Еще статьи про дорожные конструкции: 1, 2
О связи допустимой ровности асфальтобетонных покрытий с требуемой прочностью нежёстких дорожных одежд
К.т.н. Лугов С.В.,
к.т.н. Калёнова
Е.В.
Согласно
действующим нормам [1], величину минимального требуемого модуля упругости конструкции
дорожной одежды вычисляют исходя из суммарного расчётного числа приложений
расчётной нагрузки за срок службы дорожной одежды по известной зависимости
проф. М.С. Коганзона.
В
большинстве случаев при проектировании дорожной конструкции исходят именно из
суммарного расчётного числа приложений расчётной нагрузки, т.к. это число в
окончательном итоге характеризует накапливаемую за срок службы величину неравномерной
остаточной деформации, проявляющуюся на покрытии и определяющую его ровность.
Поэтому в отличие от ВСН 46-83(72) [2,3], которые подразумевали работу дорожной
конструкции в упругой стадии, в ОДН 218.046-01 [1] для определения требуемой
прочности используют не приведенную к расчетному грузовому автомобилю суточную
интенсивность движения, а суммарное расчётное число приложений расчётной нагрузки
за срок службы дорожной одежды. Как подчеркивал М.С. Коганзон, формула для
расчета требуемого модуля упругости [1] получена из условия, что величина
требуемого модуля упругости дорожной конструкции должна быть таковой, чтобы к
концу срока служба фактическая ровность покрытия не превышала
предельно-допустимых значений. Другими словами, назначаемая на стадиях расчета
общая прочность дорожной конструкции неразрывно связана с допустимыми
значениями ровности покрытия, и фактически должна обеспечивать их в течение
всего срока эксплуатации дорожной одежды. Формулой следует пользоваться при
суммарном числе приложений нагрузки более 4*104. В противном
случае, и независимо от результата,
полученного по формуле, минимальный требуемый модуль упругости должен быть не
менее указанного в таблице 1 [1].
Таблица 1.
|
Категория дороги |
?Nc |
Требуемый модуль упругости дорожной одежды, МПа |
||
|
капитальный |
облегчённый |
переходный |
||
|
I |
750000 |
230 |
- |
- |
|
II |
500000 |
220 |
210 |
- |
|
III |
375000 |
200 |
200 |
- |
|
IV |
110000 |
- |
150 |
100 |
|
V |
40000 |
- |
100 |
50 |
В тоже время во
многих случаях по различным причинам не представляется возможным определять
требуемую прочность дорожной конструкции исходя непосредственно из суммарного
расчётного числа приложений расчётной нагрузки за срок службы дорожной одежды.
Так, например, при проектировании дороги могут отсутствовать данные о
предполагаемой интенсивности движения, составе потока, изменении интенсивности
движения во времени, максимальных осевых нагрузках. Кроме того, в отдельных
случаях не известна даже величина расчетной скорости движения, по которой, так
или иначе, можно хотя бы условно отнести дорогу к той или иной категории для назначения
минимального требуемого модуля упругости в соответствие с табл. 1.
С
подобной, не слишком характерной и освещенной в технической литературе проблемой
и пришлось столкнуться авторам в рамках проведения научно-исследовательских и хоздоговорных
работ по кафедре «Строительство и эксплуатация дорог» МАДИ (ГТУ). А именно была
поставлена задача определения минимальной требуемой прочности нежесткой
дорожной одежды для внекатегорийной трассы (автодрома), предназначенной для
проведения спортивных гоночных состязаний и тренировок, в том числе гонок на
грузовых автомобилях со значительной осевой нагрузкой. В качестве исходных
данных для расчетов имелась предельно допустимая ровность асфальтобетонного
покрытия, которая, при приведении к значениям ровности по 3-х метровой рейке,
приблизительно составила
Вполне
очевидно, что подобные столь высокие требования к продольной ровности покрытия
могут быть обеспечены лишь высочайшими требованиями к проведению и организации
строительных работ и контроля качества. Но, а в дальнейшем, на стадии
эксплуатации автодрома, сохранение такой ровности покрытия возможно только
обеспечением весьма высокой начальной прочности дорожной конструкции, но такой,
которая с одной стороны обеспечит заданную ровность покрытия, а с другой
стороны в определенной степени минимизирует строительные затраты. Поэтому, как
нам представляется, ориентироваться на значения минимального требуемого модуля
упругости для категорийных дорог общего пользования в данном случае было бы
ошибочно.
В
данной статье предлагается принципиальный подход к определению требуемой
прочности нежестких дорожных конструкций исходя из допустимой ровности
покрытия, что собственно косвенно и учитывается в действующем ОДН, но в
зависимости от суммарного расчётного числа приложений расчётной нагрузки за
срок службы дорожной одежды. Основа данного подхода заключается в следующем. По
имеющимся нормативным, регламентированным, требуемым или рекомендуемым
значениям допустимой продольной ровности покрытия или расчетной скорости
движения для соответствующих категорий дорог производится увязка с требованиями
по минимальной требуемой прочности дорожной конструкции, например указанной в
табл. 1. Далее выявляется общий характер зависимости минимальной требуемой
прочности (модуля упругости) от допустимой ровности или расчетной скорости
движения. При необходимости зависимости могут быть экстраполированы или интерполированы
с учетом конкретной заданной допустимой ровности или расчетной скорости
движения.
Так, представленные
в таблице 1 минимальные требуемые модули упругости дорожной одежды могут быть
увязаны с данными по ровности покрытий к концу срока службы И.А. Золотаря [4],
представленными в таблице 2.
Таблица 2
|
Категория а/д |
I |
II |
III |
IV |
V |
|
Ровность по 3-х м рейке, мм |
5 |
7 |
9 |
12 |
17 |
Таким
образом, требуемый минимальный модуль упругости при расчёте дорожной одежды при
суммарном движении менее 4*104 можно назначать исходя из требуемой
ровности покрытия к концу срока службы дорожной одежды.
Руководствуясь
данными по ровности И.А. Золотаря (см. табл.2) возможно выявить зависимость
минимального требуемого модуля упругости от требуемой ровности покрытия к концу
срока службы дорожной одежды.
Тогда
минимальный требуемый модуль упругости можно вычислить по следующей
зависимости:
Emin = -11.48*S+295
где S
– допустимая ровность покрытия к концу срока службы дорожной одежды измеренная
по трёхметровой рейке, мм.
Используя
полученную зависимость представляется возможным расчёт дорожной одежды
(определение минимального требуемого модуля упругости) руководствуясь данными
по допустимой ровности покрытия на конец срока службы дорожной одежды. Удобно
использовать данный подход при расчёте дорожных одежд для высокоскоростных
трасс при отсутствии грузового движения, или при суммарном расчётном числе
приложений расчётной нагрузки менее 4*104.
Литература
1. Проектирование
нежёстких дорожных одежд, ОДН 218.046-01. – М., 2001.
2. Инструкция по
проектированию дорожных одежд нежёсткого типа, ВСН 46-83. – М.: Транспорт,
1985.;
3. Инструкция по
проектированию дорожных одежд нежёсткого типа, ВСН 46-72. – М.: Транспорт,
1973.;
4. И.А. Золотарь. Обеспечение
надежности автомобильных дорог по
прочности при их проектировании, строительстве и эксплуатации. - С.-Пб. -1996.,
84с.
Еще статьи про дорожные конструкции: 1, 2