регистрация компании дать объявление быстрый поиск лента публикаций восстановление доступа о портале
    
Строительный портал СтройПлан.ру
Подбор проекта Новости отраслиПубликации
 
КОРЗИНА (0)  
 >>>  ПОИСК ДОКУМЕНТОВ  
  Дополнительные материалы  [ + развернуть]  
Утвержден: Харьковский автомобильно-дорожный институт
Дата введения: 12 сентября 1975 г.
скачать бесплатно "Методические рекомендации по устройству грунтощебеночных слоев дорожных одежд"
Утвержден: Госстрой СССР (25.09.1962)
Дата введения: 25 сентября 1962 г.
скачать бесплатно "Рекомендации по проектированию дорожных покрытий лесовозных автомобильных дорог"

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НЕЖЕСТКОГО ТИПА

Одобрены Минтрансстроем

Москва 1978

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НЕЖЕСТКОГО ТИПА. Союздорнии. М., 1978.

Даны предложения по уточнению и пополнению отдельных положений «Инструкции» ВСН 46-72, касающиеся вопросов конструирования и расчета дорожной одежды на прочность, осушения и морозоустойчивости. Уточнены расчетные нагрузки и метод приведения нагрузок; на ось автомобиля к расчетной. Даны расширенные таблицы расчетных характеристик дорожно-строительных материалов.

Приведены рекомендации по оценке прочности существующих дорог. Изложен метод теплотехнического расчета дорожных конструкций с теплоизолирующими слоями.

Табл. 16, рис. 13, библ. 6.

Предисловие

За прошедшие годы со времени издания «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-72 накоплен значительный опыт ее использования при проектировании автомобильных дорог. Анализ и обобщение опыта подтвердили правильность основных положений «Инструкции» и дали новый материал для предложений по улучшению и совершенствованию ряда ее разделов. Так, в «Методических рекомендациях по совершенствованию методов проектирования дорожных одежд нежесткого типа» содержатся новые предложения по конструированию и расчету на прочность дорожной одежды, теплозащите земляного полотна, обеспечению морозоустойчивости и дренированию конструкции. При разработке рекомендаций использованы результаты исследований Союздорнии, Ленинградского филиала Союздорнии, МАДИ, Госдорнии, Гипродорнии, Белдорнии.

«Методические рекомендации» разработали Ю.М. Васильев, М.Б. Корсунский, П.И. Теляев (Ленинградский филиал Союздорнии), А.Я. Тулаев, Ю.М. Яковлев (МАДИ) с использованием материалов В.Н. Гайворонского В.А. Мазурова, М.Г. Мельниковой, Т.Е. Полтарановой, П.Д. Россовского, А.О. Салля (Ленинградский филиал Союздорнии), Р.А. Агаповой, В.И. Рувинского, Н.Ф. Хорошилова (Союздорнии), Б.С. Радовского (Госдорнии) В.К. Апестина, А.Я. Шака (Гипродорнии), Р.З. Порицкого (Белдорнии).

Замечания и пожелания просьба направлять по адресу: 143800 Московская обл., Балашиха-6, Союздорнии или 191065 Ленинград, Д-65, ул. Герцена, 19, Ленинградский филиал Союздорнии.

Общие положения

1. Приводимые в настоящих «Методических рекомендациях» предложения по уточнению «Инструкции» ВСН 46-72 освещают следующие вопросы:

конструирование дорожных одежд, в частности, с учетом условий работы различных оснований под усовершенствованными покрытиями;

выбор расчетной нагрузки и установление расчетной приведенной интенсивности воздействия нагрузки с учетом наличия в составе движения многоосных автомобилей и автопоездов;

уточнение деформационных и прочностных характеристик асфальтобетона применительно к его новой классификации согласно ГОСТ 9128-76 и с учетом усталостных явлений, возникающих в нем при многократном нагружении;

расширение данных о расчетных характеристиках необработанных и укрепленных вяжущими материалов, особенно местных;

установление путей обеспечения требуемых показателей дренирующей способности и морозоустойчивости дорожных конструкций в неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях.

2. Материалы учета и обобщения опыта использования «Инструкции» ВСН 46-72 при проектировании дорожных одежд позволили также выявить вопросы, требующие дальнейшего исследования в целях совершенствования теории прочности и методов конструирования дорожных одежд. К числу таких вопросов относятся:

более глубокое изучение влияния продолжительности действия и динамичности нагрузки на напряженно-деформированное состояние дорожной конструкции;

учет особенностей работы различных дорожно-строительных материалов в промежуточных слоях дорожных одежд;

определение коэффициентов запаса прочности в зависимости от изменчивости прочностных и деформационных характеристик грунтов и материалов с учетом требуемой эксплуатационной надежности сооружения;

изучение вариации расчетных характеристик;

исследование работоспособности дорожных конструкций, в которых нижний слой основания выполнен из материала более прочного, чем материал вышележащего слоя, и др.

3. В «Методических рекомендациях» приведены основные положения по уточнению некоторых пунктов теиста и приложений «Инструкции». «Методические рекомендации» составлены с учетом вышедших после издания «Инструкции» ВСН 46-72 нормативных документов; СНиП II-Д.5-72, СНиП II-60-75, ГОСТ 9128-76, СН 25-74, СН 449-72, ВСН 184-75, ВСН 115-75 и ВСН 93-73 в новой редакции.

Рекомендации излагаются не в порядке значимости освещаемых вопросов, а в последовательности, соответствующей рубрикации «Инструкции» ВСН 46-72.

Конструирование дорожной одежды х)

Общие принципы конструирования

х) К уточнению разд. 2 «Инструкции» ВСН 46-72

4. Дорожную одежду проектируют совместно с земляным полотном. Конструкцию дорожной одежды назначают с учетом транспортно-эксплуатационных требований, категории и значения дороги или городской магистрали и улицы, состава и перспективной интенсивности движения, климатических и грунтово-гидрологических условий, обеспеченности дорожно-строительными материалами и техникой. Конструкцию дорожной одежды и тип покрытия обосновывают технико-экономическими расчетами.

5. Общую толщину дорожной одежды назначают с таким расчетом, чтобы не возникали пластические смещения в грунте верхней части земляного полотна, а упругий прогиб поверхности покрытия не превышал бы допускаемой величины.

Дорожную одежду на дорогах специального назначения (например, подъезды к карьерам, промышленные дороги) следует проектировать различной толщины на полосах движения двух направлений: автомобилей с грузом и автомобилей порожних.

В городах на остановках общественного транспорта следует предусматривать дорожные одежды с покрытиями и основаниями повышенной сдвигоустойчивости. Основание дорожной одежды устраивают, как правило, из асфальтобетонных смесей на вязких битумах, тощего бетона или укрепленного грунта.

При проектировании дорог, предназначенных для эксплуатации в неблагоприятных климатических и грунтово-гидрологических условиях в районах сезонного промерзания, наряду с требуемой прочностью должна быть обеспечена и достаточная морозоустойчивость конструкции. Кроме того, если количество воды, поступающей в основание дорожной одежды в отдельные периоды, больше, чем может разместиться в порах материала дорожной одежды, то необходимо предусматривать мероприятия по осушению дорожной одежды и земляного полотна.

Если общая толщина дорожной одежды, полученная при расчете на прочность, меньше толщины, установленной по требованию морозоустойчивости, то устраивают дополнительные морозозащитные или теплоизолирующие слои. В этих случаях конструкцию основания дорожной одежды назначают одновременно с проектированием морозозащитных или теплоизолирующих и дренирующих слоев.

6. Толщину покрытия рассчитывают, исходя из необходимости обеспечения нормальной работы материала верхнего слоя основания. При расчете монолитных асфальтобетонных и подобных им покрытий учитывают, кроме того, величину действующего и допускаемого растягивающего напряжения при изгибе в материале самого покрытия.

Нижележащие слои дорожной одежды проектируют таким образом, чтобы в зернистых и слабосвязных материалах (гравий, песок, смеси на основе жидких органических вяжущих и т.п.) под действием расчетных нагрузок не возникали бы деформации сдвига, а в монолитных слоях основания из материалов, укрепленных неорганическими вяжущими (цемент, активные золы, шлаки и т.п.), полимерными или вязкими органическими вяжущими, растягивающие напряжения при изгибе не превышали бы допускаемых. Толщину каждого конструктивного слоя устанавливают расчетами.

Примеры схем дорожных конструкций представлены на рис. 1.

7. При конструировании дорожной одежды со слоями из зернистых и слабосвязных материалов необходимо стремиться к обеспечению повышения жесткости от нижележащих слоев к вышележащим. С целью предотвратить возникновение в зернистом слое существенных растягивающих напряжений целесообразно проектировать конструкцию так, чтобы отношение значений модулей упругости смежных слоев не превышало 5. При конструировании одежды со слоями из монолитных (плотных) материалов следует также стремиться к уменьшению величины этого отношения. Допускается устраивать конструктивный слой основания из материала, модуль упругости которого превышает модуль упругости материала вышележащего слоя.

Рис. 1. Схемы рекомендуемых конструкций дорожной одежды:

1 - горячий (теплый) плотный асфальтобетон; 2 - горячий пористый асфальтобетон (крупно- и среднезернистый); 3 - горячий пористый асфальтобетон, пористая, щебеночная эмульсионно-минеральная смесь, асфальтобетон с пониженным содержанием битума; 3¢ - горячий гравийный пористый асфальтобетон, щебеночная (гравийная) смесь с добавлением 30 % щебня, обработанная вязким битумом (эмульсией); 4 - поверхностная обработка (коврик износа); 5 - гравийная (щебеночная смесь и грунт, укрепленные цементом, I класса прочности; 5' - тощий цементобетон; 6 - грунты и материалы повышенной деформационной способности I класса прочности, т.е. укрепленные комплексными вяжущими (цемент + битумная эмульсия, цемент + полимерные вяжущие, цемент + гранулированный шлак или золы уноса, полимерное вяжущее, активные золы уноса с добавками); 7 - грунты и материалы, укрепленные, неорганическим вяжущим. II класса прочности, материал; укрепленный органическим вяжущим; 8 - щебень фракционированный из камня, гравия, шлака (с расклинкой); 9 - щебеночная (гравийная) смесь с добавлением 30 % щебня; 10 - укрепленный грунт и материал III класса прочности; 11 - гравийнопесчаная смесь, песок

В качестве материалов нижних слоев основания или морозозащитных слоев, кроме песка, гравийно-песчаных смесей или других морозостойких местных материалов, можно применять грунты и материалы, укрепленные небольшим количеством органического или неорганического вяжущего.

