- Законы
- Кодексы
- Форум
Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд (взамен ВСН 197-91)
h - толщина верхнего слоя из асфальтобетона;
а
Е - расчетный эквивалентный модуль упругости асфальтобетона
а
(см. обязательное Приложение 4).
Если сцепление верхнего слоя с нижним или работа верхнего слоя на изгиб не гарантируется, то расчетную толщину принимают равной толщине нижнего слоя из цементобетона h, но при этом радиус отпечатка колеса увеличивается на толщину верхнего слоя.
При работе нижнего слоя без верхнего в течение более 2 месяцев расчет ведут как для однослойного покрытия с учетом повторности нагружения в течение срока службы без верхнего слоя.
При устройстве бетонного основания, технология которого предусматривает уплотнение способом укатки, длину плит назначают равной 15 м, продольный шов предусматривают при ширине покрытия 9 м и более. Все швы устраивают без штырей.
3.21. Напряжение сигма от перепада температур по толщине
t
нижнего цементобетонного слоя определяют по формуле:
альфа х Е х ДЕЛЬТА t
б
сигма = ---------------------, (3.31)
t 2
где:
_____ _____
/омега /омега
-h \/ ----- -h \/ -----
а 2а 2а
ta tб
ДЕЛЬТА t = А х e (1 - е ), (3.32)
б п
А - перепад температуры в течение суток на поверхности
п
асфальтобетонного покрытия, °С, определяемый, в зависимости от
района строительства, по обязательному Приложению 4;
омега - угловая частота суточных колебаний температуры,
рад./ч; омега = 0,26 рад./ч;
а , а - коэффициенты температуропроводности соответственно
ta tб
асфальтобетона и цементобетона; а = 0,002 кв. м/ч; а = 0,004
ta tб
кв. м/ч.
Расчет толщины конструктивных слоев целесообразно проводить по периодам, увязанным с изменением интенсивности движения и межремонтными сроками службы покрытия. В течение каждого периода дорожная одежда работает с принятой надежностью. Задав толщину слоя основания и класс прочности бетона путем подбора толщины слоя асфальтобетона, строят график, показывающий изменение коэффициента прочности дорожной одежды в процессе эксплуатации. По оси абсцисс откладывают срок эксплуатации и соответствующую ему интенсивность расчетной нагрузки. По оси ординат - коэффициент прочности. Принимая различные толщины слоев основания и различные классы бетона, можно получить с учетом наращивания слоя покрытия в пределах заданного срока службы набор равнопрочных конструкций и затем путем технико-экономического анализа выбрать конструкцию с минимальной стоимостью.
3.22. Толщину верхнего слоя покрытия проверяют из условия
работы на прочность при действии расчетной нагрузки по формуле,
отражающей растяжение асфальтобетона в поперечном направлении в
призме шириной поверху 2R, понизу (2R + 2h ) и высотой h :
а а
2
мю [Q - (R + h ) пи С ]
а а а
R х К >= -------------------------, (3.33)
d уа h (2R + h )
а а
где:
R - сопротивление асфальтобетона на растяжение при изгибе
d
(см. обязательное Приложение 4);
К - коэффициент усталости (учитывающий многократное
уа
приложение нагрузки в течение суток) (см. обязательное Приложение
4);
мю - коэффициент Пуассона для асфальтобетона;
а
С - сцепление между слоем асфальтобетона и цементобетона, не
а
превышающее сцепление внутри слоя асфальтобетона (допускаемое
напряжение по сдвигу). При отсутствии гарантированного сцепления
принимается С = 0.
а
Мероприятия по замедлению развития трещин в асфальтобетонном покрытии
3.23. Для повышения трещиностойкости асфальтобетонных слоев покрытия на цементобетонном основании, особенно в зоне швов или случайных трещин, необходимо предусматривать меры, замедляющие процесс возникновения и развития трещин или обеспечивающие регулирование против бессистемного образования трещин. Эти мероприятия предусматривают:
- повышение трещиностойкости асфальтобетона при низкой (отрицательной) температуре;
- увеличение толщины слоя асфальтобетона (увеличение соотношения толщин слоев покрытие-основание);
- армирование асфальтобетона и зоны жесткого основания или между слоями с применением специальных сеток или композитных материалов;
- снижение концентрации растягивающих напряжений за счет обеспечения участка растяжения определенной длины, обусловленной применением специальных сеток или трещинопрерывающих прослоек;
- применение материалов слоев с уменьшенными модулями упругости и коэффициентами линейной температурной деформации;
- нарезку деформационных швов над швами бетонного основания.
Комплексное использование перечисленных мероприятий позволяет повысить трещиностойкость покрытия.
3.24. Для повышения трещиностойкости и уменьшения общего количества случайных трещин на покрытии в бетонных основаниях допускается применять чередование швов сжатия с армированными швами.
При устройстве бетонного основания производится размещение штырей: гладкого профиля в швах сжатия и периодического профиля в каждых трех последующих швах (после шва сжатия). Затем чередование повторяется. Далее осуществляют нарезку всех швов бетонного основания; устраивают асфальтобетонное покрытие. Осуществляют нарезку швов в покрытии, причем поперечные швы нарезают только над швами сжатия.
По другой технологической схеме может предусматриваться такое же распределение швов и армирования, но при этом допускается предварительная установка в зонах швов (в нижней части по высоте слоя) деревянных прокладок треугольного сечения (высотой 5 - 6 см) с целью направленного трещинообразования. В этом случае нарезку швов производят только в швах сжатия. После устройства покрытия нарезку швов осуществляют также только над швами сжатия.
Подобное мероприятие позволит замедлить возникновение трещин на покрытии между швами (на участках до 20 метров).
