Расчет дорожных одежд на прочность

Расчет конструкций на морозоустойчивость

Проектирование усиления дорожных одежд

Приложение 1 (справочное). Расчетные нагрузки

Приложение 2 (справочное). Нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик конструктивных слоев из различных дорожно-строительных материалов

Приложение 3 (справочное). Расчетные характеристики грунтов

Приложение 4 (рекомендуемое). Примеры расчета

 

 

1. Область применения

 

Настоящие Строительные нормы распространяются на сеть автомобильных дорог общего пользования Республики Казахстан и предназначены для проектирования дорожных одежд нежесткого типа. Они могут быть использованы для проектирования дорожных одежд нежесткого типа на городских магистралях и улицах.

Строительные нормы устанавливают методику конструирования и расчета дорожных одежд нежесткого типа и требования к параметрам проектируемых одежд исходя из их назначения и условий эксплуатации.

Строительными нормами следует руководствоваться при проектировании новых и реконструируемых дорог, проектирование усиления существующих дорожных одежд.

 

2. Нормативные ссылки

 

В настоящих строительных нормах даны ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 3344-83 * Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. Технические условия.

ГОСТ 8267-93 * Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.

ГОСТ 8736-93 * Песок для строительных работ. Технические условия.

ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.

ГОСТ 23558-94 * Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация.

ГОСТ 25607-94 * Щебень и смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия.

ГОСТ 30491-97 * Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.

СТ РК 973-2004 Каменные материалы и грунты, обработанные неорганическими вяжущими для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.

СТ РК 1053-2002 Автомобильные дороги. Термины и определения.

СТ РК 1072-2002 Смеси из доменных шлаков для оснований и покрытий автомобильных дорог. Технические условия.

СТ РК 1215-2003 Щебень черный. Технические условия.

СТ РК 1216-2003 Смеси черные щебеночно-гравийно-песчаные. Технические условия.

СТ РК 1225-2003 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

СНиП РК 3.01-01-2002 * Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений.

СНиП 3.03-09-2006 Автомобильные дороги.

СНиП 3.06.03-85 Автомобильные дороги.

ПР РК 218-25-03 Инструкция по применению в дорожном строительстве минеральных материалов, укрепленных шлаковым вяжущим.

ПР РК 218-05.1-05 Инструкция по назначению межремонтных сроков службы нежестких дорожных одежд и покрытий.

ПР РК 218-55-2006 Инструкция по устройству поверхностных обработок на автомобильных дорогах.

Р РК 218-05-97 Рекомендации по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд.

Р РК 218-15-98 Рекомендации по выбору вариантов усиления дорожных одежд в зависимости от их транспортно - эксплуатационного состояния с типовыми конструкциями усиления.

 

3. Термины и определения

 

В настоящих Строительных нормах использованы термины и определения в соответствии с Государственным стандартом СТ РК 1053 Автомобильные дороги. Термины и определения. В дополнение к ним используются следующие термины и определения:

3.1 верхняя часть земляного полотна (рабочий слой): Часть полотна, располагающаяся в пределах земляного полотна от низа дорожной одежды на 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия проезжей части.

3.2 основание насыпи: Массив грунта в условиях естественного залегания, располагающийся ниже насыпного слоя, а при низких насыпях - и ниже границы рабочего слоя.

3.3 основание выемки: Массив грунта ниже границы рабочего слоя.

3.4 Слои дорожной одежды следует подразделять:

покрытие дорожной одежды: Конструктивный элемент дорожной одежды, воспринимающий усилия от колес автотранспортных средств и подвергающийся непосредственному воздействию атмосферных факторов; покрытие, являясь верхним слоем дорожной одежды, определяет эксплуатационные качества проезжей части; в покрытие входят также слой износа и слои с шероховатой поверхностью;

основание дорожной одежды: Часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также морозоустойчивость и осушение конструкции.

дополнительные слои основания: (Морозозащитные, теплоизоляционные, дренирующие и др.) слои между основанием и верхом рабочего слоя земляного полотна, обеспечивающие морозоустойчивость и дренирование дорожной одежды и верхней части земляного полотна.

