Страница 9: ВСН 46-83. . Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа (Отменен - приказ Укравтодора N756 от 15.10.204г.) (41747)

Номограмма связывает относительную толщину покрытия h1/D (горизонталью ось) и отношение модуля упругости материала покрытия к общему модулю на поверхности основания E1/Eоб.осн. (кривые на номограмме) с максимальным растягивающим напряжением при изгибе в материале покрытия от местной нагрузки равной 1 МПа (вертикальная ось). Значение диаметра D круга, равновеликого площади контакта колеса с покрытием, принимается по приложению 1. Номограмма составлена для наиболее опасного случая, когда не обеспечено достаточное сцепление покрытия с основанием.

1. При расчете на изгиб слоев асфальтобетонного основания, подстилающего асфальтобетонное покрытие, следует весь пакет слоев из асфальтового бетона принимать за один эквивалентный слой. В этом случае модуль упругости эквивалентного слоя толщиной, равной общей толщине пакета, необходимо определять по формуле (3.12), а рассчитывать на удовлетворение неравенства (3.15) в нижнем слое асфальтобетонного основания.
2. 1. Промежуточные монолитные слои одежды можно рассчитывать по номограмме (см. рис. 3.12). При этом многослойную конструкцию предварительно следует приводить к трехслойной, где средним будет рассчитываемый монолитный слой (см. слой h2 на рис. 3.12). Номограмма связывает относительную толщину двух верхних слоев трехслойной системы (h1+h2)/D и растягивающее напряжение от единичной нагрузки в нижней точке рассчитываемого слоя под центром нагруженной площади (где эти напряжения достигают наибольшего значения) при различных отношениях модулей упругости слоев Е1/Е2 (кривые на номограмме) и Е2/Е3 (лучи на номограмме). Полное значение растягивающего напряжения вычисляется по формуле (3.17), приведенной в п. 3.49.
   2. Допускаемое растягивающее напряжение при изгибе асфальтобетона

Rдоп = Rp (3.16)

где Rp — расчетное сопротивление растяжению при изгибе с учетом повторности приложения нагрузок (см. приложение 3, формулу (5).

Для материалов и грунтов, укрепленных неорганическими или комплексными вяжущими веществами, Rдоп = Rукр Кц. Значение Rукр принимают по приложению 2, табл. 17, а коэффициент Кц — там же, по рис. 8.

1. Покрытие (см п. 3.45) или эквивалентный монолитный слой расчитывают на изгиб (п. 3.46) в следующем порядке:

А. Вычисляют h1 /D при однослойном покрытии или (асфальтобетонное покрытие на основании из асфальтобетонных слоев), а затем по формуле (3.12) находят средний модуль упругости пакета слоев из асфальтового бетона.

Б. Общий модуль упругости Eоб.осн на поверхности подстилающего асфальтобетон основания определяют с помощью номограммы (см. рис. 3.3) путем последовательного приведения слоев, как указано в п. 3.33.

В. По отношениям E1/Eоб.осн. или Eср.а /Eоб.осн. и h1 /D или с помощью номограммы (см. рис. 3.11) определяют растягивающее напряжение в рассчитываемом слое от единичной нагрузки.

Рис.3.11. Номограмма для определения растягивающего напряжения при изгибе от единичной нагрузки в верхнем монолитном слое

Рис. 3.12. Номограмма для определения растягивающего напряжения

в промежуточном монолитном слое дорожной одежды

Полное растягивающее напряжение

, (3.17)

Обычно = 0,85, но при расчете покрытии на особые нагрузки (однобаллонное колесо) = 1,0.

Г. Вычисляют допускаемое растягивающее напряжение по формуле (3.16). В пакете асфальтобетонных слоев за расчетное допускаемое растягивающее напряжение Rдоп принимают значение, характерное для материала нижнего слоя. Затем вычисляют отношение Rдоп /; если , где Кпр — минимальный требуемый коэффициент прочности (см. рис. 3.1), то конструкцию считают удовлетворяющей требованиям прочности на растяжение при изгибе. В противном случае нужна корректировка толщины слоев.

