3.4.2 Дорожная одежда
Требуемый модуль упругости дорожной одежды капитального типа для дороги IБ категории определен по результатам подсчета интенсивности движения на 20-летнюю перспективу в соответствии с требованиями СН РК 3.03-19-2006 «Проектирование дорожных одежд нежесткого типа».
Определение интенсивности движения производилось путем непосредственного учета на перегоне км 213 – 223 в соответствии с требованиями ПР РК 218-04-97 «Инструкция по учету интенсивности движения транспортного потока на автомобильных дорогах».
На дороге отмечено большое количество транзитных перевозок с использованием большегрузного тяжелого транспорта. За расчетную нагрузку принята нагрузка, соответствующая автомобилю группы А3, с нормативной статической нагрузкой на ось 130кН.
В данном проекте принятый коэффициент изменения роста интенсивности движения составляет 1,04.
На основе принятого коэффициента изменения роста интенсивности движения и имеющихся фактических данных по учету состава транспортных потоков на 2011г, в таблице приведен прогноз интенсивности движения на перспективу.
Предполагаемая расчетная интенсивность движения в физических единицах составит в 2030 году 9 702 авт/сутки, приведенная к легковому автомобилю – 15 556 ед./ сутки.
Результаты подсчета интенсивности и определения требуемого модуля упругости приведены в таблицах ниже:
ВЕДОМОСТЬ подсчета интенсивности движения автотранспортных средств и расчет интенсивности на перспективный период (2030г) в прямом и обратном направлениях (подсчет в июле 2014г) |
||||||||||||||||||||||
Рабочий проект «Реконструкция автомобильной дороги "Алматы - Усть-Каменогорск"км 118-км259 ,участок км 213-км 233. |
||||||||||||||||||||||
№ |
Перспективный период |
Легковые и пикапы |
Автобусы |
Одиночные грузовики |
Автопоезда (прицеп, полуприцеп) |
Тракторы |
Мотоциклы |
Всего |
||||||||||||||
Легкие |
Тяжелые |
До 2т |
2-5 тн |
5-10 тн |
Свыше 10тн. |
Автопоезда с прицепом количество осей |
Седельные тягачи с полуприцепом, количество осей |
Легкие |
Тяжелые |
|||||||||||||
2-х осн. |
3-х осн. |
11-11 |
11-12 |
12-11 |
12-12 |
111 |
112 |
113 |
122 |
123 |
||||||||||||
1 |
2011 |
3713 |
83 |
29 |
119 |
127 |
26 |
21 |
46 |
125 |
38 |
29 |
107 |
16 |
23 |
15 |
32 |
39 |
5 |
2 |
11 |
4605 |
2 |
2012 |
3862 |
86 |
30 |
124 |
132 |
27 |
22 |
48 |
130 |
39 |
30 |
111 |
16 |
24 |
15 |
33 |
40 |
5 |
3 |
11 |
4789 |
3 |
2013 |
4016 |
89 |
32 |
129 |
137 |
28 |
22 |
50 |
136 |
41 |
32 |
116 |
17 |
25 |
16 |
34 |
42 |
5 |
3 |
12 |
4981 |
4 |
2014 |
4177 |
93 |
33 |
134 |
142 |
29 |
23 |
52 |
141 |
42 |
33 |
120 |
18 |
26 |
16 |
36 |
44 |
5 |
3 |
12 |
5180 |
5 |
2015 |
4344 |
97 |
34 |
139 |
148 |
30 |
24 |
54 |
147 |
44 |
34 |
125 |
19 |
27 |
17 |
37 |
46 |
6 |
3 |
13 |
5387 |
6 |
2016 |
4518 |
101 |
36 |
145 |
154 |
31 |
25 |
56 |
152 |
46 |
36 |
130 |
19 |
28 |
18 |
38 |
47 |
6 |
3 |
13 |
5603 |
7 |
2017 |
4698 |
105 |
37 |
151 |
160 |
32 |
26 |
58 |
159 |
48 |
37 |
135 |
20 |
29 |
18 |
40 |
49 |
6 |
3 |
14 |
5827 |
8 |
2018 |
4886 |
109 |
