16. Расчетные значения характеристик неукрепленных малопрочных каменных материалов устанавливают по рис. П. 2.2.

К малопрочным каменным материалам относятся гравий, щебень, гравийные, щебеночные и гравийно(щебеночно)-песчаные смеси, в которых содержится (или может образоваться в процессе строительства и эксплуатации основания) избыточное по сравнению с нормируемым количество мелких частиц с Jр < 7. Предусматривается применение природных или искусственно составленных смесей с содержанием зерен гравия (щебня) крупнее 5 мм не менее 20 %, щебня из осадочных пород марок по дробимости 400; 300 и 200, щебня из изверженных и метаморфических пород марки по дробимости 600, дресвы, опоки, грунтощебня и др.

Упругодеформативные и прочностные свойства малопрочных материалов зависят в основном от процентного содержания в смеси и пластичности фракций размером мельче 0,63 мм; для щебня число пластичности этих фракций определяется после его стандартного испытания на дробимость или износ.

17. Расчетные характеристики слоев из щебеночных смесей и щебня для дорог во II — III дорожно-климатических зонах устанавливают по рис. П. 2.2; для дорог в IV — V дорожно-климатических зонах эти значения следует увеличивать на 25 %.

Расчетные характеристики из гравийных и песчано-гравийных смесей для дорог в IV — V дорожно-климатических зонах устанавливают по графику рис. П. 2.2; для дорог во II — III дорожно-климатических зонах эти значения следует уменьшать на 30 %.

18. Расчетные модули упругости слоев основания и асфальтобетона, не вошедшие в таблицы настоящего приложения, а также их расчетные сопротивления растяжению при изгибе принимаются по приложению 9 СНиП 2.05.08-85.

Рис. П. 2.2. Зависимость расчетных характеристик малопрочных каменных материалов от содержания в них частиц мельче 0,63 мм или показателя дробимости малопрочного щебня (цифры у кривых — число пластичности частиц мельче 0,63 мм)

Таблица П.2.9

Характеристика при расчете верхнего слоя асфальтобетона

Асфальтобетон

Марка битума

Модуль упругости Eа, МПа

Среднее сопротивление растяжению при изгибе Rd, МПа

Плотный I — II

БНД 40/60

6000

3,2

марок

БНД 60/90

4500

2,8

БНД 90/130

3600

2,4

БНД 130/200

2600

2,0

БНД 200/300

2000

1,8

БГ 70/130

1700

1,7

СГ 130/200

1500

1,6

Пористый

БНД 40/60

3600

1,8

БНД 60/90

2800

1,6

БНД 90/130

2200

1,4

БНД 130/200

1800

1,2

БНД 200/300

1400

1,1

Таблица П.2.10

Вид асфальтобетонной

Характеристика асфальтобетона для расчета на сдвиг

смеси

Комплексный коэффициент К

Сцепление Сгр, МПа

Крупнозернистая

1,6

0,30/0,27

Мелкозернистая

1,1

0,20/0,17

Песчаная

0,9

0,15/0,13

Примечание. В числителе — для горючих смесей на вязких битумах (40/130), в знаменателе — для смесей с битумами марок 130/300.

Таблица П. 2.11

Административный район

Расчетная амплитуда колебаний температуры, ?? за сутки на поверхности покрытия

цементобетонного Бп

асфальтобетонного Ап

Мурманская обл., Ненецкий нац. округ

10,5

11,5

Архангельская, Ленинградская, Псковская, Н. Городская, Кировская, Костромская, Ярославская, Камчатская области, Коми и Карельская АССР

12,0

13,0

Новгородская, Вологодская, Пермская, Тверская, Калининградская, Московская, Смоленская, Брянская, Тульская, Орловская, Ульяновская, Магаданская области, Марийская, Мордовская, Чувашская, Башкирская АССР, Хабаровский кр.

14,0

15,0

Калужская, Рязанская, Курская, Белгородская, Воронежская, Тамбовская, Пензенская, Саратовская, Татарстан, Свердловская, Челябинская, Томская области, Бурятская, Якутская АССР (южная часть), Приморский кр., Белорусская ССР

14,5

15,5

Ростовская, Волгоградская, Астраханская, Оренбургская, Курганская, Омская, Кемеровская, Иркутская, Амурская, Сахалинская области, Северо-Осетинская, Дагестанская АССР, Красноярский, Алтайский кр., Украинская ССР

15,5

16,5

Читинская обл., Краснодарский, Ставропольский кр., Чечено-Ингушская АССР, республики Закавказья, Средней Азии, ССР Молдова

16,5

17,5

Горно-Алтайский АО

18,0

19,5

Таблица 12

Географическая широта местности (град. сев. ш)

