Дорожній одяг нежорсткого типу

                                        План

1. Проектування дорожнього одягу нежорсткого типу

2. Конструювання дорожнього одягу

3. Розрахунок дорожнього  одягу за допустимим пружним  прогином

  4.Забезпечення морозостійкості  конструкції дорожнього одягу   нежорсткого типу і  земляного  полотна

 

 

 

1.Проектування  дорожнього одягу нежорсткого  типу

Проектування дорожнього одягу нежорсткого типу являє  собою єдиний процес конструювання  й розрахунку дорожньої конструкції (системи дорожній одяг плюс робочий  шар земляного полотна) на міцність, морозостійкість і осушення з  техніко-економічним обґрунтуванням варіантів з метою вибору найбільш економічного за даних умов.

Дорожній одяг за допустимим пружним прогином (потрібним модулем  пружності) розраховується у наступному порядку:

- визначається мінімальне значення коефіцієнта міцності Кмц ;

- по сумарній інтенсивності  навантаження на одну смугу  з урахуванням капітальності  одягу визначається потрібний  модуль пружності Епотр конструкції;

-  визначається загальний  модуль пружності:  Езаг = Кмц   х Епотр ;

- попередньо призначається  товщина верхніх шарів з матеріалів, що містять органічне в’яжуче;

- призначається модуль  пружності ґрунту активної зони  земляного полотна, а також  модулі пружності матеріалів  окремих шарів (для матеріалів, що містять органічне в’яжуче,  при температурі 10 °С);

- виконуючи розрахунок  “ зверху вниз ”, визначається  модуль пружності на поверхні  основи;

- якщо основа одношарова, то за модулями пружності на  поверхні основи, матеріалу основи  і ґрунту земляного полотна  визначається товщина основи ;

- якщо з конструктивних  чи технологічних міркувань, а  також умов осушення чи забезпечення  необхідної морозостійкості передбачена  основа з декількох шарів, то  попередньо призначаються товщини  додаткових шарів, а потім пошарово  “ знизу вгору ” визначається  модуль пружності на поверхні  додаткового шару (морозозахисного,  теплоізоляційного, дренувального  чи іншого додаткового шару), після  чого аналогічно викладеному  визначається товщина іншої частини  основи;

- можна вести розрахунок  “ знизу вгору ” з послідовним  визначенням модулів пружності  на поверхні конструктивних шарів.

 

2.Конструювання  дорожнього одягу

2.1. Задачі конструювання дорожнього одягу нежорсткого типу:

• вибір типу покриття;
• призначення кількості конструктивних шарів основи (додаткової основи);
• розміщення шарів у конструкції і попереднє призначення їх товщин;
• попередня оцінка необхідності призначення додаткових морозозахисних заходів з урахуванням дорожньо-кліматичної зони, типу ґрунту робочого шару земляного полотна та схеми зволоження робочого шару на різних ділянках;
• попередня оцінка необхідності призначення заходів для осушення кон-струкції, а також для підвищення тріщиностійкості конструкції;
• оцінка доцільності зміцнення чи поліпшення верхньої частини ро-бочого шару земляного полотна;

2.2. При конструюванні дорожнього одягу нежорсткого типу необхідно керуватися наступними принципами:

а) тип дорожнього одягу  та вид покриття, конструкція дорожнього одягу в цілому повинні задовольняти транспортно-експлуатаційні вимоги, які  ставляться до дороги певної категорії  з очікуваним у перспективі складом  й інтенсивністю руху, з урахуванням  зміни інтенсивності протягом заданих  міжремонтних термінів і передбачуваних умов ремонту й утримання;

б) конструкція дорожнього одягу  може бути прийнята типовою чи розроблена індивідуально для кожної ділянки  або ряду ділянок дороги, що характеризуються подібними природними умовами (ґрунт  робочого шару земляного полотна, умови  його зволоження, клімат, забезпеченість місцевими дорожньо-будівельними матеріалами  і т. ін.) з однаковими розрахунковими навантаженнями. При виборі конструкції  дорожнього одягу для даних умов перевагу варто віддавати перевіреній  на практиці в даних умовах типовій  конструкції;

в) у районах, недостатньо  забезпечених стандартними кам'яними  матеріалами, допускається (при відповідному обґрунтуванні) застосовувати місцеві кам'яні матеріали, побічні продукти промисловості та ґрунти, властивості яких можуть бути поліпшені шляхом їх обробки в'яжучими матеріалами (цемент, бітум, вапно, активні золи віднесення і т. ін.) Одночасно треба прагнути до створення конструкції по можливості найменш матеріалоємної;

г) конструкція повинна  бути технологічною й забезпечувати  можливість максимальної механізації  й автоматизації дорожньо-будівельних  процесів. Для досягнення цієї мети кількість шарів і видів матеріалів у конструкції повинна бути мінімальною;

д) при конструюванні необхідно  враховувати реальні умови проведення будівельних робіт (літня чи зимова технологія і т. ін.) і досвід служби доріг у конкретному заданому районі.

При конструюванні необхідно  максимально використати місцеві  будівельні матеріали. В разі відсутності  на місці міцних кам'яних матеріалів слід з'ясувати доцільність використання слабих матеріалів або ґрунтів, оброблених в'яжучими матеріалами.

Потрібно, щоб верхній  шар дорожнього одягу був водонепроникним. Водопроникність окремих шарів має зростати зверху донизу, щоб вода, яка просочилась, не застоювалась у конструкції.

Відповідно до характеру  загасання напружень від тимчасового  навантаження міцність матеріалів у конструктивних шарах з глибиною повинна зменшуватись. Відношення модулів пружності суміжних варів із слабозв'язних матеріалів не повинно перевищувати 5-6.

Серед капітальних типів  дорожніх одягів найпоширенішими є  асфальтобетонні конструкції..

Асфальтобетонне покриття нежорстких дорожніх одягів влаштовують у вигляді одного або двох шарів і укладають його на міцну основу.

. Для збільшення опору покриття зношування і для підвищення його водонепроникності в конструкціях полегшених дорожніх одягів передбачають одиночну поверхневу обробку.

Перехідні типи дорожніх одягів споруджують, як правило, одношаровими з щебеню, гравію і матеріалів або ґрунтів, укріплених мінеральними в'яжучими. В разі потреби утворюють шар додаткової основи з піску або ґрунтів підвищеної щільності. У конструкціях перехідного типу здебільшого передбачають подвійну поверхневу обробку.

Нижчі типи дорожніх одягів споруджують на автомобільних дорогах V категорії з ґрунтів, укріплених піщано-глинистими домішками, щебенем, гравієм, шлаком, вапном.

З точки зору технології будівництва кількість конструктивних шарів у дорожньому одязі повинна бути якнайменшою.

При конструюванні нежорстких дорожніх одягів мінімальні конструктивні шари повинні бути не менше наведених нижче:

а) Асфальтобетон  крупнозернистий	10
б) Те ж, дрібнозернистий з роміром  зерен:
– до 20 мм	5
– до 15 мм	4
– до 10 мм	3
1) піщаний	3
2) холодний  дрібнозернистий	5
3) холодний  пісчаний	3
в) Щебеневі (гравійні) матеріали,  оброблені органічними в’яжучими	8
г) Щебінь, оброблений просоченням	8
д) Щебеневі і гравійні матеріали,  не оброблені в’яжучими, на  піщаній основі	15
е) Те ж, на міцній основі (кам'яному чи з  укріпленого ґрунту)	8
ж) Ґрунти і маломіцні кам'яні матеріали, оброблені орга-нічними, комплексними чи неорганічними в’яжучими	12
з) Ґрунт  підвищеної міцності	50

 

Коли за умовами дії  навантажень потрібна загальна товщина  асфальтобетонних шарів покриття і  основи менша суми двох мінімальних  конструктивних товщин, доцільна заміна покриття і верхнього шару основи одним шаром покриття більшої, ніж  зазначено, товщини, що встановлюється розрахунком.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 2.3 – Конструкція дорожнього одягу

