Расчет на сдвигоустойчивость грунтов и несвязных слоев основания загородных лорог.

Для загородных дорог принята различная методика расчета на сдвигоустойчивость несвязных слоев и слоев из асфальтобетона.

Дорожную одежду проектируют так, чтобы при воздействии транспортных нагрузок в грунте земляного полотна и в неукрепленных материалах дорожной одежды не возникали деформации сдвига, что достигается выполнением условия

К _пр^тр ≤ Т _пр/ Т _а, (1.11.6)

где К_пр^тр – требуемый коэффициент прочности дорожной одежды, определяемый по таблицам 1.4.1 – 1.4.4;

Т _пр – предельная величина активного напряжения сдвига в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции, определяемая по 1.11.7., МПа;

Т _а – расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, не погашенное внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующего временного нагружения, определяемое по 1.11.9., МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя (или в дополнительном слое основания) определяют по формуле

Т_пр=С·k₁·k ₂, (1.11.7)

где С – сцепление в грунте земляного полотна (или в песчаном слое), МПа;

k₁ – коэффициент учета особенностей работы рассчитываемого слоя (грунта) на границе с вышележащим слоем дорожной одежды, принимаемый по таблице 1.11.1;

k ₂ – коэффициент запаса на неоднородность условий работы дорожной одежды, определяемый по графику, представленному на рисунке 1.11.1.

Таблица 1.11.1 – Значения коэффициента k₁

Рисунок 1.11.1 - Зависимость коэффициента k ₂ от количества расчетных нагружений за сутки (N _сут)

При расчете на длительное действие нагружения принимают k₂ =1, 23, а величину N _сут определяют по формуле

N_сут=å N_р/(Т_рдг·T_cл), (1.11.8)

где å N _р – количество накопленных расчетных осей за весь срок службы, определяемое по 1.6.12., шт;

Т _рдг - количество расчетных дней в год;

T _cл – расчетный срок службы, годы.

Расчетное активное напряжение сдвига Т_а (МПа), возникающее в грунте или в неукрепленных материалах, определяют по формуле:

, (1.11.9)

где - активное напряжение сдвига от действия единичного нагружения, определяемое по номограммам на рисунках 1.11.2 и 1.11.3, МПа;

t_в – напряжение от веса дорожной одежды, определяемое по номограмме на рисунке 1.11.4, МПа.

При расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.

При расчете сдвигоустойчивости грунта земляного полотна за нижний слой принимают грунт земляного полотна (с учетом его влажности), а за верхний – всю дорожную одежду толщиной h _в, равной сумме толщин слоев дорожной одежды.

Рисунок 1.11.2 – Номограмма для определения активного напряжения сдвига от единичного нагружения в нижнем слое двухслойной системы (при h_в /D = 0 ÷ 2, 0)

Рисунок 1.11.3 – Номограмма для определения активного напряжения сдвига от единичного нагружения в нижнем слое двухслойной системы (при h_в /D = 2 ÷ 4, 0)

Рисунок 1.11.4 - Номограмма для определения активного напряжения сдвига t_в от собственного веса дорожной одежды

Модуль упругости дорожной одежды принимают как средневзвешенный модуль пакета слоев, рассчитанный по формуле

, (1.11.10)

где n – количество слоев дорожной одежды, шт.;

E_i - модуль упругости i -го слоя, МПа;

h_i - толщина і -го слоя, м.

При расчете сдвигоустойчивости неукрепленных материалов конструктивных слоев оснований дорожных одежд с помощью номограмм, изображенных на рисунках 1.11.2 и 1.11.3, каждому слою присваивают характеристики C _n и j_n.. Модуль упругости принимают равным общему модулю упругости на поверхности рассчитываемого слоя; толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, что лежат над песчаным слоем, а модуль упругости Е_в рассчитывают как средневзвешенное значение для этих слоев по формуле 1.11.10.

При расчете несвязанных слоев дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значения модулей упругости материалов, которые содержат органическое вяжущее, определяют при температуре 20 °С.

Расчет дорожных одежд по критериям сдвига в грунте земляного полотна, а также в песчаных материалах промежуточных слоев дорожной одежды ведут в следующей последовательности:

а) по приложению Б назначают расчетные модули упругости слоев из асфальтобетона при температуре 20°С.

Расчетные прочностные характеристики С и j грунта земляного полотна и песка подстилающего слоя дорожной одежды (если такой есть) принимают с учетом расчетной влажности по приложению 3. Другие расчетные характеристики грунта и материалов принимают те же, что и в расчете по упругому прогибу;

б) по рисункам 1.11.2 или 1.11.3 определяют активное напряжение сдвига t_н от одиночного кратковременного нагружения. Для этого приводят многослойную конструкцию к двухслойной модели;

в) по формуле (1.11.7) определяют расчетное напряжение сдвига Т_пр в грунте земляного полотна или в песчаных слоях дорожной одежды;

г) по формуле (1.11.9) определяют предельное активное напряжение Т_а в грунте;

д) по формуле (1.11.6) проверяют выполнение условий прочности;

е) При необходимости, изменяя толщину конструктивных слоев, подбирают конструкцию, которая отвечает условию (1.11.6).