Экспериментальные значения предельных прогибов дорожных конструкций

Характеристика дорожной конструкции	Толщина слоёв, см	Отношение динамического прогиба к статическому	Статический прогиб, мм	Источник
Асфальтобетон	10, 15, 20	1/1, 15; 1/1, 16; 1/2, 36	–	Дания
Щебёночное основание		–	–
Гравий
Асфальтобетон при осевой нагрузке в 100 кН и числе нагружений:	–	–		США (AASHO)
105			1, 65
106			0, 95
107			0, 50
108			0, 25
Цементотобетон при осевой нагрузке в 100 кН и числе нагружений:	–	–		США (AASHO)
105			1, 00
106			0, 50
107			0, 25
Цементобетон при осевой нагрузке Р=13, 62 т и числе нагружений:	–	–		США (AASHO)
105			0, 68
106			0, 40
107			0, 20
Цементобетон при осевой нагрузке Р=10, 17 т и числе нагружений:	–	–		США (AASHO)
105			1, 00
106			0, 57
107			0, 33
Асфальтобетон при осевой Р=13, 6 т и числе нагружений:	–	–		WASHO, AASHO, Польша
105			1, 00
106			0, 66
107			0, 53
108			0, 44

Статическая прочность какого-либо монолитного материала, применяемого в дорожных конструкциях (асфальтобетон, цементобетон), – это способность сохранять форму образца до разрушения, выражаемая в удельных единицах силы (Па, мПа, кгс/см²), которую можно считать несущей способностью образца. Слоистая дорожная конструкция, представляющая собой комбинации из различных материалов (монолитных, дискретных и грунтов), практически является композитной. Характеризовать их способность сохранять форму до разрушения одним числом, т.е. несущей способностью, измеряемой в удельных или абсолютных единицах силы (кН, МПа), не представляется сегодня необходимым, так как современные колёсные нагрузки от автотранспортных средств на порядок меньше несущей способности. Из экспериментов военных инженеров-дорожников (Л. Горецкий, 1947 г.) по испытанию цементобетонных покрытий аэродромов известна несущая способность цементобетонных покрытий на песчаных и грунтовых основаниях в 42, 34 и 56 т (или 4200, 3400 и 5600 кН). Опыт эксплуатации дорожных конструкций показал связь несущей способности с текущей деформативной характеристикой – статическим восстанавливающимся (или обратимым) прогибом после разгрузки конструкции от нагрузки, меньшей в несколько раз, чем разрушающая.

Большой несущей способности соответствовал малый и быстро обратимый прогиб, хорошее состояние покрытий по ровности и трещинообразованию, долгий срок службы, а малой – большое значение прогиба, длительное его восстановление и быстрое разрушение. Это явление впервые отмечено в работах основоположника отечественной теории прочности дорожных конструкций проф. Н.Н. Иванова и выражалось в целой серии нормативных документов, применяемых в России в прошлом веке (инструкциях ВСН 46-60 – 1960 г., ВСН 46-72 – 1973 г., ВСН 46-83–1983 г. и ОДН 218-046-01).

В 80-х годах прошлого века его ученик и продолжатель Ю.М. Яковлев (МАДИ-ТУ, Россия), Чин-Ичиро-Асай (Япония), фирма «Phonix» в Дании устанавливают связь между состоянием покрытий дорог и динамическим обратимым прогибом. Последний возникает при ударном (кратковременном) воздействии колёсной нагрузки на слоистую среду, что существенно точнее имитирует реальное воздействие подвижных нагрузок на дорожные конструкции автомагистралей. Таким образом, динамическая прочность дорожной конструкции – это способность сохранять ровность и трещиностойкость, характеризуемая деформативным показателем, – динамическим модулем упругости при динамическом нагружении (где q – удельное динамическое давление от подвижной колёсной нагрузки; D – диаметр кругового следа колеса, равный по площади динамическому следу расчётного колеса на покрытии; u^дин – обратимый прогиб дорожной конструкции после разгрузки).

Вышеприведённое выражение – это закон Гука, в котором вместо глубины зоны активного деформирования используется D как постоянная величина. Следует отметить, что при высокой скорости движения нагрузки активная зона сокращается до величины D. Определение требований к динамической прочности дорожных конструкций произведено в форме минимальных динамических модулей упругости или значений допускаемых динамических обратимых прогибов на покрытиях дорог на основе опыта их эксплуатации в ряде стран мира. При этом установлена зависимость статического обратимого прогиба покрытий от числа пропущенных автомобилей, соотношение динамического и статического обратимых прогибов для различных конструкций. Наиболее полно соотношение обратимых прогибов дорожных конструкций «нежёсткого» типа определила опытным путём фирма «Phonix» Дания [89]. По её данным, отношение динамического и статического прогибов в одной конструкции с асфальтобетонным покрытием составляет для дорог I категории – 1: 2, 36; II – категории – 1: 1, 61 и III категории – 1: 1, 1. Подобные данные получил Ю.М. Яковлев в России.

Крупные испытания дорожных конструкций жёсткого и нежёсткого типов на пропуск по ним большего количества грузовых автомобилей с одновременным определением статических прогибов и оценкой состояния покрытий провела Американская ассоциация (AASHO) (см. табл. 4.7).

Обобщение результатов испытаний дорожных конструкций нежёсткого типа для дорог всех категорий с капитальными типами покрытий, выполненных в Венгрии, Польше, СССР, Западно-Европейской ассоциации сотрудников дорожных организаций (WASHO) и Американской ассоциацией сотрудников дорожных организаций (AASHO), приведено в табл. 4.8 [77, 27].

Таблица 4.8

Динамические требования к дорожным конструкциям

Показатель динамической прочности	Категории дорог
Iа, Iб, автомагистрали	II	III
жёсткие покрытия	нежёсткие покрытия	жёсткие покрытия	нежёсткие покрытия	жёсткие покрытия	нежёсткие покрытия
Динамический прогиб конструкции от нагрузки 50 кН, мм (не более)	0, 116	0, 32	0, 23	0, 56	0, 406	0, 81
Динамический модуль упругости, МПа (не менее)
Окончание табл. 4.8
Расчётная интенсивность движения на полосу нагрузки в 100 кН на ось, авт./сут
Общее число осевых нагрузок в 100 кН за период эксплуатации	107	107	106	106	105	105

 

Из табл. 4.8 следует также устойчивая корреляционная связь статического прогиба конструкции с динамическим прогибом и логарифмом числа автомобилей, пропущенных дорогой до разрушения. Эти данные, а также результаты экспериментов, проведённых в СибАДИ, Омским филиале СоюздорНИИ, позволяют с надёжностью 0, 92–0, 95 нормировать динамическую прочность дорожных конструкций (см. табл. 4.8).

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: