книги из ГПНТБ / Дегтяренко, В. Н. Автомобильные дороги промышленных предприятий учеб. пособие

Таким образом, высота слоя с эквивалентным модулем может

здесь h — толщина слоя одежды, см;

D — диаметр равновеликого круга контакта, см.

Приведение к расчетному автомобилю

Необходимо весь состав движения по дороге привести к рас­ четному автомобилю. Степень воздействия автомобиля на дорож­ ную одежду зависит от его веса, размера площади контакта колеса с дорогой. В качестве расчетного может быть взят прак­ тически любой автомобиль. В настоящее время приняты для до­ рог I—III категорий нагрузки типа А с параметрами:

/5колсса=5000 кг, р=6,5 кг/см2, £>—31,5 см;

Для дорог IV—V категорий — типа Б, с параметрами:

130

Puoneca=3000 кг, р=3,5 кг/см2, D= 26,5 см.

Для подъездных дорог промышленных предприятии III—п и IV—п категорий принимается нагрузка от расчетного автомоби­ ля или автопоезда.

При выборе типа одежды иа внутризаводских дорогах необ­ ходимо учитывать специфические производственные воздействия, особенно агрессивных жидкостей.

Перевод интенсивности движения любых автомобилей к рас­ четным производится из условия их равного воздействия на по­

Здесь индекс р обозначает, что параметры относятся к рас­ четному автомобилю.

В практике перевод осуществляется при помощи номограмм. Если принять на осях координат логарифмическое изменение значений, то зависимость (137) выразится для разных автомо­ билей семейством прямых.

Общая последовательность расчета.

1.Заданное (рассчитанное для освоения перевозок) движе­ ние приводится к расчетному (139).

2.По интенсивности движения расчетных автомобилей и их параметрам (р и D) определяется потребный модуль дорожной одежды (129).

3.Конструируется дорожная одежда. Устанавливается мате­ риал, толщина, число конструктивных слоев (с использованием рекомендованных схем).

4. Определяется эквивалентный модуль для сконструирован­ ной одежды (134, 135).

5.Путем изменения толщины слоев и их числа эквивалентный модуль приводится в соответствие с требуемым. Расхождение не должно превышать 5%.

6.Проверяется толщина дополнительного слоя основания с точки зрения возможности образования пучин и определяется расстояние между поперечными дренажными прорезями для отвода воды.

§5S. Расчет жестких дорожных одежд

Кжестким относятся монолитные и сборные цементобетон­ ные дорожные одежды. Сборные из железобетонных плит позво­ ляют производить работы в любую погоду. Сборка может быть полностью механизирована. Изготовление плит на заводе (с тер­ мообработкой) повышает их качество. Особенно удобны сборные покрытия на временных дорогах и при очень сжатых сроках

строительства. Дорога вступает в эксплуатацию сразу же после укладки последних плит. Недостатками сборных покрытий явля­ ются повышенный расход металла и наличие швов между плитами.

Монолитные покрытия выдерживают больший срок эксплуа­ тации, более ровны, расход металла значительно меньше. Одна­ ко изготовление их на трассе во многом зависит от погодных условий. Усложняется уход за бетоном в процессе твердения. Схватывание бетона через 1,5—2 ч после замеса, расслоение бетонной массы при транспортировке ограничивают дальность возки бетона и усложняют производство работ.

На промышленном транспорте, особенно при строительстве внутризаводских дорог, сборные покрытия получили широкое распространение.

Теоіриія расчета жестких дорожных одежд основана іна мето­ дах строительной механики. Расчетная схема: изотропная упру­ гая плита на однородном упругом основании. Предельное состоя­ ние при расчете: растяжение при изгибе.

132

При расчете приняты допущения:

1)плиты работают совместно, как единое целое. Ослабление швами не учитывается;

2)покрытие бесконечно по размерам в плоскости;

3)при расчете плиты расчетное положение колеса — в ее

центре.

Деформации в цементобетонном покрытии возникают под действием вертикальной нагрузки от колес автомобиля, от воз­ действия температуры, влажности, при образовании пучин.

Ввиду большой жесткости покрытие разрушается даже при небольших относительных деформациях. Предельное их значение

?,= — =0,001^0,0005.

D

Большая жесткость покрытия делает его менее зависимым от модуля деформации грунтового основания, так как нагрузка передается на значительно большую площадь. Однако по ток же причине покрытие очень чувствительно к неровностям грунтового основания. «Зависание» плиты может привести к ее разрушению, так как изменяется расчетная схема. Расчетные значения моду­ ля деформации для некоторых грунтов приведены в табл. 26.

Т а б л и ц а 26

Модули деформации, кг/см2, грунтового основания для расчетов жестких дорожных одежд

Зоны

В качестве расчетного принято предельное напряжение растя­ жения при изгибе на 28-е сутки твердения с учетом коэффициен­ та повторности приложения нагрузок ß= 0,55—0,6 и коэффициен­ та неоднородности материала пг—0,7.