Количество арматуры в армированных швах устанавливается из условия:
F R
а(ш.с.) bt.ser
-------- <= мю < ------------------, (3.34)
F s R - m R
b s.ser bt.ser
где:
F - площадь сечения штырей в швах сжатия;
а(ш.с.)
F - площадь поперечного сечения бетонного слоя; F = B х h;
b b
мю - степень армирования сечения;
s
R - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению
bt.ser
на момент твердения бетона и разделения бетонного основания на
плиты (срабатывание швов);
R - расчетное сопротивление арматуры (класса А-II);
s.ser
m - отношение соответствующих модулей упругости арматуры Е и
s
бетона Е .
b
Расчет колейных покрытий
3.25. Расчет колейных покрытий ведется так же, как и цементобетонных. Изгибающий момент в колейных покрытиях определяют с учетом ширины колей, используя существующие методы расчета балок на упругом и упругопластическом основании, учитывая перераспределение реакций отпора основания за счет его пластических деформаций под торцами плит и приложение нагрузки через штамп (см. ниже расчет сборных покрытий из плит).
Расчет сборных покрытий из плит
3.26. Расчет сборных покрытий из плит ведется на действие колесных и монтажных нагрузок. Неравномерное опирание плит на основание при укладке их на неровное и слабое основание, при температурном короблении плит или при неравномерном морозном выпучивании основания учитывают путем умножения нагрузки Q на коэффициент К, который принимается для предварительно напряженных несочлененных плит длиной до 6 м или для элементов сочлененных плит длиной не более 2 м равным 1,1, для железобетонных плит длиной более 2 м - по расчету при неполном опирании плит на основание.
3.27. Расчет толщины плит и количества арматуры выполняют исходя из следующих условий:
а) для бетонных плит и элементов сочлененных плит - из условия прочности бетона на изгиб краевых участков плит:
расч
R х W
ри
К <= ---------, (3.35)
пр кр
М
х(у)
где:
W - момент сопротивления плиты;
кр
М - изгибающий момент по краю плит от действия расчетной
х(у)
или монтажной нагрузки;
б) для бетонных плит и элементов с краевым армированием,
кр
выдерживающих до появления трещин усилие 0,25М за счет
х(у)
арматуры на краевых участках плит шириной 2h, - из условия
прочности бетона в центре плит или элементов:
расч
R х W
ри
К <= ---------, (3.36)
пр ц
М
х(у)
ц
где М - изгибающий момент в центре плиты;
х(у)
в) для слабоармированных плит или плит с вероятностью
образования одиночных трещин и для мест надрезов в сочлененных
плитах - дополнительно из условия прочности сечения с узкой
трещиной на действие изгибающего момента от монтажных нагрузок:
q
2B M
x
R >= -----, (3.37)
s F Z
a
где:
2В - ширина плиты;
F - поперечное сечение арматуры в нижней зоне на ширине 2В;
а
q
М - изгибающий момент от действия монтажной нагрузки;
х
Z - плечо внутренней пары сил, определяется по СНиП
2.03.01-84.
При работе плит на ровных основаниях, не дающих неравномерных осадок, расчет проводят из условия ограничения раскрытия трещин сверх пределов, указанных в СНиП 2.03.01-84, но не более 0,3 мм, а при работе на неустойчивых или неравных основаниях - из условия работы арматуры в трещине или надрезе в качестве штыревого соединения;
г) для железобетонных плит с вероятным частым расположением узких трещин - из условия прочности армированных сечений без учета работы бетона на растяжение при действии изгибающего момента от колесной или монтажной нагрузки. При действии колесной нагрузки учитывается снижение жесткости плиты в продольном и поперечном направлениях за счет раскрытия трещин (по СНиП 2.03.01-84) или уменьшения расчетного модуля упругости сечения до уровня Е", определяемого по формуле:
Е
Е" = ----------------------------------------------, (3.38)
2
Е h (h - х') (R - сигма + сигма )
s.ser пр пт
1 + -----------------------------------------
Е х 7 х f R (h - x' - a ) Z
а a s.ser o
где:
Е и Е - модули упругости соответственно бетона и арматуры;
а
R - напряжения в арматуре после раскрытия трещин (табл.
s.ser
20, СНиП 2.03.01-84);
сигма - предварительное напряжение в арматуре;
пр
сигма - потери предварительного напряжения в арматуре;
пт
f - площадь поперечного сечения арматуры;
а
х' - высота сжатой зоны бетона;
а - толщина защитного слоя растянутой арматуры (до оси
о
арматуры);
д) для предварительно напряженных плит или сечений на действие монтажных нагрузок:
по прочности напряженного бетона на растяжение при изгибе с одновременной работой на изгиб напряженной арматуры (1-я стадия) и по прочности на изгиб с появлением узких трещин (2-я стадия) по СНиП 2.03.01-84.
При действии колесных нагрузок дополнительно расчет ведут исходя из условия работы арматуры в узких трещинах в качестве штырей (3-я стадия).
3.28. Изгибающие моменты определяют при приложении нагрузки в центре, на краю, на углу и на торце, в продольном и поперечном направлениях.
ц ц
Расчетную длину (L ) и ширину (L ) эпюр отпора основания
х у
определяют по формулам в случае приложения нагрузки:
- в центральной части плиты:
ц х
L = 2,5l + а; (3.39)
х у
ц у
L = 2,5l + в; (3.40)
у у
- на торце и на углу с обратным выгибом:
т ц т ц
L = 0,7L ; L = 0,7L , (3.41)
х х у у
где а и в - полудлина и полуширина отпечатка колеса,
отнесенные к нейтральной линии плиты.
Для двухколесной опоры с расстоянием между отпечатками колес
в':
а = 0,87R + 0,5h;
(3.42)
а = 1,15R + 0,5h + 0,5в'.
ц ц т т
Величины L , L , L , L ограничиваются размерами плит, причем
х у х у
ц ц т т
L , L <= А; L <= В; L >= 2В (рис. 3.1).
х у х у
х
При определении l принимается во внимание модуль упругости
у
э
Е (см. формулу (3.11)) бетона или плиты в продольном направлении,
о
у э
при определении l - в поперечном направлении. Значение Е
у о
определяется при Д = 50 см.
На первой стадии при двухстадийном строительстве модуль
э
упругости Е земляного полотна принимается равным 0,37 табличного
о
значения модуля упругости (песка или супеси) или численно равным
табличному значению модуля деформации.
Изгибающий момент определяют по формулам:
а) в центре плиты:
в продольном направлении:
ц ц
L L
ц х у
М = 0,159Q (-- G + мю -- G ); (3.43)
х ц а ц в
L L
у х
в поперечном (для плит шириной не более 2,2 м):
ц
L
ц у
М = 0,159Q -- G , (3.44)
у ц в
L
х
где G и G - коэффициенты влияния размеров штампа;
а в
а в
G = 1 - 1,136 -- и G = 1 - 1,136 --; (3.45)
а ц в ц
L L
х у
б) на краю плиты:
в продольном направлении:
ц
0,318Q L х G
кр х а
М = --------------; (3.46)
х т
L + в
у
в поперечном направлении:
ц
0,318Q L х G
кр у в
М = --------------; (3.47)
у т
L + а
х
в) в поперечном торце плиты в продольном направлении:
т
0,318Q L
т х 1
М = --------- (1 - 2,78 --); (3.48)
х ц т
L L
у х
г) на углу плиты в продольном направлении:
т
0,295Q L
х 1
М = --------- (1 - 2,78 --). (3.49)
ц т
L + в L
у х
Коэффициент, учитывающий влияние соседней оси К , удаленной
а
1
от первой оси на расстояние а , для центральных частей плит в
продольном направлении определяется по формуле:
_
/1
4 /а
К = \/ --. (3.50)
а ц
L
х
За счет того, что при центральном нагружении краевые участки плит при пластических деформациях основания недогружены, продольный изгибающий момент в центре плиты уменьшается до величины, определяемой по формуле:
ц
М х 0,8В
ц' х
М = -----------------, (3.51)
х ц пи 0,8В
L х sin(-------)
у ц
2L
у
а поперечный изгибающий момент - до величины:
ц
М х 0,8А
ц' у
М = -----------------. (3.52)
у ц пи 0,8А
L х sin(-------)
х ц
2L
х
При расчете ненапряженных плит длиной более 2 м, укладываемых
на неровное основание, изгибающий момент при нагружении на торце и
углу плиты определяется по формулам (3.48) и (3.49), а в центре
плиты - по формулам (3.43) и (3.44), причем при В > 100 см
вместо Q принимается 2Q.
q
3.29. Изгибающий момент М от монтажных нагрузок определяется
х
по формуле:
2
2 а
q l l
М = 1,1К гамма h (-- - --), (3.53)
х q 8 2
где:
l - расстояние между монтажными скобками на длинной стороне
плиты;
а - расстояние от монтажных скоб до торцов плиты;
l
гамма - плотность бетона;
К - коэффициент динамичности (коэффициент прихватывания
q
плиты к форме); для плит длиной 3,5 м и менее К = 1,5; для плит
q
длиной более 3,5 м К = 2,0.
q
3.30. Количество арматуры в железобетонных и предварительно напряженных плитах определяется исходя из внутренних изгибающих моментов, вычисленных по СНиП 2.03.01-84.
При пропаривании плит для повышения их трещиностойкости необходимо на краях располагать дополнительную арматуру диаметром 8 - 10 мм по одному стержню в верхней и нижней зонах, а в зонах заанкерования предварительно напряженных стержней - дополнительно к расчету по два стержня диаметром 8 - 10 мм.
При интенсивности движения до 1000 авт./сут. количество
т
арматуры определяется исходя из того, что на расстоянии L от
х
поперечных краев возможно появление поперечных трещин, которые
существенно снижают изгибающий момент в плите в зоне трещин, а
арматура должна работать в качестве штыревого соединения.
В данном случае площадь поперечного сечения арматуры F (кв.
а
см на длину трещины l ):
тр
Q
F = 0,07 --, (3.54)
а R
и
где:
R - марочная прочность бетона (средняя прочность) на сжатие;
и
ц
l - длина трещины, принимаемая равной для края плиты 0,4L ,
тр у
ц
для центра - 0,8L .
у
Толщину плиты при этом устанавливают исходя из выбранного
заранее расстояния между трещинами лямбда (при 2А = 2 лямбда ).
тр тр
Толщина может колебаться от 8 до 16 см. Общий расход арматуры
определяют также из условия работы плиты на монтажные нагрузки.
Расход арматуры в сочлененных плитах рассчитывают по колесной нагрузке с помощью формулы (3.54), а из действия монтажной нагрузки - исходя из формулы (3.53). Арматуру, рассчитанную на монтажные нагрузки, располагают в верхней и в нижней зонах.
3.31. Толщину бетонных плит определяют из формулы (3.35), плит с краевым армированием - (3.36).
3.32. Шпунтовые соединения типа "выступ - паз", которые целесообразно устраивать на поперечных гранях плит, должны быть шириной 0,25h и иметь плавные очертания. Высота гребня или глубина паза 1,9 - 2,5 см.
На продольных гранях можно устраивать сдвоенные или строенные пазы общей шириной 0,3h и глубиной 5 - 8 мм.
Прочность стыковых соединений должна быть не менее Р и
тр
определяться по формуле (3.24).
ф
Фактическую прочность горизонтальной скобы Р (МПа), при
ск
длине в зоне заделки не менее 10d, вычисляют по формуле:
ф 2
Р = R (4d + F ), (3.55)
ск и n
где:
d - диаметр арматуры скобы;
F - площадь опирания полки скобы на бетон.
n
Прочность сварки скоб определяют по нормам расчета стальных
конструкций на повторную нагрузку исходя из площади поперечного
сечения сварного шва.