В принципе необходимо предусматривать возможно меньшее число (два - три) конструктивных слоев из разных материалов, проектируя основания из асфальтобетона толщиной 15 - 30 см, из тощего цементобетона либо укрепленного грунта или каменного материала. Подбор материалов слоев дорожной одежды определяется факторами, упомянутыми в п. 4 настоящих «Методических рекомендаций».

Дополнительные (нижние) слои покрытия или основания рекомендуется вводить только в тех случаях, когда толщина основного слоя из однородного материала превышает рациональную по технологическим соображениям величину.

Обычно применяемые толщины слоев из различных материалов на дорогах разных категорий представлены в табл. 1.

При проектировании дорожной одежды необходимо наиболее полно использовать возможность повышения прочностных характеристик грунта земляного полотна. К мероприятиям, обеспечивающим такую возможность, относится уплотнение грунта до повышенной плотности, укрепление грунта верхней части земляного полотна, защита грунта от увлажнения и т.п.

8. В целях обеспечения нормальных условий работы прикромочных частей дорожной одежды, а при монолитных основаниях и для снижения возможности проникания в земляное полотно поверхностной воды слой основания целесообразно устраивать на 1,2 м шире проезжей части. Ширина морозозащитного слоя из укрепленного грунта должна превышать ширину проезжей части не менее чем на 2 м, а нижний слой из песка или другого зернистого материала в ряде случаев целесообразно укладывать на всю ширину земляного полотна. На автомобильных дорогах высоких категорий, а так же на городских улицах края дорожной одежды можно укреплять путем установки бортового камня, плит или устройства монолитного бортика.

Таблица 1

Назначаемые толщины конструктивных слоев

Конструктивный слой дорожной одежды

Материал слоя

Толщина слоя, см

Покрытие:

 

 

верхний слой или однослойное

Асфальтобетон

3 - 5

нижний слой

Асфальтобетон

5 - 8 (по 30)

Основание

Укрепленные органическим или неорганическим вяжущим материалы

15 - 50

 

Щебень, гравий, гравийно-песчаные смеси, местные материалы

15 - 45

Морозозащитный или дренирующий слой

Укрепленные грунты, гравийно-песчаные смеси, песок, местные материалы

15 - 60

Верхний слой земляного полотна

Укрепленный грунт, грунт повышенной плотности

10 - 50

Обочины на дорогах укрепляют в соответствии с указаниями СНиП II-Д.5-72 и «Рекомендациями по укреплению обочин автомобильных дорог» /6/.

Дорожная одежда из материалов, не обработанных и обработанных органическим вяжущим

9. Рекомендуемые области применения различных марок и типов асфальтобетона для верхнего слоя дорожного покрытия с учетом категории дороги и климатической зоны указаны в приложении 1 ГОСТ 9128-76. Для условий I - II дорожно-климатических зон на дорогах I и II категорий предпочтительно применять асфальтобетон типа Б и Г.

Смеси для устройства верхнего слоя покрытия должны содержать щебень, песок или дробленый песок из труднополирующихся горных пород или специальный искусственный щебень. Требуемую шероховатость обеспечивают также путем поверхностных обработок, устройства ковриков износа и т.п.

Нижний слой покрытия устраивают преимущественно из пористого асфальтобетона в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-76. Для нижнего слоя покрытия рекомендуется применять смеси с более вязким битумом, чем в верхнем слое.

10. Толщину асфальтобетонного покрытия, устраиваемого из сравнительно дорогих материалов, следует назначать близкой к минимальной конструктивной. При этом необходимо учитывать особенности работы покрытия на основаниях разного типа. Однослойное асфальтобетонное покрытие работает на дорогах с движением автомобилей большой грузоподъемности удовлетворительно только на основании из материалов, обработанных вязкими битумами. В III - V дорожно-климатических зонах на дорогах III - IV категорий с расчетной интенсивностью движения менее 700 проходов автомобилей группы Б в сутки по полосе однослойное асфальтобетонное покрытие допускается укладывать непосредственно на основание из неукрепленного материала.

Однослойное асфальтобетонное покрытие с основанием из неукрепленного материала допускается устраивать на площадках для стоянки транспорта, на внутриквартальных проездах, тротуарах и т.п.

В остальных случаях асфальтобетонное покрытие следует проектировать двухслойным.

На дорогах I и II категорий с интенсивным движением автомобилей большой грузоподъемности (100 -500 автомобилей группы А в сутки по полосе) толщина слоев из материалов, обработанных органическим вяжущим (покрытие и верхний слой основания), как правило, должна быть больше 12 см.

11. Рациональными материалами для устройства верхнего слоя основания под асфальтобетонное покрытие на дорогах I и II категорий являются:

горячий щебеночный пористый асфальтобетон, крупно- и среднезернистый, преимущественно III - IV марок;

пористые щебеночные смеси с применением эмульсии;

горячий гравийный пористый асфальтобетон, крупно- и среднезернистый, с добавлением 26 - 45 % щебня;

фракционированный щебень, обработанный вязким битумом способом пропитки.

На дорогах III и IV категорий верхний слой основания устраивают из горячего гравийного пористого асфальтобетона, гравийно-песчаной смеси, обработанной битумной эмульсией в сочетании с цементом, гравийной смеси, обработанной битумной эмульсиейх), щебня из естественного камня, гравия или шлака, гравийных смесей с добавлением 30 % щебня.

х) «Технические указания по проектированию и применению дорожных эмульсий» ВСН 115-75 М., «Транспорт», 1976.

На дорогах V категории основание сооружают из гравийно-песчаных смесей оптимального состава и других местных материалов. Укладывать в верхние слои основания материалы, прочность которых под воздействием воды или отрицательной температуры существенно снижается, недопустимо.

Нижние слои основания устраивают, как правило, из местных материалов с необходимой их переработкой, а в некоторых случаях и с укреплением их вяжущими. При выборе материала решающими факторами являются его расчетные характеристики и себестоимость.

Покрытие и основание с применением материалов, укрепленных неорганическими или комплексными вяжущими

12. Устройство монолитных (плотных) слоев взамен слоев из зернистых (пористых) материалов позволяет значительно улучшить условия работы конструкции, создать более благоприятный водно-тепловой режим земляного полотна, что особенно важно для дорог в I - II дорожно-климатических зонах.

Кроме того, уменьшается толщина дорожной одежды по сравнению с толщиной дорожной одежды со слоями из зернистых материалов.

Грунты и материалы, укрепленные неорганическими вяжущими, применяют для устройства покрытий облегченного или переходного типа; верхнего и нижнего слоев основания, морозозащитных слоев, а также для укрепления верхней части земляного полотна.

13. Покрытия облегченного и переходного типов из каменных материалов и грунтов, укрепленных комплексными вяжущимих), обеспечивающими повышенную деформационную способность материала, с последующей двойной (одиночной) поверхностной обработкой или с защитными ковриками устраивают на дорогах IV - V категорий при расчетной интенсивности движения до 500 автомобилей на полосу в сутки. В III - V дорожно-климатических зонах такое покрытие допускается применять и на дорогах III категории. Этот тип покрытия рекомендуется также для устройства дорожной одежды на площадках стоянки транспорта, на обочинах и т.д.

х) Комплексные вяжущие: цемент + битумная эмульсия; цемент + полимерные вяжущие; цемент + гранулированные шлаки или активные золы уноса; активные золы уноса с добавками.

Прочность укрепленного материала должна соответствовать I - II классу по «Инструкции по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов» СН 25-74 (М., Стройиздат, 1975).

14. Для сооружения верхнего слоя основания дорожной одежды допускается использовать гравийные и щебеночные материалы, песчаные и супесчаные грунты, некоторые побочные (минеральные) продукты промышленности и легкие непылеватые суглинки, укрепляемые неорганическими вяжущими. Свойства укрепленного грунта или материала должны соответствовать I классу, а на дорогах IV - V категорий - II классу прочности.

Следует учесть, что для предотвращения трещинообразования целесообразно материалы и грунты укреплять комплексными вяжущими.

Во избежание появления «копирующихся» трещин на покрытии рекомендуется над слоем укрепленного грунта или материала устраивать слои из асфальтобетонных смесей толщиной не менее рекомендованной в табл. 2.

15. Для устройства нижнего слоя основания дорожной одежды допускается использовать различные грунты, обработанные вяжущими, и местные каменные материалы. Основания такого типа можно применять во всех дорожно-климатических зонах на дорогах всех категорий, независимо от состава и интенсивности перспективного движения.

Таблица 2

Минимально допустимая толщина слоев из асфальтобетона, укладываемых на верхний слой основания из материалов, укрепленных неорганическим вяжущим

Категория дороги

Наименьшая толщина слоя асфальтобетона, см х)

I

16

II

14

III - IV

12

х) В случае применения грунта, укрепленного комплексным вяжущим, толщина асфальтобетона, указанная в табл. 2, может быть уменьшена на 20 - 25 %. На дорогах IV и V категорий с покрытиями из черных смесей толщина покрытия может составлять 8 - 6 см.

Получаемый в результате обработки вяжущими материал должен обладать свойствами, соответствующими II классу прочности, а для дорог IV - V категорий в отдельных случаях допускается использование материала III класса прочности.

Морозозащитные, теплоизолирующие, дренирующие слои, изолирующие прослойки

16. При неблагоприятных грунтово-гидрологических и климатических условиях предусматривают особые меры защиты дорожной одежды от неравномерного морозного пучения грунта земляного полотна и переувлажнения зернистых слоев дорожной конструкции в отдельные периоды года.

К основным мероприятиям, обеспечивающим требуемую морозоустойчивость конструкции, относятся:

устройство верхней части земляного полотна из непучинистого и слабопучинистого грунта х);

х) «Указания по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог» СН 449-72. М., Стройиздат, 1973.

снижение степени увлажнения грунта подземными и поверхностными водами путем обеспечения достаточного возвышения низа дорожной одежды над уровнем грунтовых и поверхностных вод, устройства различного рода водо- и паропрерывающих прослоек, создания водонепроницаемых обочин и т.п.;

устройство морозозащитного слоя в целях уменьшения толщины промерзающего слоя грунта;

устройство теплоизолирующего слоя для частичного или полного предотвращения промерзания грунта.

Наиболее целесообразное решение находят на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.

При наличии дренирующих, морозозащитных или теплоизолирующих слоев в дорожной конструкции ее проектируют с учетом толщин и расчетных параметров этих слоев.

17. Если крупнопористый материал (щебень, гравий) основания дорожной одежды укладывают непосредственно на грунт (в том числе одноразмерный песок), необходимо предусмотреть конструктивную прослойку, препятствующую взаимопрониканию материалов смежных слоев. В качестве материалов для защитной прослойки применяют мелкий щебень, высевки (0 - 10 мм), гравийно-песчаные смеси и крупнозернистые пески оптимального состава, непылеватые шлаки, непучинистые золошлаковые смеси. Защитной прослойкой может служить также слой из укрепленного вяжущим грунта (в том числе песка), если слой песка под щебеночным не выполняет функции дренирующего. Толщина слоя укрепленного грунта назначается равной 5 - 8 см, толщина прослойки из другого материала не должна быть менее 8 см, а в случае переувлажненных грунтов земляного полотна может достигать 12 см.

Наличие прослойки в дорожной конструкции в расчете учитывают только путем повышения модуля упругости грунта земляного полотна, а ее толщину в расчет не принимают. Этим обеспечивается снижение рассчитываемой по условию прочности толщины слоя щебня (гравия) ориентировочно на 3 - 5 см.

Предусматривать вместо устройства такой прослойки увеличение толщины слоя щебня (гравия) нецелесообразно.

Мероприятия по повышению прочности грунта земляного полотна

18. Основным требованием, предъявляемым к земляному полотну, является обеспечение его стабильности. Это достигается проведением целого ряда мер, таких как устройство его верхней части из непучинистых, малопучинистых и малонабухающих грунтов (см. приложение 4 СН 448-72), уплотнение грунта до требуемой плотности, защита грунта от увлажнения поверхностными и подземными водами и т.п.

В сухих местах III - V дорожно-климатических зон эффективно повышать коэффициент уплотнения грунта верхнего слоя земляного полотна толщиной 30 - 50 см до величины 1,02 - 1,05. Слой грунта повышенной плотности рассматривают как самостоятельный конструктивный слой земляного полотна с расчетными характеристиками более высокими (до 50 %) по сравнению с нормируемыми для грунта при данных условиях. Если слой повышенной плотности устраивают из связного (набухающего) грунта, необходимо предусмотреть меры по защите его от поверхностной воды.

Подобные мероприятия по уплотнению грунта земляного полотна до высокой плотности могут быть применены в некоторых районах и во II дорожно-климатической зоне, но при условии постоянного за весь период эксплуатации дороги обеспечения защиты от поверхностных и подземных вод.

19. Эффективным мероприятием по повышению стабильности земляного полотна является укрепление его верхнего слоя небольшим количеством вяжущих, в основном неорганических (например, 4 - 8 % цемента). Укрепление верхнего слоя может оказаться целесообразным в тех случаях, когда расчетный модуль упругости грунта меньше 400 кгс/см2, т.е. при расчетной влажности связного грунта выше 0,7 предела текучести. Укрепление грунта верхнего слоя позволяет стабилизировать его физико-механические свойства и обеспечить необходимый расчетный модуль упругости (400, 600 или 800 кгс/см2), уменьшить расход кондиционных материалов (щебня, гравия, песка), снизить строительную стоимость дорожной одежды, повысить технико-эксплуатационные параметры покрытия и т.д. х)

х) «Методические рекомендации по укреплению верхней части земляного полотна», Союздорнии. М., 1977.

Расчет дорожной одежды на прочность

Расчетные нагрузки

20. (К уточнению п. 3.1 «Инструкции» ВСН 46 - 72). При проектировании дорог общей сети, а также городских дорог, улиц и площадей расчетные нагрузки принимают в соответствии с ГОСТ 9314-59 (табл. 1 приложения 1 ВСН 46-72). Для дорог I - III категорий общей сети, скоростных и магистральных городских дорог и улиц, а также для других дорог, по проезжей части которых предусматривается в расчетный период х) систематический пропуск автомобилей с нагрузками на ось 10 тс, в качестве расчетной, как правило, назначают нагрузку на колесо наиболее нагруженной оси автомобиля группы А. При проектировании дорог IV и V категорий общей сети, а также городских улиц и дорог местного значения расчет конструкций дорожных одежд на прочность ведут обычно под нагрузку на колесо автомобиля группы Б. Если в перспективном составе движения предусматривается наличие автомобилей или других транспортных средств с нагрузками на колесо, превышающими нагрузки по ГОСТ 9314-59 (особые случаи), то за расчетную следует принимать наибольшую нагрузку. Допускается не принимать наибольшую нагрузку за расчетную в тех случаях, когда количество транспортных средств с такой нагрузкой составляет менее 5 % интенсивности грузового движения и разность между наибольшей нагрузкой и расчетной не превышает 20 %. В этих случаях за расчетную принимается следующая, меньшая по величине нагрузка или нагрузка по ГОСТ 9314-59.

х) Под расчетным периодом подразумевается наиболее неблагоприятный для работы дорожной одежды период (для II и III дорожно-климатических зон таким является весенний период).

21. (К уточнению пп. 3.3 и 3.4 ВСН 46-72). При расчете на прочность одежд автомобильных дорог и городских улиц учитывают перспективную хх) интенсивность движения автомобилей разных марок, которую приводят к интенсивности воздействий расчетной нагрузки на полосу движения, характеризующейся числом проходов колес (по одному борту автомобиля) с расчетной нагрузкой в сутки.

хх) Ожидаемую к концу срока службы дорожной одежды (до ее капитального ремонта).

22. При исчислении количества воздействий расчетной нагрузки следует нагрузки на все колеса автомобилей по одному борту (ведущие и ведомые) и колеса других транспортных средств приводить к расчетной нагрузке с помощью коэффициентов, определяемых по графику рис. 7 настоящих «Методических рекомендаций».

Ежесуточное перспективное приведенное к расчетной нагрузке количество проходов колес по полосе может быть условно названо приведенной расчетной интенсивностью воздействия нагрузки.

В зависимости от числа полос движения на дороге количество воздействий по одной наиболее загруженной полосе движения колес с расчетной нагрузкой принимают в долях от общего количества воздействий по табл. 3.

Таблица 3

Определение расчетного количества проходов колес по полосе движения

Число полос движения

Наличие разделительной полосы

Расчетное количество проходов колес по одной наиболее загруженной полосе движения, доли от общего количества проходов по дороге в обоих направлениях

1

-

1

2 или 3

Нет

0,7

4 и более

Есть

0,35

Расчет дорожной одежды с усовершенствованным покрытием

23. (К уточнению п. 3.8 и табл. 3.2 ВСН 46-72). Установлено, что в зависимости от вида грунта, его влажности и интенсивности воздействия нагрузки один из трех критериев предельного состояния обычно имеет превалирующее значение. Поэтому целесообразно начинать расчет конструкции дорожной одежды применительно именно к этому критерию, о котором можно ориентировочно судить по данным табл. 4.

24. (В дополнение пп. 3.10 и 3.12 ВСН 46-72). Одежды городских улиц и дорог надлежит рассчитывать на нагрузки по ГОСТ 9314-59 (группа А или Б). Ссылки на нагрузки Н-30 и Н-10 из «Инструкции» ВСН 46-72 следует исключить.

25. (В дополнение п. 3.13 ВСН 46-72). При толщине i-го слоя дорожной одежды, превышающей 2D, общий модуль упругости на поверхности l-го слоя () может быть определен по формуле М.Б. Корсунского:

                                (1)

где i = 1, 2, 3,..., - номер рассматриваемого слоя дорожной конструкции, считая сверху вниз;

Ei - модуль упругости материала i-го слоя, кгс/см2;

 - общий модуль упругости полупространства, подстилающего i-й слой, кгс/см2;

hi - толщина i-го слоя, см;

Д - диаметр нагруженной площади, см.

26. (К уточнению п. 3.15 ВСН 46-72). При подборе толщин слоев дорожной одежды по упругому прогибу целесообразно пользоваться номограммой рис. 2. С помощью этой номограммы можно определить, насколько изменится общий модуль упругости одежды на поверхности покрытия при увеличении или уменьшении на 1 см толщины какого-либо слоя с модулем упругости при заданном Emp.

Таблица 4

Определяющие критерии прочности

Приведенная расчетная интенсивность воздействия нагрузки

Грунт земляного полотна

Супесь пылеватая, суглинок, глина, супесь легкая непылеватая

Супесь легкая крупная

Песок мелкий

Расчетная влажность W/Wт

0,65

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

0,65

0,7

0,75

0,8

100

Упругий прогиб, изгиб

Упругий прогиб, изгиб

Сдвиг в грунте

 

 

 

Упругий прогиб, изгиб

Упругий прогиб

Упругий прогиб, изгиб

Сдвиг в грунте

 

 

 

Упругий прогиб

Сдвиг в грунте, упругий прогиб

Сдвиг в грунте

500

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

Сдвиг в грунте, упругий прогиб

3000

Упругий прогиб

5000

 

 

 

Сдвиг в грунте, упругий прогиб

Сдвиг в грунте

Упругий прогиб

Упругий прогиб

 

 

 

 

 

 

27. (К уточнению номограммы рис. 6 ВСН 46-72).

На рис. 3 приведена упомянутая номограмма с новой кривой, рассчитанной для отношения модулей

Рис. 2. График для определения степени изменения общего модуля упругости на поверхности покрытия при изменении толщины какого-либо слоя с модулем упругости Ei на 1 см

28. (К уточнению табл. 4 п. 3.21 ВСН 46-72). На рис. 4 помещен график для определения коэффициента запаса K2 в зависимости от расчетной интенсивности воздействия нагрузки.

29. (К уточнению п. 3.25 ВСН 46-72). Если конструкция дорожной одежды состоит из нескольких слоев асфальтобетона, то при выборе номограммы для расчета асфальтобетона на изгиб необходимо руководствоваться следующим.

Рис. 3. Номограмма для определения активных напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы при совместной работе слоев

При общей толщине слоев из асфальтобетона менее 0,8Д следует рассматривать их как единый эквивалентный слой и вести расчет по номограмме для покрытий (см. рис. 13 ВСН 46-72). Модуль упругости этого слоя находят по формуле (3) «Инструкции» ВСН 46-72, а величину (см. п. 30 настоящих «Методических рекомендаций») принимают для материала нижнего слоя асфальтобетона.

Рис. 4. График для определения коэффициентов неоднородности условий работы конструкции K2 и усталости асфальтобетона Ku в зависимости от расчетной приведенной интенсивности воздействия нагрузки

Если общая толщина слоев из асфальтобетона превышает 0,8Д, то к покрытию необходимо отнести все слои асфальтобетона, кроме нижнего. Нижний слой асфальтобетона рассчитывают в этом случае по номограмме для промежуточного слоя из монолитного материала (см. рис. 14 ВСН 46-72).

30. (К уточнению п. 3.26, в ВСН 46-72):

... величину sг сопоставляют с допускаемым растягивающим напряжением Ru (табл. 1 приложения 3 ВСН 46-72) в однослойном покрытии или нижнем слое многослойного покрытия при соответствующей расчетной температуре и расчетной интенсивности воздействия нагрузки.