38 |
157 |
167 |
34 |
27 |
61 |
165 |
50 |
38 |
141 |
21 |
30 |
19 |
42 |
51 |
6 |
3 |
14 |
6060 |
9 |
2019 |
5082 |
113 |
40 |
163 |
173 |
35 |
28 |
63 |
172 |
52 |
40 |
147 |
22 |
32 |
20 |
43 |
53 |
7 |
3 |
15 |
6302 |
10 |
2020 |
5285 |
118 |
42 |
170 |
180 |
36 |
29 |
66 |
178 |
54 |
42 |
152 |
23 |
33 |
21 |
45 |
55 |
7 |
3 |
16 |
6554 |
11 |
2021 |
5496 |
122 |
43 |
176 |
187 |
38 |
31 |
68 |
185 |
56 |
43 |
158 |
23 |
34 |
22 |
47 |
58 |
7 |
4 |
16 |
6817 |
12 |
2022 |
5716 |
127 |
45 |
184 |
195 |
39 |
32 |
71 |
193 |
58 |
45 |
165 |
24 |
36 |
22 |
49 |
60 |
7 |
4 |
17 |
7089 |
13 |
2023 |
5945 |
132 |
47 |
191 |
203 |
41 |
33 |
74 |
201 |
60 |
47 |
171 |
25 |
37 |
23 |
51 |
62 |
8 |
4 |
18 |
7373 |
14 |
2024 |
6183 |
138 |
49 |
199 |
211 |
43 |
34 |
77 |
209 |
63 |
49 |
178 |
26 |
38 |
24 |
53 |
65 |
8 |
4 |
18 |
7668 |
15 |
2025 |
6430 |
143 |
51 |
206 |
219 |
44 |
36 |
80 |
217 |
65 |
51 |
185 |
27 |
40 |
25 |
55 |
67 |
8 |
4 |
19 |
7974 |
16 |
2026 |
6687 |
149 |
53 |
215 |
228 |
46 |
37 |
83 |
226 |
68 |
53 |
193 |
28 |
42 |
26 |
57 |
70 |
9 |
4 |
20 |
8293 |
17 |
2027 |
6955 |
155 |
55 |
223 |
237 |
48 |
39 |
87 |
235 |
71 |
55 |
201 |
30 |
43 |
27 |
59 |
73 |
9 |
5 |
21 |
8625 |
18 |
2028 |
7233 |
161 |
57 |
232 |
246 |
50 |
40 |
90 |
244 |
73 |
57 |
209 |
31 |
45 |
28 |
62 |
76 |
9 |
5 |
21 |
8970 |
19 |
2029 |
7522 |
168 |
59 |
242 |
256 |
52 |
42 |
94 |
254 |
76 |
59 |
217 |
32 |
47 |
30 |
64 |
79 |
10 |
5 |
22 |
9329 |
20 |
2030 |
7823 |
174 |
62 |
251 |
267 |
54 |
44 |
97 |
264 |
79 |
62 |
226 |
33 |
49 |
31 |
67 |
82 |
10 |
5 |
23 |
9702 |
к легковым автом |
1 |
3 |
5 |
1,5 |
2 |
2,5 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
5 |
6 |
3,5 |
4 |
5 |
6 |
6 |
2,5 |
3,5 |
0,5 |
|
|
К для пересеч. и горн. местности |
1 |
1 |
1 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1 |
1 |
1 |
|
|
Привед. к легков. автомобилю |
7823 |
523 |
308 |
452 |
640 |
161 |
131 |
351 |
1109 |
381 |
369 |
1624 |
140 |
234 |
185 |
480 |
591 |
26 |
18 |
12 |
15 556 |
|
РАСЧЕТ приведенной интенсивности движения к интенсивности расчетных автомобилей группы А3 на автомобильной дороге "Алматы - Усть-Каменогорск" км 118-259,участок км213- км223. |
||||
Расчетный год - 2014 (планируемый год сдачи дороги эксплуатацию) |
||||
№№ пп |
Категория транспортных средств |
Интенсивность движения, авт/сут |
Суммарный к-т приведения к расчетной нагрузке А3 |
Произведение |
1 |
Легковые и микроавтобусы |
4177 |
0.00 |
0.0 |
2 |
Автобусы средней вместимости |
93 |
0.011 |
1.0 |
3 |
Автобусы большой вместимости |
33 |
0.23 |
7.6 |
4 |
Малые грузовики грузоподъемность до 2т |
134 |
0.00 |
0.0 |
5 |
2х осные грузовики грузоподъемностью до 5т |
142 |
0.06 |
8.5 |
6 |
2-х осные грузовики грузоподъемностью до 10 т |
29 |
0.32 |
9.2 |
7 |
3-х осные грузовики грузоподъемностью до 10 т |
23 |
0.17 |
4.0 |
8 |
3-х осные грузовики грузоподъемностью более 12 т |
52 |
2.72 |
141.5 |
9 |
2-х осные грузовики с прицепом (11-11) |
141 |
0.89 |
125.5 |
10 |
2-х осные грузовики с прицепом (11-12) |
