РАСЧЕТ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ПО ДОПУСКАЕМОМУ УПРУГОМУ ПРОГИБУ

Прочность дорожной одежды под действием расчетного автомоби­ля можно оценить по общему модулю упругости

Общий модуль упругости оценивает дорожную одежду как одно- или многослойную конструкцию, которая при приложении расчетной нагрузки имеет одинаковое значение деформации. Общий модуль упругости установлен на основании многочисленных экспериментов по испытаниям дорожной одежды пробными нагрузками и анализа причин разрушения слоев дорожной одежды. Осадка и сжатие отдель­ных слоев многослойной конструкции под действием расчетной нагрузки зависят от толщины слоя и прочности материала, соотноше­ния модулей упругости смежных слоев дорожной одежды.

Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности по критерию, упругого прогиба, если

Требуемый модуль упругости Ет на поверхности покрытия удобно определить по номограмме (рис. 18.1), построенной на основании экспериментальных данных.

Независимо от данных, полученных по номограмме, требуемый модуль упругости Ец должен приниматься не ниже значений, указан­ных в табл. 18.5.

Дальнейший расчет по допускаемому упругому прогибу выпол­няют в такой последовательности. В зависимости от принятого значе­ния требуемого модуля упругости ЕТр определяют толщину верхних слоев дорожной одежды из материалов, обработанных органическими вяжущими:

По требуемому модулю упругости Етр всей дорожной одежды выполняю т послойный расчет по ном ограмме (рис. 18.2), составленной дл я дву хслойного полупространства (рис. 18.3). Ном ограмм а связы­вает значения мо дуля упругости верхнего и нижнего сло ев E1 и Е2, относительную толщину верхнего слоя h/D и общий модуль упругости на поверхности двухслойной системы Бо6щ. Зн ая три из указанных величин, можно определить четвертую.

Исходя из наличия местных дорожно-строительных материалов составляют расчетную схему дорожной одежды. По инструкции ВСН 46-83 дл я конкретных слоев дорожной одежды и грунта зем ляного полотна устанавливают расчетные значения модулей упругости. Расчет по упругому прогибу сводится к определению толщины или модуля упругости одного из констру ктивных слоев многослойной дорожной одежды и в кон ечном итоге к определению толщины слоя основания, устраиваемого из местного материала. Расчет ведут сверху вниз, последовательно определяя модуль упругости на поверхности кажд о­го слоя.

В общем виде расчет вы полняется в следующем порядке:

 а) в зависим ости от кате гор ии дороги и состава движе ния устан ав­ливается тип покрытия (см. пп. 18.1 и 6.3);

б) перспективную интенсивность движ ения N20 с различным процентным содержанием типов автом обилей п риводят к интенсивнос­ти движе ния расчетного автомобиля 7Vp с использован ием коэффициен­та приведения (см. п. 18.2);

в) по ном ограмме (см. рис. 18.1) определяю т требуемый модуль упругости Бтр дорожной одежды с необходимой корректировкой по таб л. 18.5;

г) вычисляют Бо6щ =КПр Ьтр с учетом надежности дорожной одежды и минимального коэффициента прочности Кп о, определяем ого по табл. 18.2;

д) в зависимости от принятого значения Бо6щ предварительно назначают минимальную толщину каждого слоя дорожной одежды (см. п. 18.1);

е) составляют расчетную схему с указанием предварительной толщины слоев дорожной одежды и их модулей упругости (см. рис. 18.3);

ж) по номограмме (см. рис. 18.2) выпол няю т расчет дл я слоев} расположенных в последовательности сверху вниз. Вычислив соотно­шения БОбщ/Б1 и hj/D, с помощью ном ограммы определяют отношение Бобщ/Бр Для этого восстанавливаю т перпендикуляр от абсциссы со значением h jD до кривой со значением Бо6щ/Б1. Из точки пересечения проводят горизонтальную линию вл ево до пер есечения с осью ординат, получая отношение Е^^/Е-у - а. Общий модуль многослойной системы без верхнего слоя определяют из выражения Б^ щ =Ei а;

 

18.4. РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ СЛОЕВ ИЗ СЛАБОСВЯЗНЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПРОТИВ СДВИГА

 

Под действием нагрузок в подстилающем грунте возникают пластические смещения и деформации, влекущ ие за собой сдвиг в грунте земляного полотна. Сдвиг может произойти и в промежуточных слоях конструкций дорожной одежды.

Для того чтобы не возникли деформации сдвига, должно соблю­даться условие:

Активное напряжение сдвига в грунте определяется как сумма напряжений сдвига от временной нагрузки тн и напряжения сдвига от собственного веса дорожной одежды тв.

Под активным напряжением сдвига следует понимать разность между сдвигающими напряжениями и удерживающими силами, обусловленными внутренним трением в грунте. После приведения многослойной конструкции к двухслойной вычисляют отношение Такт/Р п о номограмме, представленной на рис. 18.5. Номограмма по­строена для случая совместной работы на контакте для единичной нагрузки.

