Страница 5: ВСН 52-89. Указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд (29713)

5.1.5. Расчет толщины слоев усиления ведут по обратимому прогибу, рассматривая дорожную одежду как линейно-деформируемую систему. Для практических целей следует пользоваться номограммой рис. 2 прил. 7.

При использовании номограммы сначала назначают (по прил. 7) модули упругости слоев усиления Е1, затем рассчитывают соотношения /Е1 и Етр/Е1. Откладывают полученное соотношение /Е1 на оси ординат, проводят горизонталь до пересечения с наклонной линией, характеризуемой соотношением Етр/Е1. Из точки пересечения опускают вертикаль до пересечения с осью абсцисс, где читают соотношение Х = h/D. Используя расчетный диаметр следа колеса из табл. 1 прил. 5. находят искомую толщину слоя усиления:

Х = h ?? D. (5.1)

5.1.6. Если по расчету необходимо однослойное усиление и толщина слоя усиления меньше его величины, указанной в табл. 5.1, но больше половины этой величины, то следует принять толщину слоя усиления по табл. 5.1 или рассмотреть вариант укладки материала, позволяющего делать более тонкие слои. Например, вместо гравия, обработанного органическим вяжущим, следует укладывать холодную асфальтобетонную смесь. Оба варианта должны быть сопоставлены с учетом экономических и технологических соображений.

Если по расчету толщина слоя усиления из материала, обработанного органическим вяжущим, получилась менее половины величины, указанной в табл. 5.1, то достаточно провести после соответствующего ямочного ремонта поверхностную обработку существующего покрытия.

5.1.7. При проектировании усиления дорожной одежды капитального, облегченного или переходного типа, находящейся в неудовлетворительном состоянии по ровности, минимальную толщину слоя усиления из материала, содержащего органическое вяжущее, назначают с учетом перспективной интенсивности движения на полосу Nt, приведенной к расчетным нагрузкам (величину Nt определяют в соответствии с табл. 6 прил. 7):

Таблица 5.2

В случаях, если полученная расчетом толщина слоя усиления больше, укапанной в табл. 5.2, нижнюю часть его следует предусматривать из менее прочного и дорогостоящего материала, чем асфальтобетон (см. табл. 5.3). Расчет дополнительного слоя осуществляют по номограммам прил. 7.

Таблица 5.3

Если толщина нижнего слоя, не содержащего органическое вяжущее, меньше, предусмотренного в табл. 5.1, то этот слой должен быть заменен за счет утолщения вышележащего слоя, содержащего органическое вяжущее.

В случае применения в нижнем слое усиления грунта, гравия или щебня, укрепленных неорганическими вяжущими (цементом и др.), во избежание появления большого количества трещин на покрытии, построенном с использованием органического вязнущего, оно должно иметь толщину не менее 12 см. Если при этом по расчету толщина верхних слоев меньше 12 см, то материал, укрепленный неорганическим вяжущим, необходимо заменить материалом верхних слоев путем их соответствующего утолщения.

Материалы, не обработанные вяжущим, можно укладывать в нижнюю часть слоев усиления только в том случае, если под ними расположены слои из водопроницаемого материала (гравия, щебня). В противном случае в этих слоях, оказавшихся между водонепроницаемыми материалами, произойдет влагонакопление, что ускорит их разрушение при промерзании и потерю прочности в расчетный период. Исключение может составить V дорожно-климатическая зона при соответствующей проверке на опытных участках.

5.2. Ограничение движения автомобилей на дорогах в период наибольшего ослабления дорожных конструкций

5.2.1. Ограничение движения транспортных средств всегда требуется на участках автомобильных дорог с недостаточной прочностью дорожной одежды ( < Етр) в случаях: когда по технико-экономическим соображениям устройство слоев усиления не является эффективным мероприятием или когда не имеется возможностей для усиления конструкций в год проведения полевых испытаний.

5.2.2. Движение ограничивается из условия обеспечения работоспособности конструкции в пределах расчетного срока службы дорожной одежды или до планируемого начала производства работ по ее усилению. В данных случаях движение следует ограничивать ежегодно в период наибольшего ослабления дорожной конструкции.

