

450

350

Известняковая мелкая смесь или активный мелкий шлак

400

300

Мелкий высокоактивный шлак

450

400

Асфальтобетонная смесь

500

450

Цементопесчаная смесь М75 при глубине пропитки 0,25 - 0,75 h слоя

450 - 700

350 - 600

Примечание. Над чертой - из легкоуплотняемого щебня; под чертой - из трудноуплотняемого.

Д. Механические характеристики теплоизолирующих слоев

Таблица 10

Материал

Расчетный модуль упругости Е, МПа

Пенопласт

13,0 - 33,5

Стиропорбетон

500 - 800

Аглопоритовый щебень, обработанный вязким битумом

400

Керамзитовый гравий, обработанный вязким битумом

500

Гравий (щебень) с легкими заполнителями, обработанные вязким битумом

500

Цементогрунт с перлитом

130

То же, с полистиролом, состава:

300

гранулы полистирола 2 - 3 %

песок 97 - 98 % (% массы)

цемент 7 - 6 %

То же, с керамзитом, состава:

300

песок 75 %

керамзит 25 %

цемент 6 %

Битумоцементогрунт с перлитом, состава:

250 - 350

перлитовый щебень 25 - 20 %

песок 75 - 80 %

цемент 4 - 6 %

битум 12 - 10 %, (массы песка, перлита и цемента)

Цементогрунт с аглопоритом, состава:

250 - 350

супесь или песок 70 - 80 %

аглопорит 30 - 20 %

цемент 6 %

Золошлаковые смеси, укрепленные цементом

150

Грунт, укрепленный золой уноса

200

Цементогрунт, обработанный битумной эмульсией

-

Приложение 4

(справочное)

НАЗНАЧЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Таблица 1

Рекомендуемые значения коэффициента вариации

Номер пп.

Характеристика

n

1

Относительная влажность грунта рабочего слоя, прочность асфальтобетонных слоев на растяжение при изгибе

0,10

Таблица 2

Коэффициенты нормированного отклонения

Кн

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

0,98

t

0,52

0,68

0,84

1,06

1,32

1,71

2,19

Приложение 5

(справочное)

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНСТРУКТИВНЫХ СЛОЕВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Таблица 1

Материал, грунт

Плотность r, кг/м3

Коэффициент теплопроводности l, Вт/(мК)

Асфальтобетон горячий плотный

2400

1,40

То же, пористый

2300

1,25

То же, высокопористый, в том числе битумопесчаная смесь (ТУ 218 РСФСР)

2200 - 1900

1,1 - 1,0

Аглопоритовый щебень, обработанный вязким битумом

800

0,23

Керамзитовый гравий, обработанный вязким битумом

1100

0,64

Гравий (щебень) с легким заполнителем, обработанные вязким битумом

2000

0,52

Супесь, укрепленная 10 %-ной эмульсией

1700 - 1900

1,45

Цементобетон

2400

1,74

Песок разномерный, укрепленный 6 - 10 % цемента

2100

1,86

Песок мелкий, одномерный, укрепленный 10 % цемента

2100

1,62

Цементогрунт состава:

 

 

песок - 75 % (массы), керамзит - 25 %, цемент - 5 %

1500 - 1600

0,58 - 0,70

Цементогрунт состава:

 

 

песок - 97 - 98 %, гранулы полистирола - 3 - 2 %, цемент - 7 - 6 %

1300 - 1500

0,41 - 0,58

Битумоцементогрунт состава:

 

 

перлитовый щебень - 25 - 20 %, песок 75 - 80 %, цемент 3 - 4 %, битум 12 - 10 % (массы песка, перлита и цемента)

1400

0,52 - 0,58

Цементогрунт состава:

 

 

супесь или песок 70 - 80 %, аглопорит 30 - 20 %, цемент 6 %

1700 - 1800

0,64 - 0,75

Шлакобетон

1600

0,58

Керамзитобетон

1400

0,75

Стиропорбетон

1000 - 1100

0,23

Слабопрочные известняки, укрепленные известью

2000

1,16

Суглинок, укрепленный 6 - 12 % цемента

1750 - 1900

1,45

Суглинок, укрепленный 2 - 5 % цемента и 6 - 2 % известью

1800 - 1900

1,33

Супесь, укрепленная 8 - 10 % цемента

1700 - 1900

1,51

Пенопласт

38,5 - 60

0,03 - 0,052

Пеноплэкс

38,5 - 50

0,03 - 0,32

Каменноугольная золошлаковая смесь, укрепленная 6 - 8 % цемента

1600

0,7

Шлак топочный

800

0,46

Щебень из гранита

1800

1,86

Щебень из известняка

1600

1,39

Гравий

1800

1,86

Песок крупный талый

2000

1,74

То же, мерзлый

2000

2,32

Песок средней крупности талый

1950

1,91

То же, мерзлый

1950

2,44

Песок мелкий талый

1850

1,91

То же, мерзлый

1850

2,32

Песок пылеватый талый

1750

1,80

То же, мерзлый

1750

2,20

Супесь талая

2100

1,80

То же, мерзлая

2100

2,03

Суглинок и глина талые

2000

1,62

То же, мерзлые

2000

1,97

Лессы талые

1500

1,51

То же, мерзлые

1500

2,09

Одномерный гранитный щебень, обработанный вязким битумом

1850

1,28

Гравийно-песчаная смесь

2000

2,10

Гравийно-песчаная смесь, укрепленная 10 % цемента

2000

2,02

Приложение 6

(справочное)

ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНОГО СУММАРНОГО ЧИСЛА ПРИЛОЖЕНИЙ НАГРУЗКИ ЗА СРОК СЛУЖБЫ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Определение расчетного числа дней в году для вычисления суммарного числа приложения расчетной нагрузки за проектный срок службы конструкции

1. Входящее в выражения (3.6) и (3.7) разд. 3 расчетное число расчетных дней в году (Tрдг)1 за проектный срок службы конструкции (Тсл) должно устанавливаться по данным специальных региональных исследований и закрепляться в региональных нормах, утверждаемых в установленном порядке.

1 Расчетным считается день, в течение которого состояние грунта земляного полотна по влажности и температура асфальтобетонных слоев обеспечивают возможность накопления остаточной деформации в грунте земляного полотна или малосвязных слоях дорожной одежды.

При отсутствии региональных данных допускается использовать приведенные ниже рекомендации и табличные значения (рис. 1 и табл. 1).

Таблица 1

Рекомендуемые значения Трдг в зависимости от местоположения дороги

Номер района (карта рис. 1)

Примерная географическая граница района

Рекомендуемое Трдг

1

Зона распространения вечномерзлых грунтов севернее 70-й параллели

70

2

Севернее линии Онега - Архангельск - Мезень - Нарьян-Мар - шестидесятый меридиан - до побережья Европейской части

145

3

Севернее линии Минск - Смоленск - Калуга - Рязань - Саранск - сорок восьмой меридиан до линии Онега - Архангельск - Мезень - Нарьян-Мар

125

4

Севернее линии Львов - Киев - Белгород - Воронеж - Саратов - Самара - Оренбург - шестидесятый меридиан до линии районов 2 и 3

135

5

Севернее линии Ростов-на-Дону - Элиста - Астрахань до линии Львов - Киев - Белгород - Воронеж - Саратов - Самара

145

6

Южнее линии Ростов-на-Дону - Элиста - Астрахань - для Европейской части, южнее сорок шестой параллели - для остальных территорий

205

7

Восточная и Западная Сибирь, Дальний Восток (кроме Хабаровского и Приморского краев, Камчатской обл.), ограниченные с севера 70-й параллелью, с юга - 46-й

130 - 150 (меньшие для центральной части)

8

Хабаровский и Приморский края, Камчатская область

140

Примечание. Величину Трдг на границе районов следует принимать по наибольшему из значений.

2. При отсутствии региональных норм расчетный срок службы дорожной одежды допускается назначить в соответствии с рекомендациями табл. 2.

Таблица 2

Рекомендуемый расчетный срок службы конструкции

Категория дороги

Тип дорожной одежды

Срок Тсл, годы службы в дорожно-климатических зонах

I, II

III

IV, V

I

Капитальный

14 - 15 - 18

15 - 19

16 - 20

II

Капитальный

11 - 15

12 - 16

13 - 16

III

Капитальный

11 - 15

12 - 16

13 - 16

Облегченный

10 - 13

11 - 14

12 - 15

IV

Капитальный

11 - 15

12 - 16

13 - 16

Облегченный

8 - 10

9 - 11

10 - 12

Переходный

3 - 8

3 - 9

3 - 9

V

Облегченный

8 - 10

9 - 11

10 - 12

Переходный

3 - 8

3 - 9

3 - 9

3. Значение коэффициента суммирования Кс следует принимать по табл. 3 (при отсутствии других данных).

Таблица 3

Показатель изменения интенсивности движения q по годам

Значение Кс при сроке службы дорожной одежды Тсл, годы

8

10

15

20

0,90

5,7

6,5

7,9

8,8

0,92

6,1

7,1

8,9

10,1

0,94

6,5

7,7

10,0

11,8

0,96

7,0

8,4

11,4

13,9

0,98

7,5

9,1

13,1

16,6

1,00

8,0

10,0

15,0

20,0

1,02

8,6

10,9

17,2

24,4

1,04

9,2

12,0

20,0

29,8

1,06

9,9

13,2

23,2

36,0

1,08

10,6

14,5

27,2

45,8

1,10

11,4

15,9

31,7

67,3

Приложение 7

(справочное)

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВЛАГОПРОВОДНОСТИ ГРУНТА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

7.1. Методика экспериментального определения коэффициента влагопроводности грунта

Методика предусматривает определение коэффициента влагопроводности при начальных влажности и плотности за время увлажнения, необходимое для распределения влажности в образце - от полной влагоемкости в единичном элементарном объеме на контактирующей с жидкостью поверхности до начальной влажности на его границе. Увлажнение образца ведется снизу от поддерживаемого снизу уровня воды. Метод предполагает выполнение следующих граничных и начальных условий:

1   Начальная влажность и плотность образца должна быть равномерно распределены по его объему.

2   При увлажнении образца через нижнюю поверхность не допускается изменение влажности на его верхней поверхности при подходе к ней фронта увлажнения.

3   Увлажнение образца должно происходить безнапорно.

Выполнение этих условий достигается за счет применения прибора конструкции Г.И. Собко (рис. 1).

Коэффициент влагопроводности грунта нарушенной структуры следует определять по следующей методике.

·   отбирается проба грунта массой 2 кг, высушивается и размельчается;

·   определяются вид грунта, его оптимальная влажность и максимальная плотность;

·   высушенный и размельченный грунт увлажняется до оптимальной влажности;

·   увлажненный грунт загружается в цилиндр-грунтонос, который навинчивается на трубку, и вращением рукояти с винтом уплотняется до требуемого коэффициента уплотнения;

·   форма для фильтра наполняется крупным песком и тщательно выравнивается по внутреннему обрезу формы;

·   питающий сосуд заполняется дистиллированной водой и навинчивается на подводящую трубку питающей камеры. После стабилизации уровня воды в питающем сосуде по водомерной шкале отмечается ее исходный уровень Нн;

·   цилиндр-грунтонос навинчивается на трубку так, чтобы уплотняющий штамп с датчиком влажности свободно опускался на поверхность грунтового образца;

·   к разъему трубки подсоединяется контактный шнур измерительного блока, производится его включение. Регулировочной ручкой измерительного блока стрелка миллиамперметра выводится на нулевую отметку;

·   снимается днищевая крышка, и трубка с цилиндром-грунтоносом устанавливается в форму для фильтра. Включается таймер.

Срабатывание датчика влажности, сопровождаемое звуковым и световым сигналами, свидетельствует о завершении увлажнения, после чего по водомерной шкале отмечается конечный уровень воды Нк в питающем сосуде. По разнице показателей Нн и Нк определяется количество впитавшейся в образец грунта воды (q).

Время увлажнения образца (t) определяется по показанию таймера, автоматически останавливаемого при срабатывании датчика влажности.

Рис. 1. Схема прибора для определения коэффициента влагопроводности грунта:

1 - трубка; 2 - тарированная пружина; 3 - уплотняющий штамп; 4 - плоский электрический датчик влажности; 5 - рукоятка с винтом; 6 - измерительная шкала пружины; 7 - разъемный цилиндр-грунтонос; 8 - верхняя насадка цилиндра-грунтоноса; 9 - центральная часть цилиндра-грунтоноса; 10 - съемная днищевая крышка цилиндра-грунтоноса; 11 - форма для фильтра; 12 - крупный песок; 13 - соединительная трубка; 14 - питающая камера; 15 - подводящая трубка; 16 - питающий сосуд; 17 - водомерная шкала; 18 - регистрирующий прибор; 19 - разъем трубки; 20 - микроамперметр; 21 - таймер; 22 - микроЭВМ; 23 - световой индикатор; 24 - регулировочные ручки измерительного моста; 25 - режущая кромка для отбора проб грунта ненарушенной структуры; 26 - нижняя шкала трубки

Коэффициент влагопроводности Квл грунта вычисляется по зависимости

,                                         (1)

где      Wпв - влажность, соответствующая полной влагоемкости, доли единицы:

Wпв = 1/rd - 1/rs;                                                            (2)

            rd - плотность сухого грунта, г/см3;

            rs - плотность частиц грунта, г/см3; rs = 2,68 - для супесей; rs = 2,70 - для суглинков; rs = 2,72 - для глин;

            t - время увлажнения, ч;

            q - количество впитавшейся воды, г;

            W0 - начальная влажность грунта, доли единицы;

            d - диаметр грунтового образца в грунтоносном стакане, d =2 см.

Для получения значения Квл с требуемой доверительностью необходимо провести не менее пяти испытаний при обработке измерений в такой последовательности:

·   вычисляется среднее экспериментальное значение коэффициента влагопроводности (Квлср) по результатам п испытаний;

·   рассчитывается среднеквадратичное отклонение (S);

·   устанавливается верхняя граница для коэффициента влагопроводности, соответствующая одностороннему доверительному интервалу при уровне значимости a = 0,05, по формуле

,                                                  (3)

где      tn-1,а - коэффициент Стьюдента для уровня значимости a и степени свободы (п-1).

7.2. Использование коэффициента влагопроводности для определения величины морозного пучения и толщины теплоизолирующего слоя

В соответствии с данной методикой при прогнозировании величины морозного пучения предусматривается последовательное определение:

·   средней осенней влажности грунта рабочего слоя (Woccp);

·   характеристики скорости промерзания (a);

·   средней весенней влажности (Wвeccp).

При этом учитываются:

·   продолжительность периода осеннего влагонакопления (tвл);

·   продолжительность периода промерзания (tпp);

·   расчетное удаление верха земляного полотна от уровня грунтовых (или поверхностных) вод (hв);

·   характеристика суровости зимнего периода (), выражаемая суммой градусо-суток отрицательной температуры воздуха;

·   коэффициент влагопроводности (Квл).

В табл. 2 приведены значения tвл, tпp и s для 65 пунктов России. При отсутствии в перечне нужного пункта значение этих характеристик берется для ближайшего по географическому расположению пункта.

