Покрытия капитальных дорожных одежд



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Покрытия капитальных дорожных одежд



Общие положения

Дорожная одежда - часть автомобильной дороги, располагающаяся на земляном полотне, в пределах проезжей части рис. 1.1

Проезжая часть -часть автомобильной дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей.

 


Дорожная одежда представляет слоистую (или многослойную) конструкцию из материалов, хорошо сопротивляющихся воздействию транспорта и погодно-климатическим факторов. В зависимости от места расположения и функционального назначения в дорожной одежде различают следующие конструктивные слои (рис. 1.2).

 

 

Дорожная одежда под воздействием колес автомобильного транспорта деформируется и разрушается рис.1.3, 1.4 [2].


Рис. 1.3. Схема деформирования и разрушения нежестких дорожных одежд под колесом автомобиля: 1 — чаша прогиба; 2 — зона сжатия одежды; 3 — зона растяжения; 4—поверхность среза одежды; 5 — площадь передачи давления на грунт; 6 — уплотнение грунта в основании; 7 — направление сжатия грунта; 8 – сдвиг несвязных (дискретных) слоев основания и подстилающих слоев грунта; 9 — трещины от растяжения при изгибе в монолитных слоях; Δ — осадка дорожной одежды; D – диаметр принятого отпечатка от колеса на поверхности покрытия.

В настоящее время используются два признака классификации дорожных одежд: 1 - по механическим свойствам[5] (по сопротивлению нагрузкам от автотранспорта и по реакции на климатические воздействия [6]); 2 - по типу покрытий (по капитальности покрытий).

По первому признаку различают жесткие и нежесткие дорожные одежды. Жесткие дорожные одежды содержат цементобетонные покрытия и основания.Нежесткие дорожные одежды не содержат слоев из цементобетона.

По второму признаку различают следующие типы дорожных одежд - капитальные, облегченные, переходные и низшие.

В жестких дорожных одеждах между покрытием и основанием при необходимости укладывают выравнивающий слой из обработанных вяжущими зернистых материалов, который в качестве конструктивного слоя одежды не рассматривается и в расчетах не учитывается.

Проектирование дорожных одежд представляет собой единый процесс, состоящий из двух частей (этапов) конструирования и расчета.

 

Нежесткие дорожные одежды

2.Конструирование нежестких дорожных одежд

Конструирование выполняется с целью разработки или выбора из типовых (см. рис. П.1.1 Приложение 1) конструкции дорожной одежды. При этом должны быть установлены:

1. Тип дорожной одежд по капитальности (в зависимости от категории дороги см. табл.П.1.1 Приложение 1).

2. Материалы слоев и их характеристики (модули упругости материалов слоев и прочностные характеристики в зависимости от категории дороги и дорожно-климатической зоны, включая модули упругости и характеристики подстилающего грунтового слоя, см. Приложение 1).

3. Необходимость устройства дополнительных слоев основания (дренирующих и морозозащитных слоев).

4. Предварительные толщины слоев (табл.П.1.4 Приложение 1).

 

Различают следующие элементы дорожной одежды Рис.1.2. [1]:

Покрытие- верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес транспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов.

По поверхности покрытия могут быть устроены слои поверхностных обработок различного назначения (слои для повышения шероховатости, защитные слои и т.п.).

Основание- часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также морозоустойчивость и осушение конструкции.

Следует различать несущую часть основания (несущее основание) и дополнительные слои основания. Несущая часть основания должна обеспечивать прочность дорожной одежды и быть морозоустойчивой.

Дополнительные слои основания - слои между несущим основанием и подстилающим грунтом, предусматриваемые при наличии неблагоприятных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условий. Эти слои совместно с покрытием и основанием должны обеспечивать необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать условия для снижения толщины вышележащих слоев из дорогостоящих материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой, его называют морозозащитным, теплоизолирующим, дренирующим. К дополнительным слоям и прослойкам относят также гидро- и пароизолирующие, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительные слои устраивают из песка и других местных материалов в естественном состоянии или укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими, из местных грунтов, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавками пористых заполнителей и т.д., а также из различного рода специальных индустриально выпускаемых материалов (геотекстиль, пенопласт, полимерная пленка и т.п.).

