Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

кого штампа, в формулу (П.65) не вводят. Зная общий модуль упру­ гости на поверхности и по подошве слоя, можно с помощью номограммы рис. 11.59 или детали этой номограммы, построенной в более крупном масштабе (рис. 11.60), получить величину модуля упругости материала испытываемого слоя.

Более подробно методика испытания местным нагружением из­ лагается в специальной литературе [35,69].

Что касается характеристик сопротивления слабосвязных мате­ риалов сдвигу, они могут быть получены путем испытания образцов большого размера в соответствующих сдвиговых приборах или прибо­ рах трехосного сжатия.

На приборах плоскостного сдвига конструкция каретки прибора, в которой находится испытываемый образец, должна допускать свобод­ ное изменение объема материала при испытании, чтобы не сказыва­ лись на результатах явления дилатансии.

Рис. 11.60. Деталь номограммы (см. рис. 11.59) в крупном масштабе

156

Г л а в а 8

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРИМЕР РАСЧЕТА

§ 11.21. Общие приципы проектирования

Проектирование многослойной дорожной одежды на современных автомобильных дорогах является сложным творческим процессом, требующим больших знаний, опыта и инициативы. Проектировщику приходится учитывать влияние на работу одежды многих факторов как природных, так и эксплуатационных.

Конструкция дорожной одежды разрабатывается с учетом требо­ ваний, предъявляемых к дороге данной категории, а также ожидае­ мого в перспективе движения. Она в большой степени зависит от свойств грунта земляного полотна и условий его увлажнения.

Наиболее целесообразная в имеющихся условиях конструкция может быть создана только в результате совместного проектирования одежды проезжей части и земляного полотна, с учетом как требований к прочности, так и к морозоустойчивости всей конструкции в целом. Чем более суровы климатические условия, неблагоприятнее грунты и гидрогеология, тем важнее вопросы назначения конструкций дорожной одежды и земляного полотна решать совместно как единый, связан­ ный комплекс.

Конструкции одежды разрабатывают для каждого участка или ряда участков дороги с одинаковым типом покрытия и одними и теми же расчетными нагрузками, однородными грунтами и характером ув­ лажнения, а также близкими условиями в части обеспеченности ма­ териалами.

На дорогах высших категорий, как правило, устраивают покрытия капитального типа из асфальтового бетона и подобных ему смесей, усовершенствованные облегченные покрытия из обработанных орга­ ническими вяжущими щебеночных и гравийных материалов проекти­ руют на дорогах I I I и IV категорий.

Верхние слои основания, в которых развиваются значительные напряжения от временных нагрузок, проектируют из прочных «мате­ риалов: уплотненный по принципу заклинки фракционированный ще­ бень, обработанный при необходимости вязкими битумами или дегтями, подобранные щебеночные или гравийные смеси, укрепленные не­ органическими или вязкими органическими вяжущими. Нижние слои оснований сооружают чаще всего из местных материалов, иногда с до­ бавками вяжущего.

Выбор того или иного материала диктуется экономическими сооб­ ражениями с учетом морозо- и водостойкости. При этом принцип мак­ симального использования в дорожной одежде различных местных строительных материалов всегда был и в дальнейшем останется ос­ новным условием создания наиболее экономичных дорожных кон­ струкций.

В районах с влажным климатом целесообразно укладывать в ниж­ ние слои основания фильтрующие материалы, способствующие более

157

быстрому осушению конструкции. В то же время в сухих районах, где основной источник увлажнения—конденсация парообразной влаги, целесообразнее слабопароводопроницаемые материалы.

При назначении толщины конструктивных слоев должны быть •обеспечены нормальные условия формирования материала в процессе строительства.

Значения расчетных характеристик грунта и материалов прини­ мают по табл. II.6 — 11.10 либо устанавливают путем непосредствен­ ных испытаний.

В сложных условиях разрабатывают два или более вариантов конструкции одежды и оптимальное решение находят на основании технико-экономического сравнения.