Исходная расчетная температура бетона, (Тисх, °С) при укладке

Максимальная расчетная температура бетона (на глубине 10 см), Тмах,

в апреле

в мае

°С

56 (г. Москва)

18,0

32,5

48,0

53 (г. Самара)

19,5

39,0

48,5

49 (г. Волгоград)

25,5

45,0

53,0

42 (г. Ташкент)

39,0

55,5

65,0

Рис. П. 2.3. Зависимость коэффициента усталости асфальтобетона. Куа от суточной интенсивности движения Nc

Эквивалентный модуль упругости основания Еэо определяется по формуле

, (1)

где ; i ?? номер рассматриваемого слоя дорожной одежды, считая сверху вниз; hi — толщина 1-го слоя, см; — общий модуль упругости полупространства, подстилающего i-й слой, МПа; Еi — модуль упругости материала i-го слоя, МПа; Д — диаметр отпечатка колеса или площадки силового контактирования верхнего слоя с нижележащим; принимается Д = 50 см; для сборного покрытия Д = 2а + h или Д = 2в + h.

Для основания, работающего на изгиб (бетон, цементогрунт),

, (2)

где Дш — условный диаметр штампа, применяемый при определении модуля упругости грунта, см; Дш = 50 см.

Приложение 3

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 1

Требуется запроектировать дорожную одежду с цементобетонным монолитным покрытием на магистральной дороге общегосударственного значения.

Исходные данные:

ширина проезжей части для движения в одном направлении — 7,5 м;

ширина земляного полотна (с учетом обочин) — 15 м;

расчетный срок службы покрытия — 25 лет;

расчетная нагрузка на дорожную одежду Рк = 50 кН;

давление в шинах — 0,6 МПа;

интенсивность движения ед/сут в первый год службы характеризуется следующими данными:

ГАЗ-53А ............. 1080

ЗИЛ-180 ............... 950

МАЗ-500А ......... 1040

КамАЗ-5511 ........ 900

Икарус-250 ......... 500

показатель ежегодного роста интенсивности движения q = 1,05;

дорожно-климатическая зона — II-1;

схема увлажнения рабочего слоя — 2;

грунт земляного полотна — суглинок легкий пылеватый;

глубина промерзания — 1,5 м;

глубина залегания уровня грунтовых вод — 1,8 м;

коэффициент фильтрации дренирующего материала (песка) Кф = 3 м/сут;

материал покрытия — бетон класса Ввtв 4,4;

материал основания — песок, укрепленный цементом, нижний слой — песок среднезернистый;

расчетная влажность грунта Wр = 0,85 Wт;

Назначение расчетных характеристик грунтов и материалов дорожных одежд

Для проведения расчетов назначаем следующие показатели:

1) требуемый уровень надежности и соответствующий ему коэффициент прочности по табл. 5 Норм:

для вычисленной ниже интенсивности движения (1458 ед/сут) вероятность предельного состояния уровень (надежности) 0,95; коэффициент прочности Кпр = 1,00;

2) расчетный модуль упругости грунта по табл. П. 2.6:

для суглинка легкого пылеватого при Wр = 0,85 Wт Егр = 27 МПа;

3) расчетные характеристики сопротивления грунта сдвигу по табл. П. 2.6:

для суглинка легкого пылеватого ??гр = 11°; Сгр = 0,008 МПа:

4) коэффициенты А1, А2 и А3, учитывающие сопротивление грунта сдвигу по табл. 8 Норм:

при ?? = 11° А1 = 0,2; А2 = 1,9; А3 = 4,4;

5) плотность грунта ?? = 1,9 т/м3;

6) модуль упругости материала верхнего слоя основания (песок, укрепленный цементом) по табл. П. 2.7:

для песков (кроме мелких пылеватых и одноразмерных), укрепленных. цементом, 1 класса прочности (Rс7,5) Eц/гp = 600 МПа;

7) модуль упругости песчаного слоя основания по табл. П. 2.5

для песка среднезернистого Еп = 120 МПа;

8) характеристики сопротивления сдвигу песчаного слоя по табл. П. 2.8:

угол внутреннего трения ??п = 40°, сцепление С = 0,006 МПа;

9) коэффициент Код виброползучести материала основания по табл. 10 Норм:

для цементогрунта на песке (ho = 16 см) Код = 1,5, когда стыки не работают; Код = 1,1, когда стыки работают;

10) коэффициент виброползучести песка Код по табл. 9 Норм:

для песчаного основания Кодп = 5,7, когда стыки не работают; Кодп = 1,6, когда стыки работают;

11) модуль упругости и сопротивление растяжению при изгибе бетона по табл. П. 1.4:

для бетона класса Bвtв 4,4 Rpи 55, Е = 36000 МПа;

12) характеристики для расчета конструкций на морозоустойчивость:

а) допустимое морозное поднятие одежды:

для цементобетонных покрытий с условиями эксплуатации по 1-й расчетной схеме допустимая величина общего приподнятия от выпучивания 3 см;

б) климатический показатель ао по ВСН 46-83 (рис. 4.4) ао = 90 см2 (сут г. Тверь);

в) показатель пучинистости грунта В?? по ВСН 46-83 (табл. 4.2):

для суглинка тяжелого пылеватого В?? = 4,5 см3/сут.