 

2.1 Конструирование слоев покрытий

Для слоев дорожной одежды

 

При выборе характеристик для битумоминеральных материалов следует учитывать влияние на их свойства температуры, а также вид выполняемого расчета (по какому из трех критериев будет выполняться расчет). При расчете слоев асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе его характеристики должны соответствовать низким весенним температурам Прил.1 табл. П.1.6. При расчете конструкции на упругий прогиб температуру материала покрытия следует принимать tР = +10°. При расчете слоев из слабосвязных (дискретных) материалов, а также грунта по условию сдвигоустойчивости модуль упругости асфальтобетонного покрытия должен соответствовать весенним повышенным температурам табл.2.1. Значения модулей упругости материалов слоев при соответствующих температурах определяются по Прил.1 табл. П.1.7.

Таблица 2.1

Предварительная проверка на морозоустойчивость

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

lпуч = lпуч срКУГВ Кпл КгрКнагрКвл, (5.2)

где lпуч ср - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая по рис. 5.1 в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости (Прил.5 табл.П. 5.1) и глубины промерзания (zпp); КУГВ - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Ну) (рис. 5.2); Кпл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (табл. 5.2); Кгр - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки (табл. 4.5); Кнагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рис. 4.2); Квл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (табл. 4.6).

Последовательность проверки:

а) Определяется глубина промерзания дорожной конструкции по формуле:

zпp = zпp(cp) × 1,38, (5.3)

где zпp(cp) - средняя глубина промерзания для данного района, устанавливаемая при помощи карт изолиний (Прил.5 рис.П. 5.1). б) Определяется lпуч ср. При глубине промерзания дорожной конструкции zпp до 2м lпуч ср устанавливают по графикам рис. 5.1.

При zпp от 2,0 до 3,0 м lпуч ср вычисляют по формуле:

lпуч ср = lпуч ср 2,0 × [a + b (zпp - c)], (5.4)

где lпуч ср 2,0 - величина морозного пучения при zпp = 2,0 м;

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

a = 1,08; b = 0,08; с = 2,5 при 2,5 < zпp < 3,0.

в) Определяется тип местности по увлажнению (Прил.5 табл.П. 5.4)

г) Определяется коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Ну)-КУГВ. Для I и II - типа местности (при отсутствии влияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод) следует принимать: для супеси тяжелой и пылеватой и суглинка КУГВ = 0,53; для песка и супеси легкой и крупной КУГВ = 0,43. Для III-типа местности по рис. 5.2.

 

Рис. 5.1. Графики для определения осредненной величины морозного пучения 1пуч.ср.

Примечания: 1. Кривую (II - V) выбирают в соответствии с прил.5, табл.П. 5.2.2. Кривую IIа выбирают при 2-й и 3-й схеме увлажнения рабочего слоя (Прил.5 табл.П. 5.3), кривую IIб - при 1-й схеме увлажнения (Прил.5 табл.П. 5.3).

Рис. 5.2. Зависимость коэффициента КУГВ от расстояния от низа дорожной одежды до расчетного УГВ или УПВ: 1 - супесь пылеватая и тяжелая пылеватая, суглинок; 2 - песок, супесь легкая и легкая крупная

 

д) Определяется коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя - Кпл (табл. 5.2).

Таблица 5.2

Значения коэффициента Кпл

Коэффициент уплотнения Купл (прил.5, табл.П.5.5) Кпл
песок пылеватый, супесь легкая и пылеватая, суглинки, глины пески кроме пылеватых, супесь легкая крупная
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
менее 0,90 1,5 1,3

 

е) Определяется коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки - Кгр (табл. 5.3)

Таблица 5.3

Значения коэффициентаКгр

Грунт Кгр
пески 1,0
супеси 1,1
суглинки 1,3
глины 1,5

 

и) Определяется коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое - Кнагр и зависящий от глубины промерзания - Zпp (рис. 5.3)

Рис. 5.3. Зависимость коэффициента Кнагр от глубины промерзания zпр от поверхности покрытия: 1 - супесь тяжелая и пылеватая; суглинок; 2 - песок; супесь легкая, крупная

 

к) Определяется коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта - Квл (табл. 5.4)

Таблица 5.4

Значения коэффициентаКвл

 

Относительная влажность W/WГ 0,6 0,7 0,8 0,9
Квл 1,0 1,1 1,2 1,3

л) Определяется расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна - lпуч по (5.2).

м) Выполняется проверка условия (5.1).