Допустимое усилие на вертикальную скобу рассчитывают по
прочности анкерной заделки скобы в бетон:
ф 2
Р = 6R d . (3.56)
ск и
Допустимое усилие на горизонтальную монтажную скобу при подъеме плит определяют по формуле:
ф 2
Р = 1,86R d . (3.57)
ск и
Это усилие должно составлять не менее половины веса плиты.
Расчет основания
3.33. Критерием устойчивости основания является устойчивость его по сдвигу и отсутствие недопустимых деформаций под торцами плит к концу расчетного срока службы. Для дорог I - III категорий величину предельно допустимых деформаций или высоту уступов между плитами в поперечных швах устанавливают равной 0,3 см.
Толщину дорожной одежды в целом определяют также из условия обеспечения отвода влаги из основания и из расчета на морозное пучение.
3.34. Устойчивость основания по сдвигу допускается оценивать двумя вариантами.
При расчете на формирование в результате накопления остаточных
деформаций в основании к концу срока службы дорожной одежды
уступов между плитами высотой не более 0,3 см устойчивость считают
обеспеченной при условии q <= q .
расч доп
3.34.1. Расчетное давление q (МПа) на основание при
расч
нагружении обоих углов плиты у поперечного шва (длина плиты более
15h) можно определить по формуле:
27,4 х Q х m
ст т
q = --------------; Q - в кН; L - в см, (3.58)
расч т т х(у)
L х L
х у
где m - коэффициент, учитывающий влияние стыкового
ст
соединения; если стык работает, то m = 0,7, если нет, то
ст
m = 1,0.
ст
т т
Значения L и L не должны превышать, соответственно, 2А и
х у
2В. Если под плитой основание толщиной h укрепленное, то проверку
о
т т
на сдвиг проводят на глубине h , а L и L увеличивают на 3h ;
о х у о
т т
при этом L <= 2В + 4h и L <= 2А и 2h .
у о у о
т т
На подошве слоя песка толщиной h значения L и L
п х у
увеличивают на 0,7h .
п
т
При применении подшовных подкладок - L <= 2А + 0,5l ,
х п
где l - размер подшовной подкладки вдоль покрытия для
п
поперечных швов и поперек покрытия для продольных швов и краев.
Расчетное давление q (МПа) на основание составляет:
расч
для плит длиной 8h - 15h:
Q + Q' 3Q (А + а) 3Q (В - в)
q = 10(------ + ---------- + ----------); (3.59)
расч 2 2
4А В 4А В 4А В
для плит длиной менее 8h:
10(Q + Q')
q = --------------, (3.60)
расч 3В (Q + Q' А)
а
где Q' - вес плиты, кН; Q - в кН; А, В, а, в - в см.
3.34.2. Допустимое давление q (МПа) на основание:
доп
m т
q = ----- [n А L гамма + n A (h + h + h ) гамма +
доп 100К j 1 у гр q 2 o в.с гр
н
+ n A С], (3.61)
c 3
где:
m - коэффициент, учитывающий условия работы; m = 1,3;
К - коэффициент надежности; К = 1,1;
н н
А , А и А - безразмерные коэффициенты, зависящие от угла
1 2 3
внутреннего трения грунта, принимаемые по табл. 3.5;
гамма - удельный вес грунта, тс/куб. м;
гр
h - толщина выравнивающего слоя;
в.с
С - удельное сцепление грунта основания (см. обязательное
Приложение 3), МПа;
n , n и n - коэффициенты, учитывающие размеры площадки
j q с
нагружения:
т т т
0,25L 1,5L 0,3L
у у у
n = 1 - ------; n = 1 + -----; n = 1 + -----, (3.62)
j т q т с т
L L L
х х х
т
L , h, h и h принимаются в м; L = 0,7L .
х(у) о в.с х(у) х(у)
Таблица 3.5
------------------+----------------------------------------------- ¦Угол внутреннего ¦ Безразмерные коэффициенты ¦ ¦трения грунта фи,+---------------+----------------+-------------+ ¦ град. ¦ А ¦ А ¦ А ¦ ¦ ¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ +-----------------+---------------+----------------+-------------+ ¦ 4 ¦ 0,06 ¦ 1,25 ¦ 3,51 ¦ ¦ 8 ¦ 0,10 ¦ 1,39 ¦ 3,71 ¦ ¦ 10 ¦ 0,18 ¦ 1,73 ¦ 4,17 ¦ ¦ 24 ¦ 0,72 ¦ 3,87 ¦ 6,45 ¦ ¦ 26 ¦ 0,84 ¦ 4,37 ¦ 6,90 ¦ ¦ 28 ¦ 0,98 ¦ 4,93 ¦ 7,40 ¦ ¦ 30 ¦ 1,15 ¦ 5,59 ¦ 7,95 ¦ ¦ 32 ¦ 1,34 ¦ 6,35 ¦ 8,55 ¦ ¦ 34 ¦ 1,55 ¦ 7,21 ¦ 9,21 ¦ ¦ 36 ¦ 1,81 ¦ 8,25 ¦ 9,98 ¦ ¦ 38 ¦ 2,11 ¦ 9,44 ¦ 10,80 ¦ ¦ 40 ¦ 2,46 ¦ 10,84 ¦ 11,74 ¦ ------------------+---------------+----------------+--------------
3.34.3. Высота накапливаемых уступов омега (см) между
уст
плитами:
8,5Q К х m
д ст
омега = ------------- (1 + К х lgN ), (3.63)
уст т q pt
Е L
о у
где:
т
Q - в кН; L - в см; Е - в МПа;
у о
К - коэффициент, учитывающий влияние виброползучести при
д
динамическом нагружении подвижной колесной нагрузкой:
о о о
(К - К ) (h - h )
о песок д о о
К = К + -----------------------, (3.64)
д д о
h
о
о
К - то же, для основания толщиной по табл. 3.6;
д
h - проектная, т.е. предварительно назначенная толщина слоя
о
укрепленного основания;
К - коэффициент, учитывающий влияние нагруженности основания
q
по сдвигу;
Таблица 3.6
