определяют по номограмме для послойного расчета (рис. 2 прил. 7) при известных Ес и Ер модуль упругости дорожной конструкции Еф*, приведенный к расчетному году.
Если по технико-экономическим соображениям возникнет необходимость более точной оценки, состояния автомобильной дороги (например в случаях недостаточной изученности местных региональных условий), приведение модулей упругости к расчетному году можно осуществлять с использованием данных гидрометеостанций (прил. 8).
3.1.9. Полученные значения фактических модулей упругости Еф используют для построения графика (рис. 3.2) результатов линейных испытаний дорожных конструкций, на который выносят значения модулей упругости конструкций, требуемых по условиям движения Етр. В результате сопоставления фактических и требуемых модулей упругости решают вопрос об участках недостаточной прочности. Если фактический модуль упругости дорожной конструкции превышает или равен требуемому, то участок дороги можно отнести к прочным. Если фактический модуль упругости окажется меньше требуемого, то участок имеет недостаточную прочность.
Рис. 3.2. График результатов испытаний дорожной одежды:
1 ?? границы характерных участков; 2 ?? линия требуемого модуля упругости дорожной конструкции на характерном участке; 3 ?? участки недостаточной прочности; Е ?? модуль упругости дорожной конструкции; 4 ?? Эпюра приведенных фактических модулей упругости (Еф*).
3.2. Испытание в нерасчетные периоды года
3.2.1. Результаты полевых испытаний обрабатывают методами математической статистики (см. прил. 6) и используют для построения графика температура покрытия — прогиб (рис. 3.3), необходимого для определения прогиба конструкции при расчетной температуре покрытия. В качестве расчетных температур покрытия из материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают: +10?? С ?? в I дорожно-климатической зоне (ДКЗ); +20?? С ?? во II ДКЗ; +30?? С — в III ДКЗ; +40?? С — в IV ДКЗ и +50?? С ?? в V ДКЗ.
Рис. 3.3. Пример построения графика температура покрытия ?? прогиб по результатам испытания дорожной одежды на контрольной точке. Стрелками показан порядок определения расчетного значения обратимого прогиба (lo), соответствующего расчетной температуре покрытия (); l ?? обратимый прогиб, см; tп ?? температура покрытия, ??С
3.2.2. Предварительно обработанные результаты линейных испытаний приводят к требуемому расчетному состоянию дорожных одежд и земляного полотна. Приведенный фактический модуль упругости конструкции определяют по формуле:
, (3.9)
где Ефл — фактический модуль упругости дорожной конструкции характерного участка, полученный по результатам испытаний в нерасчетный период года (определяют по формуле 3.8), заменяя Еф на Ефл, МПа;
— температурный коэффициент, равный отношению прогиба lp при расчетной температуре покрытия к прогибу lо при температуре, соответствующей периоду проведения испытаний . Расчетную температуру покрытия определяют в соответствии с п. 3.2.1. Используя график температура покрытия — прогиб (см. рис. 3.3), по величине находят значение lр, для переходных типов одежд =1;
Нк — толщина дорожной одежды на контрольной точке, измеренная в шурфе при определении влажности грунта земляного полотна, см;
Кг — эмпирический коэффициент, зависящий от вида грунта земляного полотна в месте расположения контрольной точки; Кг = 1,5 — для супесей легких и песчаных грунтов; Кг = 2,15 — для суглинков, супесей пылеватых и тяжелых пылеватых;
Wфл — измеренная относительная влажность грунта земляного полотна на контрольной точке в период проведения испытаний. Определяют ее в соответствии с п. 2.4.10;
Wр — относительная расчетная влажность грунта земляного полотна, %. Находят ее в соответствии с п. 3.1.8;
D — расчетный диаметр следа колеса, см (см. прил. 5);
Кд — эмпирический коэффициент, зависящий от состояния покрытия в районе контрольной точки. При наличии сетки трещин Кд = 0,90; при отсутствии — Кд = 1,00;
Кт — эмпирический коэффициент приведения дорожной конструкции к типичному состоянию. Определяют в соответствии с табл. 4 прил. 8.
Указанные величины коэффициентов Кг, Кд и Кт получены применительно к наиболее распространенным конструкциям дорожных одежд (см. п. 2.4.8).
3.2.3. Соотношения между результатами испытаний методами кратковременного и статического нагружения зависят от состояния дорожных конструкций по сезонам года. По этой причине соответствующие корреляции устанавливают в соответствии с п. 2.4.8.
