Таким чином, для забезпечення осушення дорожнього одягу необхідно вибрати максимальну з одержаних товщин додаткового шару, розрахованих на міцність, морозостійкість і дренаж, яка в даному випадку дорівнює .
Приклад 8
Л.31Розрахувати товщину друнуючого шару із піску середньої крупності при початкових даних, наведених у прикладі 6. Коефіцієнт фільтрації піску середньої крупностї Кф = 5 м/д, пористість 0,32. Ширина проїзної частини автомобільної дороги В = , поперечний профіль односхилий. Поперечний ухил дренуючого шару i = 0,04. Інтенсивність руху на ділянці 500 один./д.
Л.32За таблицею 5.2 знаходять питомий приплив води для Центральної зони при 3-му типі місцевості за зволоженням для супіску пилуватого
g = 4 л/(м2·д) = 0,004 м3/(м2·д).
Розрахунковий надлишок води при Кn = 1,6 (таблиця 5.3) і Кг = 1,1 складає
gp =g · Kn · KГ = 4 · 1,6 · 1,1 = 7,04 л/(м2·д) = 0,00704 м3/(м2·д).
Оскільки поперечний профіль односхилий, у цьому випадку довжина шляху фільтрації L = В = . Приплив води на дороги gГ буде рівним
gГ = gp · B = 0,00704 · 8 = 0,056 м3/д.
За номограмою (рисунок 5.7) для відношення м і L=8 м шляхом інтерполяції знаходять hнac = . Тоді повна товщина дренуючого шару становитиме hn = hнac + hзan = 33 +15 = .
Для пониження товщини необхідно передбачити влаштування дренажної конструкції з поздовжніми канавками. При відношенні для довжини шляху фільтрації L = за номограмою (рисунок 5.9) для піску середньої крупності знаходять hнac =14 см; повна товщина дренуючого шару hn = . Перевірка на тимчасове поглинання води дренуючим шаром за номограмою (рисунок 5.5 б) дає при кількості води, яка накопичилася за 4 доби Qp = 0,00704 · 4 = 0,028 м3/м2, і пористості піску середньої зернистості n = 0,32 необхідну товщину піску hn = .
Для конструкції з поздовжніми трубчастими дренами біля країв проїжджої частини, приймаємо товщину дренуючого шару із піску середньої крупності, що дорівнює .
Приклад 9
Л.33Ділянка автомобільної дороги в Рівненській області проходить у насипу проектної висоти 0,3 – , що споруджений із глинистих ґрунтів. Ширина проїжджої частини В = 7 м. Верховодка в осінньо-зимовий період залягає на глибині . Дорожній одяг складається із покриття – чорного щебеню товщиною , основа із щебеню вивержених порід – і додаткового шару основи із дрібнозернистого піску з коефіцієнтом фільтрації Кф = 1,5 м/д і пористості n = 0,40. Знайти товщину додаткового шару основи.
Л.34Оскільки коефіцієнт фільтрації піску менший за 2 м/д, необхідно провести розрахунок піщаного шару, який працює за принципом поглинання. Ділянка відноситься до 3-го типу місцевості за зволоженням земляного полотна, тому що висота капілярного підняття глинистих ґрунтів hкan = перевищує глибину залягання рівня ґрунтової води (hгв= ).
Для глинистих ґрунтів в Північній дорожньо-кліматичній зоні при 3-му ступені зволоження земляного полотна за таблицею 5.2 знаходять загальний приплив води в основі конструкції за весь розрахунковий період весною Qp = 90 л/м2.
За номограмою (рисунок 5.5) при Qp = 90 л/м2 і пористості піску n = 0,40 для Північної зони товщина дренуючого шару складає .
ДОДАТОК М
(обов'язковий)
Методи експериментального визначення деформаційних і міцнісних характеристик матеріалів і ґрунтів
М.1Випробування зразків з матеріалів, що містять органічне в'яжуче
Міцність на розтяг при згині і модуль пружності при температурі від 0 °С до 20 °С визначають за результатами випробувань короткочасно діючими навантаженнями зразків-балочок розміром х х , виготовлених із сумішей, що містять кам'яні зерна не крупніше . Модуль пружності при підвищених температурах (30 – 60 °С) визначають за результатами випробувань циліндричних зразків діаметром і висотою (20 ± 2) см. Характеристики середньозернистих і крупнозернистих асфальтобетонів призначають орієнтовно за результатами випробувань дрібнозернистих асфальтобетонів із гранулометрією відповідного типу (А, Б, В) і пористих дрібнозернистих асфальтобетонів із щільністю такою самою, як у середньозернистих і крупнозернистих асфальтобетонів.
При підготовці зразків-балочок суміші приготовляють за вказівками ДСТУ Б В.2.78999. Зразки-балочки готують у сталевих формах прямокутного перерізу. У процесі ущільнення асфальтобетонних сумішей забезпечують двостороннє прикладання навантаження передачею тиску на ущільнену суміш через два вкладиші, що мають можливість вільного пересування у формі назустріч один одному.