1. Промежуточные монолитные слои целесообразно рассчитывать в такой последовательности. Вначале по формуле (3.12) вычислить средний модуль упругости конструктивных слоев, лежащих выше рассчитываемого монолитного слоя (см. слой h2 на рис. 3.12). Расчетные модули упругости слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, следует принимать при температуре, указанной в п. 3.37 настоящей Инструкции. Слои, подстилающие монолитный слой, надо привести к эквивалентному по жесткости однородному полупространству с модулем упругости Е3, который можно получить путем последовательного вычисления общих модулей каждой пары смежных слоев, как указано и п. 3.33, по номограмме (см. 3.3). Затем по номограмме (рис. 3.12) надо найти растягивающее напряжение в рассчитываемом слое от единичной нагрузки, действующей на поверхности покрытия. Для этого из точки на верхней горизонтальной оси, соответствующей отношению , следует провести вертикаль до кривой с известным отношением Е1/Е2, а из точки пересечения провести горизонтальную прямую до луча, соответствующего отношению Е2/Е3 , откуда опустить вертикаль на нижнюю горизонтальную ось, где найти значение . Расчетное значение нужно найти по формуле (3.17) при =1,0. Далее последовательность расчета полностью совпадает с последовательностью по п. 3.49.

Расчет слоев из асфальтобетона по сопротивлению сдвигу

1. Цель расчета (для случаев по п. 3.5 и 3.6) — проверка соответствия свойств выбранной асфальтобетонной смеси (для верхнего слоя основания или для покрытия) условию сдвигоустойчивости материала в конструкции. При неудовлетворении требований прочности по сдвигу в асфальтобетоне необходима его замена более сдвигоустойчивым материалом или перепроектирование конструкции.
2. 1. Асфальтобетонный слой следует рассчитывать на сопротивление сдвигу при длительном действии нагрузки по приближенному методу. За расчетную надо принимать температуру +50°С и соответственно этой температуре выбирать расчетные характеристики обработанных битумом материалов (см. приложение 3, табл. 14).
   2. Условия, при которых асфальтобетон работает в верхнем слое основания без накопления остаточных деформаций, определяются неравенством (3.9).
   3. Действующее в асфальтобетоне активное напряжение сдвига можно вычислить по формуле (3.11).

Рис. 3.13. Номограмма для определения активного напряжения сдвига

в слое асфальтобетона

Для практических расчетов составлена номограмма (рис. 3.13), связывающая относительную толщину слоев из асфальтобетона (горизонтальная ось), отношение среднего модуля упругости слоев асфальтобетона к общему модулю упругости подстилающего их основания, т.е. Еср.асф. / Еоб.осн. (кривые на номограмме) и относительное максимальное активное напряжение сдвига /р в асфальтобетоне (вертикальная ось). Номограмма получена по решению теории упругости о слоистом полупространстве для случая, когда не обеспечено достаточное сцепление покрытия с основанием.

1. Допускаемое активное напряжение сдвига в асфальтобетоне

Тдоп = Кс, (3.18)

1. Порядок расчета асфальтобетона на сопротивление сдвигу следующий.

По формуле (3.12) вычисляют средний модуль упругости Еср.асф. слоев асфальтобетона, определяют общий модуль упругости Еоб.осн. на поверхности подстилающего основания и находят отношение Еср.асф /Еоб.осн. и , где - суммарная толщина слоев асфальтобетона. Затем по номограмме (см. рис. 3.13) находят на вертикальной оси активное напряжение сдвига от единичной нагрузки. Полное напряжение сдвига , где р – расчетное давление на покрытие. Если Еср.асф /Еоб.осн. < 2,0, то все расчеты ведутся как для отношения Еср.асф /Еоб.осн. = 2,0. После этого вычисляют допускаемое отношение сдвига по формуле (3.18) и отношение Тдоп/Т. Причем, если Тдоп/Т1, то условие сдвигоустойчивости асфальтобетона считается выполненным, если же 1> Тдоп/Т, то необходимо заменить материал верхнего слоя основания из асфальтобетона более сдвигоустойчивым или переконструировать дорожную одежду с тем, чтобы снизить напряжение сдвига Т.

