Расчет конструкции дорожной одежды в целом по допускаемому упругому прогибу

Конструкция нежесткой дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии:

где

Е_об - общий расчетный модуль упругости конструкции, МПа;

Е _min - минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, МПа;

- требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности (см. табл. 12.3).

Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции вычисляют по формуле:

Е _min = 98,65[lg(S N_p) - c ], МПа, где (12.4)

S N_p - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды, устанавливаемое по формуле (12.3);

с - эмпирический параметр, принимаемый равным для расчетной нагрузки на ось 100 кН - 3,55; 110 кН - 3,25; 130 кН - 3,05; для промежуточных значений расчетной нагрузки значение параметра с определяют путем интерполяции.

Формулой (12.4) следует пользоваться при S N_p > 4×10⁴. Для дорог в V дорожно-климатической зоне минимальный требуемый модуль упругости, определенный по формуле (12.4), следует уменьшить на 15 %. Независимо от результата, полученного по формуле (12.4), минимальный требуемый модуль упругости должен быть не менее указанного в табл. 12.12.

Таблица 12.12.

Минимальные значения требуемого модуля упругости

Категория дороги	Суммарное расчетное число приложений нагрузки на наиболее нагруженную полосу	Минимальный требуемый модуль упругости дорожной одежды, МПа
Тип дорожной одежды
Капитальный	Облегченный	Переходный
I	750 000		-	-
II	500 000			-
III	375 000			-
IV	110 000	-
V	40 000	-

Общий расчетный модуль упругости проектируемой конструкции дорожной одежды определяют с помощью номограммы (рис. 12.2), построенной на основе решения задачи теории упругости для двухслойной системы. Приведение многослойной конструкции к эквивалентной однослойной ведут послойно снизу вверх, начиная с подстилающего грунта.

Рис. 12.2. Номограмма для определения общего модуля упругости двухслойной системы E_общ

Таблица 12.13.

Нормативные значения модулей упругости грунтов

Грунт	Модуль упругости при относительной влажности W / Wт, МПа
0,5	0,55	0,60	0.65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95
Пески:
крупные
средней крупности
мелкие
однородные
пылеватые
Супеси:
легкая
пылеватая, тяжелая пылеватая
легкая крупная
Суглинки:
легкий, тяжелый, легкий пылеватый.
Тяжелый пылеватый
Глины

Примечание. Классификация песков дана по ГОСТ 25100-95. Однородные выделяются по указаниям СНиП.

Расчетные значения модулей упругости грунтов принимают в соответствии с данными табл. 12.13 в зависимости от расчетной влажности грунта рабочего слоя.

Расчетную влажность дисперсного грунта W_p (в долях от влажности на границе текучести W_T) при суммарной толщине слоев дорожной одежды Z ₁ ³ 0,75 м определяют по формуле:

где

- среднее многолетнее значение относительной (в долях от границы текучести) влажности грунта, наблюдавшееся в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна, отвечающего нормам СНиП по возвышению над источниками увлажнения, на дорогах с усовершенствованными покрытиями и традиционными основаниями дорожных одежд (щебень, гравий и т.п.) при суммарной толщине одежды до 0,75 м, определяемое по табл. 12.14 в зависимости от дорожно-климатической зоны и ползоны (рис. 12.3 и табл. 12.19), схемы увлажнения земляного полотна и типа грунта:

Таблица 12.14.

Среднее значение влажности грунта

Дорожно-климатические зоны	Дорожно-климатические подзоны	Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна	Среднее значение влажности грунта, доли от WT
Супесь легкая	Песок пылеватый	Суглинок легкий, тяжелый и тяжелый пылеватый, глины	Супесь пылеватая, тяжелая пылеватая, суглинок пылеватый
I	I1		0,53	0,57	0,62	0,65
			0,55	0,59	0,65	0,67
			0,57	0,62	0,67	0,70
	I2		0,57	0,57	0,62	0,65
			0,59	0,62	0,67	0,70
			0,62	0,65	0,70	0,75
	I3		0,60	0,62	0,65	0,70
			0,62	0,65	0,70	0.75
			0,65	0,70	0,75	0,80
II	II1		0,60	0,62	0,65	0,70
			0,63	0,65	0,68	0,73
			0,65	0,67	0,70	0,75
	II2		0,57	0,59	0,62	0,67
			0,60	0,62	0,65	0,70
			0,62	0,64	0,67	0,72
	II3		0,63	0,65	0,68	0,73
			0,66	0,68	0,71	0,76
			0,68	0,70	0,73	0,78
	II4		0,60	0,62	0,65	0,70
			0,63	0,65	0,68	0,73
			0,65	0,67	0,70	0,75
	II5		0,65	0,67	0,70	0,75
			0,68	0,70	0,73	0,78
			0,70	0,72	0,75	0,80
	II6		0,62	0,64	0,67	0,72
			0,65	0,67	0,70	0,75
			0,67	0,69	0,72	0,77
III	III1		0,55	0,57	0,60	0,63
		2-3	0,59	0,61	0,63	0,67
	III2		0,58	0,60	0,63	0,66
		2-3	0,62	0,64	0,66	0,70
	III3		0,55	0,57	0.60	0,63
		2-3	0,59	0,61	0,63	0,67
IV			0,53	0,55	0,57	0,60
		2-3	0,57	0,58	0,60	0,64
V			0,52	0,53	0,54	0,57
		2-3	0,55	0,56	0,57	0,60