3.5 органо-минеральная смесь: Рационально подобранная смесь, получаемая смешением в стационарных или передвижных смесительных установках щебня, гравия, песка и их смесей, а также минерального порошка (в том числе порошковых отходов промышленного производства) с органическими вяжущими (жидкими или вязкими битумами, битумными эмульсиями) и активными добавками и без них или с органическими вяжущими совместно с минеральными в определенных соотношениях.

3.6 укрепленный грунт: Искусственный материал, получаемый в результате уплотнения грунта, обработанного органическими или неорганическими вяжущими с добавками (извести, цемента, полимеров, поверхностно-активных веществ или без них, либо с одновременным их введением (комплексный метод укрепления) в грунтосмесительных машинах на дороге или в карьерных смесительных установках.

3.7 обработанные материалы: Искусственный материал, получаемый смешением в карьерных смесительных установках песчано-щебеночных, песчано-гравийных, песчано-щебеночно-гравийных смесей, золошлаковых смесей и песка с цементом или другим неорганическим вяжущим и водой, отвечающий нормируемым показателям качества по прочности и морозостойкости.

3.8 укатываемые медленнотвердеющие бетоны: Искусственный материал, получаемый в смесительных установках, в т.ч. передвижных, путем смешения каменных материалов с минеральными вяжущими, полученных путем тонкого помола отходов промышленности шлаков, зол ТЭС или бокситового шлама с активизаторами.

3.9 отказ дорожной одежды: Это событие, после появления, которого эксплуатационные характеристики одежды выходят за допустимые пределы.

3.10 работоспособность дорожной конструкции: Способность дорожной конструкции выполнять заданные функции в соответствии с назначением при многократном воздействии автомобильных нагрузок, при которой эксплуатационные характеристики одежды и земляного полотна сохраняются в допустимых пределах.

3.11 большегрузные транспортные средства (автомобили): Грузовые автомобили с нагрузкой на одиночную ось, превышающую 12 тс, или многоосные и многоколесные транспортные средства большой грузоподъемности (как правило, более 8 тс) на ось с расстоянием между осями менее 2,5 м, которое приводит к взаимному наложению совместного воздействия их осевых нагрузок на дорожную одежду.

3.12 расчетный автомобиль: Груженый грузовой автомобиль, параметры которого (нагрузка на одиночную ось, удельное давление на покрытие, диаметр круга, равновеликого площади передачи давления в зоне контакта) используются в расчетах дорожной одежды на прочность. Для перехода от автомобилей с различными осевыми нагрузками к расчетному используют коэффициенты приведения.

 

4. Общие положения

 

4.1 По сопротивлению нагрузкам от транспортных средств и характеру деформирования дорожные одежды разделены на две группы — жесткие и нежесткие. Настоящие Строительные нормы содержат указания по конструированию и расчету нежестких дорожных одежд.

Нежесткие дорожные одежды — это одежды со слоями, устроенными из разного вида асфальтобетонов, из материалов и грунтов, укрепленных битумом, цементом, известью, комплексными и другими вяжущими, а также из слабосвязных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия, песка и др.).

Расчетная схема конструкции — слоистое упругое полупространство, равномерно нагруженное по площади круга.

4.2 По транспортно-эксплуатационным качествам нежесткие дорожные одежды подразделяются на следующие типы (таблица 4.1):

- капитальные;

- облегченные;

- переходные;

- низшие.

Классификация дорожных одежд и покрытий по категориям автомобильных дорог приведены в таблице 4.1.

4.3 Дорожные одежды капитального и облегченного типов проектируют с таким расчетом, чтобы за межремонтный срок службы в дорожной одежде не возникли разрушения и деформации, свидетельствующие о ее недостаточной прочности.

Дорожные одежды облегченного типа рассчитывают на менее продолжительный межремонтный срок службы, чем одежды капитального типа. Поэтому для их устройства рекомендуется применять менее долговечные и менее дорогостоящие материалы, и тем самым облегчать конструкцию.

Дорожные одежды переходного типа рассчитывают с учетом некоторого накопления остаточных деформаций под воздействием транспорта.

4.4 В многослойных дорожных конструкциях различают следующие элементы: покрытие, основание, дополнительный слой основания, грунт земляного полотна.