Определение расчетной интенсивности нагрузки

Так как задана интенсивность движения автомобилей различных марок с нагрузкой на ось Рi, то сначала число воздействий заданных автомобилей приводим к числу воздействия расчетных нагрузок:

1) по формуле (5) Норм находим коэффициент приведения i-го автомобиля с нагрузкой Pi (по ВСН 46-83) к нормативной нагрузке Р = 50 кН:

ГАЗ-53 A ?? Ki = (28,0/50,0)4,64 = 0,07;

ЗИЛ-130 ?? Кi = (34,8/50,0)4,64 = 0,19;

МАЗ-500А — Кi = (50,0/50,0)4,64 = 1,0;

КамАЗ-5511 — Кi = l,05 (по ВСН 46-83);

Икарус-250 — Кi = (47,9/50,0)4,64 = 0,82;

2) по табл. 6. Норм для двух полос движения fпол = 0,55;

3) по формуле (4) Норм находим интенсивность движения Nпp, приведенную к расчетной нагрузке:

Nпp = 0,55 (0,07 ?? 1080 + 0,19 ?? 950 + 1,0 ?? 1040 + 1,05 ?? 900 + 0,82 ?? 500) = 1458 ед./сут;

4) по формуле (3) определяем расчетную повторность нагружения при Т = 25 лет; nc = 210 сут; q = 1,05:

.

Определение необходимости проведения расчета конструкции на морозоустойчивость

Так как грунт земляного полотна (суглинок тяжелый пылеватый) является очень пучинистым по ВСН 46-83 (табл. 30); глубина промерзания конструкции 1,5 м, что меньше 0,6 м и толщина дорожной одежды не превышает 2/3 глубины промерзания, то расчет выполняем согласно разделу 4 ВСН 46-83.

По ВСН 46-83 (прил. 9, табл. 32) определяем эквиваленты теплотехнических свойств материалов по отношению к уплотненному щебню:

Ец/б = 1,03; Ец/гр = 1,00; Eп = 0,98.

Кроме того, для расчета необходимы следующие данные:

z — расчетная глубина промерзания z = 150 см;

z1 — толщина стабильных слоев дорожной одежды z1 = 73 см;

Н — расчетная глубина залегания УГВ Н = 180 см;

В' — комплексная характеристика грунта по степени пучинистости, В?? = 4,5 см3/сут;

ао — климатический показатель, ао = 90 см2/сут.

Определяем отношения:

z1/z = 73/150 = 0,49; z/Н = 150/180 = 0,83.

По ВСН 46-83 (рис. 4.2) , отсюда = 2,70 см.

Известно, что конструкция достаточно морозоустойчива, если удовлетворяется условие: (lпуч + lмз) < lдоп,

где lпуч — расчетное (ожидаемое) пучение грунта, земляного полотна; lмз — расчетное пучение морозозащитного слоя; lдоп — допустимое зимнее выпучивание покрытия.

Поскольку для устройства морозозащитного слоя применяется среднезернистый песок, то согласно ВСН 46-83 lмз = 0. Отсюда lпуч + lмз = 2,70 + 0 = 2,70 см < 3,0 см, т. е. условие конструкции на морозоустойчивость выполняется.

Расчет необходимой толщины дренирующего слоя

По формуле (62) Норм находим толщину дренирующего слоя:

hф = 0,1(1 + Lф/Кф).

Согласно исходным данным ширина земляного полотна 15 м, Кф = 3 м/сут. Тогда Lф = 15/2 = 7,5 м и hф = 0,1 (1 + 7,5/3) = 0,35 м. Принимаем толщину дренирующего слоя равной 35 см.

Назначение конструкции дорожной одежды

Назначаем следующую конструкцию дорожной одежды:

покрытие — цементобетон класса Ввtв 4,4; Е = 360000 МПа;

основание — песок, укрепленный цементом 1 класса прочности (Rс 7,5);

Ео = 600 МПа; ho = l6 см;

нижний слой основания — песок среднезернистый;

Еп = 120 МПа; hn = 35 см.

Конструкции швов принимаем в соответствии с рис. 3 Норм. Согласно п. 2.11 Норм поперечные швы устраивают без штырей, при температуре бетонирования более 10 °С швы расширения в данной конструкции допускается не устраивать.

В соответствии с п. 2.7 Норм lсж = 25 h = 5,5 м.