Примеры расчета и прогнозирования глубины колеи

ПРИМЕР 1

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге II категории, расположенной в Пензенской области.

Исходные данные для расчета (см. п. 2.1):

- грунт земляного полотна - супесь легкая E_г = 50 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок мелкий Е_п = 100 МПа, h = 20 см; щебень, укрепленный цементом, Е_щ = 700 МПа, h = 15 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый Е = 2000 МПа, h = 10 см; плотный асфальтобетон (на БНД 60/90) мелкозернистый типа Б (щебня 42 %) Е = 3200 МПа на гранитном щебне, h = 5 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,69 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 35 град);

- характер местности - равнинный;

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 12,9; 17,3; 19,3; 17,7; 11,4 °С;

- продольный уклон дороги не превышает 30 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	2500
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	120
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	445
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	180
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	180
Автобусы	100
Тягачи с прицепами	110
	S = 3635 авт./сут.

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	2650
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	125
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	440
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	180
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	185
Автобусы	100
Тягачи с прицепами	115
	S = 3795 авт./сут.

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

Интенсивность движения, приведенную к расчетной нагрузке (авт./сут), рассчитывают в первый и второй годы службы по формуле (2.1), при этом значения коэффициентов приведения назначают согласно табл. 2.2:

N_p₁ = 120´0,005 + 445´0,2 + 180´0,7 + 180´1,25 + 100´0,7 + 110´1,5 = 676;

N_p₂ = 125´0,005 + 440´0,2 + 180´0,7 + 185´1,25 + 100´0,7 + 115´1,5 = 688.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1). Значения коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,2; 11; 17 соответственно. Количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Пензенской области оно составляет 135, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для двухполосных дорог он равен 0,55.

N_с5 = 0,6´0,55´676´5,2´135 = 1,56´10⁵;

N_с10 = 0,6´0,55´676´11´135 = 3,3´10⁵;

N_с10 = 0,6´0,55´676´17´135 = 5,12´10⁵.

Остаточную деформацию в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2) для соответствующих значений N_c и при угле внутреннего трения 35 град: h_гр5 = 0,005; h_гр10 = 0,007; h_гр15 = 0,009. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 970/50 = 19,4 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,05, а для отношения h/D = 49/37 = 1,32 по табл. 3.5 определяем К_h_а = 1.2.

Определив все величины, входящие в выражение (3.3), вычисляем остаточные деформации в грунте земляного полотна на 5-й, 10-й и 15-й годы:

H_зп5 = 0,005´1,05´1,2 = 0,006 м;

H_зп10 = 0,007´1,05´1,2 = 0,009 м;

H_зп15 = 0,009´1,05´1,2 = 0,011 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4.1; 4.3). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 100/50 = 2 и h_п = 20 см, а для слоя укрепленного щебня при Е_щ/Е_г = 700/50 = 14 и h_щ = 15 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.2) получаем:

e_п/e_г = 0,6, e_щ/e_г = 0,045.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п5 = 0,6´e_г5 = 0,6´0,006 = 0,004 м;

e_щ5 = 0,04´e_г5 = 0,045´0,006 » 0;

e_п10 = 0,6´e_г10 = 0,6´0,009 = 0,005 м;

e_щ10 = 0,04´e_г10 = 0,045´0,009 » 0;

e_п15 = 0,6´e_г15 = 0,6´0,011 = 0,007 м;

e_щ15 = 0,04´e_г15 = 0,045´0,011 » 0.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основания на 5-й, 10-й и 15-й годы:

= 0,004 + 0 = 0,004 м;

= 0,005 + 0 = 0,005 м;

= 0,007 + 0 = 0,007 м.

Для вычисления остаточных деформаций в слоях асфальтобетона по табл. 5.1 определяем расчетное количество сдвигоопасных дней в году в зависимости от среднегодовой положительной температуры воздуха, вычисляемой по формуле (5.1):

°С.

По табл. 5.1. определяем Т_рсг = 7 дней.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_C₅ = 0,6´0,55´676´5,2´7 = 8120;

N_C₁₀ = 0,6´0,55´676´11´7 = 17177;

N_C₁₅ = 0,6´0,55´676´17´7 = 26546.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки приведенного к t_ц = 0,01 с при равнинном характере местности и продольном уклоне менее 30 ‰, по табл. 5.2, находим фактическое t_ц = 0,016 с.