При sгKu×Ru, (Ku - коэффициент, зависящий о т интенсивности воздействия нагрузки, см. рис. 4) обеспечивается нормальная работа покрытия; при sг > Ku×Ru необходимо дорожную одежду усилить, увеличив толщину покрытия либо повысив жесткость подстилающего его полупространства Eобщ.осн.

31. Дорожную одежду с покрытием, классифицируемым по п. 2, ж табл. 25 СНиП II-Д.5-72 как усовершенствованное облегченное (слой износа, устраиваемый с применением прочного щебня методом поверхностной обработки на покрытии переходного типа), следует рассчитывать только по упругому прогибу.

Осушение дорожной конструкции и обеспечение ее морозоустойчивости

Осушение

32. (К уточнению п. 4.2 ВСН 46-72). На участках, проходящих в выемках, в нулевых отметках и невысоких насыпях, где расчетная глубина промерзания превышает расстояние от поверхности покрытия до расчетного уровня грунтовых вод, а также в местах, где ожидается большое скопление воды (вогнутые переломы профиля и др.), не рекомендуется применять материалы с коэффициентом фильтрации менее 2 м/сутки. Дренажные конструкции для отвода воды из основания проектируют в этом случае, руководствуясь «Методическими рекомендациями по осушению земляного полотна и оснований дорожных одежд в районах избыточного увлажнения и сезонного промерзания грунтов» /3/.

33. (К уточнению п. 4.13 ВСН 46-72). Опыт показывает, что в процессе эксплуатации дороги выходы на откосы сплошного песчаного премирующего слоя нередко заиливаются, вследствие чего затрудняется свободное вытекание воды. Это может иметь место при пылеватом грунте земляного полотна и дренирующем слое из песка с малым коэффициентом фильтрации. В таком случае рассчитывают дренирующий слой на кратковременное размещение воды и осушение и проверяют, достаточен ли объем незаполненных пор этого слоя для размещения в нем на продолжительное время (tпр = 15 ÷ 20 суток в условиях II и III дорожно-климатических зон) поступающего количества воды с учетом испарения влаги. Такую проверку производят по известному способу /3/, изложенному в приложении 1 настоящих «Методических рекомендаций».

Морозоустойчивость дорожной конструкции

34. (К уточнению пп. 4.23 и 4.26 ВСН 46-72). Если горизонт подземных или поверхностных вод расположен близко к поверхности покрытия (3-й тип местности по условиям увлажнения), величину вспучивания или общую толщину слоев из стабильных материалов определяют по номограмме рис. 24 «Инструкции» ВСН 46-72.

При 2-м типе местности по условиям увлажнения необходимая общая толщина  слоев из стабильных материалов составит 80 % от определяемой по номограмме рис. 24 ВСН 46-72 толщины

Получаемая толщина стабильных слоев относится к материалам, характеризующимся эквивалентом теплопроводности ei = 1 (табл. 5). В случае применения иных материалов вычисляют приведенную толщину по формуле (20) Инструкции ВСН 46-72.

Таблица 5

Теплофизические характеристики дорожно-строительных материалов и грунтов

Материал, грунт

Плотность g, кг/м3

Коэффициент теплопроводности λi, ккал/м∙ч∙град.

Удельная теплоемкость Суд, ккал/кг∙град.

Эквивалент по известняковому щебню

Асфальтобетон

 

 

 

 

крупнозернистый

2400

1,00

0,40

1,10

среднезернистый

2350

0,90

0,40

1,15

мелкозернистый

2300

0,80

0,40

1,23

Песок, обработанный битумом

1850

0,70

0,30

1,31

Аглопоритовый гравий, обработанный вязким битумом

800

0,20

0,30

2,45

Керамзитовый гравий, обработанный вязким битумом

1100

0,55

0,27

1,48

Гравий (щебень) с легкими заполнителями, обработанный вязким битумом

2000

0,45

0,40

1,63

Цементобетон

2400

1,60

0,20

0,87

Песок, укрепленный 6 - 8 % цемента

2100

1,60

0,22

0,87

Песок мелкий, одномерный, укрепленный 10 % цемента

2100

1,40

0,23

0,92

Цементогрунт с керамзитом

1500 - 1600

0,50 - 0,60

0,21 - 0,23

1,55 - 1,41

Цементогрунт с гранулами полистирола

1300 - 1500

0,35 - 0,50

0,30

1,85 - 1,55

Битумоцементогрунт с перлитом

1400

0,45

0,32

1,63

Цементогрунт с аглопоритом

700 - 1800

0,55 - 0,65

0,24 - 0,26

1,48

Пенопласт марки ПС-4

40 - 60

0,045

0,35

5,16

Щебень из гранита

1800

1,60

0,20

0,87

Щебень из известняка

1600

1,20

0,22

1,00

Гравий

1800

1,60

0,22

0,87

Шлак топочный

800

0,40

0,26

1,73

Песок крупный

 

 

 

 

талый

2000

1,50

0,26

0,89

мерзлый

2000

2,00

0,22

0,77

Песок средней крупности

 

 

 

 

талый

1950

1,65

0,26

0,85

мерзлый

1950

2,10

0,22

0,76

Песок мелкий

 

 

 

 

талый

1850

1,65

0,26

0,85

мерзлый

1850

2,00

0,22

0,77

Песок пылеватый

 

 

 

 

талый

1750

1,55

0,28

0,88

мерзлый

1750

1,90

0,23

0,80

Супесь

 

 

 

 

талая

2100

1,55

0,32

0,88

мерзлая

2100

1,75

0,24

0,83

Суглинок и глина

 

 

 

 

талые

2000

1,40

0,32

0,92

мерзлые

2000

1,70

0,37

0,84

Примечание. При проектировании конструкций, в целях полного предотвращения промерзания земляного полотна, расчетные характеристики принимают для талого состояния грунта; λщ - коэффициент теплопроводности уплотненного известнякового щебня.

35. (К уточнению п. 4.24 и табл. 14 п. 4.25 ВСН 46-72). Наиболее рациональными, отвечающими требованиям в отношении морозоустойчивости, являются дорожные конструкции в насыпях, в которых возвышение H поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод (УГВ) больше расчетной глубины промерзания Z или равно ей

На участках, где невозможно выполнить это условие, в конструкцию вводят теплоизолирующие слои в целях частичного или полного предотвращения промерзания земляного полотна («Методические рекомендации по проектированию и устройству теплоизолирующих слоев на пучиноопасных участках автомобильных дорог» /4/) либо предусматривают меры по понижению уровня грунтовых вод. Если и эти мероприятия невозможно осуществить, то общую толщину слоев из стабильных материалов ориентировочно назначают по методу, изложенному в приложении 2 настоящих «Методических рекомендаций».

Расчетные характеристики дорожно-строительных материалов и грунтов для теплотехнических расчетов и эквиваленты теплотехнических свойств материалов по отношению к уплотненному известняковому щебню /4/ следует принимать по табл. 5.

36. (К уточнению пп. 4.25 и 4.26 ВСН 46-72). Теплотехнический расчет ведут применительно к дорожной конструкции, представляющей собой трехслойное полупространство, состоящее из материалов (слоев) с различными теплофизическими свойствами /4/. Средний слой, материал которого характеризуется более эффективными в сравнении с другими слоями теплозащитными свойствами, назван теплоизолирующим.

При многослойной конструкции слои, находящиеся над теплоизолирующим слоем, следует приводить к эквивалентному по теплопроводности однородному слою, а слои, лежащие под теплоизоляцией, включая земляное полотно, - к эквивалентному однородному полупространству (см. п. 43).

37. Основные принципы и положения теории теплотехнического расчета дорожной конструкции изложены в работах /4, 5/.

Расчет теплоизолирующего слоя сводится к удовлетворению условия

                                                            (2)

где A(h + δ) - амплитуда колебания температуры поверхности земляного полотна (низа теплоизоляции), °С;

[A(h - δ)] - допускаемое значение этой амплитуды, °C.

38. Допускаемое значение амплитуды годового колебания температуры поверхности земляного полотна определяют по формуле

[A(h + δ)] = tп.ср + [t],                                                   (3)

где tп.ср. - среднегодовая температура поверхности покрытия в наиболее неблагоприятный год х) за период между капитальными ремонтами /4/, °C;

[t] - допускаемая величина самой низкой отрицательной температуры поверхности земляного полотна в расчетный год с учетом температуры замерзания грунта, °C.

х) Под наиболее неблагоприятным годом понимают год с максимальной суммой отрицательных температур поверхности покрытия за период между капитальными ремонтами дорожной одежды.

39. Допускаемую величину отрицательной температуры поверхности земляного полотна находят по формуле

[t] = |t1| + |tзам|,                                                              (4)

где tзам - температура замерзания грунта, принимаемая для песков и супесей равной 0 °С, для легких суглинков - (-0,3 °С), для тяжелых суглинков - (-0,6 °С), для глины - (-10 °С).

Величину |t1| находят из формулы

                        (5)

где w = 0,00072∙1/ч - частота колебаний температуры.

По формуле (5) построен график, приведенный в работах /4, 5/.

При расчете теплоизолирующего слоя, предназначенного для полного предотвращения промерзания земляного полотна, принимают ½t1½ = 0 °С.

40. Для того чтобы воспользоваться формулой (5) или графиком /5/, необходимо предварительно определить допускаемое значение произведения средневзвешенной отрицательной температуры поверхности земляного полотна t и продолжительности его промерзания t с помощью равенства

                                                 (6)

где [Z] - допускаемая глубина промерзания земляного полотна от низа теплоизолирующего слоя, м;

r - удельная теплота перехода воды в лед, принимаемая равной 80000 ккал/т;

Wт - влажность грунта при пределе текучести, доли единицы;

Wн - содержание незамерзшей воды, доли единицы;

gм - плотность скелета мерзлого грунта, т/м3;

λм - коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, ккал/м∙ч∙град.

41. Допускаемую глубину промерзания земляного полотна определяют по формуле

                                                                    (7)

где  - допускаемое пучение (см. табл. 12 ВСН 46-72);

Kпуч - коэффициент пучения грунта при 3-м типе местности по условиям увлажнения, доли единицы.

Коэффициент пучения грунта назначают, руководствуясь методикой, изложенной в приложении 9 ВСН 46-72.

При невозможности экспериментально определить коэффициент пучения расчетное значение его в первом приближении находят по формуле /3/

                                                                   (8)

где B - комплексная характеристика степени пучинистости грунта (см. табл. 13 ВСН 46-72), см2/сутки;

a0 - климатический показатель (см. п. 4.24 и рис. 26 ВСН 46-72), см2/сутки.

Значения  могут быть приняты меньшими (и даже ) по сравнению с указанными в ВСН 46-72 величинами, если при этом ровность поверхности покрытия обеспечит высокую экономическую эффективность работы транспортных средств, движущихся по дороге. Но поскольку снижение величины  приведет к удорожанию дорожной одежды, оптимальное значение  должно быть определено на основании технико-экономического сравнения вариантов.

42. Левую часть неравенства (2) определяют по номограммам, связывающим следующие комплексы параметров

,

где  - амплитуда годового колебания температуры поверхности покрытия, °С;

h - толщина слоя, находящегося над теплоизоляцией (общая толщина слоев над теплоизоляцией при многослойной конструкции), м;

δ - толщина теплоизолирующего слоя, м;

w - частота колебаний температуры, 1/ч;

a1, a2 - коэффициенты температуропроводности соответственно материала, находящегося над теплоизоляцией, и теплоизолирующего материала

;

Si - коэффициент теплоусвоения материала i-го слоя.

При расчете конструктивного теплоизолирующего слоя используют номограммы рис. 5 и 6 /5/. Предварительно вычисляют отношение , затем на нижней оси номограммы рис. 5 находят точку, соответствующую величине . Из этой точки ведут вертикаль до пересечения с лучом  откуда проводят горизонтальную прямую до кривой с заданным значением . Из точки пересечения луча и кривой опускают перпендикуляр на верхнюю ось абсцисс, отсекающий на ней отрезок  Зная величину a2 и значение w = 0,00072 ∙ 1/ч вычисляют толщину конструктивного теплоизолирующего слоя δ.

При расчете конструкций, для которых отношение  - отличается от 0,8, наряду с номограммой рис. 5 используют номограмму рис. 6. В этом случае по предварительно полученной при  (см. рис. 5) величине  и фактическому значению  находят на номограмме рис. 6 значение  а затем и величину δs.

Рис. 5. Номограмма для расчета теплоизолирующего слоя дорожной конструкции

Искомую толщину теплоизолирующего слоя δг с учетом теплового потока от грунтовых вод определяют по формуле

δг = Kтδs,                                                                 (9)

где Kт - коэффициент, учитывающий влияние на промерзание конструкций теплового потока от грунтовых вод; Kт = 0,8.

Рис. 6. Номограмма для определения толщины теплоизолирующего слоя δ1 при s < 0,8, s > 0,8 и известном значении  определенном по номограмме рис. 5.

Пользуясь номограммами рис. 5 и 6, можно определить любой показатель. В частности, можно найти ожидаемую величину амплитуды колебаний температуры на нижней границе теплоизолирующего слоя A(h + δ) при известных значениях остальных показателей, связанных между собой номограммами.

Теплоизолирующие слои при S2 ≤ 2 рассчитывают по номограммам, приведенным в «Методических рекомендациях» /4/.

43. При расчете теплоизолирующего слоя, укладываемого в многослойную дорожную конструкцию, последнюю приводят к трехслойной модели следующим образом.

Слои, лежащие над теплоизоляцией, заменяют одним слоем, эквивалентным им по термическому сопротивлению и имеющим толщину h, равную сумме толщин этих слоев  Коэффициент теплопроводности такого эквивалентного слоя λэ определяют по формуле

                                                                (10)

где u - число слоев над теплоизоляцией, приводимых к эквивалентному;

i - номер слоя.

Плотность γэ и удельную теплоемкость Сэ эквивалентного слоя определяют соответственно по формулам

                                                             (11)

                                                              (12)

Слои, находящиеся под теплоизоляцией, объединяют с грунтом земляного полотна в одно эквивалентное полупространство.

Поскольку коэффициенты теплоусвоения обычных дорожно-строительных слабосвязных материалов (пески, гравийные материалы и др.) и грунтов существенно не различаются, значения теплофизических характеристик при определении по номограммам /4/ амплитуды колебания на нижней границе теплоизоляции принимают для эквивалентного полупространства такими же, как и для грунта. Значения температуры замерзания, а также Wт, Wн и γм применительно к эквивалентному полупространству принимают соответствующим и значениям этих параметров для материала, непосредственно подстилающего теплоизоляцию.

Допускаемую глубину промерзания эквивалентного полупространства определяют по формуле

                                                        (13)

где  - общая толщина слоев из стабильных материалов, находящихся между нижней границей теплоизоляции и поверхностью земляного полотна.

44. Следует проверять условия обеспечения морозоустойчивости конструкции, содержащей теплоизолирующий слой, на основании указаний ВСН 46-72 применительно к участкам дорог, проходящим по местности 3-го типа по условиям увлажнения. Конструкция морозоустойчива, если удовлетворяется неравенство

                                                                                                                                (14)

При определении по «Инструкции» ВСН 46-72 величины  необходимо учитывать следующие дополнения:

глубину промерзания от поверхности покрытия Z и общую приведенную толщину Z1 прив слоев из стабильных материалов, включая теплоизоляцию, принимают соответственно равными:

                                                                                                         (15)

где ei и eu эквиваленты (по теплотехническим свойствам) материалов слоев, находящихся над теплозащитой, и теплоизолирующего материала по отношению к уплотненному щебню (см. табл. 5).

Климатический показатель a0 следует определять по формуле

                                                                                                                                (16)

где t - продолжительность промерзания земляного полотна, ч, определяемая по формуле

                                                                                              (17)

Величину [A(h + e)] находят по формуле (3).

45. При проектировании конструкции с теплоизолирующим слоем, полностью предотвращающим промерзание грунта земляного полотна и исключающим тем самым возможность зимнего влагонакопления в нем, расчетная влажность непылеватых супесей может быть принята равной 0,7Wт, а всех других грунтов - 0,75Wт. В остальных случаях расчетную влажность грунта назначают по табл. 1 приложения 2 «Инструкции» ВСН 46-72.

Рекомендации по дополнениям к приложениям «Инструкции» ВСН 46-72

46. При конструировании и расчете дорожной одежды и земляного полотна следует пользоваться дополнительными данными о расчетных параметрах автомобилей новых марок и графой «Расстояние между осями задней тележки трехосных автомобилей» табл. 6.

47. (К уточнению п. 4 и табл. 4 приложения 1 ВСН 46-72). Величину коэффициента приведения нагрузки на колесо Рi автомобилей различных марок к расчетной нагрузке Ррасч в зависимости от отношения  находят по графику рис. 7.

Рис. 7. График для определения коэффициентов приведения нагрузки на колесо к расчетной

Таблица 6

Характеристика транспортных средств

Марка транспортного средства

Нагрузка на ось, тс

Расстояние между осями задней тележки трехосных автомобилей, м

Среднее расчетное давление от заднего колеса на покрытие p, кгс/см2

Расчетный диаметр следа заднего колеса, см

переднюю

заднюю

Грузовые бортовые автомобили

 

 

 

 

 

ГАЗ-52-03

1,5

4,0

-

3,8

26

ГА3-53

1,6

4,6

-

3,5

29

ЗИЛ-130

3,0

8,5

-

6,0

30

МАЗ-500

4,2

10,0

-

6,0

33

Урал-377

4,0

5,5 ´ 2

1,4

4,3

28

КамАЗ

4,5

5,5 ´ 2

-

5,0

26

КрА3-257

4,7

9,4 ´ 2

1,4

5,8

32

Автомобили-самосвалы

 

 

 

 

 

ГАЗ-53Б

1,8

5,6

-

4,7

28

ЗИЛ-ММ3-655

2,8

6,6

-

5,8

27

МАЗ-503Б

4,5

9,4

-

6,0

31

КамАЗ

4,2

11,2

1,4

5,0

27

КрАЗ-256Б

4,5

9,0 ´ 2

1,4

6,0

31

Татра

5,0

10,0 ´ 2

1,32

5,0

36

БелАЗ-540

15,6

32,4

-

5,0

64

БелАЗ-548А

22,5

44,5

-

5,0

75

Автобусы

 

 

 

 

 

ПА3-625

2,7

4,9

-

5,0

25

ПАЗ-672

2,6

5,4

-

8,0

26

ЛАЗ-695Е

3,6

6,8

-

8,8

28

ЗИЛ-158В

4,1

6,8

-

3,8

34

ЛиАЗ-667

5,7

9,8

-

7,4

29

«Икарус»

6,0

10,0

-

7,6

29

Троллейбусы

 

 

 

 

 

МТБ-82

5,2

10,3

-

3,7

31

ЗИУ-5

6,2

12,3

-

8,7

34

Если в составе движения по дороге имеется менее 5 % автомобилей, у которых наибольшая нагрузка на колесо Рi менее чем на 20 % превышает нагрузку на колесо расчетного автомобиля Ррасч, то для нее коэффициент приведения принимают равным 2.

Для трехосных автомобилей величину нагрузки Pi на колесо задней оси тележки в зависимости от расстояния между ее спаренными осями и капитальности конструкции дорожной одежды определяют по графику рис. 8. Эту нагрузку, как и нагрузки на другие колеса транспортных средств, приводят к расчетной с помощью соответствующих значений коэффициента Кс (см. рис. 7).

Рис. 8. График для определения коэффициента Кс, учитывающего взаимное влияние нагрузок на колесо многоосных транспортных средств, в зависимости от расстоянии между осями:
1 - для дорожных одежд с капитальным типом покрытия, рассчитываемых на интенсивное движение нагрузки группы А; 2 - для одежд, рассчитываемых на интенсивное движение нагрузки группы Б;

Расчетные характеристики грунтов

48. (К уточнению примечаний к табл. 1 приложения 2 ВСН 46-72). При дренирующем слое из хорошо фильтрующего песка с водоотводящими устройствами в виде продольных трубчатых дрен с поперечными выпусками расчетная влажность грунта может быть уменьшена на 0,05Wт.

На проходящих в выемках участках дорог с одеждой, устроенной в корыте, расчетную влажность грунта следует увеличивать на 0,05Wт.

Если дорожная одежда содержит слои из материалов и грунтов, укрепленных вяжущими, значения расчетной влажности, приведенные в табл. 1 приложения 2 ВСН 46-72; следует уменьшить на величину, равную

0,05 Wт - при устройстве отдельных слоев толщиной до 15 - 18 см;

0,10 Wт - при устройстве всех слоев дорожной одежды из укрепленных плотных материалов и грунтов, тощего бетона и асфальтобетона.

Расчетная влажность грунта земляного полотна дорог, проходящих вблизи границ дорожно-климатических зон, может быть принята равной промежуточному значению между соответствующими влажностями грунтов в смежных зонах.

