1.12. Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Рассматриваю пакет слоев покрытия.

Конструкцию дорожной одежды приводим к двухслойной .

Суммарная толщина асфальтобетонных слоев составит:

E₁=3600 МПа h₁=5см H

E’’_общ=161МПа E₂=2200 МПа h₂=7см

E₃=250 МПа h₃=12см

E₄=400 МПа h₄=27см

E₅=100 МПа h₅=45см

E_гр=27 МПа

Н = 5+7 = 12 см

Средневзвешенный модуль упругости пакета асфальтобетонных слоев определим по формуле 1.11.10:

Е_ср= (5*3600+7*2200)/12=2784 МПа

Эквивалентный модуль упругости, подстилающего асфальтобетонные слои полупространства равен E’’_общ и составит 161 Мпа.

Проверяем условие прочности(1.12.2):

k_пр^тр R_доп/σ_r,

Допустимые растягивающие напряжения при изгибе асфальтобетона R_доп определяют по формуле (1.12.3):

R_доп = R_u·(1 – 0,1·t)·k_M·k_кн·k_T,

где R_u – прочность асфальтобетона на растяжение при изгибе. Значение R_u для нижнего слоя покрытия составит 7,8. МПа.

t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый по таблице 1.12.1. В нашем случае t=1.71.

k_M – коэффициент учета снижения прочности во времени от действия природно-климатических факторов, принимаемый по таблице 1.12.2. Для пористого асфальтобетона k_M = 0.85.

k_T – коэффициент учета снижения прочности материала в конструкции в результате температурных воздействий, принимаемый по таблице 1.12.2. Для пористого асфальтобетона k_T = 0.9.

К_кн – коэффициент учета кратковременности и повторности нагружения на дорогу, определяемый по формуле 1.12.4:

К_кн = α·∑N_р ,

где α – коэффициент, учитывающий повторность нагружения в нерасчетный период года по табл. 7.4.2, α = 8,6.

m – показатель усталости материала по табл. 7.2, m= 4

∑N_р – суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки к расчетной точке на поверхности дорожной конструкции за расчетный срок службы, осей. ∑N_р = 547242 осей.

Тогда

К_кн = 8,6·(547242 ) =0.316

Определяем допустимые растягивающие напряжения при изгибе асфальтобетона по формуле (1.12.3):

R_доп = R_u·(1 – 0,1·t)·k_M·k_кн·k_T = 7.8(1-0.1*1,71)0,85*0,316*0,9=1,57 МПа

Полное растягивающее напряжение σ_r (МПа) определяют по формуле 1.12.6:

σ_r = ·р·К_б,

где - растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, МПа;

К_б - коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия под колесом автомобиля со спаренными баллонами (К_б = 0,85) и однобаллонными колесами (К_б = 1,0). Принимаем Кб = 0.85.

- определим по номограмме 1.12.1.

Определяем отношение Еср/ E’’_общ =2784/161 =17,3

Н/Д =12/39 =0,31

По номограмме 1.12.1 найдем =2,3 МПа

Тогда σ_r = 2,3*0,6*0,85 = 1,17

Коэффициент прочности по таблице 1.4.2. составит 0,94.

Проверяем условие 1.12.2.

k_пр^тр =0,94 1,54/1,17 = 1,32

Условие выполняется.

Проверяю условие устойчивости монолитного основания из ПГС укреплённого цементом.

E₁=3600 МПа h₁=5см

E₂=2200 МПа h₂=7см

E₃=250 МПа h₃=12см

E’’_общ=140 МПа E₄=400 МПа h₄=27см

E₅=100 МПа h₅=45см

Проверяю условие 1.12.2.

По формуле 1.12.5.

R_доп = R_u=0,6МПа

Е_ср= (5*3600+7*2200)/12=2784 МПа

Е₂=250МПа

Н/Д =24/39 =0,62

Е₁/ E₂ =2784/250 =11,1

Е₂/ E₃ =250/140 =1,8

По номограмме 1.12.2

σ_r = 0,17*0,6*0,85 = 0,09МПа

k_пр^тр =0,94 0,15/0,09 = 1,67

Условие выполняется.