;

По графику (рис. 5.2) для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 15 см) согласно табл. 5.2 0,06 м, находим исходные значения остаточной деформации:

= 0,001 м; = 0,0013 м; = 0,0018 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа Б (щебня 42 %) на БНД 60/90 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_к_p₅ = 0,001´1,1´1,3 = 0,001 м;

h_к_p₁₀ = 0,0013´1,1´1,3 = 0,002 м;

h_к_p₁₅ = 0,0018´1,1´1,3 = 0,003 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,04; = 3635 авт./сут:

= 0,55´3635´1,04^0,5^´^15-1 = 2580 авт./сут.

По табл. 5.6 определяем средний годовой износ покрытия при = 2580, равный 0,73 мм. С учетом применения в покрытии гранитного щебня уменьшаем полученное значение на 50 %, тогда средний годовой износ 0,37 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,37´5 = 1,9 мм (0,002 м);

D_и10 = 0,37´10 = 3,7 мм (0,004 м);

D_и15 = 0,37´15 = 5,6 мм (0,006 м).

Общая средняя глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле (6.1):

= (0,15 (0,006 + 0,004) + 0,001) 2,56 + 0,002 = 0,008 м;

= (0,15 (0,009 + 0,005) + 0,002) 2,56 + 0,004 = 0,014 м;

= (0,15 (0,011 + 0,007) + 0,003) 2,56 + 0,006 = 0,021 м.

Максимальная глубина колеи с 85 %-ной обеспеченностью составит (см. формулу (6.2)):

= 0,008 (1 + 1,04 0,27) = 0,01 м;

= 0,014 (1 +1,04 0,27) = 0,018 м;

= 0,021 (1 + 1,04 0,27) = 0,027 м.

ПРИМЕР 2

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге II категории, расположенной в Псковской области.

Исходные данные для расчета:

- грунт земляного полотна - суглинок легкий Е_г =33 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок средний Е_п = 120 МПа, h = 25 см; щебень, укрепленный цементом, Е_щ = 990 МПа, h = 15 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый, Е = 1400 МПа, h = 12 см; асфальтобетон плотный (на БНД 90/130) мелкозернистый типа Б (щебня 47 %) Е = 2400 МПа на гранитном щебне, h = 5 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,76 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 15 град);

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 11; 15; 17,4; 15,5; 10,4 °С;

- характер местности - равнинный;

- продольный уклон дороги не превышает 30 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	3050
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	80
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	290
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	400
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	330
Автобусы	55
Тягачи с прицепами	130
	å = 4335 авт./сут.

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	3060
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	80
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	270
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	415
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	325
Автобусы	60
Тягачи с прицепами	135
	å = 4345 авт./сут.

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

Интенсивность движения, приведенную к расчетной нагрузке (авт./сут.), рассчитывают в первый и второй годы службы по формуле (2.1), при этом значения коэффициентов приведения назначают согласно табл. 2.2:

N_p₁ = 80´0,005 + 290´0,2 + 400´0,7 + 330´1,25 + 55´0,7 + 130´1,5 = 985;

N_p₂ = 80´0,005 + 270´ + 415´0,7 + 325´1,25 + 60´0,7 + 135´1,5 = 996.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1). Значения коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,1; 10,5; 16,1 соответственно. Количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Псковской области оно составляет 125, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для двухполосных дорог он равен 0,55.

N_C₅ = 0,6´0,55´985´5,1´125 = 2,07´10⁵;

N_C₁₀ = 0,6´0,55´985´10,5´125 = 4,27´10⁵;

N_C₁₅ = 0,6´0,55´985´16,1´125 = 6,54´10⁵.

Остаточные деформации в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2) для соответствующих значений N_c и при угле внутреннего трения 15 град: h_гр5 = 0,012; h_гр10 = 0,017; h_гр15 = 0,019. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 795/33 = 24 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,01, а для отношения h/D = 55/37 = 1,48 по табл. 3.5 определяем К_ha = 1,14.

