Материал: Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1

слоя рассматриваемой двухслойной системы h ее напряженное состояние не из­ менится.

Понятие об эквивалентном слое проще всего может быть полу­ чено из следующей упрощенной расчетной схемы. Пусть на линей­ но деформируемом полупространстве лежат две бесконечные пли­ ты толщинами hx и h2 из разных материалов с модулями упругости Ei и Е2. Очевидно, что если прочность плит одинакова, их прогибы при равных нагрузках равны. Для этого должны быть одинаковы их цилиндрические жесткости:

Eih]

12(1-fi?) ~ const’

где Ei — модуль упругости; hi — толщина плиты; |х< — коэффициент Пуас­ сона.

Приравняв выражения жесткостей для двух плит и допустив, что р-1 = Ц2, получим эквивалентную толщину слоя с модулем Е i

В зависимости от сделанных при выводе допущений в форму­ лах, предложенных разными авторами, выражения для эквива­ лентных слоев различаются. В частности, в соответствии с данны­ ми экспериментов М. Б. Корсунский предлагает принимать при оп­ ределении растягивающих напряжений в нежестких одеждах, рабо­ тающих в условиях упругих деформаций,

Модуль упругости эквивалентного дорожной одежде однород­ ного полупространства, при котором деформации от расчетной на-

Рис. 16.4. Схема к определению по­ нятия об общем (эквивалентном) мо­ дуле упругости многослойной систе­ мы:

а — многослойная система после деформа­ ции (пунктиром показано первоначальное

положение слоев); б —эквивалентное од­ нородное пространство

321

грузки не превышают заданного значения, может быть определен ло формуле Бусеинеска для шросадки поверхности упругоизотроп­ ного полупространства от нагрузки, равномерно распределенной по кругу,

ся деформация, принимаемая при расчетах с учетом намечаемой конструкции дорожной одежды и интенсивности движения.

Значения допустимого относительного упругого прогиба дорож­ ных одежд 1/D при определении требуемого суммарного модуля упругости принимают для дорог с высокой интенсивностью движе­ ния в пределах 0,0025—0,0030, при более легком движении — €,0035—0,0040. При расчетах облегченных усовершенстованных до­ рожных одежд эти значения допускается увеличивать, но не более чем в 1,5 раза.

При назначении общего (эквивалентного) модуля упругости для расчета толщины нежестких дорожных одежд необходимо учиты­ вать, что под воздействием многократно прилагаемых нагрузок и температурных колебаний в дорожных одеждах возникают явления усталости. Зерна минеральных материалов истираются и дробятся, трение и сцепление между ними уменьшаются, а органические вя­ жущие материалы, которыми они связаны, под влиянием процес­ са старения становятся хрупкими. Наблюдения на дорогах и лабо­ раторные испытания моделей показали, что одежды, имевшие зна­ чительную прочность при расчете на однократное приложение нагрузки, разрушались после многократных воздействий нагрузок, меньших расчетной. Чем больше число приложений нагрузки, тем интенсивнее снижается прочность дорожной одежды, подчиняясь эмпирической зависимости вида

ный) модуль только что построенной дороги, рассчитанный из условия статиче­ ского действия нагрузки; К к п — коэффициент, учитывающий интенсивность дви­ жения; а, Ь — параметры, характеризующие естественное старение одежды и интенсивность накопления в ней деформации, значение которых для современных составов движения колеблется в сравнительно узких пределах.

Требуемые значения эквивалентного (общего) модуля упру­ гости многослойных нежестких дорожных одежд были установле­ ны на основе многочисленных экспериментов в СССР и за рубе­ жом по испытаниям дорожных одежд пробными нагрузками и ана­ лиза причин их разрушений в условиях эксплуатации.

322

Для назначения требуемых расчетных значений модулей пред­ ложена номограмма (рис. 16.5). Интенсивность движения, приве­ денного к расчетным нагрузкам от автомобилей групп А и Б, сле­ дует принимать на одну полосу движения на последний год расчет­ ного срока службы покрытия, который при расчете толщины дорож­ ных одежд принимают равным 10 годам. Поскольку по дорогам происходит движение разных автомобилей, при расчетах их при­ водят к эквивалентному по воздействию на дорожную одежду ко­ личеству расчетных автомобилей.

Пусть необходимо найти коэффициент для перехода от автомо­ биля, колесо которого имеет давление р\ и диаметр отпечатка D\ к автомобилю с соответствующими показателями р2 и D2.

Согласно уравнению (16.4) при движении этих автомобилей требуются эквивалентные модули упругости дорожной одежды:

— и-2)

Вт* —КтгЕ —

Етр2—KmftE — p2D2(I —lx2)

где Е — эквивалентный модуль упругости, необходимый по катёгории до­ роги.

Отсюда

£тр! ^ р2Р2 Етр2 PlP\

323

Т а б л и ц а 16.2

откуда после преобразования

Значения а и b были определены по данным обобщения резуль­ татов наблюдений за службой различных дорожных одежд в ус­ ловиях эксплуатации и специальных опытов по испытаниям дорож­ ных одежд. В связи с относительно малыми колебаниями их зна­ чений для современных транспортных потоков проф. Н. Н. Иванов предложил пользоваться приближенной зависимостью

I g A r ^ - ^ O g A T j+ D - l.

Р1^1

Вдействующей Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа (ВСН 46—83) Минтрансстроя СССР пре­ дусмотрен более простой способ приведения смешанных транспорт­

ных потоков к расчетным автомобилям:

п

1

где к — коэффициент, учитывающий распределение движения по ширине про­ езжей части. Его значение для наиболее загруженной полосы движения состав­ ляет при двух полосах движения 0,55, при трех — 0,50 и при четырех — 0,35; п — число различных марок транспортных средств в транспортном потоке; S i — коэффициенты приведения воздействия на дорогу разных транспортных средств (табл. 16.2); N — перспективное число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств каждой марки.

Фактически на прогиб дорожных одежд влияет и нагрузка от соседних колес, так как волны прогиба покрытия часто перекрыва-

324

ются (рис. 16.6). Это обстоятельство приходится учитывать при расчетах дорожных одежд на пропуск трейлеров и трехосных авто­ мобилей. На рис. 16.7 показано, как суммируются эпюры напря­ жений в грунте от разных колес.

По проф. М. Б. Корсунскому, отношение прогиба от смежного колеса Дг к прогибу от расчетного колеса Д0 выражается зависи­ мостью

где г — расстояние между центрами площадей отпечатков колес; h — экви­ валентная толщина покрытия и основание (не включая песчаных свай); £»кв—

эквивалентный модуль покрытия и основания; £ гр — модуль упругости подсти­ лающего грунта.

Прогиб покрытия от совместного влияния двух колес

Определенные с учетом этого обстоятельства значения коэф­ фициентов приведения к расчетным нагрузкам для разных автомо­ билей указаны в табл. 16.2. При приведении автомобили с прице­ пами принимают за два автомобиля с соответствующими нагрузка­ ми на ось, а автопоезда считают за несколько автомобилей в соот­ ветствии с числом осей в поезде.

Рис. 16.6. Способ учета влияния смежных колес при расчете толщины дорожной одежды:

^ прогиб от колеса /; 2 — прогиб от колеса //; 3 — суммарный прогиб от двух колес

325