Меню

Номер изолинии границы термического сопротивления дорожной одежды



I-X — номера изолиний; 1 — граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов; 2 — то же, островного; 3 — Северный полярный круг

4.10. Теоретическое сопротивление дорожной одежды R(од)о вычисляют по формуле:

, [м 2 К/Вт], (4.7)

где nод — число конструктивных слоев дорожной одежды без морозозащитного слоя;

lод(i) — коэффициент теплопроводности отдельных слоев в мерзлом состоянии, Вт/(мК).

4.11. Величину требуемого термического сопротивления Rод(тр) вычисляют по формуле:

где Rпp — приведенное термическое сопротивление, определяемое при помощи номограммы (см. п. 4.12);

Код — коэффициент, учитывающий срок службы дорожной одежды, между капитальными ремонтами (табл. 4.7);

Кувл — коэффициент, учитывающий схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна, принимаемый при 2-й и 3-й схемах увлажнения равным единице, а при 1-ой схеме увлажнения — по табл. 4.8;

d — понижающий коэффициент, принимаемый для II1, II3 и II5 дорожно-климатических подзон равным 1,0; для II2, II4 и II6, подзон равным 0,95; для III-ей дорожно-климатической зоны равным 0,90; для IV дорожно-климатической зоны равным 0,85 (схему дорожно-климатических зон см. Приложение 2).

4.12. Rпp определяют с помощью номограммы (рис. 4.6) методом итерации через отношение lдоп/(СпучСр) (горизонтальная ось номограммы). Значения lдоп, Спуч, и Ср определяют соответственно по табл. 4.3, 4.9, и 4.10.

При назначении величины Ср по табл. 4.10 подбирают допустимую глубину промерзания hпр(доп) таким образом, чтобы получаемому значению отношения lдоп/(СпучСр) соответствовала величина hпр(доп) на вертикальной оси номограммы, равная принятой при определении Ср. Подбор нужно начинать со значения hпр(доп), соответствующего наименьшей допустимой глубине промерзания.

Расстояние Ну от низа дорожной одежды до уровня подземных вод, необходимое для использования номограммы, определяют, приняв за исходную, полученную в соответствии с п. 4.6 ориентировочную толщину морозозащитного слоя hмз и вычислив при заданном hмз общую толщину дорожной одежды hoд.

При глубине залегания подземных вод на участке дороги, отличающейся от указанных на номограмме, нужно определить два значения Rпр. Одно — при значении Ну на номограмме более, а другое — при значении Ну на номограмме менее данного. Искомое значение Rпp устанавливают методом интерполяции между соответствующими величинами.

4.13. После завершения расчета толщины морозозащитного слоя по формуле (4.6) сравнивают полученное значение hмз с предварительно назначенной величиной hмз. Разница не должна быть более 5 см. В противном случае расчет необходимо повторить.

Рис 4.6. Номограмма для определения требуемого термического сопротивления дорожной одежды Rод(тр): I-Х — номера изолиний на карте (рис. 4.6); I — кривая расчета для 1-го и 2-го типов увлажнения рабочего слоя земляного полотна; Ну — глубина залегания расчетного УГВ от низа дорожной одежды, включая морозозащитные слои

№ изолинии на карте (рис. 4.5) Значение коэффициента Код при сроке службы дорожной одежды между капитальными ремонтами
менее 10 лет 10 лет 20 лет
I-II 0,70 0,85 1,0
III-X 0,80 0,90 1,0
№ изолинии на карте (рис. 4.5) Значение коэффициента Кувл при первой схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна
I 0,8
II 0,65
III 0,55
IV 0,45
V 0,40
VI 0,35
VII 0,30
VIII 0,30
IX 0,25
X 0,25
№ изолинии на карте (рис. 4.5) Значение показателя Спуч для грунтов:
Слабопучинистых Пучинистых Сильнопучинистых Чрезмерно пучинистых
I 0,70 1,40 2,10 2,80
II 0,60 1,25 1,85 2,50
III 0,55 1,10 1,65 2,20
IV 0,50 1,00 1,50 2,00
V 0,45 0,90 1,35 1,80
VI 0,40 0,80 1,20 1,60
VII 0,35 0,70 1,05 1,40
VIII 0,30 0,60 0,90 1,20
IX 0,25 0,50 0,75 1,00
X 0,20 0,40 0,60 0,80

Примечание. Группу грунта по степени пучинистости допускается определять с помощью табл. 4.1 и 4.2.

Грунт земляного полотна Значение коэффициента Ср в зависимости от толщины дорожной одежды (hод, м) и допустимой глубины промерзания (hпр(доп), см)
hод = 0,5 hод = 1,0 hод = 1,5 hод = 2,0
hпр(доп) hпр(доп) hпр(доп) hпр(доп)
0-50 51-100 > 100 0-100 > 100 0-100 > 100 0-100 > 100
Песок пылеватый 0,60 0,55 0,50 0,50 0,45 0,45 0,40 0,40 0,35
Супесь легкая 0,70 0,65 0,60 0,60 0,55 0,55 0,50 0,50 0,45
Супесь пылеватая 0,75 0,70 0,65 0,65 0,60 0,60 0,55 0,55 0,50
Суглинок легкий, суглинок легкий пылеватый 0,80 0,75 0,70 0,70 0,65 0,65 0,60 0,60 0,55
Суглинок тяжелый, суглинок тяжелый пылеватый, глина 0,85 0,80 0,75 0,75 0,70 0,70 0,65 0,65 0,60

Примечание. При промежуточных значениях толщины дорожной одежды следует принимать значение Ср по интерполяции соответствующих величин.

4.14. Расчет толщины теплоизолирующего слоя осуществляется также как и морозозащитного. В расчет следует включать толщину дорожной одежды, необходимую по условиям обеспечения прочности и дренирования, а также значения показателя пучинистости грунта Спуч (табл. 4.11); толщину теплоизолирующего слоя следует определять по графику (рис. 4.7) в зависимости от Rод(тр) и Rод(о).

Рис. 4.7. График для определения необходимой толщины теплоизолирующего слоя из пенопласта

Значения показателя Спуч для грунтов
Слабопучинистых Пучинистых Сильнопучинистых Чрезмернопучинистых
0,50 1,0 1,5 2,0

4.15. Пенопласт, используемый для устройства теплоизолирующего слоя должен удовлетворять следующим требованиям: прочность на сжатие при 10 % линейной деформации не менее 0,40 МПа, предел прочности при изгибе — не менее 0,70 МПа, водопоглощение по объему — не более 0,45, теплопроводность — не более 0,032 Вт/(мК) (при методах испытания по действующим ГОСТам). Выбор нужной марки пенопласта следует проводить с учетом результатов опытной проверки на дорогах.

4.16. Если рабочий слой земляного полотна включает два слоя из грунтов с различной пучинистостью (что может быть предусмотрено в целях сокращения объемов привозного менее пучинистого грунта), толщину морозозащитного слоя при верхней части рабочего слоя из менее пучинистого грунта следует рассчитывать по формуле:

где hмз1 — толщина морозозащитного слоя, которая необходима в случае полной замены местного грунта на привозной менее пучинистый, м;

hмз2 — толщина морозозащитного слоя, которая необходима при однослойной конструкции земляного полотна из местного грунта, м;

hпр(доп) — допустимая глубина промерзания земляного полотна в случае полной замены местного грунта на привозной менее пучинистый, м;

Duгр — толщина слоя замены грунта от низа дорожной одежды (без морозозащитного слоя), конструкция которой обеспечивает прочность и дренирование, м.

Расчет значений hмз1, hмз2 и hпр(доп) выполняется в соответствии с п.п. 4.9-4.13. Максимальное значение Duгр равно hмз1 + hпр(доп).

Расчет толщины теплоизолирующего слоя при замене верхней толщи земляного полотна на менее пучинистый грунт следует проводить так же, как для морозозащитного слоя.

4.17. Для определения величины морозного пучения, требуемой толщины морозозащитного или теплоизолирующего слоя может быть использована также методика, основанная на определении коэффициента влагопроводности грунта Квл (см. Приложения 7.1 и 7.2). Методику рекомендуется использовать в порядке накопления опыта ее применения. Пример применения методики приведен в приложении 8 (пример 12).

Источник

Предисловие

Настоящие Методические рекомендации разработаны ФГУП «Союздорнии».

Методические рекомендации разработаны в развитие ОДН 218.046-00 «Проектирование нежестких дорожных одежд», а также в развитие ВСН 84-89 «Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты». Методические рекомендации предназначены для обеспечения возможности накопления практического опыта применения термоизолирующих прослоек из экструзионного пенопласта «Пеноплэкс» в конструкциях дорожных одежд в условиях опытного строительства.

