На главную
На главную

МОДН 2-2001 «Проектирование нежестких дорожных одежд»

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.

Обозначение: МОДН 2-2001
Название рус.: Проектирование нежестких дорожных одежд
Статус: действующий
Заменяет собой: ВСН 46-83 «Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа»
Дата актуализации текста: 01.10.2008
Дата добавления в базу: 01.02.2009
Дата введения в действие: 15.04.2001
Разработан: ГП "Росдорнии" 125493, Москва, ул. Смольная, д. 1/3
ФГУП "Союздорнии" 143900, Московская обл., Балашиха-6, ш. Энтузиастов, 79
Санкт-Петербургский филиал "Союздорнии"
Омский филиал Союздорнии 644080, Омск, проспект Мира, 3
МАДИ-ГТУ 125319, Москва, Ленинградский проспект, 64
Утвержден: Межправительственный совет дорожников (15.12.2000)
Опубликован: Союздорнии № 2002

МОДН 2-2001

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЕ ОТРАСЛЕВЫЕ
ДОРОЖНЫЕ НОРМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕЖЕСТКИХ
ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

МЕЖПРАВИТЕЛЬСТВЕННЫЙ СОВЕТ ДОРОЖНИКОВ

Москва 2002

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

        Внесены Государственной службойдорожного хозяйства (Росавтодор) Министерства транспорта Российской Федерации.

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

3.    Взамен «Инструкциипо проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-83Минтрансстроя 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 ирасчету нежестких одежд автомобильных дорог общей сети. Ими следует пользоваться

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

· разработке каталогов и альбомовтиповых 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 игрунтов, укрепленных битумом, цементом, известью, комплексными и другимивяжущими, а также из слабосвязных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия идр.).

1.3. Различают следующие элементы дорожной одежды:

покрытие - верхняя часть дорожной одежды, состоящая из одного илинескольких единообразных по материалу слоев, воспринимающая усилия от колестранспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферныхфакторов. По поверхности покрытия могут быть устроены слои поверхностныхобработок различного назначения (для повышения шероховатости, защитные слои ит.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 иобеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкциии снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающемгрунте), а также морозоустойчивость и осушение конструкции. Следует различать несущую часть основания (несущееоснование) и его дополнительные слои.

Несущая часть основания должна обеспечивать прочность дорожнойодежды и быть морозоустойчивой.

Дополнительные слои основания - это слои между несущим основаниеми подстилающим грунтом, предусматриваемые при неблагоприятныхпогодно-климатических и грунтово-гидрологических условиях. Эти слои совместно спокрытием и основанием должны обеспечивать необходимые морозоустойчивость идренирование конструкции и позволять снижать толщину вышележащих слоев издорогостоящих материалов. В зависимости от функции дополнительный слой называютморозозащитным, теплоизолирующим, дренирующим. К ним относят также гидро- ипароизолирующие, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительныеслои устраивают из песка и других местных материалов в естественном состоянииили укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими; изместных грунтов, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавкамипористых заполнителей и т.д., а также из специальных материалов (геотекстильныйматериал, пенопласт, полимерная пленка и т.п.).

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

Классификация дорожных одежд и покрытий приведена в табл. 1.1.

Рабочий слой земляногополотна (подстилающий грунт) - верхняя частьполотна от низа дорожной одежды до 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 мот поверхности покрытия.

1.4. Дорожные одежды капитального и облегченного типов сусовершенствованным покрытием проектируют с таким расчетом, чтобы замежремонтный срок не возникло разрушений и недопустимых (с точки зренияпредусмотренных действующими нормами требований к ровности покрытия) остаточныхдеформаций, а воздействие природных факторов не приводило к недопустимымизменениям 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 покрытиемрассчитывают на менее продолжительный межремонтный срок службы, чемкапитальных. Поэтому для их устройства можно применять менее долговечные идорогостоящие 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 значительныхостаточных деформаций под действием движения.

Вовсех случаях для оценки напряженного состояния конструкции используют решениятеории упругости.

1.5. В районах с влажным и холодным климатом на участках снеблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями должны быть предусмотренымероприятия по осушению и обеспечению морозоустойчивости дорожной одежды иземляного полотна.

1.6. Запроектированная дорожная одежда должна быть не толькопрочной и надежной в эксплуатации, но экономичной и возможно менеематериалоемкой, особенно по расходу дефицитных материалов и энергии, а такжесоответствовать экологическим требованиям. Экономичность конструкции определяютпутем сопоставления вариантов, оценивая сравнительную экономическуюэффективность капиталовложений по действующим нормативным документам. Выборконструкции дорожной одежды и тип покрытия обосновывают технико-экономическиманализом вариантов.

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

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

1.8. Расчетный (проектный) срок службы проектируемой дорожнойодежды и требуемый уровень проектной надежности необходимо назначать на основенорм, принимаемых административными органами по согласованию с региональнымидорожными организациями.

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

2. КОНСТРУИРОВАНИЕДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Задачи и принципыконструирования

2.1. Проектирование дорожной одежды представляет собой единыйпроцесс конструирования и расчета дорожной конструкции (системы «дорожнаяодежда - рабочий слой земляного полотна») на прочность, морозоустойчивость иосушение на основе технико-экономического обоснования с целью выбрать наиболееэкономичный в данных условиях вариант.

2.2. Процесс конструирования включает:

· выбор вида покрытия;

· назначение числа конструктивных слоев и выбор материала для ихустройства, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочнойтолщины;

· предварительную оценкунеобходимости дополнительных морозозащитных мероприятий с учетомдорожно-климатической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемыего увлажнения на различных участках;

· предварительную оценкунеобходимости назначения мер по осушению конструкции, повышению еетрещиностойкости;

· оценку целесообразности укрепленияили улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;

· предварительный отборконкурентоспособных вариантов с учетом местных природных и проектных условийработы.

2.3. При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоватьсяследующими принципами:

а) тип дорожной одежды, ее конструкция, вид покрытия должныудовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым кавтомобильной дороге соответствующей категории, и ожидаемым составу иинтенсивности движения с учетом их изменения в течение заданных межремонтныхсроков и предполагаемых условий ремонта и содержания;

б) конструкция одежды может быть типовой или разрабатыватьсяиндивидуально для каждого участка или ряда участков дороги, характеризующихсясходными природными условиями (грунт рабочего слоя земляного полотна, условияего увлажнения, климат, обеспеченность местными материалами и др.) и расчетныминагрузками. При выборе конструкции для данных условий предпочтение следуетотдавать проверенной на практике типовой конструкции;

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

г) конструкция должна быть технологичной и обеспечиватьвозможность максимальной механизации и индустриализации дорожно-строительныхпроцессов. Для достижения этой цели число слоев и видов материалов вконструкции должно быть минимальным;

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

2.4. При назначении типа покрытия для разных вариантовконструкций дорожных одежд следует руководствоваться положениями действующихГОСТов на дорожно-строительные материалы и изделия, а также нормамипроектирования автомобильных дорог.

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

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

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

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

При перспективной интенсивности движения до 3000 авт/сут и пристадийном строительстве допускается устройство покрытия из пористогоасфальтобетона с поверхностной обработкой или из высокопористого с двойнойповерхностной обработкой.

Конструкция дорожной одежды в местах остановок общественноготранспорта, на регулируемых пересечениях и в других местах, где происходитчастое изменение скорости или движение на пониженных скоростях, должнаобеспечить повышенную сдвигоустойчивость при высоких летних температурах. Дляобеспечения этого требования в покрытии предусматривают укладкуасфальтобетонных смесей типов А и Б, высокоплотных смесей, а в основании -крупнозернистых асфальтобетонных смесей либо каменных материалов, укрепленныхцементом.

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

При стадийном строительстве или возможном перспективном повышениикапитальности дорожной одежды допускается применение холодного асфальтобетонапосле технико-экономического обоснования.

При выборе материала для несущего слоя основания надо учитыватькапитальность (тип) дорожной одежды, вид покрытия, а также деформационные итеплофизические свойства материалов и грунтов, укрепленных органическими инеорганическими вяжущими.

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

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

В районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменнымиматериалами, целесообразно широко применять местные каменные материалы (в томчисле малопрочные и некондиционные) и грунты, укрепленные неорганическимвяжущим (цемент, известь, активныезолы 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, укрепленныенеорганическим вяжущим) и дополнительный слой, выполняющий морозозащитные идренирующие функции.

2.6. Если в дополнительном слоеоснования применяют однородный песок со степенью неоднородности (по ГОСТ25100 ) менее 3, то поверх негопредусматривают укладку защитного (технологического) слоя из щебеночно-(гравийно-) песчаных смесей, отсевов дробления изверженных пород, гравелистыхили крупных песков оптимального состава, а также из цементопеска. При степенинеоднородности песка 2 - 3 толщина защитного слоя принимается равной 10 см, пристепени неоднородности менее 2 устраивают защитный слой толщиной 15 - 20 см.

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

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

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

Дополнительные слои основания совместно с верхними слоями ипокрытием 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 движениемоснования следует устраивать преимущественно из укрепленных материалов.

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

В случае применения материалов, укрепленных комплексными имедленно твердеющими гидравлическими вяжущими, толщина слоя может быть сниженана 20 %, а в условиях IV - Vдорожно-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 предусмотретьтрещинопрерывающие прослойки из геосеток и геотекстильного материала,использование модифицированных вяжущих в материале покрытия и другиеспециальные решения.

