3. РАСЧЕТ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Практическая работа 4

РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НА ПРОЧНОСТЬ.

РАСЧЕТ НАГРУЗКИ НА ДОРОЖНУЮ ОДЕЖДУ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ

Общие сведения

Давление колес автомобилей на дорожную одежду является основной нагрузкой, из которой исходят при расчете дорожных одежд. Нагрузка от колеса передается на поверхность дороги через площадь, которую вычисляют по формуле

где Gk — статическая нагрузка от колеса на покрытие, Н; kж — коэффициент, учитывающий влияние жесткости боковых стенок шин, равный в среднем 1,1; P0 — давление воздуха в шине, Па.

При движении колеса давление на покрытие увеличивается в результате влияния ряда факторов: нагревания шины и увеличения в ней внутреннего давления воздуха; увеличения жесткости шины от влияния растягивающей покрышку центробежной силы.Шина становится как бы более жесткой из-за того, что в результате кратковременности контакта с покрытием каждого участка шины она неуспевает обжаться до размеров, соответствующих статическому приложению нагрузки. Кроме того, поверхность дороги имеет неровности в виде волн разной длины, при движении по которым возникают колебания автомобиля. Давление колес на покрытие то увеличивается, то уменьшается относительно среднего значения. Опытные данные показали, что при скорости 80 км/ч среднее значение давления на покрытие возрастает примерно прямо пропорционально скорости, а далее остается практически постоянным. Это учитывается коэффициентом динамичности, который при расчетах дорожных одежд принимают равным 1,3.

В качестве расчетной схемы нагружения конструкции колесом автомобиля принимают гибкий круговой штамп диаметром D, передающий равномерно распределенную нагрузку величиной p. Данные величѝны назначают с учетом параметров расчетных типов автомобилей. В качестве расчетного типа используют наиболее тяжелый автомобиль из систематически обращающихся по дороге, доля которых составляет не менее 10 % (с учетом перспективы изменения состава движения к концу межремонтного срока).

Расчет нежестких дорожных одежд следует выполнять на нормативную нагрузку от одного колеса нагрузки АК согласно ГОСТ 32960. Равномерно распределенную нагрузку q вдоль направления движения не учитывают. Значения осевой нормативной нагрузки следует принимать на автомобильных дорогах:

•с капитальным типом дорожной одежды — 115 кН;

•с облегченным и переходным типами дорожной одежды — 100 кН.

Давление колеса на покрытие от нормативной нагрузки АК при расчете нежестких дорожных одежд следует считать равномерно распределенным по площади отпечатка колеса, принимаемого в форме круга.

Величину нормативного давления р следует принимать равной:

•0,8 МПа — для автомобильных дорог с капитальными дорожными одеждами;

•0,6 МПа — для автомобильных дорог с облегченными и переходного типа дорожными одеждами. При расчете на кратковременную нагрузку вводят коэффициент динамичности: kдин = 1,3. Расчетные параметры нормативных нагрузок принимают по табл. 3.1.

13

Примечание. В числителе приведен диаметр Dд для движущегося колеса, в знаменателе Dст — для неподвижного.

Когда в составе движения проектируемой дороги предусматривается регулярное обращение автомобилей с осевой нагрузкой, превышающей нормативную нагрузку АК более чем на 5 %, за расчетную осевую нагрузку допускается принимать максимальную нагрузку на наиболее нагруженную ось автомобиля.

где Pст — нагрузка на наиболее загруженной оси, кН; p — давление на покрытие, МПа; kдин — коэффициент динамичности, kдин = 1,3.

Расчет нежестких дорожных одежд на прочность выполняют по трем критериям:

1)допускаемому упругому прогибу;

2)условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных

слоев;

3)сопротивлению монолитных слоев покрытия и промежуточных монолитных слоев основания усталостному разрушению на растяжение при изгибе.

Также дорожную одежду необходимо проверить на дренирование и морозоустойчивость. Методически правильно начинать расчет с критерия по упругому прогибу, так как промежуточные значения этого расчета необходимы при выполнении остальных критериев.