Читайте также:  Синий цвет одежды оратора вызывает

д-р технич. наук, проф. В.Д. Казарновский,

д-р геолого-минерал. наук, проф. С.Е. Гречищев,

к.т.н. Е.С. Пшеничникова

при участии инж. Н.И. Черновой и к.т.н. И.В. Лейтланд.

Предполагается, что реализация настоящих Методических рекомендаций как в части проектирования, так и строительства будет осуществляться при научном сопровождении, в рамках которого будут предусмотрены последующие наблюдения за построенными конструкциями в процессе их эксплуатации.

Замечания, пожелания и возникающие вопросы по Методическим рекомендациям просьба направлять по адресу: 143900, г. Балашиха-6, Московская обл., ш. Энтузиастов, 79, Союздорнии.

1. Общие положения

1.1. Термоизолирующие прослойки из «Пеноплэкса» в конструкции дорожной одежды могут применяться:

— как альтернатива устройству традиционных морозозащитных слоев для снижения деформаций пучения при промерзании конструкции, в которой в пределах глубины промерзания имеются пучинистые грунты;

— как альтернатива устройству повышенных насыпей или устройству термоизоляции из торфа в зоне вечной мерзлоты, обеспечивающих реализацию 1-го принципа проектирования — сохранения вечномерзлого грунта в основании (или теле) насыпи с исключением просадок полотна при оттаивании его основания (или ее мерзлой части).

1.2. Первое направление использования термоизолирующей прослойки может быть реализовано на дорогах общей сети и ведомственных дорогах в любой дорожно-климатической зоне при наличии сезонного промерзания-оттаивания грунтов с повышенной пучинистостью.

Второе направление может быть реализовано на дорогах общей сети и ведомственных дорогах только в зоне вечной мерзлоты или в специальных проектных решениях, рассчитанных на особые условия строительства и эксплуатации дороги (временные дороги, спецдороги и т.п.).

1.3. Эффект от применения теплоизолирующего слоя, используемого для снижения морозного пучения, может быть получен за счет:

— уменьшения объема качественных материалов, используемых в дорожной одежде для обеспечения ее морозоустойчивости;

— возможности использования в верхней части земляного полотна местных пучинистых грунтов (без их замены);

— повышения долговечности конструкции вследствие исключения периодически возникающих деформаций морозного пучения;

— возможности понижения рабочих отметок насыпей на участках, где при традиционных конструкциях действуют ограничения СНиП по минимальному возвышению насыпи над уровнем подземных или поверхностных вод, а также над уровнем земли;

— понижения расчетной влажности грунта земляного полотна и соответствующего повышения расчетных значений прочностных характеристик грунта за счет снижения влагонакопления при процессе морозного пучения;

— снижения требуемой толщины дренирующего слоя за счет исключения поступления воды снизу при оттаивании земляного полотна.

1.4. Эффект от применения теплоизолирующего слоя для предотвращения оттаивания грунта, используемого в конструкции в мерзлом состоянии в зоне вечной мерзлоты, может быть получен за счет:

— уменьшения объемов привозных грунтов при сооружении земляного полотна по 1-му принципу (сохранение мерзлого грунта);

— обеспечения возможности использования в земляном полотне грунтов с любой степенью увлажнения в виде мерзло-комковатого материала;

— обеспечения возможности уменьшения рабочих отметок насыпей, сооружаемых по 1-му принципу в зоне вечной мерзлоты с соответствующим уменьшением объемов земляных работ;

— исключения необходимости замены грунта в основании дорожной одежды в выемке;

повышения надежности и долговечности дорожной конструкции, запроектированной по 1-му принципу;

— сокращения затрат на уплотнение грунтов при сооружении насыпей;

— снижения экологического ущерба при строительстве дорог в северных районах.

1.5. Конструктивные решения с использованием термоизолирующих прослоек должны быть обоснованы соответствующими расчетами, указанными в настоящем пособии.

2. Обеспечение морозоустойчивости дорожной конструкции при сезонном промерзании с помощью термоизолирующего слоя из «Пеноплэкса».

2.1. Условия морозоустойчивости дорожной конструкции (по ОДН 218.046-00)

(1)

где l пуч — расчетная величина морозного пучения конструкции;

— допустимая величина морозного пучения, устанавливаемая по табл. 1.1.

