Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев

3.30. Дорожную одежду проектируют с таким расчетом, 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 - активное расчетное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной нагрузки (п.3.34);

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

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 полубесконечного слоя модели принимают грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего - всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя принимают равной сумме толщин слоев одежды ().

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле

, (3.12)

где - число слоев дорожной одежды;

- модуль упругости -го слоя;

- толщина -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 расчетные значения характеристик песчаного слоя (, ), 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 вычисляют как средневзвешенное значение для этих слоев по формуле (3.12).

Рис.3.2. Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при

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

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

, (3.13)

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

- расчетное давление колеса на покрытие.

Примечание. Для номограмм при определении величину принимают для случая воздействия динамической нагрузки (с учетом их числа) (см. табл.4 и 6 прил.2).

Рис.3.3. Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при

3.35. Активное предельное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле

, (3.14)

где - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), принимаемое с учетом повторности нагрузки (см. табл.4 или 6 прил.2), МПа;

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

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

- расчетный угол внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, град;

- коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.

При устройстве нижнего слоя несущего основания из укрепленных материалов или при укладке на границе " несущее основание-песчаный слой (или песчаный грунт)" разделяющей геотекстильной прослойки следует принимать равным:

- 4, 5 - для песка крупного;

- 4, 0 - средней крупности;

- 3, 0 - мелкого;

- =2 - при устройстве нижнего слоя несущего основания из неукрепленных материалов и без разделительной прослойки;

- =1 - для подстилающего дорожную одежду глинистого грунта земляного полотна.

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 . Эту величину устанавливают по формуле (3.6).

Входящую в формулу (3.6) величину расчетных дней в году, соответствующих расчетному состоянию прочности и деформируемости конструкции, определяют по специальным региональным справочным данным. Для условий России следует использовать данные справочного прил.6 (рис.1 и табл.1) настоящих норм.

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

а) по табл.2 прил.3 назначают расчетные модули упругости для слоев из асфальтобетона, соответствующие максимально возможным температурам в ранний весенний (расчетный) период (в соответствии с п.3.33); назначают по табл.4 и 6 прил.2 (с учетом расчетной влажности и общего числа воздействия нагрузки) расчетные прочностные характеристики 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 те же, что и в расчете по упругому прогибу;

б) по рис.3.2 или 3.3 определяют активные напряжения сдвига от единичной временной нагрузки, для чего многослойную конструкцию приводят к двухслойной модели (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 выражению (3.14) рассчитывают предельное напряжение сдвига;

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

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