Если при расчетном сроке службы до 10 лет условие (5.1) не будет выполняться, а при сроке службы более 10 лет полученная величина возможного пучения lпуч будет превышать 80 % от допустимой lдоп (табл. 5.1), необходимо рассмотреть вариант устройства морозозащитного слоя. В этом случае предварительно определяется ориентировочная требуемая толщина морозоустойчивой конструкции дорожной одежды - hoд. Для этого, зная допустимую величину морозного пучения lдоп, рассчитывают среднюю величину морозного пучения lпуч.ср по формуле:

lпуч.ср = lдопУГВ Кпл Кгр Кнагр Квл. (5.5.)

Затем по графику рис. 5.1.в соответствии с группой грунта по степени пучинистости определяют hoд.

Жесткие дорожные одежды

Пример проектирования нежесткой дорожной одежды

Исходные данные

1. Категория проектируемой дороги — III.

2. Интенсивность движения на 1-й год N1 = 2100 авт/сут.

3.Состав движения Сm : легковые автомобили СЛ = 5%, грузовые весом от 1 до 2т- С1 =26%, от 2 до 5т - С2 = 23%, от 5 до 8т - С3= 15%, от 8 до 10т - С4= 17%, автобусы – С5 =12%, Тяг.с приц. – С6 = 7%.

4.Ежегодный рост интенсивности движения q — 5 %.

5.Дорожно-климатическая зона — II6 (Московская обл.)

6. Наличие дорожно-строительных материалов — песок, щебеночная смесь С3.гравийно-песчаная смесь, битум, цемент, асфальтобетон.

7. Грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь легкая;

8. Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

9. Глубина залегания грунтовых вод - 0,6 м.

10.Высота насыпи составляет 1,5 м;

Конструирование

Конструирование начинаем с обоснования типа дорожной одежды по капитальности покрытия в зависимости от категории дороги (см. табл.П.1.1 Приложение 1).

Для III технической категории могут быть запроектированы следующие типы дорожных одежд: капитальные, облегченные, а также переходные для первой стадии двухстадийного строительства.

Затем выбираются материалы слоев и их характеристики (модули упругости материалов и прочностные характеристики в зависимости от категории дороги и дорожно-климатической зоны, включая модули упругости и характеристики подстилающего грунтового слоя,см. Приложение 1).

Устройство дополнительных слоев основания обосновывается тем, что проектируемая дорога располагается во II –й дорожно-климатической зоне (зона избыточного увлажнения) и верхние слои земляного полотна сложены из супеси легкой, являющейся пучинистым грунтом.

Для дальнейшего расчета выбираем капитальный тип дорожной одежды, (приложение 1, рис. П.1.1, г).

В общем виде конструкция представлена на рис.10.1. Более детально результаты конструирования представлены в табл.10.4. Конкретизация свойств материалов слоев выполнена по таблицам приложения 1 в зависимости от категории дороги и дорожно-климатической зон. Предварительные минимально допустимые толщины слоев по табл.П.1.4 Приложения 1.


Рис.10.1. Конструкция нежесткой дорожной одежды

 

 

Слои покрытия: - верхний слой из горячей смеси для плотного асфальтобетона типов А, Б, В, Г и Д марки II (табл. П.1.2), битум БНД 60/90 (табл. П.1.3), h=4см (табл.П.1.4); - нижний слой из горячей смеси для пористого асфальтобетона марки II (табл. П.1.2), битум БНД 60/90 (табл. П.1.3), h=7см (табл.П.1.4).

 

Таблица 10.4

На морозоустойчивость

Проверка выполняется в следующей последовательности:

а) Определяется глубина промерзания дорожной конструкции по (5.3)

zпp = zпp(cp) × 1,38,

где zпp(cp) - средняя глубина промерзания для данного района, устанавливаемая при помощи карт изолиний (Прил.5 рис.П. 5.1), для условий г.Москвы zпp(cp) = 1,4м по формуле (5,3) получаем

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

б) Определяется lпуч ср. При глубине промерзания дорожной конструкции zпpдо 2м lпуч ср устанавливают по графикам рис. 5.1. По прил.5,табл.П. 5.2 супесь легкая относится к III грунтов и при zпp = 200см lпуч ср = 6см.

в) Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна – III.

