ГОСТы, стандарты, нормы, правила

Поиск по ГОСТам и стандартам

Сортировать по дате по релевантности

Где

Слова

расположены относительно друг друга:
подряд
в одном предложении
не очень далеко ?

расположены на странице:

где угодно
в заголовке

употреблены в тексте:

в любой форме
точно так, как в запросе

В результатах поиска показывать ссылок на странице

ВСН 197-91
Инструкция по проектированию жестких дорожных одежд

ВСН 197-91. Инструкция по проектированию жестких дорожных одежд

ВЕДОМСТВЕННЫЕСТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

инструкция

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХОДЕЖД

ВСН 197-91

МОСКВА1992

РазработаныСоюздорНИИ при участии МАДИ, РосдорНИИ, ВЗИСИ, СибАДИ, ХАДИ,Гипротюменнефтегаза, ТюмИСИ, БелдорНИИ.

Исполнители:В. С. Орловский, П. И. Теляев, А. О. Салль, А. М. Шейнин, А. М. Симановский, В.П. Серов, В. А. Зельманович, Ю. Н. Высоцкий, И. В. Басурманова (СоюздорНИИ); Г.И. Глушков, А. Я. Тулаев, М. С. Коганзон, В. П. Носов, А. П. Степушин, С. В.Суханов, В. В. Плужников; Н. В. Эфендиева, В. К. Федулов (МАДИ); Л. Б.Каменецкий, С. В. Лапшин, О. Н. Нагаевская (РосдорНИИ); Ю. Р. Макачев (ВЗИСИ);А. А. Новиков (Союздорпроект); А. В. Смирнов, В. П. Никитин, В. П.Филимендиков, В. М. Сикаченко (СибАДИ); В. Г. Кравченко, А. К. Пономарев (ХАДИ);В. В. Табаков, В. Р. Мейер (Гипротюменнефтегаз); А. В. Линцер, Ю. Н. Богомолов(ТюмИСИ); В. П. Корюков (БелдорНИИ); И. Н. Пономарев.

Внесены СоюздорНИИ.

Подготовленык утверждению СоюздорНИИ.

С введением в действие “Норм проектирования жестких дорожных одежд” ВСН197-91 утрачивают силу ВСН 197-83.

	Ведомственные	ВСН 197-91
Министерство	строительные нормы
транспортного строительства СССР	Инструкция по проектированию жестких	Минтрансстрой СССР
(Минтрансстрой)	дорожных одежд	Взамен ВСН 197-83

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. НастоящиеНормы распространяются на проектирование жестких дорожных одежд автомобильныхдорог СССР общего пользования, подъездных дорог к промышленным предприятиям,внутрихозяйственных сельских дорог различных категорий с покрытиями:

цементобетоннымина различных видах основания;

асфальтобетоннымина основаниях из бетона разной прочности;

сборными наразличных видах основания.

1.2. Вдорожных одеждах различают следующие конструктивные слои (рис. 1):

покрытие — верхняя часть одежды, воспринимающаяусилия от колес автомобилей и подвергающаяся непосредственному воздействиюатмосферных факторов;

основание — часть одежды, обеспечивающаясовместно с покрытием перераспределение и снижение давления на нижележащиедополнительные слои или грунт земляного полотна;

дополнительные слои основания — слои междуоснованием и подстилающим грунтом. Дополнительные слои основания выполняютморозозащитную, дренирующую и теплоизолирующую функции.

Между покрытием и основанием при необходимости укладывают выравнивающийслой из обработанных вяжущими зернистых материалов, который в качествеконструктивного слоя одежды не рассматривается и в расчетах не учитывается.

Внесены Государственным всесоюзным дорожным научно-исследовательским институтом (СоюздорНИИ)

Утверждены Министерством транспортного строительства

№ АВ-156

от 19 авг. 1991 г.

Срок введения

в действие

1 января 1992 г.

1категория

II категория

III категория

IV категория

Рис.1. Поперечные разрезы типовых дорожных одежд с цементобетонным покрытием длядорог I — IV категории

1— покрытие; 2 — основание; 3 — нижний слой основания; 4 —земляное полотно; 5 — выравнивающий слой; 6 — краеваяукрепительная полоса; 7 — укрепленная часть обочины; 8 —неукрепленная часть обочины; 9 — откос

Дорожныеодежды сооружают на земляном полотне, верхняя часть которого носит названиерабочего слоя.

Кромеконструктивных слоев одежды, различают краевую укрепительную полосу, обочину,откосы.

1.3.Проектирование дорожных одежд с учетом свойств земляного полотна представляетсобой единый процесс конструирования и расчета их на прочность,деформативность, морозоустойчивость и осушаемость, а такжетехнико-экономического обоснования вариантов. Конструированию и расчетупосвящены соответствующие разделы норм.

1.4. Основнымиположениями раздела конструирования надлежит пользоваться при назначении видапокрытия и его минимально необходимой толщины, швов сжатия и расширения впокрытии, их конструкции, предельных расстояний между швами; при выборематериалов для устройства слоев основания и назначении их минимальной толщины;при выборе материалов для устройства дополнительных слоев основания.

1.5. Врасчетной части норм определяют расчетные и нормативные нагрузки, размерыосновных конструктивных элементов (толщина и длина плит, толщина слоевоснования, армирование плит и швов, необходимость устройства швов расширения ирасстояние между ними) для различных видов покрытия, категорий дорог, для любыхвеличин транспортных нагрузок и любых грунтовых и природно-климатическихусловий.

Расчетомопределяют рациональные варианты конструкции по ряду показателейтехнико-экономического сравнения, а также конструкцию дренирующих иморозозащитных слоев.

1.6. Дляопределения приведенной стоимости при вариантном проектировании руководствуютсясроками службы, вытекающими из долговечности материала верхнего слоя покрытия,которые для дорожных одежд капитального типа с цементобетонным покрытиемсоставляют не менее 25 лет, облегченного типа — 20 лет, а для дорожных одежд сасфальтобетонным покрытием на слое из бетона — не менее 20 лет.

Расчетный срокслужбы при определении конструкции дорожной одежды и расчетных параметровконструктивных слоев устанавливают не менее 25 лет или менее 25 лет, но сучетом работы в раннем возрасте на воздействие построечного транспорта.

Конструктивныепараметры дорожной одежды, приведенные в главе 2, обеспечивают долговечностьдорожной одежды по прочности конструкции более 25 лет.

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

2.1. Цельконструирования дорожной одежды — выбрать материалы, определить количествослоев и их размещение по глубине. При этом необходимо:

предусматриватьмаксимальное использование местных строительных материалов;

стремиться куменьшению количества слоев;

предусматриватьпроезд построечного транспорта по основанию;

обеспечиватьсоответствие конструкции дорожной одежды технологии ее строительства инаибольшую механизацию работ;

учитыватькатегорию дороги, состав транспортного потока, интенсивность движения,напряженное состояние и механизм деформирования отдельных слоев иконструктивных элементов;

устанавливатьсрок службы покрытия и всей дорожной одежды до капитального ремонта;

учитыватьприродно-климатические и гидрологические условия местности (включая возведениевысоких насыпей);

наличиескальных грунтов, болот и т. д.

2.2.Выравнивающий слой предназначен для устранения неровностей основания иобеспечения возможности перемещения плит покрытия при изменении температуры.Если неровности основания не превышают 1 см, то допускается не устраиватьвыравнивающий слой, а применять слой, прерывающий сцепление плит с основанием ислужащий изолятором против высыхания бетона в раннем возрасте и появления впокрытии усадочных трещин.

Выравнивающиеслои устраивают из укрепленного вяжущим песка. Если этот слой впитывает воду избетонной смеси, то его закрывают изолирующим слоем или увлажняют,непосредственно перед укладкой бетонной смеси в покрытие.

2.3. Взависимости от категории дороги, вида бетоноукладочного оборудования,устойчивости верхней части земляного полотна и способности его накапливатьпластические или неравномерные деформации основание устраивают из бетона низкихмарок по прочность (В_в_t_в1—В_в_t_в1,2); изнерудных материалов и грунтов, укрепленных неорганическим вяжущим (марки R_с 6 под покрытия при капитальном и R_с 4при облегченном типах дорожных одежд; из щебня, шлака или гравия либо из песка.

Толщину и видоснования определяют расчетом.

При низкойинтенсивности автомобильного движения и при строительстве покрытий легкимибетоноукладочными машинами с боковой или центральной загрузкой основание можетбыть песчаным, выполняющим одновременно роль дренажного и морозозащитного слоя.

Для исключенияобразования в слое песчаного основания колей от автомобилей-самосваловоснование должно быть укреплено путем устройства слоя из щебня, шлака илигравия толщиной 10 — 12 см, причем только в местах пропускаавтомобилей-самосвалов, подвозящих цементобетонную смесь.

Минимальнаятолщина основания из бетона низкой прочности — 14 см; из нерудных материалов,укрепленных неорганическими вяжущими, 16 см; из щебня, шлака или гравия — 15см.

Толщинаукрепленного вяжущими основания, по которым уже в раннем возрасте (на 3 — 6-есутки после устройства) начинается движение гусеничных бетоноукладчиков, должнабыть не менее 18 см, марка — R_с 7,5.

В ряде случаеввозможен вариант устройства основания из щебня, укрепленного слоемцементопесчаного раствора толщиной 4 — 5 см, выполняющим одновременно рольвыравнивающего слоя.

Прибетонировании покрытия гусеничными бетоноукладчиками со скользящими формамиширина укрепленного основания должна быть шире покрытия на 0,80 — 1,05 м скаждой стороны (см. рис. 1).

Ширинаукрепленного технологического слоя для подвоза бетонной смеси — 3,0 — 3,5 м.

В слоеукрепленного вяжущими основания рекомендуется устраивать поперечные швы черезкаждые 20 — 30 м, смещенные относительно швов в покрытии не менее чем на 1 м,путем закладки в нижнюю часть основания деревянных брусков высотой 4 — 7 см.

Во избежаниепоявления трещин в основании под поперечными швами покрытия основание не должносращиваться с плитами покрытия, что достигается укладкой прерывающихматериалов.

2.4.Дополнительный слой основания устраивают из дренирующих, не подверженныхпучению материалов (песок, шлак, вывески, ракушечник и пр.).

Дополнительныйслой основания должен иметь водослив — сплошные или прерывистые выходыдренирующего материала на откосы земляного полотна и нижнюю плоскость(поверхность земляного полотна) с поперечным уклоном.

Для улучшенияводоотвода можно применять геотекстиль в виде сплошного или прерывистого слоя.Для уменьшения подтока влаги снизу можно предусматривать прерывающие прослойкииз синтетических пленок.

При небольшойинтенсивности движения дополнительный слой основания может одновременновыполнять роль основания и выравнивающего слоя.

Толщинадополнительного слоя основания определяется расчетом.

Дополнительныйслой, выполняющий морозозащитную функцию, может быть заменен грунтом,обработанным (в смесителе) гидрофобизирующими материалами. При небольшойинтенсивности движения он может работать и в качестве основания.

2.5. Краевыеукрепленные полосы устраивают из цементо- или асфальтобетона на бетонномосновании. Для дорог низких категорий (V — III — с)краевые полосы устраивают из щебня.

Ширина краевыхполос на дорогах I — IIIкатегорий 75 см, более низких категорий — 50 см. Толщина краевых полос должнабыть равна толщине покрытия.

Бетонныеполосы разделяют поперечными швами, которые должны быть продолжением швов впокрытии. При устройстве бетонных покрытий со шпунтами на боковых гранях и приотсутствии штырей в поперечных швах бетонных покрытий в швах краевых полосставят штыри — по одному-два стержня длиной 50 см и диаметром 16 — 18 мм потипу штырей в швах сжатия и расширения в покрытии (с обмазкой и с колпачками вшвах расширения).

Бетонныекраевые полосы пазами от покрытия не отделяются. При устройстве вместо краевыхполос уширения шириной более 3 м последние отделяются от бетонного покрытияпазами с заполнением их по типу шва сжатия. Поперечные швы полос уширения поконструкции и по месту расположения должны совпадать с поперечными швамипокрытия.

Конструкция монолитных цементобетонных покрытий

2.6. Толщинабетонных покрытий должна быть, как правило, одинаковой по всей ширине проезжейчасти. На шестиполосных покрытиях толщину крайних внешних полос допускаетсяувеличивать на 2 см для обеспечения проезда тяжелых автомобилей. Бетонныепокрытия могут быть однослойными или при наличии соответствующеготехнологического оборудования — двухслойными с толщиной верхнего слоя не менее6 см. В нижнем слое двухслойного бетонного покрытия могут быть применены менеепрочные и менее морозостойкие местные каменные материалы.

Толщинубетонных покрытий h определяют расчетом. Прииспользовании для покрытия бетонов, указанных в обязательном приложении 1,классов для нормативной нагрузки 50 кН на колесо минимальную толщину покрытияпринимают по табл. 1.

Таблица1

Основание	Минимальная толщина, см, покрытия при интенсивности движения расчетной нагрузки, ед/сут, на полосу
	более 2000	1000-2000	500—1000	100—500	менее 100**
Бетонное (мелкозернистый бетон, шлакобетон)	22	20	18(16)	18*(16)	15*
Из материалов, укрепленных органическими вяжущими	22	20	18(16)	18*(16)	15*
Из щебня, гравия, шлака	—	22	20(18)	18*(16)	16*
Из песка, песчано-гравийной смеси	—	—	20(18)	18(16)	16

*Толщина основания в этих случаях может быть на 2 см меньше указанной в п. 2.3.

** Сооружаютсяпри соответствующем технико-экономическом обосновании.

Примечания. 1.В скобках приведена толщина покрытия для облегченного типа дорожной одежды.

2. Если впоперечных швах штыри не применяются, толщину покрытия увеличивают на 2 см.

2.7.В покрытии устраивают продольные и поперечные швы (сжатия и расширения),делящие покрытие на плиты определенной длины и ширины. В конце рабочей сменыили при длительных перерывах в бетонировании (более 2 — 4 ч) устраивают рабочиешвы по типу швов сжатия и при необходимости швы расширения. Для предохраненияпокрытия от трещинообразования в раннем возрасте часть швов сжатия устраиваюткак контрольные и в первую очередь в свежеуложенном бетоне.

В швахпредусматривают штыревые соединения. Пазы швов заполняют герметизирующимматериалом.

Длину плит l_сж (расстояние между поперечными швамисжатия) на укрепленном основании и на устойчивом земляном полотне принимают порасчету, но не более 25 h, на земляном полотне сожидаемыми неравномерными осадками (включая насыпи высотой более 3 м) — 22 h, а в местах перехода из выемок в высокие насыпи, вместах примыкания к искусственным сооружениям и в покрытиях шириной 6 м и менее— 20 h.

2.8.Продольные швы предусматривают при ширине покрытия более 23h.

Контрольныешвы, по конструкции аналогичные швам сжатия, обеспечивающиетемпературно-усадочную трещиностойкость в раннем возрасте, устраивают черезкаждые 2 — 3 плиты.

2.9. Приустройстве швов расширения руководствуются данными табл. 2. Ширину швоврасширения (толщину прокладки) принимают равной 3 см.

Таблица2

Ожидаемая температура нагрева покрытия	Толщина покрытия, см	Расстояние между швами расширения, число плит, при температуре воздуха во время бетонирования, °С
в летнее время, °С		менее 5	5-10	10-15	15-20	более 20
Менее 40	20—24	9	9	-*	-	-
	Менее 20	9	9	9	-*	—
Более 40	20—24	9	9	9	-*	-
	Менее 20	9	9	9	9	—

* См. п. 2.11.

Примечание. Приустройстве контрольных швов через две плиты швы расширения устраивают через 10плит.

2.10. Для повышенияпродольной устойчивости, лучшей совместной работы плит, увеличения динамическойустойчивости основания и повышения транспортно-эксплуатационных качестврекомендуется поперечные швы устраивать наклонным в плане или в виде “елочки” суклоном к перпендикуляру 1:10 (рис. 2). Количество штырей в продольном шверассчитывают с учетом массы соседних плит без штырей в продольном шве.

Рис.2. Варианты расположения швов сжатия в плане для повышения комфортностидвижения, для уменьшения уступов между плитами (а, б и в), ровности покрытия вжаркое время года (б и в)

2.11. Штыри впродольных и поперечных швах располагают в соответствии с рис. 3. Конструкциишвов расширения и сжатия принимают по рис. 3 и 4.

Рис.3. Расположение штырей в швах покрытий на цементогрунтовом (а), щебеночном ипесчаном (б) основаниях:

1— шов сжатия; 2 — шов расширения; 3 — продольный шов; 4 —установочные шпильки (Æ5, l = 13¸16см), приваренные к штырям; 5 — изоляция места сварки с помощьюспециальных колпачков или полиэтиленовой пленки; 6 — заполнитель (приприварке к штырям продольного шва шпилек диаметром 8 — 18 мм (в торец) длинаштырей может быть уменьшена до 50 см)

Приустройстве покрытий на цементогрунтовом основании толщиной не менее 18 смбетоноукладчиками со скользящими формами и допущении проектной организациейуступов между плитами в поперечных швах высотой 3 мм (см. расчет основания)допускается в поперечных швах штыри не применять. Толщину покрытия в этомслучае увеличивают на 2 см, а швы расширения при температуре бетонированияболее 10°С допускается не устраивать.

Для повышенияпродольной устойчивости рекомендуется в примыкающих к шву расширения швахсжатия, а также в швах сжатия для случаев, отмеченных в табл. 2 звездочкой,применять в нижней части деревянные прокладки треугольного сечения высотой 5 —6 см.