 

№ п/п.	Матеріал  шару	h шару, см	Розрахунок за
			пружним проги-ном, Е, МПа	опором зсуву, Е, МПа	опором розтягу при згині
					Е, МПа	Rлаб, МПа	m	Kпр
1	Асфальтобетон щільний на бітумі БНД-60/90	5	3200 (табл.5.2, +10 о С )	1800 (табл.5.2, +20 о С )	4500 (табл.5.3)	9,8 (5.3)	5,5 (5.3)	4,0 (5.3)
2	Асфальтобетон пористий на бітумі БНД-60/90	10	2000 (табл.5.2, +10 о С )	1200 (табл.5.2, +20 о С )	2800 (табл.5.3)	8,0 (5.3)	4,3 (5.3)	8,2 (5.3)
4	Щебінь І класу міцності,  укріплений комплексними в’яжучими	15	800 (табл.5.5)	800 (табл.5.5)	800 (5.5)	–	–	–
5	Суглинок легкий, укріплений комплексним  в’яжучим (ІІ клас міцності)	?	330 (табл.5.5)	330 (табл.5.5)	330 (5.5)	–	–	–

 

3.Розрахунок дорожнього  одягу за допустимим пружним  прогином

  Конструкція дорожнього одягу відповідає вимогам надійності і міцності за критерієм пружного прогину, якщо:

                                                                                ( 6. 1 )

де  - коефіцієнт міцності дорожнього одягу, знайдений за рисунок таблицею 3.1 у залежності від допустимого рівня надійності; загальний модуль пружності конструкції; - потрібний модуль пружності конструкції з урахуванням капітальності дорожнього одягу, типу покриття й інтенсивності дії навантаження.

Розрахунок конструкції  дорожнього одягу за допустимим пружним  прогином проводиться  за допомогою  номограми, рис.6.1.

 

Розрахунок проводиться  зверху – вниз.

 

Схема розрахунку:

 

Асфальтобетон        щільний          h=5              Е=3200

Асфальтобетон      пористий          h=10            Е=2000

Щебінь, оброблений в’яжучим      h=15            Е=800

Суглинок, укріплений в’яжучим   h= ?             Е=330

Суглинок легкий пилуватий                                Е=64

     

  =5 см,         

  =10 см, 

  =15см  

   = ?                       

 

 

    ( Рис.6.1 )

 

( Рис. 6.1 )

 

         МПа

 

 

           ( Рис. 6.1 )

 

          МПа

 

 

           ( Рис. 6.1 )

 

            МПа

 

 

    

   ( Рис. 6.1 ) 

   см

Таким чином, загальна товщина  дорожнього одягу за розрахунком  складає:

Н = 5 + 10 + 15 + 28 = 58 см

 

4. Забезпечення морозостійкості конструкції дорожнього одягу нежорсткого типу і земляного полотна

4.1 Метою розрахунку конструкції дорожнього одягу на морозостійкість є забезпечення необхідної стійкості дорожнього покриття проти порушення рівності при нерівномірному набуханні ґрунтів земляного полотна, тобто недопущення появи деформацій від морозного здимання, які перевищують допустимі.

4.2 Немає необхідності в спеціальних заходах щодо захисту конструкції від дії морозу:

а) у районах з глибиною промерзання менше 0,7 м;

б) при земляному полотні, яке укладено на всю глибину промерзання  з ґрунтів, що не здимаються або слабо здимаються;

в) у випадках, коли необхідна  за умовами міцності товщина дорожнього одягу перевищує 2/3 глибини промерзання;

г) на ділянках з 1-шим типом  місцевості за зволоженням, за винятком ділянок з капітальним дорожнім одягом при пилуватих суглинистих  і супіща-них ґрунтах земляного  полотна, якщо не передбачено заходів  щодо зменшення проникання води в  дорожню конструкцію.

Розрахунок на морозне  здимання обов’язково проводиться, якщо не виконується умова

                               Н > (Z_Р + h_кап)                                                   ( 9.1 )