2549

Таблица11.2

Общаятолщинадорожныхконструкций(числитель),толщинаслоевасфальтобетонных,чернощебеночныхпокрытий, основанийиподстилающихпесчаныхслоев(знаменатель)(см)длядорогIIиIIIкатегорийисреднегодвиженияпотяжести

112

Окончание табл. 11.2

Примечание. Замена щебеночного основания из фракционного щебня I марки на фракционный щебень II, III марок и рядовой (I – IV марок) увеличивает толщину оснований соответственно на 10 %, 21 % и 33 %.

113

Рис. 11.4. Сравнительный анализ толщин асфальтобетонных покрытий и дорожных конструкций по методу динамического прогиба СибАДИ,

методу ОДН 218.46-01 и методу RSTO 2000 (ФРГ):

– толщина слоя, см

Анализ результатов расчетов дорожных конструкций нежесткого типа для тяжелого движения произведен по трем методам расчета: методу ОДН 218.046-01, методу динамического прогиба (СибАДИ) и

методу RSTO-2000 (ФРГ).

Результаты анализа представлены на рис. 11.4, и из них следует:

1.Метод ОДН дает почти одинаковый результат в части общей толщины дорожных конструкций для дорог I, II и III категорий (102÷107 см) при излишне большой толщине щебеночных оснований (70÷72 см).

2.Толщина асфальтобетонных покрытий по методу ОДН остается почти постоянной для дорог I, II и III категорий (15÷12 см) и недостаточно учитывает объем и тяжесть автомобильного движения.

3.Толщина дорожных конструкций по методу динамического прогиба (СибАДИ) на 15÷51% тоньше конструкций метода ОДН.

4.Толщина дорожных конструкций по методу динамического прогиба (СибАДИ) почти совпадает с методом RSTO-2000 (ФРГ) (отличия составляют +9%, +7% и –8%).

5.Толщина асфальтобетонных покрытий по методу динамического прогиба (СибАДИ) в 2÷3 раза больше метода ОДН и почти совпадает с методом RSTO-2000 (ФРГ) (отличия составляют –4%, 10% и 7%).

Таким образом, метод динамического прогиба СибАДИ дает менее ресурсоемкие дорожные конструкции, адаптированные к заданной выносливости.

114

12. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ НА ТОЛЩИНУ ТИПОВЫХ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ

РЕЛЬЕФОВ МЕСТНОСТИ, УВЛАЖНЕНИЯ И ПОВЕДЕНИЯ СВЯЗНЫХ ГРУНТОВ, ДОРОЖНОКЛИМАТИЧЕСКИХ

ЗОН РФ И ВИДОВ МАТЕРИАЛОВ СЛОЕВ КОНСТРУКЦИИ

Разнообразие климатических условий России, условий увлажнения связных грунтов земляного полотна автомагистралей и дорог, видов местных материалов для их строительства требуют учета в форме изменений толщины покрытий, оснований и подстилающих слоев дорожных конструкций проезжей части. Толщины слоев типовых конструкций, приведенные в разделе 11, относятся к случаю, когда рельеф местности строительства автомагистрали или дороги – равнинный, температура воздуха в течение года +35°С – –30°С, влажность связных грунтов земляного полотна 0,67 от границы текучести, модуль упругости грунтов 41 МПа, а количество видов материалов ограничено (видов цемента и асфальтобетонов, видов материалов дискретных и монолитных оснований). Поэтому толщины покрытий и оснований типовых конструкций умножаются на коэффициент изменения несущего слоя основания (табл. 12.1), а при замене материалов слоев типовых конструкций их толщины умножаются на коэффициент эквивалентности (табл. 12.2).

Таблица 12.1

Значениекоэффициентовизменениятолщиныоснования

Примечание. Значения коэффициентов изменения толщины несущего слоя основания для земляного полотна из супеси пылеватой уменьшаются на 6%.