Рис.4. Конструкция шва расширения:

1— прокладка из выдержанной в воде древесины; 2 — каркас для фиксациипрокладки и штырей, свариваемых в кондукторе; 3 — штыри в битумнойизоляции, привязываемые к каркасу; 4 — температурный компенсатор(колпачок), обеспечивающий смещение штыря в бетоне не менее чем на 2 см; 5 —заполнитель (герметик)

2.12.При устройстве швов сжатия и расширения не допускается отклонения перекосов инаклонов штырей и прокладок от проектного положения более чем на 1 см. Приустройстве пазов швов сжатия и расширения в свежеуложенном бетоне радиусзакругления кромок швов не должен превышать 8 мм. Длина зоны обмазки штырей впоперечных швах разжиженным битумом составляет 2/3 длины штырей, толщинаобмазки не должна превышать 0,3 мм.

Температурныеколпачки, надеваемые на штыри швов расширения, должны обеспечивать свободноесмещение штыря в бетоне не менее чем на 2 см.

Штыри впродольных швах устанавливают без битумной обмазки, с допущением перекосов неболее чем на 5 см.

2.13. Паз швовсжатия может быть в сечении прямоугольным, ступенчатым или с наклоннымистенками. Ширина паза швов сжатия может быть от 4 до 15 мм, глубина паза — неменее 0,25 h.

Ширина пазанад швом расширения принимается равной 33 — 35 мм, глубина до верха доски — 40 —60 мм.

Расстояниемежду верхней частью доски шва расширения, снимаемой после бетонирования, иповерхностью сооружаемого покрытия должна быть не менее 10 мм.

Перед мостамии путепроводами устраивают не менее трех швов расширения без штырей ипрокладок, шириной по 6 см каждый, через 15 — 30 м друг от друга. Швы заполняютсильно сжимаемым материалом, например песком, обработанным битумом; вверху шваустанавливают готовую резиновую пустотелую или пористую прокладку высотой 6 см.

2.14.Армирование плит по индивидуальным проектам применяется как вариант при тяжелыхнагрузках, при слабых основаниях и при отклонениях в качестве бетона. Дляармирования следует применять арматуру периодического профиля диаметром 8 — 16мм класса А-П в виде отдельных продольных стержней, длина которых меньше длиныплиты на 100 — 200 см, или в виде плоских сеток той же длины с продольнойарматурой, со средним расходом ее 2,3 — 3,4 кг на 1 м² покрытия.

Приармировании краев покрытия в нижней зоне (на высоте 40 мм от нижней плоскости)двумя стержнями (диаметром 10 — 12 мм, А-П) или высокопрочной проволокой (2 Æ 5, Вр-П или 3 Æ 4, Вр-П) стержни должны быть короче длины плит на 100см, проволока может проходить через поперечные швы сжатия насквозь.

Конструкция асфальтобетонных покрытий с цементобетонным основанием

2.15.Асфальтобетонные покрытия на цементобетонном основании могут быть одно-, двух-и трехслойными. Толщина слоя асфальто- и цементобетона определяется расчетом,но не должна быть менее значений, указанных в табл. 3.

Таблица3

Класс бетона	Предел прочности бетона на растяжение при изгибе,	Толщина, см, асфальтобетона h_а (цементобетона) при интенсивности расчетной нагрузки, авт./сут.
	кгс/см² (МПа)	более 2000	1000 — 2000	500 - 1000	100 — 500
В_в_t_в1,5	20(2,0)	18,0 22	17,0 21	17,0 20	16,0 19
В_в_t_в1,75	25(2,5)	18,0 19	18,0 18	18,0 17	16,0 17
В_в_t_в2,4	30(3,0)	17,0 18	16,5 17	16,5 16	16,0 16
В_в_t_в2,8	36(3,5)	16,5 17	16,0 17	16,0 16	14,0 16

Примечания.1. Значение толщины приведены для суточных колебаний температуры на поверхностиасфальтобетона (цементобетона) А_п = 15°С.

2. При другихсуточных колебаниях температуры толщина слоя асфальтобетона определяется поформуле =h_aA_п/15,цементобетона — по формуле h¢ = h .

3. Значенияожидаемого суточного перепада A_n приведены в обязательном приложении 2.

4. Приустройстве трещинопрерывающих слоев толщину асфальтобетонного слоя уменьшают на30%.

Допускаетсяприменять в основании укатываемый бетон (тощий, перпакт-бетон) с обеспечениеммаксимального срока службы основания в качестве покрытия.

2.16. В слоецементобетона поперечные швы устраивают как контрольные, без армирования, через15 м. Перед мостами и у пересечения дорог устраивают не менее трех шаговрасширения через 10 — 20 м, так же как и при сооружении монолитныхцементобетонных покрытий.

2.17. Дляповышения трещиностойкости асфальтобетонного покрытия над поперечными швами восновании (рекомендуется армировать асфальтобетон над швами сетками, располагаяих симметрично вдоль шва; ширина сеток 80 — 160 см.

Сетки изстали, стекловолокна или стеклопластика размещают в слое асфальтобетона неближе 8 см от поверхности покрытия.

2.18.Продольные швы в основании устраивают при ширине покрытия более 9 м и научастках с ожидаемыми неравномерными осадками земляного полотна. Продольные швыне армируются.

Ширина слояцементобетона принимается такой же, как и при строительстве цементобетонныхпокрытий.

2.19. Кромеасфальтобетона, в качестве верхнего слоя могут применяться сборные плитытолщиной 6 — 8 см, поверхностная обработка, черный щебень, шлам. Для повышениясцепления верхнего слоя с цементобетонным поверхность последнего должна бытьповышенной шероховатости и обработана грунтовкой. Грунтовку наносят на чистую исухую поверхность цементобетона.

Конструкция колейных покрытий

2.20. Длядорог с интенсивностью движения расчетной нагрузки менее 100 ед./сут могутприменяться колейные покрытия в виде полос бетона, в том числе имеющих слоиизноса. Толщина колейного покрытия определяется расчетом. Рекомендуемыеминимальные толщины приведены в табл. 4.

Таблица4

Основание	Толщина колейного покрытия, см, при проектном классе бетона
	В15*	В20	B25	В30
Песчаное	20	19	18	17
Цементогрунтовое, шлаковое, щебеночное толщиной 14 см	18	17	16	16

*В том числе из тощего бетона или щебня, пропитанного и закатанного цементнымраствором.

Примечание. При классебетона В15 — В20 поперечные швы не устраняют, при классе бетона B25—В30 длинаплит составляет 22h.

Поперечные швыв колейных покрытиях устраивают со смещением 30 — 50 см. На песчаном основаниив швах ставят штыри — по два стержня диаметром 16 мм длиной 40 см на колею.

Конструкция дорожных одежд со сборными покрытиями

2.21. Дорожныеодежды со сборными покрытиями целесообразны на дорогах в северных итруднодоступных районах, в том числе на дорогах нефтяных и газовых промыслов, атакже на дорогах промышленных предприятий и сельскохозяйственного назначения.

2.22.Проектирование дорожных одежд со сборным покрытием следует производить, какправило, исходя из применения выпускаемых типовых плит, учитывая особенностиработы покрытия путем расчета и конструирования основания.

Типовые плитыпроектируют с учетом возможности их изготовления на одном и том же оборудованиидля возможно большего количества сходных расчетных случаев, а в некоторыхвариантах и с обеспечением возможности успешной работы при отклонениях отрасчетной жесткости основания в меньшую сторону. Типовые плиты проектируют послеих опытно-производственной проверки, элементы типовых плит (стыки, надрезы) —после экспериментально-опытной проверки с учетом особенностей технологииизготовления плит и их элементов.

Разработку иприменение новых конструкций плит производят с учетом опыта эксплуатациианалогичных конструкций, при соответствующем технико-экономическом обосновании.

2.23.Минимальные размеры плит в плане определяют из условия обеспечения устойчивостиработы основания под торцами плит, с учетом или без учета работы стыковыхсоединений, максимальные размеры из условия работы плит на монтажные нагрузки.

Плиты могутработать в покрытии, в основании, под защитным слоем какого-либо вида иливыполнять функции защитного слоя основания повышенной жесткости и прочности, нонедостаточной износо- или морозостойкости.

2.24. Пристроительстве нефтепромысловых и промышленных дорог с интенсивностью движенияболее 1000 авт./сут целесообразно применять предварительно-напряженные плитыдлиной 5 — 6 м и шириной 1,75 — 2,30 м; при меньшей интенсивности движения —ненапряженные сочлененные плиты длиной 4,5 — 5,5 м и шириной 1,75 — 2,30 м.

Длявнутрихозяйственных и вспомогательных дорог применимы какпредварительно-напряженные, так и ненапряженные сочлененные плиты. При этомучитывается, что напряженные плиты могут изготовляться без пропаривания,снижающего морозостойкость бетона, и без металлоемкого оборудования. При работеплит на слабом основании сочлененные плиты армируют двухслойной арматурой.

Плиты могутбыть ребристыми, ячеистыми, двухслойными или многослойными.

2.25. Набоковых поперечных гранях плит предусматривают стыковые соединения, конструкциякоторых зависит от величины колесной нагрузки, вида основания и конструкцииформы или опалубки. Некоторые из конструкций стыковых соединений для предварительно-напряженныхплит показаны на рис. 5, для ненапряженных плит — на рис. 6.

Рис.5. Стыковые соединения для предварительно-напряженных плит:

а — соединение изсвариваемых скоб с прочностью стыков 20 кН; б — то же, с увеличениемсечения сварного шва, 40 кН; в — из скоб, соединяемых двумяпромежуточными шпунтовыми элементами с омоноличиванием раствором, 70 кН; г— несвариваемое из трех скоб, 70 кН; д — из скобы и паза в бетонесоседней плиты, 60 — 70 кН; е -из свариваемых пластин, имеющих анкерные стержни, 130 кН при податливости 2 мм

Рис.6. Варианты стыковых соединений для ненапряженных плит:

а, б — науглах плит, изготавливаемых в матричных формах (с неоткидными бортами); в,г, д — на боковых гранях плит, изготавливаемых в формах снеоткидными бортами

На боковыхпродольных гранях плит предусматривают монтажно-стыковые устройства в видегоризонтальных или вертикальных скоб.

2.26. Дляповышения долговечности сборного покрытия на поворотах, в местах примыкания илиуширения целесообразно применять “доборные” плиты или плиты-вставки. Эти плитыизготавливают в тех же формах, что и плиты основного размера. Часть монтажныхскоб может быть установлена на поверхности этих плит или на их боковых гранях,примыкающих к бортам формы. Монтажные и стыковые устройства при этомсохраняются.

2.27.Основания под сборные покрытия могут устраиваться различных типов (рис. 7).Конструкция основания определяется по расчету.

Рис. 7. Виды основанийпод сборное покрытие: 1 — песчаное; 2 — то же, со слоем геотекстиля(СНМ); 3 — песчаное, в том числе с СНМ, с прокладками под углами иторцами плит; 4 — цементогрунтовое; 5 — песчаное с продольнымиполосами из цементогрунта или сухой цементопесчаной смеси; 6 — из сухойцементопесчаной смеси; 7 — из шлака или шлама; 8 — изнефтегрунта, нефтецементогрунта или грунта с добавкой отработанных буровыхрастворов; 9 — из сборных, в том численекондиционных плит

Швы в покрытииможно заполнять в нижней части или на всю высоту раствором, в верхней части —мастикой. Для большей сохранности кромок плит, работающих на первой стадии придвухстадийном строительстве, швы на первой стадии должны быть заполнены песком.

3. РАСЧЕТ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

3.1. Дорожныеодежды рассчитывают с учетом состава транспортного потока перспективнойинтенсивности движения к концу срока службы, грунтовых и природно-климатическихусловий.

Расчетпроизводят в следующих случаях:

припроектировании дорожных одежд;

приопределении возможности разового пропуска тяжелых нагрузок по существующемупокрытию;

при определениирациональности новых конструктивных или технологических решений.

Расчетвыполняют по предельным состояниям, определяющим потерю работоспособности тогоили иного элемента конструкции, на основании расчетных схем, используянормируемые расчетные параметры.

3.2. Расчетведется путем проверок предварительно назначенной конструкции дорожной одежды:

по прочностиверхних слоев дорожной одежды;

по прочности иустойчивости земляного полотна и слоев основания на сдвиг и по накоплениюуступов и поперечных швах покрытия;

поустойчивости и продольном направлении покрытия в жаркое время года, попрочности стыковых и монтажных соединений;

поустойчивости дорожной одежды к воздействию морозного пучения;

по способностидренирующего слоя основания отводить влагу в весенний период.

Расчетомопределяются толщины покрытия и слоев основания, расстояние между поперечнымишвами, количество штырей в швах расширения и сжатия.

3.3. Исходныеданные для расчета дорожной одежды включают:

параметрыдороги (категория, ширина проезжей части, срок службы дорожной одежды докапитального ремонта);

параметрыдвижения (интенсивность, нагрузка);

параметрыземляного полотна и условия его работы (тип местности, разновидности грунтов,уровень грунтовых вод);

дорожно-климатическуюзону.

3.4. Жесткиедорожные одежды рассчитывают с учетом надежности (вероятности безотказнойработы конструкции в течение намеченного срока эксплуатации), принимаемой всоответствии с табл. 5.

Таблица 5

Интенсивность расчетной нагрузки, ед./сут.	Уровень надежности	Коэффициент прочности К_пр
Более 1000	0,95	1,00
500 — 1000	0,90	0,94
Менее 500	0,80	0,87

Расчетные нагрузки

3.5. Покрытиерассчитывают на воздействие расчетной колесной нагрузки Р, котораяопределяется умножением нормативной нагрузки на опору (колесо) Р_кна коэффициент динамичности т:

Р = Р_к× m_Д, (1)

а для промышленных дорог, гденаблюдаются регулярные перегрузки автотранспорта, с дополнительным учетомкоэффициента перегрузки m_nr:

P =P_к × m_Д (2)

Для дорогобщей сети Р_к = 50 кН, m_Д= 1,3. Для промышленных дорог Р_к определяется на основеожидаемого состава транспортных средств, но не менее 50 кН, в период расчетногосостояния земляного полотна. Более высокая нагрузка принимается в расчет, еслиона превышает нормативную на 20 % при интенсивности более 5 % общей перспективнойинтенсивности.

Для дорог синтенсивностью движения расчетной нагрузки 500 ед./сут и менее величина Р_кпринимается на основе ожидаемого состава транспортного потока, но не менеенагрузки на колесо от воздействия построечного транспорта идорожно-строительных машин (кранов, трейлеров и пр.).

Длянефтепромысловых дорог со сборным покрытием m_Д= 1,25 и m_nr = 1,25.

3.6. Всеполосы проезжей части и боковые укрепленные полосы проектируют на одну и ту женагрузку. Исключением являются полосы дорог с ограничениями по условиямдвижения по направлениям (дороги карьеров, подъездов к промышленным истроительным объектам).

3.7. Расчетнаяповторность нагружения N_ptопределяется по формуле

, (3)

где N_пр— число проходов автомобилей с приведенной нагрузкой на расчетной полоседвижения в первый год эксплуатации;

; (4)

f_пол— коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение транспортногопотока по ним (табл. 6); для боковых укрепительных полос f_пол= 0,01; К_i — коэффициентприведения автомобиля с нагрузкой P_i кнормативной Р_к (рис. 8);

Рис. 8. График дляопределения K_i в зависимости от P_i;

- -- с учетом трехосных автомобилей

; (5)

N_i— число проходов автомобилей с нагрузкой (весом) P_i; n_c — количество дней в году с положительной температуройвоздуха; q — знаменательгеометрической прогрессии, описывающей ежегодный прирост интенсивностидвижения; Т — срок службы покрытия до капремонта (см. п. 1.6):

Таблица 6

Число полос движения	Значения f_пол для полосы, считая справа по направлению движения
	1-й	2-й	3-й
1	1,00	-	-
2	0,55	-	-
3	0,50	0,50	-
4	0,35	0,20	-
6	0,30	0,20	0,01

3.8.Если на стадия проектирования известны только срок службы Т, категориядороги и соответствующая ей общая суточная интенсивность движения N_c на полосу, достигаемая к сроку Т, ипостоянная в течение этого срока, а также дорожно-климатическая зона, торасчетная повторность нагружения определяется по формуле

Npt = TK_N × N_c × n_c, (6)

где K_N— коэффициент перехода от общей интенсивности к интенсивности расчетнойнагрузки (автомобиля); для дорог общей сети K_N= 0,25, для промышленных, нефтепромысловых и внутрипромысловых (сельских)дорог K_N = 0,40.

Если исходнымиявляются общие интенсивности движения по полосе к началу (N_нс)и концу (N_кс) срока эксплуатациипокрытия, то расчетная повторность нагружения определяется следующим образом:

. (7)

Расчет монолитных цементобетонных покрытий

3.9. Расчетпроводят путем проверки прочности покрытия по формуле

(8)

где К_пр — коэффициентпрочности, определяемой в зависимости от категории дороги по табл. 7; —расчетная прочность бетона на растяжение при изгибе, определяемая пообязательному приложению 1; s_pt — напряжения растяжения при изгибе, возникающиев бетонном покрытии от действия нагрузки, с учетом перепада температуры потолщине плиты.

Напряжениярастяжения при изгибе определяют по одной из двух расчетных схем, учитывающихусловия контакта плиты с основанием и место расположения нагрузки.

Первая расчетная схема применяется дляопределения толщины покрытия при условии гарантированной устойчивости земляногополотна и отсутствия неравномерных осадок или выпучивания; характеризуется наличиемполного контакта плит с основанием под всей площадью плиты. Расчетное местоприложения нагрузки в дорожном покрытии — продольный внешний край в центре подлине плиты.