§ 11.22. Расчет дорожных одежд с усовершенствованными

покрытиями капитального типа

Одежды с усовершенствованными покрытиями капитального типа, к которым предъявляют наиболее высокие эксплуатационные требо­ вания, проектируют на работу в стадии обратимых деформаций. Расчет их ведут на наиболее тяжелые автомобили, систематическое движение которых возможно за период до очередного капитального ремонта. На дорогах общей сети за расчетные принимают нагрузки, нормируе­ мые действующим ГОСТом на весовые параметры автомобилей и авто­ бусов для дорог соответствующих категорий (см. гл. 13). На промыш­ ленных и других специальных дорогах, где возможно движение более тяжелых автомобилей или автопоездов, расчетные нагрузки прини­ мают с учетом намечаемого в перспективе движения.

Приведение автомобилей разных марок к расчетному автомобилю осуществляют с помощью коэффициентов, приводимых ниже в гл. 13. Многоосные автомобили и автопоезда при определении расчетной интенсивности движения учитывают по числу расчетных осей.

Общую толщину одежды с капитальным покрытием назначают исходя из условия, чтобы в подстилающем одежду грунте не достига­ лось предельное равновесие по сдвигу*.

Это условие обеспечивается, если

сдвига в подстилающем грунте, слагающееся из величины актив­

стилающем грунте; К — комплексный коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции.

* В случаях когда одежда рассчитывается по трем критериям предельного состояния [31], при назначении общей толщины одежды учитывается также вели­ чина нормативного прогиба (см. ч. I I I ) .

158

Значения коэффициента К определяют из выражения

В настоящее время значения частных коэффициентов могут быть назначены исходя из следующих соображений:

а) повышение напряжений в дорожной одежде по сравнению со статическими из-за динамических перегрузок, вызванных наличием неровностей на проезжей части, колебаниями в системе подвески авто­

тами, когда напряжения вычисляют с использованием расчетной схемы

в) под действием повторяющихся нагрузок от движения сопротив­ ление грунтов сдвигу, как показали исследования, существенно сни­ жается вследствие тиксотропных изменений в пленках связанной воды и ряда других факторов. Это снижение учитывают введением к нор­ мативному сцеплению коэффициента kx = 0,6. В полностью водонасыщенных слабофильтрующих грунтах эффект повторного нагружения в несколько раз выше (см. гл. 3) и этот коэффициент неприменим;

г) из-за неоднородности используемых материалов, недоучета особенностей местных условий, возможных отступлений при строи­ тельстве от действующей технологии не исключено возникновение в одежде не предусмотренных расчетом пластических деформаций, приводящих к образованию неровностей на проезжей части.

Вероятность образования недопустимых неровностей тем больше, чем интенсивнее движение по дороге. Поэтому коэффициент запаса на неоднородность условий k2 принимается с учетом интенсивности движения (табл. 11.11). Приводимые значения коэффициентов-—ре­ зультат лишь первого этапа исследований. В дальнейшем по мере со­ вершенствования теории и накопления экспериментальных данных часть из перечисленных факторов будет учитываться в расчетах функ­ циональными зависимостями; остальные коэффициенты будут уточ­ няться и дифференцироваться.

Чтобы упростить расчеты, ряд коэффициентов целесообразно объ­

* Правильнее было бы вводить величину п только на временную нагрузку; учитывая, однако, малое значение т а . в , такого разделения не делают.

159

Тогда условие прочности примет вид:

для одежд, подстилаемых связными грунтами, когда используется расчетная схема с совместным смещением слоев на контакте, К' = 0,8; для одежд, подстилаемых слабосвязными скелетными грунтами,

где показывают число слоев, толщину каждого слоя из тех или иных материалов и расчетные характеристики (рис. 11.61). В процессе рас­ чета намеченная предварительно конструкция дорожной одежды корректируется.

2. Многослойную конструкцию приводят к двухслойной, где верхним слоем является одежда, а нижним — подстилающий грунт. Для этого находят средневзвешенный модуль упругости пакета слоев

ных систем [37], вычисление модуля упругости эквивалентного по рас­

160