2. Критерии расчета дорожных одежд на прочность
2.1. Общие положения
Варианты, намеченные при конструировании, необходимо рассчитать на прочность, то есть определить толщины слоев, соответствие конструкции критериям прочности, а также уровень надежности.
Прочность дорожной одежды представляет
собой способность сопротивляться
процессу развития остаточных деформаций
и разрушений под воздействием касательных
и нормальных напряжений, возникающих
в конструктивных слоях и подстилающем
грунте от расчетной нагрузки
(кратковременной, многократной или
длительно действующей однократной),
приложенной к поверхности покрытия.
Дорожную одежду следует проектировать
с учетом требуемого уровня надежности
(КН), под которым понимают
вероятность безотказной работы в течение
межремонтного периода. В качестве
количественного показателя отказа
дорожной одежды используют предельный
коэффициент разрушения (
),
физическое толкование которого
соответствует понятию предельного
риска (темпа) разрушения, связанного с
требуемым уровнем надежности следующим
выражением
. (2.1)
Риск (темп) разрушения (или коэффициент разрушения) представляет собой отношение суммарной протяженности (или суммарной площади) участков дороги, требующих ремонта из-за недостаточной прочности дорожной одежды, к общей протяженности (или общей площади) дороги.
Значения риска разрушения (или коэффициента разрушения) на последний год службы в зависимости от капитальности дорожной одежды и категории дороги и в соответствии с формулой (2.1) следует принимать по табл. 2.1.
Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности. При оценке прочности конструкции в целом по допустимому упругому прогибу коэффициент прочности в общем виде определяют по формуле
(2.2)
При оценке прочности конструкции послойно по допускаемым напряжениям коэффициент прочности определяют по формуле
, (2.3)
где
- допустимый общий прогиб конструкции,
соответствующий минимальному требуемому
модулю упругости;
-
расчетный общий прогиб конструкции под
расчетной нагрузкой;
-
допустимые напряжения (нормальные или
касательные) от расчетной нагрузки;
-
расчетные действующие напряжения
(нормальные или касательные) от расчетной
нагрузки;
-
расчетный общий модуль упругости
конструкции, определяемый прочностным
расчетном;
-
минимальный требуемый общий модуль
упругости, определяемый по расчетной
нагрузке.
Требуемые минимальные коэффициенты прочности при заданных уровнях надежности для расчета дорожных одежд по различным критериям прочности показаны в табл. 2.1.
Дорожные одежды нежесткого типа рассчитывают на прочность по трем критериям:
1) по критерию упругого прогиба на основе зависимости требуемого модуля упругости конструкции от суммарного числа приложения нагрузки;
2) по критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям. Этот критерий отражает условие ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций (формоизменения) под воздействием многократных кратковременных нагрузок;
3) по критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки. Этот критерий отражает сопротивление этих слоев усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их сплошности и снижение распределяющей способности.
Капитальные
дорожные одежды и дорожные одежды
облегченного типа рассчитывают по трем
критериям. Дорожные одежды с покрытиями
переходного типа для дорог V категории
можно рассчитывать только по первым
двум критериям. Каждый расчетный критерий
характеризуется своим показателем:
упругий прогиб - общим модулем упругости
(
);
сдвиг – напряжением сдвига в слабосвязанном
материале или грунте (Т);
растяжение при изгибе – наибольшим
растягивающим напряжением в монолитном
слое (
).
Критерий расчета считается выполненным,
если коэффициенты прочности по этому
критерию не менее значений, указанных
в табл.2.1.
Таблица 2.1
Требуемые минимальные коэффициенты прочности
Тип дорожной одежды |
Категория дороги |
Заданная надежность |
Предельный риск (коэффициент) разрушения |
Требуемый коэффициент прочности по критерию |
|
упругого прогиба |
сдвига и растяжения при изгибе |
||||
Капитальный тип |
I |
0,98 0,95 |
0,05 |
1,50 1,30 |
1,10 1,00 |
II |
0,98 0,95 |
0,05 |
1,38 1,20 |
1,10 1,00 |
|
III |
0,98 0,95 0,90 |
0,10 |
1,29 1,17 1,10 |
1,10 1,00 0,94 |
|
IV |
0,95 0,90 0,85 0,80 |
0,20 |
1,17 1,10 1,06 1,02 |
1,00 0,94 0,90 0,87 |
|
Облегченный тип |
III |
0,98 0,95 0,90 |
0,10 |
1,29 1,17 1,10 |
1,10 1,00 0,94 |
IV |
0,95 0,90 0,85 0,80 |
0,20 |
1,17 1,10 1,06 1,02 |
1,00 0,94 0,90 0,87 |
|
V |
0,95 0,90 0,80 0,70 |
0,30 |
1,13 1,06 0,98 0,90 |
1,00 0,94 0,87 0,80 |
|
Переходный тип |
IV |
0,95 0,90 0,85 0,80 |
0,20 |
1,17 1,10 1,06 1,02 |
1,00 0,94 0,90 0,87 |
V |
0,95 0,90 0,80 0,70 |
0,30 |
1,13 1,06 0,98 0,90 |
1,00 0,94 0,87 0,80 |
|