Вторая расчетная схема применяется дляопределения расстояния между поперечными швами, а также толщины плит в особыхусловиях для дорог низких категорий при заданной их длине на участках сожидаемыми неравномерными осадками или неравномерным пучением земляногополотна.

3.10. Попервой расчетной схеме напряжения s_pt (МПа) определяются, исходя из решений теорииупругости, по следующей аппроксимирующей зависимости, отражающей наличиеконтакта плиты с основанием:

, (9)

где Р — расчетнаянагрузка, кН; К_м — коэффициент, учитывающий влияние местарасположения нагрузки; для неармированных покрытий К_м = 1,5;для покрытий с краевым армированием или площадок с расположением полос накатане ближе чем 0,8 ширины внешнего продольного края покрытия — К_м= 1,0 для продольного направления и К_м = 1,5 для поперечного;К_усл — коэффициент, учитывающий условия работы; К_усл= 0,66; К_шт — коэффициент, учитывающий влияние штыревыхсоединений на условия контактирования плит с основанием; при наличии впоперечных швах штырей К_шт = 1, при отсутствии штырей К_шт= 1,05; h — толщина плиты; K_t — коэффициент, учитывающий влияниетемпературного коробления плит, определяемый по табл. 7;

Таблица 7

Дорожно-климатическая	Значения К_t, при толщине плиты, см
зона	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26
II	0,95	0,93	0,90	0,87	0,85	0,83	0,80	0,77	0,73	0,70	0,67
III	0,95	0,93	0,90	0,87	0,84	0,92	0,79	0,76	0,72	0,69	0,66
IV	0,94	0,92	0,89	0,86	0,84	0,82	0,78	0,75	0,71	0,68	0,65
V	0,94	0,92	0,89	0,85	0,83	0,81	0,77	0,74	0,70	0,66	0,63

R — радиус отпечатка колеса;

, см (10)

q_ш— давление в шинах, принимаемое равным 0,6 МПа; l_у— упругая характеристика плиты, см;

; (11)

Е и m — модуль упругости и коэффициентПуассона бетона, определяемые по обязательному приложению 2; m_о — коэффициент Пуассонаоснования; Е^э_о — эквивалентный модуль упругостиоснования; модуль упругости материалов основания определяются по обязательнымприложениям 1 и 2.

3.11. Привторой расчетной схеме при опирании на основание в ее центральной части подлине полудлина плиты А (см) определяется по формуле

A = 4(R + R × Bh²/60K_cP), (12)

а толщина плиты h (см) наоснове формул (8) и (12)

(13)

где Р в кН, h, А и В в см; В — полуширинаплиты см; А ³ В, К_с— коэффициент скорости потери ровности основания при ожидаемой общей просадкеоснования (земляного полотна) более 15 см К_с = 1,2, востальных случаях — К_с = 1.

3.12.Необходимость устройства швов расширения определяется исходя из допустимыхтемпературных напряжений сжатия (МПа), которые для оценочныхрасчетов можно принять равными:

(14)

или

, (15)

где у — плотность материала плиты, т/м³; h —толщина плиты, м; A_t= 19 МПа/м.

Из условиясохранения прочности бетона в зоне швов не должно превышать 2 В_в_tв.

3.13. Изусловия прочности швы расширения устраивают, если допустимые напряжения будут меньшефактических (МПа),определяемых по формуле

, (16)

где с — коэффициентлинейной температурной деформации бетона, 1/°С; с = 0,00001 1/°С; Т_макс,Т_исх — максимальная и исходная температура бетона в серединепо толщине плиты, °С (см. табл. п. 2.12 обязательного приложения 2).

3.14.Расстояние L_pa_сш(м) между швами расширения определяется по формуле

, (17)

где d_пр — деформация сжатия прокладки шва расширения,м;

d_пр = В_пр × d_пр/Е_пр, (18)

В_пр — ширинапрокладки, м; Е_пр — модуль упругости прокладки, МПа; длядеревянных прокладок Е_пр = 8 МПа; s¢_пр— обжатие шва расширения (напряжение при сжатии) МПа; для деревянных прокладокмягких пород s¢_пр =2 МПа; h_np — высотапрокладки, м.

h_пр= h - 0,04 (м). (19)

3.15. Диаметр d_шт (см) штырей в швах вычисляют поформуле

, (20)

где Р_шт — часть расчетной нагрузки на колесо,воспринимаемой штыревым соединением;

; (21)

w_шт— податливость штырей при нагружении, мм; для швов сжатия w_шт = 1,5 мм, для швоврасширения — w_шт = 2мм; w_пл — расчетныйпрогиб края плиты от действия нагрузки, мм; для песчаного и щебеночногооснования w_пл = 5 мм,для цементогрунтового основания — w_пл= 3 мм; А_d — коэффициент длинызоны обжатия бетона в месте входа в него штыря; для швов сжатия А_d = 3, для швов расширения А_d = 1,5; R_и — средняя прочность бетона насжатие, МПа: допускается принимать R_u @ 8В_в_tв; п — количество штырей на полосе наката или надлине l_у; К_д —коэффициент запаса, равный 0,75.

3.16. Длинаштырей составляет 20d плюс допуск, равный 5 см,плюс прибавка на установку температурного колпачка (5 см) и на ширину шва (3 смдля швов расширения).

Диаметр штырейв продольных швах определяется из требуемой площади поперечного сечения F_а (см²/м) арматуры:

, (22)

где f — коэффициент трения—сцепления плитыс основанием; принимается f = 1,5, i — поперечный уклон, доли единицы; i = 0,05; R_s —расчетное сопротивление арматуры по СНиП 2.03.01-84;кгс/см²; В, h в см; у вт/м³.

Длина гладкихштырей в продольных швах равна 40d_шт+ 5 см, из стержней периодического профиля — 35d_шт+ 5 см, при диаметре шпилек для крепления штырей 8 — 10 мм и при надежнойприварке их к штырям — 22d_шт + 5 см

Расчет асфальтобетонных покрытий с цементобетонным основанием

3.17. Толщинуверхнего слоя покрытия определяют из условия работы на прочность при действиирасчетной нагрузки по формуле, отражающей растяжение асфальтобетона впоперечном направлении в призме шириной поверху 2R,понизу (2R + 2h_a) и высотой h_а:

, (23)

где R_d— сопротивление асфальтобетона на растяжение при изгибе (см. обязательноеприложение 2); К_уа — коэффициент усталости (учитывающиймногократное приложение нагрузки в течение суток) (см. обязательное приложение2); m_а — коэффициентПуассона для асфальтобетона; С_а — сцепление между слоемасфальтобетона и цементобетона, не превышающее сцепление внутри слояасфальтобетона (допускаемое напряжение по сдвигу). При отсутствиигарантированного сцепления принимается С_а = 0.

3.18. Толщинунижнего слоя покрытия рассчитывают из условия прочности:

, (24)

где s_р — вычисляется по формуле (9) при К_t = 1, при К_м,определяемом исходя из условий эксплуатации и пояснений к этому коэффициенту(см. п. 3.10).

Толщина слояпри этом определяется в зависимости от величины сцепления между слоямиасфальто- и цементобетона.

Пригарантированном надежном во времени сцеплении учитывается совместная работаслоев на изгиб, при которой расчетная или эквивалентная толщина слоя

, (25)

где h— толщина нижнего слоя из цементобетона; h_a — толщина верхнего слоя изасфальтобетона; Е_а — расчетный модуль упругостиасфальтобетона (см. обязательное приложение 2).

Если сцеплениеверхнего слоя с нижним или работа верхнего слоя на изгиб не гарантируется, торасчетную толщину принимают равной толщине нижнего слоя из цементобетона h,но при этом радиус отпечатка колеса увеличивается на толщину верхнего слоя.

При работенижнего слоя без верхнего в течение более 2 мес. расчет ведут как дляоднослойного покрытия с учетом повторности нагружения в течение срока службыбез верхнего слоя.

Длину плитназначают равной 15 м, продольный шов предусматривают при ширине покрытия 9 м иболее. Все швы устраивают без штырей.

3.19.Напряжение s_t (от перепада температур по толщине нижнего слояопределяют по формуле

, (26)

где

, (27)

A_n— перепад температуры в течение суток на поверхности асфальтобетонногопокрытия, °С, определяемый в зависимости от района строительства пообязательному приложению 2; w —угловая частота суточных колебаний температуры, рад./ч; w = 0,26 рад./ч; а_ta, а_tб — коэффициентытемпературопроводности соответственно асфальтобетона и цементобетона; а_ta = 0,002 м²/ч; а_tб =0,004 м²/ч.

Расчет колейных покрытий

3.20. Расчетколейных покрытий ведется так же, как и цементобетонных. Изгибающий момент вколейных покрытиях определяют с учетом ширины колей, используя существующиеметоды расчета балок на упругом и упругопластическом основании, учитываяперераспределение реакций отпора основания за счет его пластических деформацийпод торцами плит и приложение нагрузки через штамп (см. ниже расчет сборныхпокрытий из плит).

Расчет сборных покрытий из плит

3.21. Расчетсборных покрытий из плит ведется на действие колесных и монтажных нагрузок.Неравномерное опирание плит на основание при укладке их на неровное и слабоеоснование, при температурном короблении плит или при неравномерном морозномвыпучивании основания учитывают путем умножения нагрузки Р накоэффициент К, который принимается для предварительно-напряженныхнесочлененных плит длиной до 6 м или для элементов сочлененных плит длиной неболее 2 м равным 1,1, для железобетонных плит длиной более 2 м — по расчету принеполном опирании плит на основание.

3.22. Расчеттолщины плит и количества арматуры выполняют исходя из следующих условий:

а) длябетонных плит и элементов сочлененных плит — из условия прочности бетона наизгиб краевых участков плит:

, (28)

где W— момент сопротивления плиты; — изгибающий момент по краю плитот действия расчетной или монтажной нагрузки;

б) длябетонных плит и элементов с краевым армированием, выдерживающих до появлениятрещин усилие 0,25 за счет арматуры на краевыхучастках плит шириной 2h — из условия прочностибетона в центре плит или элементов:

, (29)

где — изгибающий момент в центреплиты;

в) дляслабоармированных плит или плит с вероятностью образования одиночных трещин идля мест надрезов в сочлененных плитах — дополнительно из условия прочностисечения с узкой трещиной на действие изгибающего момента от монтажных нагрузок:

, (30)

где 2В — ширина плиты; F_a — поперечноесечение арматуры в нижней зоне на ширине 2В, М^q_x — изгибающиймомент от действия монтажной нагрузки; Z — плечо внутренней пары сил, определяется по СНиП 2.03.01-84.

При работеплит на ровных основаниях, не дающих неравномерных осадок, расчет проводят изусловия ограничения раскрытия трещин сверх пределов, указанных в СНиП 2.03.01-84, но не более 0,3 мм, а при работе на неустойчивых илинеровных основаниях из условия работы арматуры в трещине или надрезе в качествештыревого соединения;

г) дляжелезобетонных плит с вероятным частым расположением узких трещин — из условияпрочности армированных сечений без учета работы бетона на растяжение придействии изгибающего момента от колесной или монтажной нагрузки. При действииколесной нагрузки учитывается снижение жесткости плиты в продольном ипоперечном направлениях за счет раскрытия трещин (по СНиП 2.03.01-84) или уменьшениярасчетного модуля упругости сечения до уровня Е", определяемого поформуле

, (31)

где Е и Е_а— модули упругости соответственно бетона и арматуры; R_s.ser— напряжения в арматуре после раскрытия трещин (табл. 20, СНиП 2.03.01-84);s_пр — предварительноенапряжение в арматуре; s_пт— потери предварительного напряжения в арматуре; f_а— площадь поперечного сечения арматуры; х¢— высота сжатой зоны бетона; а_о —толщиназащитного слоя растянутой арматуры (до оси арматуры);

д) дляпредварительно-напряженных плит или сечений на действие монтажных нагрузок:

по прочностинапряженного бетона на растяжение при изгибе с одновременной работой на изгибнапряженной арматуры (1-я стадия) и по прочности на изгиб с появлением узкихтрещин (2-я стадия) по СНиП 2.03.01-84.

При действииколесных нагрузок дополнительно расчет ведут исходя из условия работы арматурыв узких трещинах в качестве штырей (3-я стадия).

3.23.Изгибающие моменты определяют при приложении нагрузки в центре, на краю, науглу и на торце, в продольном и поперечном направлениях.

Расчетнуюдлину (L^ц_х) и ширину (L^ц_у) эпюр отпора основания определяют по формулам в случаеприложения нагрузки:

в центральнойчасти плиты

; (32)

; (33)

на торце и науглу с обратным выгибом

; , (34)

где а и в —полудлина и полуширина отпечатка колеса, отнесенных к нейтральной линии плиты.

Длядвухколесной опоры с расстоянием между отпечатками колес в¢'

а = 0,87R + 0,5h; (35)

в = 1,15R+ 0,5h + 0,5в¢.

Величины L^ц_х, L^ц_у, L^т_х и L^т_уограничиваются размерами плит:

причем L^ц_х, L^ц_у£ А; L^т_х £В; L^т_у ³ 2В (рис. 9).

Рис.9. Расчетные места приложения нагрузки и расчетные точки определения изгибающихмоментов в плитах сборных покрытий

Приопределении l^х_упринимается во внимание модуль упругости Е^э_о (см.формулу (11) бетона или плиты в продольном направлении, при определении l^у_у — в поперечномнаправлении. Значение Е^э_о определяется при Д= 50 см.

На первойстадии при двухстадийном строительстве модуль упругости Е^э_оземляного полотна принимается равным 0,37 табличного значения модуляупругости (песка или супеси) или численно равен табличному значению модульдеформации.

Изгибающиймомент определяют по формулам:

а) в центреплиты:

в продольномнаправлении

, (36)

в поперечном(для плит шириной не более 2,2 м)

, (37)

где G_а и G_в— коэффициенты влияния размеров штампа;

и ; (38)

б) на краюплиты:

продольном

; (39)

поперечном

; (40)

в) напоперечном торце плиты в продольном направлении:

; (41)

г) на углуплиты в продольном направлении:

. (42)

Коэффициент,учитывающий влияние соседней оси К_а, удаленной отпервой оси на расстояние а¹, для центральных частей плит впродольном направлении определяется по формуле

. (43)

За счет того,что при центральном нагружении краевые участки плит при пластическихдеформациях основания недогружены, продольный изгибающий момент в центре плитыуменьшается до величины, определяемой по формуле

; (44)

а поперечныйизгибающий момент — до величины

. (45)

При расчетененапряженных плит длиной более 2 м, укладываемых на неровное основание,изгибающий момент при нагружении на торце и углу плиты определяется по формулам(41) и (42), а в центре плиты — по формулам (36) и (37), причем при В> 100 см вместо Р принимается 2Р.

3.24.Изгибающий момент M^q_хот монтажных нагрузок определяется по формуле

, (46)

где l— расстояние между монтажными скобами на длинной стороне плиты; а₁— расстояние от монтажных скоб до торцов плиты; — плотность бетона; K_q — коэффициент динамичности(коэффициент прихватывания плиты к форме); для плит длиной 3,5 м и менее K_q = 1,5; для плит длиной более 3,5 м K_q = 2,0.

3.25.Количество арматуры в железобетонных и предварительно-напряженных плитахопределяется исходя из изгибающих моментов, вычисленных по СНиП 2.03.01-84.

Припропаривании плит для повышения их трещиностойкости необходимо на краяхрасполагать дополнительную арматуру диаметром 8 — 10 мм по одному стержню вверхней и нижней зонах, а в зонах заанкерования предварительно-напряженныхстержней — дополнительно к расчету по два стержня диаметром 8 ¸ 10 мм.

Приинтенсивности движения до 1000 авт/сут количество арматуры определяется исходяиз того, что на расстоянии L^т_хот поперечных краев возможно появление поперечных трещин, которыесущественно снижают изгибающий момент в плите в зоне трещин, а арматура должнаработать в качестве штыревого соединения.

В данномслучае площадь поперечного сечения арматуры F_а(см² на длину трещины l_тр)

, (47)

где Р_и — марочнаяпрочность бетона (средняя прочность) на сжатие; l_тр— длина трещины, принимаемая равной для края плиты 0,4L^ц_у, для центра — 0,8.

Толщину плитыпри этом устанавливают исходя из выбранного заранее расстояния между трещинами l_тр (при 2А = 2l_тр). Толщина может колебатьсяот 8 до 16 см. Общий расход арматуры определяют также из условия работы плитына монтажные нагрузки.

Расходарматуры в сочлененных плитах рассчитывают по колесной нагрузке с помощьюформулы (47), а из действия монтажной нагрузки — исходя из формулы (46).Арматуру, рассчитанную на монтажные нагрузки, располагают в верхней и в нижнейзонах.

3.26. Толщинубетонных плит определяют из формулы (28), плит с краевым армированием — (29).

3.27.Шпунтовые соединения типа “выступ — паз”, которые целесообразно устраивать напоперечных гранях плит, должны быть шириной 0,25hи иметь плавные очертания. Высота гребня или глубина паза 1,9 — 2,5 см.

На продольныхгранях можно устраивать сдвоенные или строенные пазы общей шириной 0,3h и глубиной 5 — 8 мм.

Прочностьстыковых соединений должна быть не менее Р_тр и определяется по формуле (21).

Фактическуюпрочность горизонтальной скобы (МПа) при длине в зоне заделки неменее 10 d вычисляют по формуле

, (48)

где d — диаметр арматуры скобы;F_n — площадь опирания полки скобы на бетон.

Прочностьсварки скоб определяют по нормам расчета стальных конструкций на повторнуюнагрузку, исходя из площади поперечного сечения сварного шва.