Примечание. Табличными значениями можно пользоваться только при обеспечении возвышения земляного полотна в соответствии со СНиП. На участках, где возвышение не обеспечивается (например, в нулевых местах и в выемках с близким залеганием грунтовых вод), величина назначается индивидуально по данным прогнозов, но она должна быть не менее чем на 0,03 выше табличных значений.

Рис. 12.3. Карта дорожно-климатических зон и подзон:
- границы дорожно-климатических зон;
- границы дорожно-климатических подзон

- поправка на особенности рельефа территории, устанавливаемая по табл. 12.15;

- поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин, устанавливаемая по табл. 12.16;

Таблица 12.15.

Поправки на особенности рельефа территории

№ п/п	Тип местности по рельефу	Поправка
	Равнинные районы	0,00
	Предгорные районы (до 1000 м в.у.м.)	0,03
	Горные районы (более 1000 м в.у.м.)	0,05

Таблица 12.16.

Поправки на конструктивные особенности проезжей части и обочин

№ п/п	Конструктивная особенность	Поправка в дорожно-климатических зонах
II	III	IV	V
	Наличие основания дорожной одежды, включая слои на границе раздела с земляным полотном, из укрепленных материалов и грунтов: крупнообломочного грунта и песка супеси пылеватых песков и супесей, суглинка, зологрунта
0,04	0,04	0,03	0,03
0,05	0,05	0,05	0,04
0,08	0,08	0,06	0,05
	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
	Дренаж с продольными трубчатыми дренами	0,05	0,03	-	-
	Устройство гидроизолирующих прослоек из полимерных материалов	0,05	0,05	0,03	0,03
	Устройство теплоизолирующего слоя, предотвращающего промерзание	Снижение расчетной влажности до величины полной влагоемкости при требуемом Купл грунта
	Грунт в активной зоне земляного полотна в "обойме"	Снижение расчетной влажности до оптимальной
	Грунт, уплотненный до Купл = 1,03-1,05 в слое 0,3-0,5 м от низа дорожной одежды, расположенного ниже границы промерзания	-0,03	-0,03	-0,03	-0,03
	0,05	0,05	0,05

Примечание. Поправки при мероприятиях по п.п. 1 и 2 следует принимать только при 1-й схеме увлажнения рабочего слоя, а по п. 5 - при 2-й и 3-й схемах.

- поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды, принимаемая по рис. 12.4;

t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности К_н:

Рис. 12.4. Графики для определения поправки на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды:
1 - для исходной* относительной влажности 0,75 W_т; 2 - то же, для 0,80 W_т; 3 - то же, для 0,85 W_т; 4 - то же, для 0,90 W_т

Расчетные значения модулей упругости материалов допускается принимать по табл. 12.17. Значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, необходимо принимать во всех климатических зонах при температуре +10 °С по табл. 12.17.

Таблица 12.17.

Нормативные значения кратковременного модуля упругости асфальтобетонов различных составов (при расчете конструкции по допускаемому упругому прогибу и по условию сдвигоустойчивости)

Материал	Марка битума	Кратковременный модуль упругости Е, МПа, при температуре покрытия, °С
		+ 10	+20	+30	+40	+50 (60)
Плотный асфальтобетон и высокоплотный асфальтобетон	Вязкого БНД и 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
	Жидкого:
	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	Вязкого БНД и 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	-
Пористый дегтебетон	-
Асфальтобетоны холодные:
Бх	-		-	-	-	-
Вх
Гх
Дх

Примечания: 1. Модули упругости пористого и высокопористого асфальтобетона даны применительно к песчаным смесям. При температуре от 30 до 50 °С модули упругости для мелкозернистых смесей следует увеличить на 10 %, а для крупнозернистых смесей на 20 %.

2. При расчете на упругий прогиб принимать при t° = +10°.

К_н................................. 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

Расчет по допустимому упругому прогибу (по требуемому модулю упругости) ведут в следующей последовательности:

определяют минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции по формуле (12.4);

назначают модули и предварительно толщины слоев конструкции (кроме толщины основания);

выполняя расчет конструкции сверху вниз, определяют с помощью номограммы (см. рис. 12.2) эквивалентные модули упругости на поверхности каждого конструктивного слоя.