Типовые конструкции дорожных одежд городских дорог - страница 2

^ 2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ТИПОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
Прилагаемые ниже типовые конструкции дорожных одежд разработаны для всех категорий городских улиц и дорог с учетом современных методов расчета и конструирования, обобщения опыта эксплуатации жестких и нежестких дорожных одежд в городских условиях. Проектирование конструкций дорожных одежд нежесткого типа выполнено, согласно Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа (ВСН 46-72), с учетом существующей и перспективной интенсивности транспортного движения, нагрузок, свойств применяемых материалов, грунтовых и гидрологических условий и других факторов, оказывающих влияние на срок службы конструкций дорожных покрытий и оснований.

В типовых решениях дорожных одежд нежесткого типа предусмотрены наиболее технологические конструкции с возможно меньшим количеством укладываемых слоев, рассчитанные по трем, а иногда и четырем критериям дорожных одежд нежёсткого типа приняты:

допустимый прогиб одежды в неблагоприятный по степени увлажнения период года под нагрузкой от расчетного автомобиля. При определении обратимого прогиба используется только одна расчетная характеристика грунтов и материалов - модуль упругости (E, кгс/см2);

сопротивление верхнего слоя грунта земляного полотна и несвязных конструктивных слоев дорожной одежды сдвигающим напряжениям. В случае нарушения в одном из слоев предельного равновесия по сдвигу возникают остаточные деформации, которые с течением времени могут нарастать и в итоге привести к разрушению одежды;

сопротивление растягивающим напряжениям слоев, способных работать на изгиб. Если в одном из таких слоев возникают растягивающие напряжения, превосходящие предельное сопротивление материала растяжению, то в слое появляются трещины, которые ослабляют дорожную конструкцию, резко увеличивают ее водопроницаемость и приводят к разрушению всей одежды;

необходимая толщина нижних слоев оснований по условиям морозного пучения.

В расчетах учтены как деформативные, так и прочностные свойства грунтов и материалов. Это позволило обосновать не только общую толщину, но и толщину каждого конструктивного слоя дорожной одежды отдельно. Эти толщины определяются в зависимости от величин модулей упругости грунта земляного полотна и материалов конструктивных слоев с учетом того, чтобы под действием расчетных нагрузок не возникали деформации сдвига в слоях из зернистых и слабосвязных материалов. При этом необходимо обеспечить более плавный переход от жестких верхних слоев к нижним слоям меньшей жесткости, чтобы улучшить их совместную работу на контактах слоев. Ниже приведен ряд конструкций дорожных одежд, в которые введены слои из укрепленных различными способами местных материалов и грунтов.

Укрепление вяжущими существенно повышает прочностные характеристики и долговечность материалов, позволяет заменить привозные дорогостоящие каменные материалы и тем самым снизить стоимость конструкции дорожной одежды.

В некоторых случаях целесообразно использовать в конструкциях местные широко распространенные и достаточно прочные дорожно-строительные материалы (песчано-гравийные смеси, шлаки, ракушечник и т.п.), а прочные привозные каменные материалы рекомендуется использовать преимущественно для верхних слоев оснований.

В дорожных одеждах для всех климатических зон предусмотрено два типа покрытий: усовершенствованные капитальные и усовершенствованные облегченные.

Параметры расчетных нагрузок и минимальные значения модулей упругости дорожных одежд нежесткого типа различной категории приведены в табл. 1. При этом за основу величин требуемых модулей упругости городских дорог приняты данные табл. 2 Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа с коэффициентом запаса 1, 2 для скоростных и грузовых дорог, а также для общегородских магистралей.

Величина этого коэффициента принята с учетом предполагаемого роста интенсивности и грузонапряженности движения в 1,5-1,6 раза выше, чем принятая в Инструкции. Эти данные подтверждены практическими наблюдениями за ростом интенсивности движения на ряде улиц и магистралей Москвы, Ленинграда, Ростова, Свердловска и других городов.

В тех случаях, когда по интенсивности и составу движения требуемый модуль упругости выше величин, указанных в табл. 1, конструкция должна приниматься по индивидуальному расчету.
^ Таблица 1. Требуемые модули упругости дорожных одежд, параметры расчетной нагрузки и интенсивность движения

Категория улиц и дорог

Число расчетн. автомоб. по одной полосе
маш.-ч

Расчетная нагрузка

Параметры расчетной нагрузки

Требуемые модули упругости для дорог с усовершенствованными покрытиями,
кгс/см2

удельное давление на покрытие Р
кгс/см2

диаметр следа колеса D,
см

капитальными

облегченными

Скоростные дороги, магистральные улицы и дороги общегородского значения с усовершенствованными капитальными покрытиями

500

Автобусы, гр. А

6

35

2520

-

Магистральные улицы районного значения, дороги грузового движения с усовершенствованными покрытиями:

 

 

 

 

 

 

капитальными

150

Автобусы, гр. А

6

35

2220

-

облегченными

150

Автобусы

6

35

-

1800

Улицы и дороги местного значения, промышленных и складских районов с, усовершенствованными покрытиями:

 

 

 

 

 

 

капитальными

150

Автомобили,
гр. А

6

33

2220

-

облегченными

150

то же

6

33

-

1800

Жилые улицы с усовершенствованными покрытиями:

-

 

 

 

 

 

капитальными

70

"

6

33

1650

-

облегчёнными

150

"

6

33

"

1350

Проезды с усовершенствованными облегченными покрытиями

700

Автомобили,
гр. Б

5

28

-

1350

Поселковые улицы и дороги с усовершенствованными облегченными покрытиями

250

Автомобиль

5

28

-

1150

При проектировании дорожных одежд в качестве расчетных были приняты значения модулей упругости дорожно-строительных материалов и их прочностные характеристики, приведенные в табл. 2.

Расчет типовых конструкций нежесткого типа произведен согласно указаниям Инструкции с использованием ЭВМ. Программы и алгоритмы для работы ЭВМ были разработаны в институте Гипрокоммундортранс Минжилкомхоза РСФСР.

Расчет конструкций дорожных одежд жесткого типа из монолитного и сборного цементобетона и железобетона произведен по методу расчета плит на упругом основании с определением величины максимального изгибающего момента, а из железобетонных плит, помимо этого, из необходимого количества рабочей арматуры согласно действующим нормативным документам и инструкциям.

Для особо нагруженных общегородских магистралей и улиц грузового движения с суточной интенсивностью движения по одной полосе свыше 10 тыс. автомобилей требуемый модуль упругости может быть повышен до 2700 кгс/см2.

Для внутриквартальных дорог и проездов в случае интенсивной застройки внутриквартальных территорий с движением грузовых автомобилей группы А по одной полосе до 150 маш.-ч требуемый модуль упругости может быть, повышен до 2200 кгс/см2.

Инженерно-геологические показатели грунтов, их прочностные и деформационные характеристики приведены в табл. 3.

При конструировании дорожной одежды особое место занимает проектирование дренирующего слоя, устройство которого необходимо:

в случае, если под корытом залегают слабофильтрующие грунты (глинистые и суглинистные) или земляное полотно отсыпано из таких грунтов;

при неглубоком залегании грунтовых вод на длительно подтопляемых участках; в районах с большим количеством осадков, а также на участках, где возможно скопление воды в корыте проезжей части, проникающей с поверхности (вогнутые участки продольного профиля, наличие газонов и разделительных полос).

Дренинующий слой состоит из песка, гравия, гравийно-песчаной смеси, отсортированного шлака и других материалов с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут. Его выполняют на всю ширину корыта проезжей части или на участках загородного профиля на всю ширину земляного полотна.

При удельном притоке воды в сутки более 70 л на 1 м2 проезжей части под бортовым камнем устраивают дренаж мелкого заложения из труб D 50 или 100 мм с дренажной обсыпкой (рис. 1).

Дренаж укладывают параллельно лотку проезжей части на расстоянии 35 см от линии борта при наличии водостоков и 15 см - при их отсутствии. В асбестоцементных трубах устраивают пропилы на глубину 4 см, шириной 0,3 см на расстоянии 50 см. Вместо асбестоцементной трубы может быть применен керамзитобетонный трубофильтр.

В случае наличия продольного уклона, который по величине больше поперечного, вместо продольного дренажа выполняют поперечный дренаж такой же конструкции, с расположением дрен под углом 60-70° к оси проезжей части. Расстояние между поперечными дренажами принимаем не менее 50 м.
^ Таблица 2. Расчетные характеристики дорожно-строительных материалов в I-V дорожно-климатических зонах

Материалы конструктивных слоев

Модуль упругости, кгс/см2

Предельное растяжение при изгибе, кгс/см2

Угол внутреннего трения, град

Сцепление, кг/см2

I-II

III

IV

V

I-II

III-IV

Асфальтобетон:

 

 

 

 

 

 

 

 

плотный из мелкозернистой смеси I-II марок

15000

12500

10000

7000

20

18

-

-

пористый из крупнозернистой смеси

10000

9000

8000

6000

12

11

-

-

III марки

-

9000

8000

6000

11

11

-

-

IV марки

7500

7500

6500

5500

10

10

-

-

Черный щебень с использованием щебня марки:

