Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев

 

3.30. Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:

, (3.11)

где К_р - требуемое минимальное значение коэффициента прочности, определяемое с учетом заданного уровня надежности (см. табл. 3.1);

Т - расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной нагрузки (п. 3.34);

Т_пр - предельная величина активного напряжения сдвига (в той же точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг (п. 3.35).

 

Рис. 3.1. Номограмма для определения общего модуля упругости двухслойной системы Е_общ

 

3.31. При практических расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.

При расчете дорожной конструкции на прочность по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна в качестве нижнего принимают грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего - всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя h_в принимают равной сумме толщин слоев одежды .

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле:

, (3.12)

где п - число слоев дорожной одежды;

E_i - модуль упругости i -го слоя;

h_i - толщина i -го слоя.

3.32. При расчете по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания с помощью номограммы рис. 3.2 нижнему слою двухслойной модели условно присваивают обычные характеристики песчаного слоя (с_п, j_п), а модуль упругости принимают равным общему модулю на поверхности песчаного слоя, определяемому по п. 3.27; толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, лежащих над песчаным, а модуль упругости Е_в вычисляют как средневзвешенное значение для этих слоев по формуле 3.12.

3.33. При расчете дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают соответствующими температурам, указанным в табл. 3.5.

 

Таблица 3.5

 

Дорожно-климатические зоны	I-II	III	IV	V
Расчетная температура, °С	+20	+30	+40	+50

 

3.34. Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига (Т) вычисляют по формуле:

, (3.13)

где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм (рис. 3.2 и рис. 3.3);

р - расчетное давление от колеса на покрытие.

Примечание: При пользовании номограммой для определения величину j принимают для случая воздействия динамической нагрузки (с учетом числа приложений), (см. Приложение 2, табл. П.2.6 и табл. П.2.8).

 

 

Рис. 3.2. Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при h_в/D = 0¸2,0)

 

Рис. 3.3. Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при h_в/D = 0¸4,0)

3.35. Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле:

T_np = с_Nk_д + 0,1 g_срz_опtgj_СТ, (3.14)

где с_N - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (Приложение 2, табл. П.2.6 или табл. П.2.8);

k_д - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе “основание - песчаный слой” разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения k_д равным:

- 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка;

- 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

- 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка;

- 1,0 - во всех остальных случаях.

z_оп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

g_ср - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см³;

j_СТ - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки.

3.36. Во всех случаях в качестве расчетных значений угла внутреннего трения грунта и малосвязных слоев используют его значения, отвечающие расчетному суммарному числу воздействия нагрузки за межремонтный срок S N_p. Эту величину устанавливают по формуле (3.6).

Входящую в формулу (3.6) величину расчетных дней в году, соответствующих расчетному состоянию прочности и деформируемости конструкции Т_рдг определяют по специальным региональным справочным данным. Для условий Российских регионов следует использовать данные справочного Приложения 6 (рис. П.6.1 и табл. П.6.1).

3.37. Расчет дорожной одежды по сопротивлению сдвигу в грунте земляного полотна, а также в песчаных материалах промежуточных слоев дорожных одежд ведут в следующей последовательности:

а) по табл. П.3.2 назначают расчетные модули упругости для слоев из асфальтобетона, соответствующие максимально возможным температурам в ранний весенний (расчетный) период (в соответствии с указаниями п. 3.33); назначают по таблицам П.2.6-П.2.8 Приложения 2 (с учетом расчетной влажности и общего числа воздействия нагрузки) расчетные прочностные характеристики j и с грунта земляного полотна и песка промежуточного слоя одежды (если таковой имеется) с учетом требований п. 3.36. Остальные расчетные характеристики грунта и материалов остаются теми же, что и в расчете по упругому прогибу;

б) по рис. 3.2 или рис. 3.3 определяют активные напряжения сдвига от единичной временной нагрузки. Для этого приводят многослойную конструкцию к двухслойным моделям (п. 3.31, п. 3.32);

в) по формуле 3.13 вычисляют расчетное напряжение сдвига в грунте земляного полотна или в песчаном слое одежды;

г) по формуле 3.14 вычисляют предельное напряжение сдвига;

д) по формуле 3.11 проверяют выполнение условия прочности (с учетом требуемой надежности);

е) при необходимости, изменяя толщины конструктивных слоев, подбирают конструкцию, удовлетворяющую условию п. 3.30.