Допустимоеусилие на вертикальную скобу рассчитывают по прочности анкерной заделки скобы вбетон:

. (49)

Допустимоеусилие на горизонтальную монтажную скобу при подъеме плит определяют по формуле

. (50)

Это усилиедолжно составлять не менее половины веса плиты.

Расчет основания

3.28.Критерием устойчивости основания является устойчивость его по сдвигу иотсутствие недопустимых деформаций под торцами плит к концу расчетного срокаслужбы. Для дорог I — IIIкатегорий величину предельно допустимых деформаций или высоту уступов междуплитами в поперечных швах устанавливают равной 0,3 см.

Толщинудорожной одежды в целом определяют также из условия обеспечения отвода влаги изоснования и из расчета на морозное пучение.

3.29.Устойчивость основания по сдвигу допускается оценивать по двум вариантам.

При расчете наформирование в результате накопления остаточных деформаций в основании к концусрока службы дорожной одежды уступов между плитами высотой не более 0,3 смустойчивость считают обеспеченной при условии q_расч³ q_доп.

3.29.1.Расчетное давление q_расч (МПа) наоснование при нагружении обоих углов плиты у поперечного шва (длина плиты более15h) можно определить по формуле

; Р в кН; в см, (53)

где m_ст— коэффициент, учитывающий влияние стыкового соединения; если стыкработает, то m_ст = 0,7, если нет, то m_ст = 1,0.

Значения L^т_х и L^т_у не должны превышатьсоответственно 2А и 2В. Если под плитой основание толщиной h_o укрепленное, то проверку на сдвиг проводятна глубине h_o, a L^т_хи L^т_уувеличивают на 3h_o; при этом L^т_у £ 2В + 4h_o и L^т_х£ 2A + 2h_o.

На подошвеслоя песка толщиной h_пзначения L^т_х иL^т_у увеличивают на 0,7h_п.

При примененииподшовных подкладок L^т_х£ 2A + 0,5l_п, где l_п — размер подшовной подкладки вдольпокрытия для поперечных швов и поперек покрытия для продольных швов и краев.

Расчетноедавление q_расч (МПа) на основаниесоставляет:

для плитдлиной (8 ¸ 15h)

, (54)

для плитдлиной менее 8h

, (55)

где Q — вес плиты, кН; Р в кН; А,В, а, в — в см.

3.29.2.Допустимое давление q_доп (МПа)на основание

, (56)

где m— коэффициент, учитывающий условия работы; m =1,3; К_н — коэффициент надежности; К_н = 1,1;А₁, А₂ и А₃ — безразмерныекоэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта, принимаемые по табл.8; —удельный вес грунта, тс/м³; h_в.с— толщина выравнивающего слоя; С — удельное сцепление грунта основания(см. обязательное приложение 2), МПа; n_j, n_ди и n_с — коэффициенты, учитывающие размерыплощадки нагружения:

; ; ; (57)

L_х(у₎, h, h_o, h_в.с принимаются в м; .

Таблица 8

Угол внутреннего трения грунта j,	Безразмерные коэффициенты
град	А₁	A₂	А₃
4	0,06	1,25	3,51
8	0,10	1,39	3,71
10	0,18	1,73	4,17
24	0,72	3,87	6,45
26	0,84	4,37	6,90
28	0,98	4,93	7,40
30	1,15	5,59	7,95
32	1,34	6,35	8,55
34	1,55	7,21	9,21
36	1,81	8,25	9,98
38	2,11	9,44	10,80
40	2,46	10,84	11,74,

3.29.3.Высота накапливаемых w_уст(см) между плитами

, (58)

где Р в кН; L^т_у в см; Е_ов МПа; К_д — коэффициент, учитывающий влияние виброползучестипри динамическом нагружении подвижной колесной нагрузкой;

; (59)

К^о_д— то же, для основания толщиной h^o_oпо табл. 9; h_o — проектная, т.е. предварительно назначенная толщина слоя укрепленного основания; К_q — коэффициент,учитывающий влияние нагруженности основания по сдвигу;

; (60)

Из формулы(58) получаем:

, (61)

где w_доп в см.

Величину h_o назначают предварительно, а затем дляопределения L^т_ууточняют исходя из условия Е^тр_о £ Е_о. Е_о дляназначенной толщины основания определяют как эквивалентный модуль упругости пообязательному приложению 2.

Подшовныеподкладки, применяемые для укрепления песчаных оснований, должны выдерживать напесчаном основании на изгиб (при приложении нагрузки через полосу шириной 10см, размещенную в центре подкладки) нагрузку, равную 0,5Р.

Подшовныеподкладки следует располагать на такой высоте, чтобы после прикатки покрытиянесколькими проходами крана по сборному покрытию подкладки находились заподлицос поверхностью основания.

Прииспользовании в основании некондиционных сборных плит вначале определяют ихконструктивные и прочностные характеристики по тем группам, на которые они былипредварительно рассортированы. Расчет этих плит проводится с учетом увеличенияразмеров (а и в) площадки нагружения на половину толщины верхнегоасфальтобетонного слоя. При необходимости под плитами можно применятьукрепленный нижний слой основания, толщина которого определяется расчетом.

Таблица 9

Основание	Толщина основания h^о_о,	Материал выравнивающего	Значение К, когда стыки
	см	слоя	не работают	работают
Песчаное	-	Песок	5,7**	1,6**
	—	СНМ	2—3/*	1,3**
	—	Подшовные подкладки	2—3*	1,2—1,5*
Песчано-гравийное	20	Песок	2,0	1,2
	20	Цементопесчаная смесь	1,2	1,0
Цементогрунтовое	16	Песок	1,5	1,1
	16	Цементопесчаная смесь	1,1	1,0
Нефтегрунтовое	20	Нефтегрунт	2,2	1,3
	20	СНМ	1,8	1.2
Нефтецементогрунтовое	20	Нефтегрунт	1,2	1,1
Грунтовое с добавкой отработанных буровых растворов	20	СНМ	1,1	1,0

*Меньшее значение — для более сухого грунта земляного полотна, уплотненного влетнее время.

** Дляпесчаных оснований из однозернистых (барханных) песков.

Значение К^о_дпри отсутствии стыков увеличивают в 1,3 раза, а при наличии — в 2 раза.

3.30. Прирасчете на работу конструкции в упругой стадии при заданном уровне надежностиустойчивость основания считается обеспеченной при условии:

где Т_акт и Т_доп— активные и допустимые напряжения сдвига, определяемые по Инструкции попроектированию дорожных одежд нежесткого типа с учетом того, что в зоне швовпокрытия расчетный модуль упругости Е_pacчбетонного покрытия назначают по табл. 10;

Таблица 10

Класс бетона на растяжение при изгибе	В_в_tв4,4	В_в_tв4,0	В_в_tв3,6	В_в_tв3,2	В_в_tв2,8	В_в_tв2,4	В_в_tв1,6	В_в_tв1,2
Е_расч, МПа	1770	1600	1600	1520	1420	1310	930	780

К_пр— коэффициент прочности по табл. 5.

Расчет морозозащитных и дренирующих слоев основания

3.31. Расчетморозозащитных слоев основания проводят по Инструкции по проектированиюдорожных одежд нежесткого типа, исходя из следующих допустимых величин общегоприподнятия от выпучивания:

дляцементобетонных покрытий при эксплуатации по первой расчетной схеме, длясборных покрытий из железобетонных ненапряженных плит длиной более 25h — 3 см;

дляцементобетонных покрытий при эксплуатации по второй расчетной схеме, длясборных покрытий из железобетонных ненапряженных плит длиной менее 25h, из сочлененных и предварительно-напряженных плит:

при отсутствиив поперечных швах стыков — 4 см;

при их наличии— 6 см.

3.32. Толщинудренирующего слоя h_ф (м) определяют вобщем случае по формуле

, (62)

где L_ф— длина участка фильтрации, равная половине ширины насыпи, м; К_ф— коэффициент фильтрации дренирующего материала, м/сут.

При применениив основании нетканых синтетических материалов (геотекстиля) с К_ф³ 50 м/сут. толщину дренирующегослоя из песка уменьшают на 10 — 15 см, из песчано-гравийной смеси (ПГС) — на 7— 10 см.

Меньшиезначения уменьшения толщины дренирующего слоя принимают при использованиисредне- и крупнозернистых песков и при содержании гравия в ПГС более 50 %,большие — при использовании мелкозернистых песков и при содержании гравия в ПГСменее 50 %.

Приложение I

Обязательное

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕМЕНТОБЕТОНА

1. Нормативныезначения прочностей и модулей упругости материалов для бетона покрытия иоснования отражают условия работы конструктивных слоев и особенности технологииих устройства.

Расчетныезначения характеристик отражают особенности расчетных схем, влияние действияповторных, подвижных и динамических нагрузок, особенности совместного действиявнешних факторов (нагрузка и перепад температур) или совместного проявленияотклонений по нескольким конструктивным параметрам (толщина слоя и прочность,модули упругости покрытия и основания).

2. Нормативнаяпрочность бетона, указываемая в проектах, принимается в зависимости отназначения конструктивного слоя.

Для устройствамонолитного цементобетонного покрытия принимают тяжелый бетон (табл. П. 1.1настоящего приложения). Бетон для покрытий и оснований должен соответствоватьтребованиям ГОСТ 26633-85 и СНиП 2.05.02-85.

Таблица П. 1.1

Назначение слоя	Интенсивность расчетной	Минимальный проектный класс МПа, (марка бетона, кгс/см²)
	нагрузки, ед./сут.	на сжатие	на растяжение при изгибе
Однослойное покрытие или верхний слой двух слойного цементобетон ного покрытия	Более 2000 1000—2000 500—1000 Менее 500	В 35,0 В 30,0 В 27,5 В 25,0	В_в_tв 4,4 (R_ри 55) В_в_tв 4,0 (R_ри 50) В_в_tв 3,6 (R_ри 35) В_в_tв 3,2 (R_ри 40)
Нижний слой двухслойного цементобетонного покрытия	Более 2000 1000—2000 500—1000 Менее 500	— - - -	В_в_tв 3,6 (R_ри 45) В_в_tв 3,2 (R_ри 40) В_в_tв 2,8 (R_ри 35) В_в_tв 2,4 (R_ри 30)
Основание под покрытие:
цементобетонное	—	В 5,0 (Р_и 75)	В_в_tв 1,0 (R_ри 12)
		В 7,5 (Р_и 100)	В_в_tв 1,2 (R_ри 15)
		В 10,0 (Р_и 120)	В_в_tв 1,5 (R_ри 20)
асфальтобетонное	—	В 7,5 (Р_и 100)	В_в_tв 1,5 (R_ри 20)
		В 25,0 (Р_и 300)	В_в_tв 3,6 (R_ри 45)

Прочностьбетона слабоармированных сборных плит принимают в соответствии с табл. П. 1.1,железобетонных и предварительно-напряженных — по табл. П. 1.2.

Таблица П. 1.2

		Проектный класс (марка бетона)
Назначение плит	Нагрузка	на сжатие	на растяжение при изгибе
Для покрытий со сроком службы:
1 — 2 года	Колесная	В 15,0 (R_u 200)	В_в_tв 2,4 (R_ри 30)
	Колесная и гусеничная	В 20,0 (R_u 250)	В_в_tв 2,8 (R_ри 35)
до 10 лет	Колесная	В 20,0 (R_u 250)	В_в_tв 2,8 (R_ри 35)
	Колесная и гусеничная	В 25,0 (R_u 300)	В_в_tв 3,6 (R_ри 45)
более 10 лет	Колесная	В 25,0 (R_u 300)	В_в_tв 3,6 (R_ри 45)
	Колесная и гусеничная	В 30,0 (R_u 350)	В_в_tв 4,0 (R_ри 50)
Для оснований	Колесная	В 17,5 (R_u 200)	В_в_tв 2,4 (R_ри 30)

3.Морозостойкость бетона, работающего в покрытии, должна быть не менее значений,приведенных в табл. П. 1.3. В условиях солевой и кислотной агрессии бетондолжен быть устойчивым к действию этой агрессивной среды.

Морозостойкостьматериала основания под цементобетонным, асфальтобетонным и сборным покрытиемдолжна быть также не ниже указанной в табл. П. 1.3.

Таблица П. 1.3

Среднемесячная температура	Марка по морозостойкости
воздуха наиболее холодного месяца, °С	бетона в покрытии при оттаивании в 5 %-ном растворе NaCI	материала основания в воде
От 0 до минус 5	F100	F25
От минус 5 до минус 15	F150	F50
Ниже минус 15	F200	F50

Модулиупругости бетона принимают по табл. П. 1.4, в зависимости от прочности бетонана растяжение при изгибе. При расчете плит сборных покрытий используют такжемодули упругости бетона в зависимости от прочности бетона на сжатие (табл. 18СНиП 2.03-01-84).

Расчетныйкоэффициент линейной температурной деформации для бетона принимается равным 1 × 10^-5 °С^-1,коэффициент Пуассона m = 0,2.

Бетон,применяемый при строительстве цементобетонных покрытий или для изготовлениясборных плит, не должен быть склонным к появлению усадочных и температурныхтрещин. Бетонная смесь должна легко отделываться ручными гладилками, щебень приотделке поверхности покрытия или плит должен легко втапливаться в бетоннуюсмесь.

Таблица П. 1.4

Класс бетона по прочности на	Средняя прочность на растяжение при	Расчетный модуль упругости E, МПа, бетона
растяжение при изгибе	изгибе R_ри, МПа	тяжелого (с щебнем)	мелкозернистого* (песчаного)
В 4,4	5,5	36000	-
В 4,0	5,0	33000	26000
В 3,6	4,5	32000	25000
В 3,2	4,0	30000	23000
В 2,8	3,5	28000	22000
В 2,4	3,0	26000	20000
В 2,0	2,5	23000	17000
В 1,6	2,0	19000	14000
В 1,2	1,5	16000	12000

*Для определения модуля упругости мелкозернистого бетона, приготовленного изпесков с модулем крупности менее 2, следует соответствующие табличные значенияуменьшать на 10 %.

4.Расчетное сопротивление бетона определяют по формуле

, (1)

где К_у —коэффициент усталости бетона при повторном нагружении;

; (2)

К_н.п— коэффициент набора прочности; для бетона естественного твердения К_н.п= 1,2, для пропаренного — К_н.п = 1.

Приложение2

Обязательное

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ И АСФАЛЬТОБЕТОНА

1. В расчетахдорожных конструкций на прочность используют модуль упругости грунта Е_гр,коэффициент Пуассона m_гр,угол внутреннего трения j_гр,и удельное сцепление С_гр.

2. Расчетныехарактеристики грунта можно определить как при непосредственных испытанияхобразцов в лаборатории, так и при пробном нагружении подстилающего грунта вконструкции при расчетном состоянии. При невозможности выполнить испытаниярасчетные характеристики допускается устанавливать в зависимости от вида грунтаи его расчетной влажности по таблицам и графикам, приведенным в настоящемприложении.

3. Значенияхарактеристик грунтов определяют в два этапа: сначала — расчетную влажность W_p, а затем параметры Е_гр, j_гр и С_грпри расчетной влажности. Начальная плотность грунта, для которой устанавливаютрасчетную влажность W_p, должнасоответствовать требованиям, СНиПа по проектированию автомобильных дорог.

4. Влажностьгрунта в активной зоне земляного полотна зависит от природно-климатическихусловий местности (табл. П. 2.1), а также от конструктивных особенностейучастка дороги (вида грунта, конструкции земляного полотна).

Таблица П. 2.1

Дорожно-климатическая зона и подзона	Примерные географические границы и краткая характеристика дорожно-климатических зон и подзон
I	Севернее линии Мончегорск — Поной — Лесь — Ошкурья — Сухая — Тунгуска — Канск — граница СССР — Биробиджан — Де-Кастри. Включает зоны тундры, лесотундры и северо-восточную часть лесной зоны с распространением вечномерзлых грунтов
II	От границы I зоны до линии Львов — Житомир — Тула — Нижний Новгород — Ижевск — Кыштым — Томск — Канск — Биробиджан — Де-Кастри — граница СССР с КНР. Включает зону лесов с избыточным увлажнением грунтов
II-1 (северная подзона)	Севернее линии Барановичи — Рославль — Клин — Рыбинск — Котлас — Березники — Ивдель
II-2 (южная подзона)	Южнее линии Барановичи — Рославль — Клин — Рыбинск — Котлас — Березники — Ивдель
III	От границы II зоны до линии Кишинев — Кировоград — Белгород — Самара — Магнитогорск — Омск — Бийск — Туран. Включает лесостепную зону со значительным увлажнением грунтов.
IV	От границы III зоны до линии Джульфа — Степанакерт — Буйнакск — Кизляр — Волгоград и далее южнее на 200 км линии Уральск — Актюбинск — Караганда до северного побережья оз. Балхаш. Включает степную зону с недостаточным увлажнением грунтов
V	К юго-западу и югу от границы IV зоны. Включает пустынную и пустынно-степную зоны с засушливым климатом и распространением засоленных грунтов

Примечание. Кубань и западную частьСеверного Кавказа следует откосить к IIIдорожно-климатической зоне.

В табл. П. 2.2приведена расчетная влажность грунта W_pв активной зоне (верхней части земляного полотна от низа дорожной одежды доглубины 1,3 — 1,6 м от поверхности покрытия) земляного полотна автомобильныхдорог в наиболее неблагоприятный (весенний) период года. Расчетные влажностидействительны для дорог с земляным полотном, удовлетворяющим требованиям СНиПав отношении плотности грунта и возвышения низа дорожной одежды над уровнемгрунтовых или длительно стоящих поверхностных вод. При возвышении низа одежды,превышающем более чем на 50 % требуемое СНиПом, расчетную влажность во всехслучаях следует принимать как для 1-й схемы увлажнения активной зоны (рабочегослоя). На участках дорог, проходящих в выемках и нулевых отметках снеблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями, расчетную влажностьгрунта следует увеличивать на 0,03 W_т, где W_т— влажность награнице текучести.

