МИНИСТЕгыКО ТРА’.ОПОРУЛОГ' СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДО'ОЖИЫИ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

I союздорнии )

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИИ НА ОСНОВАНИЯХ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Моек .6— 1972

Содержание

Стр.

Предисловие ...................... 3

Общие положения................... 5

Конструкции ...................... 6

Нормативные и расчетные параметры........ 12

Расчет цементобетонных покрытий.......... 16

Приложения

1.    Расчет коэффициента однородности бетона

по прочности.................. 31

2.    Нормативные модули упругости, коэффициен

ты Пуассона и линейных температурных расширений бетона............... 35

3.    Назначение расчетного модуля упругости и

коэффициента постели основания ....... 37

4.    Рекомендации по предварительному назна

чению вероятно допустимых наименьшей толщины и наибольшей длины плит покрытия ....................... 39

5.    Методика расчета величины и повторяемос

ти температурных напряжений и суммарных напряжений от нагрузки и температуры ...    41

6. Методика расчета условной нагрузки на колесо, сопротивления бетона на выносливость, приведения различных состава и интенсивности движения автомобилей к расчетным и определения расчетной тол

условию предельного равновесия при сдвиге*).

9.    Конструкцию шва расширения, размещение и количество в нем стальных штырей (штыревое соединение) принимают по пп.23-27 ВСН 139-68. Расстояние между швами расширения принимают по данным расчета, приведенным в настоящих 'Методических рекомендациях'.

10.    Конструкцию продольного шва назначают по п. 29 ВСН 139-68, но паз продольного шва нарезают шириной 4-6 мм в затвердевшем бетоне или в све же уложен ном бетоне шириной до 8 мм на глубину не менее 0,25 h . Паз должен быть заполнен резино-битумной мастикой. Количество стальных стержней-анкеров-назначают согласно расчету, приведенному в настоящих 'Методичес -ких рекомендациях'.

11.    Конструкцию швов сжатия и количество стальных штырей принимают в соответствии с п.28 ВСН 139-68 , учитывая следующие рекомендации.

Стальные штыри в швах сжатия, используемые для предупреждения образования ступенек между плитами в швах и частично для передачи нагрузки с плиты на плиту, назначают в зависимости от принятого варианта конструкции дорожной одежды. При первом варианте дорожной одежды допускается не применять штыри. Во всех других вариантах дорожной одежды (кроме опыт -ных покрытий) обязательно устройство штыревого соединения в швах сжатия.

12.    В конце рабочей смены или при перерыве работ более чем на 3 часа следует устраивать шов коробле -ния. Если в конце рабочей смены требуется устройство шва расширения, то его устраивают на расстоянии одной плиты перед рабочим швом коробления или после него при возобновлении бетонирования покрытия.

Расчет разработан докт.техн.наук А.М.Кривисским и канд.техн.наук М.А.Железниковым.

9

Г н

15. Нормативный модуль упругости бетона Cj соответствующий нормативной прочности R* , принимается равным начальному модулю упругости бетона (приложение 2).

Расчетный модуль упругости бетона Ер для опре -деления изгибающего момента в плите от нагрузки дол

жен соответствовать расчетной прочности бетона вычисляют его по формуле:

h- EfKp, (2) «р- коэффициент, учитывающий снижение Е/ при увеличении напряжений модуля более

0,2 Rp ц , принимаемый равным 0,9.

Расчетный модуль упругости бетона Е_т для опре -деления температурных напряжений в плите должен соответствовать нормативной прочности бетона    R%    ;

находят по формуле:

(3)

где К_т - коэффициент, учитывающий снижение модуля £$ в зависимости от скорости изменения температурных напряжений при многократно повторяющихся приложениях нагрузки от автомобиля, К_т ^ш 0,8.

16. Расчетные величины коэффициентов Пуассона и линейного расширения    бетона    назначают    сог

ласно приложению 2. При определении изгибающих моментов и температурных напряжений коэффициент Пуассона Jii бетона и материала основания можно исключить из расчета, так как при цилиндрическом изгибе плиты получают

0,15*0,20.

13

17.    Нормативный состав движения автомобилей >7^ назначают в процентах для каждой марки автомобиля. Расчетный состав движения flp на дорогах получают исключением из нормативного состава движения количества автомобилей с давлением на заднюю ось менее 4тс

18.    Нормативную интенсивность движения автомоби -лей Пи принимают за расчетный период времени суток ip * 12 час (от 7 час до 19 час) для основной полосы движения в одном направлении, равной не более 90% от перспективной среднесуточной интенсивности движения.

19.    Расчетную суточную интенсивность движения автомобилей каждой марки определяют по формуле:

где К_ц - общий коэффициент использования автомоби — лей по пробегу и грузоподъемности, равный 0,40.

20.    Нормативные нагрузки Р_н на колесо задней оси автомобилей каждой марки назначают согласно стандартам.

21.    Расчетную нагрузку Рр на колесо определяют с учетом коэффициента динамичности по формуле:

Р = р Кп    (⁵)

Р *    >

где К^ - коэффициент динамичности, равный 1,2.

22.    Нормативные напряжения растяжений при изгибе на подошве края середины плиты находят от расчетной нагрузки Рр на колесо каждой марки автомобиля в соответствии с расчетом плит на упругом основании.

23.    Расчетные напряжения на подошве края середи -

14

ны плиты определяют с учетом смещения автомобилей по ширине полосы:

(6)

где К - коэффициент уменьшения напряжений на по-дошве края середины плиты при смешении нагрузки от края к центру плиты.

При смещении нагрузки на 1-25; 45; 75 и 100 см К принимают соответственно равным 1; 0,75; 0,60 и 0,40.

24. Расчетную суточную повторяемость    рас

четных напряжений с учетом расчетной интенсивности

f/p и смещений автомобилей данной марки по ширине полосы определяют по формуле

* - > ^<7>

где Г1_г - распределение автомобилей по ширине полосы, зависящее от интенсивности движения авто -мобилей, категории дороги, ширины обочины и способа укрепления, состояния обочин, нали -чия в конструкции укрепительных полос, вы -соты насыпи; Л/ определяется по данным натурных наблюдений.

При отсутствии наблюдений по распределению авто -мобилей по ширине полосы можно пользоваться ориентировочными средними величинами /1_г для 1 и 11 категорий дорог, приведенными в табл.З.

Таблица 3

Расстояние от края плиты, см Распределение автомобилей разных марок по ширине полосы, % ГАЗ ЗИЛ МАЗ Прицепы Автобусы 0-25 10 15 20 20 20 45 20 25 50 50 50 75 50 50 30 30 30 100 20 10 - - -

15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВАНИЯХ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Одобрены Техническим Управлением Минтрансстроя СССР

Москва-1972

УДК 625.84.001.24

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВАНИЯХ РАЗЛИЧНЫХ ТИ -ПОВ. Союздорнии, М., 1972.

Излагается новый метод расчета толщины и длины плит между швами сжатия, расстояния меж -ду швами расширения и количества стержней-анке -ров в продольных швах цементобетонных покрытий.

В отличие от ранее известных расчетов покрытий как плит на упругом основании предложенный метод расчета позволяет учесть:

-    переменные температурные напряжения в покрытии;

-    повторяемость величин суммарных напря -жений от температуры и нагрузок автомобилей;

-    состав и интенсивность движения автомо -

билей;

-    распределение автомобилей по ширине покрытия;

-    выносливость цементобетона в зависимое -ти от характеристики амплитуды цикла напряжений.

Расчетная прочность бетона определена в зави -симости от допустимой минимальной прочности бетона, определяемой из нормального закона распределения Гаусса. Приведены примеры расчета толщины и длины плит для климатических условий Мос -ковской и Ташкентской областей.

Табл.-20, илл.-4.

Предисловие

В 1968г. Союздорнии разработал новый метод рас -чета цементобетонных дорожных покрытий, который позволяет учесть состав и интенсивность движения авто -мобилей, величину и повторяемость температурных напряжений и срок службы покрытий ('Предложения по расчету и конструированию цементобетонных покрытий на основаниях различного типа', Союздорнии, 1968    ).

