3. Расчет на сдвиг в грунте земляного полотна
Данный вид расчета выполняется для грунта земляного полотна, а также для несвязных конструктивных слоев дорожной одежды (песчаный слой). С целью проверки того образования недопустимых остаточных деформаций и формоизменений при воздействии нагрузки. Расчёт выполняет для статического и динамического приложений нагрузки
,
где
- расчетное активное напряжение в
расчетной точке конструкции от действующей
внешней нагрузки;
Т - предельная величина активного напряжения сдвига (в той же точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг .
Определим величину расчетного активного напряжения сдвига:
,
где
- удельное активное напряжение сдвига
от единичной нагрузки, определяем по
номограмме в зависимости от соотношения
модуля упругости верхнего слоя модели
к нижнему и отношения толщины слоёв
конструкции дорожной одежды к диаметру
следа колеса и угла внутреннего трения.
-
расчетное давление от колеса на покрытие,
0,6 МПа.
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют по формуле:
.
Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле:
где
-
сцепление в грунте земляного полотна
(или в промежуточном песчаном слое),
МПа, принимаемое с учетом повторности
нагрузки;
- коэффициент, учитывающий особенности
работы конструкции на границе песчаного
слоя с нижним слоем несущего основания,
равный 1.
-
средневзвешенный удельный вес
конструктивных слоев лежащих выше
рассматриваемого слоя, равный:
;
- угол внутреннего трения при статическом
(динамическом) воздействии нагрузки;
- толщина конструктивных слоев,
расположенных выше рассматриваемого
слоя.
Расчёт для лёгкого пылеватого суглинка.
67
см.
см3.
При статическом приложении нагрузки:
,
21°,
0,03
МПа,
МПа,
0,024МПа,
МПа.
,
.
Запас обеспечен.
При динамическом приложении нагрузки:
10°,
0,02
МПа,
МПа,
0,012
МПа,
МПа.
,
.
Запас обеспечен.
4. Расчет конструкции дорожной одежды на растяжение при изгибе
В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими и др.), возникающие при прогибе одежды напряжения под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного срока службы приводить к образованию трещин от усталостного разрушения.
,
где
- прочность материала слоя на
растяжение при изгибе с учетом усталостных
явлений;
- наибольшее растягивающее напряжение
в рассматриваемом слое, равное:
,
где
где
-
растягивающее напряжение от единичной
нагрузки при расчетных диаметрах
площадки, передающей нагрузку, определяемое
по номограмме;
-
коэффициент, учитывающий особенности
напряженного состояния покрытия
конструкции под спаренным баллоном.,
равный 0,85.
Отношение отношение модулей упругости верхних монолитных слоёв к нижним:
Отношение высоты верхних монолитных слоёв к диаметру следа колеса:
Тогда
МПа.
МПа.
Определим прочность материала на изгиб:
,
где
- нормативное значение предельного
сопротивления растяжению при изгибе
при расчетной весенней температуре при
однократном приложении нагрузки, 8 МПа,
- коэффициент, учитывающий снижение
прочности вследствие усталостных
явлений при многократном приложении
нагрузки, равный:
,
где m - показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя;
- коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности.
-
коэффициент, учитывающий снижение
прочности во времени от воздействия
погодно-климатических факторов;
t - коэффициент нормативного отклонения
- коэффициент вариации прочности
на растяжение.
,
МПа,
.
Запас обеспечен.
Итоги прочностных расчётов дорожной одежды приведены в таблице.
|
Вид расчета |
Кн, % |
Красч, МПа |
Ктр, МПа |
Запас, % |
|
По упругому прогибу |
0,95 |
2,07 |
1,17 |
77 |
|
По условию сдвигоустойчивости |
0,95 |
1,17 |
1,0 |
17 |
|
На растяжении при изгибе |
0,95 |
3,56 |
1,0 |
256 |