3.2.4. В случае, если полевые работы организованы таким образом, что испытания контрольных точек на характерных участках проводят в расчетный период, а линейные испытания этих участков осуществляют в нерасчетный период года, то корректировку результатов линейных испытаний дорожных конструкций путем их приведения к сопоставимому виду выполняют в соответствии с разделом 3.1.4.
3.2.5. Полученные значения выносят на линейный график в соответствии с п. 3.1.9.
3.2.6. При соответствующем технико-экономическом обосновании результаты испытаний обрабатывают с учетом местных погодно-климатических условий, используя данные гидрометеостанций (см. прил. 8).
4. НАЗНАЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ПРОЧНОСТИ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
4.1. Требуемую прочность дорожных одежд назначают применительно к следующим задачам, решаемым в практической деятельности дорожных организаций:
1. Оценка прочности дорожной одежды:
при приемке дорог в эксплуатацию;
в процессе эксплуатации автомобильных дорог (в том числе для накопления банка данных.
2. Повышение прочности (усиление) дорожной одежды.
4.2. В общем случае требуемый модуль упругости дорожных одежд и земляного полотна определяют по формуле:
, (4.1)
где — коэффициент относительной прочности дорожной одежды, принимаемый по табл. 2 прил. 7;
— региональный коэффициент; = 1 — для дорог в I - IV дорожно-климатических зонах; = 0,85 — в V дорожно-климатической зоне;
?? — коэффициент, учитывающий тип и толщину существующей дорожной одежды и особенности грунтово-гидрологических условий (табл. .4 прил. 7);
— коэффициент, учитывающий толщину песчаного слоя в существующей дорожной одежде (табл. 4 прил. 7);
Xi — параметр, зависящий от допускаемой вероятности повреждения покрытий (табл. 2 прил. 7);
К?? — коэффициент, учитывающий условие прочности покрытий, обработанных вяжущими, на растяжение при изгибе (определяют в соответствии с табл. 6 прил. 7).
Для случая роста интенсивности движения во времени в соответствии с законом геометрической прогрессии величину требуемого по условиям движения модуля упругости находят по формуле:
, (4.2)
где А и В ?? эмпирические коэффициенты для расчетного автомобиля группы А. При динамическом нагружении дорожной конструкции А = 145 МПа; В = 77 МПа; при статическом нагружении А = 125 МПа; B = 68 МПа;
?? — параметр, принимаемый для усовершенствованных капитальных, облегченных и переходных одежд соответственно: ?? = 0,12; ?? = 0,148; ?? = 0,171;
??* ?? коэффициент, учитывающий агрессивность воздействия расчетных автомобилей в разных погодно-климатических условиях (принимают по таблицам 5.1 и 5.2 прил. 7);
N1 — среднесуточная интенсивность движения на полосу в 1-й год эксплуатации (в расчетный период), приведенная к расчетным автомобилям группы А, авт/cут.
N1 = Nф ?? q, (4.3)
где q — показатель роста интенсивности движения. Определяют его в соответствии с прил. 9;
ti — расчетный период эксплуатации дорожной одежды, годы.
Для случаев изменения интенсивности движения во времени по линейной закономерности либо при постоянной интенсивности движения величину требуемого модуля определяют по формуле:
, (4.4)
При линейной закономерности изменения интенсивности движения автомобилей во времени временной параметр (У) выражают формулой:
, (4.5)
где ?? — показатель роста интенсивности движения при линейном изменении ее во времени.
При постоянной интенсивности движения автомобилей, временной параметр (У) находят по формуле:
У = 24,2 ?? lg(0,1 ?? ti + 1). (4.6)
Для указанных случаев (формулы 4.5 и 4.6)
N1 = Nф. (4.7)
4.3. Для оценки прочности дорожной одежды при приемке дорог в эксплуатацию требуемый модуль упругости дорожной конструкции принимают равным:
Етр = Епр ?? , (4.8)
где Епр — проектный, расчетный модуль упругости дорожной одежды и земляного полотна, МПа;
Хi — параметр, зависящий от допустимого процента деформированной поверхности покрытия (табл. 2.1 прил. 7).
4.4. При опенке прочности дорог, находящихся в эксплуатации, требуемые модули упругости рассчитывают по формулам раздела 4.2 при
ti = Тр tф, (4.9)
где Тр — проектный, расчетный срок службы дорожной одежды, годы;
tф — фактический период эксплуатации от момента строительства или последнего ремонта дорожной одежды до момента обследования дороги, годы.
