герб

ГОСТы

флаг

Методические рекомендации Методические рекомендации по проектированию дорожных одежд на действие подвижных нагрузок (в условиях Западной Сибири)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО
- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
( СОЮЗДОРНИИ )

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
НА
ДЕЙСТВИЕ ПОДВИЖНЫХ НАГРУЗОК
( В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ )

Одобрены Минтрансстроем

Москва 1978

Содержат основные положения метода расчета дорожных одежд на действие подвижных нагрузок с учетом изменений водно - теплового режима дорожных одежд и верхней части земляного полотна в течение теплого периода года .

Приводятся примеры расчета дорожных одежд для III дорожно - климатической зоны .

Предисловие

« Методические рекомендации по проектированию дорожных одежд на действие подвижных нагрузок ( в условиях Западной Сибири )» составлены на основе исследований , проведенных Омским филиалом Союздорнии и Сибирским автомобильно - дорожным и нститутом им . В. В . Куйбышева в течение 1967 - 1978 гг ., и изучения опыта работы дорожных одежд в условиях Западной Сибири .

Настоящие « Методические рекомендации» , о снованные на новом принципе расчета дорожных одежд , публикуются для ознакомления с ним широких кругов специалистов и выполнения пробных и сравнительных расчетов применительно к условиям Западной Сибири , для которых предложены конкретные значения расчетных параметров .

« Методические рекомендации» составили канд . техн . на ук А . В . Смирнов , инженеры Б . Б . Самойленко, А . С . Пилипенко , А . Г . Широков ( Омский филиал Союздорнии ) с использованием материалов инж . А.Г . Малофеева ( СибАДИ ) и инж . Л . Г . Ефремова ( МАДИ ).

1. Общие положения

1.1 . Настоящие « Методические рекомендации» предназначены для опытного проектирования дорожных одежд автомобильных дорог I - IV категорий в условиях Западной Сибири с учетом грунтовых и климатических условий и воздействия подвижных колесных нагрузок .

1.2 . « Методические рекомендации» предусматривают проектирование дорожных одежд на земляном полотне , возведенном в соответствии со СНиП II - Д .5-72.

1.3 . При проектировании дорожных одежд на действие подвижных нагрузок за расчетную нагрузку принимают 10 тс на ось с приведением разнородного состава транспортного потока к этой нагрузке .

1.4 . Предлагаемый метод расчета дорожных одежд предусматривает работу дорожных одежд в стадии обратимых деформаций . Общий срок службы одежды включает время ее работы в упругой стадии и время работы до допустимого уровня эксплуатационного состояния .

1.8 . Движение автомобиля по поверхности покрытия вызывает деформацию дорожных одежд и сопровождается передачей кинетической энергии . При однократном проезде колеса передаваемая кинетическая энергия ( в кДж или тм 2 / с 2 ) равна :

                                                            ( 1)

где m - масса колесной нагрузки расчетного автомобиля , т ;

u - упругий прогиб , м ;

t - время загружения , с ;

 - скорость деформирования поверхности дорожной одежды , м / с .

При многократном приложении расчетной колесной нагрузки за период эксплуатации дорожной одежды переданная ей кинетическая энергия ( в кДж ) составит :

                                              ( 2)

где s - время работы одежды в стадии обратимых деформаций , годы ;

i - число месяцев в году работы дорожной одежды на талом основании ;

n - среднемесячное количество приложений расчетной колесной нагрузки .

1.6 . Применительно к процессу взаимодействия транспортных потоков и дорожных одежд закон сохранения и превращения энергии , составляющий основу метода , формулируется в виде :

∑Е = ∑Е y + Етепл + D Епот                                               ( 3)

или

где m пр - масса дорожной одежды и грунтового основания , вовлекаемая з колебания при воздействии подвижной нагрузки , т ;

 - предельная скорость деформаций дорожной одежды , м / с ;

С s - коэффициент , отражающий степень снижения предельной потенциальной энергии упругих колебаний в процессе эксплуатации за счет усталостных явлений ;

Етепл - кинетическая энергия , преобразуемая в тепловую , кДж ;

∆Епот - потенциальная энергия пластических деформаций дорожной одежды , кДж . Потери энергии за счет тепловыделения при деформировании дорожной одежды в процессе взаимодействия с подвижными нагрузками , а также потенциальная энергия пластических деформаций малы и в дальнейших расчетах не учитываются;

∑Е y - предельная потенциальная энергия упругих колебаний дорожной одежды до нарушения сплошности одного из конструктивных слоев , сопротивляющихся изгибу , кДж ;

∑Е - кинетическая энергия , кДж .

2. Расчет дорожных одежд

2.1 . Расчет толщины покрытий и оснований дорожных одежд производится путем сопоставления передаваемой кинетической энергии транспортным потоком с предельной потенциальной энергией упругих колебаний , воспринимаемой дорожной одеждой .

Динамическую устойчивость дорожной одежды определяет условие

∑Е £ ∑Еу ,                                                                         ( 4)

достигаемое последовательным приближением с точностью д о 10 %.

2.2 . Передаваемую кинетическую энергию определяют в следующем порядке :

устанавливают срок эксплуатации дорожной одежды в стадии обратимых деформаций , выделяя его из общего срока службы одежды до капитального ремонта ;

предварительно назначают тип и толщину покрытий и оснований дорожной одежды , которую проверяют на морозоустойчивость по ВСН 46-72;

устанавливают длительность работы дорожной одежды на талом грунтовом основании ;

определяют среднемесячное количество приложений расчетной колесной подвижной нагрузки ;

определяют среднемесячную температуру асфальтобетонных покрытий и оснований за теплый период года и их динамические модули упругости ;

устанавливают среднемесячную влажность грунтов земляного полотна и их динамические модуля упругости ;

определяют динамический эквивалентный модуль упругости основания дорожной одежды за каждый месяц теплого периода года ;

определяют скорость изменения прогиба дорожной одежды под действием подвижной расчетной колесной нагрузки ;

устанавливают передаваемую дорожной о дежде кинетическую энергию за месяц , за весь период работы одежды в году на талом грунтовом основании , а также срок работы одежды в стадии обратимых деформаций .