Особенности расчета дорожных одежд для зоны

вечномерзлых грунтов.

1. Конструкции дорожных одежд для зоны вечной мерзлоты нужно рассчитывать на прочность тоже по трем критериям, как и для других дорожно-климатических зон. При этом следует учитывать особенности водно-теплового режима земляного полотна и продолжительность расчетного периода указанного региона (приложение 2), а также влияние мерзлого донника и глубины оттаявшего слоя грунта на общий модуль упругости полупространства, подстилающего дорожную одежду.
2. 1. Требуемый модуль упругости дорожной конструкции

Етр1 = ЕтрКп, (3.19)

Коэффициенты Кп необходимо принимать разными для различных дорожно-климатических районов вечной мерзлоты (см., приложение 2): для района I1 Кп = 1,3; I2 Кп = 1,2; I3 Кп = 1,1.

1. На поверхности оттаявшего слоя грунта, находящегося на мерзлом основании, общий модуль упругости

Еоб.т=ЕтА , (3.20)

Общий модуль упругости на поверхности покрытия или любого другого слоя одежды следует определять методом последовательно-послойного приведения с помощью номограммы (см. рис. 3.3) в соответствии с указаниями п.3.33 настоящей Инструкции.

Проектирование усиления дорожных одежд

1. Под усилением дорожных одежд при капитальном ремонте дорог понимается утолщение их или устройство более совершенных типов покрытий с использованием существующих одежд в качестве оснований с целью улучшения транспортно-эксплуатационных характеристик и увеличения прочности конструкций в пределах норм, соответствующих технической категории, установленной для данной дороги.

Таблица 3.4

Усиление одежд необходимо, если проезжая часть, существующей дороги находится в таком состоянии, при котором их коэффициенты надежности и прочности настолько малы, что невозможно или неэкономично поддерживать эксплуатационные качества на требуемом уровне только текущим и средним ремонтами. Это бывает при коэффициенте прочности, определенном по формуле (3.6), меньшем, чем указано в табл. 3.1.

Усиление конструкции следует предусматривать и в случаях, когда по результатам оценки прочности одежды с учетом дальнейшего роста интенсивности движения можно ожидать прогрессирующего разрушения одежды в ближайшее время.

1. Меры по усилению дорожных одежд назначаются с использованием основных положений, изложенных применительно к проектированию новых одежд, но с учетом особенностей, связанных с наличием старой одежды, и характера исходных данных.

Если имеются достоверные данные о фактических прогибах существующих покрытий под колесом расчетного автомобиля, относящиеся к периоду наибольшего ослабления конструкции (см. приложение 5), то толщины слоев усиления следует назначать на основе расчета по упругому прогибу всей конструкции, с проверкой на растяжение при изгибе и на сдвиг только вновь укладываемых слоев. Рассчитывать слои существующей одежды и грунт земляного полотна по сопротивлению сдвигу и растяжению при изгибе не следует. Если нет достоверных данных о прогибах существующей одежды, то допускается проектировать слои усиления на основе материалов изысканий, содержащих результаты измерения толщин всех конструктивных слоев одежды, характеристику их состояния и качества, сведения о виде грунта земляного полотна и об условиях его увлажнения. В этом случае толщины слоев усиления одежды следует назначать на основе расчета упругому прогибу всей конструкции, сопротивлению растяжению при изгибе слоев старой и новой частей одежды и сопротивлению сдвигу всех слабосвязных слоев и грунта земляного полотна.