16. Расчет нежестких до по критерию сдвигоустойчивости

Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы при воздействии кратковременных или длительных нагружений в подстилающем слое земляного полотна и в малосвязанных слоях за срок службы не возникали недопустимые деформации сдвига. Деформаций сдвига в конструкции не будет, если обеспечивается условие:

,

где К_пр – необходимое минимальное значение коэффициента прочности, который определяется по таблицам

Т_а – расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, не погашенное внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующего временного нагружения, определяемое по формуле;

Т_пр – предельная величина активного напряжения сдвига в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции, превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг

Т_прс·k_NC·k_g

где - активное напряжение сдвига от действия единичного нагружения, определяемое по номограммам на рисунках.

р– расчетное давление от колеса на покрытие;

_в – напряжение от веса дорожной одежды, определяемое по номограмме на рисунке

Используются номограммы для для определения активного напряжения сдвига от временного нагружения в нижнем слое двухслойной системы и номограмма для для определения активного напряжения сдвига t_в от собственного веса дорожной одежды

Предельное активное напряжение сдвигу Т_пр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле

Т_прс·k_NC·k_g

где с – сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа;

k_g - коэффициент динамичности, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При использовании в нижнем слое из укрепленных материалов, а также укладке на границе «основание – песчаный слой» геосетки, необходимо принимать значение k_g равным:

- 7,0 – при использовании в песчаном слое крупного песка;

- 6,0 – при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

- 5,0 – при использовании в песчаном слое мелкого песка;

- 3,0 – при использовании пылеватых песков;

Во всех остальных случаях k_g принимают равным 1,5.

k_NC

- коэффициент, учитывающий повторность приложения нагрузки за время эксплуатации (N_ф), определяемый по графику,

При расчете на длительное действие нагружения k_NC1,23, а величина N_сп определяется по формуле

N_сутN_ф / (Т_рдг*T_cл )

Nсут

Рисунок - Зависимость коэффициента k_NC от количества расчетных нагружений за сутки (N_сут)

где N_o – количество накопленных расчетных осей,

Т_рдг - количество расчетных дней в году принимают по приложению

T_cл – расчетный срок службы до капитального ремонта, лет.

При расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.

При расчете дорожной конструкции на прочность по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна за нижний слой принимают грунт земляного полотна (с его характеристиками с учетом влажности), а за верхний – всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя h_в принимают равной сумме толщин слоев дорожной одежды ( ).

Модуль упругости дорожной одежды принимают как средневзвешенный модуль пакета слоев, рассчитанный по формуле

,

где n – количество слоев дорожной одежды,

E_i - модуль упругости i-го слоя, МПа;

h_i - толщина і-го слоя, м.

Расчет слоев покрытия на сдвигоустойчивость.

1 Целью расчета является проверка соответствия свойств материалов условию сдвигоустойчивости в дорожной одежде. При неудовлетворении требований прочности по сдвигу в материале, необходима его замена более сдвигоустойчивым или изменение конструкции.

2 Материал слоев дорожной одежды рассчитывают на сопротивление сдвигу при длительном действии горизонтальной и вертикальной нагрузки в зависимости от расчетной осевой нагрузки. Величина горизонтальной нагрузки составляет 75% от вертикальной.

За расчетную принимается температура +50^оС.

3. Величина эквивалентного диаметра отпечатка колеса расчетной оси транспортного средства при приведении к ней фактических транспортных средств принимается по таблице Е.1.

Для расчета используется схема, представленная на рисунке 2.5.1.

Таблица - Величина эквивалентного диаметра отпечатка колеса расчетной оси

Группа нагрузок	Расчетный диаметр отпечатка (сдвигоустойчивость), см
А1	26
А2	27
А3	28

Рисунок - Расчетная схема для определения касательных напряжений

По номограммам, определяют действующие касательные () и нормальные напряжения (), отдельно для верхнего и нижних слоев, в зависимости от расчетного модуля упругости. При этом нормальные напряжения определяют в плоскости действия максимальных касательных. Если конструкция состоит более чем из двух слоев, то средний модуль упругости нижнего слоя ( ) определяется по номограмме, а модуль упругости верхнего определяется как средневзвешенный по формуле

,

Используются

- Номограмма к определению касательных напряжений в верхнем

слое дорожной одежды

- Номограмма к определению касательных напряжений в нижних

слоях дорожной одежды

- График для определения нормальных напряжений в верхнем слое

дорожной одежды

- Номограмма к определению нормальных напряжений в нижних слоях дорожной одежды

5 Для учета горизонтальной составляющей нагрузки касательные напряжения определенные по номограммам, увеличивают в 2 раза для верхнего слоя и в 1,4 раза для нижнего, а нормальные напряжения, определенные по номограммам– в 1,7 раза для верхнего слоя и в 1,2 раза для нижнего.

При отсутствии сцепления между верхним и нижним слоем касательные напряжения, определенные по номограмме уменьшают в 2 раза.

В результате должно выполняться следующее условие

,

где  и  - значения касательных и нормальных напряжений, определенные по номограммам 2.5.2 – 2.5.5;

k – коэффициент, равный 0,8;

C – внутреннее сцепление, МПа;

В_р – коэффициент, принимаемый по рисунку 2.5.6 в зависимости от интенсивности воздействия транспортной нагрузки и ее вида;

tg – тангенс угла внутреннего трения материала слоя дорожной одежды.

Рисунок 2.5.6 – График определения коэффициента В_р

Если условие прочности не выполняется, то увеличивают толщину верхнего слоя, либо выбирают материал с другими расчетными характеристиками и повторяют расчет.

На многополосных дорогах допускается проектировать дорожную одежду переменной толщины (либо с различными свойствами материалов конструктивных слоев) по ширине проезжей части, рассчитав дорожную одежду в пределах различных полос в соответствии со значениями N_р и P_{i (с).}