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

Окончательно толщину дорожной одежды и отдельных слоевустанавливают расчетом на прочность, морозоустойчивость и осушение всоответствии с разделами 3, 4 и 5настоящих Норм.

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

2.11. Для существенного уменьшения притока поверхностных вод воснование и снижения расчетной влажности грунта земляного полотна необходимопредусматривать следующие мероприятия:

· укрепление обочин,

· обеспечение необходимых поперечногоуклона и водонепроницаемости,

· устройство бордюров и лотков,

· выдерживание безопасного расстоянияот бровки земляного полотна до уреза длительно застаивающейся поверхностнойводы,

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

2.12. На участках с неблагоприятными погодно-климатическими игрунтово-гидрологическими условиями для ограничения миграции влаги из нижнихслоев земляного полотна в верхние следует предусматривать мероприятия поискусственному регулированию водно-теплового режима, проектируемые всоответствии с действующими нормами и специальными документами в их развитие.

2.13. Для обеспечения возможности назначать однотипную конструкциюдорожной одежды на участках большой длины следует предусматривать укреплениеверхней части земляного полотна на различную глубину.

2.14. В целях обеспечения благоприятных условий работыприкромочных частей дорожной одежды основание устраивают на 0,6 м шире проезжейчасти и укрепительной полосы, а дополнительный нижний слой из песка или другогозернистого материала - на 1 м шире основания или на всю ширину земляногополотна. Кроме того, на дорожных одеждах капитального типа предусматриваетсяустановка бортовых камней, плит или устройство монолитного бортика.

Укрепление обочин дорог проектируют в соответствии с указаниямиСНиП «Автомобильные дороги. Нормы проектирования» и рекомендациями специальныхдокументов.

Конструированиепокрытий и оснований дорожных одежд капитального типа

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

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

Для устройства нижней части несущего основания в зависимости отрасчетных условий движения могут применяться монолитные (укрепленные грунты икаменные материалы), а также зернистые материалы, отвечающие требованиямдействующих СНиП и ГОСТ.

В конструкциях дорожных одежд для дорог с тяжелым и интенсивнымдвижением на контакте слоев из крупнозернистых или гравийных материалов спесчаными слоями основания или с грунтом земляного полотна следуетпредусматривать устройство разделяющих прослоек из геотекстильных материалов сцелью предотвратить взаимопроникновение материалов смежных слоев и снижениедолговечности конструкции.

Конструированиепокрытий и оснований дорожных одежд облегченного и переходного типов

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

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

2.19. Несущие основания для облегченных дорожных одежд сусовершенствованным покрытием устраивают из монолитных или зернистыхматериалов. При этом на дорогах III и IV категорийцелесообразны основания из гравийно-песчаных смесей, обработанных эмульсией,дегтями и другими органическими вяжущими; различных материалов и грунтов ипобочных продуктов промышленности, обработанных неорганическими иликомплексными вяжущими; щебеночных и щебеночно-гравийных смесей.

2.20. Дорожные одежды с покрытиями переходного типа (щебеночные игравийные из прочных пород, из малопрочных каменных материалов и грунтов,укрепленных органическими, неорганическими или комплексными вяжущими, мостовыеиз булыжного и колотого камня) можнопредусматривать на дорогах IV и Vкатегорий, а также III при стадийном строительстве.

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

Для покрытий, устраиваемых по способу заклинки, применяютфракционированный щебень естественных горных пород, щебень из горнорудныхотходов и малоактивных металлургических шлаков, отвечающие действующим ГОСТамна щебень из естественного камня для строительных работ и щебень шлаковыйдоменный и сталеплавильный для дорожного строительства.

2.21. При конструировании дорожных одежд переходного типа какпервоочередной конструкции на первой стадии необходимо использовать материалы,которые отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для устройства слоевоснования под усовершенствованные покрытия. Для сокращения первоначальныхзатрат при соответствующем технико-экономическом обосновании допускаетсяустраивать упрощенные конструкции, движение по которым в неблагоприятный периодгода должно быть ограничено по нагрузке на ось транспортных средств, поскорости и интенсивности.

Конструированиедополнительных слоев основания

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

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

Толщина морозозащитного слоя устанавливается расчетом всоответствии с разд. 4 настоящихНорм, а его ширина должна превышать ширину вышележащего слоя не менее, чем на0,5 м с каждой стороны.

2.24. В местах примыкания конструктивных слоев необходимопредусматривать переходную зону, в пределах которой конструкция дорожной одеждыдолжна изменяться таким образом, чтобы на концах этой зоны пучение грунтовсоответствовало бы зимнему поднятию на сопрягаемых участках. Длину переходнойзоны назначают таким образом, чтобы интенсивность изменения пучения грунта непревышала 0,2 см/м при устройстве асфальтобетонного покрытия.

2.25. На пучиноопасных участках, где технически невозможны илиэкономически нецелесообразны традиционные мероприятия по обеспечениюморозоустойчивости, следует предусматривать теплоизолирующие слои изспециальных материалов для частичного или полного предотвращения промерзанияземляного полотна. Для их устройства в особо неблагоприятныхгрунтово-гидрологических условиях («мокрые» выемки, земляное полотно в нулевыхотметках, низкие насыпи, где глубина промерзания превышает расстояние отповерхности покрытия до уровня грунтовых вод или длительно застаивающихсяповерхностных 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 такжелегкие 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 изпенопласта должно быть не менее 0,5 м (для исключения гололеда), а его ширинадолжна превышать ширину проезжей части на 0,5 - 1,5 м с каждой стороны взависимости от глубины промерзания земляного полотна, а при расчете нанедопущение промерзания грунтов под дорожной одеждой - на 1,0 - 2,0 м. Толщинапервого над плитами пенопласта слоя песка должна быть не менее 0,2 м вуплотненном состоянии.

Толщину и расположение теплоизолирующего слоя в конструкцииопределяют теплотехническим расчетом. Деформационные и прочностныехарактеристики материала слоя, а также толщину последнего следует учитывать прирасчете дорожной конструкции на прочность.

Минимальную глубину расположения теплоизоляционного материала отповерхности покрытия уточняют по данным регионального опыта эксплуатацииконструкций с теплоизолирующими слоями.

Оптимальную конструкцию и тип теплоизоляционных материалов следуетвыбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов, равноценныхпо морозоустойчивости.

2.26. Дренирующие слои при 3-ей схеме увлажнения рабочего слояземляного полотна устраивают на всех участках; при 1 и 2-й схемах - в районах сбольшим количеством осадков (II - IIIдорожно-климатические зоны), а также если в основании проезжей части возможноскопление воды, проникающей с поверхности (затяжные продольные уклоны, наличиесравнительно легко водопроницаемых грунтов на обочинах, вогнутые переломыпродольного профиля, прилегающие к проезжей части зеленые насаждения и газоны идр.).

Дренирующие слои следует устраивать из песка, гравийныхматериалов, отсортированного шлака и других фильтрующих материалов. В конструкциях,где дренирующий слой расположен выше глубины промерзания, материалы должныобладать морозостойкостью и достаточной прочностью. Требуемый коэффициентфильтрации материала дренирующего слоя определяют расчетом, учитываягеометрические параметры проезжей части и другие условия, но он долженсоставлять не менее 1 и 2 м/сут соответственно на участках в насыпи и выемке.

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

В большинстве случаев, особенно на пучиноопасных участках,рационально устройство верхней части земляного полотна из дренирующегоматериала без водоотвода. Если объем воды составляет больше 0,007 м/сут на 1 м2проезжей части, а также в выемках и в местах с нулевыми отметками, торассматривают вариант устройства продольных трубчатых дрен (из различныхматериалов, а также плоских геосинтетических дрен и др.) у краев проезжей частис поперечными выпусками, а также продольного дренажа из крупнопористогоматериала.

Дренажную конструкцию следует выбирать на основаниитехнико-экономического сравнения вариантов.

2.27. На участках с затяжными уклонами (продольный уклон большепоперечного) для перехвата и отвода воды, перемещающейся в дренирующем слоевдоль дороги, предусматривают устройство мелких прорезей в грунтовом основаниис укладкой в них перфорированных труб, трубчатых фильтров или щебня спротивозаливающей изоляцией.

2.28. С целью снизить накопление влаги в верхней части земляногополотна можно предусмотреть водонепроницаемые прослойки (из различныхматериалов) на всю ширину земляного полотна. При ширине земляного полотна более15 м и наличии водонепроницаемого покрытия допускается устройство замкнутыхпрослоек («обойм») на ширину проезжей части. Глубина заложения прослойки от поверхностипокрытия 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 изкрупнозернистого песка или гравия устраивают на всю ширину земляного полотна.Для предохранения от быстрого загрязнения под прослойкой и над ней необходимопредусматривать прослойки фильтры.

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

2.31. Если крупнообломочный материал (типа щебня, гравия, шлака)укладывается непосредственно на грунт земляного полотна, то предусматриваютпрослойку, препятствующую взаимопрониканию материалов смежных слоев, из мелкогощебня, высевок (0 - 10 мм), гравийно-песчаных смесей, крупных и среднейкрупности песков, непылеватых шлаков, непучинистых золошлаков, синтетическихтекстильных материалов и др. Толщина защитной прослойки из грунта, укрепленноговяжущими, 5 - 8 см; из зернистого материала - от 5 до 20 см в зависимости отстепени увлажнения грунта земляного полотна. Прослойку из геотекстильныхматериалов следует предусматривать также при укладке крупнопористых материаловна песчаный слой на дорогах I - IIIкатегорий.

