§ XVI.2. Прочность нежестких дорожных одежд

Деформация нежестких дорожных одежд является результатом проявления ряда процессов (рис. XVI.!), протекающих одновремен­но или следующих друг за другом:

грунтовое основание дорожной одежды сжимается под нагрузкой в пределах активной зоны, вследствие чего происходит прогиб до­рожной одежды по некоторой криволинейной поверхности с образо­ванием так называемой чаши прогиба глубиной А. Чем большую тол­щину и жесткость имеет дорожная одежда, тем на большую площадь распределяется давление внешней нагрузки и, следовательно, тем меньше напряжения, передающиеся на грунт;

под нагрузкой происходит сжатие материала дорожной одежды, а в нижней части конструктивных слоев — растяжение. При превы­шении растягивающими напряжениями предела прочности материала в покрытии или основании образуются трецц ны. По периметру участ­ка контакта нагрузки с покрытием действуют срезывающие напряже­ния, которые при больших нагрузках вызывают пролом дорожной эдежды, иногда с выкалыванием ее части, находящейся под нагрузкой, з виде расширяющегося книзу усеченного конуса;

в основаниях из несвязных и малосвязных материалов (гра­вия, песка, щебня) и в подсти­лающем грунте при превышении касательными напряжениями сцепления могут возникать зоны пластического течения, развитие которых приводит к потере проч­ности.

Относительная роль каждой из указанных деформаций в раз­рушениях дорожных одежд еще не выяснена и может быть раз­личной в разных конструкциях одежд.

Чем тоньше одежда и мень­ше отличается она по жесткости ' от подстилающего грунта,' тем чаще происходят разрушения от выкалывания.

При многократном приложе­нии к нежесткой дорожной одежде различных нагрузок, передающихся через одинаковые площадки (штампы), кривая нарастания прогиба покрытия по мере загружений в зависи­мости от величины нагрузок может соответствовать одной из кривых, показанных на рис. XVI.2.

Если нагрузки соответст­вуют расчетной прочности до­рожной одежды, а ее слой и грунт земляного полотна хо­рошо уплотнены, дорожная одежда испытывает только упру­гие прогибы. Первый период после сдачи дороги в эксплуа­тацию, пока происходит окон­чательное формирование, неко­торые дорожные одежды могут испытывать остаточные деформации, связанные с дополнительным уплотнением, которые в дальнейшем прекращаются и одежда затем испытывает только упругие деформации (линия /).

Рис. XVI.1. Схема образования чаши прогиба и разрушения нежестких дорожных одежд под колесами ав­томобиля: 1 — чаша прогиба; 2 — зона сжатия одеж­ды; 3 — зона растяжения; 4 — поверхность среза одежды; 5 — площадь передачи дав­ления на грунт; 6 — уплотнение грунта в основании; 7 — направление сжатия грун­та 8 — выпирание грунта; 9 — трещины в одежде; Л — осадка дорожной одежды

Число приложений нагрузки-

Рис. ХУ1.2. Закономерности накопле­ния деформаций дорожных одежд при многократных нагрукениях:

1 — остаточные деформации; 2 — полная ве­личина деформации

При большой величине нагрузки или при временном снижении прочности грунтов основания в весенний или осенний периоды воз­никают постепенно накапливающиеся малые пластические деформации (линия //). Если их суммарная величина за период ослабления одеж- 320

ды превысит некоторое допустимое значение, одежда разрушится (линия III).

Таким образом, прочность одежды зависит от предельной допус­тимой величины прогиба и от количества приложений нагрузки за период ослабления. При очень больших нагрузках или при зна­чительном ослаблении прочности грунта осадки, вначале накапли­вающиеся замедленно, в дальнейшем начинают быстро возрастать и происходит полное разрушение одежды.

В зависимости от требований, предъявляемых к дороге, расчет толщины дорожной одежды можно вести из условия достижения той или иной заданной величины деформации.

Считается, что дорожные одежды с покрытиями капитальных ти­пов должны работать в стадии упругих деформаций с обеспечением' достаточного запаса прочности и в наиболее неблагоприятные периоды года, когда грунт имеет наименьшую прочность. На дорогах с покры­тиями усовершенствованных облегченных типов дорожные одежды также рассчитывают на работу без допущения возможности накопления пластических деформаций, но с меньшими запасами прочности, чем при покрытиях капитальных типов.

Одежды с покрытиями переходных типов, восстановление ровности которых легко осуществимо, рассчитывают, допуская некоторое накоп­ление деформаций под действием движения. Это дает возможность сни­жения толщины дорожной одежды

Принятый в СССР метод расчета нежестких дорожных одежд явля­ется итогом многолетней работы большого коллектива ученых во гла­ве с проф Н. Н. Ивановым.

Значительный вклад в создание этого метода внесли проф. А. М. Кривисский и М. Б. Корсунский.

В связи со сложностью процессов, протекающих в деформируемой дорожной одежде, при расчете за основной показатель ее прочности принимается комплексная характеристика — допускаемый упругий прогиб. Конструкцию дорожной одежды, удовлетворяющую этому основному требованию, проверяют также по следующим критериям: ус­тойчивости несвязных слоев против возникновения сдвигов; допу­стимой величине растягивающих напряжений в слоях связных мате­риалов; допустимой величине зимнего вспучивания; обеспечению от­вода воды из пористых слоев.