г) Определяется коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Ну)-КУГВ, для III-типа местности по рис. 5.2. Определяющим фактором при этом является величина Ну, которая определяется следующим образом:

- для случая влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых

Ну = Нг.в. + hн – hд.о. = 0,6 + 1,5 – 0,67 = 1,43м

- для случая влияние длительно стоящих поверхностных вод

Ну = hн – hд.о. = 1,5 – 0,67 = 0,83м

Большее значение КУГВ , а значит более неблагоприятное получаем при

Ну = 0,83м, КУГВ = 0,75.

д) Определяется коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя - Кпл (табл. 5.2), при Купл = 0,98 Кпл = 1.

е) Определяется коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки - Кгр (табл. 5.3), для супесей Кгр = 1,1

и) Определяется коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое - Кнагр и зависящий от глубины промерзания - Zпp (рис. 5.3), при Zпp ≈ 2м для суглинка легкого Кнагр = 0,85.

к) Определяется коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта - Квл (табл. 5.4), при Wp = 0.75 Квл = 1.15.

л) Определяется расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна - lпуч по (5.2)

lпуч = lпуч срКУГВ Кпл КгрКнагрКвл = 6∙0,75∙1∙1,1∙0,85∙1,15 = 4,84см ,

м) Производится проверка условия (5.1) при lдоп = 4см, условие не выполняется.

н) Рассчитывается допустимая средняя величину морозного пучения lпуч.ср.доп по формуле (5.5.):

lпуч.ср. доп = lдопУГВ Кпл Кгр Кнагр Квл = 4/0,75∙1∙1,1∙0,85∙1,15 =5,73см.

о) Определяется hoд по графику рис. 5.1.в соответствии с группой грунта по степени пучинистости, hoд = 72см, таким образом для обеспечения условия морозоустойчивости следует увеличить толщину дорожной одежды до 72см. Выполним это за счет песчаного слоя назначив его толщину h5 =25см.

Проектирование нежесткой дорожной одежды завершено.

 

 

Пример проектирования жесткой дорожной одежды

Исходные данные

Исходные данныеобщего назначения соответствуют принятым в примере для проектирования нежестких дорожных одежд (разд.10.1).

Дополнительные исходные данные:

1. Срок службы – 25лет.

Конструирование

Типовая конструкция жесткой дорожной одежды выбирается из рис.6.1 для III категории дороги

Рис.11.1. Поперечные разрез типовой дорожных одежд с цементобетонным покрытием

для дорог III категории: 1 - покрытие; 2 - основание; 3 - нижний слой основания; 4 - земляное полотно; 5 - выравнивающий слой; 6 - краевая укрепительная полоса; 7 - укрепленная часть обочины; 8 - неукрепленная часть обочины; 9 - откос Примечание. На схемах не указан продольный и поперечный водоотвод

 

В соответствии с рекомендациями разд.6.1 для покрытия класс бетона по прочности следует принимать в зависимости от вида покрытия, категории автомобильной дороги и интенсивности расчетной нагрузки, (ед./сут) по прил.1, табл.П.1.14. При однослойном покрытии, III категории дороги и интенсивности расчетной нагрузки Np=1575 расчет.авт/сут. минимальный проектный класс по прочности на растяжение при изгибе Btb = 4МПа. Модуль упругости бетона Еб покрытия назначается по по прил.1, табл.П.1.15, принимая мелкозернистый бетон выбираем Еб = 26500МПа. При расчете конструкции по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев расчетный модуль упругости бетонного покрытия назначают в зоне швов покрытия, согласно табл.3.7 Еб.расч =1300МПа. Предварительную минимальную толщину покрытия принимается по табл.6.1, h1=20см.

В соответствии с рекомендациями разд.6.2 верхний слой основания предварительно принимаем из супеси легкой укрепленной цементом М40 с модулем упругости Е= 400 МПа (табл.П.1.10) толщиной h2=18см. Дополнительный слой основания проектируется из среднезернистого песка, h=20см с модулем упругости Е=120МПа (прил.2,табл. П.2.5), прочностные (сдвиговые) характеристики среднезернистого песка, с учетом SNp = 3410853 расчетных автомобилей (прил.2: табл.П.2.6) С=0,002МПа и φ=22˚.

Для определения характеристик подстилающего грунта необходимо установить уровень надежности проектируемой дорожной одежды. Жесткие дорожные одежды рассчитывают с учетом уровня надежности Кн принимаемого в соответствии с табл.7.1, в зависимости интенсивности расчетной нагрузки Np, для рассматриваемого примера Кн = 0,95.

