Задание и порядок выполнения работы

1. Сформировать базу исходных данных для оценки ландшафтного загряз­нения при строительстве временных дорог.

2. Согласно исходным данным, по вариантам (см. таблицу 2) рассчитать ши­рину проезжей части лесовозного уса. Дополнительные исходные данные приведены в [приложение 1].

3. Изучить методику [3] и программу расчета параметров проезжей части на ЭВМ, представленную в приложении.

4. Произвести расчет ширины колеи вручную и на ЭВМ. Сравнить получен­ные результаты.

Таблица 2 – Варианты заданий

Вариант		1	2	3	4	5	6	7	8	9
Кодовые номера автопоездов	1	1	1	1	1	2	2	2	2	3
	2	6	7	8	9	10	6	7	8	9
Вариант		10	11	12	13	14	15	16	17	18
Кодовые номера автопоездов	1	3	3	3	3	4	4	4	4	4
	2	10	6	7	8	6	7	8	9	10
Вариант		19	20	21	22	23	24	25
Кодовые номера автопоездов	1	5	5	5	5	5	1	2
	2	6	7	8	9	10	10	9

5. Используя результаты предыдущей работы, определить ежегодную пло­щадь повреждаемых земель при строительстве лесовозных усов.

6. Сделать выводы и оформить отчет.

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ЛЕСНЫЕ ПОЧВО-ГРУНТЫ, СОЗДАВАЕМОГО ПЕРЕНОСНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ СБОРНО-РАЗБОРНЫХ ПОКРЫТИЙ ВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Цель работы: научиться определять давление, создаваемое дорожны­ми плитами или щитами, на лесные почво-грунты по методу М.И. Горбуно-ва-Посадова.

Общие сведения

Плиты (щиты) сборно-разборных покрытий временных автомобильных дорог воспринимают подвижные колесные нагрузки от автотранспортных средств и передают их на почво-грунты в виде давления, распределенного по площади опоры плиты (щита). Величина максимального давления, которое передается плитой (щитом), определяет степень уплотнения почво-грунта и, в конечном счете, продолжительность ландшафтного загрязнения, возни­кающего после окончания эксплуатации временной дороги.

Усилия в элементах сборно-разборных покрытий могут быть определе­ны разными методами. Наиболее распространены: метод М.И. Горбунова-Посадова [5] и Б.Н. Жемочкина [6]. В данной работе разберем методику оп­ределения давления на основание (почво-грунт) по методу М.И. Горбунова-Посадова, который вполне приемлем для покрытий временных дорог. Дан­ный метод не универсален, но относительно прост и не требует громоздких расчетов, т.к. основывается на использовании таблиц безразмерных эпюр [5].

При определении давления на основание р считается, что автомобиль­ная нагрузка прикладывается к плите в виде сосредоточенной силы Р, равной

где – нормативная нагрузка на колесо, равная половине нагрузки на ось, Н; – коэффициенты динамичности и статического перегруза рас­четного колеса.

Давление на основание р(ξ) в точке с относительной координатой ξ от силы Р(α), приложенной в точке с относительной координатой α определяет­ся выражением:

где – табличное значение безразмерной величины давления, определяе­мое по таблицам [5] в зависимости координат и а (т.е. ); B – ширина плиты (значение В близко к 1 м), м; l – линейный параметр, кото­рый зависит от расчетной категории плиты, ее параметров и показателя гиб­кости t, м;

Значения ξ и α при использовании таблиц [5] округляют до десятых:

где , – соответственные абсолютные координаты рассматри-ваемого сечения и действующей нагрузки, м.

где – модуль упругости материала плиты (щита), Па; – модуль де­формации грунта, Па; –коэффициенты Пуассона для материала пли­ты и грунта соответственно; – момент инерции поперечного сечения пли­ты (для прямоугольного сечения с размерами В×Н, , м⁴); – коэффициент перехода от модуля деформации грунта к модулю деформации грунта под плитой.