-------------------+-------+------------+------------------------- ¦ Основание ¦Толщина¦Материал вы-¦ о ¦ ¦ ¦основа-¦равнивающего¦Значение К , когда стыки¦ ¦ ¦ния ¦слоя ¦ д ¦ ¦ ¦ о ¦ +------------+-----------+ ¦ ¦h , см ¦ ¦не работают ¦ работают ¦ ¦ ¦ о ¦ ¦ ¦ ¦ +------------------+-------+------------+------------+-----------+ ¦Песчаное ¦ ¦Песок ¦5,7 <**> ¦1,6 <**> ¦ ¦ ¦ ¦СНМ ¦2 - 3 <*>/ ¦1,3 <**> ¦ ¦ ¦ ¦ ¦<**> ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Подшовные ¦2 - 3 <*> ¦1,2 - 1,5 ¦ ¦ ¦ ¦подкладки ¦ ¦<*> ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Песчано-гравийное ¦20 ¦Песок ¦2,0 ¦1,2 ¦ ¦ ¦20 ¦Цементопес- ¦1,2 ¦1,0 ¦ ¦ ¦ ¦чаная смесь ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Цементогрунтовое ¦16 ¦Песок ¦1,5 ¦1,1 ¦ ¦ ¦16 ¦Цементопес- ¦1,1 ¦1,0 ¦ ¦ ¦ ¦чаная смесь ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Нефтегрунтовое ¦20 ¦Нефтегрунт ¦2,2 ¦1,3 ¦ ¦ ¦20 ¦СНМ ¦1,8 ¦1,2 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Нефтецементогрун- ¦20 ¦Нефтегрунт ¦1,2 ¦1,1 ¦ ¦товое ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Грунтовое с добав-¦20 ¦СНМ ¦1,1 ¦1,0 ¦ ¦кой отработанных ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦буровых растворов ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -------------------+-------+------------+------------+------------
------------------------------------
<*> Меньшее значение - для более сухого грунта земляного полотна, уплотненного в летнее время.
<**> Для песчаных оснований из однозернистых (барханных) песков значение при отсутствии стыков увеличивают в 1,3 раза, а при наличии - в 2 раза.
q - 0,15 х q
расч доп
К = -------------------. (3.65)
q q
доп
Из формулы (3.63) получаем:
8,5Q К х m
тр д ст
Е = ------------- (1 + К х lgN ), (3.66)
о т q р
L х омега
у доп
где омега - в см.
доп
Величину h назначают предварительно, а затем для определения
о
т тр
L уточняют исходя из условия Е <= Е . Е для назначенной
у о о о
толщины основания определяют как эквивалентный модуль упругости по
обязательным Приложениям 3 и 4.
Подшовные подкладки, применяемые для укрепления песчаных оснований, должны выдерживать на песчаном основании на изгиб (при приложении нагрузки через полосу шириной 10 см, размещенную в центре подкладки) нагрузку, равную 0,5Q.
Подшовные подкладки следует располагать на такой высоте, чтобы после прикатки покрытия несколькими проходами крана по сборному покрытию подкладки находились заподлицо с поверхностью основания.
При использовании в основании некондиционных сборных плит вначале определяют их конструктивные и прочностные характеристики по тем группам, на которые они были предварительно рассортированы. Расчет этих плит проводится с учетом увеличения размеров (а и в) площадки нагружения на половину толщины верхнего асфальтобетонного слоя. При необходимости под плитами можно применять укрепленный нижний слой основания, толщина которого определяется расчетом.
Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев
3.35. Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:
Т
пр
Т <= ---, (3.67)
тр
К
пр
где:
тр
К - требуемое минимальное значение коэффициента
пр
прочности, определяемое с учетом заданного уровня надежности,
согласно табл. 3.1;
Т - расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего
напряжения, не погашенная внутренним трением) в расчетной
(наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной
нагрузки;
Т - предельная величина активного напряжения сдвига (в той
пр
же точке), превышение которой вызывает нарушения прочности на
сдвиг, определяемые ОДН 218.046-01 по проектированию нежестких
дорожных одежд с учетом того, что в зоне швов покрытия расчетный
модуль упругости бетонного покрытия назначают согласно табл. 3.7.
Таблица 3.7
------------------+----T----+----T----+----T----+----T---+---T---¬ ¦Класс бетона на ¦В ¦В ¦В ¦В ¦В ¦В ¦В ¦В ¦В ¦В ¦ ¦растяжение при ¦ tb ¦ tb ¦ tb ¦ tb ¦ tb ¦ tb ¦ tb ¦ tb¦ tb¦ tb¦ ¦изгибе ¦4,4 ¦4,0 ¦3,6 ¦3,2 ¦2,8 ¦2,4 ¦2,0 ¦1,6¦1,2¦0,8¦ +------+----------+----+----+----+----+----+----+----+---+---+---+ ¦Е ,¦тяжелый ¦1770¦1650¦1600¦1520¦1420¦1310¦1150¦930¦780¦650¦ ¦ расч ¦бетон ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦МПа +----------+----+----+----+----+----+----+----+---+---+---+ ¦ ¦мелкозер- ¦1400¦1300¦1250¦1150¦1100¦1000¦ 850¦700¦600¦500¦ ¦ ¦нистый ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦бетон ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -------+----------+----+----+----+----+----+----+----+---+---+----
Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость и дренирующую способность
3.36. Расчет морозозащитных слоев основания проводят в соответствии с положениями ОДН 218.046-01 по проектированию нежестких дорожных одежд исходя из следующих допустимых величин общего приподнятия от выпучивания:
для цементобетонных покрытий при эксплуатации - по первой расчетной схеме, для сборных покрытий из железобетонных ненапряженных плит длиной более 25h - 3 см;
для цементобетонных покрытий при эксплуатации - по второй расчетной схеме, для сборных покрытий из железобетонных ненапряженных плит длиной менее 25h, из сочлененных и предварительно напряженных плит:
- при отсутствии в поперечных швах стыков - 4 см;
- при их наличии - 6 см.