2.3 . Предельную потенциальную энергию дорожной одежды к концу срока эксплуатации в стадии обратимых деформаций определяют в следующем порядке :

рассчитывают массу дорожной одежды и грунтового основания , вовлекаемую в колебания ;

назначают предельные обратимые прогибы материалов покрытий и оснований в зависимости от среднемесячных дневных температур и параметры усталости ( по результатам лабораторных и спытаний образцов - балочек );

по величине динамического эквивалентного модуля упругости одежды помесячно назначают функции веса растягивающих напряжений при изгибе монолитных слоев покрытий и оснований и функцию веса сжимающих напряжений , воспринимаемых земляным полотном ;

вычисляют среднемесячные предельно допустимые скорости деформаций дорожной одежды ;

определяют предельную потенциальную энергию колебаний дорожной одежды за месяц , весь теплый период года , а также к последнему году работы е е в стадии обратимых деформаций .

2.4 . Общий срок службы дорожных одежд до капитального ремонта принимают по табл . 1 .

Таблица 1

Категория дороги

Покрытие

Основание

Срок эксплуатации дорожных одежд до капитального ремонта So , годы

Коэффициенты

a 1

a 2

I , II , III

Капитальные усовершенствованные

Цементобетон

Дискретное

25

0,40

0,60

Укрепленное

30

0,50

0,65

Асфальтобетон I и II марки

Дискретное

15

0,15

0,25

Укрепленное

15

0,25

0,55

III

Облегченные

Асфальтобетон II и III марки

Дискретное

10

0,16

0,35

Укрепленное

10

0,30

0,50

IV

Асфальтобетон III и IV марки

-

8

0,20

0,45

Примечания:

1 . Коэффициенты a 1 и a 2 получены на основании опыта эксплуатации автомобильных дорог Западной Сибири.

2 . Коэффициент a 1 соответствует эксплуатационному состоянию, характеризуемому отсутствием трещин и выбоин и ровностью покрытий одежд нежесткого типа по толчкомеру не более 50 см/км, а жесткого типа - не более 150 см/км.

3 . Коэффициент a 2 соответствует эксплуатационному состоянию, характеризуемому ровностью покрытий одежд нежесткого типа по толчкомеру не более 150 см/км, а жесткого типа - не более 250 см/км. При этом процент поражения площади покрытий трещинообразованием и выбоинами на одеждах нежесткого типа составляет не более 40 %, а показатели растрескивания покрытий одежд жесткого типа - не более 20 м/100 м2.

Расчет передаваемой дорожным одеждам кинетической энергии от транспортного потока , а также предельной потенциальной энергии упругих колебаний производят на срок эксплуатации S , равный длительности работы одежды в стадии обратимых деформаций и определяемый по формуле:

S = So ∙ a 1,2 ,

где a 1,2 - соответственно коэффициенты учета длительности эксплуатации одежд в стадии обратимых деформаций и до удовлетворительного состояния покрытий по ровности ( табл . 1).

2.5 . Для расчета кинетической энергии , передаваемой дорожным одеждам , предварительно назначают минимальные толщины покрытий и оснований :

                                                                                                                                   Толщина слоя , см

Цементобетон ................................................................................................................ …………………20

Плотный асфальтобетон ( горячий или теплый ) ........................................................ …………………..8

Щебень , обработанный способом пропитки ............................................................. …………………..8

Щебеночные ( гравийные ) материалы , обработанные вяжущим способом   смешения на дороге…    8

Щебеночные ( гравийные ) материалы , укрепленные цементом ,

на каменном   : основании или на грунте , укрепленном вяжущим ........................... ………………     .12

Грунты и малопрочные каменные материалы , обработанные органическими

или неорганическими вяжущими ................................................................................ …………………..10

Щебеночные ( гравийные ) материалы , не обработанные вяжущим :

на песчаном основании ……………………………………………………………………………….     15

на прочном основании ( каменном или из укрепленного грунта ): для щебня…………………………10

для гравийного материала ........................................................................................... ………………….. 12

В случае необходимости при последующих пересчетах толщину покрытия увеличивать на 2 - 3 см , основания - на 5 см .

2.6 . Длительность работы дорожной одежды ( в месяцах ) на талом основании определяют по формуле :

                                                          ( 5)

где Тв > 0 ° C - длительность теплого периода , дни ( принимают в соответствии со « Справочником по климату СССР» как сумму дней с момента перехода среднемесячной температуры воздуха через 0 °С в весенний период до момента перехода среднемесячной температуры воздуха через 0 °С в осенний период );

А II I , А IV - ориентировочное количество дней соответственно оттаивания дорожной конструкции на глубину 1,5 Д и промерзания ее на глубину 2 Д от поверхности покрытия , принимаемое по табл . 2.

Таблица 2

Дорожно - климатическая зона

Количество дней

оттаивания AIII

промерзаний AIV

I

15

10

II

13

12

III

12

15

IV

11

30

2.7 . Категорию дороги устанавливают по суточной интенсивности движения согласно СНиП II - Д .5-72.

Количество приложений расчетных колесных нагрузок за месяц в пределах одной полосы движения определяют по формуле ( 6), полученной на основе расчетов частотных характеристик и плотности вероятностного транспортного потока :

                                                          ( 6)

где  - суточная интенсивность движения , авт / сутки , средняя за период эксплуатации дорожных одежд в стадии обратимых деформаций , определяемая при законах роста интенсивности движения Ns = N 1 (1 + gS ) и

Ns = N 1 (1 + g ) s и известной начальной интенсивности N 1 соответственно как :

и

.

При известной перспективной интенсивности движения Ns среднесуточная интенсивность движения   с учетом отмеченных законов ее изменения определяется с оответственно :

и

где g - ежегодный прирост интенсивности д вижения относительно единицы ;

Kg - коэффициент учета доли расчетных автомобилей в потоке ( табл . 1.1 приложения 1).

2.8 . Динамические модули материалов покрытия , основания и грунтов земляного полотна назначаются с учетом изменения температурно - влажностного режима и продолжительности действия нагрузки ( приложение 2 ).

2.9 . Эквивалентный динамический модуль упругости системы « грунт земляного полотна - основание» определяют в следующем порядке ( рис . 1 ):

определяют по величине  и   значение η ( приложение 3), затем устанавливают

определяют по величинам   и   новое значение η ( приложение 3) и устанавливают

последовательно для каждого слоя конструкции , начиная с нижнего , определяют  и общий .

2.10 . Скорость колебаний дорожных одежд от действия подвижной нагрузки определяют по значениям , ,  для каждого месяца тепло го периода в зависимости от скорости движения транспортного потока ( скорость транспортного потока на дорогах общего пользования составляет в среднем 60 км / ч ) и величины нагрузок по номограмме рис . 2 .

Рис . 1 . Схема для определения эквивалентного динамического м одуля упругости основания


Рис . 2 . Номограмма для определения скоростей колебаний дорожных одежд :

   - жесткого типа ;  - нежесткого типа

 

2.11 . Кинетическую энергию , передаваемую дорожной одежде , рассчитывают по формуле ( 2 ). При этом массу колесной нагрузки расчетного автомобиля для автомобилей группы А и Б ( по ГОСТ 9314-59) принимают соответственно 5 и 3 т .

2.12 . Предельную потенциальную энергию к концу периода работы дорожной одежды в стадии обратимых деформаций определяют ( в к Дж ) по формуле

                                              ( 7)

где m пр - масса дорожной одежды и грунтового основания , вовлекаемая в колебания , т , рассчитываемая по формуле

                                                            ( 8)

Ддин - размер динамической чаши прогибов , для одежд жесткого типа Ддин = 20 Д , но не менее длины плиты , для одежд нежесткого типа при общем эквивалентном динамическом модуле   более 6000 кгс / см2 , равном 5000 и 4000 кгс / см2 Ддин соответственно равны 10Д; 6,5Д и 5 Д ( Д = 34 см );

ρ - средняя плотность слоев дорожной одежды и грунтового основания , т / м3 ;

h - глубина зоны активного динамического деформирования , определяемая для жестких дорожных одежд по номограмме рис . 4.1 приложения 4, для нежестких - по табл . 4.1 приложения 4;

 - среднемесячные предельные скорости колебаний дорожной одежды , определяемые для покрытий , лежащих на дискретных основаниях , по формуле

                                                         ( 9)

для покрытий , лежащих на монолитных основаниях :

                                        ( 10)

u 1 , u 2 - предельные обратимые прогибы образцов оболочек материалов покрытий и оснований при испытаниях на изгиб , определяемые для асфальтобетонов в зависимости от среднемесячной дневной температуры :

u1, u2 = А v + В v Т .                                                                     ( 11)

Значения А v и В v приведены в табл . 3 .

Таблица 3

Асфальтобетон типов А и Б

Постоянные величины

А v

В v

Горячий

0,1

0,008

Теплый

0,12

0,006

Примечание . Для асфальтобетонов типов В, Г и Д постоянная А v увеличивается на 3 %, а постоянная В v - на 18 %.

Для остальных материалов значения предельных упругих прогибов, а также параметр усталости (а i ) и плотность (ρ i ) монолитных материалов покрытий и оснований даны в табл. 2.1 приложения 2.

t з . л. - длительность загружения образцов - балочек при испытании на изгиб , t з . л. = 0,5 с ;

v - скорость транспортного потока , v = 60 км / ч ;

l 1,2 - пролет образцов - балочек при испытаниях на чистый изгиб , м ;

n 1 - количество приложений нагрузки к дорожной одежде , устанавливаемое для первого месяца теплого периода года путем подсчета , а для каждого из последующих месяцев путем прибавления такой же величины . Например , в апреле n 1 = 63 ´ 104, тогда в мае n 1 = 126 ´ 104, в июне n 1 = 189 ´ 104, в июле n 1 = 252 ´ 104 и т . д .;

Q - функция веса сжимающих напряжений верхней части земляного полотна , определяемая для каждого месяца периода работы дорожной одежды на талом основании по номограмме рис . 4.2 приложения 4;

b 1 - функция веса растягивающих динамических напряжений , воспринимаемых покрытием , определяемая для каждого месяца по формуле

                                                             ( 12)

  - д инамические изгибающие напряжения от подвижной расчетной нагрузки , определяемые по номограмме рис . 4.3 приложения 4;

Ро - удельная статическая нагрузка под колесом расчетного автомобиля ; для автомобилей группы А Ро = 6 кгс / см 2 , группы Б Ро = 5 кгс / см2 ;

Кдин - коэффициент динамичности подвижной нагрузки для дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием , принимаемый по табл . 4.2 приложения 4;

b 2 - функция веса растягивающих напряжений , воспринимаемых монолитными основаниями или нижними слоями покрытия , устанавливаемая для каждого месяца по номограмме рис . 4.4 приложения 4;

С s - коэффициент , отражающий степень снижения предельной потенциальной энергии колебаний в процессе эксплуатации за счет усталостных явлений , определяемый по формуле

                                                ( 13)

где j - число монолитных слоев дорожной одежды , воспринимающих изгиб и характеризующихся параметрами усталости а1 , а2 , ..., а j , считая от верхних слоев дорожной одежды . Значения С s приведены в табл . 4.3 приложения 4.

2.13 . Расчет дорожных одежд завершается путем сопоставления энергий в соответствии с п . 2.1 « Методических рекомендаций ».

Пример расчета приведен в приложении 5.