Особенностиконструирования дорожных одежд со слоями из малопрочных материалов и побочныхпродуктов промышленности

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

2.33. Дорожные одежды с покрытием из обработанных илинеобработанных малопрочных материалов на песчаном, гравийном и щебеночномоснованиях или на основаниях из укрепленного грунта допускаются в IV и Vдорожно-климатических зонах при интенсивности движения не более 100 авт/сут снагрузкой на ось не более 70 кН. При большей интенсивности движения всегдаследует предусматривать обработку малопрочных материалов органическими инеорганическими вяжущими.

Для устройства оснований под усовершенствованные покрытия или покрытийна автомобильных дорогах IV - V категорийможно использовать щебеночно-гравийно-песчаные смеси на основе слабогоизвестнякового щебня, ракушечника, речных песчаников и др., а также гравийныематериалы, укрепленные неорганическим вяжущим.

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

Для повышения монолитности и прочности слоев из кислыхмалоактивных шлаков с модулем основности ниже 1 следует предусматривать добавкук шлаковому щебню мелких частиц из активных шлаков и 2 - 3 % гашеной известиили 20 - 25 % (массы щебня) молотого гранулированного шлака. Для устройстваслоев дорожных одежд с улучшенными прочностными и деформационными качествами применяетсяшлаковый щебень обработанный органическими и минеральными вяжущими.

Кислые металлургические шлаки целесообразно обрабатыватькаменноугольными дегтями (с учетом требований ГОСТ на дегти), которые обладаютболее высокими адгезионными свойствами по сравнению с нефтяными, а такжебитумной эмульсией с известью, активной золой уноса и т.д.

Повышение прочностии стабильности рабочего слоя земляного полотна

2.35. Для повышения прочности и стабильности рабочего слояземляного полотна необходимо применять непучинистые, малопучинистые ислабонабухающие грунты; защиту грунта от увлажнения поверхностными и подземнымиводами и т.п.

В III - V дорожно-климатических зонах на участках с 1-й схемой увлажнениядопускается уплотнение верхней части рабочего слоя (толщиной 30 - 50 см) докоэффициента уплотнения 1,0 - 1,05. Слой грунта повышенной плотности следуетрассматривать как самостоятельный конструктивный слой, расчетные деформационныеи 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 вчисле возможных мероприятий по повышению стабильности рабочего слоя следуетрассматривать укрепление его верхней части небольшим количеством вяжущих(например, 3 - 4 % цемента, 10 - 15 % зол уноса или гранулированными шлаками,известью и т.п.).

Учет региональныхособенностей

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

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

2.39. В районах распространения вечномерзлых грунтов дорожнуюодежду конструируют с учетом принципов регулирования мерзлотного состояния наоснове теплотехнических расчетов, выполняемых по специальнымнормативно-техническим документам.

При проектировании дорог в районах орошаемых земель необходимоучитывать неблагоприятное влияние на работу дорожной конструкции повышенногоуровня подземных вод во время поливов сельскохозяйственных угодий, местногоповышения подземных вод вблизи сооружений оросительной сети, затоплениярезервов и водоотводных кюветов.

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

Защитные слои из укрепленных или неукрепленных материалов наземляном полотне из барханных песков следует рассматривать как конструктивныеэлементы дорожной одежды.

Принципы назначенияконструкций дорожных одежд при проектировании реконструкции существующих дорог

2.40. На участках реконструируемых дорог, где устраивают новуюдорожную одежду, проектирование дорожной одежды выполняют в соответствии снастоящими Нормами. При сохранении или использовании старой дорожной одеждыследует руководствоваться положениями специальных нормативных документов наоснове детальных данных о конструкции существующей дорожной одежды, состоянииее конструктивных слоев и оценки способности этих слоев выполнять свои функции.

Для получения исходных данных существующая дорожная одеждаи рабочий слой земляного полотна должны быть детально обследованы с выполнениембуровых и других работ и испытаний, позволяющих получить необходимуюинформацию. Количественную оценку прочности и морозостойкости конструкцииосуществляют по методам, изложенным в настоящих Нормах.

При разработке проектного решения должны быть рассмотренывопросы:

· целесообразности использованиясуществующей дорожной одежды или отдельных ее конструктивных слоев безпредварительного разрушения;

· целесообразность использованияматериалов конструктивных слоев после их переработки;

· необходимость усиления существующейконструкции;

· необходимость повышенияморозостойкости существующей конструкции;

· необходимость улучшениядренирования существующей конструкции;

· необходимость и примененияконструкции 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 способностьсопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений подвоздействием касательных и нормальных напряжений, возникающих в конструктивныхслоях и подстилающем грунте от расчетной нагрузки (кратковременной,многократной или длительно действующей однократной), приложенной к поверхностипокрытия.

3.2. Методика оценки прочности конструкции включает оценкупрочности как конструкции в целом (с использованием эмпирической зависимостидопускаемого упругого прогиба от числа приложений нагрузки), так и с учетомнапряжений, возникающих в отдельных конструктивных слоях и устанавливаемых сиспользованием решений теории упругости.

3.3. Дорожную одежду следуетпроектировать с требуемым уровнем надежности, под которой понимают вероятностьбезотказной работы в течение межремонтного периода. Отказ конструкции попрочности физически может характеризоваться образованием продольной ипоперечной неровностей поверхности, связанной с прочностью конструкции(поперечные неровности, колея, усталостные трещины) с последующим развитиемдругих видов деформаций и разрушений (частые трещины, сетка трещин, выбоины,просадки, проломы и т.д.). Номенклатура дефектов и методика их количественнойоценки определяются специальными нормами для эксплуатации дорог.

За количественный показатель отказа дорожной одежды как элементалинейного инженерного сооружения используют предельный коэффициент разрушения тр, представляющий собойотношение суммарной протяженности (или суммарной площади) участков дороги,требующих ремонта из-за недостаточной прочности дорожной одежды, к общейпротяженности (или общей площади) дороги между корреспондирующими пунктами.Значения трв зависимостиот капитальности дорожной одежды и категории дороги следует принимать всоответствии с табл. 3.1.

3.4. Прочность конструкции оценивается величинойкоэффициента прочности. При оценке прочности конструкции в целом подопускаемому 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 расчетнойнагрузкой;

            Еобщи Еmin - соответственно расчетный и требуемыйобщие модули упругости конструкции, определяемые при расчетной нагрузке.

При оценке прочности конструкции по допускаемым напряжениямв 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 долженбыть таким, чтобы в заданный межремонтный период не наступил отказ по прочностис вероятностью более заданной, т.е. чтобы была обеспечена заданная (требуемая)надежность.

3.6. Для обеспечения заданнойнадежности (обеспеченности по прочности) коэффициент прочности проектируемойконструкции по каждому из расчетных критериев не должен быть ниже минимальноготребуемого значения по табл. 3.1.

3.7. При расчете определяют толщину слоев одежды ввариантах, намеченных при конструировании, или выбирают материал ссоответствующими деформационными и прочностными характеристиками при заданнойтолщине слоев.

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

·  накопленияпод воздействием касательных напряжений, возникающих в конструктивных слоях иподстилающем грунте от транспортной нагрузки, недопустимых остаточныхдеформаций с потерей ровности поверхности покрытия и соответствующим снижениемскорости движения до истечения заданного срока службы конструкции;

·  усталостныхразрушений монолитных слоев конструкции под воздействием растягивающихнапряжений от многократного приложения транспортной нагрузки с интенсивнойпотерей транспортно-эксплуатационных свойств.

Таблица 3.1

Требуемыеминимальные коэффициенты прочности при заданных уровнях надежности для расчетадорожных 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 Ки 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 одеждыпереходного типа по критерию растяжения при изгибе не рассчитывают.

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

Расчет прочности конструкции в целом без учета механизма нарушенияпрочности ведут по допустимому упругому прогибу (или требуемому общему модулюупругости).

3.9. Дорожные одежды на перегонах рассчитывают накратковременное многократное действие подвижных нагрузок. Принимаемые значенияпараметров прочностных и деформационных характеристик материалов и грунта вэтом случае должны соответствовать указанному характеру приложения нагрузки.

Дорожныеодежды на остановках, перекрестках, на подходах к пересечениям сжелезнодорожными путями и т.п. должны быть дополнительно проверены наоднократное нагружение длительностью не менее 10 мин; на стоянках и обочинах -на продолжительное (более 10 мин) однократное нагружение, используя статическиезначения расчетных параметров (коэффициент на повторность не вводится). Расчетведется по критериям сдвига в грунте и слабосвязных материалах.

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

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

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

3.12. Расчетные значения сопротивления конструктивныхасфальтобетонных слоев растяжению при изгибе и относительной влажности грунтарабочего слоя земляного полотна определяются с учетом заданного уровнянадежности, принятого при проектировании дорожной одежды, через их нормативныезначения по формуле

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

где      Мри  - соответственно расчетное и нормативноезначения этой характеристики (прил. 3);

       t - коэффициент нормированногоотклонения  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 исцепление) характеристик песчаных грунтов и песков допускается приниматьи нормативные значения (таблицы прил. 2и 3). Для глинистых грунтов ихназначают через расчетную, определенную с заданной надежностью, относительнуювлажность грунта (таблицы прил. 2).При этом расчетная влажность определяется по методике прил. 2.

Общая процедура икритерии расчета на прочность

3.13.Расчет ведется в такой последовательности.