40. При грунтах с пониженной влажностью расчетные характеристики принимают по табл. 6, а.

50. (К уточнению п. 5 приложения 2 ВСН 46-72). При влажности грунта 0,5Wт - коэффициент его уплотнения должен быть равен 1,05, а при влажности 0,55Wт - 1,03.

Расчетные значения прочностных и деформационных характеристик суглинка и глины даны применительно к гидрослюдистому и каолинитовому минералогическому составу глинистых частиц. Расчетные характеристики суглинков и глин монтмориллонитового состава при влажности (0,6 ÷ 0,75)Wт, а также некоторых засоленных грунтов следует определять экспериментальными методами, описанными в приложениях 5 и 6 «Инструкции» ВСН 46-72. При влажности выше 0,75Wт такие грунты практически не способны сопротивляться нагрузкам, поэтому должны быть приняты меры по их замене или защите от чрезмерного увлажнения.

Таблица 6, а

Расчетные характеристики грунтов при пониженной влажности (дополнение к табл. 4 приложения 2 ВСН 46-72)

Грунт

W/Wт

E,

кгс/см2

φ,

Град

C,

кгс/см2

Супесь легкая

0,50

580

37

0,15

 

0,55

500

36

0,13

Супесь пылеватая,

0,50

900

32

0,50

суглинки, глины

0,55

750

27

0,41

51. (К уточнению расчетных характеристик материалов). Предлагается взамен табл. 1, 2 и 3 приложения 3 ВСН 46-72 ввести табл. 7 - 10.

52. Для перехода от полученного в лаборатории модуля упругости укрепленного материала к его расчетному значению используют (табл. 11) переходные коэффициенты. (К дополнению приложения 5 ВСН 46-72).

Таблица 7

Расчетные характеристики асфальтобетона (применительно к ГОСТ 9128-76)

Вид и назначение горячего асфальтобетона

Марка битума

Характеристики асфальтобетона, кгс/см2, при его температуре, °C

10

20

30

E

E

E

Плотные асфальтобетоны I - II марок для верхнего слоя покрытия

БНД 40/60

-

-

12000

19

8000

17

БНД 60/90

15000

20

10000

18

7000

15

БНД 90/130

12000

18

8000

17

6000

14

Пористые асфальтобетоны для нижнего слоя покрытия и для основания дорожной одежды

БНД 40/60

14000

13

10000

12

7000

11

БНД 60/90

12000

12

8000

11

6000

10

БНД 90/130

10000

11

7000

10

5000

9

Примечания: 1. Для получения расчетной характеристики сопротивления растяжению при изгибе Rи необходимо табличные значения R¢и умножить на коэффициент усталости, принимаемый по графику рис. 4.

2. Для асфальтобетона III марки величину Rи умножают на 0,9, а IV марки - на 0,8.

3. Если данные непосредственных наблюдений за температурой покрытия отсутствуют, можно принимать расчетные температуры асфальтобетона: для II дорожно-климатической зоны 10 °С, для III зоны 15 °С, для IV и V зон от 20 до 30 °С.

4. Теплые асфальтобетоны, приготавливаемые на основе вязких битумов марок БНД 130/200 и БНД 200/300, применяют в тех дорожно-климатических зонах, в которых расчетная температура покрытия не превышает 15 °С. В этих случаях для асфальтобетона на битуме БНД 130/200 следует принимать E = 7000 кгс/м2 и Rи = 8кгс/см2, а на битуме БНД 200/300 - E = 5000 кгс/см2 и Rи = 6 кгс/см2. Усталость теплого асфальтобетона при назначении расчетного значения сопротивления растяжению, при изгибе учитывают в соответствии с рекомендацией п. 1 примечаний к данной таблице.

Таблица 8

Расчетные характеристики грунтов и материалов, обработанных неорганическими вяжущими

Укрепляемый грунт или материал

Количество вяжущего, %

Класс прочности укрепленного материала согласно СН 25-74

Модуль упругости E, кгс/см2

Сопротивление растяжению при изгибе Rи, кгс/см2

золы уноса или гранулированного шлака

портландцемента М-300

Подобранная щебеночная и гравийная смесь оптимального или близкого к оптимальному состава

-

4

I

4000

2,5

-

6

I

6000

4,0

-

8

I

8000

5,0

15 - 20

-

-

3000 - 4000

2,0

20 - 30

-

-

4000 - 6500

4,0

Малопрочный каменный материал, отходы камнедробления

-

4

II

2000

1,5

-

6

I

3500

2,5

-

8

I

4500

3,2

-

10

I

5500

4,0

Гравийно-песчаная смесь; крупнообломочный грунт; гравелистый, крупный и среднезернистый песок

-

4

III

1800

1,5

-

6

II

3000

2,5

-

8

I

4000

3,2

-

10

I

5000

4,0

-

12

I

6000

5,0

Легкая супесь, песок мелкий (кроме одноразмерного) и пылеватый

-

4

III

2000

1,0

-

6

III

3000

1,5

-

8

II

4000

2.0

-

10

II

5000

2,5

-

12

I

6000

3,0

-

14

I

7000

3,5

-

16

I

8000

4,0

15 - 20

-

-

2000 - 3500

2,0

20 - 30

-

-

3500 - 5000

3,5

Супесь пылеватая; суглинок

-

4

III

1500

0,8

-

6

III

2000

1,2

-

8

II

2500

1,6

-

10

II

3000

2,0

-

12

I

3500

2,5

-

14

I

4000

3,0

-

16

I

4500

3,5

10 - 20

-

-

2000 - 3000

1,5

20 - 30

-

-

3000 - 4000

3,0

Примечания: 1. Для материалов повышенной деформационной способности, т.е. для грунтов, укрепленных комплексными вяжущими (цемент + битумная эмульсия, цемент + гранулированные шлаки или активные золы уноса, цемент + полимеры), значения расчетных характеристик могут быть увеличены на 10 - 15 %.

2. При добавлении в зологрунт цемента (2 - 4 %), извести (3 - 5 %) или электролитов расчетные характеристики повышаются на 15 - 20 %.

3. Гранулированные шлаки, как правило, применяют с добавками извести (3 - 5 %) или цемента (2 - 4 %).

Таблица 9

Расчетные характеристики дорожно-строительных материалов, работу которых в конструкции проверяют по условию сдвига

Материал

Модуль упругости Ei, кгс/см2

Угол внутреннего трения φ, град

Сцепление С, кгс/см2

Грунт, обработанный жидким органическим вяжущим

 

 

 

супесь непылеватая

1500 - 2500

25 - 35

0,2 - 0,35

суглинок, супесь пылеватая

800 - 1500

15 - 25

0,2 - 0,35

Гравийная смесь, отвечающая требованиям СНиП 1-Д.2-70

 

 

 

для основания

 

 

 

смесь 1

2200 - 2500

45

0,2 - 0,5

смесь 2

2000 - 2500

40

0,2 - 0,5

для подстилающего слоя

 

 

 

смесь 1

1500 - 1800

43

0,2 - 0,5

смесь 2

1400 - 1500

40

0,2 - 0,5

Дресва изверженных горных пород

 

 

 

средней и значительной выветрелости

1000 - 1200

45

0,1

весьма значительной выветрелости

800 - 1000

43

0,1

Дресва осадочных пород, мелкий ракушечник

800

30 - 40

0,05 - 0,1

Примечание. Большие значения принимают для районов с умеренным климатом, если смешение осуществляется в установке, или при обработке битумной эмульсией. Большие значения модуля упругости следует принимать и при крупном слабоокатанном гравии; большие значения сцепления при влажности материала в конструкции, не превышающей 50 % полной влагоемкости.

Таблица 10

Расчетные характеристики дорожно-строительных материалов, не требующих проверки работы в конструкции по сдвигу или изгибу

Материал

E, кгс/см2

Примечание

Обработанные жидким битумом, дегтем или битумной эмульсией

 

Большее значение принимают в случае обработки битумной эмульсией и при щебеночной смеси

подобранная гравийная (щебеночная) смесь

2000 - 2800

малопрочный щебень, отходы камнедробления в смеси с супесью или песком

2000 - 3500

-

Щебень

 

Большие значения принимают для щебня, обладающего более высокой прочностью и способностью цементироваться

фракционированный, 1 - 3-го классов прочности, укладываемый с расклинкой

 

из осадочных пород

3500 - 4500

 

из изверженных пород

3000 - 3500

 

рядовой, 1 - 4-го классов прочности

2000 - 2500

 

с расклинкой песком и цементом

4000 - 5000

-

Естественная щебеночно-песчаная смесь

1500 - 2500

-

Шлак 1 - 4-го классов прочности, однородный по качеству, с подобранным гранулометрическим составом

активный

3500 - 4500

Большие значения рекомендуется назначать, если структура шлака устойчива

малоактивный

2000 - 3000

Рядовой шлаковый щебень

1500 - 2000

-

Каменная мостовая, пакеляж

4500 - 5000

Большие значения принимают, если камень колотый, меньшие - если булыжный

Таблица 11

Коэффициенты перехода от модуля упругости, получаемого при лабораторных испытаниях, к его расчетному значению для укрепленных грунтов и материалов

Укрепляемый неорганическим вяжущим материал

Переходный коэффициент

Подобранная щебеночная (гравийная) смесь

0,10

Малопрочный каменный материал, отходы камнедробления и смеси с супесью или песком

0,06

Легкая супесь, разнозернистые пески

0,05

Пылеватая супесь, суглинок

0,04

Оценка прочности нежесткой дорожной одежды по величине прогиба поверхности покрытия под действием расчетной нагрузки х)

Оборудование для испытаний

х) Дополнение к приложению 7 ВСН 46-72 (разработки МАДИ, Гипродорнии).

53. Для нагружения конструкций используют автомобили марок МАЗ-600, МАЗ-200, МАЗ-503, МАЗ-205 и др., относящиеся к группе А по ГОСТ 9314-59, или автомобили ЗИЛ-130, ЗИЛ-ММЗ-555, ЗИЛ-164А, которые имеют весовые параметры автомобилей группы Б.

Прогиб поверхности покрытия измеряют с помощью рычажного прогибомера конструкции МАДИ-ЦНИЛ или КП-204. Подробное описание первого прогибомера дано в «Инструкции» ВСН 46-72. Прогибомер КП-204 имеет опоры, располагающиеся вне чаши прогибов, что обеспечивает большую точность и более высокую производительность испытаний. Прогибомер КП-204 изготавливается Мытищинским опытно-производственным механическим заводом.