5.2.3. Допустимую интенсивность движения расчетных нагрузок в первый год после проведения полевых испытаний рассчитывают по следующей формуле (для наиболее вероятного закона роста интенсивности движения):

, (5.2)

где ?? — коэффициент, зависящий от типа существующей дорожной одежды (для капитальных одежд ?? = 8,34; для облегченных — ?? = 6,77; для переходных — ?? = 5,84);

— интенсивность движения расчетных автомобилей на последний год эксплуатации дорожной конструкции с требуемым модулем упругости Етр = , авт/сут;

q — показатель роста интенсивности движения на дороге, определяемый в соответствии с прил. 9;

t — время до планируемого начала работ по усилению дорожной одежды или время в пределах оставшегося периода эксплуатации дорожной одежды до ремонта Тр = tф (см. формулу 4.9). Формула (5.2) справедлива при q > 1 и значениях:

5 авт./сут ?? ?? 10000 авт/сут.

При меньших значениях необходимо немедленное усиление конструкций или полное закрытие движения на дороге.

Для определения используют формулы (4.1) и (4.2), принимая:

Етр = ; ; (5.3)

ti = 15 лет, 10 лет и 8 лет соответственно для капитальных, облегченных и переходных дорожных одежд.

5.2.4. Допустимая интенсивность движения сопоставляется с фактической интенсивностью расчетного движения в рассматриваемый год после полевых испытаний. Принимая во внимание точность назначения контрольных точек и точность приведения нагрузок при различных состояниях дорожных конструкций, изменение фактической, приведенной к расчетным нагрузкам интенсивности движения учитывается в соответствии с формулой

, (5.4)

где Nj — фактическая приведенная интенсивность движения на полосу в рассматриваемый год после полевых испытаний;

tj — рассматриваемый год. Принимает значения от 1 (первый год после полевых испытаний) до t (см. формулу 5.2).

Величину Nф рассчитывают по формуле (3.5).

5.2.5. Допустимую интенсивность движения расчетной нагрузки в любой год эксплуатации после проведения полевых испытаний определяют по формуле:

, (5.5)

где tj = 1; 2; 3...... t

Например, в первый год после полевых испытаний (tj = 1) (cм. формулу 5.2).

5.2.6. Ограничение фактического движения автомобилей осуществляют подбором по формуле (5.4), исключая из состава движения различные транспортные средства. Расчеты прекращаются, когда Nj = . Следует отметить, что задача в принципе не имеет однозначного решения, поскольку в зависимости от конкретных условий на дороге возможно ограничивать движение различных грузовых автомобилей. С целью получения наибольшего эффекта рекомендуется прежде всего исключать из состава движения на дороге тяжелые транспортные средства, оказывающие наиболее разрушающее действие на дорожную одежду.

Пример. Рассчитываем состав движения, необходимый на дороге в первый год полевых испытаний дорожных одежд капитального типа.

Имеем фактическую интенсивность движения транспортного потока на полосу в год полевых испытаний N = 3500 авт/сут.

В составе движения 20 % автомобилей типа МАЗ-500, 30 % — типа ЗИЛ-130 и 20 % — типа ГАЗ-53. Остальные — легковые автомобили.

Допускаемая интенсивность движения расчетных нагрузок в первый год после полевых испытаний (рассчитывается по формуле 5.2) = 900 авт/сут; q = 1,1. Коэффициенты приведения (см. прил. 5): ??МАЗ = 1; ??ЗИЛ = 0,23; ??ГАЗ = 0,02.

Рассчитываем фактическую приведенную интенсивность движения в первый год после полевых испытаний по формуле (5.4):

Nj = N1 = 3500 ?? (1 ?? 0,2 + 0,23 ?? 0,3 + 0,02 ?? 0,2) ?? 1,1 =

= 3500 ?? (0,2 + 0,069 + 0,004) ?? 1,1 = 1051 авт/сут,

т.е. N1 = 1051 > = 900 авт/сут.

Уберем из состава движения автомобили МАЗ-500, тогда:

Nj' = 3500 ?? (0,069 + 0,004) ?? 1,1 = 281 авт/сут < = 900 авт/сут.

Следовательно, на дороге целесообразно ограничить только часть автомобилей МАЗ-500.

Расчеты показывают, что для обеспечения равенства Nj' = достаточно в составе движения оставить 16 % автомобилей МАЗ-500. Для определения начала ограничения движения осуществляют испытания одежд на контрольных точках соответствующего участка дороги в соответствии с п. 2.4.9. Ограничение движения осуществляют в момент, когда Еi ?? Ет (значение величины Ет определяют по формуле 3.4). Ограничение движения снимают, когда Еi > Ет.