Таблица 1

Значения влажности Wh и Wнз для различных грунтов

Грунт

Wh

Wнз

hкр

Песок пылеватый

0,03 - 0,04

0,02

80

Супесь тяжелая пылеватая

0,09 - 0,10

0,06

130

Суглинок легкий пылеватый

0,12 - 0,13

0,08

120

Суглинок тяжелый пылеватый

0,13 - 0,14

0,09

140

Глина пылеватая

0,19 - 0,21

0,16

150

Примечание. hкp - критическая глубина, при которой процесс пучения прекращается. Если hпр > hкр, то в расчет вводят hкp = hnp.

Величина Woccp определяется по формуле

Woccp = Wo + Womн(Wnв - Wo),                                           (4)

где      Wo - начальная влажность грунта земляного полотна (весовая), доли единицы;

            Wnв - влажность полной влагоемкости грунта (весовая), доли единицы;

            DWomн - отношение осеннего приращения влажности к максимально возможной величине.

Значение Wnв вычисляется из соотношения:

Wnв = 1/rd - 1/rs.                                                  (5)

Рис. 2. Номограмма определения для Wотн при Fоh = 0,1 до 1

Величина DWomн устанавливается по номограмме рис. 2 в зависимости от параметра

.                                                        (6)

Параметр hв принимается по данным изысканий (обследований), а hа, необходимый для использования номограммы рис. 2, определяется по формуле

hА = 160 - hДО,                                                        (7)

где      hДО - суммарная толщина слоев дорожной одежды, см.

Среднее значение весенней влажности Wвeccp находим из выражения

Wвeccp = Wh + (Woccp - Wh)C,                                         (8)

где      Wh - влажность грунта по жидкой фазе в зоне первичного льдовыделения (при температуре грунта от минус 0,5 до минус 1,0 °С). Значения Wh для разных грунтов приведены в табл. 1;

            С - коэффициент, определяемый по графику рис. 3 в зависимости от величины критерия зимнего влагонакопления Z, вычисляемого, в свою очередь, из соотношения

.                                                         (9)

Рис. 3. График коэффициента С для расчета весенней влажности

Характеристика скорости промерзания грунта земляного полотна a определяется из соотношений:

1. При коэффициенте влагопроводности грунта до 2,0 см2/ч:

а) для автомобильных дорог I - II категорий

a = 3,24 + s0,079 - 0,05×h's,                                           (10)

где      h's - толщина слоя эффективной теплоизоляции (пенопласт, пеноплэкс), см;

            s - характеристика суровости зимнего периода, определяемая для соответствующего региона из табл. 2;

б) для автомобильных дорог III - IV категорий

a = 3,24 + s0,079 - 0,013×h¢s,                                         (11)

где      h¢s - толщина слоя теплоизоляции только из местных материалов (керамзит, керамзитобетон, шлак, золошлаковая смесь, укрепленная цементом и др.);

2. При коэффициенте влагопроводности грунта 2,1 - 5,0 см2/ч:

а) для дорог I - III категорий

a = 1,24 + 0,72×lns - 0,05×hs;                                        (12)

б) для дорог IV - V категорий

a = 1,24 + 0,72×ln s - 0,013×h¢s.                                    (13)

При Foh > 1 Womн практически не зависит от ha/hb, поэтому приводим значения Womн в зависимости от Foh в табличной форме

Foh

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

Womн

0,95

0,96

0,97

0,98

0,99

При Foh равном или превышающем 2,1, можно принять Woтн = 1.

Грунты с коэффициентом влагопроводности более 5,0 см/ч при неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, как правило, не должны применяться для устройства земляного полотна.

Расчет возможной величины морозного пучения hпуч поверхности дорожного покрытия ведется с использованием зависимости

,                       (14)

где      hпp - глубина промерзания грунта, см;

            d - плотность воды, г/см3;

            WHЗ - влажность (весовая), соответствующая незамерзающей воде (см. табл. 1);

            WПВ - влажность (весовая) полной влагоемкости, вычисляемая по соотношению (5).

Полная глубина промерзания грунта hпp определяется:

а) при отсутствии теплоизолирующих слоев в составе дорожной одежды

hпр = ;                                                         (15)

б) при их наличии

hпp = (150,6 + 0,0027×s) - (13,93 - 0,0067×s)×hs×b,                            (16)

где      b = 1 - при использовании в качестве теплоизоляции пенопласта;

            b = 0,25 - то же, из местных материалов.

Величину отношения Wвесср/Wт (где Wт - влажность грунта земляного полотна на границе текучести) в соответствии с данной методикой можно использовать в качестве расчетной относительной влажности при определении прочностных и деформационных характеристик грунта рабочего слоя.

Таблица 2

Климатические, характеристики регионов России

Пункт

tвл

tпр

s

Александровск

840

230

63,30

Архангельск

672

261

55,12

Багдарин

960

310

169,14

Белгород

1392

137

16,22

Белогорка (Ленинградской)

1056

250

36,00

Бисерть (Свердловской)

648

283

73,35

Валдай

1176

234

36,69

Владимир

528

240

44,16

Вологда

1464

199

38,21

Воронеж

1176

124

15,28

Вятка

936

232

55,31

Енисейск

816

262

109,41

Иваново

720

254

48,36

Ивдель (Свердловская обл.)

1296

182

47,17

Ижевск

384

251

58,63

Иркутск

1512

264

98,42

Йошкар-Ола

240

259

59,26

Казань

384

263

53,02

Калининград

1776

245

52,92

Калуга

1320

225

10,44

Кандалакша

768

211

30,38

Кингисепп (Ленинградская обл.)

1272

239

30,21

Киселевск (Кемеровская обл.)

0

262

72,10

Кострома

1464

151

28,27

Курган

480

173

51,76

Курск

1440

139

17,12

Магадан

1872

250

70,00

Мезень

624

274

65,76

Минусинск

264

261

86,86

Москва

1248

170

28,02

Мурманск

912

255

35,90

Великий Новгород

1680

151

28,03

Нижневартовск

720

275

94,59

Нижний Новгород

1440

182

26,21

Нолинск (Кировск. обл.)

312

254

57,71

Норск (Амурская обл.)

1704

260

132,29

Огурцово (Новосибирская обл.)

192

271

81,52

Opeнбург

0

240

56,83

Парабель (Томская обл.)

816

274

91,19

Пермь

0

192

47,00

Пенза

1152

259

50,56

Петербург

1632

160

20,48

Петрозаводск

1128

219

35,39

Порецкое (Чувашия)

480

96

48,81

Псков

1272

189

21,47

Ржев (Тверская обл.)

1008

241

40,10

Родинo (Алтайский край)

0

248

70,23

Рыбинск

1152

231

41,40

Рязань

864

193

29,64

Самара

96

206

41,20

Саранск

0

250

49,20

Саратов

168

199

36,30

Смоленск

1536

244

38,26

Сургут

624

281

94,58

Сыктывкар

600

268

69,47

Тамбов

1368

142

23,17

Тимирязевский (Приморский край)

1848

228

71,14

Тула

936

205

29,52

Улан-Уде (Бурятия)

0

238

94,44

Ульяновск

240

256

54,07

Ханты-Мансийск

672

266

85,55

Чекунда (Хабаровский край)

1800

261

141,15

Челябинск

240

173

36,54

Чита

1344

275

129,36

Чишмы (Башкортостан)

192

263

62,28

Примечание. tвл - продолжительность периода осеннего влагонакопления, ч; tпp - продолжительность периода промерзания, сут; s - сумма градусо-часов отрицательной температуры, умноженная на 0,001.

Приложение 8

(справочное)

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 1.

Требуется запроектировать дорожную одежду со следующими исходными данными:

·   автомобильная дорога категории I располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской обл.;

·   заданный срок службы дорожной одежды Tсл = 15 лет;

·   заданная надежность Кн = 0,98;

·   нагрузка типа А1 (см. прил. 1 табл. 1);

·   интенсивность движения на конец срока службы Np = 3200 авт/сут; приращение интенсивности q = 1,04;

·   грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая, относится к сильнопучинистым грунтам;

·   материалы основания - щебеночно-гравийная песчаная смесь, обработанная цементом марки 40, и песок средней крупности;

·   схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - 3;

·   мероприятия по уменьшению увлажнения рабочего слоя - дренаж с продольными трубчатыми дренами.