42 |
3.30 |
140.0 |
11 |
3-х осные грузовики с прицепом (12-11) |
33 |
2.55 |
83.8 |
12 |
3-х осные грузовики с прицепом (12-12) |
120 |
2,6 |
312 |
13 |
2-хосные седельные тягачи с полуприцепами (111) |
18 |
0.61 |
10.9 |
14 |
2-х осные седельные тягачи с полуприцепами (112) |
26 |
2.55 |
66.3 |
15 |
2-х осные седельные тягачи с полуприцепами (113) |
16 |
4.73 |
77.7 |
16 |
3-х осные седельные тягачи с полуприцепами (122) |
36 |
3.90 |
138.8 |
17 |
3-х осные седельные тягачи с полуприцепами (123) |
44 |
6.08 |
266.3 |
18 |
Трактора легкие |
5 |
0.00 |
0.0 |
19 |
Трактора тяжелые |
3 |
0.01 |
0.0 |
20 |
Мотоциклы |
12 |
0.00 |
0.0 |
|
Итого: |
|
|
1393 |
Вычисляем интенсивность движения в первый год службы (2014г), приведенную к расчетной нагрузке группы А3 с учетом четырех полос движения по формуле (6.5):
Nр= 1 393 0,35 = 487,8 ед/сут
Расчетное суммарное количество приложений расчетной нагрузки группы А3 (20лет), определена по формуле (6.6):
∑ Nр = 365 х 487,8 х (1,04 20–1) : (1,04 - 1) = 9 378 605 ед.
Требуемый модуль упругости определяется в зависимости от расчетного суммарного количества приложений расчетной нагрузки (формула 6.8) за срок службы конструкции дорожной одежды с параметром С = 4,0:
Етр= 120+74 (lg ∑Np - 4.0) = 340 МПа
Требуемый уровень надежности для I категории дороги с капитальным типом покрытия (согласно таблице 6.1 СН РК 3.03-19-2006) Кн = 0,95; коэффициент прочности Кпр = 1,00. С учетом этого:
Еобщ = Ер= Етр х Кпр = 340 х1,00 = 340 МПа
Полученный общий модуль упругости превышает минимальный согласно требованиям пункта 6.14
Емин = 230 МПа.
Исходные данные представлены в таблице
Таблица исходных данных
Материал |
h слоя, см |
Е, МПа, при расчете |
Расчет на растяжение при изгибе и сдвиге |
||||
по допус-тимому упругому прогибу |
по сдвигоустойчивости |
Е, МПа |
|
о |
С, МПа |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1. Щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-20 |
5 |
3200 |
550 |
4500 |
2,8 |
- |
- |
2. Асфальтобетон горячий крупнозернистый на битуме БНД 60/90 |
10 |
2000 |
550 |
2800 |
1,6 |
- |
- |
3. Асфальтобетон горячий пористый на битуме БНД 90/130 |
12 |
1400 |
450 |
2200 |
1,40 |
- |
- |
4. Щебеночно-песчаная смесь С4 |
20 |
275 |
275 |
275 |
- |
- |
- |
5. Подстилающий слой из ПГС |
25 |
180 |
180 |
180 |
- |
45 |
0,02 |
5. Грунт земляного полотна – суглинок легкий |
- |
49 |
- |
- |
- |
21 |
0,023 |
МПа
КОНСТРУИРОВАНИЕ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
В настоящем проекте принята нежесткая дорожная одежда с усовершенствованным капитальным покрытием. Конструирование дорожной одежды велось в соответствии с СН РК 3.03-19-2006 «Проектирование дорожных одежд нежесткого типа».
Конструкция дорожной одежды во всех вариантах представлена 5 слоями: двухслойное асфальтобетонное покрытие, верхний слой основания из обработанных материалов, нижний слой основания изщебеночно-песчаной смеси и подстилающий слой (дополнительный слой основания) из природной гравийно-песчаной смеси.