Конструкція прес-форми (рисунок М.1) повинна запобігати можливості перекошення вкладишів відносно форми.
|
|
|
Рисунок М.1 – Прес-форма для виготовлення зразків-балочок |
Готові зразки-балочки повинні посередині мати щільність не нижче за встановлену стандартним методом. Зразки готують у такий спосіб. Форму та вкладиші нагрівають до температури 90 – 100 °С, протирають тканиною, злегка змоченою соляровим маслом чи гасом. На нижній вкладиш насаджують форму на глибину до упору на підтримуючі пружини чи гумові підкладки. Потім у форму закладають сталеву пластину товщиною 0,5 – (піддон для зразка). Розміри пластини – довжина і ширина – повинні відповідати розміру вкладиша (грані зразка). У форму поміщають наважку суміші й ущільнюють.
Для досягнення необхідної щільності при мінімальному руйнуванні мінеральних зерен рекомендується спочатку ущільнювати суміші на віброплощадці, а потім доущільнювати статичним навантаженням. При відсутності спеціального устаткування первинне ущільнення роблять у такий спосіб. У підготовлену форму засипають половину потрібної наважки суміші нагрітої до заданої температури; розподіляють суміш і попередньо нагрітим сталевим стержнем штикують її рівномірно на всій довжині зразка. Загальне число ударів – 80 (сталевий стрижень може бути круглим діаметром чи мати квадратний перетин зі стороною , довжина стрижня – ). Потім насипають у форму решту суміші, що залишилася, розрівнюють і знову штикують у такий самий спосіб. У форму вставляють верхній вкладиш, потім встановлюють її на прес і витримують під статичним навантаженням протягом 3 хв. Ущільнююче навантаження визначають дослідним шляхом. Орієнтовно воно знаходиться в межах 20-40 МПа для асфальтобетонних сумішей і 5 – 20 МПа – для бітумо-ґрунтів. Готовий ущільнений зразок виштовхують з форми спеціальним витискним пристосуванням, переносять його разом зі сталевою пластиною – піддоном до місця збереження до випробування, потім сталевий піддон відокремлюють від зразка (у разі потреби за допомогою ножа). Виготовлені зразки до випробування витримують при кімнатній температурі протягом 12 – 42 годин. Перед випробуваннями перевіряють щільність, пористість мінерального кістяка і залишкову пористість зразків.
З тієї самої суміші повинно бути виготовлено шість зразків; три з них для визначення міцності на розтяг при згині, три для встановлення модуля пружності. Бажано спочатку випробувати на міцність, для того щоб визначити руйнівне навантаження. Пристрій для випробування зразків на згин і визначення модуля пружності повинен забезпечувати можливість багаторазового прикладання навантаження тривалістю дії 0,05 – 0,20 с, з паузами між навантаженнями, що не менше, ніж у 10 разів, перевищують тривалість дії навантаження. Для проведення випробування рекомендуються маятниковий прилад ДержшляхНДІ і електромагнітний пульсатор Ленфіліалу СоюздорНДІ.
Прилад ДержшляхНДІ (рисунок М.2) являє собою маятник у вигляді важеля 4, жорстко закріпленого за допомогою кронштейна 7 на каркасі зі сталевих стрижнів 15 і станини 13. До верхньої площадки каркаса прикріплено механізм навантаження 8, а на середній площадці каркаса розміщено рухому 10 та нерухому 14 опори під зразок-балочку 9.
Важіль 4 з вантажем приводиться у верхнє вихідне положення, фіксується покажчиком 11, і вільно відпускається. Його обертання навколо осі 3 під дією власної ваги забезпечує переміщення сферичної поверхні ексцентрика 2, зв'язаного з різьбовим валиком 5, по поверхні голівки механізму навантаження 8, підключаючи його до роботи, створючи, таким чином, навантаження заданої тривалості на зразок 9. Необхідна тривалість навантаження (0,1 с) забезпечується довжиною контакту між ексцентриками та голівкою механізму навантаження і задається висуванням регулювальної гайки 2 уздовж різьбового валика 5 на .
|
|
|
|
Рисунок М.2 – Маятниковий прилад |
Рисунок М.3 – Механізм навантаження |
Принцип дії механізму навантаження наступний (рисунок М.3). Сферична частина ексцентрика 1, переміщуючись по поверхні голівки 2 механізму навантаження, забезпечує вертикальне переміщення самої голівки втулки 4 усередині напрямної втулки 3. У свою чергу, втулка 4 через шайбу 6 стискає пружину 8, що спирається на гайку 9, нагвинчену на штовхач 7. Вільно переміщуючись усередині втулки 4, штовхач під дією пружини передає зусилля через регулювальний гвинт 11 і навантажувальний штамп 12 зразку 13 посередині прольоту; штамп розподіляє навантаження по ширині зразка. Навантаження на зразок залежить від жорсткості пружини 8 і регулюється її стисканням за допомогою переміщення гайки 9 уздовж різьбової частини штовхача 7. Для визначення розміру навантаження використовують тарувальний графік пружини –експериментально встановлену залежність між навантаженням і довжиною стиснутої пружини.
Для створення необхідного навантаження стискають пружину 8 за допомогою гайки 9 на необхідне значення в залежності від необхідного навантаження і фіксують контргайкою 10. Далі навантажувальний механізм установлюють так, щоб навантажувальний штамп знаходився посередині прольоту балочки. Потім повертають важіль, встановлюючи при цьому стрілку покажчика в нульове положення (різьбовий валик повинен прийняти вертикальне положення). За допомогою регулювального гвинта 11 піднімають через штовхач 7 і втулку 4 голівку 2 до зіткнення з регулювальною гайкою 1, попередньо встановленою у верхнє положення. Поворотом важеля регулювальну гайку виводять від дотику з голівкою і висувають її на для забезпечення тривалості дії навантаження в 0,1 с. Потім маятниковий пристрій встановлюють у вихідне положення (15 – 10 ° за покажчиком положення) і фіксують. Для завантаження зразка звільняють зафіксований маятниковий пристрій.
Електромагнітний пульсатор Ленфіліалу СоюздорНДІ (рисунок М.4) являє собою циліндричний корпус 3 електромагніту, що разом з уміщеною в ньому дротовою котушкою чотирма стійками жорстко прикріплений затяжними гайками до станини 5. В осьовий отвір корпусу вставлений шток, зчленований з якорем електромагніту. При пропусканні через котушку магніту електричного струму виникає електромагнітна сила, що притягає рухомий якір 2 до жорстко закріпленого на станині корпусу електромагніту. Через шток зусилля від електромагніту передається на випробуваний зразок 4. Це зусилля залежить від зазору між якорем і корпусом магніту. Необхідний зазор між диском якоря і корпусом встановлюють за допомогою каркаса з двох опорних кілець 1. Нижнє кільце зчленоване різьбою з корпусом електромагніту, якір магніту двома пружинами притискається до верхнього опорного кільця, яке, таким чином, служить упором, що обмежує й фіксує вертикальне переміщення якоря в момент розвантаження. Розмір повітряного зазору регулюють обертанням каркаса опорних кілець на різьбі навколо корпусу і магніту. Знизу на шток якоря нагвинчений на різьбі спеціальний наконечник для того, щоб ліквідувати наявний зазор між штоком якоря і зразком, що утвориться в процесі проведення випробувань.
|
|
|
Рисунок М.4 – Прилад для випробування зразків-балочок на згин повторними короткочасними навантаженнями |
Установка живиться змінним струмом загальної мережі, тому в електричну схему введені стабілізатор напруги й випрямлювач. Тривалість дії навантаження – 0,1 с, інтервал між ними 1 с забезпечується електромеханічним переривачем електричного струму.
Створюване електромагнітне навантаження в залежності від зазору між якорем і корпусом магніту тарують і перевіряють механічними динамометрами ДОСМ – З, ДОСМ – 5. Для цього динамометр встановлюють на станині приладу до і після випробувань таким чином, щоб зусилля від штоку якоря передавалося на нього так само, як і на випробуваний зразок.
Вимірювання навантажень і деформацій апаратурою з фіксацією сигналів неозброєним оком (механічні динамометри, індикатори годинникового типу та ін.) допускається при часі дії навантаження не менше за 0,1 с; при більш короткочасних навантаженнях використовують апаратуру з записом сигналів на осцилографах.
Переміщення при короткочасному навантаженні можна фіксувати теж індикатором годинникового типу, який має гвинт на втулці. Поворотом цього гвинта створюють тертя між стрижнем і втулкою, забезпечують зупинку стрілки індикатора при знятті навантаження в тому положенні, в якому ця стрілка знаходилася в момент виникнення найбільшого переміщення (перший відлік на індикаторі). Потім стрижень індикатора підводять вручну до зіткнення з нижньою гранню балочки і знімають другий відлік на індикаторі. За різницею відліків обчислюють зворотне переміщення.
Навантаження повинне викликати напруження, рівне розрахунковому допустимому для найближчого аналога випробовуваного матеріалу. Воно може бути також прийнято рівним 0,2 – 0,3 від руйнівного навантаження, встановленого раніше випробуванням зразків на міцність.
Перед випробуванням зразки витримують протягом 2 годин при заданій температурі, яку підтримують і в процесі випробування.
Зразки боковою гранню укладають на двох опорах, які знаходяться одна від одної на відстані . Одна з опор – рухлива, у вигляді шарніра, зокрема, у вигляді шарніра – стійки. Частина опори, що стикається зі зразком, має циліндричну поверхню радіусом . Навантаження прикладають до середини зразка через сталеву накладку з нижньою циліндричною (радіусом ) чи плоскою (завширшки ) поверхнею. Для зручності центрування біля опор доцільно встановлювати опори, що фіксують положення зразка, а подушку, що передає навантаження на зразок, зв'язати з опорною станиною за допомогою важеля й стійки.