3.37. Проектирование устройств по осушению дорожных одежд и
земляного полотна, включая расчет дренирующего слоя, проводят
также согласно ОДН 218.046-01. Ориентировочно толщину дренирующего
слоя h (м) определяют в общем случае по формуле:
ф
L
ф
h = 0,1(1 + --), (3.68)
ф К
ф
где:
L - длина участка фильтрации, равная половине ширины насыпи,
ф
м;
К - коэффициент фильтрации дренирующего материала, м/сут.
ф
При применении в основании нетканых синтетических материалов
(геотекстиля) с К >= 50 м/сут. толщину дренирующего слоя из
ф
песка уменьшают на 10 - 15 см, из песчано-гравийной смеси (ПГС) -
на 7 - 10 см.
Меньшие значения уменьшения толщины дренирующего слоя
принимают при использовании средне- и крупнозернистых песков и при
содержании гравия в ПГС более 50%, большие - при использовании
мелкозернистых песков и при содержании гравия в ПГС менее 50%.
Приложение 1
(обязательное)
НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕМЕНТОБЕТОНА
1.1. К нормативным характеристикам дорожного цементобетона (далее - "бетон") относятся: класс (марка) по прочности на растяжение при изгибе и на сжатие; модуль упругости; марка по морозостойкости; коэффициент линейной температурной деформации; коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона).
1.2. Нормативные прочность и морозостойкость бетона устанавливаются в проектах и должны приниматься в зависимости от назначения конструктивного слоя дорожной одежды.
1.3. Для строительства монолитных цементобетонных покрытий и оснований, а также для изготовления плит сборных покрытий следует применять бетоны тяжелые и мелкозернистые по классификации ГОСТ 25192-82*. Бетон должен отвечать требованиям ГОСТ 26633-91, СНиП 2.05.02-85, соответствующих стандартов на сборные плиты и настоящих норм.
1.4. Класс бетона по прочности следует принимать по табл. П.1.1.
Таблица П.1.1
-----------------+---------+--------+----------------------------- ¦ Конструктивный ¦Категория¦Интен- ¦Минимальные проектные классы¦ ¦ слой дорожной ¦автомо- ¦сивность¦ (марки) по прочности ¦ ¦ одежды ¦бильной ¦расчет- +--------------+-------------+ ¦ ¦дороги ¦ной наг-¦на растяжение ¦ на сжатие ¦ ¦ ¦ ¦рузки, ¦ при изгибе ¦ В (М) ¦ ¦ ¦ ¦ед./сут.¦ В (Р ) ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ tb tb ¦ ¦ +----------------+---------+--------+--------------+-------------+ ¦Монолитное одно-¦I ¦более ¦4,4 (55) ¦35 (450) ¦ ¦слойное покрытие¦ ¦2000 ¦ ¦ ¦ ¦или верхний слой+---------+--------+--------------+-------------+ ¦двухслойного ¦II, III ¦от 1000 ¦4,0 (50) ¦30 (400) ¦ ¦покрытия ¦ ¦до 2000 ¦ ¦ ¦ ¦ +---------+--------+--------------+-------------+ ¦ ¦IV ¦менее ¦3,6 (45) ¦25 (300) ¦ ¦ ¦ ¦1000 ¦ ¦ ¦ +----------------+---------+--------+--------------+-------------+ ¦Нижний слой ¦I - II ¦более ¦3,2 (40) ¦- ¦ ¦двухслойных мо- ¦ ¦1000 ¦ ¦ ¦ ¦нолитных покры- +---------+--------+--------------+-------------+ ¦тий ¦III - IV ¦менее ¦2,8 (35) ¦- ¦ ¦ ¦ ¦1000 ¦ ¦ ¦ +----------------+---------+--------+--------------+-------------+ ¦Монолитное осно-¦I - IV ¦любая ¦0,8 (10) ¦- ¦ ¦вание под покры-¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦тие: цементобе- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦тонное и асфаль-¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦тобетонное ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +----------------+---------+--------+--------------+-------------+ ¦Сборное покрытие¦I - IV ¦любая ¦3,6 (45) ¦25 (300) ¦ ¦(основание) из ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦бетонных, слабо-¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦армированных, ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦железобетонных и¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦предварительно ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦напряженных же- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦лезобетонных ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦плит ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ -----------------+---------+--------+--------------+--------------
Примечания. 1. При соответствующем технико-экономическом обосновании для однослойного и верхнего слоя монолитных двухслойных покрытий автомобильных дорог I категории допускается применять бетон, как для дорог II и III категорий.
2. Классы (марки) бетона по прочности на сжатие следует применять только для железобетонных и предварительно напряженных железобетонных покрытий, когда прочность на сжатие является расчетной характеристикой.
3. Класс (марка) бетона по прочности устанавливается в возрасте 28 сут. твердения в нормальных условиях по ГОСТ 10180 и ГОСТ 18105, если иной возраст не предусмотрен проектом.
4. Под двухслойным понимается монолитное покрытие, включающее верхний и нижний слои, устраиваемые одновременным уплотнением верхнего и нижнего слоев (метод сращивания). Толщина верхнего слоя должна быть не менее 6 см.