Допустимое морозное пучение, см

2.2. Расчет величины морозного пучения конструкции

2.2.1. Специальные мероприятия по снижению или исключению морозного пучения конструкции (включая устройство теплоизолирующих слоев) должны рассматриваться в тех случаях, когда определенная расчетом величина морозного пучения конструкции превышает допустимые значения, указанные в табл. 1.1.

2.2.2. Для определения расчетной величины морозного пучения конструкции l пуч могут быть использованы методики, предусмотренные в ОДН 218.046-00 и представленные в приложении 1:

— методика, основанная на использовании осредненной для заданных условий величины морозного пучения традиционных конструкций, полученной по результатам региональных наблюдений, с введением корректирующих табличных коэффициентов (метод Ленфилиала Союздорнии);

— методика, основанная на использовании непосредственно определяемой экспериментально величины коэффициента влагопроводности грунта (метод проф. И.А. Золотаря).

2.3. Способы обеспечения морозоустойчивости дорожной конструкции

2.3.1. При несоблюдении условия морозоустойчивости конструкции (см. п. 2.1.1) принимают специальные меры для повышения морозоустойчивости, назначаемые на основе технико-экономических расчетов.

2.3.2. Традиционно применяемыми способами повышения морозоустойчивости дорожных конструкций являются:

— использование в рабочем слое взамен местных пучинистых грунтов привозных непучинистых или слабопучинистых грунтов (замена грунта). При выборе грунта учитывают действующую классификацию грунтов по пучинистости (табл. 2.1);

— увеличение расстояния от низа дорожной одежды до уровня подземных или поверхностных вод за счет увеличения высоты насыпей или устройства дренажной системы в выемке (осушение земляного полотна);

— устройство морозозащитного слоя из непучинистых грунтов и минеральных материалов, в т.ч. укрепленных малыми дозами минеральных или органических вяжущих;

— устройство основания дорожной одежды из монолитных материалов (типа тощего бетона или зернистых материалов, обработанных минеральными или органическими вяжущими).

Классификация грунтов по степени пучинистости при замерзании (СНиП 2.05.02-85 прил. 2, табл. 6)

Группы грунтов по пучинистости

Относительное морозное пучение

2.3.3. К нетрадиционным способам повышения морозоустойчивости относят способы, предусматривающие использование в конструкции промышленных изделий в виде различного рода прослоек:

— гидроизолирующих (полиэтиленовые пленки, гидроизол и др.);

— теплоизолирующих слоев, снижающих глубину промерзания или полностью исключающих промерзание грунта;

— армирующих прослоек из геотекстиля и геосеток, обеспечивающих повышение равномерности деформаций пучения конструкции.

Теплоизолирующие слои могут устраиваться из различных материалов, как естественных (торф), так и искусственных (материалы с пониженной теплопроводностью, в том числе пенопласты различных типов, отвечающие определенным требованиям).

Теплоизолирующие слои из экструзионных пенопластов применяют для повышения морозоустойчивости дорожной конструкции в особо неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, характерных для 2-го и 3-го типа местности по увлажнению. В зависимости от особенностей конкретного участка возможно либо не допускать промерзания насыпи и ее основания и исключить таким образом морозное пучение грунтов полностью, либо уменьшить глубину промерзания и, соответственно, до допустимой его величины.

В общем случае вид теплоизолирующего материала и параметры теплоизолирующего слоя определяются на основе специальных расчетов и технико-экономических обоснований.

Теплоизолирующие слои из «Пеноплэкса» могут быть применены как в случае насыпей, отсыпанных из пучиноопасных грунтов, так и в выемках, основание которых сложено пучиноопасными грунтами.

2.4. Расчет и конструирование дорожной одежды с термоизолирующим слоем из плит «Пеноплэкс»

2.4.1. Расчет требуемой толщины термоизолирующего слоя из «Пеноплэкса» при обеспечении морозоустойчивости дорожной конструкции

2.4.1.1. Для расчета требуемой толщины теплоизолирующего слоя могут применяться:

— метод, использующий понятие о термическом сопротивлении конструкции (В.И. Рувинский);

— метод, использующий в качестве характеристики грунта коэффициент влагопроводности, определяемый экспериментально (И.А. Золотарь).