3.13.1. Рассчитывают дорожную одежду по критерию упругогопрогиба на основе зависимости требуемого общего модуля упругости конструкции отсуммарного числа приложений нагрузки. По результатам назначаются толщинаконструктивных слоев и их модули упругости таким образом, чтобы общий модульупругости дорожной одежды был не ниже требуемого с учетом соответствующегокоэффициента прочности (см. табл. 3.1).

3.13.2. Продолжают расчет дорожной одежды, отвечающей критериюупругого прогиба, с учетом механизма нарушения прочности в ее отдельныхконструктивных слоях по двум независимым критериям соответствия:

1 сдвигоустойчивостиматериалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательнымнапряжениям. Он отражает условие ограничения накопления сдвиговых остаточныхдеформаций (формоизменения) под воздействием многократных кратковременныхнагрузок;

2 сопротивления материаловмонолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям отподвижной многократной нагрузки. Он отражает сопротивление усталостнымпроцессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю ихсплошности и снижение распределяющей способности.

Коэффициентыпрочности по этим критериям должны быть не менее значений, указанных в табл. 3.1. В противном случае конструкциюуточняют.

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

Конструкции, предназначенные для движения транспортных средствбольшой грузоподъемности (статическая нагрузка на ось 110 кН и выше), поупругому прогибу не рассчитывают.

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

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

Расчет напряжений идеформаций

3.15. Напряжения в конструктивных слоях и в подстилающем грунте отвоздействия транспортной нагрузки вычисляют по формулам теории упругости дляслоистой среды, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой через гибкийкруглый штамп, с учетом условий на контакте слоев.

При этом используют приближенные методы на основе упрощенныхрасчетных схем, выбираемых в зависимости от рассматриваемого расчетногокритерия, и построенных номограммах. Реальные многослойные дорожные конструкцииприводят к одно- или двухслойным моделям по методам, изложенным в пп. 3.27, 3.32 и 3.39.

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

sсв = gсрzоп,                                                             (3.3)

где      gср - средневзвешенныйудельный вес конструкции, расположенной над расчетной точкой;

            zоп - расстояние от поверхности покрытия до расчетной точки.

3.17. Для использования при оценке характеристикнапряженно-деформированного состояния конструкции дорожной одежды номограммнастоящих МСН многослойные конструкции приводят к одно- и двухслойным расчетнымсхемам.

Расчетные параметрыподвижной нагрузки

3.18. В качестве расчетной схемы нагружения конструкции колесомавтомобиля принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий равномернораспределенную нагрузку (удельное давление) величиной р.

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

Приведение различных типов автомобилей к расчетному и расчетноготипа к расчетной схеме нагружения осуществляется в соответствии с указаниямиприл. 1.

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

,см                                                       (3.4)

где      Qpасч - расчетнаявеличина 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 (кратковременноемногократное нагружение, статическое нагружение) осуществляется через принятиесоответствующих расчетных значений расчетных характеристик конструктивныхслоев, а также через коэффициент динамичности при назначении величины нагрузки.

3.20. В зависимости от вида расчета конструкции используютразличные характеристики, отражающие интенсивность воздействия на нее подвижнойнагрузки:

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

· Np - приведенноек расчетной нагрузке среднесуточное (на конец срока службы) число проездов всехколес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля, в пределах однойполосы проезжей части (приведенная интенсивность воздействия нагрузки);

· åNp - суммарное расчетное числоприложения приведенной расчетной нагрузки к расчетной точке на поверхностиконструкции за срок службы.

3.21.Перспективную общую среднесуточную интенсивность устанавливают после анализазакономерностей изменения объема перевозок и интенсивности движения припроведении титульных экономических обследований.

3.22. Величину Np приведенной интенсивности на последний год службы определяют поформуле

, ед./сут;                                         (3.5)

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

            п - общее число различных марок транспортных средств в составе транспортногопотока;

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

            Sт,сум - суммарныйкоэффициент 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 поширине проезжей части, рассчитав дорожную одежду в пределах различных полос всоответствии со значениями Np по (3.5). 2. Наперекрестках и подходах к ним (в местах перестройки потока автомобилей длявыполнения левых поворотов и др.) при расчете одежды в пределах всех полосдвижения следует принимать fпол = 0,50, если их больше трех.

3.23. Суммарное расчетное числоприложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службыопределяют по формуле

                                    (3.6)

или

,                                                      (3.7)

где      n - число марок автомобилей;

            N1m - суточная интенсивностьдвижения автомобилей m-й марки в первый год службы (вобоих направлениях), aвт/сут;

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

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

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

,                                                       (3.8)

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

            q - показательизменения 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 вцелом по допускаемому упругому прогибу

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

Еобщ ³ Еmin,                                                       (3.9)

где      Еобщ - общийрасчетный модуль упругости конструкции, МПа;

            Еmin - минимальный требуемый общиймодуль упругости конструкции, МПа;

            - требуемый коэффициентпрочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый взависимости от требуемого уровня надежности (см. п. 3.6 и табл. 3.1).

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

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

где      SNp - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службыдорожной 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) следуетпользоваться при åNp > 4×104.2. Для V дорожно-климатической зоны требуемые модули следует уменьшить на15 %.

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

3.27. Общий расчетный модульупругости конструкции определяют с помощью номограммы рис. 3.1, построенной по решению теории упругости для модели многослойнойсреды.

Приведениемногослойной конструкции к эквивалентной однослойной конструкции осуществляютпослойно, начиная с рабочего слоя.

Примечание. При толщине i-го слоямногослойной дорожной одежды (сверху вниз), превышающей2D, общий модуль упругости на поверхности i-го слоя

где         ;

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

               hi - толщина i-гослоя, см;

               D - диаметр нагруженной площади, см;

                - общиймодуль упругости полупространства, подстилающего i-й слой, МПа;

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

Таблица3.4

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 материаловдопускается принимать в соответствии с указаниями прил. 2 и 3;при содержании органических вяжущих во всех дорожно-климатических зонах притемпературе 10 °С - по табл. 2 прил.3.

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

·  Определяюттребуемый минимальный общий модуль конструкции по (3.10).

·  Назначаютмодули и предварительно толщину слоев конструкции (кроме основания).

·  Устанавливаютс помощью номограммы рис. 3.1.требуемые модули на поверхности каждого конструктивного слоя, выполняя расчетконструкции сверху вниз.

·  Выполняярасчет конструкции снизу вверх, определяют толщину основания (при заданном егомодуле), обеспечивающую необходимый модуль на поверхности основания, полученныйпри расчете сверху.

Расчет по условиюсдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев

3.30. Дорожную одежду проектируют стаким расчетом, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок вподстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы ненакапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимыедеформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляногополотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие

,                                                          (3.11)

где      Т - активноерасчетное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашеннаявнутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции отдействующей 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 многослойнуюдорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.

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

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле

,                                                   (3.12)

где      k - числослоев дорожной одежды;

            Еi - модульупругости i-го слоя;

            hi - толщина i-го слоя.

3.32. При расчете по условиюсдвигоустойчивости в песчаном слое основанияс помощью номограммы рис. 3.2 нижнему слою двухслойной модели условно присваивают расчетныезначения характеристик песчаного слоя п,jп), а модуль упругости принимают равным общему модулю на поверхностипесчаного слоя, определяемому по п. 3.27; толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщинеслоев, лежащих над песчаным, а модуль упругости Еввычисляют как средневзвешенное значение для этихслоев по формуле (3.12).

3.33. При расчете дорожных одежд поусловию сдвигоустойчивости значения модулей упругости материалов, содержащихорганическое вяжущее, принимают соответствующими температурам, указанным втабл. 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 определенияобщего модуля упругости Еобщ двухслойной системы

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

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

Карта районирования по количеству расчетных дней в году Трдг

Картадорожно-климатических зон и подзон


3.34. Действующие в грунте или впесчаном 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. 3.2и 3.3);

            р - расчетное давление колеса на покрытие.

Примечание. Дляномограмм при определении  величину j принимают дляслучая воздействия динамической нагрузки (с учетом их числа) (см. табл. 4 и 6 прил. 2).

3.35. Активное предельное напряжениесдвига Тпрв грунтерабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют поформуле

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

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

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

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

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

            kд - коэффициент, учитывающийособенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоемнесущего основания.

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

·  4,5 - дляпеска крупного;

·  4,0- средней крупности;

·  3,0- мелкого;

·  kд = 2 - приустройстве нижнего слоя несущего основания из неукрепленных материалов и безразделительной прослойки;

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

3.36. Во всех случаях в качестверасчетных значений угла внутреннего трения грунта и малосвязных слоевиспользуют его значения, отвечающие расчетному суммарному числу воздействиянагрузки за межремонтный срок SNp. Эту величину устанавливают поформуле (3.6).

Входящую в формулу (3.6)величину Трдграсчетныхдней в году, соответствующих расчетному состоянию прочности и деформируемостиконструкции, определяют по специальным региональным справочным данным. Дляусловий России следует использовать данные справочного прил. 6 (рис. 1 и табл. 1)настоящих норм.

3.37. Расчет дорожной одежды по сопротивлению сдвигу в грунтеземляного полотна, а также в песчаных материалах промежуточных слоев дорожныходежд ведут в такой последовательности:

а)  по табл. 2 прил. 3 назначают расчетные модулиупругости для слоев из асфальтобетона, соответствующие максимально возможнымтемпературам 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) расчетныепрочностные характеристики j и сгрунта земляного полотна и песка промежуточного слоя одежды (если таковойимеется) с учетом требований п. 3.36.Остальные расчетные характеристики грунта и материалов те же, что и в расчетепо упругому прогибу;

б)  по рис. 3.2 или 3.3 определяют активные напряжениясдвига  от единичнойвременной нагрузки, для чего многослойную конструкцию приводят к двухслойноймодели (п. 3.31, п. 3.32);

в)  по формуле (3.13)вычисляют расчетное напряжение сдвига в грунте земляного полотна или в песчаномслое 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, подбираютконструкцию, удовлетворяющую условию п. 3.30.