В соответствии с техническим заданием, в конструкции дорожной одежды предусматривалось широкое использование местных материалов, в т.ч. отходов промышленности, одним из которых являются золы уноса ТЭЦ Алматинской области.
Предварительно было разработано и рассмотрено на Научно-техническом совете КАД МТК РК 2 варианта конструкции дорожной одежды: с верхним слоем основания из золоминерального материала и армирующей прослойкой из геотекстильного материала “Armapal” (1 вариант) и пористого асфальтобетона (2 вариант). По результатам рассмотрения вариантов Заказчиком и НТС КАД, по критериям стоимости, технологичности устройства и обеспеченности исходным сырьем и материалами, к дальнейшему проектированию был принят основной вариант дорожной одежды на суглинистых грунтах следующей конструкции (подробный расчет смотрите Приложение к пояснительной записке).
ТИП 1. На суглинистых грунтах
Материал |
Е, МПа |
Нсл. см |
Отношение |
Еобщ |
||
h/D |
Ен/Ес |
Еобщ/Ес |
||||
1. Щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-20 |
3 200 |
5 |
0.119 |
0.09 |
0.111 |
354,2 |
2. Асфальтобетон горячий крупнозернистый на битуме БНД 60/90 |
2 000 |
10 |
0.238 |
0.10 |
0.151 |
303 |
3. Асфальтобетон горячий пористый на битуме БНД 90/130 |
1 400 |
12 |
0.286 |
0.09 |
0.150 |
210 |
4. Щебеночно-песчаная смесь С4 |
275 |
20 |
0.476 |
0.31 |
0.472 |
129.7 |
5. Подстилающий слой из ПГС природной |
180 |
25 |
0.595 |
0.274 |
0.475 |
85.6 |
6. Грунт земляного полотна – суглинок легкий |
49 |
|
|
|
|
49 |
Толщина конструкции дорожной одежды тип -1 на суглинистых грунтах – 72см.
Площадь покрытия 494 636м2.
В связи с разнообразием грунтов, слагающих верхний слой земляного полотна разработаны и расчитаны другие типы дорожной одежды на скальных грунтах и на площадках отдыха, приведенные ниже:
ТИП-2. На скальных грунтах
Материал |
Е, МПа |
Нсл. см |
Отношение |
Еобщ |
||
h/D |
Ен/Ес |
Еобщ/Ес |
||||
1. Щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-20 |
3 200 |
5 |
0.12 |
0.108 |
0.115 |
368 |
2. Асфальтобетон горячий крупнозернистый на битуме БНД 60/90 |
2 000 |
10 |
0.24 |
0.123 |
0.173 |
346 |
3. Асфальтобетон горячий пористый на битуме БНД 90/130 |
1 400 |
12 |
0.29 |
0.116 |
0.175 |
245 |
4. Нижний слой основания из щебеночно-песчаной смеси С4, фр. 0-40мм |
275 |
15 |
0,36 |
0.473 |
0.59 |
162.3 |
5. Грунт рабочего слоя зем. полотна – песок гравелистый, гравийно-песчаный, скальный или разрыхленный скальный грунт |
130 |
|
|
|
|
130 |
Толщина конструкции дорожной одежды на скальных грунтах тип-2 – 42см.
Площадь покрытия 12 395 м2.
Дорожная одежда на стоянках и площадках отдыха
Материал |
Е, МПа |
Нсл. см |
Отношение |
Еобщ |
||
h/D |
Ен/Ес |
Еобщ/Ес |
||||
1. Щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-20 |
3 200 |
5 |
0.12 |
0.06 |
0.072 |
230 |
2. Асфальтобетон горячий крупнозернистый на битуме БНД 60/90 |
2 000 |
10 |
0.24 |
0.05 |
0.096 |
191.5 |
3. Щебеночно-песчаная смесь С4 |
275 |
15 |
0,36 |
0.28 |
0.413 |
103.2 |
4. Подстилающий слой из природной ПГС |
180 |
20 |
0,48 |
0.26 |
0.394 |
70.8 |
5. Грунт земляного полотна – супесь легкая |
49 |
- |
- |
|
|
49 |
Толщина дорожной одежды на стоянках – 50см