Подготовительные работы

54. До начала испытаний дорожной одежды необходимо изучить следующее:

продольный профиль и план трассы по проектной документации;

особенности строительства дороги, включая погодно-климатические условия во время возведения земляного полотна и устройства конструктивных слоев дорожной одежды, технологию производства работ (по журналу производства работ);

мероприятия по содержанию дороги и данные о времени проведения ремонтных работ, о видах ремонтов с указанием состояния дорожной одежды перед ремонтом, об объеме и технологии выполненных работ, их качестве и примененных материалах, погодно-климатических условиях при производстве ремонтных работ (паспорт дороги, акты приемки работы, журналы производства ремонтных работ);

данные учета состава и интенсивности движения автомобилей за весь период эксплуатации дороги (сводные ведомости);

результаты выполненных ранее обследований (отчеты, дефектные ведомости).

Затем визуально оценивают состояние дорожной одежды и устанавливают ее дефекты (табл. 12).

На основе анализа документальных данных составляют сводную ведомость и разбивают дорогу на характерные участки, отличающиеся друг от друга хотя бы одним из следующих признаков: конструкцией дорожной одежды, видом грунта земляного полотна, типом местности по условиям увлажнения, технологией устройства дорожной одежды и качеством примененных при этом материалов, приведенной интенсивностью воздействия нагрузки. Длина характерного участка, как правило, не должна составлять менее 0,5 км.

Таблица 12

Наиболее распространенные дефекты дорожной одежды

Вид дефекта дорожной одежды

Характеристика повреждения

Одиночные трещины

Трещины произвольного очертания и направления, обычно расположенные друг от друга на значительном расстоянии

Отдельные трещины

Поперечные трещины, расположенные примерно на одинаковом расстоянии (не меньше 10 м) друг от друга

Редкие трещины

Поперечные и косые, не связанные между собой, трещины, нередко с ответвлениями; среднее расстояние между соседними трещинами 4 - 10 м

Частые трещины

Поперечные и косые трещины с ответвлениями, иногда связанные между собой, но, как правило, не образующие замкнутых фигур; среднее расстояние между соседними трещинами 2 - 4 м

Очень частые трещины

То же при среднем расстоянии между трещинами 1 - 2 м

Сетка трещин

Трещины произвольного очертания, образующие замкнутые фигуры

Колейносгь

Плавное искажение поперечного профиля покрытия, локализованное вдоль полос наката; на асфальтобетонном покрытии нередко этому сопутствуют продольные трещины и сетка трещин

Просадки

Резкие искажения профиля покрытия, имеющие вид впадин с округлыми краями; на асфальтобетонном покрытии сопровождаются сеткой трещин, которая нередко охватывает также и зоны покрытия, непосредственно прилегающие к этим впадинам

Проломы

Полное разрушение дорожной одежды с резким искажением профиля покрытия; на асфальтобетонном покрытии сопровождается сеткой трещин в прилегающих зонах покрытия

Выкрашивание и шелушение

Поверхностное разрушение покрытия и отслаивание вяжущего от минерального материала

Выбоины

Местные разрушения дорожного покрытия, имеющие вид углублений с резко очерченными краями

Волны

Закономерное чередование (через 0,5 - 2 м) на покрытии впадин и гребней в поперечном направлении по отношению к оси дороги

Сдвиги

Смещение покрытия, наблюдающееся обычно на крутых спусках, на местах остановок и торможения автомобилей; иногда в местах сдвига наблюдаются разрывы покрытия

Рис. 9. Сводная ведомость результатов анализа документальных данных о дороге: АБСЗ - асфальтобетон среднезернистый; АБ - асфальтобетон III - IV марки. В знаменателе нижней строки дано расстояние от контрольной точки до кромки покрытия

На характерном участке намечают контрольную точку, находящуюся в месте, наиболее полно представляющем картину внешнего состояния дорожной одежды на участке.

Контрольные точки нужно назначать в непосредственной близости от хорошо заметных ориентиров (километровые столбы, дорожные знаки и т.п.). Каждую точку фиксируют на покрытии яркой водостойкой краской в виде круга диаметром 10 см и указывают ее координаты в сводной ведомости (рис. 9).

Методика проведения испытаний

55. Работу ведет бригада, состоящая из двух звеньев, одно из которых осуществляет испытания на контрольных точках, а другое - в остальных точках по протяжению характерного участка (линейные испытания).

Желательно, чтобы начало испытаний на контрольных точках совпало с началом оттаивания грунта, подстилающего дорожную одежду. Для получения данных об особенностях суточного изменения модуля упругости дорожной конструкции на каждой контрольной точке должно быть проведено два испытания: в первой и второй половине дня.

Линейные испытания следует начинать, когда по результатам испытаний на контрольных точках станет видна общая тенденция снижения прочности (увеличение изо дня в день прогиба покрытия). Характерный участок должен быть разделен на отрезки длиной от 800 до 1000 м. На каждом отрезке следует провести 20 измерений.

В период проведения линейных испытаний и по их окончании продолжают испытания на контрольных точках и не прекращают их до тех пор, пока не станет видна тенденция стабилизации прочности дорожной одежды. Обычно общая длительность испытаний на контрольных точках составляет 30 - 35 дней.

При проведении испытаний прогибомером МАДИ-ЦНИЛ для устранения ошибки от попадания опор этого прибора в чашу прогиба поверхности покрытия измерения выполняют следующим образом (рис. 10):

а) устанавливают испытательный автомобиль над точкой, где необходимо измерить прогиб;

б) прогибомер располагают на покрытии так, чтобы подпятник измерительного стержня опирался на покрытие в центре между шинами заднего сдвоенного колеса автомобиля; автомобиль должен находиться над точкой до тех пор, пока отсчет по индикатору в течение 10 - 15 сек не станет меньше 0,01 мм, и берут этот отсчет i0;

Рис. 10. Схема поэтапного определения прогиба покрытия с помощью прогибомера МАДИ-ЦНИЛ

в) продвигают автомобиль вперед на расстояние в0 + с0 (см. рис. 10) и берут отсчет id по индикатору;

г) продвигают автомобиль на расстояние a0 + в0 + с0 от первоначального положения (см. рис. 10) и берут третий отсчет if по индикатору;

д) продвигают автомобиль вперед на расстояние 5 - 6 м от первоначального и затем берут отсчет i по индикатору.

Все отсчеты по индикатору записывают в журнал (см. табл. 13).

Полный прогиб вычисляют по формуле

                                                                                           (18)

где K0 - коэффициент, учитывающий прогиб рычага от усилия пружины индикатора.


Таблица 13

Журнал испытаний дорожной одежды

(образец заполнения)

Наименование дороги_______________________________________                                                  Нагрузка на заднюю ось - 10 тс

Марка автомобиля - МАЗ-503                                                                   Произведение pD = 195 кгс/см

Номер испытания

Место испытания, км + (м)

Дата и время проведения испытаний

Состояние покрытия в месте испытания

Отсчеты по индикатору

Прогибы, мм

Величина прогиба к периоду наибольшего ослабления одежды

i0

id

if

i

 

 

14.4.76 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

110 + 000

10.00

Трещин нет

307

256

241

244

0,63

0,12

0,03

0,885

0,885 ´ 1,1 = 0,970

2

110 + 059

10.05

Редкие трещины

334

282

275

273

0,61

0,09

0,02

0,805

0,805 ´ 1,1 = 0,885

3

110 + 100

10.08

Трещин нет

318

268

260

260

0,58

0,08

-

0,780

0,780 ´ 1,1 = 0,860

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

113 + 000

12.55

Частые трещины

301

-

-

157

-

-

-

1,44

1,44 ´ 1,04 = 1,50

61

113 + 050

12.58

То же

383

-

-

248

-

-

-

1,35

1,35 ´ 1,04 = 1,41

62

113 + 000

13.02

Сетка трещин

363

-

-

211

-

-

-

1,52

1,52 ´ 1,04 = 1,58

 

 

15.4.76 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

114 + 000

10.00

Редкие трещины

374

-

-

282

-

-

-

0,92

0,92 ´ 1,16 = 1,06

Примечание. Описывают состояние погоды, температуру воздуха, состояние покрытия, обочин, резервов и т.п.


Для прогибомера МАДИ-ЦНИЛ a0 = 1,0 м; в0 = 0,25 м; С0 = 1,25 м; K0 = 1,03 и формула (18) принимает вид

                                                                                                      (19)

Для преодоления торможения в шарнире прогибомера перец взятием каждого отсчета нужно слегка постукивать по швеллеру прибора. Отсчет берут только после того, как стрелка, слегка подрагивая, остановится на месте.

В солнечную погоду прогибомер следует постоянно затенять легким переносным тентом.

При работе с длиннобазовым прогимомером КП-204 практически нет опасности попадания опор в чашу прогиба, и автомобиль после снятия первого отсчета i0 можно сразу перемещать на расстояние 5 - 6 м. После этого берут второй отсчет i. Прогиб вычисляют по формуле

                                                                                                                             (20)

где 2 соответствует соотношению длины плеч прогибомера. В этом случае в журнале испытаний (см. табл. 13) могут быть опушены графы, соответствующие отсчетам id, if и прогибам

Обработка результатов испытаний

56. Время проведения линейных испытаний может не совпасть со временем наибольшего ослабления конструкции в весенний период. В этом случае для корректировки результатов линейных испытаний используют данные измерений прогиба в контрольных точках. Определяют коэффициенты изменения прогибов Kиз показывающие, во сколько раз прогибы в контрольной точке в момент проведения линейных испытаний на данном характерном участке отличаются от прогибов  в момент наибольшего ослабления конструкции:

                                                                                                                             (21)

Умножив величину фактического прогиба  при линейных испытаниях на величину Киз, вычисляют величину прогиба , приведенную к моменту, когда дорожная одежда обладает наименьшей прочностью:

                                                                                                                        (22)

С целью определить численное значение коэффициентам следует строить графики изменения прогибов в течение расчетного периода для каждой контрольной точки.

Для каждого отрезка длиной от 0,5 до 1 км по известным методам математической статистики строят кумулятивную кривую накопленной частости прогибов.

Расчетный прогиб  вычисляют при вероятности его превышения 15 % для усовершенствованных покрытий капитального типа; 35 % - для усовершенствованных покрытий облегченного типа; 50 % - для переходных покрытий.

Расчетный модуль упругости Ep на отрезке дороги определяют по формуле (1) приложения 7 «Инструкции» ВСН 46-72.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Метод расчета дренирующего слоя, устраиваемого на всю ширину земляного полотна, на длительное размещение воды с учетом испарения /3/

Метод расчета заключается в сопоставлении удельного (на 1 м дороги) объема воды Qп поступающей весной в течение 15 - 20 суток в дренирующий слой, за вычетом количества влаги, испаряющейся за это время через откосы, с объемом воды Qд, которая может разместиться в свободных порах дренирующего слоя без снижения прочности дорожной одежды. Для нормальной работы дренирующего слоя необходимо, чтобы

QдQп.