Таблица12.2

Значения коэффициентов эквивалентности толщины слоев покрытий

Продолжение табл. 12.2

Окончание табл. 12.2

Общие выводы и заключение

Обзор идеологий прочности дорог России за период 1960– 2010 гг. показал, что действующие в России нормативные документы по расчету и конструированию недостаточны для получения надежных и выносливых дорожных конструкций и не способны без инноваций решить стратегически важную проблему России – прочности и выносливости автомагистралей. Инновации, приведенные в книге, применены при: разработке современных требований к прочности дорог, классификации тяжести движения потоков автотранспортных средств, разработке и использовании метода динамического прогиба для расчета толщины и прочности дорожных конструкций, исследовании уровня напряженно-деформированного состояния асфальтобетонных покрытий от действия температур и подвижных динамических нагрузок, обосновании толщины выносливых покрытий, учете влияния видов материалов оснований дорожных конструкций и деформационных свойств грунтов земляного полотна в различных условиях увлажнения. Расчет типовых конструкций нежестких дорожных одежд осуществлен с учетом следующих положений:

-аналитический расчет требуемой толщины слоев дорожной конструкции при многократном воздействии подвижной расчетной нагрузки производить путем определения ее общего динамического прогиба и сравнения его с допустимым. Способ определения динамического прогиба многослойной конструкции основан на физике распространения волн и совпадает с критическим волнообразованием Бесселя;

-расчет конструкции произведен при воздействии осевой нагрузки на покрытие конструкции от «расчетного грузового автомобиля» в 100, 115 или 130 кН (ГОСТ) и при достоверном приведении различных транспортных средств в потоке к выбранной осевой нагрузке путем сопоставления амплитудно-частотных характеристик. Расчеты динамического прогиба конструкции – при скорости движения нагрузок в 80 и 100 км/ч, что свойственно транспортным потокам на дорогах и автомагистралях;

-расчет толщины и прочности дорожных конструкций осуществлен для воздействия двух классов движения транспортных потоков по тяжести:

2-й класс – тяжелое движение (20 – 50 % объема движения автомобилей с осевой нагрузкой АК100), 3-й класс – очень тяжелое движение (55 – 68 % объема движения автомобилей с осевой нагрузкой АК-100);

-увеличение выносливости покрытий и оснований дорожных конструкций для автомагистралей I категории до 7,6 млн нагружений, дорог II и III категорий до 2,5 млн. Это возможно путем устройства асфальтобетонных покрытий и оснований толщиной 24÷32 см (цементобетонных – 18÷31 см), так как только при такой толщине уровень растягивающих напряжений безопасен для развития неуправляемой усталости;

-при расчете и конструировании дорожных конструкций срок их службы с асфальтобетонным покрытием принят директивно для дорог I, II и III категорий – 15÷20 лет, IV категории – 10 лет. Для цементобетонных покрытий – 30÷40 лет. Концом срока считается исчерпание «удовлетворительного» состояния поверхностей покрытий проезжей части по ровности и растрескиванию. При этом суммарная

117

длительность работы дорожных конструкций в «отличном» и «хорошем» состоянии составляет не менее 80 % срока службы.

В книге показано, что результаты расчета толщины покрытий автомагистралей и дорог по методу, предложенному автором, совпадает с нормами (стандартами) Германии. Вместе с этим обращаем внимание читателя на то, что использовать рекомендации по толщине покрытий можно только для участков автомагистралей, где транспортные потоки находятся в движении. Кроме того, еще перед проектированием необходимо узнать лабораторным путем механические свойства применяемых асфальтобетонов: модуль упругости, коэффициент Пуассона, прочность на сжатие и растяжение при изгибе. При их отличии от подобных характеристик, заложенных в расчеты, необходимы коррективы толщины покрытий. Наконец, следует напомнить читателю, что каждая дорожная конструкция, представленная в книге, имеет индикатор прочности – динамический прогиб, который следует применять для оценки остаточной прочности уже в процессе эксплуатации построенной автомагистрали путем систематического мониторинга.

118

Научное издание

Александр Владимирович Смирнов

РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

АВТОМАГИСТРАЛЕЙ

НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Монография

** *

Редактор Т.И. Калинина

** *

Подписано к печати 29.03.12 Формат 60 90 1/16. Бумага писчая Оперативный способ печати Гарнитура Times New Roman Усл. п. л. 7,25, уч.-изд. л. 5,8 Тираж 500 экз. Заказ №___

Цена договорная

Издательство СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10

Отпечатано в подразделении ОП издательства СибАДИ

119