Назначение расчетных характеристик материалов конструктивных слоев.

Общие положения

При расчете дорожных одежд используют прочностные и деформационные характеристики материалов, которые определяют при расчетных температурах и временах нагружения. Для грунтов требуется знать также расчетную влажность.

Различают расчетные характеристики прочностные и деформационные. Для монолитных материалов (содержащих вяжущее) к расчетным характеристикам относят: модуль упругости (деформационная характеристика) и предел прочности на растяжение при изгибе (прочностная характеристика).

Для слабосвязных материалов (щебень, гравийно-песчаные смеси, грунты) к расчетным характеристикам относят: модуль упругости (деформационная характеристика), угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления (прочностные характеристики).

Расчетные характеристики определяют в пределах расчетного времени действия нагрузки при температурах и вязкости, соответствующих расчетному периоду.

Чем выше расчетные характеристики материалов конструктивных слоев, тем выше прочность и долговечность дорожной одежды.

Свойства материалов на основе органических вяжущих существенно зависят от температуры и скорости деформирования (нагружения). В общем случае данная зависимость имеет вид S- образной кривой. Поэтому расчетные характеристики материала очень сильно зависят от расчетной температуры.

Повышая вязкость органического вяжущего, мы повышаем и расчетные характеристики (модуль упругости и прочность на изгиб). Поэтому, применяя битумы более высокой вязкости можно добиться повышения надежности дорожной одежды в целом.

Расчетные характеристики зависят от макро- и микроструктуры материалов. Чем плотнее и однороднее структура, тем выше и расчетные характеристики. Поэтому песчаные асфальтобетоны способствуют более высокой надежности дорожной одежды, чем щебеночные. Данная ситуация обусловлена несоответствием периода расчета дорожной одежды и эксплуатации. Для устранения данного несоответствия следует правильно конструировать дорожную одежду.

Расчетные характеристики зернистых материалов (щебня, гравия, песка) можно повысить за счет ввода дробленных частиц, содержание которых должно быть не менее 25% по массе. При этом следует иметь в виду, что модуль упругости выше у материалов с более плотной структурой. В этом плане эффективны смеси подобранного состава (смеси щебня, гравия, гранитного отсева и т.д.).

Определение расчетных характеристик материалов и их контроль являются важнейшими практическими задачами. К сожалению, контроль расчетных характеристик, особенно при приемке объекта в эксплуатацию, практически не производится. Связано это с необходимостью наличия сложного оборудования и квалифицированных кадров.

1.7.4.2.2. Расчетные характеристики грунтов.

Расчетные значения модуля упругости (Е), угла внутреннего трения (φ), удельного сцепления (С) пылевато-глинистых грунтов и пылеватых песков принимают по таблице 1 Приложения 3, с учетом данных таблицы 2 Приложения 3. При назначении характеристик песков достаточно табл. 1.

Расчетные характеристики грунтов определяют по следующей методике.

- В зависимостиот климатического района, назначаемого по карте изолиний (рис. 1.7.6), таблицы 1 (Приложения 3), таблицы 2 (Приложения 3), и условий увлажнения (табл. 3 приложения 3) находят относительную нормативную влажность грунта.

- По формуле 1.7.1 с использованием данных таблицы 1.7.1. определяют расчетную влажность грунтов.

- По табл 1 Приложения 3 в зависимости от вида грунта, зернового состава и числа пластичности (задает руководитель) определяют расчетную влажность грунта.

Рис.1.7.6- Районирование территории

Республики Беларусь

Расчетную влажность грунта W_р определяют по формуле

W_р = W_таб(1+0, 1t), (1.7.1)

где W_таб - среднее многолетнее значение относительной (доли от границы текучести) влажности грунта в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна в зависимости от дорожно-климатической зоны, схемы увлажнения земляного полотна и типа грунта;

t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый по таблице 7.4.1. в зависимости от требуемого уровня надежности.

Расчетные схемы увлажнения верхней части земляного полотна приведены в таблице 3 Прил.3.

Таблица 1.7.1 - Коэффициент нормированного отклонения

Пример:

В соответствии с заданием принимаем грунт земполотна в виде глины. Для Гродненской области по рис. 1.7.6 назначаем третий климатический район.

Назначим в качестве основного источника увлажнения атмосферные осадки, что соответствует схеме увлажнения №1 (Табл. 3 Приложения 3),. По таблице относительной нормативной влажности грунта (Табл. 2 Приложения 3), уровня надежности 0.85, третьего климатического района, первой схемы увлажнения относительная нормативная влажность для глины составит 0.70.

По формуле (1.7.1) определим влажность грунта с учетом неоднородности. Параметр (t) по таблице 1.7.1. составит 1.06.

Wр = Wтаб(1+0, 1t) =0.70(1+0.1х1.06)=0.77

По таблице расчетных значений характеристик грунтов (табл. 1 Приложения 3) определим расчетные характеристики для глины легкой непылеватой:

- модуль упругости – 15 МПА

- угол внутреннего трения - 6

- силу внутреннего сцепления – 0.016 МПа

В качестве дополнительного слоя основания согласно заданию применяем песок крупнозернистый и песок среднезернистый.

По таблице расчетных значений характеристик грунтов определяем характеристики для среднезернистого песка:

- модуль упругости – 120 МПА

- угол внутреннего трения – 32^о

- силу внутреннего сцепления – 0.004 МПа

Для крупнозернистого песка

- модуль упругости – 130МПа

- угол внутреннего трения -35^о

- силу внутреннего сцепления – 0.04