Требуемая упругость поверхностей автомагистралей

с учётом минимального колееобразования

 

Транспортные качества покрытий дорожных конструкций ухудшаются в процессе эксплуатации за счёт накопления неровностей и колееобразования, что выражается в ухудшении комфорта и снижении скорости движения. Основной причиной накопления неровностей являются вязкопластичные свойства слоёв дорожных конструкций, особенно грунта земляного полотна. Поэтому дорожные конструкции рассчитывают на недопустимость накопления деформаций к концу срока службы больших, чем предельные. Рассмотрим работу дорожной конструкции в предположении что в ней отсутствуют пластические свойства или присутствуют в ничтожных объёмах. Условие пластической устойчивости дорожных конструкций выражается как

,

где [U]_n– допускаемая (предельная) неровность покрытия ([U]_n=1–5 мм); U_T – накопленная неровность поверхности покрытия, определяемая по формуле

, (3.17)

где Т – срок службы дорожной конструкции, принимаемый 12–15 лет; n и N – интенсивность движения расчётных автомобилей на полосу движения соответственно в месяц и за срок службы; М – число слоёв в дорожной конструкции, включая слой грунта земляного полотна активной (рабочей) зоны; j – номер слоя, в котором определяются остаточные (накопленные) деформации, 1 < j < M; V – скорость транспортного потока, принимается как среднее между скоростью в начале эксплуатации дорожной конструкции и в конце срока её службы; , , , – модуль деформации, прочность на сжатие, время релаксации и коэффициент бокового расширения (Пуассона) материалов слоёв дорожных конструкций; h_j – толщина слоя дорожной конструкции (для слоя грунта земляного полотна его толщина принимается как ); D – диаметр кругового следа колеса расчётного автомобиля (для нагрузки группы А: D=33 см); i – число месяцев в году работы дорожной конструкции на талом грунтовом основании (для III ДКЗ i=8 месяцев); – среднее напряжение сжатия в слое конструкции, зависящее от модулей упругости слоёв, их толщины и определяемое для каждого месяца тёплого периода года по формуле

.

Здесь – эквивалентная толщина слоя; Р – колёсная нагрузка группы А (50 кН).

Модули деформации грунтов земляного полотна и их прочность назначаются по [4] и в соответствии с относительным влагосодержанием, переменным в течение тёплого периода года в III ДКЗ по следующему ряду: .

Месяц тёплого года
Коэффициент К	1, 0	1, 0	0, 95	0, 85	0, 8	0, 9	1, 0	1, 0

 

Модули деформации и прочность битумносодержащих слоёв дорожных конструкций принимаются для каждого месяца тёплого периода по формулам

.

Здесь и принимаются по ОДН 218.046-01 [4], а среднемесячная температура битумосодержащих покрытий и оснований дорожных конструкций назначается помесячно в зависимости от температуры воздуха по следующим данным, приведенным в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Среднемесячные температуры воздуха

Месяц тёплого периода года
Температура воздуха tв, оС, в ДКЗ:
II	0, 2	9, 3	15, 5	17, 5		9, 3	0, 8	-9, 9
III	-0, 1		16, 3	18, 7		9, 9	1, 5	-9, 7
IV	1, 0	11, 2	17, 0	19, 8				-8, 8

Температуры покрытий и оснований толщиной h_п и h₀ устанавливаются по следующим формулам: ;

.

 

Рис. 3.20. Минимальный модуль упругости дорожной конструкции

с асфальтобетонным покрытием и с учётом колееобразования

 

Полученные по данной методике неровности, их глубина (мм) приведены для ряда конструкций в функциональной связи с модулем упругости на рис. 3.20. Он позволяет экстрополяцией установить нижнюю границу упругих свойств дорожных конструкций в 1400 МПа, т.е. без колееобразования.

Таблица 3.8

Требования к общей упругости, МПа, поверхности нагружений дорог

Асфальтобетон	Цементобетон	Примечание
Категории дорог
I	II	III	I	II	III
631	358	250	1720	870	514	Динамический прогиб |U| равен сумме деформации сжатия до глубины H=D с учётом многократности загружения

 

При допущении колеи в 1–1, 6 мм (т.е. ещё для «отличного» состояния поверхности автомагистралей), а также с использованием допустимого динамического прогиба |U| для разных категорий дорог и материалов покрытий требуемая упругость представлена в табл. 3.8 в виде динамического (числитель) и статического (знаменатель) модулей упругости.

 

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНЫХ НАГРУЗОК НА СЛОИСТУЮ

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: