Материал: 2308

Решение. Толщина щебеночного основания определяется по формуле для четырехслойной системы из табл. 9.4:

Из рис. 9.5 и табл. 9.3 Нэ = 140·1,28 = 179,2 ≈ 180 см (при Е1 = 5000 МПа; Е0 = 47 МПа; Е3 = 600 МПа; Е2 = 120 МПа).

Для толщины асфальтобетонного покрытия в 10 см толщина щебеночного основания составит

Пример 2. Рассчитать три варианта толщины цементогрунтового основания под цементобетонное покрытие ИВПП аэродрома.

Толщина бетонного покрытия – 28 см. Категория нагрузок аэродрома – I. Бетон покрытия – класса В40.

Грунт летного поля в основании ИВПП – супесь при расчетной относительной влажности 0,7.

Укрепленный грунт основания 1-го варианта – неоптимальная песча- но-гравийная смесь, укрепленная цементом I класса (марки) прочности;

2-го варианта – щебень или гравий, укрепленный цементом (М75); 3-й вариант – цементобетон (В20).

Решение. Толщина укрепленного основания определяется по формуле для трехслойной системы из табл. 9.4:

h2 Hэ h1 3E1E0 3E1E0 .

Из рис. 9.5 и табл. 9.3 Нэ = 570·0,94 = 536 см.

При Е1 = 30000 МПа; Е0 = 47 МПа; Е2 = 500 МПа; Е2 = 1000 МПа;

Е2 = 2000 МПа толщина основания из песчано-гравийной смеси, укреп-

ленной цементом, h2 536 28 3300047 350047 536 28 8,6 3,2

Очевидно, что чем больше вариантов равнопрочных конструкций будет рассмотрено при окончательном обосновании (техническом или экономическом), тем надежнее и рациональнее будет результат. Таким образом, комбинаторный метод расчета толщины многослойных конструкций дорог и аэродромов многовариантен, основан на физической волновой теории динамического напряженно-деформированного состояния и достаточно прост для инженерного применения.

9.2. Стандарты дорожных конструкций

Интенсивное развитие автомобилизации России предъявляет законные требования к дорожной отрасли – обеспечение потребителя прочными и безопасными дорогами. Это касается как их количества, так и качества. На протяжении второй половины ХХ в. в России создавалась сеть дорог, достигающая сегодня 1 млн км. По оценкам Минтранса РФ, необходимо построить еще 600 тыс. км. Существующая же сеть дорог нуждается на 50 % протяженности в реконструкции или капитальном ремонте. Нельзя сказать, что за это время в России (и СССР) не «боролись» за качество дорог. Периодически создавались типовые проекты земляного полотна и дорожных конструкций (одежд), разрабатывались и применялись ГОСТы на основные материалы для дорожного строительства (асфальтобетон, цементобетон, щебень, песок). Но и они отставали от уровня современных требований автомобилизации. В результате в начале третьего тысячелетия сеть дорог России федерального, территориального и муниципального подчинений представляет собой чрезвычайно пеструю картину в части дорожных конструкций проезжей части, их прочности и срока службы. Это создает обстановку хаоса в части управления дорогами, их ремонтом и содержанием. Одной из причин этого является отсутствие в РФ системы стандартизации дорожных конструкций, которая создавала бы стандарты в части толщины слоев и прочности и которую обязаны были соблюдать все подрядчики и заказчики строительства дорог.

Впрочем, в последнее время видимость стандартизации хотя бы материалов покрытий дорог ФДС и Росавтодором создана. Например, сегодня разрешен к применению и соблюдению при строительстве дорог ГОСТ на асфальтобетон, в котором минимальная прочность на сжатие – 2,2 МПа. Между тем, по дорогам давно движутся транспортные средства с удельным давлением на покрытие 0,6–0,8 МПа, массой до 50 т и скоростью до 110 км/ч. Таким образом, прочность асфальтового бетона только в 2,5– 3,5 раза больше. Давно известно, что при соотношении прочность– контактное давление менее 10 в большинстве дорожно-строительных материалов будут накапливаться деформации, выражающиеся в колееобразовании. То есть применение отставших от реалий дня ГОСТов, нормалей,

СНиПов и т.п. создает предпосылки для преждевременных разрушений на дорогах.

Необходимость создания стандартов дорожных конструкций диктуется прежде всего возросшими нагрузками на оси транспортных средств (100, 110 и 130 кН), высокой скоростью их движения и формированием в конструкциях динамического напряженно-деформированного состояния, существенно отличающегося от статического качественно и количественно. Нельзя считать пригодными для расчета и обоснования стандарта дорожных конструкций автомагистралей и скоростных дорог действующие нормативы, так как их инженерная идеология основана на статическом (неподвижном) действии колесной нагрузки и применении большого числа коэффициентов, компенсирующих недостатки теории. Стандарты дорожных конструкций должны быть созданы для федеральных, территориальных, муниципальных (сельских и городских) дорог, доступны инженерам практикам, и основываться на глубоких теоретических познаниях о работе дорог.

Если такие стандарты дорожных конструкций и созданы, то органы лицензирования дорожно-строительной деятельности должны отслеживать обязательность их применения. За рубежом (ФРГ, США и др.) существуют и широко применяются стандарты дорожных конструкций и, может быть, благодаря им дороги этих стран считаются лучшими.

В Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии в результате многолетних исследований создана динамическая теория работы слоистых конструкций на воздействие подвижных нагрузок. На ее основе разработан метод расчета слоистых дорожных и аэродромных конструкций. Суть его в том, что в устойчивой и прочной дорожной конструкции динамический обратимый прогиб поверхности при воздействии подвижной нагрузки не должен превышать допустимой. Привлекательность метода динамического прогиба в том, что каждая полученная расчетом дорожная конструкция с конкретной толщиной и числом слоев и свойств имеет расчетные прогибы, которые могут применяться с целью контроля прочности. Этот метод реализован в программе для ПВМ «DINWAY», с ее помощью рассчитаны стандартные толщины дорожных конструкций из цементобетона и асфальтобетона в относительно сухих местах и на болотах (табл. 9.6).