Определив все величины, входящие в выражение (3.3.), вычисляем остаточные деформации в грунте земляного полотна на 5-й, 10-й и 15-й годы:

h_зп5 = 0,012´1,01´1,14 = 0,014 м;

h_зп10 = 0,017´1,01´1,14 = 0,02 м;

h_зп15 = 0,019´1,01´1,14 = 0,022 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4.1; 4.3). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 120/33 = 3,6 и h_п = 25 см, а для слоя укрепленного цементом щебня при Е_щ/Е_г = 900/33 = 27 и h_щ = 15 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.2) получаем:

e_п/e_г = 0,19, e_щ/e_г = 0,03.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п₅ = 0,19´e_г₅ = 0,19´0,014 = 0,003 м;

e_щ5 = 0,03´e_г₅ = 0,03´0,014 » 0;

e_п₁₀ = 0,19´e_г₁₀ = 0,19´0,02 = 0,004 м;

e_щ₁₀ = 0,03´e_г₁₀ = 0,03´0,02 » 0;

e_п₁₅ = 0,19´e_г₁₅ = 0,19´0,022 = 0,004 м;

e_щ₁₅ = 0,03´e_г₁₅ = 0,03´0,022 » 0.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основания на 5-й, 10-й и 15-й годы:

= 0,003 + 0 = 0,003 м;

= 0,004 + 0 = 0,004 м;

= 0,004 + 0 = 0,004 м.

°С.

По табл. 5.1. определяем Т_рсг = 2,3 дня.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_С5 = 0,6´0,55´985´5,1´2,3 = 3813;

N_C₁₀ = 0,6´0,55´985´10,5´2,3 = 7850;

N_C₁₅ = 0,6´0,55´985´16,1´2,3 = 12037.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки, приведенного к t_ц = 0,01 с при равнинном характере местности и продольном уклоне менее 30 ‰, по табл. 5.2, находим фактическое t_ц = 0,016 с.

;

По графикам рис. 5.1 и 5.2 для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 17 см), согласно табл. 5.2 0,07 м находим исходные значения остаточной деформации:

= 0,00067 м;

= 0,001 м;

= 0,0014 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа Б (щебня 48 %) на БНД90/130 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_кр5 = 0,00067´1,6´1,3 = 0,001 м;

h_кр10 = 0,001´1,6´1,3 = 0,002 м;

h_кр15 = 0,0014´1,6´1,3 = 0,003 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,0; = 4335 авт./сут:

= 0,55´4335´1,0^0,5^´^15-1 = 2384 авт./сут.

По табл. 5.6. определяем средний годовой износ покрытия при = 2384, равный 0,68 мм. С учетом применения в покрытии гранитного щебня уменьшаем полученное значение на 50 %, тогда средний годовой износ равен 0,34 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,34´5 = 1,7 мм (0,002 м);

D_и10 = 0,34´10 = 3,4 мм (0,003 м);

D_и15 = 0,34´15 = 5,1 мм (0,005 м).

Общая ожидаемая глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле (6.1):

= (0,15×(0,014 + 0,003) + 0,001)×2,56 + 0,002 = 0,011 м;

= (0,015 (0,02 + 0,004) + 0,002) 2,56 + 0,003 = 0,017 м;

= (0,15 (0,022 + 0,004) + 0,003) 2,56 + 0,005 = 0,023 м.

Максимальная глубина колеи с 85 % обеспеченностью составит (см. формулу (6.2)):

= 0,011 (1 + 1,04 0,27) = 0,014 м;

= 0,017 (1 + 1,04 0,27) = 0,022 м;

= 0,023 (1 + 1,04 0,27) = 0,029 м.

ПРИМЕР 3

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге Iб категории, расположенной в Московской области. Исходные данные для расчета (см. п. 2.1):

- грунт земляного полотна - супесь пылеватая Е_г = 54 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок крупный Е_п = 130 МПа, h = 30 см; щебень, укрепленный цементом, Е_щ = 1000 МПа, h = 17 см; асфальтобетон крупнозернистый высокопористый Е = 2000 МПа, h = 7 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый Е = 2000 МПа, h = 6 см; плотный асфальтобетон (на БНД 60/90) мелкозернистый типа Б (щебня 49 %) Е = 3200 МПа на гранитном щебне, h = 5 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,65 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 21 град);

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 11,2; 15,3; 17,5; 15,6; 10,1 °С;

- характер местности - равнинный;

- продольный уклон дороги не превышает 30 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	8000
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью or 1 до 2 т	500
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	1150
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	220
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	740
Автобусы	350
Тягачи с прицепами	450
	å = 11410 авт./сут.

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	8200
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	580
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	1000
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	300
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	760
Автобусы	350
Тягачи с прицепами	450
	å = 11665 авт./сут.

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

N_p₁ = 500´0,005 + 1150´0,2 + 220´0,7 + 740´1,25 + 350´0,7 + 450´1,5 = 2232;

N_p₂ = 580´0,005 + 1000´0,2 + 300´0,7 + 760´1,25 + 350´0,7 + 450´1,5 = 2283.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1). Значения коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,2; 11; 17 соответственно. Количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Московской области оно составляет 125, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для четырехполосных дорог он равен 0,35.

N_C₅ = 0,6´0,35´2232´5,2´125 = 3,04´10⁵;

N_C₁₀ = 0,6´0,35´2232´11´125 = 6,45´10⁵.

N_C₁₅ = 0,6´0,35´2232´17´125 = 0,99´10⁵.

Остаточные деформации в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2) для соответствующих значений N_с и при угле внутреннего трения 21 град: h_гр5 = 0,011; h_гр10 = 0,013; h_гр15 = 0,015. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 968/54 = 17,9 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,06, а для отношения h/D = 65/37 = 1,8 по табл. 3.5 определяем К_ha = 1,02.

H_зп5 = 0,011´l,06´1,02 = 0,012 м;

H_зп10 = 0,013´1,06´1,02 = 0,014 м;

H_зп15 = 0,015´1,06´1,02 = 0,016 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4.1; 4.3). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 130/54 = 2,4 и h_п = 30 см, а для слоя, укрепленного цементом, щебня при Е_щ/Е_г = 1000/54 = 18,5 и h_щ = 17 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.3) получаем:

e_п/e_г = 0,5, e_щ/e_г = 0,06.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п5 = 0,5´e_г5 = 0,5´0,012 = 0,006 м;

e_щ5 = 0,06´e_г₅ = 0,06´0,012 » 0;

e_п₁₀ = 0,5´e_г₁₀ = 0,5´0,013 = 0,007 м;

e_щ₁₀ = 0,06´e_г₁₀ = 0,06´0,013 = 0,001 м;

e_п₁₅ = 0,5´e_г₁₅ = 0,5´0,015 = 0,008 м;

e_щ15 = 0,06´e_г₁₅ = 0,06´,015 = 0,001 м.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основания на 5-й, 10-й и 15-й годы:

= 0,006 + 0 = 0,006 м;

= 0,007 + 0,001 = 0,008 м;

= 0,008 + 0,001 = 0,009 м.

°С.

По табл. 5.1. определяем Т_рсг = 2,3 дней.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_C₅ = 0,6´0,35´2232´5,2´2,3 = 5606;

N_C₁₀ = 0,6´0,35´2232´11´2,3 = 11859;

N_C₁₅ = 0,6´0,35´2232´17´2,3 = 18327.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки, приведенного к t_ц = 0,01 с при равнинном характере местности и продольном уклоне менее 30 ‰ по табл. 5.2, находим фактическое t_ц = 0,013 с.

;

По графикам рис. 5.1 и 5.2 для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 18 см) согласно табл. 5.2 0,07 м, находим исходные значения остаточной деформации:

= 0,00072 м; = 0,0012 м; = 0,0015 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа Б (щебня 49 %) на БНД 60/90 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_кр5 = 0,00072´0,9´1,3 = 0,001 м;

h_кр10 = 0,0012´0,9´1,3 = 0,001 м;

h_кр15 = 0,0015´0,9´1,3 = 0,002 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,02; = 11410 авт./сут:

= 0,35´11410´1,02^0,5^´^15-1 = 4840 авт./сут.

По табл. 5.6 определяем средний годовой износ покрытия при =4840, равный 1,1 мм. С учетом применения в покрытии гранитного щебня уменьшаем полученное значение на 50 %, тогда средний годовой износ 0,55 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,55´5 = 2,8 мм (0,003 м);

D_и10 = 0,55´10 = 5,5 мм (0,006 м);

D_и15 = 0,55´15 = 8,3 мм (0,008 м).

Общая средняя глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле (6.1):

= (0,015 (0,012 + 0,006) + 0,001) 2,56 + 0,003 = 0,012 м;

= (0,15×(0,013 + 0,008)+ 0,001)×2,56 + 0,006 = 0,017 м;

= (0,15 (0,015 + 0,009) + 0,002) 2,56 + 0,008 = 0,022 м.

Максимальная глубина колеи с 85 %-ной обеспеченностью составит (см. формулу (6.2):

= 0,012×(1 + 1,04×0,25) = 0,015 м;

= 0,017 (1 +1,04×0,25) = 0,021 м;

= 0,023 (1 +1,04 0,25) = 0,029 м.

ПРИМЕР 4

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге III категории, расположенной в Красноярском крае.

Исходные данные для расчета:

- грунт земляного полотна - супесь пылеватая Е_г = 29 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок мелкий Е_п = 100 МПа, h = 40 см; щебень Е_щ = 400 МПа, h = 21 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый Е = 1400 МПа, h = 8 см; плотный асфальтобетон (на БНД 90/130) мелкозернистый типа В (щебня 32 %) Е = 2400 МПа на известняковом щебне, h = 4 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,82 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 12 град);

- характер местности - равнинный;

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 8,3; 15,3; 18,2; 14,9; 8,6 °С;

- продольный уклон дороги не превышает 30 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	800
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	60
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	75
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	195
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	70
Автобусы	40
Тягачи с прицепами	35
	å = 1275 авт./сут

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	805
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	55
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	75
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	200
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	75
Автобусы	40
Тягачи с прицепами	40
	å = 1290 авт./сут

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

N_p₁ = 60´0,005 + 75´0,2 + 195´0,7 + 70´1,25 + 40´0,7 + 35´1,5 = 320;

N_p₂ = 55´0,005 + 75´0,2 + 200´0,7 + 75´1,25 + 40´0,7 + 40´1,5 = 337.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1), значение коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,5; 12,6; 21,6 соответственно, количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Красноярского края оно составляет 140, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для двухполосных дорог он равен 0,55.

N_C₅ = 0,6´0,55´320´5,5´140 = 8,14´10⁴.

N_C₁₀ = 0,6´0,55´320´12,6´140 = 1,46´10⁵;

N_C₁₅ = 0,6´0,55´320´21,6´140 = 3,17´10⁵.

Остаточные деформации в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2.) для соответствующих значений N_c и при угле внутреннего трения 12 град: h_гр5 = 0,012; h_гр10 = 0,016; h_гр15 = 0,021. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

= 455 МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 455/29 = 15,7 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,07, а для отношения h/D = 73/37 = 1,97 по табл. 3.5 определяем K_h_а = 1,01.

h_зп5 = 0,012´1,07´1,01 = 0,013 м;

h_зп10 = 0,016´1,07´1,01 =0,017 м;

h_зп15 = 0,021´1,07´1,01 = 0,023 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4; 5). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 120/29 = 4,1 и h_п = 40 см, а для слоя щебня при Е_щ/Е_г = 400/29 = 13,8 и h_щ = 21 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.2) получаем:

e_п/e_г = 0,29, e_щ/e_г = 0,2.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п5 = 0,29´e_г5 = 0,29´0,012 = 0,003 м;

e_щ5 = 0,2´e_г5 = 0,2´0,012 = 0,002 м;

e_п₁₀ = 0,29´e_г1₀ = 0,29´0,016 = 0,005 м;

e_щ10 = 0,2´e_г1₀ = 0,2´0,016 = 0,003 м;

e_п₁₅ = 0,29´e_г15 = 0,29´0,021 = 0,006 м;

e_щ15 = 0,2´e_г1₅ = 0,2´0,021 = 0,004 м.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основанияна 5-й, 10-й и 15-й годы:

= 0,003 + 0,002 = 0,005 м;

= 0,005 + 0,003 = 0,008 м;

= 0,006 + 0,004 = 0,01 м.

°С.

По табл. 5.1 определяем Т_рсг = 1,2 дня.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_С5 = 0,6´0,55´320´5,5´1,2 = 697;

N_С10 = 0,6´0,55´320´12,6´1,2 = 1597;

N_С15 = 0,6´0,55´320´21,6´1,2 = 2737.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки, приведенного к t_ц = 0,01 с при равнинном характере местности и продольном уклоне менее 30 ‰ по табл. 5.2, находим фактическое t_ц = 0,02 с.

;

По графику рис. 5.1. для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 12 см) согласно табл. 5.2 0,06 м, находим исходные значения остаточной деформации:

= 0,00025 м; = 0,00042 м; = 0,00056 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа В (щебня 32 %) на БНД 90/130 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_кр5 = 0,00025´2´1,3 = 0,001 м;

h_кр10 = 0,00042´2´1,3 = 0,001 м;

h_кр15 = 0,00056´2´1,3 = 0,001 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,01; = 1275 авт./сут:

= 0,55´1275´1,01^0,5^´^15-1 = 748 авт./сут.

По табл. 5.6 определяем средний годовой износ покрытия при =748, равный 0,42 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,42´5 = 2,1 мм (0,002 м);

D_и10 = 0,42´10 = 4,2 мм (0,004 м);

D_и15 = 0,42´15 = 6,3 мм (0,006 м).

Общая средняя глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле 6.1:

= (0,15 (0,012 + 0,005) + 0,001) 2,56 + 0,002 = 0,011 м;

= (0,015×(0,016 + 0,008)+ 0,001)×2,56 + 0,004 = 0,016 м;

= (0,15×(0,021 + 0,01)+ 0,001)×2,56 +0,006 = 0,02 м.

Максимальная глубина колеи с 85 %-ной обеспеченностью составит (см. формулу (6.2)):

= 0,011×(1 +1,04×0,3) = 0,014 м;

= 0,016×(1 + 1,04×0,3) = 0,021 м;

= 0,02×(1 + 1,04×0,3) = 0,026 м.

ПРИМЕР 5

Требуется определить ожидаемую глубину колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы (при отсутствии ремонтных мероприятий) на дороге III категории, расположенной в Ставропольском крае.

Исходные данные для расчета (см. пункт 2.1):

- грунт земляного полотна - суглинок легкий Е_г = 72 МПа;

- конструкция дорожной одежды включает: песок мелкий Е_п = 100 МПа, h = 20 см; щебень Е_щ = 350 МПа, h = 19 см; асфальтобетон крупнозернистый пористый, Е = 2800 МПа, h = 6 см; асфальтобетон плотный (на БНД40/60) мелкозернистый типа А (щебня 52 %) Е = 4400 МПа на известняковом щебне, h = 4 см;

- расчетная влажность грунта земляного полотна 0,6 в долях от границы текучести (угол внутреннего трения 24 град);

- среднемесячные температуры воздуха месяцев с устойчивой положительной температурой: 16,7; 21,7; 23,4; 22,6; 15,9 °С;

- характер местности - пересеченный;

- продольный уклон дороги 30 ... 40 ‰.

Данные учета интенсивности движения на дороге в первый год эксплуатации дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	1000
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	100
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	150
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	70
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	90
Автобусы	70
Тягачи с прицепами	85
	å = 1565 авт./сут

Данные учета интенсивности движения на дороге во второй год службы дорожной одежды

Типы автомобилей	Количество автомобилей в сутки
Легковые автомобили	1050
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	100
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	140
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	75
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	90
Автобусы	70
Тягачи с прицепами	90
	å = 1615 авт./сут

Показатель изменения общей интенсивности движения вычисляют по формуле (2.2):

N_p₁ = 100´0,005 + 150´0,2 + 70´0,7 + 90´1,25 + 70´0,7 + 85´1,5 = 369;

N_p₂ = 100´0,005 + 140´0,2 + 75´0,7 + 90´1,25 + 70´0,7 + 90´1,5 = 378.

Показатель изменения приведенной интенсивности движения вычисляем по формуле (2.2):

Ожидаемое суммарное число приложений расчетной нагрузки при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна рассчитываем по формуле (3.1). Значения коэффициента суммирования на 5-й, 10-й и 15-й годы находят по графику рис. 3.1. К_с = 5,2; 11; 17 соответственно. Количество расчетных дней в году назначают по табл. 3.2 и для Ставропольского края составляет 145, коэффициент полосности находим в табл. 3.1, для двухполосных дорог он равен 0,55.

N_С5 = 0,6´0,55´369´5,2´145 = 9,17´10⁴;

N_C₁₀ = 0,6´0,55´369´11´145 = 1,9´10⁵;

N_C₁₅ = 0,6´0,55´369´17´145 = 3,0´10⁵.

Остаточные деформации в грунте земляного полотна вычисляют по выражению (3.3), при этом исходные значения остаточной осадки определяем по графику (рис. 3.2) для соответствующих значений N_с и при угле внутреннего трения 24 град: h_гр5 = 0,008; h_гр10 = 0,009, h_гр15 = 0,01. По формуле (3.4) вычисляем средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды:

= 879 МПа.

Для отношения Е_д/Е_г = 879/72 = 12,2 по табл. 3.4 назначаем К_Е = 1,13, а для отношения h/D = 49/37 = 1,32 по табл. 3.5 определяем К_ha = 12.