Определение Wр выполняется в соответствии с прил.2. При суммарной толщине одежды до 0,75 м, Wр определяется по табл. П.2.1 в зависимости от дорожно-климатической зоны и подзоны (рис. П.2.2), схемы увлажнения земляного полотна и типа грунта по формуле

Wp = таб∙(1 + 0,1t)

Для рассматриваемого примера ДКЗ II6, схема увлажнения земляного полотна - 3, грунт- супесь легкая, получаем таб=0,67. Определение t производится по табл. П.4.2 Приложения 4 при КН=0,95 выбираем t = 1,71.

Wp = 0,67(1+0,1∙1,71)= 0,78 ≈ 0,8

По установленным Wр = 0,8 и SNp = 3410853 расчетных автомобилейопределяются расчетные значения прочностных (сдвиговых С и φ) и деформационных (модули упругости Ег) характеристик грунта рабочего слоя – супеси легкой. По прил.2: табл.П.2.4 - нормативные значения сдвиговых характеристик супеси легкой, С=0,003МПа и φ=12˚; табл.П.2.5 - нормативные значения модулей упругости супеси легкой Ег=43МПа.

 

11.4 Расчет монолитных цементобетонных покрытий

Расчет проводят путем проверки прочности покрытия по условию (7.1)

КпрТР ≤ Rри рt ,

где КпрТР - требуемый коэффициент прочности, определяемой в зависимости от категории дороги по табл.7.1 , для условий примера КпрТР = 1; Rри - расчетная прочность (сопротивление) бетона на растяжение при изгибе; σрt - напряжение растяжения при изгибе, определяемое по (7.4).

1) Определяется КУТР - требуемый коэффициент усталости бетона при повторном нагружении, определяется по (7.3);

КУТР = 1,08∙(∑NP)- 0,063 ,

где ∑NP - суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки за расчетный срок службы, для условий примера ∑NP = 3410853 расчетных автомобилей

КУТР = 1,08∙(∑NP)- 0,063 = 1,08∙3410853-0,063 = 0,42

2) Определяется Rри-расчетное сопротивление бетона на растяжение при изгибе определяют по формуле (7.2)

Rри = Btb∙Кн.пКУ ∙КF,

где Btb - класс бетона на растяжение при изгибе, для условий примера Btb = 4МПа (см.разд.11.3) ; Кн.п - коэффициент набора прочности со временем, для условий примера Кн.п=1,2; КF - коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания-оттаивания, КF = 0,95.

Rри = Btb∙Кн.пКУ ∙КF = 4∙1,2∙0,42∙0,95 = 1.92МПа

3) Выбирается расчетная схема для определения толщины покрытия, для условий примера выбрана первая расчетная схема.

4) Определяется общий (эквивалентный) модуль упругости основания Еобщ, как многослойной конструкции, определяется путем последовательного приведения слоистой системы к двухслойной.

Модули упругости материалов слоев, слагающих основание определяются по прил. 1, табл. П.1.8…П.1.13, а грунтов по прил. 2,табл.П.2.5…П.2.6.

4.1) Первая двухслойная система- (супесь легкая + среднезернистый песок) формируется для определения ЕЭП (рис.11.2) - на уровне дренирующего слоя песка:

 

Рис.11.2 Схема двухслойной системы для определения ЕЭП

(заливкой выделен нижний слой)

Определение ЕЭП производится в следующей последовательности:

- определяется hэппо (7.8)

hэп=2∙h3[0,17∙ E3 Э4)]0,3333= 2∙20∙(0,17∙120/43)0,3333=31см;

- определяется ЕЭП по (7.7) при D=50 см

ЕЭП3 /[ 0,71(ЕЭ4/E3)0,3333 arctg(1,35∙ hэп/D) + 0,64∙E3 / ЕЭ4arctg(D/ hэп)] =

=120/[0,71∙(43/120)0,3333 arctg(1,35∙31/50)+0.64∙120/43 arctg(50/31)]=55МПа.

4.2) Вторая двухслойная система- ( нижний слой (супесь легкая + среднезернистый песок ) + верхний слой (цементогрунт)) формируется для определения ЕЭ2 (рис.11.3) – на уровне цементогрунта.