Расчет конструкции на прочность

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы по формуле (3.6):

,

где      Кс=20,0 (см. прил. 6 табл. 3);

            Трдг = 125 дней (см. прил. 6 табл. 1);

            kn = 1,49 (см. табл. 3.3).

Отсюда

 авт.

2. Определяем расчетную влажность грунта рабочего слоя по формуле (1) прил. 2:

Wр = (табл + D1 - D2)(1 + 0,1t) - D3,

где      табл = 0,72 (см. прил. 2 табл. 1);

            D1 = 0,00 (см. прил. 2 табл. 2);

            D2 = 0,05 (см. прил. 2 табл. 3);

            D3 = 0,00, так как табл < 0,75Wm (см. прил. 2 рис. 1);

            t = 2,19 (см. прил. 4 табл. 2).

Получаем

Wp = (0,72 - 0,05)(1 + 0,1×2,19) = 0,817Wm.

3. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

·   для расчета по допускаемому упругому прогибу (см. прил. 2 табл. 5, прил. 3 табл. 2 и 6);

·   для расчета по условию сдвигоустойчивости (см. прил. 2 табл. 4 и 6, прил. 3 табл. 2 и 6);

·   для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (см. прил. 3 табл. 1).

Материал слоя

h, см

Е, МПа, при расчете по

Расчет на растяжение при изгибе

допустимому упругому прогибу

по сдвигоуст.

Е, МПа

Ro, МПа

a

m

Асфальтобетон плотный на битуме марки БНД 60/90

4

3200

1800

4500

9,80

5,2

5,5

То же, пористый на битуме марки БНД 60/90

8

2000

1200

2800

8,0

5,9

4,3

То же, высокопористый на битуме марки БНД 60/90

18

2000

1200

2100

5,65

6,3

4,0

Оптимальная ЩГПС обработанная цементом марки 40

30

600

600

600

-

-

-

Песок средней крупности

40

120

120

120

-

-

-

Супесь пылеватая Wp = 0,817Wт

-

30,3

30,3

30,3

-

-

-

4. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта, по номограмме рис. 3.1:

1) ;

по табл. 1 прил. 1 р = 0,6 МПа, D = 37 см;

;

 МПа.

2)

  МПа.

3)  

  МПа.

4)  

  МПа.

5)  

 Еобщ = 0,19×3200 = 608 МПа.

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.10):

Еmin = 98,65×[lg(SNp) - 3,55] = 98,65×[lg 4820000 - 3,55] = 309 МПа.

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,50 (см. табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве ее нижнего слоя принимаем грунт (супесь пылеватую) со следующими характеристиками (при Wp = 0,817Wт и SNр = 4820000 авт): Ен = 30,3 МПа (табл. 5 прил. 2); jN = 11,4° и сN = 0,003 МПа (табл. 4 прил. 2).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), в которой значения модуля упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. 2 прил. 3 при расчетной температуре 20 °C (см. табл. 3.5):

Ев =  = 612 МПа.

По отношениям  и  и при jN = 11,4° с помощью номограммы (см рис. 3.3) находим активное удельное напряжение сдвига н = 0,0063 МПа.

По формуле (3.13) Т = 0,0063×0,6 = 0,00378 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14):

где      CN = 0,003 МПа;

            Кд = 1,0;

            Zоп = 4 + 8 + 18 + 30 + 40 = 100 см;

            jст = 34° (табл. 4 прил. 2);

            gср = 0,002 кг/см3;

            0,1 - коэффициент для перевода в МПа;

Tпp = 0,003 + 0,1×0,002×100×tg34° = 0,0165;

Кпс =  = 4,4, что больше Кпстр = 1,10 (см. табл. 3.1)

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

6. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующее в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слою модели присваиваем следующие характеристики: ЕН =  = 69,6 МПа (п. 3.32), jN = 27° и cN = 0,002 МПа (см. табл. 6 прил. 2).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. 2 прил. 3 при расчетной температуре 20 °С (см. табл. 3.5):

Ев =  = 940 МПа.

По отношениям  и  = 1,62 и при jN = 27° с помощью номограммы (см. рис. 3.2) находим удельное активное напряжение сдвига: н = 0,012 МПа.

По формуле (3.13) Т = 0,012×0,6 = 0,0072 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в песчаном слое определяем по формуле (3.14),

где      cN = 0,002 МПа;

            Кд = 4,0;

            Zоп = 4 + 8 + 18 + 30 = 60 см;

            jст = 32° (табл. 6 прил. 2);

            gср = 0,002 кг/см3;

            0,1 - коэффициент для перевода в МПа;

Тпр = 4×(0,002 + 0,1×0,002×60×tg32°) = 0,038;

Кпс =  = 5,3.

По табл. 3.1 Kncmр = 1,0.

Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

7. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) приводим конструкцию к двухслойной модели, в которой нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. слои основания и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис. 3.1 как общий модуль для двухслойной системы:

Ен =  = 198 МПа.

К верхнему слою относим все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12):

 МПа;

б) по отношениям  =0,81 и  по номограмме рис. 3.4 определяем r = 0,77.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

sr = 0,77×0,6×0,85 = 0,393 МПа.

в) рассчитываем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при Ro = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (см. табл. 1 прил. 3)

vR = 0,10 (см. табл. 1 прил. 4);

t = 2,19 (см. табл. 2 прил. 4);

 по формуле (3.18);

SNp = 4820000 авт; m = 4; a = 6,3 (см. табл. 1 прил. 3);

k1 =  0,134;

k2 = 0,80 (см. табл. 3.6);

RN = 5,65×0,134×0,80(1 - 0,1×2,19) = 0,473;

г) Кпp =  = 1,20, что больше, чем Ктpпp = 1,10 (см. табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость.

Дополнительные условия:

Расчет выполняют для насыпи высотой 1,5 м при глубине залегания грунтовых вод 0,5 м от дневной поверхности (соответственно на глубине 1,0 м от низа дорожной одежды).

Расчет.

1. По карте (см. рис. 4.4) находим среднюю глубину промерзания zпр(ср) = 1,40 м для условий г. Москвы и по формуле (4.3) определяем глубину промерзания дорожной конструкции zпp:

zпp = zпр(ср)×1,38 = 1,4×1,38 = 1,93 м » 2 м.

2. Для глубины промерзания 2 м по номограмме рис. 4.3 по кривой VI для сильнопучинистых грунтов (супесь пылеватая) определяем величину морозного пучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 1 м:

lпуч(ср) = 5 см.

По рис. 4.1 при расчетном расстоянии от уровня грунтовых вод до низа дорожной одежды Нg = 1,5 - 1,0 + 0,5 = 1,0 м находим Кугв = 0,78. По табл. 4.4 для Купл = 0,98 (капитальная дорожная одежда) рассчитываем Кпл = 1,0. По табл. 4.5 для супеси определяем Кгр = 1,1. По рис. 4.2 при глубине промерзания Z = 2 м находим для супеси пылеватой Кнагр = 0,92.

По табл. 4.6 при расчетной влажности Wp » 0,8Wт определяем Квл = 1,2.

По формуле (4.2) находим величину пучения для данной конструкции:

lпуч = lпуч(ср)×Кугв×Кпл×Kгр×Kнагр×Kвл = 5,0×0,78×1,0×1,1×0,92×1,2 = 4,6 см.

Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения (согласно табл. 4.3) составляет 4 см, а полученная величина составляет более 80 % от допустимой, следует в соответствии с п. 4.7 назначить морозозащитный слой и рассчитать его толщину.

3. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозоустойчивой дорожной конструкции.

