Страница 2: Методические рекомендации по совершенствованию методов проектирования дорожных одежд с основаниями из укрепленных грунтов и материалов (46169)

Таблица 1

Примечания: 1. Грунты и материалы укрепляли в основном портландцементом марки «400».

2. Для материалов повышенной деформативной способности, т.е. для грунтов, укрепленных комплексными вяжущими (цемент + битумная эмульсия, цемент + гранулированные шлаки или активные золы уноса, цемент + полимеры), значения расчетных характеристик могут быть увеличены на 10 - 15 %.

Таблица 2

Примечания: 1. При добавлении в зологрунт цемента, извести или электролитов значения расчетных характеристик повышают на 15 - 20 %.

2. Расчетные параметры зологрунтов являются в определенной мере ориентировочными, так как они значительно зависят от свойств и вида самого зольного вяжущего.

Таблица 3

Примечание. Коэффициенты получены в основном для грунтов, укрепленных портландцементом марок «300» и «400». При применении других вяжущих переходные коэффициенты могут быть приняты лишь временно, до накопления достаточного количества данных, позволяющих уточнить их.

3.4. Расчетные характеристики грунтов и материалов, укрепленных неорганическими вяжущими, уточненные и дифференцированные на основе обобщения результатов последних испытаний, приведены в табл. 1 и 2.

3.5. При малых добавках вяжущих в грунт земляного полотна значения его расчетных характеристик могут быть увеличены по сравнению с рекомендуемыми ВСН 46-72 на 20 - 30 %.

3.6. При расчете конструкций по действующему методу ориентировочные значения расчетных характеристик грунтов и материалов, укрепленных неорганическими вяжущими, можно получить умножением значений характеристик, определяемых по результатам лабораторных испытаний, на переходные коэффициенты К (табл. 3).

3.7. Для материалов повышенной деформационной способности, т.е. для грунтов, укрепленных комплексными вяжущими (цемент + битумная эмульсия; цемент + гранулированные шлаки или активные золы уноса; цемент + полимерные вяжущие), значения расчетных характеристик могут быть увеличены на 10 - 15 % по сравнению со значениями, установленными по результатам лабораторных испытаний аналогичных цементогрунтов в соответствии с требованиями п. 3.6.

4. Расчет дорожных одежд с основаниями из укрепленных грунтов и материалов по новой расчетной схеме

4.1. При расчете монолитных слоев основания на изгиб по принятой в настоящее время расчетной схеме исходят из предпосылки, что рассчитываемый слой не имеет нарушений сплошности. В действительности же в слоях оснований из укрепленных грунтов и материалов всегда возникают трещины, имеющие различную природу (усадочные, температурные, трещины, развивающиеся при деформации земляного полотна и др.). Трещины в значительной мере снижают распределяющую способность монолитного слоя, приводят к совершенно иному, чем это предполагается расчетной схемой, распределению напряжений в конструкции. Чтобы учесть это обстоятельство, в расчет по действующей схеме приходится вводить условные (примерно на порядок более низкие, чем получаемые при испытаниях материалов в лаборатории) значения модуля упругости и сопротивления растяжению при изгибе (табл. 3).

В связи с некоторой условностью действующей расчетной схемы и затруднениями в назначении расчетных характеристик целесообразно перейти к расчетам слоев оснований из укрепленных материалов на изгиб по новой расчетной схеме, более полно учитывающей фактические условия работы материалов в конструкции. Преимуществом новой расчетной схемы является возможность использовать в качестве расчетных характеристики, получаемые непосредственно при лабораторных испытаниях материалов. При расчетах лишь вводятся понижающие коэффициенты Ксниж, учитывающие усталостные явления в материалах и влияние технологических факторов.

4.2. По новой расчетной схемех) принята такая последовательность расчетов. Сначала намечают толщины конструктивных слоев дорожной одежды.

х) Методика расчета и номограммы разработаны М.А. Железниковым применительно к расчету дорожных одежд с цементобетонными покрытиями.

Расчетные характеристики всех материалов, кроме укрепленных неорганическими вяжущими, назначают по ВСН 46-72. Модули упругости Еу и прочностные характеристики Rи укрепленных неорганическими вяжущими материалов и грунтов можно назначать по табл. 4 и 5 или определять по результатам лабораторных испытаний с введением коэффициентов:

Ксниж = 0,5 - для зернистых материалов, песков, крупных супесей;

Ксниж = 0,35 - для пылеватых супесей, суглинков.

Таблица 4

При назначении расчетных характеристик грунта земляного полотна учитывают рекомендации п. 3.3.

Для материалов повышенной деформационной способности, т.е. укрепленных комплексными вяжущими расчетные характеристики могут быть повышены на 10 - 15 % по сравнению с расчетными характеристиками по табл. 4 или установленных по результатам лабораторных испытаний аналогичных цементогрунтов с учетом коэффициентов Ксниж.

Таблица 5

Примечание. Добавка в зологрунт цемента, извести или электролита повышает расчетные характеристики на 15 - 20 %.

4.3. Проектируемую конструкцию приводят к трехслойной системе (рис. 2); при этом общий модуль упругости Е3 подстилающего монолитный слой полупространства определяют по ВСН 46-72. Если покрытие многослойное, то его модуль упругости Е1 определяют как средневзвешенный.

4.4. Рассчитывают слой из укрепленных материалов на растяжение при изгибе.

Для этого сначала определяют эквивалентную упругую характеристику Lэкв двухслойной плиты (покрытие + основание из монолитного материала) по формуле

                                                      (1)

где λс - параметр приведения, определяемый по номограмме рис. 3;

μ3 - коэффициент Пуассона полупространства, принимаемый равным 0,3.

Рис. 2. Расчетная схема с шарниром в трещине двухслойной плиты:

1 - покрытие; 2 - слои из укрепленных грунтов и материалов; 3 - подстилающее монолитный слой полупространство (грунт или грунт + слой зернистого материала)

Затем находят действующее в монолитном слое из укрепленного материала напряжение растяжения при изгибе по формуле

                                                      (2)

где Р - расчетная нагрузка на колесо, кгс,

М - безразмерный изгибающий момент, определяемый по номограмме рис. 4.

Действующее напряжение и сопоставляют с заданным допускаемым растягивающим напряжением при изгибе для нижнего слоя монолитной плиты Rи и определяют коэффициент прочности по изгибу

                                                               (3)

Рис. 3. Номограмма для определения λс

Коэффициент Ки должен быть не менее 0,95.

4.5. Проверяют прочность конструкции по условию недопустимости сдвига в подстилаюшем плиту полупространстве

а.м. + а.в.  доп,                                                            (4)