5.3. Особый случай улучшения состояния дорожных конструкций

5.3.1. Возможны случаи, когда по тем или иным причинам не удается усилить дорожную конструкцию в год проведения ее испытаний. В таких случаях значения фактических модулей упругости Еф дорожной конструкции, полученных в результате испытаний, должны быть пересчитаны с учетом их снижения в процессе службы дороги до момента работ по усилению.

5.3.2. В соответствии с разделом 5.2 на участках с недостаточной прочностью дорожных конструкций в случае возникновения задержек с проведением работ по усилению конструкций должно быть предусмотрено ограничение движения транспортных средств из условия обеспечения необходимой работоспособности конструкций в пределах расчетного срока службы.

В этих условиях фактический модуль упругости конструкций в рассматриваемый год после проведения полевых испытаний определяют с помощью формул (4.1) и (4.2) при замене Етр на , на и, принимая ti = Tp (tф + tj) при 1 ?? tj ?? (Tp tф), где tj — текущее время после полевых испытаний.

Если Tp tф ?? 1 года, то требуется либо немедленное усиление конструкций, либо полное запрещение движения грузовых автомобилей в расчетные, неблагоприятные по условиям увлажнения периоды года.

5.3.3. Требуемый модуль упругости конструкции для данного случая находят в соответствии с разделом 4, используя вместо интенсивности величину , определяемую по формуле (5.4) в зависимости от рассматриваемого времени tj.

5.3.4. Полученные значения Етр и используют для расчета слоев усиления. Расчет проводят в соответствии с рекомендациями раздела 5.1.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ НА КОЛЕСО АВТОМОБИЛЯ

Определение нагрузки на колесо автомобиля производят переносными гидравлическими весами модели КП-205, представляющими собой прибор, состоящий из корпуса (рис. 1) с вмонтированным в него манометром, фиксирующим величины нагрузки, и поршнем, воспринимающим нагрузку от колеса автомобиля. Нагрузка на поршень передается через шарнирно опирающуюся на него грузовую площадку.

Для измерения нагрузки весы устанавливают таким образом, чтобы грузовая площадка касалась покрытия непосредственно у внешнего пневматика заднего колеса автомобиля (см. рис. 1). По команде автомобиль медленно наезжает на грузовую площадку весов и по манометру определяют величину нагрузки.

Рис. 1. Схема определения нагрузки Qк на колесо автомобиля с помощью переносных гидравлических весов модели КП-205:

а ?? до взвешивания; б ?? в момент взвешивания; в ?? гидравлические весы модели KП-205 (вид сверху):

1 ?? внешняя пневматическая шина заднего колеса; 2 ?? грузовая площадка весов; 3 ?? корпус весов; 4 ?? манометр; 5 ?? ручка

Рис. 2. Схема взвешивания автомобилей на специально подготовленной площадке (а) и на любой другой площадке с твердым покрытием (б):

1 ?? задняя ось грузового автомобиля; 2 ?? гидравлические весы модели KП-205; 3 ?? деревянный брус

Взвешивание можно производить как на специально подготовленной площадке, так и на любой другой достаточно ровной площадке с твердым покрытием (рис. 2). Во избежание ошибок, связанных с перекосом автомобиля, целесообразно устанавливать гидравлические весы в специально подготовленные углубления в площадке (см. рис, 2, а) или предусматривать специальные подкладки (например, деревянные бруски высотой, равной высоте весов, и шириной, достаточной для размещения одной пневматической шины заднего колеса) под остальные колеса автомобиля (см. рис. 2, б).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НАГРУЗКОЙ

1. Длиннобазовый рычажный прогибомер модели КП-204

Прогибомер модели КП-204 (рис. 1) имеет составной рычаг, за счет шарикоподшипников легко вращающийся на оси, закрепленной в корпусе опоры (5). Рычаг представляет собой пространственную трубчатую ферму (7) переменной высоты с треугольным поперечным сечением. Соотношение длин грузового (8) и измерительного (4) плеч рычага 2:1. Длина грузового плеча 2,5 м. Конец грузового плеча рычага снабжен щупом (10), который с помощью шарового шарнира соединен с подпятником (12). Щуп крепится к рычагу зажимным винтом (11). Конец измерительного плеча снабжен кронштейном (2) для крепления индикатора (3). Для избежания погрешностей при измерении прогибов дорожной конструкции, связанных с неравномерным нагреванием фермы рычага в солнечную погоду, все элементы фермы покрыты теплоизоляционным материалом.