2.14 . Для ускоренного расчета дорожных одежд составлены номограммы , основанные на реализации вышеприведенного метода , и даны примеры расчета ( приложение 6 ).

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Характеристики для определения расчетных нагрузок

Таблица 1.1

Значения коэффициента К g , учитывающего долю расчетных автомобилей в потоке

Доля расчетных автомобилей в потоке g расч / N ср сут , %

Коэффициент Kg

10

0,85

20

0,93

30

1,0

40

1,07

50

1,16

60

1,24

70

1,30

Долю расчетных автомобилей в потоке ( g расч ) определяют по формуле

где  - коэффициент приведения грузовых автомобилей потока к расчетному (5 т ), принимаемый по табл . 1.2 приложения 1;

g μ - грузовые автомобили в общем потоке , %;

μ - количество типов грузовых автомобилей в потоке .

Таблица 1.2

Значения коэффициента приведения грузовых автомобилей к расчетному

Нагрузка на колесо грузового автомобиля , т

Коэффициент приведения

Двухос ные

3,1

0,38

3,5

0,51

3,7

0,68

4,2

0,78

4,6

0,83

5 , 0

1,00

Трехосные

1,85

0,33

2,3

0,53

1,7

0,70

3,4

1,30

4,3

1,72

4,7

2,00

15,0

8,60

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Расчетные характеристики материалов дорожных одежд и грунтов земляного полотна

Таблица 2.1

Деформативные характеристики и плотность материалов порожных одежд

Материал

Количество цемента марки 400, %

Деформативные характеристики

Пл отность ρ i , т / м3

Динамический модуль упругости Еу, кгс/см2

Предельный прогиб балочек 4 ´ 4 ´ 16 см [ ui ], мм

Параметр усталости ai

Цементобетон с прочностью на растяжение при изгибе , кгс / см 2

35

по ГОСТ

260000 - 420000

0,040

30

2,40

42

300000 - 450000

0,045

30

2,45

50

350000 - 500000

0,053

30

2,50

Подобранные щебеночные смеси фракции 0 - 40 мм

6

90000

-

-

-

То же , ф ракции 0 - 23 мм

3

-

0,010

19

2,20

5

-

0,018

19

2,25

7

80000

0,025

19

2,30

То же , фракции 0 - 15 мм

10

70000

-

-

-

Дресва

10

45000

-

-

-

8

40000

-

-

-

6

25000

-

-

-

Песок

8

-

0,060

20

1,65

Суглинок тяжелый

8

11000 - 12000

0,060

16

1,90

Супесь тяжелая

10

12000 - 13000

-

17

1,80

Супесь легкая

6 - 12

6000 - 10000

0,035

18

1,75

Песок

-

1500 - 2000

-

-

1,60

Щебень 1 - 3- го классов прочности

-

4000 - 6000

-

-

2,10

Примечания : 1. При других размерах поперечного сечения и пролета образцов-балочек значения предельного прогиба уменьшаются пропорционально горизонтальному сечению и квадрату высоты и увеличиваются пропорционально квадрату пролета.

2 . Предельные прогибы приведены для однократного загружения.

Динамические модули асфальтобетонов ( кгс / см 2 ) назначают по формуле

                                                        ( 2.1)

где А, Б, С, Д - постоянные величины , определяе мые наибольшим размером зерен минеральной части смесей , принимаемые по табл . 2.2 приложения 2.

Таблица 2.2

Асфальтобетон

А

В

С

Д

Мелкозернистый плотный

98450

0,034

0,00058

0,15

Среднезернистый плотный

103500

0,029

0,00049

0,14

Крупнозернистый пористый

73700

0,030

0,00052

0,11

Примечание . Доверительная вероятность величин А, В, С, Д для мелко-, средне- и крупнозернистых асфальтобетонов составляет соответственно 0,98; 0,96; 0,84.

t - время нагружения , t = 0,1 с ;

T - температура в середине слоя асфальтобетонного покрытия или основания , °С ,

                                                  ( 2.2)

где  - среднемесячная температура ° С поверхности асфальтобетонных покрытий за светлое время суток , определяемая как :

                                                       ( 2.3)

 - среднемесячная температура воздуха за светлое время суток , принимаемая в соответствии со « Справочником по климату СССР» , °С;

а, в - эмпирические коэффициенты , принимаемые по табл . 2.3 приложения 2.

К - коэффициент , полученный из результатов наблюдений за температурным режимом дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием, равный :

Таблица 2.3

Дорожно - климатическая зона

а

в

I

1,39

2,6

II

1,41

2,8

III

1,42

3,2

IV

1,49

4,2

Hi - толщина асфальтобетонного покрытия или основания , предварительно назначенная по п . 2.5 « Методических рекомендаций »;

i ’ - порядковые номера месяцев в период работы дорожной одежды на талом основании .

Динамические модули упругости ( кгс / см2 ) грунтов земляного полотна определяют по формуле

                                                    ( 2.4)

где А II , В II - постоянные величины , зависящие от вида грунта , определяемые по табл . 2.4 приложения 2 ;

Таблица 2.4

Грунт

А II

В II

Супеси

1130

1,58

Суглинки

1700

3,31

Глины

1650

3,02

 - относительная среднемесячная влажность грунтов земляного полотна на глубине до 0,5 м от низа дорожной одежды , определяемая по формулам :

а ) во II - IV дорожно - климатических зонах для всех видов грунтов

                                                  ( 2.5)

 - весовая влажность грунта , %;

F тек - влажность на границе текучести , %;

 - расчетная относительная влажность грунта земляного полотна , принимаемая по ВСН 46-72;

К2 - эмпирический коэффициент , равный

б ) в I дорожно - климатической зоне для суглинков и глин

                                            ( 2.6)

K 3 - эмпирический коэффициент , равный

  - расчетная относительная влажность грунта земляного полотна ;

W о.п. - относительная влажность грунта открытого полях) , принимаемая для Салехарда и Ханты - Мансийска соответственно 1,0 и 0,9.