Расчет по термосопротивлению

2.4.1.2. Требуемую толщину теплоизолирующего слоя h п по этому методу приближенно можно определить по формуле:

где R од(тр) — требуемое для данных условий термическое сопротивление дорожной одежды, при котором морозное пучение конструкции не превысит допустимой величины (табл. 1.1), м 2 К/Вт;

Читайте также:  Старинная женская распашная одежда 5 букв

l п — коэффициент теплопроводности «Пеноплэкса», Вт/мк;

— термическое сопротивление части конструкции дорожной одежды, расположенной над теплоизолирующим слоем;

hi — толщина i -го слоя конструкции, м;

l i — коэффициент теплопроводности i -го слоя, Вт/мк;

п — число конструктивных слоев в конструкции, включая термоизолирующий слой.

2.4.1.3. Величину требуемого термического сопротивления R од(тр) вычисляют по формуле:

где R пр — приведенное термическое сопротивление, определяемое с помощью номограммы (см п. 2.4.1.4);

Код — коэффициент, учитывающий срок службы дорожной одежды между капитальными ремонтами (табл. 2.1),

Кувл — коэффициент, учитывающий схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна, принимаемый при 2-й и 3-й схемах увлажнения равным единице, а при 1-й схеме увлажнения — по графику рис. 2.1.

d — понижающий коэффициент, принимаемый по табл. 2.2 .

2.4.1.4. Приведенное термическое сопротивление R пр определяют, используя карту (рис. 2.2 ) и номограмму (рис. 2.3 ). По карте устанавливают номер расчетной изолинии, отвечающей положению объекта. При расположении объекта между изолиниями расчеты выполняются для двух близлежащих изолиний с последующим осреднением результатов. По номограмме величину R пр определяют методом итерации через отношение l доп /(СпучСр) (горизонтальная ось номограммы).

При этом значения Спуч и Ср определяют соответственно по табл. 2.3 и 2.4, а l доп — по табл. 1.1.

При назначении величины Ср по табл. 2.3 подбирают допустимую глубину промерзания h пр(доп) таким образом, чтобы получаемому значению отношения l доп /(СпучСр) соответствовала величина h пр(доп) на вертикальной оси номограммы, равная принятой при определении Ср. Подбор нужно начинать со значения h пр(доп) , соответствующего наименьшей допустимой глубине промерзания.

2.4.1.5. При глубине залегания подземных вод на участке дороги, отличающейся от указанных на номограмме (рис. 2.3), нужно определить два значения R пр . Одно — при значении Н g на номограмме более, а другое — при значении Н g на номограмме менее данного. Искомое значение R пр устанавливают методом интерполяции между соответствующими величинами.

Значение коэффициента Код при сроке службы дорожной одежды между капитальными ремонтами

Примечание. Схему дорожно-климатических зон см. МСМ 46-2000, прил. 2.

№ изолиний на карте

Рис. 2.1. График для определения коэффициента Кувл при 1-й схеме увлажнения.

Значение коэффициента Ср в зависимости от толщины дорожной одежды (hод, м) и допустимой глубины промерзания (hпр(доп), см)

Суглинок легкий, суглинок легкий пылеватый

Суглинок тяжелый, суглинок тяжелый пылеватый, глина

Примечание. При промежуточных значениях толщины дорожной одежды следует принимать значение Ср по интерполяции соответствующих величин

2.4.1.6. Требуемое термическое сопротивление дорожной одежды, при котором пучение грунта исключается ( R од(о) ), определяют по табл. 2.5.

2.4.1.7. Требуемую толщину теплоизолирующего слоя из «Пеноплэкса» вычисляют по формуле 2.1.

Рис. 2.2. Карта с изолиниями для определения требуемых значений термического сопротивления дорожной одежды:

I — Х — номера изолиний; 1 — граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов; 2 — то же, островного

Рис. 2.3. Номограмма для определения приведенного термического сопротивления дорожной одежды R пр .

I — Х — номера изолиний на карте (рис. 2.2); 1 — кривая расчета для 1-го и 2-го типов увлажнения рабочего слоя земляного полотна; Н g — глубина залегания расчетного УГВ от низа дорожной одежды, включая морозозащитный слой

Расчет с использованием коэффициента влагопроводности

2.4.1.8. Требуемую толщину (hs) теплоизолирующего слоя из пеноплэкса устанавливают из соотношения:

где — допустимая глубина промерзания, см;

s — характеристика суровости зимнего периода (сумма градусочасов отрицательной температуры, умноженная на 0,001), назначаемая по табл. П.1.7 (см. Приложение).

