26. Расчет жестких дорожных одежд на температурные воздействия.

К жестким д.о. относят д.о. с цементобетонными покрытиями разной конструкции и модификации.

Отличие жесткой д.о. от нежесткой заключается в том что материал покрытия имеет модуль упругости в 10-20 раз больше чем материал покрытия нежесткой д.о.

Покрытие жесткой д.о. обладает только упругими свойствами (мод. Гука) в то время как нежестких обладает упруго-вязкопластичными свойствами (мод. Максвелла).

В связи с этим материал жесткой д.о. не обладает релаксационными свойствами. Это приводит к необходимости устройства покрытий большой толщины.

Для предотвращения трещин, в цементобетонном покрытии устраивают искусственные – деформационные швы, которые бывают 3-х видов: швы сжатия, швы расширения, швы коробления (продольные швы).

Конструкция поперечных швов сжатия: а)в свежеуложенном бетоне, б)комбинированным способом, в)в затвердевшем бетоне.

Швы сжатия – предназначены для предотвращения появления трещин в бетонном покрытии при его охлаждении. Расстояние между швами сжатия (длину плиты) назначают по расчёту. При охлаждении плита сокращается на некоторую величину ∆l. Перемещению плиты препятствует сила трения и сцепления плиты с основанием. S=P*f+c,

г де P – давления от веса плиты на основание

P=g*h,

g – объёмная масса бетона,

h – толщина плита,

f – коэффициент трения между плитой основания,

с – сила удельного сцепления плиты с основанием.

Заменим параболическую эпюру прямоугольной. Определим результирующую силу которая равна:

F=0,7*S*b*l/2,

где b – ширина плиты, l – длина плиты.

Сила F прикладывается по краям плиты в каждую сторону. В результате действия силы F возникает внутреннее растяжение:

σ р=F/(b*h)+M/W

σр=F/(b*h)+(F*h/2)/(b*h²/6)

σр=(4*F)/(b*h)

Условие прочности плиты по трещиностойкости:

σр≤Rр

Приравняв значения σр=Rр и подставив значение F получим:

Rp=(1,4(P*f+c)*l)/h, от сюда получаем

l=(Rp*h)/(1,4*(P*f+c)) - расстояние между швами сжатии.

Плиты сборных покрытий изготавливают размером от 1 до 12м², толщиной 12…18см со сплошной и решетчатой опорой поверхностью. Обычно изготавливают плиты размером 2*4 и 2*6м.

К онструкция цементобетонной одежды включает следующие слои:

1-Покрытие – из цементобетона (16-24см). Может быть двухслойным (нижний слой делают из менее прочных материалов)2-Основание – из укреплённых цементом материалов (15-25см)

3-Технологический – из песчано-гравийной смеси, щебёночно-гравийной смеси.4-Подстилающий – из песчаных грунтов

27. Расчет жестких дорожных одежд на действие транспортной нагрузки.

Расчет жестких дорожных одежд на действие транспортной нагрузки ведут по трем критериям прочности:

1. Напряжения в цементобетонной плите, возникающие от расчетной транспортной нагрузки, не должны превышать прочности бетона на изгиб с учетом явлений усталости, неоднородности, условий работы и т.д.

2. Активные напряжения сдвига в слабосвязных слоях основания и грунте земляного полотна не должны превышать допустимых напряжений сдвига для данных материалов.

3. Упругий прогиб, возникающий под колесом автомобиля в расчетный период, не должен превышать допустимый.

Расчет жесткой дорожной одежды ведут в следующей последовательности:

1. Назначают расчетные характеристики грунта и материалов конструктивных слоев.

2. Определяют требуемую толщину дорожной одежды из условия морозозащиты.

3. Назначают толщину подстилающего слоя из условия дренирования и морозозащиты, а также слоя основания (конструктивно).

4. Расчетом определяют эквивалентный модуль упругости на поверхности основания. При этом расчетный диаметр отпечатка следа колеса увеличивают на предполагаемую толщину бетонной плиты.

5. С помощью коэффициентов приведения реальные автомобили приводят к расчетному и вычисляют суточную интенсивность расчетных автомобилей на одну полосу движения (N_p).

6. Вычисляют суммарное количество воздействий расчетного автомобиля на покрытие за весь срок службы дорожной одежды:

где t_p - расчетный срок службы покрытия до капитального ремонта;

q - ежегодный прирост интенсивности движения в долях единицы.

7. Вычисляют расчетное значение коэффициента усталости:

где D - диаметр отпечатка следа колеса расчетного автомобиля;

L - упругая характеристика плиты,

8. Задают три толщины цементобетонной плиты (h₁, h₂,h₃) и для данных толщин вычисляют значения коэффициентов (α₁, α₂, α₃):

где Е_б - модуль упругости цементобетона;

Е_осн - эквивалентный модуль на поверхности основания;

μ₀ и μ_б - коэффициенты Пуассона основания и цементобетона соответственно.

9. Определяют величины коэффициентов усталости, полагая, что напряжения в бетонной плите равны допустимым:

где k_бi - коэффициент условий работы бетона, учитывающий влияние температурных напряжений, возникающих вследствие перепада температуры по толщине плиты и зависящий от района строительства и толщины плиты (чем больше толщина плиты, тем меньше коэффициент);

k_в - коэффициент, учитывающий рост прочности бетона во времени;

R_p - прочность бетона на изгиб;

Р - нагрузка на колесо расчетного автомобиля.

10. Строят график зависимости коэффициента усталости от толщины плиты.

Используя данный график, находят толщину плиты, соответствующую фактическому коэффициенту усталости, вычисленному по (2).

Второе условие прочности проверяют путем сопоставления среднего критического давления (Р_кр), при котором в грунте или слоях основания отсутствуют

веренько