Для этого рассчитываем величину морозного пучения для осредненных условий, при которых пучение для данной конструкции не превышает 4 см:

lпуч.ср = lдоп/(Кугв×Кпл×Kгр×Kнагр×Kвл) = 4/(0,78×1,0×1,1×0,92×1,2) = 4,2 см.

По номограмме рис. 4.3 определяем для lпуч.ср = 4,2 см требуемую толщину дорожной одежды hод » 1,10 м. Для обеспечения морозоустойчивости требуется предусмотреть морозозащитный слой: hмрз = 1,1 - 1,0 = 0,1 м.

4. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя:

Материал

Толщина слоя hод(i), м

Коэффициент теплопроводности lод(i), Вт/(м×К) (табл. 1 прил. 5)

Асфальтобетон плотный

0,04

1,40

То же, пористый

0,08

1,25

То же, высокопористый

0,18

1,05

Оптимальная ЩГПС

0,30

2,10

Песок средней крупности

0,40

lср = (lм + lт)/2 = (2,44 + 1,91)/2 = 2,18*

* В период промерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, а затем в мерзлом состояниях, поэтому в расчет вводят среднеарифметическое значение коэффициентов теплопроводности lт и lм.

Rод(о) = hод(i)/l од(i) =
= 0,04:1,40 + 0,08:1,25 + 0,18:1,05 + 0,30:2,10 + 0,40/2,18 = 0,59, (м2
×К)/Вт.

5. По карте рис. 4.5 определяем номер изолинии - V.

6. По табл. 4.9 находим Спуч = 1,35.

По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды hод = 1,10 м для сильнопучинистого грунта, задаваясь допустимой глубиной промерзания грунта под дорожной одеждой hпр(доп) < 100 см, методом интерполяции определяем Ср = 0,64.

7. Вычисляем отношение lдоп/(Спуч×Ср) = 4/(1,35×0,64) = 4,6 см.

8. По номограмме рис. 4.6 методом интерполяции определяем приведенное термическое сопротивление Rпр = 0,80 (м2×К/Вт).

9. По табл. 4.7 при сроке службы 15 лет методом интерполяции определяем Код = 0,95; при 3-й схеме увлажнения принимаем Кувл = 1,0 (п. 4.11); для II2 дорожно-климатической подзоны d = 0,95 (п. 4.11).

По формуле (4.8)

Rод(тр) = Rпр×Код×Кувл×d = 0,72 (м2×К)/Вт.

10. По формуле (4.6)

hмз = (Rод(тр) - Rод(о))×lмрз = (0,72 - 0,59)×2,18 = 0,28 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз превышает 5 см, выполняем расчет hмз = 30 см.

11. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды hод = 1,30 см при hпр(доп) < 100 см методом интерполяции определяем Ср = 0,62.

12. Вычисляем отношение

lдоп/(Спуч×Ср) = 4/(1,35×0,62) = 4,8 см.

15. По номограмме рис. 4.6 определяем Rпр = 0,78 (м2×К)/Вт.

По формуле (4.8) Rод(тр) = Rпр×Код×Кувл×d = 0,70 (м2 К)/Вт.

14. По формуле (4.6) hмз = (Rод(тр) - Rод(о))×lмрз = (0,70 - 0,59)×2,18 = 0,25.

Поскольку розница между полученным и заданным значениями hмз не превышает 5 см, принимаем hмз = 30 см.

Пример 2

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

·   автомобильная дорога II категории располагается во II дорожно-климатической зоне в Московской обл.;

·   заданный срок службы дорожкой одежды Тсл = 12 лет;

·   заданная надежность Кн = 0,95;

·   нагрузка типа А1 (см. табл. 1 прил. 1);

·   интенсивность движения на конец срока службы Np = 1500 авт/cyт;

·   приращение интенсивности q = 1,04;

·   грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая, относится к сильнопучинистым грунтам;

·   материалы основания - щебеночно-гравийная песчаная смесь С3 и песок средней крупности;

·   схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - 3;

·   мероприятия по уменьшению увлажнения рабочего слоя - дренаж с продольными трубчатыми дренами.

Расчет конструкции на прочность

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы по формуле (3.6):

,

где      Кс = 15,2 (табл. 3 прил. 6);

            Трдг = 125 сут (табл. 1 прил. 6);

            kn = 1,49 (см. табл. 3.3).

Отсюда

SNp = 0,7×1500××125×1,49 = 1931000 авт.

2. Определяем расчетную влажность грунта рабочего слоя по формуле (1) прил. 2:

Wр = (maбл + D1 - D2)(1 + 0,1t) - D3,

где      maбл = 0,72 (табл. 1 прил. 2);

            D1 = 0,00 (табл. 2 прил. 2);

            D2 = 0,05 (табл. 3 прил. 2);

            D3 = 0,00, так как maбл < 0,75Wт (рис. 1 прил. 2);

            t = 1,71 (табл. 2 прил. 4).

Отсюда

Wp = (0,72 - 0,05)(1 + 0,1×1,71) = 0,785Wm.

3. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения параметров:

·   для расчета по допускаемому упругому прогибу (табл. 5 прил. 2, табл. 2 и 8 прил. 3);

·   для расчета по условию сдвигоустойчивости (табл. 4 и 6 прил. 2, табл. 2 прил. 2 и табл. 8 прил. 3);

·   для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (табл. 1 прил. 3).

Материал

h слоя, см

Е, МПа, при расчете по

Расчет на растяжение при изгибе

допустимому упругому прогибу

условию сдвигоустойчивости

Е, МПа

Rо, МПа

a

m

Асфальтобетон плотный на битуме марки БНД 90/130

4

2400

1200

3600

9,50

5,4

5,0

То же, пористый

8

1400

800

2200

7,80

6,3

4,0

То же, высокопористый

15

1400

800

1700

5,50

6,5

3,8

ЩГПСС3

30

280

280

280

-

-

-

Песок средней крупности

30

120

120

120

-

-

-

Супесь пылеватая Wp = 0,785Wт

-

34

34

34

-

-

-

4. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта, по номограмме рис. 3.1

1)

по табл. 1 прил. 1 р = 0,6 МПа, D=37 см:

 МПа.

2)

  МПа.

3)  

 =0,20;  = 0,20×1400 = 280 МПа.

4)  

  =0,25×1400 = 350 МПа.

5)  

 МПа.

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.10): Еmin = 98,65×[lg(SNp) - 3,55] = 98,65×[lg1931000 - 3,55] = 270 МПа. Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу - 1,30 (см. табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего стоя принимаем грунт (супесь пылеватую) со следующими характеристиками (при Wp = 0,785WT и SNp = 1931000 авт.):

Ен = 34 МПа (табл. 5 прил. 2); jN = 12° и сN = 0,004 МПа (табл. 4 прил. 2).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), в которой значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. 2 прил. 3 при расчетной температуре 20 °С (см. табл. 3.5):

 МПа.

По отношениям  и  и при jN = 12° с помощью номограммы (см. рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига:

н = 0,0112 МПа.

По формуле (3.13) Т = 0,0112×0,6 = 0,00672 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14),

где      сN = 0,003 МПа;

            Кд = 1,0;

            Zоп = 4 + 8 + 15 + 30 + 30 = 87 см;

            jст = 34,3° (табл. 4 прил. 2);

            gср = 0,002 кг/см3;

            0,1 - коэффициент для перевода в МПа;

Тпр = 0,003 + 0,1×0,002×87×tg34,3° = 0,0149 МПа;

Кпр =  = 2,21, что больше Кпстр = 1,0 (см. табл. 3.1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

6. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующее в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слою модели присваиваю следующие характеристики:  = 66 МПа (п. 3.32); jN = 27° и сN = 0,002 МПа (табл. 6 прил. 2).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), в которой значения модуля упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. 2 прил. 3 при расчетной температуре 20 °С (см. табл. 3.5).