Величины Qд и Qп можно определить по следующим формулам:

где F - площадь поперечного сечения песчаного слоя уложенного по всей ширине земляного полотна, м2;

nп - пористость песка в уплотненном состоянии, доли единицы;

jзим - коэффициент заполнения влагой пор в материале дренирующего слоя к началу оттаивания /3/;

jк - коэффициент заполнения пор капиллярной водой в запасной части песчаного слоя; jк = 0,7;

в - ширина проезжей части, м;

u - ширина обочины, м;

q - среднесуточный приток воды в песчаный слой, л/сутки на 1 м2 проезжей части;

qu - среднесуточный объем влаги, испаряющейся через песчаную часть откосов (табл. 1 приложения 1), л/сутки на 1 м2 откоса;

Su - протяжение песчаного слоя по откосу земляного полотна, м.

Если Qд < Qп, толщину дренирующего слоя следует увеличить.

Таблица 1

Среднесуточный расход воды на испарение через песчаную часть откоса земляного полотна в расчетный период, л/сутки на 1 м2 откоса

Дефицит влажности воздуха, мб

Значение qu, л/сутки на 1 м2 откоса, при скорости ветра, м/сек

1

2

3

4

5

0,5

0,5

0,5

0,6

0,6

0,7

1,0

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,5

1,1

1,2

1,3

1,5

1,6

2,0

1,3

1,5

1,7

1,9

2,0

2,5

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

3,0

1,8

2,0

2,3

2,5

2,7

3,5

2,0

2,3

2,5

2,8

3,0

4,0

2,2

2,5

2,8

3,1

3,3

4,5

2,4

2,7

3,0

3,3

3,6

5,0

2,5

2,9

3,2

3,5

3,9

Примечание. Значения дефицита влажности воздуха и скорости ветра относятся к первому весеннему месяцу. Эти величины устанавливают по материалам гидрометеослужбы, опубликованным в климатических справочниках. Скорость ветра определяют по многолетним среднемесячным данным, а дефицит влажности воздуха - с учетом повторяемости один раз в 20 лет (в сторону снижения по сравнению со среднемноголетней величиной).

Приложение 2

Проверка морозоустойчивости дорожной конструкции при условии Z/H > 1

Проверку морозоустойчивости дорожной конструкции в этом случае производят следующим образом. Для заданного вида грунта и типа местности по условиям увлажнения назначают (согласно приложению 4 СН 449-72) номер группы грунта по степени пучинистости при замерзании. Затем по точке пересечения (рис. 1 приложения 2) кривой для данного вида грунта с ограничительной прямой, соответствующей принятому типу покрытия, находят необходимую общую толщину Z1ср слоев из стабильных материалов для средних условий. Средние условия характеризуются следующими параметрами: грунтовые воды выходят на поверхность H = 0, kупл = 0,98 ÷ 1, W = 0,6Wт. При других исходных данных требуемую по условию обеспечения морозоустойчивости общую толщину дорожной одежды Z1 определяют с учетом ряда факторов, влияющих на морозное пучение грунта, по формуле

                                               Z1 = Z1ср kн kп kпр kст kв,                                                    (1)

где kн - коэффициент, учитывающий глубину залегания горизонта подземных вод (рис. 2 приложения 2);

kп - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта (табл. 1 приложения 2);

kпр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рис. 3 приложения 2);

kст - коэффициент, учитывающий влияние естественного сложения грунта (для песка равен 1,0: супеси - 1,1; суглинка - 1,2; глины 1,3);

kв - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (табл. 2 приложения 2).

Таблица 1

Значение коэффициента kп

Коэффициент уплотнения грунта kупл

Коэффициент kп

глина, суглинок, супесь легкая и пылеватая, песок пылеватый

супесь легкая, крупная, песок не пылеватый

1,01 - 1,03

0,8

1,0

1,0 - 0,98

1,0

1,0

0,97 - 0,95

1,2

1,1

0,94 - 0,90

1,3

1,2

Менее 0,90

1,5

1,3

Таблица 2

Значение коэффициента kв

Относительная влажность грунта W/Wт

kв

0,6

1,0

0,7

1,1

0,8

1,2

0,9

1,3

Согласно этому методу, по рис. 1 приложения 2 или по формуле (1) определяют толщину дорожной одежды, обеспечивающую морозоустойчивость конструкции; при этом имеется в виду, что нижний слой основания, выполняющий функции морозозащитного слоя, устроен из песка или гравийно-песчаной смеси. Если морозозащитный слой устраивают из материалов, отличающихся от песка по теплофизическим свойствам (цементогрунт, зологрунт, шлак, укрепленный вяжущим, и др.), то толщина такого слоя выражается через толщину слоя песка (гравийно-песчаной смеси) hпес следующим образом:

где λ¢ и λпес - коэффициенты теплопроводности соответственно материала морозозащитного слоя и песка.

Настоящий метод позволяет также рассчитывать возможную величину поднятия поверхности покрытия (деформацию морозного пучения) существующей дорожной конструкции. Величину пучения оценивают с помощью формулы

где  - расчетная величина морозного поднятия покрытия для средних условий, определяемая по данным табл. 1 и рис. 1 приложения 2, при известной толщине морозозащитного слоя.

Рис. 1. Графики для определения требуемой по условиям обеспечения морозоустойчивости толщины дорожной одежды с морозозащитным слоем из песка (гравийно-песчаной смеси):
1 - для цементобетонного покрытия; 2 - для усовершенствованных нежестких покрытий; 3 - для покрытий переходного типа; II - VI - номер группы грунта по степени пучинистости; Z - глубина промерзания

Примеры расчета

Пример 1. Необходимо определить толщину морозозащитного слоя дороги с асфальтобетонным покрытием при следующих исходных данных: местность 3-го типа по условиям увлажнения, грунт - тяжелый пылеватый суглинок, расстояние от поверхности проектируемого покрытия по уровня грунтовых вод - 1,0 м; коэффициент уплотнения грунта - kупл = 0,96, влажность грунта - 0,8Wт; глубина промерзания Z = 1,5 м.

Согласно классификации грунтов по степени пучинистости (СН 449-72), данный грунт в условиях 3-го типа местности относится к V группе. По рис. 1 приложения 2 установили, что Z1.ср = 90 см; по рис. 2 приложения 2 нашли kн = 0,8; по табл. 1 приложения 2 kп = 1,2; по рис. 3 приложения 2 kпр = 1,0; kст = 1,2 и по табл. 2 приложения 2 kв = 1,2.

Рис. 2. Значение коэффициента kн

Рис. 3. Значение коэффициента kпр:

а - связный грунт; б - несвязный грунт

Тогда

Z1 = 90 ´ 0,8 ´ 1,2 ´ 1,0 ´ 1,2 ´ 1,2 = 125 см.

Для уменьшения толщины Z1 дорожной одежды требуемой по условию обеспечения морозоустойчивости, можно предусмотреть следующие мероприятия.

1. Очень пучинистый грунт земляного полотна заменяют менее пучинистым, например легкой супесью (IV группа по степени пучинистости). Тогда

Z1 = 65 ´ 0,8 ´ 1,1 ´ 1,0 ´ 1,1 ´ 1,2 = 75 см,

т.е. при обычной, требуемой по условиям прочности, толщине дорожной одежды будет обеспечена и ее морозоустойчивость.

2. Понижают, уровень грунтовых вод, например до H = 2 м. В этом случае kн = 0,6 и

Z1 = 90 ´ 0,6 ´ 1,2 ´ 1,0 ´ 1,2 ´ 1,2 = 90 см.

Пример 2. В условиях, аналогичных приведенным в примере 1, требуется оценить деформацию морозного поднятия покрытия, если толщина дорожной одежды составляет 60 см.

По рис. 1 приложения 2 для данного грунта (V группа по степени пучинистости)  7,5 см.

Искомая деформация морозного пучения составит:

Полученная величина морозного пучения значительно превышает допустимую (4 см), вследствие чего можно ожидать разрушения покрытия.

ЛИТЕРАТУРА

1. Методические рекомендации по совершенствованию методов проектирования дорожных конструкций с основаниями из укрепленных грунтов и материалов. Союздорнии. М., 1972.

2. Методические рекомендации по укреплению верхней части земляного полотна. Союздорнии. М., 1977.

3. Методические рекомендации по осушению земляного полотна и оснований дорожных одежд в районах избыточного увлажнения и сезонного промерзания грунтов. Союздорнии. М., 1974.

4. Методические рекомендации по проектированию и устройству теплоизолирующих слоев на пучиноопасных участках автомобильных дорог. Союздорнии. М., 1976.

5. Методические рекомендации по проектированию и устройству на автомобильных дорогах конструктивных теплоизолирующих слоев из цементогрунтов с пористыми заполнителями. Союздорнии. М., 1978.

6. Рекомендации по укреплению обочин автомобильных дорог. Гипродорнии Минавтодора РСФСР. М., 1975.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие. 1

Общие положения. 1

Конструирование дорожной одежды.. 2

Расчет дорожной одежды на прочность. 9

Осушение дорожной конструкции и обеспечение ее морозоустойчивости. 13

Рекомендации по дополнениям к приложениям «Инструкции» ВСН 46-72. 20

Приложение 1 Метод расчета дренирующего слоя, устраиваемого на всю ширину земляного полотна, на длительное размещение воды с учетом испарения. 30

Приложение 2 Проверка морозоустойчивости дорожной конструкции при условии Z/H > 1. 31

 

 >>>  ПОИСК ДОКУМЕНТОВ  

    Новоселово Фото: дом из бревна 9 на 9 с мансардой 113 3 2 Дом из бревна 9 на 9 с мансардой

    351A Фото: «Менестрель» - коттедж для узкого участка 140 3 3 «Менестрель» - коттедж для узкого участка

    Д15 Фото: домик 6х6 с крыльцом 2х4 и мансардным этажом 66.19 1 Домик 6х6 с крыльцом 2х4 и мансардным этажом

    95B Фото: "Дипломат Плюс" - загородный дом с бильярдной и гаражом-навесом 151.2 3 2 "Дипломат Плюс" - загородный дом с бильярдной и гаражом-навесом

    Радонеж Фото: дом из оцилиндрованного бревна 126 2 1 Дом из оцилиндрованного бревна


 Рейтинг@Mail.ru   По вопросам работы сайта и сотрудничества обращайтесь к администратору adm@stroyplan.ru.
При использовании материалов портала - ccылка, доступная для индексации, на сайт обязательна.
© 2006-2016 "СТРОЙПЛАН"
    Все права защищены.