Покрытие должно быть прочным, ровным, шероховатым, противостоять пластическим деформациям при высоких положительных температурах, быть трещиностойким и хорошо сопротивляться износу.

Слои основания, непосредственно подстилающие усовершенствованные покрытия, должны быть преимущественно монолитными, сдвигоустойчивыми и достаточно хорошо сопротивляться растягивающим напряжениям при изгибе. Нижние слои основания устраивают из материалов менее прочных, чем вышележащие, но из достаточно морозо- и водостойких. Дополнительные слои основания совместно с покрытием и основанием должны обеспечивать наряду с прочностью необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать условия для снижения толщины слоев из дорогостоящих материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой, его называют морозозащитным, теплоизоляционным, дренирующим. К дополнительным слоям и прослойкам относят также гидро- и пароизоляционные, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительные слои устраивают из песка и других местных материалов в естественном необработанном состоянии или укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими веществами, из местных грунтов, в том числе пучинистых, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавками пористых заполнителей. А также в районах с особо неблагоприятными природными условиями устраивают теплоизоляционные слои из высокоэффективных теплоизоляционных материалов, дополнительные слои основания должны обеспечивать возможность движения по ним построечных транспортных средств и дорожно-строительных машин.

 

Таблица 4.1 — Классификация дорожных одежд и покрытий

 

Тип дорожной одежды	Вид покрытия	Материал покрытия и способы его укладки	Категории дорог
Капитальный	Усовершенствованное	из горячих асфальтобетонных смесей	I, II, III
Облегченный	Усовершенствованное	а) из горячих асфальтобетонных смесей	III, IV
б) из холодных асфальтобетонных смесей	III, IV
в) из органоминеральных смесей с жидкими органическими вяжущими, с жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными; с вязкими, в том числе эмульгированными органическими вяжущими; с эмульгированными органическими вяжущими совместно с минеральными; из каменных материалов и грунтов, обработанных битумом по способу смешения на дороге; из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими методом пропитки; черного щебня, приготовленного в установке и уложенного по способу заклинки; из пористой и высокопористой асфальтобетонной смеси с поверхностной обработкой; из прочного щебня с двойной поверхностной обработкой	IV,V
Переходный	Переходный	из щебня прочных горных пород, устроенные по способу заклинки без применения вяжущих материалов; из грунтов и малопрочных каменных материалов, укрепленных вяжущими; булыжного и колотого камня (мостовые)	IV,V
Низший	из щебеночно-гравийно-песчаных смесей; малопрочных каменных материалов и шлаков; грунтов, укрепленных или улучшенных различными местными материалами; дресвяных материалов и др.	V

 

Грунт земляного полотна (подстилающий грунт) представляет собой тщательно уплотненные и спланированные верхние слои земляного полотна. Мероприятия по повышению сопротивления грунта внешним нагрузкам, предотвращению возникновения разуплотнения его вследствие морозного пучения и увлажнения, осушению и обеспечению постоянства водного режима земляного полотна являются наиболее рациональными способами увеличения прочности, долговечности и экономичности дорожной конструкции.

4.5 Запроектированная дорожная одежда должна быть не только прочной и надежной в эксплуатации, но и экономичной и, возможно, менее материалоемкой, особенно по расходу дефицитных материалов и энергии, с широким использованием ресурсо- и энергосберегающих технологий на основе применения техногенных отходов промышленности и вторичных материалов, а также соответствовать экологическим требованиям. Выбор конструкции дорожной одежды и покрытия осуществляют на основе технико-экономического обоснования.

4.6 При проектировании дорожных одежд необходимо учитывать опыт службы различных конструкций в разных регионах страны, результаты региональных дорожных исследований, отраженные в действующих для этих районов технических условиях, нормах, правилах производства работ и других технических документах.

В результате анализа и обобщения, данных опыта и исследований допускается расширять номенклатуру материалов (в особенности местных), приведенную в настоящих Строительных нормах, уточнять расчетные значения характеристик грунтов и материалов — расчетную влажность и температуру, модуль упругости, сопротивление растяжению при изгибе, параметры сопротивления сдвигу и т.п., и назначать их в пределах, указанных для аналогичных материалов в Строительных нормах.

 

5. Конструирование дорожных одежд