1.5. Значения начального модуля упругости бетона принимаются в зависимости от прочности бетона на растяжение при изгибе по табл. П.1.2. В случае, когда расчетной характеристикой является прочность бетона на сжатие, значения модуля упругости принимаются в зависимости от прочности бетона на сжатие по СНиП 2.03.01-84, табл. 18.
Таблица П.1.2
----------------------------+------------------------------------- ¦ Класс (марка) бетона по ¦Начальный модуль упругости Е , МПа, ¦ ¦прочности на растяжение при¦ б ¦ ¦ изгибе В /Р ¦ бетона ¦ ¦ tb tb +-------------------+----------------+ ¦ ¦ тяжелого ¦мелкозернистого ¦ +---------------------------+-------------------+----------------+ ¦ 6,4/80 ¦ 39000 ¦ - ¦ ¦ 6,0/75 ¦ 38500 ¦ - ¦ ¦ 5,6/70 ¦ 38000 ¦ - ¦ ¦ 5,2/65 ¦ 37500 ¦ - ¦ ¦ 4,8/60 ¦ 36500 ¦ 30000 ¦ ¦ 4,4/55 ¦ 36000 ¦ 28000 ¦ ¦ 4,0/50 ¦ 33000 ¦ 26500 ¦ ¦ 3,6/45 ¦ 32000 ¦ 25500 ¦ ¦ 3,2/40 ¦ 30000 ¦ 24000 ¦ ¦ 2,8/35 ¦ 28000 ¦ 22500 ¦ ¦ 2,4/30 ¦ 26000 ¦ 20500 ¦ ¦ 2,0/25 ¦ 23000 ¦ 17000 ¦ ¦ 1,6/20 ¦ 19000 ¦ 14000 ¦ ¦ 1,2/15 ¦ 16000 ¦ 12000 ¦ ¦ 0,8/10 ¦ 13000 ¦ 10000 ¦ ----------------------------+-------------------+-----------------
Примечание. Для определения модуля упругости мелкозернистого бетона, приготовленного на песках с модулем крупности менее 2,0, следует соответствующие табличные значения умножать на 0,9.
1.6. Коэффициент линейной температурной деформации альфа при
tb
изменении температуры от минус 40 °С до плюс 50 °С для тяжелого
-5 -1
и мелкозернистого бетонов принимается равным 1 х 10 °С .
1.7. Начальный коэффициент поперечной деформации бетона мю (коэффициент Пуассона) принимается равным 0,2 для тяжелого и мелкозернистого бетонов.
1.8. Марка бетона по морозостойкости принимается по табл. П.1.3.
Таблица П.1.3
---------------+-------------------------------------------------- ¦Конструктивный¦Минимальные проектные марки бетона по морозостой-¦ ¦слой дорожной ¦кости (F) для районов со среднемесячной темпера- ¦ ¦ одежды ¦турой воздуха наиболее холодного месяца, °С ¦ ¦ +---------------+-----------------+---------------+ ¦ ¦от 0 до минус 5¦от минус 5 до ми-¦ ниже минус 15 ¦ ¦ ¦ ¦нус 15 ¦ ¦ +--------------+---------------+-----------------+---------------+ ¦Однослойное ¦ 100 ¦ 150 ¦ 200 ¦ ¦покрытие или ¦ ¦ ¦ ¦ ¦верхний слой ¦ ¦ ¦ ¦ ¦двухслойного ¦ ¦ ¦ ¦ ¦покрытия ¦ ¦ ¦ ¦ +--------------+---------------+-----------------+---------------+ ¦Нижний слой ¦ 50 ¦ 50 ¦ 100 ¦ ¦двухслойного ¦ ¦ ¦ ¦ ¦покрытия ¦ ¦ ¦ ¦ +--------------+---------------+-----------------+---------------+ ¦Основание ¦ 50 ¦ 50 ¦ 50 ¦ ---------------+---------------+-----------------+----------------
Примечания. 1. Марки по морозостойкости устанавливаются по ГОСТ 10060.0-95.
2. Среднемесячная температура наиболее холодного месяца района строительства определяется по СНиП 23-01-99. Строительная климатология.
1.9. Расчетное сопротивление бетона на растяжение при изгибе определяют по формуле:
расч
R = В х К х К х К , (П.1.1)
ри tb н.п. у F
где:
В - класс бетона на растяжение при изгибе;
tb
К - коэффициент набора прочности со временем; для бетона
н.п.
естественного твердения для районов с умеренным климатом К =
н.п.
1,2; для условий сухого и жаркого климата К = 1,0; для
н.п.
пропаренного - К = 1;
н.п.
К - коэффициент усталости бетона при повторном нагружении;
у
-0,063
К = 1,08 х (SUM N ) , (П.1.2)
у р
где SUM N - суммарное расчетное число приложения приведенной
р
расчетной нагрузки за расчетный срок службы;
К - коэффициент, учитывающий воздействие попеременного
F
замораживания-оттаивания, равный 0,95.
1.10. Нормативные и расчетные характеристики арматуры принимаются по СНиП 2.03.01-84.
Приложение 2
(обязательное)
РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ
2.1. При проектировании дорожных одежд в качестве расчетных принимают нагрузки, соответствующие предельным нагрузкам на ось расчетного двухосного автомобиля.
Если в задании на проектирование расчетная нагрузка не оговорена специально, за расчетную принимают нагрузку, соответствующую расчетному автомобилю группы А (табл. П.2.1).