 МПа.

По отношениям  и  и при jN = 27° с помощью номограммы (см. рис. 3.2) находим удельное активное напряжение сдвига: н = 0,0167 МПа.

По формуле (3.13) Т = 0,0167×0,6 = 0,010 МПа.

в) Предельное активное напряжение сдвига Тпр в песчаном слое определяем по формуле (3.14):

где      сN = 0,002 МПа;

            Кд = 2,0;

            Zоп = 4 + 8 + 15 + 30 = 57 см;

            jст = 32° (табл. 6 прил. 2);

            gср = 0,002 кг/см3;

            0,1 - коэффициент для перевода в МПа;

Тпр = 2×(0,002 + 0,1×0,002×57×tg32°) = 0,018 МПа;

.

По табл. 3.1 Kncmр = 1,0.

Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

7. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, в которой нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночный и песчаный слои основания и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис. 3.1, как общий модуль для двухслойной системы:

Ен =  = 140 МПа.

К верхнему слою относим все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12)

Ев =  = 2130 МПа

б) По отношениям  и  по номограмме рис. 3.4 определяем r = 0,90.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

sr = 0,90×0,6×0,85 = 0,46 МПа

в) Находим предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при Rо = 5,5 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. 1 прил. 3);

vR = 0,10 (табл. 1 прил. 4);

t = 1,71 (табл. 2 прил. 4);

по формуле (3.18)

k1 = ,

SNp = 1931000 авт.; m = 3,8; a = 6,5 (табл. 1 прил. 3);

k1 =  = 0,144;

k2 = 0,80 (табл. 3.6);

RN = 5,5×0,144×0,80(1 - 0,1×1,71) = 0,525.

г) Кпр =, что больше, чем Кпртр = 1,0 (см. табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость

Дополнительные условия:

Расчет выполняют для насыпи высотой 1,5 м при глубине залегания грунтовых вод 0,5 м от дневной поверхности (соответственно на глубине 1,1 м от низа дорожной одежды).

Расчет.

1. По карте рис. 4.4 находим среднюю глубину промерзания zпр(ср) = 1,40 м для условий г. Москвы и по формуле (4.3) определяем глубину промерзания дорожной конструкции zпp:

zпp = zпр(cp)×1,38 = 1,4×1,38 = 1,93 м » 2 м.

2. Для глубины промерзания 2 м по номограмме рис. 4.3 по кривой VI для сильнопучинистых грунтов (супесь пылеватая) определяем величину морозного пучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 0,9 м:

lпуч(ср) = 5,8 см.

По рис. 4.1 при расчетном расстоянии от уровня грунтовых вод до низа дорожной одежды Нg = 1,5 - 0,9 + 0,5 = 1,1 м находим Кугв = 0,75. По табл. 4.4 для Купл = 0,98 (капитальная дорожная одежда) определяем Кпл = 1,0. По табл. 4.5 для супеси устанавливаем Кгр =1,1. По рис. 4.2 при глубине промерзания Z = 2 м находим для супеси пылеватой Kнaгр = 0,92. По табл. 4.6 при расчетной влажности Wp » 0,8Wт определяем Квл = 1,2.

По формуле 4.2 рассчитываем величину пучения для данной конструкции:

lпуч = lпуч(ср)×КугвКплКгрКнагрКвл = 5,8×0,75×1,0×1,1×0,92×1,2 = 5,3 см.

Поскольку для дорожной одежды данного типа допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, а полученная величина составляет более 80 % от допустимой, следует в соответствии с п. 4.7 назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины.

3. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения lдоп = 4 см.

Для этого устанавливаем величину морозного пучения для осредненных условий, при которых пучение для данной конструкции не превышает 4 см:

lпуч.ср = lдоп/(КугвКплКгрКнагрКвл) = 4/(0,75×1,0×1,1×0,92×1,2) = 4,4 см,

По номограмме рис. 4.3 определяем для lпуч.ср = 4,4 см требуемую толщину дорожной одежды hод » 1,1 м. Для обеспечения морозоустойчивости требуется предусмотреть морозозащитный слой:

hмрз = 1,1 - 0,9 = 0,2 м.

4. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

Материал

Толщина слоя hод(i), м

Коэффициент теплопроводности lод(i), Вт/(м×К) (табл. 1 прил. 5)

Асфальтобетон плотный

0,04

1,40

То же, пористый

0,08

1,25

То же, высокопористый

0,15

1,05

ЩГПС

0,30

2,02

Песок средней крупности

0,30

lср = (lм + lт)/2 = (2,44 + 1,91)/2 = 2,18*

* Поскольку в период промерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, а затем в мерзлом состояниях, в расчет вводят среднеарифметическое значение коэффициентов теплопроводности lт и lм.

Rод(о) =  = 0,04:1,40 + 0,08/1,25 + 0,15:1,05 + 0,30/2,02 + 0,30:2,18 =
= 0,51 (м2
×К)/Вт.

5. По карте рис. 4.5 определяем номер изолинии - V.

По табл. 4.9 находим Спуч = 1,35.

6. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды hод = 1,10 м для сильнопучинистого грунта, задаваясь допустимой глубиной промерзания грунта под дорожной одеждой hпр(доп) < 100 см методом интерполяции определяем Ср = 0,64.

7. Вычисляем отношение

lдоп/(CnyчСр) = 4/(1,35×0,64) = 4,6 см.

8. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление

Rпp = 0,78, (м2×К/Вт).

9. По табл. 4.7 Код = 0,92; Кувл = 1,0 (п. 4.11); d = 0,95.

По формуле (4.8)

Rод(тр) = Rпp×Код×Кувл×d = 0,68, (м2×К)/Вт.

10. По формуле (4.6)

hмз = (Rод(тр) - Rод(о)) lмрз = (0,68-0,52)×2,18 = 0,35 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз превышает 5 см, выполняем расчет при hмз = 35 см.

11. По табл. 4.10 находим при общей толщине дорожной одежды 1,25 методом интерполяции определяем Ср = 0,625.

12. Вычисляем отношение

lдоп/(Спуч×Ср) = 4/(1,35×0,625) = 4,7 см.

13. По номограмме рис. 4.6 определяем

Rnp = 0,77 (м2×К/Вт);

По формуле (4.8)

Rод(тр) = Rпp×Код×Кувл×d = 0,68 (м2×К)/Вт.

14. По формуле (4.6)

hмз = (Rод(тр) - Roд(o))×lмрз = (0,67 - 0,52)×2,18 = 0,33 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз не превышает 5 см, принимаем hмз = 35 см.

Пример 3

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

·   автомобильная дорога III категории располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской обл.;

·   заданный срок службы дорожной одежды Тсл = 10 лет;

·   заданная надежность Кн = 0,90;

·   нагрузка типа А1 (прил. 1 табл. 1);

·   интенсивность движения на конец срока службы Np = 700 авт/сут;

·   приращение интенсивности q = 1,02;

·   грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая, относится к сильнопучинистым грунтам;

·   материалы основания - щебеночно-гравийная песчаная смесь С3 и песок средней крупности;

·   схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - 3;

·   мероприятия по уменьшению увлажнения рабочего слоя - отсутствуют.

Расчет конструкции на прочность

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы по формуле (3.6):

,

где      Кc = 10,9 (прил. 6 табл. 3).

            Трдг = 125 дней (табл. 1 прил. 6);

            kn =1,32 (см. табл. 3.3).

 738000 авт.

2. Определяем расчетную влажность грунта рабочего слоя по формуле (1) прил. 2:

Wp = (Wтабл + D1W - D2W)(1 + 0,1t) - D3,

где      табл = 0,72 (прил. 2 табл. 1);

            D1 = 0,00 (прил. 2 табл. 2);

            D2 = 0,00 (прил. 2 табл. 3);

            D3 = 0,00, так как табл < 0,75Wm (прил. 2 рис. 1);

            t = 1,32 (прил. 4 табл. 2);

Wp = 0,72(1 + 0,1×1,32) = 0,815 Wm.

3. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

для расчета по допускаемому упругому прогибу (прил. 2 табл. 5, прил. 3 табл. 2 и 8);

для расчета по условию сдвигоустойчивости (прил. 2 табл. 4 и 6, прил. 3 табл. 2 и 8);

для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения пои изгибе (прил. 3 табл. 1).

Материал

h слоя, см

Е, МПа, при расчете по

Расчет на растяжение при изгибе

допустимому упр. прогибу

по сдвигоустойчивости

Е, МПа

Rо, МПа

a

m

Асфальтобетон плотный на битуме марки БНД 60/90

5

3200

1800

4500

9,8

5,2

5,5

То же, пористый

10

2000

1200

2800

8,0

5,9

4,3

ЩГПС С3

26

280

280

280

-

-

-

Песок средней крупности

30

120

120

120

-

-

-

Супесь пылеватая Wр = 0,815Wт

-

30,5

30,5

30,5

-

-

-

4. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рис. 3.1:

1) ;

по табл. 1 прил. 1 р = 0,6 МПа, D = 37 см;

 МПа.

2)  

 = 126 МПа.

3)  = 0,063;  = 0,27;

 = 0,11;  =220 МПа.

4) ;

 0,008; Еобщ = 0,25×1400=256 МПа.

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.10):

Еmin = 98,65×[lg(SNp) - 3,55] = 98,65×[lg 738000 - 3,55] = 229 МПа.

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

.

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу - 1,10 (см. табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Нижний слой - грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками (при Wp = 0,815Wт и SNp = 738000 aвт): Ен = 30,5 МПа (табл. 5 прил. 2); jN = 11,4° и cN = 0,003 МПа (табл. 4 прил. 2).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. 2 прил. 3 при расчетной температуре 20 °С (см. табл. 3.5):

Ев =  = 449 МПа.

По отношениям  и  = 1,92 и при jN = 11,4° помощью номограммы (см. рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига:

н = 0,0138 МПа.

По формуле (3.13)

Т = 0,0138×0,6 = 0,00828 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14),

где cN = 0,003 МПа;

       Кд = 1,0;

       Zoп = 5 + 10 + 26 + 30 = 71 см;

       jст = 34° (табл. 4 прил. 2);

       gср = 0,002 кг/см3;

       0,1 - коэффициент для перевода в МПа:

Tпp = 0,003 + 0,1×0,002×71×tg 34° = 0,0126 MПа.

Кпс =  = 1,52, что больше Kncmр = 0,94 (см. табл. 3.1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

6. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующие в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слою модели присваивают следующие характеристики:  = 62,4 МПа (п. 3.32); jN = 27° и cN = 0,002 МПа (табл. 6 прил. 2).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), в которой значения модуля упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. 2 прил. 3 при расчетной температуре 20 °С (см. табл. 3.5):

Ев =  МПа.

По отношениям  = 11,05 и  = 1,11 и при jN = 27° с помощью номограммы (см. рис. 3.2) находим удельное активное напряжение сдвига:

н = 0,024 МПа.

По формуле (3.13)

Т = 0,024×0,6 = 0,0144 МПа.

в) Предельное активное напряжение сдвига Тпр в песчаном слое определяем по формуле (3.14),

где      cN = 0,002 МПа;

            Kд = 2,0;

            Zoп = 5 + 10 + 26 = 41 см;

            jст = 32° (табл. 6 прил. 2);

            gср = 0,002 кг/см3;

            0,1 - коэффициент для перевода в МПа:

Тпр = 2×(0,002 + 0,1×0,002×41×tg 32°) = 0,0142 MПa.

.

По табл. 3.1 Кпстр = 0,94.

Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

7. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночный и песчаный слои основания и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис. 3.1 как общий модуль для двухслойной системы:

Ен =  = 126 МПа.

К верхнему слою относим все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12)

Ев =  = 3367 МПа.

б) По отношениям  и  = 26,7 по номограмме рис. 3.4 определяем r = 2,32 МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

sr = 2,32×0,6×0,85 = 1,18 МПа.

в) Находим предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при Ro = 8,0 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. 1 прил. 3)

vR = 0,10 (табл. 1 прил. 4);

t = 1,32 (табл. 2 прил. 4);

по формуле (3.18)

k1 = ;

SNp = 738000 авт.; m = 4,3; a = 5,9 (табл. 1 прил. 3);

k1 =  = 0,255;

k2 = 0,80 (см. табл. 3.6);

RN = 8,0×0,255×0,80× (1 - 0,1×1,32) = 1,42.

г) Кпр = , что больше, чем Кпстр = 0,94 (см. табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость.

Дополнительные условия:

Расчет выполняют для насыпи высотой 1,5 м при глубине залегания грунтовых вод 0,5 м от дневной поверхности (соответственно на глубине 1,3 м от низа дорожной одежды).

Расчет.

1. По карте рис. 4.4. находим среднюю глубину промерзания zпpp) = 1,40 м для условий г. Москвы и по формуле (4.3) определяем глубину промерзания дорожной конструкции zпp:

zпр = znp(cp)×1,38 = 1,4×1,38 = 1,93 м » 2 м.

2. Для глубины промерзания 2 м по номограмме рис. 4.3 по кривой VI для сильнопучинистых грунтов (супесь пылеватая) определяем величину морозного пучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 0,7 м

lпуч(ср) = 7 см.

По рис. 4.1 при расчетном расстоянии от уровня грунтовых вод до низа дорожной одежды Нg = 1,5 - 0,7 + 0,5 = 1,3 м находим Кугв = 0,7. По табл. 4.4 для Купл = 0,97 (дорожная одежда облегченного типа) определяем Кпл = 1,2. По табл. 4.5 для супеси находим Кгр = 1,1. По рис. 4.2 при глубине промерзания Z = 2 м находим для супеси пылеватой Кнагр = 0,92. По табл. 4.6 при расчетной влажности Wp » 0,8Wт определяем Квл = 1,2.

По формуле 4.2 рассчитываем величину пучения для данной конструкции:

lпуч = lпуч(ср)×Кугв×Кпл×Кгр×Кнагр×Квл = 7×0,7×1,2×1,1×0,92×1,2 = 7,1 см.

Поскольку для дорожной одежды облегченного типа допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 6 см, а полученная величина составляет более 80 % от допустимой, следует в соответствии с п. 4.7 назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины.

3. Предварительно определяем ориентировочную толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения lдоп = 6 см.

Для этого устанавливаем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой пучение для данной конструкции не превышает 6 см:

lпуч.ср = lдоп/(Кугв×Кпл×Кгр×Кнагр×Kвл) = 6/(0,7×1,2×1,1×0,92×1,2) = 5,9 см.

По номограмме рис. 4.3 определяем требуемую толщину дорожной одежды hод » 0,85 м. Для обеспечения морозоустойчивости требуется предусмотреть морозозащитный слой толщиной hмpз = 0,85 - 0,7 = 0,15 м.

4. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

Материал

Толщина слоя, hод(i), м

Коэффициент теплопроводности lод(i), Вт/(мК) (табл. 1 прил. 5)

Асфальтобетон плотный

0,05

1,40

То же, пористый

0,10

1,25

ЩГПС

0,26

2,02

Песок средней крупности

0,30

lср = (lм + lт)/2 = (2,44 + 1,91)/2 = 2,18*

*) Поскольку в период промерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, a затем в мерзлом состоянии, в расчет вводят среднеарифметическое значение коэффициентов теплопроводности lт и lм.