х) См. рис. 23 в книге «Земляное полотно автомобильных дорог в северных условиях». Под общ. ред. А.А. Малышева. М., «Транспорт», 1974.


Приложение 3

Значения коэффициента η

Отношение толщины конструктивных слоев к диаметру отпечатка колеса расчетного автомобиля , Н i / Д

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

0,85

0,85

0,857

0,862

0,870

0,878

0,884

0,890

0,900

0,80

0,80

0,810

0,820

0,832

0,845

0,856

0,865

0,874

0,883

0,892

0,900

0,75

0,75

0,763

0,775

0 ,793

0,807

0,823

0,838

0,853

0,863

0,872

0,879

0,887

0,895

0,900

0,70

0,70

0,716

0,735

0,753

0,773

0,792

0,808

0,825

0,840

0,853

0,862

0,869

0,876

0,883

0,889

0,896

0,903

0,65

0,65

0,669

0,690

0,714

0,737

0,760

0,780

0,798

0,816

0,828

0,843

0,853

0,859

0,866

0,873

0,879

0,886

0,892

0,897

0,904

0,60

0,60

0,622

0,645

0,670

0,700

0,726

0,751

0,772

0,790

0,804

0,817

0,828

0,839

0,849

0,856

0,863

0,867

0,874

0,881

0,887

0,893

0,55

0,55

0,574

0,600

0,626

0,656

0,687

0,715

0,739

0,762

0,768

0,793

0,804

0,814

0,825

0,835

0,844

0,853

0,858

0,863

0,868

0,874

0,50

0,50

0,525

0,551

0,582

0,616

0,646

0,685

0,702

0,727

0,748

0,765

0,777

0,789

0,800

0,807

0,818

0,827

0,835

0,844

0,851

0,855

0,45

0,45

0,474

0,503

0,536

0,570

0,607

0,637

0,661

0,687

0,711

0,731

0,749

0,761

0,772

0,783

0,793

0,802

0,812

0,819

0,826

0,831

0,40

0,40

0,425

0,455

0,490

0,525

0,560

0,595

0,620

0,646

0,667

0,691

0,711

0,728

0,743

0,755

0,766

0,775

0,782

0,790

0,799

0,806

0,35

0,35

0,374

0,405

0,440

0,477

0,513

0,546

0,576

0,602

0,625

0,646

0,667

0,690

0,707

0,722

0,735

0,747

0,756

0,764

0,772

0,778

0,30

0,30

0,325

0,355

0,389

0,428

0,462

0,498

0,524

0,553

0,580

0,602

0,621

0,644

0,662

0,681

0,700

0,713

0,723

0,732

0,739

0,745

0,25

0,25

0,272

0,300

0,334

0,370

0,405

0,440

0,469

0,500

0,523

0,547

0,573

0,600

0,615

0,634

0,652

0,667

0,680

0,690

0,700

0,705

0,20

0,20

0,223

0,248

0,280

0,314

0,347

0,380

0,408

0,440

0,446

0,490

0,510

0,536

0,558

0,583

0,601

0,618

0,629

0,640

0,648

0,655

0,15

0,15

0,170

0,193

0,220

0,250

0,285

0,316

0,344

0,371

0,397

0,423

0,445

0,465

0,484

0,505

0,528

0,545

0,561

0,577

0,591

0,604

0,10

0,10

0,118

0,139

0,159

0,187

0,217

0,247

0,274

0,300

0,325

0,344

0,364

0,385

0,402

0,424

0,440

0,459

0,474

0,491

0,505

0,520

0,05

0,05

0,049

0,073

0,098

0,118

0,135

0,155

0,180

0,195

0,210

0,230

0,245

0,265

0,290

0,310

0,330

0,345

0,360

0,370

0,380

0,400

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0


ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Расчетные номограммы и параметры для определения потенциальной энергии

Рис . 4.1 . Номограмма для определений глубины зоны динамического деформирования :

γ - объемный вес плиты покрытия ; γ 0 - средний объемный вес подстилающего плиту сплошного или слоистого полупространства

Таблица 4.1

Значения глубины зоны активного динамического деформирования

Общий эквивалентный динамический модуль упругости одежды Е ´ 103, кгс / см 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Глубина зоны динамического деформирования h , м

0,97

0,92

0,88

0,86

0,84

0,82

0,80

0,78

0,76

Рис . 4.2 . Номограмма для определения функции Q ( по М . Б . Корсунскому ):

z - глубина , см ;  - радиус площадки загружения , Д = 34 см ; Р = 1 кгс / см2

Таблица 4.2

Значения коэффициента динамичности подвижной нагрузки

Основание

Коэффициент динамичности подвижной нагрузки при длительности эксплуатации дороги , годы

5

10

> 10

Цементобетонное

1,05

1,10

1,2

Асфальтобетонное

1,10 - 1,15

1,20

1,4

Щебеночное и гравийное

1,3

1,35 - 1,50

1,55

Примечание . Коэффициент динамичности для цементобетонного покрытия на любом основании аналогичен коэффициенту динамичности для дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием на цементобетонном основании.

Таблица 4.3

Значения коэффициента С s

Срок эксплуатации дорожных одежд до капитального ремонта So , годы

Коэффициент С s для покрытий

цементобетонных

асфальтобетонных

на основаниях

дискретных

монолитных

дискретных

монолитных

8

0,87

0,84

10

0,81

0,76

15

0,95

0,87

0,73

0,66

25

0,93

0,82

30

0,91

0,79

Рис . 4.3 . Номограмма для определения динамических изгибающих напряжений от подвижной нагрузки

Рис . 4.4 . Номограмма для определения функции b 2 ( по М . Б . Корсунскому )

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Пример расчета дорожной одежды

Требуется рассчитать д орожную одежду с асфальтобетонным покрытием для дороги , устраиваемой в насыпи высотой до 1,5 м в Омской обл . ( III дорожно - климатическая зона , 3- й тип местности по характеру увлажнения ). Грунты земляного полотна - суглинки тяжелые . Ширина проезжей части - 7,5 м , интенсивность движения на второй год эксплуатации 840 авт / сутки . Начальная интенсивность движения 600 авт / сутки . Ежегодный прирост интенсивности g = 0,13. Расчетная скорость транспортного потока - 60 км / ч .