Таблица П. 2.2

Дорожно-	Схема	Расчетная влажность W_р доли W_т, грунта
климатическая зона и подзона (по табл. П. 2.1)	увлажнения рабочего слоя	супеси легкой	песка пылеватого	суглинка легкого и тяжелого, глины	супеси пылеватой и тяжелой пылеватой, суглинка пылеватого
II-1	1	0,70	0,70	0,75	0,80
	2	0,75	0,75	0,80	0,85
	3	0,75	0,80	0,85	0,90
II-2	1	0,65	0,65	0,70	0,75
	2	0,70	0,70	0,75	0,80
	3	0,70	0,70	0,75	0,85
III	1	0,60	0,65	0,70	0,70
	2 — 3	0,65	0,70	0,75	0,75
IV	1	0,60	0,60	0,65	0,75
	2 - 3	0,60	0,65	0,70	0,75
V	1	0,60	0,60	0,65	0,65
	2 — 3	0,60	0,65	0,70	0,70

Примечания: 1. В основу дифференциациигрунтов положена их классификация по степени пучинистости, поскольку пучинистостьгрунта зависит от его склонности к водонасыщению при промерзании.

2. Приведенныеданные относятся к незасоленным грунтам. При возведении земляного полотна иззасоленных грунтов расчетную влажность следует повышать при средней степенизасоленности на 5 %, при сильной — на 15 % и при избыточной — на 25 %.

3. В особыхслучаях расчетная влажность определяется специальным расчетом.

5. Расчетнаявлажность грунта, приведенная в табл. П. 2.2, дифференцирована в зависимости отдорожно-климатических зон и подзон по признаку примерно одинаковой влажностигрунтов земляного полотна автомобильных дорог, находящихся в сходных по схемеувлажнения рабочего слоя условиях, (табл. П. 2.3), но в различных подзонаходной и той же климатической зоны. По этому признаку IIдорожно-климатическая зона разделена на две подзоны — северную (II-1) и южную (II-2) с общей границеймежду ними, проходящей примерно через Барановичи — Рославль — Клин — Рыбинск —Котлас — Березники — Ивдель (см. табл. П. 2.1 и рис. П. 2.1.

В западныхрайонах II — III дорожно-климатических зон, находящихсязападнее линии Псков — Орел — Смоленск — Воронеж, следует учитывать влияниепродолжительных зимних оттепелей и морского климата. Расчетную влажностьгрунтов (см. табл. П. 2.2) в этом районе следует увеличивать на (0,02 — 0,06) W_т в зависимости от продолжительностиоттепелей; расчетная влажность возрастает с востока на запад (большее значениепринимается для района, лежащего западнее линии Рига — Вильнюс — Минск —Харьков, меньшее — для района, находящегося восточнее этой линии).

В приморскихрайонах расчетную влажность надо увеличивать на 5 %.

Расчетнуювлажность грунта земляного полотна дорог, проходящих вблизи границдорожно-климатических зон и подзон (± 50 км), можно принимать равнойпромежуточному значению между, соответствующими влажностями грунтов в смежныхзонах и подзонах.

6. Внутрикаждой зоны отдельные участки дорог характеризуются тремя схемами увлажнениярабочего слоя земляного полотна (см. табл. П. 2.3).

Таблица П.2.3

Схема увлажнения рабочего слоя	Источник увлажнения
1	Атмосферные осадки
2	Кратковременно стоящие (до 30 суток) поверхностные воды; атмосферные осадки
3	Грунтовые или длительно (более 30 суток) стоящие поверхностные воды; атмосферные осадки

Примечание. Условия отнесения к данномутипу увлажнения указаны в табл. 13 приложения СНиП 2.05.02-85 “Автомобильныедороги”.

Схемыувлажнения рабочего слоя устанавливают при изысканиях на основании оценкиусловий притока и отвода воды, положения уровня грунтовых вод и их режима, атакже по признакам оглеения, заболоченности и типа растительности.

7. Расчетнаявлажность грунта (см. табл. П. 2.2) действительна для равнинного рельефа. Впредгорных и горных районах ее устанавливают по данным региональных схемдорожно-климатического районирования, разрабатываемых в дополнение к картедорожно-климатических зон.

При отсутствиирегиональных схем районирования, расчетную влажность для горных (выше 1000 м) ипредгорных (до 1000 м) районов увеличивают по сравнению с рекомендуемой в табл.П. 2.2 соответственно на 0,03 W_т и0,06 W_т.

Рис.П. 2.1. Дорожно-климатические зоны СССР

8. Дляотдельных, хорошо изученных регионов страны расчетная влажность (см. табл. П.2.2) может быть откорректирована проектной организацией с учетом местныхусловий.

9. При расчетеконструкций, для которых предусмотрены такие мероприятия как устройствомонолитных оснований дорожных одежд, водонепроницаемых обочин, обеспечениебезопасного расстояния от бровки земляного полотна до уреза застаивающейсяводы, устройство дренажа и теплоизолирующих слоев, полностью предотвращающихпромерзание земляного полотна, расчетную влажность грунта следует уменьшать назначения, указанные в табл. П. 2.4.

Таблица П. 2.4

Конструктивное мероприятие	Снижение расчетной влажности, доли W_о в дорожно-климатической зоне
	II	III	IV	V
Устройство основания одежды или морозозащитных слоев на границе раздела с грунтом земляного полотна из укрепленных материалов и грунтов на основе:
крупнообломочного грунта и песка	0,04	0,04	0,03	0,03
супеси	0,05	0,05	0,05	0,04
пылеватых песков и супесей, суглинка, зологрунтов	0,08	0,08	0,06	0,05
Укрепление обочин (не менее чем на 2/3 их ширины):
асфальтобетоном	0,05	0,04	0,03	0,02
щебнем (гравием)	0,02	0,02	0,02	0,02
Дренаж с продольными трубчатыми дренами	0,05	0,03	—	—
Обеспечение безопасного расстояния от уреза застаивающейся воды до бровки земляного полотна	0,03	0,02	-	-
Устройство в земляном полотне прослоек из полимерных рулонных материалов	0,05	0,05	0,03	0,03
Устройство теплоизолирующего слоя, предотвращающего промерзание грунта	На величину зимнего влагонакопления (по расчету)
Грунт в рабочем слое земляного полотна в “обойме”	До оптимального значения
Грунт, уплотненный до К_у = 1,03¸1,05, в слое на глубине 0,3 ¸ 0,5 м от низа дорожной одежды	0,03—0,05	0,03—0,05	0,03—0,05	0,03—0,05

10.Для районов, характеризующихся влажностью грунта, не превышающей оптимальной, врасчетах используют значения влажности, определенные экспериментальным путем.

11.Деформативные и прочностные характеристики песков (кроме пылеватых и супесилегкой крупной) мало зависят от их влажности (во всяком случае в интервале дополной влагоемкости) и, следовательно, мало изменяются в зависимости отклиматических условий. Деформативные и прочностные расчетные характеристикитаких грунтов принимают по табл. П. 2.5 (при К_у = 1,определенном по методу стандартного уплотнения).

Таблица П. 2.5

Грунт	Е_гр, МПа	j_гр, град
Песок:
крупный и гравелистый	130	42
средней крупности	120	40
мелкий	100	38
барханный	70	33
Супесь легкая крупная	60	40

Примечание. Значение С_грпринимается равным 0,005 МПа.

Деформативныеи прочностные характеристики глинистых грунтов к пылеватых песков существеннозависят от их влажности. Расчетные значения этих характеристик приведены втабл. П.2.6.

Таблица П. 2.6

Грунт	Показа тель	Расчетные значения характеристик при влажности грунта, доли, W_т
		0,50	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,90	0,95
Супесь	Е_гр, МПа	70	60	56	53	49	45	43	42	41	40
легкая	j_гр, град	37	36	36	35	35	34	34	34	33	33
	С_гр, МПа	0,015	0,015	0,014	0,013	0,012	0,011	0,010	0,009	0,008	0,007
Песок	Е_гр, МПа	96	90	84	78	72	66	60	54	48	43
пылеватый	j_гр, град	38	38	37	37	36	35	34	33	32	31
	С_гр, МПа	0,025	0,024	0,022	0,018	0,014	0,012	0,011	0,010	0,009	0,008
Суглинок	Е_гр, МПа	108	90	75	50	41	34	29	25	24	23
легкий и	j_гр, град	32	27	24	21	18	15	13	11	10	9
тяжелый, глина	С_гр, МПа	0,045	0,036	0,030	0,024	0,019	0,015	0,011	0,009	0,006	0,004
Супесь	Е_гр, МПа	108	90	72	54	46	38	32	27	26	25
пылеватая,	j_гр, град	32	27	24	21	18	15	13	11	10	9
тяжелая, пылеватая, суглинок легкий пылеватый	С_гр, МПа	0,045	0,036	0,030	0,024	0,016	0,013	0,010	0,008	0,005	0,004

Значенияхарактеристик суглинка и глины даны применительно к гидрослюдистому икаолинитовому минералогическому составу глинистых частиц. Характеристикисуглинков и глин монтмориллонитового состава при влажности (0,6 — 0,75) W_т, а также некоторых засоленных грунтовследует определять экспериментальным путем. При влажности выше 0,75 W_ттакие грунты практически не способны сопротивляться нагрузкам,поэтому они должны быть заменены или защищены от чрезмерного увлажнения.

12. В качестведеформативных характеристик дорожно-строительных материалов при расчетахдорожных одежд используют модуль упругости Е и коэффициент Пуассона m.

Модулиупругости большинства материалов определяют при испытании на полигонах,непосредственно в дорожных одеждах, а отдельных материалов — по результатамиспытания образцов в лаборатории. Значение коэффициента Пуассона принимаетсясреднее, часто встречающееся у наиболее распространенных дорожно-строительныхматериалов, m = 0,30.

13.Прочностными характеристиками дорожно-строительных материалов являются:

зернистыхматериалов, характеризующихся отсутствием прочных связей между частицами(щебеночных, гравийных, песчаных и т.п.), а также материалов, укрепленныхжидкими битумами, — параметры, определяющие сопротивление сдвигу, j и С;

монолитныхматериалов с достаточно прочным и невосстанавливающимися связями (смесей сцементом и другими вяжущими неорганического происхождения, с вязкими битумами)— сопротивление растяжению, при изгибе R_ри.

Значенияпараметров j, С и R_ри получают в результате испытаний образцов влаборатории или из таблиц, приведенных в настоящем приложении.

14.Деформативные и прочностные характеристики, приведенные в табл. П. 2.7 и П.2.8, представляют собой наименьшие, часто встречающиеся значения дляматериалов, соответствующих нормативно-техническим требованиям.

Эти значенияможно принимать в качество расчетных для наиболее распространенных условий. Помере накопления экспериментальных данных их следует уточнять идифференцировать.

15. Модулиупругости материалов, не укрепленных вяжущими, а также материалов и грунтов,укрепленных неорганическими вяжущими, сравнительно мало зависят от режиманагружения — скорости возрастания нагрузки и длительности ее действия.

В табл. П. 2.5— П. 2.8 приведены расчетные значения модулей упругости таких материалов,получаемые обычно как при статическом (длительном), так и при динамическом(кратковременном) нагружении.

Таблица П. 2.7

Материал, класс прочности	Расчетные значения характеристик материалов и грунтов, укрепленных вяжущим
	Модуль упругости, Е, МПа	Предел прочности на растяжение при изгибе R_p_и, МПа
Щебень и гравий, укрепленные цементом, марок:
75	1000	0,7
60	900	0,6
40	700	0,5
Крупнообломочные грунты и песчано-гравийные смеси оптимального или близкого к оптимальному составов, укрепленные комплексными вяжущими:
I	900—700	0,55—0,45
II	650—500	0,42-0,35
III	450—300	0,32-0,25
То же, укрепленные цементом:
I	800-550	0,46—0,34
II	530—350	0,33-0,25
III	320—280	0,22-0,20
To же, укрепленные активной золой уноса или гранулированным шлаком известью, фосфатными вяжущими и другими композиционными вяжущими из них с добавками ПАВ либо без них:
I	700-530	0,40—0,32
II	500-330	0,31-0,22
III	300—250	0,20—0,18
Крупнообломочные грунты и песчано-гравийные смеси неоптимального состава, пески (кроме мелких, пылеватых и одноразмерных), супесь легкая крупная, щебень малопрочных пород и отходы камнедробления, укрепленные комплексными вяжущими:
I	800—650	0,50—0,42
II	600—450	0,40—0,32
III	420—280	0,31—0,2,4
То же, укрепленные цементом:
I	700—500	0,40—0,30
II	480—330	0,28—0,22
III	300-250	0,19—0,18
To же, укрепленные активной золой уноса или гранулированным шлаком, известью, фосфатными вяжущими и другими композиционными вяжущими из них с добавками ПАВ либо без них:
II	450—300	0,25—0,17
III	280-200	0,16—0,12
Пески мелкие и пылеватые, супесь легкая и пылеватая, укрепленные комплексными вяжущими:
I	750—600	0,47—0,40
II	550—400	0,37—0,30
III	380—250	0,28—0,22
То же, укрепленные цементом:
I	650—480	0,35—0,26
II	450-300	0,25-0,16
III	260—220	0,16—0,13
То же, укрепленные активной золой уноса или гранулированным шлаком, известью, фосфатными вяжущими и другими композиционными вяжущими из них с добавками ПАВ либо без них:
II	430—280	0,22—0,1.1
III	280—180	0,08—0,07
Побочные продукты промышленности (каменные материалы и крупнообломочные грунты, сопутствующие рудным ископаемым: золошлаковые смеси; формовочные смеси; фосфоритные хвосты и т.п.), укрепленные комплексными вяжущими:
I	700-550	0,45-0,37
II	540—350	0,36—0,28
III	320-200	0,26—0,12
То же, укрепленные цементом:
I	600—420	0,30—0,22
II	400—250	0,20-0,14
III	220—180	0,12—0,09
To же, укрепленные активной золой уноса или гранулированным шлаком, известью, фосфатными вяжущими, другими композиционными вяжущими из них с добавками ПАВ либо без них:
II	350—220	0,15—0,08
III	200—130	0,08—0,06
Супеси тяжелые, пылеватые, суглинки легкие, укрепленные комплексными вяжущими:
I	600—500	0,40—0,35
II	450—300	0,32-0,25
III	280—150	0,24—0,10
То же, укрепленные неорганическими вяжущими — цементом, золой уноса или гранулированным шлаком:
I	500—350	0,22—0,16
II	350—230	0,16—0,12
III	200—120	0,09—0,07
Суглинки тяжелые пылеватые, глины песчанистые и пылеватые, укрепленные неорганическими и комплексными вяжущими:
II	330—200	0,12—0,08
III	180—80	0,08—0,05

Таблица П. 2.8

Материал	Расчетные значения характеристик естественных материалов и грунтов, укрепленных на дороге			Примечание
	j_град	С, МПа	Е, МПа
Щебень фракционированный 1 — 3 классов прочности, уложенный по способу заклинки, из прочных осадочных и изверженных пород	—	—	350—450 400—350	—
Фракционный щебень, укрепленный цементопесчаной смесью по способу пропитки	—	—	500	—
Шлак 1 — 4 классов прочности, однородный по качеству, с подобранным зерновым (гранулометрическим) составом:				Большие значения при устойчивой структуре шлака
активный	—	—	350—450
малоактивный	—	—	200-300
Рядовой шлаковый щебень	—	—	150—200	—
Каменная мостовая и пакеляж			400—500
Грунт, укрепленный жидким битумом
Супесь непылеватая	25—35	0,02-0,035	150-00	Большие значения при смешении в установке и при применении битумной эмульсии
Суглинок, супесь пылеватая	15-25	0,02-0,035	80—150
Песчано-гравийные смеси № 1, 2, 4 (по ГОСТ 25607-83)	45	0,02	180	Показатели С и Е при остаточной пустотности уплотненного
Песок:				песка (%) 26 < п < 32
крупный и гравелистый	43	0,008	130	— снижаются на 20 %,
средней крупности	40	0,006	120	а при п > 32 — на 40 %
мелкий	38	0,005	100

16.Расчетные значения характеристик неукрепленных малопрочных каменных материаловустанавливают по рис. П. 2.2.

К малопрочнымкаменным материалам относятся гравий, щебень, гравийные, щебеночные игравийно(щебеночно)-песчаные смеси, в которых содержится (или можетобразоваться в процессе строительства и эксплуатации основания) избыточное посравнению с нормируемым количество мелких частиц с J_р< 7. Предусматривается применение природных или искусственносоставленных смесей с содержанием зерен гравия (щебня) крупнее 5 мм не менее 20%, щебня из осадочных пород марок по дробимости 400; 300 и 200, щебня изизверженных и метаморфических пород марки по дробимости 600, дресвы, опоки,грунтощебня и др.

Упругодеформативныеи прочностные свойства малопрочных материалов зависят в основном от процентногосодержания в смеси и пластичности фракций размером мельче 0,63 мм; для щебнячисло пластичности этих фракций определяется после его стандартного испытанияна дробимость или износ.

17. Расчетныехарактеристики слоев из щебеночных смесей и щебня для дорог во II — III дорожно-климатических зонах устанавливают по рис. П. 2.2;для дорог в IV — V дорожно-климатических зонах эти значения следует увеличиватьна 25 %.

Расчетныехарактеристики из гравийных и песчано-гравийных смесей для дорог в IV — Vдорожно-климатических зонах устанавливают по графику рис. П. 2.2; для дорог воII — III дорожно-климатических зонах эти значенияследует уменьшать на 30 %.