Rод(о) = hо(i)/l од(i) = 0,05/1,40 + 0,10/1,25 + 0,26/2,02 + 0,30/2,18 = 0,38 (м2×К)/Вт;

5. По карте рис. 4.5 определяем номер изолинии - V;

6. По табл. 4.9 находим Спуч = 1,35;

По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды hод = 0,85 м для сильнопучинистого грунта, задаваясь допустимой глубиной промерзания грунта под дорожной одеждой hпр(доп) > 100 см, методом интерполяции определяем Ср = 0,615.

7. Вычисляем отношение

lдоп/(Спуч×Ср) = 6/(1,35×0,615) = 7,2 см.

8. По номограмме рис. 4.6 (нижняя часть) определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление

Rпp = 0,50 (м2×К)/Вт.

9. По табл. 4.7 при сроке службы 10 лет определяем Код = 0,9; при 3-й схеме увлажнения принимаем Kувл = 1,0 (п. 4.11); для II2 дорожно-климатической подзоны d = 0,95 (п. 4.11).

По формуле (4.8)

Rод(тр) = Rпр×Код×Kувл×d = 0,5×0,9×0,95 = 0,43 (м2×К)/Вт.

10. По формуле (4.6)

hмз = (Rод(тр) - Rод(о))×lмрз = (0,43 - 0,38)×2,18 = 0,11 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз не превышает 5 см, принимаем hмз = 0,15 м.

Пример 4

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

·   автомобильная дорога IV категории располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской обл.;

·   заданный срок службы одежды Tсл = 5 лет;

·   заданная надежность Кн = 0,80;

·   нагрузка типа А1 (прил. 1 табл. 1);

·   интенсивность движения на конец срока службы Np=150 авт/сут; приращение интенсивности q = 1,00;

·   грунт рабочего слоя земляного полотна - суглинок легкий;

·   материалы основания - щебень фракционированный с заклинкой мелким щебнем и песок средней крупности;

·   схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - 3;

·   мероприятия по уменьшению увлажнения рабочего слоя - отсутствуют.

Расчет конструкции на прочность

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы по формуле (3.6):

,

где      Кс = 5,0 (прил. 6 табл. 3);

            Трдг = 125 дней (табл. 1 прил. 6);

            kn = 1,16 (табл. 3.3).

SNp = 0,7×150××125×1,16 = 76125 авт.

2. Определяем расчетную влажность грунта рабочего слоя по формуле 1 прил. 2:

Wp = (maбл + D1 - D2)(1 + 0,1t) - D3,

где      maбл = 0,67 (прил. 2 табл. 1);

            D1 = 0,00 (прил. 2 табл. 2);

            D2 = 0,00 (прил. 2 табл. 3);

            D3 = 0,00, т.к. maбл < 0,75Wm (прил. 2 рис. 1);

            t = 0,84 (прил. 4 табл. 2);

Wp = 0,67×(1 + 0,1×0,84) = 0,73 Wm.

3. Предварительно назначаем конструкцию и значения расчетных параметров:

для расчета по допускаемому упругому прогибу (прил. 2 табл. 5, прил. 3 табл. 4 и 9);

для расчета по условию сдвигоустойчивости (прил. 2 табл. 4 и 6, прил. 3 табл. 4 и 9).

Материал слоя

h слоя, см

Е, МПа, при расчете

по допустимому упругому прогибу

по сдвигоустойчивости

ЩГПС оптимального состава, обработанная органическим вяжущим

10

450

450

Щебень фракционированный с заклинкой мелким щебнем

34

450

450

Песок средней крупности

40

120

120

Суглинок легкий Wр = 0,73Wт

-

37,4

37,4

4. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта, по номограмме рис. 3.1:

1) ;

по прил. 1 табл. 1 р = 0,6 МПа, D = 37 см;

  = 0,64×120 = 76,8 МПа.

2)  ;

  0,45×450 = 202,5 МПа.

3)  

  МПа.

4)  

; Еобщ = 0,25×1400 = 256 МПа.

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.10):

Еmin = 98,65×[lg(SNp) - 3,55] = 98,65 [lg 76125 - 3,55] = 134,3 МПа.

Рассчитываем коэффициент прочности по упругому прогибу:

.

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу - 1,02 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками (при Wp = 0,73Wт и SNp = 76125 авт): Ен = 37,4 МПа (табл. 5 прил. 2); jN = 6,0° и cN = 0,006 МПа (табл. 4 прил. 2).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12):

Ев =  = 292,9 МПа.

По отношениям  и  и при jN = 6,0° с помощью номограммы (см. рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига:

н = 0,0174 МПа.

По формуле (3.13)

T = 0,0174×0,6 =0,010 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Tпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14),

где      cN = 0,006 МПа;

            Kд = 1,0;

            Zoп = 10 + 34 + 40 = 84 см;

            jст = 16,5° (табл. 4 прил. 2);

            gср = 0,002 кг/см3;

            0,1 - коэффициент для перевода в МПа.

Tпp = 0,006 + 0,1×0,002×84×tg 16,5° = 0,011 МПа.

Кпс =  = 1,05, что больше Кпстр = 0,87 (см. табл. 3.1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

6. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующие в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слою присваивают следующие характеристики:  = 76,8 МПа; jN = 28,2° и cN = 0,003 МПа (табл. 6 прил. 2).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12):

Ев =  =450 МПа.

По отношениям  = 5,9 и  = 1,19 и при jN = 28,2° с помощью номограммы (см. рис. 3.2) находим удельное активное напряжение сдвига: н = 0,028 МПа.

По формуле (3.13)

Т = 0,028×0,6 = 0,0168 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в песчаном слое определяем по формуле (3.14),

где      cN = 0,003 МПа;

            Кд = 2,0;

            Zoп = 10 + 34 = 44 см;

            jст = 32° (табл. П. 2.6);

            gср = 0,002 кг/см3;

            0,1 - коэффициент для перевода в МПа.

Тпр = 2×(0,003 + 0,1×0,002×44×tg 32°) = 0,0170 MПa.

Кпр =  = 1,01.

По табл. 3.1 Kncтр = 0,87, следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

Таким образом, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость

Дополнительные условия:

Насыпь высотой 1,3 м при глубине залегания грунтовых вод 0,5 м от дневной поверхности (соответственно на глубине 1,0 м от низа дорожной одежды).

Расчет.

1. По карте рис. 4.4 находим среднюю глубину промерзания znp(cp) = 1,40 м для условий г. Москвы и по формуле (4.3) определяем глубину промерзания дорожной конструкции znp:

zпр = zпp(cp)×1,38 = 1,4×1,38 = 1,93 м » 2 м.

2. Для глубины промерзания 2 м по номограмме рис. 4.3 (кривая III) для пучинистых грунтов (суглинок легкий) определяем величину морозного пучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 0,8 м:

lпуч(ср) = 4,5 см.

По рис. 4.1 при расчетном расстоянии от уровня грунтовых вод до низа дорожной одежды Нg = 1,3 - 0,8 + 0,5= 1,0 м находим Кугв = 0,78. По табл. 4.4 для Купл = 0,95 (дорожная одежда переходного типа) определяем Кпл = 1,2. По табл. 4.5 для суглинка легкого находим Kгp = 1,3. По рис. 4.2 при глубине промерзания Z = 2 м находим для супеси пылеватой Кнагр = 0,92. По табл. 4.6 при расчетной влажности Wp » 0,8Wт устанавливаем Kвл = 1,2.

По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции:

lпуч = lпуч(ср)×Кугв×Кпл×Кгр×Кнагр×Kвл = 4,5×0,78×1,2×1,1×0,92×1,2 = 5,1 см.

Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 10 см, конструкция морозоустойчива.

Пример 5

Оценка возможности работы морозозащитного слоя как дренирующего

Исходные данные

1. Участок дороги III категории расположен в Московской области.

2. Высота насыпи составляет 1,5 м,