Расчет конструкциина сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения приизгибе

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

,                                                           (3.15)

где      sr -наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемоерасчетом.

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

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

3.39. Наибольшее растягивающеенапряжение sr при изгибе в монолитном слое определяют с помощью номограммы (рис.3.4), приводя реальнуюконструкцию к двухслойной модели.

К верхнему слою модели относят все асфальтобетонные слои, включаярассчитываемый. Толщину верхнего слоя модели hв принимают равной сумметолщин входящих в пакет асфальтобетонных слоев (Shi), а значение модуля упругости устанавливают как средневзвешенное длявсего пакета асфальтобетонных слоев по формуле (3.12).

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

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

3.40. При использовании номограммы рис. 3.4 расчетное растягивающее напряжение определяют поформуле

sr = ×p×кв,                                                          (3.16)

где      - растягивающеенапряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающейнагрузку (см. рис. 3.4);

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

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

(Порядокиспользования показан на рис. 3.4пунктирными линиями со стрелками).

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

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

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

            k1 - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствиеусталостных 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 определениярастягивающего напряжения  при изгибе в монолитном верхнем слоедвухслойной 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 напрочность усталостных процессов, вычисляют по выражению

,                                                            (3.18)

где      SNp - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срокслужбы 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 рассчитываемогомонолитного слоя (см. табл. 1 прил. 3);

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

3.43. Расчет на усталостную прочность выполняют в следующемпорядке:

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 асфальтобетонныхслоев за предельное растягивающее напряжение RN принимают значение, отвечающее материалу нижнего слояасфальтобетонного 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 принеблагоприятных грунтовогидрологических условиях наряду с требуемой прочностьюи устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожныходежд с помощью

·  использования непучинистых или слабопучинистыхгрунтов (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 устройствадренажа для увеличения расстояния от низа дорожной одежды до уровня подземныхвод, гидроизолирующих или капилляропрерывающих прослоек для перехода от 2-й или3-й схемы увлажнения рабочего слоя земляного полотна к 1-й;

·  использования для морозозащитного слоянепучинистых минеральных материалов, в том числе укрепленных малыми дозамиминеральных или органических вяжущих;

·  укладкитеплоизолирующих слоев, снижающих глубину промерзания грунта под дорожнойодеждой или полностью исключающих его;

·  устройство основаниядорожной одежды из монолитных материалов (типа тощего бетона или другихзернистых материалов, обработанных минеральным или органическим вяжущим).

Таблица 4.1

Классификация грунтов постепени 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 степенипучинистости
(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 - допускаемоедля 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. Ввосточных районах II - IIIдорожно-климатических зон значения lдоп, следует увеличивать на 20 - 40 % (большие значения для дорожныходежд облегченного и переходного типов).

4.3. Расчет на морозоустойчивость необходимо выполнять дляхарактерных участков или групп характерных участков дороги, сходных погрунтово-гидрологическим условиям, имеющим одну и ту же конструкцию дорожнойодежды и одинаковую схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна.

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

lпуч = lпуч.срКУГВКплКгрКнагрКвл,                                       (4.2)

где      lпуч.ср - величина морозного пученияпри осредненных условиях, определяемая по рис. 4.3 в зависимости от толщины дорожной одежды (включаядополнительные 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 поверхностныхвод (рис. 4.1); при отсутствиивлияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод следует принимать:для супеси тяжелой и пылеватой и суглинка КУГВ = 0,53; дляпеска 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 грунтаоснования насыпи или выемки (табл. 4.5);

            Кнагр- коэффициент, учитывающий влияниенагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающемслое и зависящий от глубины промерзания (рис. 4.2);

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

Таблица 4.4

Коэффициент уплотнения Купл

Кплдля 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 глубинупромерзания дорожной конструкции можно определять по формуле

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

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

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

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

Рис. 4.2. Зависимость коэффициента Kнагрот 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 службыдо 10 лет полученная величина возможного пучения будет превышать требуемую (см.табл. 4.3), а при сроке службы более 10 лет будет превышать 80 % оттребуемой, то необходимо рассмотреть вариант устройства морозозащитного слоя. Вэтом случае предварительно определяют ориентировочно требуемую толщинуморозоустойчивой 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. 4.3в соответствии с группой грунта по степени пучинистости определяют hод.

4.8. Уточненный расчет толщины морозозащитного слоя (hмз) выполняютпо термическому сопротивлению конструкций. Для этого необходимо иметь следующиеисходные данные:

·  географическое местоположение рассматриваемогоучастка дороги;

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

·  схему увлажнения рабочего слоя земляногополотна (1, 2 или 3) и расчетная глубина залегания подземных вод от поверхностипокрытия;

·  наименование грунтов земляного полотна;

·  расчетный срок службы дорожной одежды.

Рис. 4.3. Графики для определенияосредненной величины морозного пучения lпуч.ср

Примечания. 1.Кривую II - V выбирают в соответствии стабл. 4.2. 2. Кривую II а выбирают при 2 и 3-йсхемах 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 дорожнойодежды, (м2×К)/Вт;

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

            lмз - коэффициент теплопроводности морозозащитного слоя, равныйсреднеарифметическому значению коэффициентов теплопроводности материала слоя вталом и мерзлом состояниях, Вт/(м×К).

При отсутствии фактически замеренных значений в расчетдопускаетсявключать lмз по табл. 1 прил. 5.

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

Рис. 4.4. Карта изолиний глубиныпромерзания 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 - числоконструктивных 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 требуемоготермического сопротивления Roд(mp) рассчитывают по выражению

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

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

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

            Кувл- коэффициент, учитывающий схему увлажнения рабочего слояземляного 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 подзонd = 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 черезотношение lдоп/(СпучСр) (горизонтальная ось номограммы). Значения lдon, Спуч, и Ср определяют соответственно по табл. 4.3, 4.9 и 4.10.

При назначении величины Српо табл. 4.10 подбираютдопустимую глубину промерзания hпр(доп) таким образом, чтобы получаемому значению отношения lдоп/(СпучСр) соответствовалавеличина hпр(доп) на вертикальной оси номограммы,равная принятой при определении Ср.Подбор нужно начинать со значения hпр(доп), соответствующего наименьшейдопустимой глубине промерзания.

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

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

I - Х - номера изолиний; 1 - граница сплошного распространениявечномерзлых грунтов; 2 - тоже, островного; 3 -Северный полярный круг

Рис. 4.6. Номограмма для определенияприведенного термического сопротивления дорожной одежды Rnp:

I - Х - номера изолиний на карте (см.рис. 4.5); 1 - кривая расчета для 1 и2-го типов увлажнения рабочего слоя земляного полотна; Нg - глубина залегания расчетного УГВ от низа дорожнойодежды, 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 величиныи при Нg - меньше ее. Искомое значение Rnp устанавливают методом интерполяции между соответствующимивеличинами.

Таблица 4.7

Номер изолинии
(см. рис.
4.5)

Значение коэффициента Кодпри 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 расчетатолщины морозозащитного слоя по формуле (4.6) сравнивают полученное значение hмз с предварительно назначенной. Разница не должна превышать 5 см. Впротивном 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 Спучдля 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 допускаетсяопределять с помощью табл. 4.1 и 4.2.

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

4.15. Пенопласт, используемый для устройства теплоизолирующегослоя должен удовлетворять следующим требованиям: предел прочности при сжатиипри 10 %-ной линейной деформации - не менее 0,40 МПа, при изгибе - не менее0,30 МПа; водопоглощение по объему - не более 0,45 %, теплопроводность - неболее 0,032 Вт/(м×К) (методы испытания по действующим ГОСТам). Выбор нужной маркипенопласта 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 Срследует 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 определениянеобходимой толщины теплоизолирующего слоя из пенопласта

4.16. Если рабочий слой земляного полотна включает два слоя изгрунтов с различной пучинистостью (предусмотрено с целью сократить объемыпривозного менее пучиноопасного грунта), то толщину морозозащитного слоя сверхней частью рабочего слоя из менее пучиноопасного грунта следуетрассчитывать по формуле

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

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

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

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

            DJгр - толщина слоя замены грунтаот низа дорожной одежды (без морозозащитного слоя), конструкция которойобеспечивает прочность и дренирование, м.

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

Расчет толщины теплоизолирующего слоя при замене верхнейтолщи земляного полотна на менее пучиноопасный грунт следует проводить так жекак для морозозащитного слоя.

4.17. Для определения величины морозного пучения, требуемойтолщины морозозащитного или теплоизолирующего слоя может быть использованатакже методика, основанная на определении коэффициента влагопроводности грунта Квл(см. прил. 7). Методику рекомендуетсяиспользовать в порядке накопления опыта ее применения. Пример примененияметодики приведен в прил. 8(пример 12).