18. Расчетныемодули упругости слоев основания и асфальтобетона, не вошедшие в таблицынастоящего приложения, а также их расчетные сопротивления растяжению при изгибепринимаются по приложению 9 СНиП 2.05.08-85.

Рис.П. 2.2. Зависимость расчетных характеристик малопрочных каменных материалов отсодержания в них частиц мельче 0,63 мм или показателя дробимости малопрочногощебня (цифры у кривых — число пластичности частиц мельче 0,63 мм)

Таблица П.2.9

		Характеристика при расчете верхнего слоя асфальтобетона
Асфальтобетон	Марка битума	Модуль упругости E_а, МПа	Среднее сопротивление растяжению при изгибе R_d, МПа
Плотный I — II	БНД 40/60	6000	3,2
марок	БНД 60/90	4500	2,8
	БНД 90/130	3600	2,4
	БНД 130/200	2600	2,0
	БНД 200/300	2000	1,8
	БГ 70/130	1700	1,7
	СГ 130/200	1500	1,6
Пористый	БНД 40/60	3600	1,8
	БНД 60/90	2800	1,6
	БНД 90/130	2200	1,4
	БНД 130/200	1800	1,2
	БНД 200/300	1400	1,1

Таблица П.2.10

Вид асфальтобетонной	Характеристика асфальтобетона для расчета на сдвиг
смеси	Комплексный коэффициент К	Сцепление С_гр, МПа
Крупнозернистая	1,6	0,30/0,27
Мелкозернистая	1,1	0,20/0,17
Песчаная	0,9	0,15/0,13

Примечание. В числителе — для горючихсмесей на вязких битумах (40/130), в знаменателе — для смесей с битумами марок130/300.

Таблица П. 2.11

Административный район	Расчетная амплитуда колебаний температуры, t за сутки на поверхности покрытия
	цементобетонного Б_п	асфальтобетонного А_п
Мурманская обл., Ненецкий нац. округ	10,5	11,5
Архангельская, Ленинградская, Псковская, Н. Городская, Кировская, Костромская, Ярославская, Камчатская области, Коми и Карельская АССР	12,0	13,0
Новгородская, Вологодская, Пермская, Тверская, Калининградская, Московская, Смоленская, Брянская, Тульская, Орловская, Ульяновская, Магаданская области, Марийская, Мордовская, Чувашская, Башкирская АССР, Хабаровский кр.	14,0	15,0
Калужская, Рязанская, Курская, Белгородская, Воронежская, Тамбовская, Пензенская, Саратовская, Татарстан, Свердловская, Челябинская, Томская области, Бурятская, Якутская АССР (южная часть), Приморский кр., Белорусская ССР	14,5	15,5
Ростовская, Волгоградская, Астраханская, Оренбургская, Курганская, Омская, Кемеровская, Иркутская, Амурская, Сахалинская области, Северо-Осетинская, Дагестанская АССР, Красноярский, Алтайский кр., Украинская ССР	15,5	16,5
Читинская обл., Краснодарский, Ставропольский кр., Чечено-Ингушская АССР, республики Закавказья, Средней Азии, ССР Молдова	16,5	17,5
Горно-Алтайский АО	18,0	19,5

Таблица 12

Географическая широта местности (град. сев. ш)	Исходная расчетная температура бетона, (Т_исх, °С) при укладке		Максимальная расчетная температура бетона (на глубине 10 см), Т_мах,
	в апреле	в мае	°С
56 (г. Москва)	18,0	32,5	48,0
53 (г. Самара)	19,5	39,0	48,5
49 (г. Волгоград)	25,5	45,0	53,0
42 (г. Ташкент)	39,0	55,5	65,0

Рис.П. 2.3. Зависимость коэффициента усталости асфальтобетона. К_уаот суточной интенсивности движения N_c

Эквивалентныймодуль упругости основания Е^э_о определяется поформуле

, (1)

где ; i - номеррассматриваемого слоя дорожной одежды, считая сверху вниз; h_i— толщина 1-го слоя, см; — общий модуль упругостиполупространства, подстилающего i-й слой, МПа; Е_i — модуль упругостиматериала i-го слоя, МПа; Д — диаметротпечатка колеса или площадки силового контактирования верхнего слоя снижележащим; принимается Д = 50 см; для сборного покрытия Д = 2а+ h или Д = 2в + h.

Для основания,работающего на изгиб (бетон, цементогрунт),

, (2)

где Д_ш —условный диаметр штампа, применяемый при определении модуля упругости грунта,см; Д_ш = 50 см.

Приложение3

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 1

Требуетсязапроектировать дорожную одежду с цементобетонным монолитным покрытием намагистральной дороге общегосударственного значения.

Исходныеданные:

ширинапроезжей части для движения в одном направлении — 7,5 м;

шириназемляного полотна (с учетом обочин) — 15 м;

расчетный срокслужбы покрытия — 25 лет;

расчетнаянагрузка на дорожную одежду Р_к = 50 кН;

давление вшинах — 0,6 МПа;

интенсивностьдвижения ед/сут в первый год службы характеризуется следующими данными:

ГАЗ-53А............. 1080

ЗИЛ-180............... 950

МАЗ-500А......... 1040

КамАЗ-5511........ 900

Икарус-250......... 500

показательежегодного роста интенсивности движения q = 1,05;

дорожно-климатическаязона — II-1;

схемаувлажнения рабочего слоя — 2;

грунтземляного полотна — суглинок легкий пылеватый;

глубинапромерзания — 1,5 м;

глубиназалегания уровня грунтовых вод — 1,8 м;

коэффициентфильтрации дренирующего материала (песка) К_ф = 3 м/сут;

материалпокрытия — бетон класса В_в_tв4,4;

материалоснования — песок, укрепленный цементом, нижний слой — песок среднезернистый;

расчетнаявлажность грунта W_р = 0,85 W_т;

Назначениерасчетных характеристик грунтов и материалов дорожных одежд

Для проведениярасчетов назначаем следующие показатели:

1) требуемыйуровень надежности и соответствующий ему коэффициент прочности по табл. 5 Норм:

длявычисленной ниже интенсивности движения (1458 ед/сут) вероятность предельногосостояния уровень (надежности) 0,95; коэффициент прочности К_пр= 1,00;

2) расчетныймодуль упругости грунта по табл. П. 2.6:

для суглинкалегкого пылеватого при W_р = 0,85 W_тЕ_гр = 27 МПа;

3) расчетныехарактеристики сопротивления грунта сдвигу по табл. П. 2.6:

для суглинкалегкого пылеватого j_гр= 11°; С_гр = 0,008 МПа:

4)коэффициенты А₁, А₂ и А₃,учитывающие сопротивление грунта сдвигу по табл. 8 Норм:

при j = 11° А₁ = 0,2; А₂= 1,9; А₃ = 4,4;

5) плотностьгрунта j = 1,9 т/м³;

6) модульупругости материала верхнего слоя основания (песок, укрепленный цементом) потабл. П. 2.7:

для песков(кроме мелких пылеватых и одноразмерных), укрепленных. цементом, 1 классапрочности (R_с7,5)E_ц/_г_p = 600 МПа;

7) модульупругости песчаного слоя основания по табл. П. 2.5

для пескасреднезернистого Е_п = 120 МПа;

8)характеристики сопротивления сдвигу песчаного слоя по табл. П. 2.8:

уголвнутреннего трения j_п= 40°, сцепление С = 0,006 МПа;

9) коэффициентК^о_д виброползучести материала основания по табл.10 Норм:

дляцементогрунта на песке (h_o = 16 см) К^о_д = 1,5, когда стыки неработают; К^о_д = 1,1, когда стыки работают;

10)коэффициент виброползучести песка К^о_д по табл. 9Норм:

для песчаногооснования К^о_дп = 5,7, когда стыки не работают; К^о_дп= 1,6, когда стыки работают;

11) модульупругости и сопротивление растяжению при изгибе бетона по табл. П. 1.4:

для бетонакласса B_в_tв 4,4 R_p_и55, Е = 36000 МПа;

12)характеристики для расчета конструкций на морозоустойчивость:

а) допустимоеморозное поднятие одежды:

дляцементобетонных покрытий с условиями эксплуатации по 1-й расчетной схемедопустимая величина общего приподнятия от выпучивания 3 см;

б)климатический показатель а_о по ВСН 46-83 (рис. 4.4) а_о= 90 см² (сут г. Тверь);

в) показательпучинистости грунта В¢по ВСН 46-83 (табл. 4.2):

для суглинкатяжелого пылеватого В¢= 4,5 см³/сут.

Определениерасчетной интенсивности нагрузки

Так как заданаинтенсивность движения автомобилей различных марок с нагрузкой на ось Р_i, то сначала число воздействий заданныхавтомобилей приводим к числу воздействия расчетных нагрузок:

1) по формуле(5) Норм находим коэффициент приведения i-гоавтомобиля с нагрузкой P_i (по ВСН 46-83)к нормативной нагрузке Р = 50 кН:

ГАЗ-53 A - K_i = (28,0/50,0)^4,64 = 0,07;

ЗИЛ-130 - К_i = (34,8/50,0)^4,64= 0,19;

МАЗ-500А — К_i =(50,0/50,0)^4,64 = 1,0;

КамАЗ-5511 — К_i = l,05 (по ВСН 46-83);

Икарус-250 — К_i =(47,9/50,0)^4,64 = 0,82;

2) по табл. 6.Норм для двух полос движения f_пол =0,55;

3) по формуле(4) Норм находим интенсивность движения N_п_p, приведенную красчетной нагрузке:

N_п_p = 0,55 (0,07 ×1080 + 0,19 × 950 + 1,0 × 1040 + 1,05 × 900 + 0,82 ×500) = 1458 ед./сут;

4) по формуле(3) определяем расчетную повторность нагружения при Т = 25 лет; n_c = 210 сут; q= 1,05:

Определениенеобходимости проведения расчета конструкции на морозоустойчивость

Так как грунтземляного полотна (суглинок тяжелый пылеватый) является очень пучинистым по ВСН46-83 (табл. 30); глубина промерзания конструкции 1,5 м, что меньше 0,6 м итолщина дорожной одежды не превышает 2/3 глубиныпромерзания, то расчет выполняем согласно разделу 4 ВСН 46-83.

По ВСН 46-83(прил. 9, табл. 32) определяем эквиваленты теплотехнических свойств материаловпо отношению к уплотненному щебню:

Е_ц_/б = 1,03; Е_ц_/гр = 1,00; E_п= 0,98.

Кроме того,для расчета необходимы следующие данные:

z — расчетная глубина промерзания z= 150 см;

z₁ — толщина стабильных слоев дорожной одежды z₁ = 73 см;

Н —расчетная глубина залегания УГВ Н = 180 см;

В' —комплексная характеристика грунта по степени пучинистости, В¢ = 4,5 см³/сут;

а_о— климатический показатель, а_о = 90 см2/сут.

Определяемотношения:

z₁/z = 73/150 =0,49; z/Н = 150/180 = 0,83.

По ВСН 46-83(рис. 4.2) , отсюда = 2,70 см.

Известно, чтоконструкция достаточно морозоустойчива, если удовлетворяется условие: (l_пуч + l_мз)< l_доп,

где l_пуч— расчетное (ожидаемое) пучение грунта, земляного полотна; l_мз— расчетное пучение морозозащитного слоя; l_доп— допустимое зимнее выпучивание покрытия.

Поскольку дляустройства морозозащитного слоя применяется среднезернистый песок, то согласноВСН 46-83 l_мз = 0. Отсюда l_пуч + l_мз = 2,70 + 0 = 2,70 см < 3,0 см, т. е. условиеконструкции на морозоустойчивость выполняется.

Расчетнеобходимой толщины дренирующего слоя

По формуле(62) Норм находим толщину дренирующего слоя:

h_ф= 0,1(1 + L_ф/К_ф).

Согласноисходным данным ширина земляного полотна 15 м, К_ф = 3м/сут. Тогда L_ф = 15/2 = 7,5 м и h_ф = 0,1 (1 + 7,5/3) = 0,35 м. Принимаемтолщину дренирующего слоя равной 35 см.

Назначениеконструкции дорожной одежды

Назначаемследующую конструкцию дорожной одежды:

покрытие —цементобетон класса В_в_tв4,4; Е = 360000 МПа;

основание —песок, укрепленный цементом 1 класса прочности (R_с7,5);

Е_о= 600 МПа; h_o= l6см;

нижний слойоснования — песок среднезернистый;

Еп = 120 МПа; h_n = 35 см.

Конструкциишвов принимаем в соответствии с рис. 3 Норм. Согласно п. 2.11 Норм поперечныешвы устраивают без штырей, при температуре бетонирования более 10 °С швырасширения в данной конструкции допускается не устраивать.

В соответствиис п. 2.7 Норм l_сж = 25 h = 5,5 м.

Определениеэквивалентного модуля упругости

1. На уровнедренажного слоя песка:

При Е_гр= 27 МПа; Е_п = 120 МПа; h_п= 35 см; Д = 50 см, по формуле (2) прил. 2.

см.

По формуле (1)прил. 2.

МПа

2. На уровнеслоя цементогрунта:

При Е_ц/гр = 600МПа; Е_о = 51,25 МПа; h_ц_/г_p = 16 см; Д = 50 см.

см;

МПа.

Определениерасчетной прочности бетона

По формуле (2)прил. 1 при N_pt = 14613113 циклов нагружения К_у= l,08 ´ = 0,38.

По формуле (1)прил. 1:

МПа.

Определениетолщины покрытия

1) по формуле(1) Норм определяем расчетную нагрузку

Р = 50 × 1,3 = 65 кН;

2) по формуле(10) определяем радиус отпечатка колеса при q_ш= 0,6 МПа:

см;

3) длянескольких значений h определяем: l_у — по формуле (11) Норм; К_t — по табл. 7 Норм; s_р_t —по формуле (9); К_у — по формуле

Значенияуказанных величин приведены в табл. П. 3.1.

Таблица П. 3.1

Значение h, см	l_у, см	К_t	s_р_t, МПа	К_у
20	80,71	0,85	2,22	0,42
22	88,78	0,80	2,01	0,38
24	96,85	0,73	1,95	0,37

4)Строим график зависимости К_y = f(h);

с помощьюэтого графика определяем значение h = 22 см,соответствующее требуемому значению К_у = 0,38.

Расчет посдвигу в грунте земляного полотна

По табл. 10Норм находим Е_р = 1700 МПа.

Расчетпроизводится в соответствии с п. 3.36 — 3.42 ВСН 46-83:

1) по формуле(3.12)

МПа;

2) Е_cp/Е_гр = 701,4/27 = 25,96;

4) по номограмме 3.6 (ВСН 46-83) при j = 11°

= 0,0115;

5) пономограмме 3.7 (ВСН 46-83) при j= 11°

t_в = 0,001 МПа;

6) по формуле(3.14)

Т_доп= 0,011506 + 0,001 = 0,0079 МПа;

7) по формуле(3.13)

Т_доп= 0,008 × 0,6 × 0,73 ×1,5 = 0,0053 МПа;

8) Т_доп/Т= 0,0053/0,0079 = 0,67.

Рассчитываемпромежуточный слой (песка) из слабосвязного материала на устойчивость противсдвига (по ВСН 46-83):

1) по формуле(3.12)

Е_ср= (1700 × 22 + 600 × 16)/38 = 1236,8 МПа;

Е_р= 1700 МПа, h_o = 22 см;

Е_ц_/гр = 600 МПа, h_o = 16 см;

Е_п= 120 МПа, h_o = 35 см;

С =0,006 МПа, j = 40°;

Е_гр= 27 МПа;

С =0,008 МПа, j = 11°;

2) Е₁/Е₂= Е_ср/Е_сл = 1236,8/120 = 10,31;

3) /Д = 38/33 =l,15;

4) пономограмме рис. 3.5 (ВСН 46-83) при j= 40°;

5) пономограмме рис. 3.7 (ВСН 46-83) при j =40°

t_в = -0,0026 МПа;

6) по формуле(3.14)

Т =0,014 × 0,6 + (—0,0026) = 0,0058 МПа;

7) по формуле(3.13)

Т_доп= 0,006 × 0,673 × 6,0 = 0,016 МПа;

8) Т_доп= 0,016/0,0058 = 2,76.

Определениеожидаемых пластических деформаций основания под поперечными швами

1.Рассчитываем полудлину и полуширину отпечатка колеса, отнесенного к нейтральнойоси плиты по формуле (35) Норм:

а =0,87R + 0,5h = 27,1 см;

в = l,15R + 0,5h⁺^0,5в1= 38,5см;

2. Определяемрасчетную длину и ширину эпюр отпора основания:

по формуле(32) L^ц_х = 2,5l^х_у + а = 253,1 см;

по формуле(33) L^ц_у = 2,5l^ц_у + в = 264,5см;

по формуле(34) L_x = 0,7 L^ц_х= 177,2 cм, L^т_у =0,7 L^ц_у = 185,1 см.

3. Вычисляемрасчетное давление под углом плиты на уровне низа слоя основания по формуле(53) Норм:

4. Определяемкоэффициенты, учитывающие площадки нагружения по формуле (57) Норм:

;

5.Рассчитываем допустимые напряжения на уровне низа основания по формуле (56)Норм:

q_доп= 1,3 (0,739 × 0,2 × 1,85 ×1,9 + 2,567 × 1,9 (0,22 + 0,16) l,9 + 1,313 × 4,3 ×0,8)/(1,1 × 100) = 0,101 МПа.

Поскольку q_pacч < q_дoпусловие устойчивости основания против сдвига выполняется.