 

 

 

 

 

 

 

 

600-800 кгс/см2

6000

6000

5500

5500

-

-

-

-

300-400 кгс/см2

4000

4000

3500

3500

-

-

-

-

Асфальтобетон IV марки:

 

 

 

 

 

 

 

 

с использованием щебня размером до 15 мм из известняка-ракушечника или других малопрочных материалов М300-400 кгс/см2 на основе гравийно-песчаной смеси

-

5500

5000

4500

10

10

-

-

-

5000

4500

4000

-

10

-

-

Щебень:

 

 

 

 

 

 

 

 

фракционированный М-600 кгс/см2 уложенный по принципу заклинки

4500

4000

4000

4000

-

-

-

-

фракционированный М-800 кгс/см2, уложенный по принципу заклинки

5000

4500

4500

4500

-

-

-

-

рядовой М-600 кгс/см2

3000

3000

3000

3000

-

-

-

-

рядовой М-300 кгс/см2

2000

2000

2000

2000

-

-

-

-

из металлургического шлака

4000

4000

4000

4000

-

-

-

-

Гравийные материалы

1500

1500

1500

1500

-

35

35

0,2-0,3

Песок:

 

 

 

 

 

 

 

 

мелкий

1000

1000

1000

1000

-

-

33

-

средний

1200

1200

1200

1200

-

-

40

-

мелкий, укрупненный жидким или разжиженным вязким битумом

2000

2000

2000

2000

13

13

-

-

мелкий, укрупненный 10-12%-ным портландцементом

3500

3500

3500

3500

3

3

-

-

Грунты:

 

 

 

 

 

 

 

 

укрепленные органическим вяжущим в количестве 6-10%*

1500-2500

1500-2500

1500-2500

1500-2500

-

-

25-35

0,2-0,35

укрепленные 6-12%-ным портландцементом**

2000-4000

2000-4000

2000-4000

2000-4000

1,53

1,53

-

-

*Большее значение при оптимальном зерновом составе и большем количестве битума.

**То же, при большем количестве цемента.
^ Таблица 3. Физико-механические характеристики грунтов

Грунт

Модуль упругости E, кгс/см2

Угол внутреннего трения, град

Сцепление С, кгс/см2

Супесь:

 

 

 

легкая крупная

600

40

0,06

легкая непылеватая

450

35

0,12

то же

420

35

0,11

"

390

34

0,1

"

370

34

0,09

"

350

33

0,08

Супесь пылеватя, суглинки и глины

600

24

0,32

420

21

0,26

340

18

0,19

280

15

0,15

240

13

0,1

210

11

0,07

200

10

0,05

Песок пылеватый

500

36

-

Примечание. Расчет типовых конструкций произведен при следующих значениях модулей упругости подстилающих грунтов: 200, 300, 400, 500, 600 кгс/см2.



Рис. 1. Дренаж мелкого заложения и типовое решение установки бортового камня
1 - бетон M-100 кгс/см2; 2 - труба асбестоцементная Ø100 мм; 3 - щебень с размером фракции 5-10 мм; 4 - бетон М-200 кгс/см2; 5 - бортовой камень 18×30 см (ГОСТ 6665-74)

Вода из дренажей мелкого заложения отводится в дождеприемные колодцы ливневой канализации, а в случае их отсутствия - в специальный водосборный коллектор.

Детали конструкции дренажа следует принимать по типовому проекту № 40-70 Мосинжпроекта и по указаниям ВСН 46-72.

Проектирование дорожной одежды, в особенности дренирующего слоя, связано с решением мероприятий по регулированию водно-теплового режима земляного полотна.

Для удешевления конструкции рекомендуется использовать местные материалы: щебень малой прочности (М-300-400 кгс/см2) и широко распространенные в средней полосе европейской, части РСФСР известняковые щебни, а также ракушечник, опоки, дресву, песчаники и другие слабопрочные материалы; щебень из доменного шлака; грунты, укрепленные битумом или цементом; песок и песчаные грунты, укрепленные битумом или цементом.

При применении местных материалов необходимо учитывать их прочность, морозостойкость, истираемость, а также модуль упругости и сопротивление при изгибе экономические и прочностные показатели дорожной одежды, долговечность и условия ее эксплуатации. При использовании местных материалов необходимо руководствоваться также специальными инструкциями, методическими указаниями и рекомендациями для применения различных их видов. Расчет дренирующего слоя выполняют по методике, приведенной в ВСН 46-72.

1840946232616524.html
1841030496201008.html
1841148096274361.html
1841301609733855.html
1841429108625479.html