Дальнейшие исследования (1968-1970гг.) Союздорнии по этому вопросу позволили предложить более строгие методики определения выносливости и расчетной прочное -ти бетона, расчета величины и повторяемости температурных напряжений в плитах.

Продолжено изучение закономерностей деформирования различных типов оснований при динамическом вза -имодействии слоев дорожной одежды. В результате этих исследований сформулированы основные положения по выбору материалов и расположению слоев дорожной одежды. Эти исследования Союздорнии позволили раз -работать настоящие 'Методические рекомендации по конструированию и расчету цементобетонных покрытий на основаниях различных типов', в которых изложен более совершенный метод расчета бетонных покрытий и содержится новый раздел по конструированию дорожных одежд.

Метод расчета бетонных покрытий Союздорнии был доложен на Х1У Дорожном конгрессе (Прага, 1971 г.). На этом конгрессе другие страны (Англия, Япония.ФРГ) изложили в своих докладах методы расчета бетонных покрытий с аналогичным исходным положением - необходимостью учета числа проходов автомобилей за расчетный срок службы покрытий.

Союздорнии рекомендует при проектировании дорож-

3

ных одежд жесткого типа, наряду с действующей "Ин -струкцией по устройству пементобетонных покрытий автомобильных дорог" (ВСН 139-68), пользоваться настоящими "Методическими рекомендациями" . Применение "Методических рекомендаций" позволит накопить опыт по конструированию и расчету цементобетонных покрытий в различных климатических условиях и уточнить отдельные новые положения расчета.

"Методические рекомендации" разработал канд. техн. наук В.А.Чернигов при участии инж.О.Б.Федотовой.

Все замечания и пожелания по "Методическим рекомендациям" просим направлять по адресу: 143900, Ба -лашиха-6 Московской обл., Союздорнии.

ЗАМ.ДИРЕКТОРА СОЮЗДОРНИИ кандидат технических наук

Н. В. Горел ышев

Общие положения

1.    Настоящие 'Методические рекомендации' предназначены для конструирования и расчета неармированных цементобетонных покрытий на основаниях различного типа автомобильных дорог 1 —III категорий.

2.    При конструировании дорожной одежды с цемен, -тобетонным покрытием необходимо руководствоваться требованиями 'Инструкции по устройству цементобетонных покрытий автомобильных дорог' ВСН 139-68, а также СНиП П-Д.5-62 и СНиП Ш-Д.5-62 с учетом настоящих 'Методических рекомендаций'.

3.    В отличие от ранее рекомендованных методов расчета цементобетонных покрытий как плит на упругом основании предлагаемый метод позволяет учесть:

-    состав и интенсивность движения автомобилей;

-    распределение автомобилей по ширине покры -

тия;

-    переменные температурные напряжения в покрытии, вызванные влиянием климатических условий на их величину и повторяемость;

-    повторяемость суммарных напряжений от наг -рузок и температуры;

-    выносливость цементобетона в зависимости от характеристики амплитуды цикла напряжений.

Благодаря учету указанных факторов оказалось возможным рассчитать толщину и длину плит покрытия для дорог 1-Ш категорий в разных природно-климатических условиях, что нашло отражение в ВСН 139-68 и Типо -вых проектах СоюздорпроектаДИз этих документов исключены неоправдавшие себя типы покрытий с одинаковыми геометрическими размерами плит в различных климатических условиях).

Конструкции

4. Конструкция дорожной одежды с цементобетонным покрытием должна удовлетворять требованиям:

-    прочности-сопротивляемости покрытия и одежды в делом при воздействии нагрузки автомобилей и тем -пературы;

-    трещиностойкости покрытия, выражающей появление допустимого числа поперечных трещин в плитах во времени;

-    ровности покрытия, при которой в течение срока службы покрытия обеспечивается проектная скорость движения автомобилей;

-    шероховатости поверхности покрытия, гаранти -рующей безопасность движения автомобилей при раз -личных скоростях,

5.    Требования к прочности и трещиностойкости пок -рытия удовлетворяются путем назначения толщины и длины плит покрытия на основаниях различной несущей способности согласно приведенному расчету.

