5.3. Определение расчетных характеристик грунтов и материалов

Расчетные характеристики материалов конструктивных слоев дорожной одежды и грунта принимают независимо от условий увлажнения.

Варианты конструкции нежесткой дорожной одежды показаны на рис. 3.

Рис.3.Варианты конструкции нежесткой дорожной одежды

5.4. Расчет дорожной одежды по величине упругого прогиба

Упругий прогиб дорожной одежды, являясь показателем жесткости, характеризует также прочность одежды, которую можно оценить, сопоставляя фактический модуль упругости с требуемым модулем , вычисляемым с использованием величины допустимого упругого прогиба.

Расчетная схема конструкции дорожной одежды приведена на рис. 4.

Рис.4. Расчетная схема дорожной одежды

Прочность дорожной одежды по критерию упругого прогиба обеспечена при условии

,

где - общий модуль упругости дорожной одежды, МПа;

- коэффициент прочности, зависящий от типа покрытия.

Расчет дорожной одежды по допустимому упругому прогибу выполняют с использованием номограммы (Прил.6) следующим образом:

• в зависимости от категории дороги и намеченного типа покрытия устанавливают коэффициент прочности одежды ( =1,61÷1,69);

• вычисляют перспективную эквивалентную интенсивность на одну полосу в сутки;

• определяют требуемый модуль упругости ;

• вычисляют общий модуль упругости ;

• общую толщину верхних слоев, содержащих органическое вяжущее, предварительно назначают в пределах:

• при =250-300 МПа от 0,13 до 0,16 м;

• при =220-250 МПа от 0,10 до 0,13 м;

• при =180-220 МПа от 0,08 до 0,10 м;

• при =125-180 МПа от 0,06 до 0,08 м;

• при <125 МПа от 0,04 до 0,06 м;

• проводя послойный расчет сверху вниз по номограмме определяют общий модуль упругости на поверхности основания (при этом, вычислив и , по номограмме определяют и рассчитывают ;

• затем проводят послойный расчет снизу вверх и определяют общий модуль упругости на поверхности дополнительного слоя основания либо (в зависимости от вышележащих слоев); при этом, определив отношение модуля упругости грунта к модулю упругости материала дополнительного слоя основания , т.е. , и отношение толщины дополнительного слоя основания к диаметру следа колеса расчетного автомобиля , по номограмме устанавливают и вычисляют ;

• определяют толщину слоя основания , вычислив отношения и и определив по номограмме .

При числе слоев, превышающих четыре (включая грунт земляного полотна), проводят дополнительный расчет аналогично рассмотренному.

В процессе расчета необходимо иметь в виду, что толщина каждого слоя дорожной одежды (кроме слоев, которые строят по методу пропитки, и мостовых из штучного камня) должна превышать размер наиболее крупных частиц не менее чем в 1,5 раза.

Грунт земляного полотна повышенной плотности можно рассматривать как самостоятельный слой дорожной одежды. Его расчетные характеристики рекомендовано принимать на 50 % выше нормируемых для данных условий.

Все результаты расчетов сводятся в таблицу.

5.5. Расчет дорожной одежды по сдвигу в подстилающем грунте

Прочность дорожной одежды по сдвигу обеспечена при условии:

,

где - активное напряжение сдвига, МПа;

- допускаемое напряжение сдвига, обусловленное сцеплением в грунте или материале, МПа;

- коэффициент прочности (для одежды облегченного типа с усовершенствованным покрытием =0,9).

Активное напряжение сдвига в грунте и слоях малосвязных материалов (песчаный, гравийный материал) зависит от активных напряжений сдвига при воздействии временной нагрузки и от веса вышележащих слоев , МПа:

.

В процессе расчета многослойную конструкцию, лежащую выше слоя, в котором определяют напряжение сдвига, заменяют однослойной и вычисляют средний модуль упругости . Средний модуль упругости слоев, лежащих выше подстилающего грунта, МПа:

,

где - модуль упругости, МПа;

- толщина i-го слоя, м;

- число слоев.

Допустимое напряжение сдвига, МПа:

,

где - коэффициент, учитывающий снижение сопротивления грунта или малосвязного материала сдвигу под агрессивным воздействием подвижных нагрузок, колебаний и т.п. ( =0,6 при расчете на действие движущихся автомобилей; =0,9 при расчете на действие неподвижной нагрузки);

- коэффициент запаса на неоднородность условий работы дорожной одежды, связанный с недоучетом неблагоприятных природных воздействий, с технологическими и другими причинами; влияние этих факторов зависит от интенсивности движения и может быть определено по графику ( =0,8);

- коэффициент, учитывающий особенности работы грунта и малосвязных материалов, обусловленные увеличением фактического сцепления за счет явления дилатаксии и зацепления частиц, а также отличия реальных условий сопряжения слоев на контакте от принятых для построения расчетных номограмм (для связных грунтов =1,5);

- сцепление в грунте активной зоны земляного полотна в расчетный период или в материале малосвязного слоя ( =0,019 МПа).

Определив отношения (где - модуль упругости грунта земляного полотна) и , а также (угол внутреннего трения грунта), по номограммам (Прил. 6) находят отношение и вычисляют .

По общей толщине вышележащих слоев и углу внутреннего трения по графику определяют активное напряжение сдвига от веса вышележащих слоев .

Вычисляют активное напряжение сдвига ; при этом значение подставляют с тем знаком, с каким оно получилось по графику.

Процент запаса напряжения сдвига в грунте: ( / )*100%.