Дорожные одежды капитального и облегченного типов рассчитывают по всем трем критериям, дорожные одежды переходного и низшего типов — по упругому прогибу и по сдвигоустойчивости.

Одежды на остановках, перекрестках, подходах к пересечениям, в том числе с железнодорожными путями, должны быть предварительно проверены на однократное длительное нагружение (продолжительностью не менее 10 мин).

Одежды на стоянках автомобилей и обочинах дорог следует рассчитывать на продолжительное нагружение. При этом используют статические значения расчетных параметров, производят расчеты по сдвигу в грунте и слабосвязных материалах, а также в слоях, обработанных органическим вяжущим.

Перед выполнением расчетов предварительно назначенной конструкциидорожной одежды необходимо определить ДКЗ и принять расчетные значения параметров:

•для подстилающего грунта земляного полотна;

•для конструктивных слоев дорожной одежды.

При этом необходимо помнить, что для разных расчетов используют различные характеристики расчетных параметров.

14

Состав движения на дорогах неоднороден, воздействие разных автомобилей на дорожную одежду неодинаково, поэтому все типы автомобилей необходимо привести к расчетному. За расчетный принимается автомобиль с предельной нагрузкой на ось из заданного состава движения, доля которого составляет не менее 10 %.

В [6] приведенную интенсивность движения к воздействию расчетной нагрузки Nр на полосу движения на конец межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонтуTсл

где fпол — коэффициент распределения интенсивности движения для самой нагруженной

полосы движения, зависящий от числа полос движения (табл. 3.2); Ni — число автомобилей i-й марки в одном или в обоих направлениях на конец срока службы дорожных одежд, авт/сут; Ki —коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства i-й марки с нагрузкой на колесо Pi к расчетной нагрузке.

Таблица 3.2

Коэффициент распределения интенсивности движения в зависимости от количества полос

где Pi — нормативная статическая нагрузка на колесо i-го автомобиля, определяемая по паспортным данным ТС; Рст — нормативная статическая расчетная нагрузка на колесо; (β — показатель степени, β = 4,0 для дорожных одежд капитального типа; β = 3,0 для дорожных одежд облегченного и переходного типов.

Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности

где Np — суммарное расчетное число приложений приведенной расчетной нагрузки на полосу движения за нормативный межремонтный срок службы проведения работ по капитальному ремонту, авт/сут; Tрдг — расчетное число дней в году, зависящее от района проектирования, соответствующее определенному состоянию деформируемости дорожной конструкции, определяемое по данным[6, табл. 7, рис. 1], дни; kn — коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (табл. 3.3); Kc — коэффициент суммирования, определяемый по формуле

15

Практическая работа 5

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ В ЦЕЛОМ ПО ДОПУСКАЕМОМУ УПРУГОМУ ПРОГИБУ

Общие сведения

Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии

где Eоб — общий расчетный модуль упругости на поверхности дорожной конструкции, МПа; Emin — минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, МПа; Eтрпр — требу-

емый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый по [6, табл. 11].

Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции, МПа, вычи-

службы проведения работ по капитальному ремонту; c — эмпирический параметр; для расчетной нагрузки на ось А-10 c = 3,55, на ось А11,5 c = 3,20.

Расчет по допускаемому упругому прогибу не проводят при нагрузке на ось 120 кН и более. Для дорог в V ДКЗ требуемые модули необходимо уменьшить на 15 %. Еmin должен быть

не менее указанного в табл. 3.5.

Расчет дорожной одежды по допустимому упругому прогибу ведут в следующей последовательности:

1)назначают нормативный межремонтный срок проведения работ по капитальному ремонту (см. табл. 3.4);

2)определяют суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки ΣNр;

3)назначают уровень надежности [6, табл. 10] и коэффициент прочности [6, табл. 11];

4)назначают предварительные толщины слоев дорожной одежды;

5)принимают модули упругости конструктивных слоев основания [6, табл. Б.1–Б.З прил. Б];

6)принимают модули упругости слоев асфальтобетона и других битумосодержащих материалов во всех дорожно-климатических зонах при температуре 10 °С [6, табл. Б.1–Б.3 прил. Б];

7)определяют минимальный требуемый модуль упругости по формуле (3.8).

17