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ПО ОСУШЕНИЮ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД И ЗЕМЛЯНОГОПОЛОТНА

Основные положения

5.1. Дренажная конструкция (дренирующий слой и водоотводящиеустройства) необходима в традиционных конструкциях дорожных одежд со слоями иззернистых материалов на земляном полотне из слабо фильтрующих грунтов(пылеватых песков, непылеватых песков с коэффициентом фильтрации менее 0,5м/сут, глины) во II и III дорожно-климатических зонах для всех схем увлажнения рабочегослоя, 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 полосезастаивается вода, устанавливают с учетом расстояния lу от бровки земляного полотнадо уреза застаивающейся осенью воды. Величину безопасного расстояния lу можно определить по специальнойметодике. При отсутствии фактических данных следует принимать: lу = 10 м - для супесей, lу = 3 м - для суглинков легкихи 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. Надчертой - возвышение поверхности покрытия над уровнемгрунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 сут) стоящих поверхностныхвод, под чертой - то же, над поверхностью земли на участках с необеспеченнымповерхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 сут) стоящихповерхностных вод.

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

При устройстве всех слоев дорожной одежды из монолитных материаловв качестве плоскостного горизонтального дренажа после технико-экономическогообоснования допускается применять (вместо дренирующего слоя) прослойку изгеотекстильного материала толщиной не менее 4 мм с коэффициентом фильтрации нениже 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 одеждыосуществляют в такой последовательности:

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

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

в)  намечают варианты дренажных конструкций;

г)  обосновывают расчетом толщину дренирующего слоя для данных условийили определяют коэффициент фильтрации для дренирующего материала в заданнойдренажной конструкции.

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

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

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

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

5.7. Дренирующий слой, работающий по принципу осушения, необходимоустраивать из песчаных грунтов или высокопроницаемой скелетной смеси (щебня илигравия) открытого типа (с незаполненными пустотами), отвечающих определеннымтребованиям по водопроницаемости, и укладывать под дорожной одеждой на всю ееширину, обеспечивая его выход на откос. Дренирующий слой устраивают также сдренажными трубами для сбора и быстрого отвода воды за пределы земляногополотна. Следует предусматривать противозаиливающую защиту дрен и самих слоев,а также не допускать замерзание воды в выпусках труб.

При устройстве дренирующих слоев, работающих по принципупоглощения, требуется устраивать более мощные слои из песчаного грунта ипринимать в расчет на прочность дорожной одежды значения прочностныххарактеристик песчаного грунта с учетом более продолжительного периода его нахожденияв неблагоприятном расчетном состоянии.

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

Расчет дренирующегослоя

5.9. При расчете дренажной конструкции определяется требуемаятолщина дренирующего слоя из дискретных материалов. В районах сезонногопромерзания грунтов учитываются два расчетныхэтапа работы дренажных конструкций:

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

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

5.10. В зависимости от конкретных условий дренажная конструкцияможет 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 - толщинаслоя, 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 - среднейкрупности и hзап = 0,18 ¸ 0,20 м - мелких.

Во всех случаях полную толщину дренирующего слоя следует приниматьне 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 дренирующийслой при традиционной конструкции дорожной одежды (табл. 5.3);

            Knк - коэффициент «пик», учитывающийнеустановившийся режим поступления воды из-за неравномерного оттаивания ивыпадения атмосферных осадков (табл. 5.4);

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

            Квог - коэффициент, учитывающий накопление воды в местах измененияпродольного уклона, определяемый при одинаковом направлении участков профиля уперелома по номограмме рис. 5.3, апри встречных уклонах - по эмпирической формуле (5.2¢);

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

Рис. 5.1. Расчет толщины hнас дренирующегослоя из песков мелких, средней крупности и крупнозернистых с коэффициентомфильтрации менее 10 м/сут

Приодноскатном поперечном профиле q¢ = qpB м3/м;при двускатном q¢ = 0,5qpB м3/м; B - ширинапроезжей части, м; L - длинапути фильтрации, равная половине ширины дренирующего слоя при двускатномпрофиле и полной его ширине - при односкатном

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

здесь   Кф - коэффициент фильтрации, м/сут;

            Тзап - времязапаздывания, сут;

            i1 и i2 - абсолютная величина уклонов, доли единицы;

            n -пористость дренирующего слоя, доли единицы.

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

L -см. рис. 5.1; i - поперечный уклон низа дренирующего слоя; Кф - коэффициентфильтрации, 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 IIдорожно-климатической зоне принимают q = 1,5 л/(м2×сут). 2.При наличии разделительной полосы для участков насыпей, проходящих в нулевыхотметках высотой меньше требуемой СНиП во II дорожно-климатической зонерасчетные 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, взнаменателе -III и IV.

Рис. 5.3. Номограмма для определениякоэффициента Квогувеличения объема в дренирующем слое в местах изменения вогнутогопрофиля

i1, i2 - продольные уклоны выше и ниже переломапрофиля; Кф - коэффициентфильтрации, м/сут.; п - коэффициентпористости 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 толщинадренирующего 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 слоеза весь расчетный период, л/м2 (см. табл. 5.3);

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

            п - пористость материала, долиединицы.

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 значениякоэффициента фильтрации дренирующего слоя при известных других параметрахдренажной конструкции.

5.15. Полную толщину дренирующего слоя (в метрах), работающего попринципу осушения с периодом запаздывания отвода воды, достаточную длявременного размещения в его порах поступающей в конструкцию в начальный периодее 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 порвлагой 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 расчетадренирующего 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 IIIдорожно-климатической зоне величину jзим следует уменьшить на 20 %.

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

За длину пути фильтрации принимается половина ширины дренирующегослоя 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 оговоренаспециально, то за расчетную принимают нагрузку, соответствующую расчетномуавтомобилю 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 - длядвижущегося колеса, под чертой - для неподвижного.

2. Данные онагрузках, передаваемых на покрытие серийно выпускаемыми автотранспортнымисредствами, 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 приведенияноминальной динамической нагрузки от колеса каждой из п осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке.

4. КоэффициентыSn приведениянагрузок определяют по формуле

,                                                            (2)

где      Qдn и Qдрасч - номинальная и расчетнаядинамические 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 натранспортное средство с учетом распределения статических нагрузок на каждуюось:

Qдn = Кдин×Qn,                                                              (3)

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

            Qn - номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси.

При определении расчетного значения номинальной статическойнагрузки 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 дорожнойодежды 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 - длядорожных одежд капитального и облегченного типов, в знаменателе - для переходных.

6. Суммарный коэффициент приведения определяют в такойпоследовательности:

·  назначаютрасчетную нагрузку и определяют параметры Qрасчи D;

·  длякаждой марки автомобиля в составе перспективного движения по паспортным даннымустанавливают величину номинальной статической нагрузки на колесо для всех осейтранспортного средства Qn;

·  умноживполученные значения Qn и Орасч надинамический коэффициент, находят величины номинальной динамической нагрузки Qдп от колеса для каждой оси и расчетнойдинамической нагрузки Qдрасч;

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

·  поформуле (1) вычисляют суммарныйкоэффициент приведения нагрузки от рассматриваемого типа автомобиля к расчетнойнагрузке.

7. Допускается приближенно принимать суммарный коэффициентприведения 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)

ОПРЕДЕЛЕНИЕРАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА РАБОЧЕГО СЛОЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПРИ РАСЧЕТЕДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ НА ПРОЧНОСТЬ

А. Определение расчетнойвлажности 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      - среднеемноголетнее значение относительной (доли от границы текучести) влажности грунтав наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляногополотна, отвечающего нормам СНиП по возвышению над источниками увлажнения, надорогах с усовершенствованными покрытиями и традиционными основаниями дорожныходежд (щебень, гравий и т.п.) и при суммарной толщине одежды до 0,75 м (табл. 1) в зависимости отдорожно-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 влияниесуммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды (рис. 1);

            t - коэффициент нормированногоотклонения, 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. Указаннымизначениями  можно пользоватьсятолько при обеспечении возвышения земляного полотна в соответствии со СНиП. Для участков, где оно не обеспечивается (например, в нулевых местах и ввыемках с близким залеганием грунтовых вод)  назначаетсяпо данным прогнозов, но не менее чемна 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 определенияпоправки 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 Δ2в 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 Куплгрунта

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 следуетпринимать только при 1-й схеме увлажнения рабочего слоя, а по пп. № 5 - при 2 и3-й схемах.

Б. Рекомендуемые расчетные значениямеханических характеристик грунтов и конструктивных песчаных слоев

Таблица 4

Расчетные значения сдвиговых характеристик глинистых грунтов взависимости от расчетного числа приложений расчетной нагрузки и расчетнойотносительной 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 действиинагрузки, при åNp > 106 - принимать для нагрузки 106.

Таблица 5

Расчетные значения модулейупругости 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 поуказаниям СНиП «Автомобильные дороги».

Таблица 6

Расчетные значения сдвиговыххарактеристик песков и песчаных слоев в зависимости от расчетного числаприложения 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 условийполного заполнения пор водой. 2. При åNp > 106 расчетныезначения следует принимать для нагрузки 106. 3. Для супесилегкой крупной величины принимать как для песка мелкого с содержаниемпылевато-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 ИРАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНСТРУКТИВНЫХСЛОЕВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

А. Слои из асфальтобетона

Таблица 1

Характеристикиасфальтобетонов при расчете на растяжение при изгибе под кратковременныминагрузками

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 IIдорожно-климатической зоны, в знаменателе - для III - V.

Таблица 2

Значения кратковременного модуля упругостиасфальтобетонов различных составов при расчете конструкции по допускаемомуупругому 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 высокопористогоасфальтобетона - 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 Епринимать при t° = 10 °C.

Таблица 3

Расчетные значения модуля упругости асфальтобетонов прирасчете 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 асфальтобетонапринимать как для плотного типа А.