Состав движения характеризуется следующими данными :

Грузовые автомобили с нагруз кой на заднюю ось , т                                         %

до 7 ........................................................................................................................ 10,0

до 8,4 ..................................................................................................................... 12,0

до 9,2 ..................................................................................................................... 6,6

до 10 ...................................................................................................................... 10,0

Легковые ............................................................................................................... 61,4

1 . Общий срок службы дорожной одежды до к апитального ремонта принимаем 15 лет ( по табл . 1 « Методических рекомендаций»), тогда она должна работать в стадии обратимых деформаций 2 года .

2 . Назначаем предварительно конструкцию одежды :

покрытие : верхний слой - асфальтобетон горячий ( тип « А»)   - 5 см ;

нижний слой - асфальтобетон пористый                                   - 10 см ;

основание щебеночное ( щебень 1- го класса прочности )         - 25 см ;

подстилающий слой - песок крупнозернистый                        - 20 см ;

земляное полотно - суглинок тяжелый .

Расчетная схема

1 - асфальтобетон горячий ( тип А );

2 - асфальтобетон пористый

3 - щебень 1- го класса прочности

4 - песок крупнозернистый

5 - суглинок тяжелый

3 . Определяем длительность работы дорожной одежды на талом основании . Для этого сначала устанавливаем дату перехода температуры воздуха через 0 °С (14/ IV и 18/ Х ). Тогда длительность теплого периода . Длительность работы дорожной одежды в году на талом основании по п . 2.6 « Методических рекомендаций »

Устанавливаем дату оттаивания дорожной одежды : 14/ IV + 12 дней = 26/ IV и дату промерзания дорожной одежды 18/ Х + 15 дней = 3/ X I .

4 . Определяем среднемесячное количество приложений расчетной колесной подвижной нагрузки , для чего сначала рассчитываем среднесуточную интенсивность в течение 2 лет по п . 2.7 « Методических рекомендаций »:

Затем определяем долю расчетных грузовых автомобилей в потоке :

что составляет 30 % от общего состава движения . По табл . 1.1 приложения 1 принимаем К g = 1.

Число колесных нагрузок в месяц составит :

5 . Назначаем динамический модуль упругости щебеночного основания E 2 = 6000 кгс / см2 и песчаного подстилающего слоя E 1 = 2000 кгс / см2 по табл . 2.1 приложения 2 .

6 . Для определения динамических модулей упругости асфальтобетонного покрытия рассчитываем температуру поверхности покрытия ( ), температуру в середине верхнего слоя покрытия ( Т4 ) и температуру в середине нижнего слоя покрытия (Т3) по формулам ( 2.2 ) и ( 2.3 ) приложения 2 . Расчеты сведем в таблицу .

Месяц

Среднемесячная температура , °С

воздуха

покрытия

верхнего слоя покрытия Т4

нижнего слоя покрытия Т3

Апрель

0,3

3,22

2,73

1,73

Май

10,1

17,00

15,47

12,24

Июнь

16,1

25,40

24,13

21,33

Июль

17,4

27,40

26,57

24,38

Август

14,6

23,40

22,00

18,72

Сентябрь

9,3

15,80

13,58

9,00

Октябрь

0,7

3,80

2,73

1,10

Ноябрь

-9,3

-

-

-

Динамические модули упругости верхнего t 4 i и нижнего E 3 i слоев асфальтобетонного покрытия для каждого месяца теплого периода рассчитываем по формуле ( 2.1) приложения 2

                                                       E4i , кгс / см 2           E3i, кгс / см 2

Апрель .......................................... 118000……….. 50800

Май ............................................... 38820………… 20500

Июнь ............................................ 26120………… 7600

Июль ............................................. 10830………… 5200

Август ........................................... 19040………… 10300

Сентябрь ...................................... 46860………… 27800

Октябрь ........................................ 118000……….. 53000

7 . Рассчитываем динамические модули упругости грунта земляного полотна   по формуле ( 2.4 ), предварительно определив относительную влажность грунта Wi / E тек по формуле ( 2.5 ) приложения 2 .

                                    Wi / F тек             , кгс / см 2

Апрель .......................... 0,75………. 750

Май ............................... 0,75………. 750

Июнь ............................. 0,81………. 610

Июль ............................. 0,71………. 850

Август ........................... 0,71………. 850

Сентябрь ....................... 0,71………. 850

Октябрь ......................... 0,72………. 820

Ноябрь .......................... 0,72………. 820

Расчет кинетической энергии

8 . Рассчитываем кинетическую энергию , передаваемую от действия транспортного потока дорожной одежде , по формуле ( 2 ) « Методических рекомендаций» , для чего определяем эквивалентный динамический модуль упругости по п . 2.8 , а затем скорости деформаций дорожной одежды от действия подвижных нагрузок по п . 2.10 , предварительно рассчитав толщину однослойного покрытия , эквивалентную двухслойному , по формуле

Расчеты сведем в таблицу .

Характеристики дорожной одежды

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Ео , кгс / см 2

750

750

610

850

850

850

820

820

Е1 , кгс / см 2

2000

2000

2000

2000

2000

2000

2000

2000

Ео / Е 1

0,38

0,38

0,30

0,43

0,43

0,43

0,41

0,41

h 1

0,60

0,60

0,60

0,60

0,60

0,60

0,60

0,60

η'

0,575

0,575

0,498

0,619

0,619

0,619

0,603

0,603

Е III 3 , кгс / см2

1150

1150

996

1238

1238

1238

1206

1206

E 2 , кгс / см2

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

6000

Е I 3 / Е 2

0,19

0,19

0,17

0,21

0,21

0,21

0,20

0,20

h 2

0,74

0,74

0,74

0,74

0,74

0,74

0,74

0,74

η II

0,404

0,404

0,392

0,427

0,427

0,427

0,420

0,420

Е II 3 , кгс / см2

2430

2430

2350

2560

2560

2560

2520

2520

h 3 / Д

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

Е II 3 / Е3

0,05

0,12

0,30

0,50

0,25

0,10

0,05

-

ηIII

0,098

0,183

0,389

0,582

0,334

0,159

0,098

-

EIII 3 , кгс / см 2

4560

3750

2960

3030

3440

4440

5200

-

h4/ Д

0,15

0,1 5

0,15

0,15

0,15

0,15

0,15

-

EIII3 /E4

0,040

0,096

0,11

0,27

0,18

0,09

0,044

-

η IV

0,049

0,128

0,130

0,300

0,211

0,128

0,050

-

Е IV 3 , к гс / см 2

5300

4970

3400

3300

4000

6000

5900

-

Е 4 / Е II 3

49,0

16,0

11,0

4,0

7,0

18,0

47,0

-

hI4/ Д

0,36

0,38

0,34

0,37

0,38

0,39

0,44

-

, м / с

19,66

24,73

26,46

24,17

24,66

23,63

19,46

-

Et , кДж

0,023х)

(0,715)

1,134

1,295

1,081

1,125

1,033

0,701

0,069х)

х) Кинетическая энергия, передаваемая дорожной одежде за переходный период (4 дня в апреле и 3 дня в ноябре). За 6,13 месяца кинетическая энергия составила 6,46 кДж, а за 2 года - 12,92 кДж.

Расчет потенциальной энергии

9 . Определяем массу д орожной одежды грунтового основания , вовлекаемую в колебания , по формуле ( 8 ) « Методических рекомендаций» , предварительно рассчитав среднюю плотность ( т / м3 ) материала конструктивных слоев :

и определив глубину зоны активного динамического деформирования по табл . 4.1 приложения 4.

Характеристика

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Е IV 3 , кгс / см 2

3300

2520

3340

3130

3450

3000

4250

-

h , м

0,886

0,91

0,88

0,89

0,884

0,894

0,86

-

m пр , т

17,32

17,92

17,33

17,52

17,41

17,60

18,93

-

10 . Определяем предельные обратимые прогибы образцов - балочек асфальтобетона в зависимости от температуры по формуле ( 11 ) « Методических рекомендаций ».

                           Температура покрытия , ° С             Упругий прогиб [ u 1 ], мм

Апрель ............. 2,73……………………………..    0,121

Май .................. 15,47…………………………….    0,223

Июнь ................ 24,13……………………………..   0,293

Июль ................ 26,57……………………………... 0,312

Август .............. 22,0………………………………   0,276

Сентябрь .......... 13,58 …………………………….   0,208

Октябрь ............ 2,73……………………………….   0,121

Ноябрь ............. -       ………………………………. -

11 . Назначаем функцию веса сжимающих напряжений верхней части земляного полотна по номограмме рис . 4.2 приложения 4 при , где

Функцию веса растягивающих напряжений , воспринимаемых асфальтобетонным покрытием ( b 1 ), рассчитаем по формуле ( 12) при К дин = 1,35, Ро = 5,5 кгс / см2 и   назначенной по номограмме 4.1 приложения 4 (Ео = Е II 3 ).х)

х) Расчеты по п. 11, 12, 13 приведены в таблицах на стр. 40 - 41.

12 . Рассчитываем среднемесячные предельные скорости колебаний одежды по формуле ( 9 ) при l = 16 см , а1 = 5, V = 60 км / ч , R дин = 170 см (5 Д ), t з.л. = 0,5 с . х )

х) Расчеты по п. 11, 12, 13 приведены в таблицах на стр. 40 - 41.

13 . Определяем потенциальную энергию одежды для каждого месяца в теплый период года по формуле ( 7 ).х)

х) Расчеты по п. 11 , 12 , 13 приведены в таблицах на стр. 40 - 41.

14 . К концу второго года потенциальная энергия с учетом коэффициента ( С s = 0,93), рассчитанного по формуле ( 13 ), составила 12,44 кДж .

15 . Сопоставим полученные значения кинетической и потенциальной энергий .

Год

[ Es ], кДж

, кДж

1- й

13,38

6,46

2- й

12,44

12,92

Как видно из сопоставления [ Es ] / , потенциальная энергия к концу второго года службы дорожной одежды меньше энергии , передаваемой от транспортного потока , на 4 %, что удовлетворяет условию динамической устойчивости дорожной одежды по п . 2.1.

Характеристики

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

h /Д

1,23

1 ,25

1,24

1,28

1,26

1,24

1,22

-

Е 2 / Е о

8,0

8,0

9,84

7,06

7,06

7,06

7,32

7,32

Е 4 / Е 2

19,66

6,47

4,35

1,82

3,17

7,81

18,66

-

Q

0,04

0,05

0,045

0,08

0,075

0,06

0,04

-

EIII 3 , кгс / см 2

2430

2430

2350

2560

2560

2560

2520

2520

Е 4i , кгс / см 2

118000

38820

26120

10930

19040

46860

118000

-

hI4

0,36

0,38

0,34

0,37

0,38

0,39

0,44

-

4,3

5,15

5,0

4,75

5,0

5,25

4,3

-

[ u 1 ], мм

0,121

0,223

0,293

0,312

0,276

0,208

0,121

-

Q

0,04

0,05

0,045

0,08

0,075

0,06

0,04

-

b 1

4,3

5,15

5,0

4,75

5,0

5,25

4,3

-

n 1 ∙ 103, кол / мес

74

148

222

296

370

444

518

-

, м/с

10,0

19,38

22,71

22,38

19,35

14,94

6,76

-

m пр , т

17,32

17,92

17,33

17,52

17,41

17,60

16,93

-

, м/с

10,0

19,38

22,71

22,38

19,85

14,94

6,76

-

[ Ei ], кДж

0,021х)

2,49

3,31

3,25

2,54

1,45

0,29

0,028х)

 Итого за

  6,13 месяца

13,38                кДж

х) Потенциальная энергия учтена за 4 дня апреля и 3 дня ноября.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Ускоренный метод расчета дорожных одежд

Толщины покрытий и оснований одежд нежесткого типа назначают по номограммам рис . 6.1 и 6.2 приложения 6, предварительно установив интенсивность движения , модуль упругости основания , срок работы одежды в стадии обратимых деформаций .

В номограммах обусловлено , что в транспортном потоке доля расчетных автомобилей составляет 30 % ( на каждые 10 % изменения этой доли в любую сторону интенсивность по номограммам соответственно изменяется на 7 %). Номограммы составлены для проектирования дорожных одежд с покрытиями из горячего асфальтобетона в условиях 3- го типа местности по характеру увлажнения .

При проектировании дорожных одежд для 2- го типа местности полученные значения оснований уменьшают на 20 %, а для 1- го типа местности - на 40 %.

Например , в условиях Омской обл . требуется назначить толщины покрытия и основания дороги IV категории при интенсивности движении 600 авт / сутки и при 30 % расчетных автомобилей в транспортном потоке , а также дороги III категории при интенсивности 1200 авт / сутки с таким же составом движения . Покрытие устраивают из крупнозернистого горячего асфальтобетона на щебеночном основании с модулем упругости 6000 кгс / см 2 или на ц ементогрунтовом с таким же модулем упругости .

Общий срок службы дорожной одежды принимаем равным 10 годам , тогда по номограммам рис . 6.1 и 6.2 приложения 6 получим варианты , которые приведены в табл . 6.1 данного приложения .

Рис . 6.1 . Номограмма д ля назначения толщин асфальтобетонного покрытия h 1 , и дискретного основания h 2 по заданному сроку эксплуатации одежды до капитального ремонта : So для различных д орожно-климатических зон ( I - IV ) 1 и 2 - соответственно крупно - и среднезернистые асфальтобетоны

Рис . 6.2 . Номограмма для назначения толщин асфальтобетонного покрытия h 1 и монолитного основания h 2 по з аданному сроку эксплуатации одежды до капитального ремонта So для различных дорожно - климатических з он ( I - IV ), 1, 2 - соответственно крупно - и среднезернистые асфальтобетоны

Таблица 6.1

Дорожная одежда

Варианты для дорог

IV категории

III к атегории

I

II

I

II

III

Асфальтобетон на щебеночном основании

Асфальтобетон на цементогрунтовом основании

-

-

Таблица 6.2

Дорожная одежда

Варианты

I

II

Цементобетон на щебеночном основании

Цементобетон на ц ементогрунтовом основании

-

Примечание . Над чертой - значения толщины покрытия в см, под чертой - основания.

Толщину ц ементобетонных покрытий на дискретных или монолитных основаниях назначают по номограммам рис . 6.3 и рис . 6.4 приложения 6. Например , требуется запроектировать дорожные одежды с ц ементобетонным покрытием с модулем упругости 300000 кгс / см2 на основаниях щебеночном или цементогрунтовом с модулем упругости 6000 кгс / см2 . Интенсивность движения - 2400 авт / сутки при 30 % расчетных автомобилей в транспортном потоке , общий срок службы дорожной одежды принимаем равным 30 годам . Тогда по номограммам рис . 6.3 и 6.4 приложения 6 получим варианты , приведенные в табл . 6.2 приложения 6.

Выбор оптимального варианта дорожных одежд осуществляются на основе технико - экономического обоснования .

Рис . 6.3 . Номограмма для назначения толщин цементобетонного покрытия h 1 и дискретного основания h 2 по заданному сроку эксплуатации одежды до капитального ремонта So для различных дорожно - климатических зон ( I - IV )

Рис . 6.4 . Номограмма для назначения толщин цементобетонного покрытия h 1 и монолитного основания h 2 по заданному сроку эксплуатации одежды до капитального ремонта So для различных дорожно - климатических зон ( I - IV )

ЛИТЕРАТУРА

1 . Конструирование и расчет нежестких д орожных одежд . Под ред . Н . Н . Иванова . М ., « Транспорт» . 1973.

2 . « Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-72.

3 . Корсунский М . Б . Основы комплексного проектирования конструкций д орожных одежд и земляного полотна автомобильных дорог . М ., 1971.

4 . Медников И . А . Исследования по теории расчета бетонных покрытий автомобильных дорог . М ., 1965.

5 . Смирнов А . В . Динамика дорожных одежд автомобильных дорог . Омск , 1975.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . 1

1. Общие положения . 1

2. Расчет дорожных одежд . 2

Приложения . 9

Приложение 1 Характеристики для определения расчетных нагрузок . 9

Приложение 2 Расчетные характеристики материалов дорожных одежд и грунтов земляного полотна . 10

Приложение 3 Значения коэффициента η . 13

Приложение 4 Расчетные номограммы и параметры для определения потенциальной энергии . 14

Приложение 5 Пример расчета дорожной одежды .. 17

Приложение 6 Ускоренный метод расчета дорожных одежд . 21

Литература . 25

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Автобусные Остановки Гост 17199 88 Гост 27902 88 Единицы физических величин Железобетонные водоотбойные плиты Накладные расходы Обозначение насоса на схеме Перечень работ повышенной опасности Периодичность технического обслуживания Пропускная способность трубы Расстояние между пешеходными переходами гост Рельс р50 СП 52 101 2003 Санпин столовая Снип гаражи