 
 

 


Рис.11.3 Схема двухслойной системы для определения ЕЭ2

(заливкой выделен нижний слой)

Определение ЕЭЦ производится в следующей последовательности:

- определяется hэппо (7.8)

hэц=2∙h2[0,17∙ E2 Э3)]0,3333= 2∙18∙(0,17∙400/55)0,3333=38,6см;

- определяется ЕЭЦ по (7.7) при D=50 см

ЕЭЦ2 /[0,71( ЕЭ3/E2)0,3333arctg(1,35∙ hэц/D) + 0,64∙E2 / ЕЭ3arctg(D/ hэц)] =

=400/[0,71(55/400)0,3333arctg(1,35∙38,6/50)+0.64∙400/55 arctg(50/38,6)] =88МПа.

5) Построение графика зависимости Ку=f(h). Значения Ку определяются по формуле (7.9)

Ку=( σрtКпр)/( BtbКн.п КF ) .

Для построения графика следует заполнить табл.11.2. Входящие в табл.11.2 величины определяются в соответствии с формулами и таблицами разд.7.1: lу по форм.(7.6), Кt по табл.(7.2), σрt по форм.(7.4). Другие величины входящие в указанные формулы, для условий примера, имеют следующие значения: Qдн = Qрс kдн = 50∙1,3 = 65кН по (7.4*), R=[Qдн /(0,1∙π pш)]0,5 = [65/(0.1∙3.14∙0.6)]0.5 = 18,57смпо (7.5), KM =1,5,Kусл =0,66, КШТ =1, КпрТР = 1, Btb = 4МПа, Кн.п=1,2, КF = 0,95, Еб = 26500МПа, Еоб.о = ЕЭЦ = 361МПа, μб = 0,2, μо = 0,3

 

Таблица 11.2

Величины для построения графика зависимостиКу=f(h)

#G0Значение , см lу,см Kt σрt,МПа Ку
72,46 0,85 2,11 0,46
79,71 0,80 1,94 0,43
86,95 0,73 1,86 0,41

 

В табл.11.2 приводятся значения величин зависящих от толщины покрытия h.

Рис.11.4 График Ку=f(h)

С помощью построенного графика определяется толщина покрытия соответствующую требуемому коэффициенту усталости КУТР = 0,42 (см. разд.11.4 п.1) определенного по формуле (7.3). По рис.11.4 определяем

h = 22.5см ≈ 23см. Расчет цементобетонного покрытия завершен.

 

Общие положения

Дорожная одежда - часть автомобильной дороги, располагающаяся на земляном полотне, в пределах проезжей части рис. 1.1

Проезжая часть -часть автомобильной дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей.

 


Дорожная одежда представляет слоистую (или многослойную) конструкцию из материалов, хорошо сопротивляющихся воздействию транспорта и погодно-климатическим факторов. В зависимости от места расположения и функционального назначения в дорожной одежде различают следующие конструктивные слои (рис. 1.2).

 

 

Дорожная одежда под воздействием колес автомобильного транспорта деформируется и разрушается рис.1.3, 1.4 [2].


Рис. 1.3. Схема деформирования и разрушения нежестких дорожных одежд под колесом автомобиля: 1 — чаша прогиба; 2 — зона сжатия одежды; 3 — зона растяжения; 4—поверхность среза одежды; 5 — площадь передачи давления на грунт; 6 — уплотнение грунта в основании; 7 — направление сжатия грунта; 8 – сдвиг несвязных (дискретных) слоев основания и подстилающих слоев грунта; 9 — трещины от растяжения при изгибе в монолитных слоях; Δ — осадка дорожной одежды; D – диаметр принятого отпечатка от колеса на поверхности покрытия.

В настоящее время используются два признака классификации дорожных одежд: 1 - по механическим свойствам[5] (по сопротивлению нагрузкам от автотранспорта и по реакции на климатические воздействия [6]); 2 - по типу покрытий (по капитальности покрытий).

По первому признаку различают жесткие и нежесткие дорожные одежды. Жесткие дорожные одежды содержат цементобетонные покрытия и основания.Нежесткие дорожные одежды не содержат слоев из цементобетона.

По второму признаку различают следующие типы дорожных одежд - капитальные, облегченные, переходные и низшие.

В жестких дорожных одеждах между покрытием и основанием при необходимости укладывают выравнивающий слой из обработанных вяжущими зернистых материалов, который в качестве конструктивного слоя одежды не рассматривается и в расчетах не учитывается.