Б. Конструктивные слои из органоминеральных смесей игрунтов, укрепленных органическим вяжущим

Таблица 4

Конструктивные слои из щебеночно-гравийно-песчаных смесей игрунтов, обработанных органическими и комплексными вяжущими (органоминеральныесмеси по ГОСТ30491-97)

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 черногощебня

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 - дляоснований.

В. Конструктивные слои изщебеночно-гравийно-песчаных смесей и грунтов, обработанных неорганическимивяжущими материалами

Таблица 6

Конструктивные слои из смесей щебеночно-гравийно-песчаных игрунтов, обработанных неорганическими вяжущими, согласно ГОСТ23558-94

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 изактивных 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 ввозрасте 90 сут прочность при сжатии от 5 до 10 МПа, к активным - материалы спрочностью при сжатии от 2,5 до 5 МПа. Расчетное значение модуля упругостивыбирается с учетом реального состава местного материала и практического опытаего использования.

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

Таблица 8

Конструктивные слои из смесей щебеночно-гравийно-песчаных,соответствующих ГОСТ25607-94 и ГОСТ3344-83

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, устраиваемыеметодом заклинки ГОСТ25607-94

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 легкоуплотняемогощебня; под чертой - из трудноуплотняемого.

Д. Механические характеристики теплоизолирующихслоев

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)

НАЗНАЧЕНИЕСТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Таблица 1

Рекомендуемые значениякоэффициента вариации

Номер пп.

Характеристика

n

1

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

0,10

Таблица 2

Коэффициенты нормированногоотклонения

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)

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕХАРАКТЕРИСТИКИ КОНСТРУКТИВНЫХ СЛОЕВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХМАТЕРИАЛОВ

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 ДЛЯОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНОГО СУММАРНОГО ЧИСЛА ПРИЛОЖЕНИЙ НАГРУЗКИ ЗА СРОК СЛУЖБЫДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Определение расчетного числа дней в году для вычисления суммарногочисла 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 проектныйсрок службы конструкции (Тсл) должно устанавливаться поданным специальных региональных исследований и закрепляться в региональныхнормах, утверждаемых в установленном порядке.

1 Расчетным считается день, в течение которого состояние грунтаземляного полотна по влажности и температура асфальтобетонных слоевобеспечивают возможность накопления остаточной деформации в грунте земляногополотна или малосвязных слоях дорожной одежды.

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

Таблица 1

Рекомендуемые значения Трдгв зависимости отместоположения 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 Трдгна границе районов следует принимать по наибольшему из значений.

2. Приотсутствии региональных норм расчетный срок службы дорожной одежды допускаетсяназначить в соответствии с рекомендациями табл. 2.

Таблица 2

Рекомендуемый расчетный срокслужбы 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 Ксследует принимать по табл. 3 (при отсутствии других данных).

Таблица 3

Показатель изменения интенсивности движения q по годам

Значение Кспри 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 ВЛАГОПРОВОДНОСТИГРУНТА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

7.1. Методикаэкспериментального определения коэффициента влагопроводности грунта

Методика предусматривает определение коэффициента влагопроводностипри начальных влажности и плотности за время увлажнения, необходимое дляраспределения влажности в образце - от полной влагоемкости в единичномэлементарном объеме на контактирующей с жидкостью поверхности до начальнойвлажности на его границе. Увлажнение образца ведется снизу от поддерживаемогоснизу уровня воды. Метод предполагает выполнение следующих граничных иначальных условий:

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

2   При увлажнении образцачерез нижнюю поверхность не допускается изменение влажности на его верхнейповерхности при подходе к ней фронта увлажнения.

3   Увлажнение образца должнопроисходить безнапорно.

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

Коэффициент влагопроводности грунта нарушенной структуры следуетопределять по следующей методике.

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

·   определяются вид грунта, его оптимальнаявлажность и максимальная плотность;

·   высушенный и размельченный грунт увлажняетсядо оптимальной влажности;

·   увлажненный грунт загружается вцилиндр-грунтонос, который навинчивается на трубку, и вращением рукояти свинтом уплотняется до требуемого коэффициента уплотнения;

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

·   питающий сосуд заполняется дистиллированнойводой и навинчивается на подводящую трубку питающей камеры. После стабилизацииуровня воды в питающем сосуде по водомерной шкале отмечается ее исходныйуровень Нн;

·   цилиндр-грунтонос навинчивается на трубкутак, чтобы уплотняющий штамп с датчиком влажности свободно опускался наповерхность грунтового образца;

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

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

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

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

Рис. 1. Схема прибора для определениякоэффициента 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 - верхняянасадка 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 измерительногомоста; 25 - режущая кромка для отбора проб грунта ненарушенной структуры; 26 -нижняя шкала трубки

Коэффициент влагопроводности Квл грунта вычисляется позависимости

,                                         (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 - времяувлажнения, ч;

            q -количество впитавшейся воды, г;

            W0 -начальная влажность грунта, доли единицы;

            d - диаметргрунтового образца в грунтоносном стакане, d =2 см.

Для получения значения Квл стребуемой доверительностью необходимо провести не менее пяти испытаний приобработке измерений в такой последовательности:

·   вычисляетсясреднее экспериментальное значение коэффициента влагопроводности (Квлср)по результатам писпытаний;

·   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 дляуровня значимости a истепени свободы (п-1).

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

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

·   средней осенней влажностигрунта рабочего слоя (Woccp);

·   характеристики скорости промерзания (a);

·   средней весенней влажности (Wвeccp).

При этом учитываются:

·   продолжительность периодаосеннего влагонакопления (tвл);

·   продолжительность периода промерзания (tпp);

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

·   характеристика суровостизимнего периода (), выражаемая суммой градусо-суток отрицательной температурывоздуха;

·   коэффициентвлагопроводности (Квл).

В табл. 2 приведенызначения tвл, tпp и s для 65 пунктов России. При отсутствии в перечне нужного пункта значение этиххарактеристик 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), долиединицы;

            Wnв - влажность полнойвлагоемкости грунта (весовая), доли единицы;

            DWomн - отношение осеннегоприращения влажности к максимально возможной величине.

Значение Wnв вычисляется из соотношения:

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

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

Величина DWomн устанавливается пономограмме рис. 2 в зависимости отпараметра

.                                                        (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 слоевдорожной одежды, см.

Среднее значение весенней влажности Wвeccpнаходим 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 критериязимнего влагонакопления Z, вычисляемого, в свою очередь, изсоотношения

.                                                         (9)

Рис. 3. График коэффициента Сдля расчета весенней влажности

Характеристика скорости промерзания грунта земляного полотна a определяется из соотношений:

1. При коэффициенте влагопроводностигрунта 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 соответствующегорегиона из табл. 2;

б) для автомобильных дорог III - IV категорий

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

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

2. При коэффициентевлагопроводности 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, можнопринять Woтн = 1.

Грунты с коэффициентом влагопроводности более 5,0 см/ч принеблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, как правило, не должныприменяться для устройства земляного полотна.

Расчет возможной величины морозного пучения hпуч поверхности дорожного покрытия ведется с использованиемзависимости

,                       (14)

где      hпp - глубинапромерзания грунта, см;

            d -плотность воды, г/см3;

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

            WПВ - влажность (весовая) полной влагоемкости, вычисляемая посоотношению (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 качестветеплоизоляции пенопласта;

            b = 0,25 - то же, из местныхматериалов.

Величину отношения Wвесср/Wт (где Wт - влажность грунта земляного полотна на границе текучести) всоответствии с данной методикой можно использовать в качестве расчетнойотносительной влажности при определении прочностных и деформационныххарактеристик грунта рабочего слоя.

Таблица 2

Климатические, характеристикирегионов 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 периодапромерзания, сут; s - сумма градусо-часов отрицательной температуры, умноженная на0,001.

Приложение 8

(справочное)

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 1.

Требуется запроектировать дорожную одежду со следующими исходнымиданными:

·   автомобильная дорога категории Iрасполагается 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 рабочегослоя земляного полотна - супесь пылеватая, относится к сильнопучинистымгрунтам;

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

·   схема увлажнения рабочего слоя земляногополотна - 3;

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

Расчетконструкции на прочность

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

,

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

            Трдг = 125 дней (см. прил. 6табл. 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 значениярасчетных параметров:

·   для расчета по допускаемому упругому прогибу(см. прил. 2 табл. 5, прил. 3 табл. 2 и6);

·   для расчета по условию сдвигоустойчивости(см. прил. 2 табл. 4 и 6, прил. 3 табл. 2 и6);

·   длярасчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяженияпри 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, начинаяс 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 подопускаемому упругому прогибу 1,50 (см. табл. 3.1).

Следовательно, выбраннаяконструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости вгрунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем поформуле (3.13):

Т =н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкциюприводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве ее нижнего слоя принимаем грунт (супесь пылеватую) соследующими характеристиками (при Wp = 0,817Wт и SNр = 4820000 авт): Ен = 30,3 МПа (табл. 5 прил. 2); jN = 11,4° исN = 0,003 МПа (табл. 4прил. 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° спомощью 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 грунтерабочего 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 - коэффициентдля 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, конструкцияудовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

6. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости впесчаном слое основания.

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

Т =н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкциюприводим 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. 6прил. 2).

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

Ев=  = 940 МПа.

По отношениям  и  = 1,62 и при jN = 27° спомощью 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 песчаномслое 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 - коэффициентдля 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 посдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

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

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) приводим конструкцию к двухслойной модели, в которой нижнийслой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев,т.е. слои основания и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя моделиопределяем по номограмме рис. 3.1как 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. 1прил. 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, выбраннаяконструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость.

Дополнительные условия:

Расчет выполняют для насыпи высотой 1,5 м при глубине залеганиягрунтовых вод 0,5 м от дневной поверхности (соответственно на глубине 1,0 м отниза 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 дорожнойконструкции 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 длясильнопучинистых грунтов (супесь пылеватая) определяем величину морозногопучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 1 м:

lпуч(ср) = 5 см.

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

По табл. 4.6 прирасчетной 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 величинаморозного пучения (согласно табл. 4.3)составляет 4 см, а полученная величина составляет более 80 % от допустимой,следует в соответствии с п. 4.7назначить морозозащитный слой и рассчитать его толщину.

3. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщинуморозоустойчивой дорожной конструкции.

Для этого рассчитываем величину морозного пучения для осредненныхусловий, 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. 4.3определяем для lпуч.ср = 4,2 см требуемую толщину дорожнойодежды hод » 1,10 м. Для обеспеченияморозоустойчивости требуется предусмотреть морозозащитный слой: hмрз = 1,1 - 1,0 = 0,1 м.

4. Для уточнения требуемой толщиныморозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристикотдельных 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 периодпромерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, а затем вмерзлом состояниях, поэтому в расчетвводят 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. 4.5определяем номер изолинии - V.

6. По табл. 4.9находим Спуч = 1,35.

По табл. 4.10 приобщей толщине дорожной одежды hод = 1,10 м для сильнопучинистого грунта, задаваясь допустимойглубиной 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. 4.6методом интерполяции определяем приведенное термическое сопротивление Rпр = 0,80 (м2×К/Вт).

9. По табл. 4.7 присроке службы 15 лет методом интерполяции определяем Код = 0,95; при3-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. 4.10при 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. 4.6определяем 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 исходныхданных:

·   автомобильная дорога II категориирасполагается 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-гравийнаяпесчаная смесь С3 и песок средней крупности;

·   схема увлажнения рабочего слоя земляногополотна - 3;

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

Расчет конструкции на прочность

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

,

где      Кс= 15,2 (табл. 3 прил. 6);

            Трдг = 125 сут (табл. 1прил. 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 значенияпараметров:

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

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

·   длярасчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяженияпри 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, начинаяс 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 поупругому прогибу:

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

Следовательно, выбраннаяконструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости вгрунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем поформуле (3.13):

Т =н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкциюприводим к двухслойной расчетной модели.

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

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

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), в которой значения модулей упругостиматериалов, 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 удельноеактивное напряжение сдвига:

н = 0,0112 МПа.

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

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

где      сN = 0,003МПа;

            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 - коэффициентдля 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, конструкцияудовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

6. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости впесчаном слое основания.

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

Т =н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкциюприводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слою модели присваиваю следующие характеристики:  = 66 МПа (п. 3.32); jN = 27° и сN = 0,002МПа (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 удельноеактивное 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 песчаномслое определяем по формуле (3.14):

где      сN = 0,002МПа;

            Кд = 2,0;

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

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

            gср = 0,002 кг/см3;

            0,1 - коэффициентдля 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 посдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

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

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, в которой нижнийслой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев,т.е. щебеночный и песчаный слои основания и грунт рабочего слоя. Модульупругости 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 слояасфальтобетонного пакета (табл. 1прил. 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, выбраннаяконструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость

Дополнительные условия:

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

Расчет.

1. По карте рис. 4.4находим среднюю глубину промерзания zпр(ср) = 1,40 м для условий г. Москвы и по формуле (4.3) определяем глубину промерзания дорожнойконструкции 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 длясильнопучинистых грунтов (супесь пылеватая) определяем величину морозногопучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 0,9 м:

lпуч(ср) = 5,8 см.

По рис. 4.1 прирасчетном 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 глубинепромерзания Z = 2 м находим для супеси пылеватой Kнaгр = 0,92. По табл. 4.6при расчетной влажности Wp» 0,8Wт определяем Квл = 1,2.

По формуле 4.2рассчитываем 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 величинаморозного пучения согласно табл. 4.3составляет 4 см, а полученная величина составляет более 80 % от допустимой,следует в соответствии с п. 4.7назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины.

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

Для этого устанавливаем величину морозного пучения для осредненныхусловий, 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. 4.3определяем для lпуч.ср = 4,4 см требуемую толщинудорожной одежды hод » 1,1 м. Для обеспеченияморозоустойчивости требуется предусмотреть морозозащитный слой:

hмрз = 1,1 - 0,9 = 0,2 м.

4. Для уточнения требуемой толщиныморозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристикотдельных 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 периодпромерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, а затем вмерзлом состояниях, в расчет вводятсреднеарифметическое 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. 4.5определяем номер изолинии - V.

По табл. 4.9 находим Спуч = 1,35.

6. По табл. 4.10 приобщей толщине дорожной одежды hод = 1,10 м для сильнопучинистого грунта, задаваясь допустимойглубиной 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. 4.6определяем 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. 4.10находим при общей толщине дорожной одежды 1,25 методом интерполяции определяемСр = 0,625.

12. Вычисляем отношение

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

13. По номограмме рис. 4.6определяем

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 исходныхданных:

·   автомобильная дорога III категориирасполагается 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 С3и песок средней крупности;

·   схема увлажнения рабочего слоя земляногополотна - 3;

·   мероприятия по уменьшению увлажнения рабочегослоя - отсутствуют.

Расчет конструкции на прочность

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетныхнагрузок 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. 2табл. 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 значениярасчетных параметров:

для расчета по допускаемому упругому прогибу (прил. 2 табл. 5, прил. 3табл. 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 слоевусталостному 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 пономограмме 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.

Определяемкоэффициент прочности по упругому прогибу:

.

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

Следовательно, выбраннаяконструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

5. Рассчитываемконструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем поформуле (3.13):

Т =н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкциюприводим к двухслойной расчетной модели.

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

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов,содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. 2 прил. 3при 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 удельноеактивное напряжение сдвига:

н = 0,0138 МПа.

По формуле(3.13)

Т =0,0138×0,6 = 0,00828 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунтерабочего 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 дляперевода 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, конструкцияудовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

6. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости впесчаном слое основания.

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

Т =н×р.

Для определения н предварительно назначенную дорожную конструкциюприводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слою модели присваивают следующие характеристики:  = 62,4 МПа (п. 3.32); jN = 27° и cN = 0,002 МПа (табл. 6прил. 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. 3при 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 удельноеактивное 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 песчаномслое 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 - коэффициентдля 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 посдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

7. Рассчитываемконструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению отрастяжения 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 упругостинижнего 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 номограммерис. 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, выбраннаяконструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость.

Дополнительные условия:

Расчет выполняют для насыпи высотой 1,5 м при глубине залеганиягрунтовых вод 0,5 м от дневной поверхности (соответственно на глубине 1,3 м отниза 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 дорожнойконструкции 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 длясильнопучинистых грунтов (супесь пылеватая) определяем величину морозногопучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 0,7 м

lпуч(ср) = 7 см.

По рис. 4.1 прирасчетном расстоянии от уровня грунтовых вод до низа дорожной одежды Нg = 1,5 - 0,7 + 0,5 = 1,3 мнаходим Кугв = 0,7. По табл. 4.4для Купл = 0,97 (дорожная одежда облегченного типа) определяем Кпл= 1,2. По табл. 4.5 для супесинаходим Кгр = 1,1. По рис. 4.2при глубине промерзания Z = 2 м находим для супеси пылеватойКнагр = 0,92. По табл. 4.6при расчетной влажности Wp»0,8Wт определяем Квл =1,2.

По формуле 4.2рассчитываем 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 допустимаявеличина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 6 см, а полученная величина составляетболее 80 % от допустимой, следует в соответствии с п. 4.7 назначить морозозащитный слой и выполнить расчет еготолщины.

3. Предварительно определяем ориентировочную толщинуморозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения lдоп = 6 см.

Для этого устанавливаем величину морозного пучения для осредненныхусловий, 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. 4.3определяем требуемую толщину дорожной одежды hод »0,85 м. Для обеспечения морозоустойчивоститребуется предусмотреть морозозащитный слой толщиной hмpз = 0,85 - 0,7 = 0,15 м.

4. Для уточнения требуемой толщиныморозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристикотдельных 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 песокнаходится сначала в талом, a затем в мерзлом состоянии, врасчет 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. 4.5определяем номер изолинии - V;

6. По табл. 4.9находим Спуч = 1,35;

По табл. 4.10 приобщей толщине дорожной одежды hод = 0,85 м для сильнопучинистого грунта, задаваясь допустимойглубиной 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 термическоесопротивление

Rпp = 0,50 (м2×К)/Вт.

9. По табл. 4.7 при срокеслужбы 10 лет определяем Код = 0,9; при 3-й схеме увлажненияпринимаем 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 hмзне превышает 5 см, принимаем hмз = 0,15 м.

Пример 4

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходныхданных:

·   автомобильная дорога IV категориирасполагается 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 - щебеньфракционированный с заклинкой мелким щебнем и песок средней крупности;

·   схема увлажнения рабочего слоя земляногополотна - 3;

·   мероприятия по уменьшению увлажнения рабочегослоя - отсутствуют.

Расчет конструкции на прочность

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

,

где      Кс = 5,0 (прил. 6табл. 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. 2рис. 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 расчетныхпараметров:

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