Если t ≤ 10, то плита относится к категории коротких полос, которые рассчитываются следующим образом. Значение t округляется до ближайшего из ряда: 0, 1,2, 3, 5, 7, 10. В [5] для каждого из этих значений t есть таблицы (таблицы 16^а, 17^а, 18^а, 19^a 20^а, 21^а, 22^а) величин от действия сосредоточен­ной нагрузки. Величина l в этом случае равна половине длины плиты L (l = L/2), а начало координат располагается в центре плиты, разделяя ее на две равные части, как показано на рис. 2 а. Все сечения и внешние нагрузки, рас­положенные в левой части плиты (от начала координат) имеют отрицатель­ные координаты: ξ < 0; х_с < 0; α₁ < 0; х_н1 < 0, а сечения и действующие си­лы, расположенные в правой части имеют положительные координаты: ξ > 0;

х_с > 0; α₂ > 0; х_н2 > 0. В таблицах [5] значения а и ξ даются от -1,0 до 1,0 с интервалом 0,1.

Для определения величины по таблицам [5] в случае короткой поло­сы необходимо иметь значение t (округленное) и значение координаты внешней нагрузки α, округленное до 0,1. Из таблиц [5] значения при при­нятых условиях (t и α) можно установить для всех сечений плиты с коорди­натами ξ = –1,0,…, 1,0. По формуле (17) вычисляются фактические значения давлений p, создаваемых рассматриваемой внешней силой и строится их эпюра.

Рис. 2. Расчетные схемы для определения усилий в элементах сборно-разборных покрытий автомобильных дорог как полос на упру­гом основании, работающих в условиях плоской деформации: короткая полоса (а); бесконечная полоса (б); полубесконечная полоса при расположении нагрузки вблизи левого (в) и правого (г) концов плиты

Если к плите приложено несколько сил (например, n), то определяются значения p_i создаваемые каждой внешней силой P_i. Результирующие давле-

ния р получают сложением давлений от отдельных сил, возникающих в точ­ках с одинаковыми координатами. То есть

При t >10 плита относится к категории длинных полос. В этом случае

Для внешней нагрузки определяются приведенные расстояния от точки ее приложения до левого и правого концов плиты:

Где Z – расстояние от левого конца плиты до точки приложения внешней нагрузки, м.

Возможны три случая:

1 Плита относится к категории бесконечных полос. Начало координат помещается в точку приложения внешней нагрузки (см. рис. 2 б). Значения принимаются по таблице 43^а [5] для точек с координатами ξ = 0; 0,2; 0,4; ...; 4,0 от начала координат. Фактические координаты х_с =ξ · l. В таблице 43^а [5] значения даны для сечений, расположенных правее точки приложения внешней нагрузки. Значения для сечений, расположенных ле­вее точки приложения внешней нагрузки точно такие же, т.е. (0,2) = (- 0,2); (0,4) = (- 0,4); ...; (4,0) = (- 4,0). Эпюра значений р, полученных по формуле (17), симметрична относительно точки приложения нагрузки.

Фактические координаты рассматриваемых сечений от левого края плиты х' определяются в зависимости от х_с путем прибавления к ним вели­чины Z, т.е. х' = x_c + Z = ξ · l + Z. В сечениях плиты, координаты которых не определяются через параметр ξ давления, равны 0. (Это распространяется на пункты 2 и 3.)

2 Действующая внешняя нагрузка расположена вблизи левого конца плиты. Плита относится к категории полубесконечных полос. Начало координат помещается в левый конец плиты (см. рис. 2 в). Фактиче-

ские координаты сечений х_с=ξ · l= х'. Значения принимаются по таблице 45^а [5] в зависимости от (в таблице α) и ξ.

3. > 2; < 2. Действующая внешняя нагрузка расположена вблизи правого конца плиты, которая относится к категории полубесконечных по­лос. Начало координат помещается в правый конец плиты (см. рис. 2 г). Зна­чения принимаются по таблице 45^а [5] в зависимости от (в таблице α) к ξ. Координаты сечений относительно левого конца плиты определяются по формуле x'=L – ξ · l.

Если к плите, относящейся к категории длинных полос, приложено не­сколько нагрузок, то значения Р_i, вычисляемые по формуле (17), определя­ются для каждой отдельной внешней нагрузки Р_i, согласно вышеизложенному руководству. Суммарные значения давлений в точках с координатами оп­ределяются по схеме:

где m – количество точек, по которым строится эпюра р.