6. По формуле(60) определяем Kq:

7. По формуле(58) при E¹_о = 85,6 МПа, N_pt = 14613113 циклов, К_q = 0,085 и L^т_у =158,1 см определяем w_уст,если стыки (штыри):

работают (К_q = 1,1 : m_ст = 0,7):

см;

не работают (К_q = 1,5 : m_ст = 1):

см.

Пример 2

Требуетсязапроектировать дорожную одежду с цементобетонным покрытием на местной дороге.

Исходныеданные:

дорога имеетдве полосы движения шириной по 3 м;

шириназемляного полотна — 10 м;

расчетный срокслужбы — 25 лет;

расчетнаянагрузка на дорожную одежду Р_к = 50 кН;

общая суточнаяинтенсивность движения расчетной нагрузки по проектируемой дороге на конецсрока ее службы — 500 ед/сут различных марок на полосу;

схемаувлажнения рабочего слоя — 1;

грунтземляного полотна — супесь легкая;

расчетнаявлажность W_p = 0,60W_т;

глубинапромерзания — 0,5 м;

дорожно-климатическаязона — IV;

материал дляпокрытия — бетон класса В_в_tв3,6;

материалоснования — песок среднезернистый: коэффициент фильтрации — 6 м/сут.

Назначениерасчетных характеристик грунтов и материалов дорожной одежды.

Для проведениярасчетов назначаем следующие показатели:

1) требуемыйуровень надежности и соответствующий ему коэффициент прочности по табл. 5 Норм:

для заданнойинтенсивности движения уровень надежности 0,80; К_пр = 0,87;

2) расчетныймодуль упругости грунта по табл. П. 2.6 для супеси легкой при W_p = 0,60W_т, Е_гр = 56 МПа;

3) расчетныехарактеристики сопротивления грунта сдвигу по табл. П. 2.6 для супеси легкой j_гр = 36°, С_гр= 0,014 МПа;

4)коэффициенты А₁, A₂, А₃, сопротивления сдвигу по табл. 8 Норм:

при j = 36° A₁= 1,81, А₂ = 8,25, А₃= 9,98;

при j = 40° A₁= 2,46, А₂ = 10,84, А₃ = 11,74;

5) плотностьгрунта у = 1,9 т/м;

6) модульупругости материала верхнего слоя основания (песок среднезернистый) по табл. П.2.5.

Е_п= 120 МПа.

7)характеристики сопротивления сдвигу песчаного слоя по табл. П. 2.8: уголвнутреннего трения j_п= 40°, сцепление С = 0,006 МПа;

8) модульупругости и сопротивление растяжению при изгибе бетона по табл. П. 1.4: длябетона класса B_в_tв 3,6 марки R_ри4,5 Е = 32000 МПа;

9) по табл. 9Норм коэффициент К^о_д виброползучести материалаоснования: для песчаного основания К^о_д = 5,7,когда стыки не работают, К^о_д = 1,6, когда ониработают.

Определениерасчетной повторности нагружения

Так как общаяинтенсивность движения расчетной нагрузки на полосу на конец срока ее службы —500 ед./сут, находим интенсивность движения в первый год:

N_о = 500/(10,05)²⁵ = 148ед./сут.

по формуле (3)определяем расчетную повторность нагружения:

N_pt = 0,2×148210 =296690.

Определениенеобходимости проведения расчета конструкции на морозоустойчивость

Глубинапромерзания конструкции 0,5 м, что меньше 0,6 м, поэтому расчет дорожной одеждына морозоустойчивость не производится.

Расчетнеобходимой толщины дренирующего слоя.

По формуле(62) Норм находим толщину дренирующего слоя:

(1+ L_ф/К_ф).

Согласноисходным данным ширина земляного полотна 10 м

L_ф = 10/2 = 5 м; К_ф = 6м/сут, тогда h_ф = 0,1(1 + 5/6) = 0,18м.

Принимаемтолщину дренирующего слоя равной 20 см.

Назначениеконструкции дорожной одежды

Назначаемследующую конструкцию дорожной одежды:

покрытие —цементобетон класса В_в_tв3,6; E_б = 32000 МПа;

основание — песоксреднезернистый; E_п = 120 МПа; h_п= 30 см.

Определениеэквивалентного модуля упругости на поверхности основания

По формуле (2)прил. 2 при h_п = 20 см; E_п = 120МПа; E_гр = 56 МПа рассчитываем h_э:

h_э= 2 × 20 = 28,4 см.

По формуле (1)прил. 2 при Д = 50 см определяем :

= 66,7 МПа.

Определениерасчетной прочности бетона

По формуле (2)прил. 1 при N_pt = 296690 находим K_y = 1,08 ´296690^-0б063 = 0,49.

По формуле (1)прил 1 при К_нп = 1,2 и К_у = 0,47 определяем

= 3,6 × 1,2 ×0,47 = 2,03 МПа.

Определениетолщины покрытия

Для несколькихтолщин h покрытия определяем: l_у — по формуле (11), s_р_t — по формуле (9), К_t — по табл. 7, К_у— по формуле К_у = , значения которыхприведены в табл. П.3.2.

Строим графикзависимости К_у = f(h), с помощью которого находим значение h = 18,5 см, соответствующеетребуемому К_у = 0,49.

По формуле (1)Норм определяем расчетную нагрузку:

р = 50×1,3 = 65кН.

ТаблицаП.3.2

Значения /1, см	;„, см	<}„(. МПа		Ky
.14	59,25	3,46	0,95	0,70
16	67,71	2,87	0,94	0,58
18	76,18	2,54	0,89	0,51
20	84,64	2,30	0,84	0,46
24	101,57	2,05	0,71	0,41

Поформуле (10) Норм находим радиус отпечатка колеса при q_ш= = 0,6 МПа:

R = = 18,6 см.

Расчет посдвигу в грунте земляного полотна По табл. 10 Норм находим Е_р= 1600 МПа.

Расчетпроизводим в соответствии с пп. 3.36 — 3.42 ВСН 46-83:

1) по формуле(3.12)

Е_ср= (18,5×1600+20×120)/38,5 = 831 МПа;

E_p = 1600 МПа, h_o = 18,5 см;

Е = 120МПа, h_o = 20 см;

j = 40°,С = 0,006 МПа;

Е_гр= 56 МПа;

j =36°,С = 0,014 МПа,

2) Е/Е = 831/56 = 14,8;

3) =38,5/33 = 1,17;

4) пономограмме рис. 3.5 (ВСН 46-83) при j= 36°, = 0,013;

5) пономограмме рис. 3.7 (ВСН 46-83) при j= 36°, = 0,002 МПа;

6) по формуле(3.14) Т = 0,013×0,6 0,002 = 0,0058 МПа;

7) по формуле(3.13) Т_доп = 0,014×0,6×1,25×1,5= 0,016 МПа;

8) Т_доп/Т= 0,016/0,0058 = 2,76.

Расчетпромежуточного слоя (песка) из слабосвязного материала на устойчивость противсдвига

1) Е_ср= Е_р = 1600 МПа;

2) Е₁/Е₂ = Е_ср/ Е_сл = 1600/120 =13,33;

3) = 18,5/33 =0,56;

4) пономограмме рис. 3.5 (ВСН 46-83) при j= 40°, = 0,032;

5) пономограмме рис. 3.7 (ВСН 46-83) при j= 40°, = 0,0013 МПа;

6) по формуле (3.14)Т = 0,032×0,6 0,0013 = 0,0179 МПа;

7) по формуле(3.13) Т_доп = 0,006×0,6×1,25×6,0= 0,027 МПа;

8) Т_доп/Т= 0,027/0,0179 = 1,51.

Определениеожидаемых пластических деформаций основания под поперечными швами (расчетуступов)

1. Определяемполудлину и полуширину отпечатка колеса, отнесенного к нейтральной оси плиты,по формулам (35) Норм:

a = 0,87R +0,5h = = 25,3см;

в =1,15R +0,5h =36,7см.

2. Находимрасчетную длину и ширину эпюр отпора основания: по формуле (32)

+ 26,3 = 224,6 см;

по формуле(33)

+ 36,7 = 236,0 см;

по формулам(34)

= 157,2 см; = 162,2 см.

3. Определяемрасчетное давление на основание по формуле (53) Норм:

= = 0,048 МПа.

4.Рассчитываем коэффициенты, учитывающие размеры площадки нагружения по формуле(57) Норм:

;

5. Определяемдопустимые напряжения на поверхности песчаного основания по формуле (56) Норм

q_доп = 1,3(0,737×1,81×1,652×1,9+2,576×8,25 (0,185+0,2)×1,9+

+ 1,315×9,98×0,6)/(1,1×100) = 0,326 МПа.

Посколькуq_расч < q_дoп,условие устойчивости основания против сдвига выполняется.

6. Определяемдопустимые напряжения на поверхности грунта земляного полотна (т.е. под слоемпеска толщиной 20 см);

= 157,2 + 14 = 171,2см;

= 165,2 + 14 = 179,1 см;

q_расч = 0,0405 МПа;

q_дoп = (0,734×1,81×1,683×1,9+2,59×8,25 (0,17+0,2)×1,9+

+1,32×9,98×1,4) = 0,432 МПа.

Условиеустойчивости против сдвига выполняется.

7. Находимвеличину ожидаемых пластических деформаций основания в местах поперечных швовпо формулам (58) Норм:

когда штыревыесоединения работают при Е_o = 66,7 МПа, К_д = 1,6,

= 0, Р =65 кН, т_ст = 0,7, = 165,2 см:

=0,056 см.

когдаштыревые соединения не работают, при К_д = 5,7 и

= 0,61 т_ст= 1, N = 296690 циклов:

= 1,23 см

12. Определяемдлину плит (расстояния между швами сжатия по формуле (12) Норм при = 2,96 МПа, В = 150 см:

R = 18,6 см, h = 17 см, К_с = 1:

A = 2×4(18,6 +)= 412 см.

13. Находимдиаметр штырей в швах сжатия:

по формуле(21) при w_шт = 1,5 мм, w_па = 5 мм и Р = 65 кН:

= 41 кН;

по формуле(20) при A_d = 3, R_и = 8×3,6 = 28,8 МПа, К_d = 075, п = 2 и Р_шт = 41кН:

=1,5 см » 16 мм.

Длина штырейравна 20×1,5 + 5,0 = 35 см.

Пример 3

Требуетсязапроектировать дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием на цементобетонномосновании.

Исходныеданные:

дорога имеетдве полосы движения по 3,5 м при ширине обочины 5 м;

расчетный срокслужбы покрытия — 15 лет;

расчетнаянагрузка на дорожную одежду Р_к = 50 кН;

интенсивностьдвижения расчетной нагрузки на полосу в конце срока эксплуатации дорожнойодежды - 1000 ед/сут;

дорожно-климатическаязона — III;

схемаувлажнения рабочего слоя — I;

грунтземляного полотна — песок мелкий;

материалпокрытия — асфальтобетон на основе БНД 60/90;

материалоснования — бетон класса B_в_tв 2,8 (Р_ри 35).

Глубинапромерзания и уровень залегания грунтовых вод значения не имеют, так какрасчета конструкции на морозоустойчивость не требуется.

Назначениерасчетных характеристик грунтов и материалов дорожной одежды

Для проведениярасчетов назначаем следующие показатели:

1) требуемыйуровень надежности и соответствующий ему коэффициент прочности по табл. 5 Норм:

для заданнойинтенсивности расчетной нагрузки уровень надежности 0,90: К_пр =0,94;

2) модульупругости грунта по табл. П. 2.10:

для пескамелкозернистого Е_п = 100 МПа;

3)характеристики сопротивления сдвигу песчаного слоя по табл. П.2.10:

уголвнутреннего трения j = 38°, сцепление С_п = 0,005 МПа;

4) модульупругости и сопротивление растяжению при изгибе бетона по табл. П.1.4.

для бетона B_в_tв2,8, Р_ри 35 МПа, Е = 28000 МПа;

по табл. П.2.8Е_а = 4500 МПа; R_d =2,8 МПа.

Определениенеобходимости проведения расчета конструкции на морозное воздействие

Расчета конструкциина морозоустойчивость не требуется.

Расчет необходимой толщины дренирующего слоя

Расчет непроизводится, так как грунт земляного полотна — песок мелкозернистый.

Назначение конструкции дорожной одежды

Согласно табл.3 Норм для интенсивности 1000 ед/сут назначаем следующую конструкцию дорожнойодежды:

покрытие —асфальтобетон на основе БНД 60/90; Е_а = 4500 МПа; h_a = 13,5 см;

основание — цементобетонкласса B_в_tв2,8, Е_ц/б = 28000 МПа; h_ц/б= 16 см.

Согласно пп.2.16 и 2.18 длину плит назначаем равной 15 м;продольный шов не устраиваем; поперечные швы устраиваем без штырей.

Проверка расчетом необходимости и достаточностивыбранной толщины асфальтобетонного покрытия

По формуле(23) Норм определяем R_d.

По рис. П. 2.3для N_c = 1000 ед/сут находим Куа = 1.

По формуле (1)вычисляем расчетную нагрузку:

р = р_к×т_д= 50×1,3 = 65 кН.

По табл.П.2.10 для мелкозернистого асфальтобетона находим С_а = 0,2 МПа.

Тогда

МПа.

При С_а= 0 2,8×1,0 > 0,23.

Таким образом,условие прочности для покрытия дорожной одежды выполняется.

Проверкарасчетом необходимости и достаточности толщины слоя основания

По формуле(25) Норм определяем эквивалентную толщину слоя:

= 23,3см.

По формуле(11) Норм рассчитываем упругую характеристику;

= 83,3 см.

По формуле (9)Норм определяем напряжения, возникающие от нагрузки:

при К_м= 1

´ = 1,00 МПа.

Потабл. П.2.11 для III дорожно-климатической зоны(Курская обл.) находим А_п = 15,5.

Согласно п.3.19 Норм w = 0,26 рад/ч; а_ta = 0,002 м³/ч; а_tб = 0,004 м³/ч.

По формуле(27) Норм определяем Dt_б:

= 3,52°С.

По формуле(26) Норм вычисляем напряжения от перепада температуры по толщине нижнего слоя:

= 0,49 МПа.

Находиминтенсивность движения расчетных автомобилей в 1-й год:

N_о =N/(1 + q)^Т= 1000/(1,05¹⁵) = 481 ед/сут.

По формуле (3)Норм определяем расчетную повторность нагружений:

= 2179651.

По формуле (2)прил. 1 вычисляем коэффициент усталости К_у = 1,08×2179651^-0,063 = 0,43.

По формуле (1)прил. 1 находим:

= 2,8×0,43×1,2 = 1,45 МПа.

По формуле(24) и с учетом данных табл. 5 Норм

= 0,97.

Таким образом,условие прочности для нижнего слоя выполнено.

Пример 4

Требуетсязапроектировать дорожную одежду со сборным железобетонным покрытием изпредварительно-напряженных плит размером 0,14´2´6 м.

Плитарассчитывается как типовая, с учетом возможности ее работы на первой стадии придвухстадийном строительстве, т.е. на земляном полотне из мелкого песка, модульупругости которого с учетом пластических деформаций (см. п. 3.23) на первойстадии равен 37 МПа, а на второй, после укладки укрепленного слоя основания —100 МПа (для Западной Сибири).

Нормативнуюнагрузку принимаем 65 кН на колесо, расчетную Р = 65×1,25×1,25= 103 кН; давление в шинах q_ш = 0,5МПа, расстояние между спаренными колесами в¹ = 15 см; расчетнуюповторность нагружения для типовых плит — 2000 авт/сут, для дорожной одежды —1000 авт/сут.

Марка бетонаплиты 350 (класс В30). Согласно СНиП 2.03.01-84 Е = 29×10³ МПа, расчетная прочность на сжатие = 17,3 МПа,расчетная прочность на растяжение при изгибе = 1,22 МПа.

В продольномнаправлении применяется арматура Æ14, А—IV, Е = 190×10³ МПа,расчетная прочность R_s_,_ser = 600 МПа; в поперечном направлении применяетсяарматура Æ 5, Вр — I, Е = 170×10³МПа, R_s_,_ser = 405 МПа. Предварительное напряжение s_sp = R_s_,_ser= - 30 - =510 МПа. Потери предварительного напряжения s_пт= 100 МПа.

Определениеколичества арматуры в плите

Дляопределения количества арматуры рассматриваем работу плиты на первой стадии —до появления в бетоне узких “железобетонных” трещин — и на второй стадии —после появления этих трещин.

На первойстадии модуль упругости плиты равен модулю упругости бетона, на второй —определяется по степени раскрытия трещин по формуле (31) Норм. Первоначальнозадаемся удельным сечением арматуры f_авысотой сжатой зоны х¹.

Дляпродольного направления (для 5 Æ14) f_а,х = 0,0385, x¹ = а_o = 4 см и для поперечного f_а,у= 0,0093см², х¹ = 3 см и а_o= 5 см.

Дляпродольного направления

= 2694 МПа.

Дляпоперечного направления

= 183,6 МПа.

По формулам (35) определяемполуширину и полудлину отпечатков колеса а = 29 см и в = 29 см.

По формулам (32) — (34)определяем , , , .

Для первой стадии

= + 29 = 206,6 см; = 206 см;

= 144 см; =144 см;

для второйстадии

= 109 см; = 62 см; = 76,6 см; = 43 см.

Определяемизгибающие моменты на первой стадии (m= 0,17) по формулам (36), (37) и (40) в центре плиты с учетом пластическихдеформаций основания под краями плит:

в продольномнаправлении

в поперечномнаправлении

= =5,33 кН.