Номограммой пользуются следующим образом: от абсциссы со значением £ h/D восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривой со значением  , проводят горизонтальную линию до пересечения с лучом, соответствующим углу внутреннего трения Q подстилающего грунта, и опускают перпендикуляр до пересечения с нижней шкалой оси абсцисс т_якт/р.

Окончательно, активное напряжение сдвига от временной нагруз­ки

 

Напряжение сдвига от собственного веса дорожной одежды тв находят по номограмме (рис. 18.6) в зависимости от суммарной толщи­ны дорожной одежды Efy (горизонтальная ось) и угла внутреннего трения грунта Фгр (лучи на номограмме). Если общее активное напря­жение сдвига в грунте Т при расчете окажется больше допустимого? доп> то следует увеличить толщину отдельных конструктивных слоев дорожной одежды или использовать материалы с более высокими модулями упругости. Изменение толщины слоя или нескольких слоев увеличивает общую толщину.

Увеличение мод ул я£ ср возможно путем замены материала слоя дорожной одежды более прочным материалом с большим модулем упругости или укрепления грунта земляного полотна с заменой рабочего слоя.

Расчеты по сдвигу в подстилающем грунте выполняют в такой последовательности: а) определяют средний модуль упругости многослойной конструк­ции дорожной одежды (рис. 18.7)

б) вычислив отношение Е ^ Е ^ и Xh/D, по номограмме (см. рис. 18.5) определяют отношение т^д/р, отк уда по формуле (18.7) опреде­ляют тн. Угол внутреннего трения устанавливают по справочнику; в) в зависимости от толщины дорожной одежды Е h и угла внутрен­него трения фгр определяют по номограмме активное напряжение сдвига тв (см. рис. 18.6); г) действующее напряжение в грунте определяется из выражения Г= т„ + ть; д) по формуле (18.5) вычисляют допустимое напряжение сдвига Удоп> с которым сравнивают действующее напряжение Т, е) определяют коэффициент сдвига грунта TQ™ = Гдоп/ Т и сравни­вают его с принятым коэффициентом прочности Кщ,, определяемым по табл. 18.2. Если 7Спр < 7Ссдв, то условие прочности выполнено; если /СПр > КСрр> то необходимо увеличить толщину какого-либо слоя или нескольких слоев дорожной одежды, увеличить Е ^ путем замены слоя на более прочный, заменить или укрепить грунт земляного полотна; если 7Спр Ксдв, то толщину дорожной одежды можно уменьшить, если это не противоречит критериям упругого прогиба и растяжению при изгибе.

Расчет слоев асфальтобетона также проверяют на сдвиг по методи­ке, аналогичной описанной, с использованием специальных номо­грамм.

 

 

18.5. РАСЧЕТ МОНОЛИТНЫХ СЛОЕВ НА РАСТЯЖЕНИЕ

ПРИ ИЗГИБЕ

 

 

На растяжение при изгибе рассчитывают монолитные слои из асфальто- и дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комп­лексными и неорганическими вяжущими материалами. В монолитных слоях при прогибе дорожной одежды под действием временных нагрузок могут возникнуть растягивающие и сжимающие напряжения, приводящие при растяжении к образованию трещин.

Для того чтобы не возникали трещины, должно соблюдаться условие

При расчете на растяжение при изгибе встречаются два случая: когда покрытие и верхние слои основания состоят из однотипных материалов (например, асфальтобетонное двухслойное покрытие и однослойное асфальтобетонное основание); монолитные слои находятся в толще различного рода монолитных оснований.

Последовательность выполне­ния расчетов верхних слоев покрытия и эквивалентных моно­литных слоев такая:

а) вычисляют hy/D при одно­слойном покрытии или th /D при первом случае, а затем по формуле (18.8) находят средний модуль упругости £ ср слоев из асфальто­бетона;

б) общий модуль упругости Е_об.осн на поверхности подстилающего асфальтобетонного основания определяют с помощью номограммы (см. рис. 18.2) и расчета по модулю упругости;

в) по отношениям £ i/£ O6.och или ЕСр/^об.осн и hj/D или Z h/D с по­мощью номограммы, приведенной на рис. 18.8, определяют растяги­вающее напряжение о'г;

г) определяют полное растягивающее напряжение

Ог =O' r РК,

(18.10)

где Р — среднее давление (см. табл. 18.1); К — коэффициент, учитывающий особенности передачи давления на покрытие, при спаренных колесах А= 0, 85, при одиночных К = 1;

д) вычисляют коэффициент изгиба К" и = Ки/ог и сравнивают его с принятым ^1Р. Если Кф < К^, условие выполнено, если Кпр > то необходимо увеличить толщину слоя.

При проверке расчетных напряжений в промежуточном слое вычисляют средний модуль упругости 7%р слоев, расположенных выше монолитного слоя. По специальной номограмме определяют растяги­вающие напряжения в промежуточном слое.

При расчете по упругому прогибу, сдвигу и растяжению при изгибе любое изменение в результате одной из проверок толщины какого-ли­бо из слоев требуют контрольного перерасчета одежды в целом.

 

 

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться: