Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

ккал/кГ; С — удельная теплоемкость грунта, ккал! кГ • град. Уравнение (IV. 14) учитывает миграцию влаги в полотне и фазовые

превращения по формуле (IV. 11).

При расчете и конструировании дорожных одежд по методу ХАДИ значительное внимание уделяется технико-экономическому обосно­ ванию расчетных параметров и прежде всего расчетного эквивалент­ ного модуля упругости дорожной одежды и расчетной прочности грунта полотна.

§ IV.2. Последовательность расчета и конструирование

дорожных одежд по методу ХАДИ

Особенностью метода ХАДИ является возможность расчета сразу общей толщины одежды.

Для расчета толщины одежды необходимо иметь следующие исход­ ные данные: модуль упругости верхнего слоя Ев, расчетный модуль упругости грунта земляного полотна Е0, расчетный модуль упругости дорожной одежды Ер, параметры расчетного автомобиля — р, г.

Определив по графику (рис. IV.6) интенсивность движения, при­ веденную к расчетному автомобилю, вычисляют по формуле (IV. 1) значение £ т р . Для этой цели можно также пользоваться графиком, приведенным на рис. IV.7, который аналогичен рис. I I 1.3, предлагае­ мому для тех же целей МАДИ, но имеет некоторые отличия, объяс­ няемые особенностями методики ХАДИ.

По известной величине £ т р , пользуясь формулой (IV.5), вычисляют расчетный модуль Ер. Независимо от результатов расчета по формуле (IV.5) расчетные модули не должны быть ниже минимально допустимых величин, численные значения которых практически сходятся с рекомен­ дациями МАДИ (см. табл. I I 1.9).

После расчета Я приступают к конструированию (рис. IV.8) сло­ истой системы. Конструирование рекомендуется вести в такой после­ довательности.

Вначале необходимо построить теоретическую эпюру модулей Ez.

275

Котчестёо о.Ьтомод'илей&гитки.

Рис. IV.6. График для приведения интенсивности движения к расчетной. На на­ клонных прямых указаны марки автомобилей

Рис. IV.7. График для определения требуемого модуля упругости дорожных одежд:

Ординаты и абсциссы кри­ вой Ег приведены в зависи­ мости от т в табл. IV.2.

Взависимости от наличия местных материалов, а также возможности получения их централизованно выбирают конструктивные слои дорож­ ной одежды и устанавливают значение их модуля упру­ гости.

Вдорожной одежде напря­ жения и деформации от на­

грузки плавно убывают свер­ ху вниз. Поэтому в верхних слоях одежды нужно приме­

нять более прочные материалы с большим модулем упругости, в ниж­ них слоях — менее прочные материалы с меньшим модулем упругости. Модуль упругости материалов должен плавно уменьшаться от верх­ них слоев к нижним. При резкой разнице в модулях смежных слоев происходит концентрация напряжений в более жестком слое, которая может привести к его преждевременному разрушению.

Тип покрытия назначают в зависимости от категории дороги и кли­ матических условий. Принимают прочные и гидрофобные материалы. Покрытие должно иметь хорошую шероховатость, обеспечивающую ко­ эффициент сцепления с пневматикой не менее 0,50—0,55. Кроме того, покрытие должно иметь хорошее сцепление с нижележащим слоем.

277

В верхней части одежды необходимо применять слои из прочных ка­ менных материалов, укрепленных вяжущими. В большинстве слу­ чаев такие материалы имеют высокую стоимость, поэтому их назначают с учетом технологических требований по возможности меньшей тол­ щины.

Местные слабопрочные материалы необходимо использовать в ниж­ ней части дорожных одежд. Количество слоев одежды по возможности должно быть минимальным. Увеличение числа слоев усложняет тех­ нологию и организацию строительства.

Толщины слоев одежды определяются в процессе конструирования. При выборе толщины слоев необходимо учитывать условия формиро­ вания прочных структур. При толщине слоя менее допустимой фор­ мирование структуры в процессе эксплуатации протекает замедленно и прочность слоя понижается. Допустимые минимальные толщины

растягивающие напряжения на нижней поверхности слоев. Для этого вычисляют отношение тл =

278

слоя одежды определяется выражением

Фактическая площадь эпюры модулей одежды, состоящей из п слоев толщиной Нп с модулями Еп, определяется выражением

Отклонения между теоретической и фактической площадью долж­ ны быть не более 10%, т. е. должно иметь место равенство Рф =

=(0;9—1,1)F.

По условиям расчета в методе ХАДИ модуль упругости верхнего слоя Ев должен равняться максимальному модулю упругости одежды £р. При этом в пределах данного слоя фактическая эпюра модулей бу­ дет несколько превышать площадь теоретической эпюры, что идет в запас прочности наиболее напряженного слоя покрытия.

Остальные слои. вписывают таким образом, чтобы площадь фак­ тической эпюры модулей была примерно равна теоретической, т. е.

h « /2, / з « / 4 -

Напряженно-деформированное состояние одежды, земляного по­ лотна и их водно-тепловой режим взаимосвязаны. Так, например, при увеличении жесткости одежды на грунт земляного полотна переда­ ются меньшие нагрузки. При более жестком подстилающем грунте де­ формация одежды уменьшается. Если нижние слои одежды выполнены из материалов с малой паро- и воздухопроницаемостью, то влагонакопление в подстилающем грунте за счет парообразной влаги уменьшится. Поэтому работа земляного полотна и дорожной одежды в конструк­ ции должна рассматриваться комплексно. При таком подходе мож­ но выявить резервы конструирования одежд, лучше использовать ма­ териалы в конструкции и обеспечить наибольший экономический эффект.

При проектировании комплексной дорожной конструкции особое внимание необходимо уделять повышению прочности подстилающего грунта, которая существенно влияет на прочность и экономичность дорожной одежды.

В большинстве случаев улучшение водно-теплового режима верх­ ней части земляного полотна и повышение его прочности связаны с не­ большими дополнительными затратами, которые полностью компен­ сируются снижением толщины и стоимости одежд.

При одной и той же первоначальной прочности дорожной одежды, но различных значениях паропроницаемости, влагопроводности, теп­ лопроводности и разном расположении слоев водно-тепловой режим и прочность грунта земляного полотна в процессе эксплуатации до­ роги существенно изменяются, что влияет на прочность всей слоистой системы,

279