Таблица П.2.1
----------+---------+----------------------------+---------------- ¦ Группа ¦Норматив-¦Нормативная статическая наг-¦Расчетные пара-¦ ¦расчетной¦ная ста- ¦рузка на поверхность покры- ¦метры нагрузки ¦ ¦нагрузки ¦тическая ¦тия от колеса расчетного ав-+--------+------+ ¦ ¦нагрузка ¦томобиля Q кН ¦ Р, МПа ¦D, см ¦ ¦ ¦на ось, ¦ расч, ¦ ¦ ¦ ¦ ¦кН ¦ ¦ ¦ ¦ +---------+---------+----------------------------+--------+------+ ¦ А ¦ 100 ¦ 50 ¦ 0,60 ¦37/33 ¦ ¦ 1 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +---------+---------+----------------------------+--------+------+ ¦ А ¦ 110 ¦ 55 ¦ 0,60 ¦39/34 ¦ ¦ 2 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +---------+---------+----------------------------+--------+------+ ¦ А ¦ 130 ¦ 65 ¦ 0,60 ¦42/37 ¦ ¦ 3 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ----------+---------+----------------------------+--------+-------
Примечание. В числителе - для движущегося колеса, в знаменателе - для неподвижного.
2.2. Данные о нагрузках, передаваемых на дорожное покрытие выпускаемыми серийно автотранспортными средствами, следует принимать по специальным справочникам.
2.3. Значение суммарного коэффициента приведения определяют по формуле:
n
S = SUM S , (П.2.1)
mсум 1 n
где:
n - число осей у данного транспортного средства, для
приведения которого к расчетной нагрузке определяется коэффициент
S ;
mсум
S - коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки
n
от колеса каждой из n осей транспортного средства к расчетной
динамической нагрузке.
2.4. Коэффициенты приведения нагрузок S определяют по
n
формуле:
Q
дn бета
S = (------) , (П.2.2)
n Q
драсч
где:
Q - номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;
дn
Q - расчетная динамическая нагрузка от колеса на
драсч
покрытие;
бета - минимальный показатель степени, принимаемый равным:
4,4 - для капитальных дорожных одежд;
3,0 - для облегченных дорожных одежд;
2,0 - для переходных дорожных одежд.
2.5. Номинальная динамическая нагрузка Q определяется по
дn
паспортным данным на транспортное средство с учетом распределения
статических нагрузок на каждую ось:
Q = К х Q , (П.2.3)
дn дин n
где:
К - динамический коэффициент, принимаемый равным 1,3;
дин
допускается принимать К в зависимости от осевой массы
дин
автомобиля:
--------------+---------+---------+-------+-------+-------+------- ¦Осевая масса ¦ 2 ¦ 4 ¦ 6 ¦ 8 ¦ 10 ¦12 ¦ ¦автомобиля, т¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +-------------+---------+---------+-------+-------+-------+------+ ¦К ¦ 1,6 ¦ 1,3 ¦ 1,15 ¦ 1,08 ¦ 1,06 ¦ 1,04 ¦ ¦ дин ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ --------------+---------+---------+-------+-------+-------+-------
Q - номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси.
n
При определении расчетного значения номинальной статической
нагрузки для многоосных автомобилей фактическую номинальную
нагрузку на колесо, определяемую по паспортным данным, следует
умножать на коэффициент К , вычисляемый по формуле:
с
______
К = а - в \/Б - с, (П.2.4)
с т
где:
Б - расстояние в метрах между крайними осями тележки;
т
а, в, с - параметры, определяемые в зависимости от
капитальности дорожной одежды и числа осей тележки по табл. П.2.2.
Таблица П.2.2
---------------------+--------------+-------------+--------------- ¦ Тележки ¦ а ¦ в ¦ с ¦ +--------------------+--------------+-------------+--------------+ ¦Двухосные ¦ 1,7/1,52 ¦ 0,43/0,36 ¦ 0,5/0,5 ¦ +--------------------+--------------+-------------+--------------+ ¦Трехосные ¦ 2,0/1,60 ¦ 0,46/0,28 ¦ 1,0/1,0 ¦ ---------------------+--------------+-------------+---------------
Примечание. В числителе - для капитальных и облегченных типов дорожных одежд, в знаменателе - для переходных.
2.6. Суммарный коэффициент приведения определяют в следующей последовательности:
- назначают расчетную нагрузку и определяют ее параметры:
Q , Р и D;
расч
- для каждой марки автомобилей в составе перспективного
движения по паспортным данным устанавливают величину номинальной
статической нагрузки на колесо для всех осей транспортного
средства Q ;
n
- умножив полученные значения Q и расчетную нагрузку Q на
n расч
динамический коэффициент, находят величины номинальных
динамических нагрузок Q от колеса для каждой оси и величину
дn
расчетной динамической нагрузки Q ;
драсч
- по формуле (П.2.2) вычисляют коэффициент приведения
номинальной нагрузки от колеса каждой из осей S к расчетной;
n
- по формуле (П.2.1) вычисляют суммарный коэффициент
приведения нагрузки от рассматриваемого типа автомобиля к
расчетной нагрузке.
2.7. Допускается приближенно принимать суммарный коэффициент
приведения S по данным табл. П.2.3.
mсум
Таблица П.2.3
------------------------------+----------------------------------- ¦ Типы автомобилей ¦ Коэффициент приведения S к ¦ ¦ ¦ mсум ¦ ¦ ¦ расчетной нагрузке ¦ ¦ +-----------+-----------+----------+ ¦ ¦ А ¦ А ¦ А ¦ ¦ ¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ +-----------------------------+-----------+-----------+----------+ ¦Легкие грузовые автомобили ¦ 0,005 ¦ 0,003 ¦ 0,0015 ¦ ¦грузоподъемностью от 1 до 2 т¦ ¦ ¦ ¦ +-----------------------------+-----------+-----------+----------+ ¦Средние грузовые автомобили ¦ 0,2 ¦ 0,13 ¦ 0,063 ¦
Комментарии
Комментирование через социальные сервисы Facebook и Вконтакте:
Федеральное