Определив все величины, входящие в выражение (3.3), вычисляем остаточные деформации в грунте земляного полотна на 5-й, 10-и и 15-й годы:

h_зп5 = 0,008´1,13´1,2 = 0,011 м;

h_зп10 = 0,009´1,13´1,2 = 0,012 м;

h_зп15 = 0,01´1,13´1,2 = 0,014 м.

Относительные значения остаточных деформаций в слоях основания определяем по графикам (рис. 4.1; 4.2). Для песчаного слоя при Е_п/Е_г = 100/72 = 1,4 и h_п = 20 см, а для слоя щебня при Е_щ/Е_г = 350/72 = 4,9 и h_щ = 19 см.

По графикам (рис. 4.1 и 4.2) получаем:

e_п/e_г = 1,0, e_щ/e_г = 0,58.

Абсолютные значения остаточных деформаций в слоях основания составят:

e_п5 = 1,0´e_г5 = 1,0´0,011 =0,011 м;

e_щ5 = 0,58´e_г5 = 0,58´0,011 = 0,006 м;

e_п10 = 1,0´e_г10 = 1,0´0,012 = 0,012 м;

e_щ10 = 0,58´e_г10 = 0,58´0,012 = 0,007 м;

e_п15 = l,0´e_г15 = 1,0´0,014 = 0,014 м;

e_щ15 = 0,58´e_г15 = 0,58´0,014 = 0,008 м.

Общие абсолютные остаточные деформации в слоях основания:

= 0,011 + 0,006 = 0,017 м;

= 0,012 +0,007 = 0,019 м;

= 0,014 + 0,008 = 0,022 м.

= 20,1 °С.

По табл. 5.1. определяем Т_рсг = 28 дней.

Тогда суммарное число приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1) составляет:

N_C₅ = 0,6´0,55´369´5,2´28 = 17730;

N_C₁₀ = 0,6´0,55´369´11´28 = 37505;

N_C₁₅ = 0,6´0,55´369´17´28 = 57962.

Для вычисления по формуле (5.2) фактического суммарного числа приложений расчетной нагрузки, приведенного к t_ц = 0,01 с при пересеченном характере местности и продольном уклоне 30 ... 40 ‰ по табл. 5.3, находим фактическое t_ц = 0,027 с.

;

По графику рис. 5.2 для соответствующих значений фактического числа приложений расчетной нагрузки и толщины сдвигоопасной зоны, равной (при суммарной толщине слоев асфальтобетона 10 см) согласно табл. 5.2 0,05 м, находим исходные значения остаточной деформации:

= 0,0017 м; = 0,0024 м; = 0,003 м.

Расчетные значения остаточных деформаций в слоях асфальтобетона вычисляют по формуле (5.3), с учетом поправки на фактический коэффициент вязкого сопротивления (по табл. 5.5 и 5.4), применения в покрытии асфальтобетона типа А (щебня 52 %) наБНД40/60 и выпора по краям колеи окончательно получим:

h_кр5 = 0,0017´0,7´1,3 = 0,0015 »0,002 м;

h_кр10 = 0,0024´0,7´1,3 = 0,002 м;

h_кр15 = 0,003´0,7´1,3 = 0,003 м.

В случае применения битума марки БНД 90/130 составляющая глубины колеи в слоях асфальтобетона составит:

h_кр5 = 0,002´1,6´1,3 = 0,004 м;

h_кр10 = 0,0024´1,6´1,3 = 0,005 м;

h_кр15 = 0,003´1,6´1,3 = 0,006 м.

Для определения величины износа покрытия необходимо вычислить по формуле (5.4) и табл. 5.7 общую фактическую интенсивность движения на полосу среднюю за 15 лет при q_o = 1,03; = 1565 авт./сут:

= 0,55´1565´1,03^0,5^´^15-1 = 1043 авт./сут.

По табл. 5.6 определяем средний годовой износ покрытия при = 1043 равный 0,46 мм. Составляющая глубины колеи за счет износа покрытия на 5-й, 10-й и 15-й годы составит:

D_и5 = 0,46´5 = 2,3 мм (0,002 м);

D_и10 = 0,46´10 = 4,6 мм (0,005 м);

D_и15 = 0,46´15 = 6,9 мм (0,007 м).

Общая средняя глубина колеи на 5-й, 10-й и 15-й годы службы дорожной одежды определяется по формуле 6.1 и в случае применения БНД 40/60 составляет:

= (0,15 (0,011 + 0,016) + 0,002) 2,56 + 0,002 = 0,017 м;