6.    Ровность или невозможность неравномерных вер -тикальных смещений покрытия в период срока службы нельзя достигнуть только увеличением толщины покры -тий на основаниях, материал которых необратимо сме -щается во времени от воздействия движущихся автомобилей и температурных деформаций плит, или когда возникают неравномерные вертикальные деформации в результате промерзания и оттаивания грунта основания и земляного полотна.

Поэтому от материала конструктивных слоев дорожной одежды и их размещения по глубине под цементо -бетонным покрытием зависят устойчивость и ровность покрытия. В результате устройства оснований, работающих преимущественно в упругой стадии, наряду с сох-

ранением ровности сильно повышается прочность и тре-щиностойкость покрытия.

7. В результате исследований Союздориии установлено, что при проектировании конструктивных слоев дорожной одежды под цементобетонные покрытия необходимо учитывать следующее:

а)    основание из грунта, укрепленного цементом,обеспечивает (благодаря работе такого основания как пли -ты) приемлемое сохранение ровности покрытия во времени и повышает несущую способность покрытия;

б)    стабилизированное битумом грунтовое основание не повышает несущей способности - прочности покры -тия, а также не предотвращает возникновения перекосов плит во времени - потерю первоначальной ровности покрытия дорог 1-11 категорий. Но при таких основаниях не происходят 'выплески" переувлажненного грунта через швы и ограничено дополнительное увлажнение грунта основания через швы и края покрытия;

в)    основания из несвязных грунтов - песка, щебня, гравия и гравийно-песчаной смеси - не сохраняют во времени первоначальной ровности покрытия дорог 1-11 категорий;

г)    введение выравнивающего слоя толщиной 4-5см из песка или черного песка между подошвой покрытия и поверхностью основания из грунта, укрепленного цемен том, наряду с ослаблением сил трения-сцепления спо -собствует значительному уменьшению передачи упругой энергии в грунт вследствие затухания и отражения вверх упругих колебаний от проезда автомобилей, что повышает устойчивость дополнительных слоев основания из грунта. Выравнивающий слой из песка толщиной до 6см не влияет на уменьшение несущей способности покрытия. Устройство покрытия непосредственно по грунту, укрепленному цементом, без выравнивающего слоя допускается только при соответствующем обосновании;

д)    в грунте слоев основания и земляном полотне до-

7

рог 1 и 11 категорий не должно достигаться предельного равновесия по сдвигу, превышение которого вызывает накопление остаточных деформаций в грунте, что приводит к образованию неровностей, а в отдельных слу -чаях и трещин на покрытии (вследствие потери сплош -ности опирания подошвы плиты по основанию образуется щель);

е) проектирование (конструирование и расчет) до -полнительных морозозащитных и дренирующих слоев основания должно всегда соответствовать расчетным условиям обеспечения водно-теплового режима дорожной одежды согласно 'Методическим указаниям по проектированию морозозащитного и дренирующих слоев в основании проезжей части автомобильных дорог' (М., Орг -трансстрой, 1965). При этом дополнительные слои основания должны быть предусмотрены, как правило, на всю ширину земляного полотна.

8. В развитие п.7 ВСН 139-68 конструкцию дорож -ной одежды с цементобетонным покрытием назначают по одному из вариантов, приведенных в табл.1. Вариант конструкции дорожной одежды выбирают в зависимости от категории дороги с учетом рекомендаций, указанных в табл.1. При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается назначать конструкции дорожной одежды для 1—III категорий дороги без учета рекомендаций табл.1.

Минимальную толщину оснований м различных ма -териалов назначают согласно п.10 ВСН 139-68 с учетом требований СНиП П-Д.5-62 (пп.5.14-5.15). Если по основанию из грунта, укрепленному цементом, не будут подвозить строительные материалы, то в зависимости от дорожно-климатической зоны и типа местности по характеру увлажнения грунтов толщину такого основа -ния на дорогах 1 и 11 категорий Ленинградский филиал Союздорняи рекомендует уточнять согласно расчету по

8