Расчет цементобетонных покрытий ведется на самые тяжелые осевые нагрузки автомобилей, движение которых предусмотрено проектом. Для учета ударов колес о неровности покрытия реко­ мендуется вводить динамический коэффициент 1,20—1,25.

По О. Я- Шехтеру, жесткость плиты определяется как

133

где h — толщина плиты, см;

Еп\ Ей — модули деформации грунта и бетона;

При действии распределенной нагрузки р на площадке^ радиу­ сом R

Р

РnR2

А, б — коэффициенты, зависящие от аг, где г — расстояние от места приложения нагрузки до точки, относительно которой определяется момент.

С -- коэффициент, зависящий от aR.

Значения А, Б, С приведены в справочниках [18].

Значения I изгибающих моментов могут быть определены по Запрошенным эмпирическим формулам, предложенным В. Ф. Баб­ ковым (при (-іб==0,15, Игр=0,3—0,4),

Напряжение растяжения при изгибе

6Ш

4 3 4

где ЕМ — сумма моментов от действия внешних сил, ■отсюда

где w — относительный прогиб, определяемый по справочнику в зависимости от aR или аг [18].

При необходимости определения напряжения в любой точке

.плиты можно воспользоваться методом Н. Н. Иванова с уточне­ нием И. А. Медникова, построенным по Уэстергарду:

а) колесо посередине плиты

в) колесо на углу плиты

Значения коэффициентов ссо, сіь а2, аз зависят от отношений

При воздействии на плиту нескольких близко расположенных колес (многоколесные катки, трейлеры) или ленточной нагрузки от гусеничных тракторов необходимо определить суммарный рас­ четный изгибающий момент. Для этого всю площадь следа де­ лим на небольшие участки и заменяем распределенную по участ­ ку нагрузку сосредоточенной силой, приложенной в центре (рис. 65). Соединяем центры приложения сил с точкой, где необ­ ходимо определить расчетные моменты. Рассмотрим радиальный момент от одной из сил,, действующий на полосе шириною 1 .м

/-нс. 65. Схема определения изгибающих моментов в расчетной точкеот нагрузки, распределенной по значительной площади.

Рис. 66. Схема определения расчетных моментов.

1

(точка 8). Проекция этого момента на нужное нам направление- Mvcos2aa (рис. 66). Аналогично для тангенциального момента можно записать Mrsin2as. Здесь as — угол, образованный осью, в направлении которой суммируются моменты с линией, соеди­ няющей точку приложения силы с точкой, в которой определя­ ются напряжения. Расчетный изгибающий момент

При а<20° величина sin2a мала и можно просто суммировать радиальные моменты.

Влияние других колес или нагрузок по отношению к нагруз­ ке от основного расчетного колеса может быть учтено коэффи­ циентом k (по Бабкову В. Ф.). Для точки А (рис. 67)

'1+3IgaR

где п — число равновеликих площадок, выделенных на площа­ ди следа;

г — расстояние от центров тяжести этих площадок.

Для точки А формула действительна при r<2R, а для точ­ ки В — при r>R.

Плиты малых размеров прямоугольные и шестиугольные, бетонируемые на месте и на заводе, рассчитываются как круг­ лые, равновеликой площади, загруженные посередине распреде­ ленной нагрузкой на круглой площадке. Метод расчета предло­ жен М. И. Горбуновым-Посадовым [18].

Как уже было сказано в начале параграфа, при расчете плит не учитывается их ослабление по краю и особенно на углах. Это ослабление компенсируется или конструктивным утолщением краев плиты пли дополнительным армированием.

Армобетонные плиты

При расчете армобетонных плит принято, что на растяжение в нижней зоне работает и бетон и арматура (расчет приведен по Л. И. Горецкому).

Процент армирования

где цо — минимальный процент армирования, зависящий от марки бетона и предела текучести арматуры;

ці — минимальный процент армирования сборных плит по конструктивным соображениям.

Толщина армобетоииоп плиты

(156)

R n [1— 12фі (по—Г)’

где М — расчетный изгибающий момент;

п— отношение модулей упругости арматурной стали и бетона

■модуль арматурной стали можно принять равным 2100000;

138

Ф і — коэффициент, зависящий от отношения защитного слоя бетона (а) к толщине плиты (Н ) (табл. 27).

Ru — предел прочности на изгиб.

Таблица 27

Некоторые значения коэффициента ср*

а

§59. Температурные напряжения

вжестких дорожных одеждах

При колебаниях температуры изменяются линейные размеры плиты; плита коробится из-за разности температуры верхней и нижней поверхностей. Уменьшения температурных напряжений достигают устройством швов растяжения и сжатия.

При расчете расстояния между температурными швами при­ нято, что плита в центре неподвижна. Сопротивление сдвигу плиты по основанию пропорционально величине сдвига и меня­ ется по параболическому закону. Эпюра усилий, воздействующих на плиту, показана на рис. 68. Усилия возрастают к краям пли­ ты вместе с увеличением смещения.

Максимальное значение удельного усилия

где р — удельное давление плиты на основание;

139