Проектирование дорожных одежд представляет собой единый процесс, состоящий из двух частей (этапов) конструирования и расчета.

 

Нежесткие дорожные одежды

2.Конструирование нежестких дорожных одежд

Конструирование выполняется с целью разработки или выбора из типовых (см. рис. П.1.1 Приложение 1) конструкции дорожной одежды. При этом должны быть установлены:

1. Тип дорожной одежд по капитальности (в зависимости от категории дороги см. табл.П.1.1 Приложение 1).

2. Материалы слоев и их характеристики (модули упругости материалов слоев и прочностные характеристики в зависимости от категории дороги и дорожно-климатической зоны, включая модули упругости и характеристики подстилающего грунтового слоя, см. Приложение 1).

3. Необходимость устройства дополнительных слоев основания (дренирующих и морозозащитных слоев).

4. Предварительные толщины слоев (табл.П.1.4 Приложение 1).

 

Различают следующие элементы дорожной одежды Рис.1.2. [1]:

Покрытие- верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес транспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов.

По поверхности покрытия могут быть устроены слои поверхностных обработок различного назначения (слои для повышения шероховатости, защитные слои и т.п.).

Основание- часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также морозоустойчивость и осушение конструкции.

Следует различать несущую часть основания (несущее основание) и дополнительные слои основания. Несущая часть основания должна обеспечивать прочность дорожной одежды и быть морозоустойчивой.

Дополнительные слои основания - слои между несущим основанием и подстилающим грунтом, предусматриваемые при наличии неблагоприятных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условий. Эти слои совместно с покрытием и основанием должны обеспечивать необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать условия для снижения толщины вышележащих слоев из дорогостоящих материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой, его называют морозозащитным, теплоизолирующим, дренирующим. К дополнительным слоям и прослойкам относят также гидро- и пароизолирующие, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительные слои устраивают из песка и других местных материалов в естественном состоянии или укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими, из местных грунтов, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавками пористых заполнителей и т.д., а также из различного рода специальных индустриально выпускаемых материалов (геотекстиль, пенопласт, полимерная пленка и т.п.).

 

2.1 Конструирование слоев покрытий

Покрытия капитальных дорожных одежд

Верхние слои покрытия для капитальныхнежестких дорожных одежд, как правило, являются асфальтобетонными.

Основной задачей, при конструировании пакета асфальтобетонных слоев, является оптимизация толщины верхнего слоя из плотного или высокоплотного асфальтобетона и сокращение числа слоев.

Вид, марку и тип асфальтобетона для покрытия назначают в соответствии с положениями действующих нормативов [10,11]. Типы дорожных одежд, основные виды покрытий и область их применения приведены в табл. П.1.1.(Приложение 1). Асфальтобетонные и дегтебетонные смеси и каменные материалы, обработанные органическими вяжущими, для покрытий должны применяться в соответствии с табл. П.1.2. (Приложение 1). Область применения асфальтобетонов при устройстве верхних слоев покрытий автомобильных дорог и городских улиц представлена в табл. П.1.3 (Приложение 1). Типовые конструкции представлены на рис. П.1.1. (Приложение 1).

Независимо от результатов расчета на прочность дорожной одежды толщины конструктивных слоев в уплотненном состоянии следует принимать не менее приведенных в табл.П.1.4(Приложение 1).

В процессе конструирования толщину отдельных слоев предварительно назначают в диапазоне от минимальной конструктивной толщины, регламентируемой действующими нормативами (табл.П.1.4), до практически принятых значений (например, в типовых проектах, рис. П.1.1) для данного региона.

Толщину слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее и укладываемых на верхний слой основания из материалов, укрепленных цементом, для ограничения появления «отраженных» трещин на покрытии нужно принимать, как правило, не менее толщины слоев, укрепленных цементом. При этом минимальная толщина слоев с органическими вяжущими должна быть для капитальных дорожных одежд не менее 18 см, для облегченных не менее 12 см.

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

Для повышения трещиностойкости покрытия могут быть предусмотрены специальные трещинопрерывающие прослойки, в том числе на основе геосеток и геотекстиля, использование модифицированных вяжущих в материале покрытия и другие специальные решения.



Последнее изменение этой страницы: 2016-06-26; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.172.217.174 (0.02 с.)