4.5. Если на момент обследования дороги оставшийся период эксплуатации составляет не более года (т.е. tф ?? Тр) или < Етр, то необходимо выполнить усиление дорожной одежды. Слои усиления рассчитывают на оптимальную перспективу и надежность дорожной одежды. Для этого требуемый модуль упругости рассчитывают по формулам раздела 4.2 при
ti = То, (4.10)
где То — нормативный срок службы дорожной одежды, годы.
Нормативный срок службы дорожной одежды и соответствующий ему нормативный уровень надежности конструкции принимают по табл. 7 прил. 7.
4.6. Если нормативный уровень надежности усиливаемой конструкции отличается от проектного уровня надежности обследованной дорожной одежды, то, прежде чем осуществлять расчет усиления, необходимо уточнить фактический модуль упругости существующей дорожной одежды. Для этого используют имеющиеся распределения и кумулятивные кривые прогибов на характерных участках дороги. Уточненный фактический прогиб конструкции lф определяют в соответствии с прил. 6 при новом уровне надежности, принятом для конструкции усиления. Последовательность остальных вычислений не отличается от принятой в п. 3.1.7 - 3.1.9.
4.7. Для случаев, когда не имеется данных о расчетных (проектных) сроках службы дорожной одежды, требуемые модули упругости дорожной конструкции определяют с использованием условия (4.10).
5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
5.1. Конструирование и расчет слоев усиления дорожной одежды
5.1.1. Вопрос об усилении дорожной одежды рассматривается всегда, когда ее фактический модуль упругости , определенный в результате полевых испытаний, оказывается меньше требуемого по условиям движения Етр.
Решение вопроса о том, какое усиление следует производить, принимают в результате технико-экономического сравнения вариантов. Если на момент обследования > Етр, но ровность покрытия неудовлетворительная, осуществляют укладку выравнивающего слоя и устройство поверхностной обработки.
5.1.2. Тип покрытия при назначении слоев усиления выбирают с учетом перспективной интенсивности движения автомобилей (см. табл. 7 прил. 7).
Верхний слой усиления по своему типу должен бить не ниже существующего покрытия. Например, при существующем асфальтобетонном покрытии верхний слой усиления также должен быть асфальтобетонным.
В тех или иных конкретных условиях на основании экономических соображений, требований безопасности и комфортабельности движения вместо усовершенствованных облегченных или переходных покрытий могут быть назначены более совершенные покрытия. Материал покрытия должен обеспечивать необходимую его шероховатость и устойчивость от сдвигов, наплывов и волн при высоких температурах.
5.1.3. Толщина слоев усиления по условиям их надлежащего формирования и нормальной работы в процессе эксплуатации не должна быть меньше величин, указанных в табл. 5.1.
Во всех случаях толщина слоя должна в 1,5 раза превышать размер наиболее крупных частиц каменного материала, из которого изготовлен данный слой.
Таблица 5.1
|
Материал слоев усиления |
Толщина, см |
Материал слоев усиления |
Толщина, см |
|
Асфальтобетон: |
|
Щебеночные и гравийные |
8 |
|
крупнозернистый |
6 ?? 7 |
материалы, обработанные |
|
|
мелкозернистый |
3 ?? 5 |
цементом на твердом основании |
|
|
песчаный |
3 ?? 4 |
|
|
|
холодный |
3 |
|
|
|
Щебеночные и гравийные материалы, обработанные органическим вяжущим в установке и смешением на дороге |
5 |
Грунты, обработанные органическим вяжущим способом смешения на дороге |
6 |
|
Щебень, обработанный органическим вяжущим способом пропитки |
8 |
Щебеночные или гравийные материалы, не обработанные вяжущим, на: |
|
|
|
|
щебне |
8 |
|
|
|
гравийном материале |
10 |
|
|
|
песчаном основании |
15 |
Примечание. Большие из значений толщин асфальтобетонных покрытий даны для дорог I ?? II категорий, а меньшие ?? для дорог III ?? IV категорий.
5.1.4. Слои усиления на проезжей части автомобильных дорог в соответствии с Инструкцией ВСН 46-83 Минтрансстроя СССР рассчитывают на кратковременное многократное действие подвижных нагрузок (продолжительность действия нагрузок принимается равной 0,1 с). Усиление одежд на остановках транспортных средств рассчитывают также на многократное кратковременное действие нагрузок, а также на однократное продолжительное действие (не менее 10 мин). Усиление одежд на стоянках ведут из расчета длительного статического нагружения (более 10 мин).