2.4.1.9. Величина допустимой глубины промерзания определяется по формуле:

где — допустимая величина пучения (табл. 1.1), см;

d — плотность воды, г/см 3 ;

r сух — плотность сухого грунта, г/см 3 ;

W весср — средняя весенняя весовая влажность грунта, доли единицы;

W нз — весовая влажность по незамерзшей воде (табл. 2.6), доли единицы;

— полная влагоемкость в долях единицы;

r Т — плотность частиц грунта, г/см 3 ;

Значения влажности Wh и W нз для различных грунтов

Супесь тяжелая пылеватая

Суглинок легкий пылеватый

Суглинок тяжелый пылеватый

2.4.1.10. Средняя весенняя весовая влажность грунта вычисляется по формуле:

(2.5.)

где Wh — влажность грунта по жидкой фазе в зоне первичного льдовыделения, назначаемая по табл. 2.6;

W н — начальная влажность грунта;

D W отн — отношение осеннего приращения влажности к максимально возможной величине приращения влажности грунта, устанавливаемое по графику рис. 2.4 в зависимости от параметров F и М;

С — коэффициент, определяемый по графику рис. 2.5 в зависимости от параметра Z.

2.4.1.11. Параметры F , М и Z , необходимые для использования графиков, определяют соответственно по формулам:

(2.7.)

(2.8.)

где квлп — коэффициент влагопроводности, устанавливаемый экспериментально, см 2 /час;

t вл — продолжительность периода осеннего влагонакопления, час, принимаемая по табл. П.1.7 (см. Приложение);

h в — расчетное удаление верха земляного полотна от уровня грунтовых или поверхностных вод, см;

h до — суммарная толщина слоев дорожной одежды, см;

L — характеристика слоя промерзания грунта земляного полотна.

2.4.1.12. Величину L для случаев квлп £ 2,0 см 2 /час устанавливают по выражению:

(2.9.)

Для случаев квлп = 2,1 ¸ 5,0 см 2 /час используют выражение:

2.4.1.13. Поскольку величина hs в выражении (2.3) входит и в правую часть, определение hs ведется методом итераций. Для этого задаются величиной hs, вычисляют правую часть выражения (2.3) и сравнивают результат с принятым значением hs . Расчет заканчивают, если различие не будет превышать 10 %.

Рис. 2.4. Номограмма для определения D W отн при значениях F.

2.4.2. Учет термоизолирующего слоя из «Пеноплэкса» в расчете дорожной одежды на прочность.

2.4.2.1. Проверка на прочность конструкции дорожной одежды с теплоизолирующим слоем из «Пеноплэкса» производится в соответствии с расчетами, предусмотренными ОДН 219.046-00 (для нежестких дорожных одежд) и ВСН 197-91 (для жестких дорожных одежд).

Учет влияния термоизолирующего слоя на прочность конструкции дорожной одежды осуществляется путем приведения системы подстилающий грунт + слой «Пеноплэкса» к однородному слою с расчетным модулем упругости, равным общему модулю упругости на поверхности слоя «Пеноплэкса» (). Последний вычисляют по формуле:

Рис. 2.5. График для определения коэффициента С, используемого для вычисления весенней влажности.

где Ег — модуль упругости грунта, подстилающего термоизоляционный слой, МПа, (при слоистой толще принимается общий модуль упругости на поверхности толщи под «Пеноплэксом»), МПа;

Еп — модуль упругости «Пеноплэкса», МПа;

Do — расчетный диаметр отпечатка колеса, см;

h п — толщина слоя «Пеноплэкса», см.

Практическое определение величины расчетного модуля осуществляют с помощью номограммы (рис. 2.7), построенной по зависимости (2.11).

2.4.2.2. При конструировании дорожных одежд со слоями из «Пеноплэкса» следует учитывать, что, исходя из технологических особенностей их устройства, над «Пеноплэксом» должен быть устроен защитный слой из дискретного материала, предохраняющий его от воздействия построечной техники, а под «Пеноплэксом» — выравнивающий слой толщиной 5 — 10 см. Защитный слой целесообразно устраивать из дренирующего материала.

2.4.2.3. Если между подстилающим грунтом и «Пеноплэксом» имеется прослойка песчаного грунта (дренирующий слой) толщиной более 5 см в выражение (2.2) вместо Ег подставляется общий модуль на поверхности песчаной прослойки, определяемый по обычной методике. При меньшей толщине песчаной прослойки допускается не учитывать ее влияние в расчете.

Читайте также:  Описание одежды литературного персонажа

2.4.2.4. При применении в конструкции дорожной одежды термоизолирующего слоя из «Пеноплэкса» следует выполнить проверку этого слоя на прочность при одноосном сжатии. Проверка ведется по двум расчетным случаям:

— для условий эксплуатации дороги;

— для условий строительства дорожной одежды.

Проверка ведется по зависимости:

(2.12)

где Z Т — глубина расположения прослойки от поверхности, к которой прилагается внешняя нагрузка (поверхность покрытия для условий эксплуатации и поверхность слоя засыпки при строительстве);

— допустимая глубина по условию прочности прослойки на одноосное сжатие.

Рис. 2.7. Номограмма для расчета общего модуля двухслойной системы «теплоизолятор — подстилающий грунт»:

hв — толщина слоя пенопласта; Ев — модуль упругости пенопласта; Ен — модуль упругости грунта.

Приближенно величину устанавливают по формуле:

где D — расчетный диаметр отпечатка колеса расчетной нагрузки, м;

P — давление от расчетного колеса на поверхность покрытия или слоя засыпки, МПа;

R — прочность «Пеноплэкса» на одноосное сжатие при многократном нагружении, МПа;

к — коэффициент запаса, принимаемый равным 1,3.

В случае, если , прочность «Пеноплэкса» не обеспечена и следует увеличить глубину расположения прослойки.

2.4.2.5. При расчете на условия эксплуатации в качестве расчетной нагрузки принимается нагрузка, на которую рассчитывается вся дорожная конструкция.

При расчете на условия строительства параметры нагрузки выбираются в зависимости от применяемой техники и технологии устройства слоев, располагаемых над прослойкой «Пеноплэкса».

2.4.2.6. Во всех случаях рекомендуется располагать прослойку на глубине не менее 0,30 м от поверхности, к которой прикладывается нагрузка.

В случае применения при строительстве техники на гусеничном ходу в формулу (2.13) вместо D следует подставить величину 2 b , равную ширине гусеницы, и получаемое по формуле значение увеличить на 20 %.

2.4.3. Схемы конструктивных решений дорожных одежд с термоизолирующими слоями из «Пеноплэкса»

2.4.3.1. Принципиальная схема дорожной конструкции с термоизолирующим слоем представлена на рис. 2.8.

Прослойка «Пеноплэкса» со смежными слоями образуют единый дополнительный слой основания (ДСО), который может кроме термоизолирующей функции при необходимости нести одновременно функции дренирующего и морозозащитного слоя.

Схема предполагает необходимость:

— обеспечения эффективности полной или частичной теплозащиты пучинистого грунта земляного полотна от промерзания;

— требующегося обеспечения дренирования дорожной одежды;

— учета снижения расчетного модуля упругости земляного полотна, защищаемого слоем «Пеноплэкса»;

— защиты слоя «Пеноплэкса» от механических повреждений в процессе строительства;

— учета двухмерности схемы промерзания полотна.

2 — несущее основание;

3 — дополнительный слой основания с термоизолирующей прослойкой;

4 — пучинистый грунт;

5 — термоизолирующая прослойка;

6 — грунт в основании насыпи.

Рис. 2.8. Принципиальная схема дорожной конструкции с термоизолирующим слоем (для условий сезонного промерзания).

2.4.3.2. Эффективность теплозащиты достигается:

— правильным расположением теплоизолирующей прослойки в конструкции;

— правильным назначением ее толщины и ширины.

2.4.3.3. Требуемая толщина теплоизолирующего слоя определяется по методике, изложенной в п. 2.4.1.

Необходимая ширина теплоизолирующей прослойки принимается равной не менее, чем на 2,0 — 1,5 м больше ширины проезжей части или равной ширине земляного полотна по верху. При необходимости требуемая ширина может быть уточнена на основе специальных расчетов по двухмерной задаче (учет двухмерности).

2.4.3.4. Дренирование дорожной одежды с теплоизолирующим слоем обеспечивается устройством дренирующего слоя, который может предусматриваться в трех вариантах:

— в виде песчаного слоя, располагаемого под теплоизолирующим;

в виде песчаного слоя, вмещающего в себя теплоизолирующий слой;

— в виде дренирующего слоя из геотекстиля, обладающего продольной водопроницаемостью.

2.4.3.5. Толщина дренирующего слоя определяется расчетом по методике, изложенной в ОДН 218.046-00. Если термоизолирующий слой предусматривает исключение промерзания пучинистого грунта земляного полотна, из расчета дренирующего слоя исключается учет поступления воды снизу.

2.4.3.6. Для учета влияния низкомодульного теплоизолирующего слоя на прочность дорожной конструкции теплоизолирующий слой рассматривается как элемент земляного полотна. Расчетный модуль земляного полотна с такой прослойкой устанавливается в соответствии с п. 2.4.2. С учетом его величины осуществляется расчет дорожной одежды на прочность и назначение ее конструкции по всем условиям прочности.

2.4.3.7. При устройстве слоев дорожной одежды, расположенных выше теплоизолирующей прослойки, возникает опасность разрушения прослойки построечным транспортом или применяемыми дорожными машинами. Для защиты слоя из «Пеноплэкса» толщина засыпки над этим слоем не должна быть менее 30 см (при одноразовой отсыпке). Этот слой при необходимости может быть запроектирован как дренирующий или дополнительный морозозащитный слой.

2.4.3.8. Возможные варианты конструкции дополнительного слоя основания (ДСО) с теплоизолирующей прослойкой «Пеноплэкс» представлены на рис. 2.9.

Вариант 1 предусматривает расположение теплоизолирующей прослойки внутри песчаного дренирующего слоя. В этом случае ДСО одновременно может выполнять функции дренирующего, теплоизолирующего и морозозащитного слоя. Толщина ДСО должна быть не менее требуемой по расчету на морозоустойчивость и осушение.

Вариант 2. Здесь ДСО выполняет те же функции, что и в варианте 1. Дренирующая прослойка из геотекстиля позволяет более глубоко расположить «Пеноплэкс» от поверхности ДСО, что обеспечивает повышение общего модуля на поверхности ДСО и может в некоторых случаях позволить снизить толщину дорожной одежды (что проверяется расчетами на прочность).

Вариант 3. Этот вариант может быть применен, когда часть толщины дренирующего слоя может быть заменена недренирующим местным грунтом (тем же пучинистым грунтом, что и под «Пеноплэксом»), Толщина слоя недренирующего грунта назначается по расчету на морозное пучение и прочность.

В этом варианте «Пеноплэкс» укладывается на монтажный песчаный слой толщиной 5 — 10 см. Использование пучинистого грунта над «Пеноплэксом» позволяет замедлять промерзание конструкции по сравнению с песчаным грунтом и частично использовать более дешевый грунт. Указанные предпосылки могут позволить рассматривать вопрос о возможном уменьшении толщины «Пеноплэкса», т.е. в целом — о снижении строительной стоимости конструкции по сравнению с вариантом 1. Вместе с тем общий модуль на поверхности ДСО в данном случае может оказаться ниже, чем в 1-м и 2-м варианте, что потребует усиления дорожной одежды. Решение о выборе оптимального варианта осуществляется на основе расчетов.

3 — пучинистый грунт;

Рис. 2.9. Варианты схем конструкций дополнительного слоя основания (ДСО) с применением теплоизоляции из плит «Пеноплэкс»

Вариант 4 отличается от варианта 3 только тем, что в качестве монтажного слоя (играющего также роль дренирующей прослойки под теплоизолятором) используется геотекстиль, обладающий продольной водопроницаемостью.

2.4.3.9. Указанные варианты конструкции ДСО могут быть применены как для нежестких, так и для жестких дорожных одежд. Толщины отдельных прослоек в ДСО назначаются на основе расчетов дорожных одежд на морозоустойчивость, на прочность и на осушение в соответствии с действующими нормами.

2.4.4. Требования к пенополистиролам, используемым в дорожных конструкциях

Теплоизоляционные материалы, применяемые в дорожных конструкциях, должны:

— сохранять теплоизолирующие свойства под воздействием влаги, температуры и агрессивных вод в течение всего периода эксплуатации дороги;

— быть морозостойкими (определяют циклическим промораживанием в зависимости от условий строительства);

— быть биостойкими (определяют на основе химического анализа);

— быть нетоксичными (заключение СЭС);

— обладать технологичностью в работе (размеры плит, удобные в работе, возможность скрепления плит, например, шпунтовка);

— выдерживать нагрузки, возникающие при укладке и уплотнении вышележащих слоев дорожной одежды (испытание на прочность при сжатии);

— выдерживать нагрузки от вышележащих слоев насыпи и транспорта во времени (испытание длительно действующей нагрузкой),

— обладать теплофизическими и прочностными характеристиками, приведенными в табл. 2.1.

Источник