В продольномнаправлении в центре плиты с учетом работы ненагруженных краевых полос плит поформуле (44) находим:

= 19,8 кН;

на продольномкраю плит по формуле (38) (L_y + a не более 2В)

= 29,0 кН;

на поперечномкраю в поперечном направлении — 10,6 кН. Определяем изгибающиемоменты на второй стадии:

= 19,4 кН; = 4,38 кН; 34,7 кН; 9,04 кН.

Изгибающиймомент от монтажных нагрузок при а₁ = 50 см и l =500 см вычисляем по формуле (46) Норм:

= 16,63кН.

Определяемколичество арматуры на первой стадии. Бетон выдерживает на изгиб М_б= 8,49 кН, поэтому в поперечном направлении армирование (кроме торцов) нетребуется.

Дляпродольного направления находим площадь поперечного сечения арматуры:

где s¢_пр— предварительное напряжение, равномерное по толщине плиты, от напряженнойарматуры верхней зоны; для арматуры 5 Æ14, A— IV s¢_пр =1,237 МПа.

Признакопеременной нагрузке z = 6 см f_a = 6,4 см² (4,2 Æ14, A—IV).

На второйстадии без учета арматуры верхней зоны

При z = 6 см.

F_а = 12,48 см² (8,1 Æ 14, A—IV).

С учетомарматуры верхней зоны при симметричном армировании

где

;

при а¢_o = a_o = 4 см, =19,4 кН, R_в= 17,3 МПа, х¢ = 1,2см, f_a = 6,45 см² (4,2 Æ 14, A—IV).

При действиимонтажных нагрузок изгибающий момент не выше, чем , поэтому отдельно его нерассматриваем.

Определяемколичество поперечной арматуры, исходя из второй стадии работы плиты.

В центральнойчасти по длине плиты

где а¢_o = a_o =5 см; x¹ =1 см (от верха плиты), = 5,4 см² (27 Æ 5, Вр-1).

На торцевыхучастках, допуская раскрытие узких трещин только до арматуры верхней зоны (z = 5 см), дополнительно к :

= 0,97 см²(5 Æ 5, Вр-1 плюс 2 Æ 8, A—III, см.п. 3.20).

Из условияработы арматуры в качестве штырей по формуле (47)

= 2,4 см²(13 Æ 5, Bp-1)

На торце l_тр = 85 см, в центре l_тр= 170 см.

Общееколичество стержней равно 26+ = 58 Æ 5, что не превышает ранее определенного количествастержней 27´2+20 = =74 Æ 5.

Определениепрочности стыковых соединений

Определяемтребуемую и фактическую прочность стыковых соединений для Р = 103 кН,при допустимой величине пластических деформаций (уступов) 3 мм (дляцементогрунтового основания) и w_пл= 5 мм для песчаных оснований.

1. Дляцементогрунтовых оснований по формуле (21) Норм при -w_ст = 2 мм находим

= 30,9 кН.

Из формулы(48) при R_и = 30 МПа определяем

= 1,6 см.

При расчетнойвеличине напряжения в сварке 75 МПа площадь сечения сварки скоб

= 4,12 см².

2. Дляпесчаных оснований при w_ст =2 мм по формуле (21) = 55,6 кН, а по формуле (48) — d = 2,15 см. Площадь сварки скоб E_св = 7,41 см².

Определениевеличины накапливаемых уступов между плитами

Определяемвеличину накапливаемых уступов между плитами на первой стадии строительства,т.е. при условии, что стыки не работают, основание не укреплено.

В основаниимелкий песок: Е_о = 37 МПа; С = 0,50 т/м², j = 38°. Срокработы покрытия на первой стадии Т = 2 года. Интенсивность расчетнойнагрузки для основания 2000 авт/сут. Количество дней с расчетным состояниемоснования 80. По формуле (53) Норм определяем q_расч(= 144см):

= 0,136 МПа,

По формуле(56) Норм вычисляем q_доп (g = 1,65 т/м³).

Для этого поформулам (57) рассчитываем:

= 1 0,25 = 0,75, = 1,5; = 1,3.

По табл. 8 Норм находим А₁= 2,11; А₂ = 9,44; А₃ = 10,80.

Тогда

q_доп = (0,75×2,11×1,44×1,65+1,5×9,44×1,65×0,14+

+1,3×10,80×0,50) = 16,60 т/м² = 0,166 МПа.

По формуле (60) Норм определяемкоэффициент нагруженности основания:

= 0,669.

По формуле(58) при =5,7 (см. табл. 9) Норм и N_pt = 2000×80´ ´ 2 = 320×10³ авт. определяемвеличину накапливаемых уступов между плитами:

= 4,39см.

Как вариант, определяем, что приналичии стыковых соединений (т_ст = 0,7 и К_д= 1,6) при q_расч = 0,0952 МПа;

= 0,423;

= 0,383см.

Указаннуювеличину уменьшают при примененииподшовных деревянных подкладок и при использовании в основании геотекстиля.

Определениетребуемого эквивалентного модуля упругости основания и его толщины на второйстадии строительства.

Расчетный срокслужбы до стабилизации основания 10 лет. Модуль упругости бетона Е =29000 МПа. Модуль упругости песчаного основания 100 МПа.

По формулам(32) — (34) находим:

= 109,5 см;

на уровне низаукрепленного основания (толщиной 16 см)

=+ 3 h₀= 157,5 см.

Расчетноедавление под углом плиты равно (стыки не работают) по формуле (53).

= 0,114МПа.

При прежнихзначениях п и А по формуле (56) Норм

q_доп = (0,75×2,11×1,575×1,65+1,5×9,44×1,65×0,30 +

+1,3×10,80×0,50) = 21,2т/м² = 0,212 МПа.

= 0,409.

Как видим q_расч < q_доп,и поэтому устойчивость основания против сдвига обеспечена.

При условии,что цементогрунт работает на изгиб при Д_ш = 50 см и Д = 2а + h = 58 + 14 = 72 см, по формуле (3) прил. 2 получим

= 148 МПа.

В этом случае

= 99см;

При К_д = 1,5 и N = 1,6×10⁶ по формуле (58) Норм

= 0,317 см,

что находится в допустимыхпределах.

При выравнивающем слое изцементобетонной смеси К_д = 1,1 и = 0,232см.

При условии,что укрепленное основание на изгиб не работает, определяем по формулам (1) и (2)прил. 2, при h_о = 16 см; E_цг = 400 МПа; Е_зп =100 МПа; h_э = 28 см; Д = 58 + 16 = 74см:

МПа

В этом случаепри песчаном выравнивающем слое увеличится до 0,384 см ипри выравнивающем слое из цементопесчаной смеси — до 0,281 см.

Проверка поусловию устойчивости на сдвиг по ВСН 46-83 дляпесчаного основания с Е_зп = 100 МПа.

По рис. 3.5ВСН 46-83 при Д = 58 м, h = 14 см;

c учетомработы в зоне швов (табл. 11) E^расч= 1660 МПа, =0,24; =16,6;

j= 38°, = 0,062 (см. рис. 3.5, ВСН 46-83)

Р = = 3,9 кгс/см²= 0,39 МПа,

t_н = р×= 0,0242 МПа; t_в = 0,0015 МПа.

В итоге Т_акт= 0,0242 0,0015 = 0,0227 МПа.

При K₁ = 0,6; К₂ =0,7; К₃ = 5,0.

Т_доп=0,5×5×0,6×0,7 =0,01×05 МПа;

=0,46,

что меньше К_пр. Отсюдавидно, что устойчивость по сдвигу в упругой стадии не соблюдена.

Приложение 4

Рекомендуемое

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИИ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Рациональныеконструкции жестких дорожных одежд, а иногда и рациональная технология ихизготовления определяются по следующим показателям:

приведеннойстоимости (стоимости, отнесенной к сроку службы покрытия);

стоимоститехнологического оборудования, отнесенной к стоимости дорожной одежды;

трудоемкости;

срокустроительства;

материалоемкости;

объемупривозных материалов и объему фондируемых или дефицитных материалов.

А. Определениестоимости конструкций

Стоимостьконструкции определяется как сумма стоимостей материалов (С_м),оборудования (С_об) и строительных работ (С_р):

С_к= С_м + С_об + С_р, (1)

где С_м= V_щ ×Ц_щ + V_п × Ц_п + V_ц ×Ц_ц + V_д × Ц_д + V_а ×Ц_а; (2)

V_щ,V_п, V_ц V_д, V_а— объем соответственно щебня, песка, цемента, добавок и асфальтобетонана единицу продукции, например на 1 км дорожной одежды; Ц_щ,Ц_п, Ц_ц, Ц_д, Ц_а— деньги этих же материалов франко-база;

; (3)

Ц_т.об, L_т.об — цена технологического оборудования иего ресурс в километрах покрытия; Ц_а.тр и L_а.тр — цена автомобилей, вывозящих материалыс базы на трассу, и их ресурс в километрах покрытия;

С_р = åЗ_p × n_р;

З_р и n_р — заработная плата по разрядам и количествочеловеко-дней по разрядам на 1 км.

Б. Определениеприведенной стоимости дорожной одежды

Приведеннаястоимость С_пр (стоимость, отнесенная к сроку службы покрытия)определяется по формуле

где Т_прог —прогнозируемый срок службы покрытия до проведения капитального ремонта или дозаранее условленного 100%-го износа покрытия по ряду параметров — ровности,величине уступов между плитами, трещино- и морозостойкости (морозномушелушению).

При отсутствииданных по качеству выполнения дорожно-строительных работ величина Т_прогпринимается для цементобетонных покрытий с высокой интенсивностью движения(1000 и более расчетных циклов нагружения в сутки) не менее 25 лет, дляпокрытий с меньшей интенсивностью — не менее 15 лет, для асфальтобетонныхпокрытий на бетонном основании — не менее 15 лет и для сборных покрытий вЗападной Сибири, не закрытых защитными слоями, — не менее 12 лет.

Если данные покачеству строительства дорог в аналогичных условиях имеются, то для дорожнойодежды с цементобетонным покрытием

Т_прог= Т_макс × К_уст× К_ст × К_ров × К_т × К_п × К_мрз,

где Т_макс —максимально возможная долговечность, которую для оценочных расчетов можнопринять равной 40 годам;

К_уст —коэффициент, учитывающий влияние строительных уступов в поперечных швах;

;

— средняя высота уступов междуплитами сразу же после строительства (данные толчкомера, деленные на количествопоперечных швов на 1 км покрытия, или данные непосредственных замеров);

— предельно-допустимая величинауступов, принимаемая равной 2 см,

К_ст —коэффициент, учитывающий влияние стыковых соединений;

;

и — фактическая и требуемаяпо расчету прочности стыковых соединений;

К_ров —коэффициент, учитывающий влияние осадки земляного полотна в процессеэксплуатации;

К_ров =1 — 0,02у_ост;

у_ост —ожидаемая полная осадка земляного полотна;

К_r— коэффициент, учитывающий влияние перегруженности основания;

;

и — фактическидостигаемый и требуемый по расчету эквивалентные модули упругости основания;

К_п —коэффициент перегруженности покрытия;

h_фи h_п —фактическая (средняя по участкам) и проектная толщины покрытия;

К_мрз —коэффициент морозостойкости (долговечности) бетона:

;

F_ф— фактическая морозостойкость бетона; определяют испытаниями или дляоценочных расчетов на основе состава бетона по формуле (считая, что качествоматериалов отвечает нормам)

;

v_в.в — фактическое количествововлеченного воздуха; % массы цемента;

К_одн —коэффициент однородности; при уплотнении бетона поверхностными вибраторами К_одн= 0,33, глубинными вибраторами с удалением цементного молока с поверхностипокрытия — К_одн = 0,50; m_усл— коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; при использовании в первый годэксплуатации для борьбы с гололедом хлористых солей, или при воздействии набетон органических кислот, или при незаполненных швах m_усл= 0,5; в остальных случаях m_усл =1,0;

F_тp— требуемая морозостойкость бетона.

В. Определениестоимости и приведенной стоимости технологического оборудования

Стоимостьтехнологического оборудования рассчитывают по формуле (3), а его приведеннаястоимость —по формуле

. (11)

Г. Определениетрудоемкости

Трудоемкость С(чел.-дн) вычисляют по формуле

С_тр= åС_оп, (12)

где С_оп — трудоемкостьотдельных операций.

Для оценкитрудоемкости определяют относительную трудоемкость

. (13)

или выработку на одного рабочего

. (14)

Д. Определениематериалоемкости

Минимумматериалоемкости устанавливают путем сравнения альтернативных конструкций, ужеопределенных как рациональные по другим показателям. Этими альтернативнымиконструкциями могут быть:

цементобетонноеи асфальтобетонное покрытия;

покрытия наразных видах основания (с учетом применения в зависимости от жесткостиоснования разных по конструкции и по стоимости бетоноукладчиков);

асфальтоцементобетонныепокрытия с применением разных по составу верхних асфальтобетонных и нижнихцементобетонных слоев;

цементо- иасфальтобетонные покрытия с разным расстоянием между поперечными и продольнымишвами;

сборныепокрытия из плит различной конструкции (разной толщины, длины и ширины, сналичием надрезов в сочлененных плитах для экономии арматуры);

цементобетонныепокрытия различной морозостойкости (с разным количеством воздухововлекающихдобавок) и пр.

Большоеразнообразие сравниваемых вариантов и зависимостей позволяет рекомендовать дляопределения оптимума расчетные зависимости Норм и подсчет расходов материаловисходя из данных соответствующих инструкций и рекомендаций. При этом следуетобратить внимание на объемы привозных и фондируемых материалов, на влияние,оказываемое последними на долговечность конструкции.

Е. Общиерекомендации по выбору рациональных вариантов конструкции жестких дорожныходежд

При выборерациональных вариантов конструкций дорожных одежд следует ориентироватьсяпрежде всего на создание долговечных конструкций, так как стоимостьсравниваемых видов конструкций отличается по вариантам в меньшей степени, чемприведенная к сроку службы, а последняя является объективным показателем дляоценки экономичности дорожного строительства в целом и определения максимальновозможной протяженности дорожной сети для данного уровня финансирования.

Приложение5

Рекомендуемое

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ КОНСТРУКЦИИ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Такиепараметры конструкции жестких дорожных одежд, как эквивалентный модульупругости основания под покрытием, толщина покрытия, модуль упругости ипрочность бетона, а также коэффициенты вариации по этим параметрам, могутдополнительно контролироваться с помощью замеров прогибов нагруженных угловплит или замеров кривизны изгиба плит под колесной нагрузкой в точках контроля.Прогиб угла плит определяется с помощью консольного прогибомера, опирающегосяна обочину кривизна изгиба плиты — с помощью трехточечных прогибомеров,устанавливаемых возле колес нагружения или между ними (рис. П. 5.1). Первыйотсчет снимают, когда нагрузка находится в точке контроля, второй — послесъезда нагрузки с этой точки за пределы зоны прогиба т.е. на 4 — 6 м.

Эквивалентныймодуль упругости (МПа) основания определяют поформуле

, (1)

где Р — нагрузка наколесную опору, Н; w — прогибугла плиты, m_ст — коэффициент,учитывающий влияние стыков; если стыки работают, то m_ст= 0,7, если нет, то m_ст = 1,0.

Определение Е_одолжно проводиться до начала временной эксплуатации покрытия, т. е. допоявления под углами плит пластических деформаций основания.

Толщинупокрытия h (см) определяют по формуле

, (2)

где h₁— толщина плиты в базовых (3 — 6) точках, аналогичныхточкам контроля по условиям работы, см; f₁— стрела изгиба в базовых точках от той же нагрузки, что и в контрольныхточках; f —стрела изгиба плиты в контрольнойточке.

Если толщинапокрытия в базовых точках неизвестна, то толщина плиты в контрольных точках сдостаточной для определения коэффициента вариации точностью определяется последующим формулам:

для центраплиты

; (3)

для края плиты

, (4)

где l_п_p — длина трехточечного прогибомера.

Величину Еможно определить из прочности бетона по формуле

, (5)

вытекающей из табличных данныхСНиП 2.06.08-85.

Если толщинупокрытия в контрольных точках можно определить параллельно непосредственнымзамером, то появляется возможность:

а) приизвестных значениях f₁, h₁, R_p_и1, f, h определить прочность бетона нарастяжение при изгибе относительно известной прочности R_p_и1в базовых точках:

, (6)

Рис.П. 5.1. Расположение колесной нагрузки трехточечных прогибомеров (1, 2и, как вариант, 3) — при определении эквивалентного модуля упругостиоснования (А), толщины покрытия (Б); индикатор прогибомера (4);направление съезда автомобиля с точки испытания

б) приизвестных значениях f₁, h₁, R_и, f, h определить прочность бетона на сжатие:

(7)

Если известно E₁, то

. (8)

Приопределении коэффициентов вариации можно применять вероятные или усредненныезначения R_p_и1, h₁ и E₁.

Справочник ГОСТов, ТУ, стандартов, норм и правил. СНиП, СанПиН, сертификация, технические условия

ВСН 197-91Инструкция по проектированию жестких дорожных одежд

ВСН 197-91. Инструкция по проектированию жестких дорожных одежд

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Конструкция монолитных цементобетонных покрытий

Конструкция асфальтобетонных покрытий с цементобетонным основанием

Конструкция колейных покрытий

Конструкция дорожных одежд со сборными покрытиями

3. РАСЧЕТ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Расчетные нагрузки

Расчет монолитных цементобетонных покрытий

Расчет асфальтобетонных покрытий с цементобетонным основанием

Расчет колейных покрытий

Расчет сборных покрытий из плит

Расчет основания

Расчет морозозащитных и дренирующих слоев основания

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕМЕНТОБЕТОНА

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ И АСФАЛЬТОБЕТОНА

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИИ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ КОНСТРУКЦИИ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

ВСН 197-91
Инструкция по проектированию жестких дорожных одежд