Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

площади. Формулы (11.21), (11.22) и (11.25) при z = 0 дают:

Это свидетельствует о следующем: а) горизонтальные составляющие напряжения и перемещения за пределами нагруженной площади не зависят от ее размеров, если суммарная нагрузка (Р = pnR2) неизменна; б) эти напряжения и перемещения прямо пропорциональны внутреннему давлению в шинах автомобиля. Важным свойством яв-

4 „

ляется также то, что при г > - R имеются зоны, где верхняя часть полупространства практически не подвергается сжатию; линии рав­ ных перемещений w здесь почти вертикальны. Наконец, установлено, что во всем полупространстве имеет место только объемное сжатие. Кривые, вдоль которых относительное сжатие имеет одну и ту же ве­ личину, по своему очертанию близки к эллипсам.

В настоящей работе невозможно дать исчерпывающий анализ на­ пряженно-деформированного состояния слоистых конструкций. Поэ­ тому ниже приведены лишь основные положения, которые учитыва­ лись при разработке нового метода расчета и могут оказаться полез­ ными при конструировании новых и оценке прочности существующих одежд. Подробно исследован вопрос о влиянии сопряжения слоев на контактах на возникающие в слоях напряжения и деформации. Выяс­ нено, что условия на контакте практически не влияют на величины

Влияние условий на контакте на максимальные напряжения растя­ жения в верхнем слое двухслойной системы по оси действующей на­ грузки видно на рис. 11.30. На основании этих данных можно сделать вывод, что максимальные растягивающие напряжения max от в усо­ вершенствованных покрытиях современных конструкций дорожных

одежд h j < 1,0] при прочих равных условиях всегда больше при свободном взаимном перемещении слоев (гладкий контакт), чем при

можности взаимного перемещения слоев на контакте (спаянные слои). Весьма важным является вопрос о наиболее напряженных зонах отдельных слоев дорожной одежды. С помощью формул (11.28) и (11.29) установлено, что монолитные слои наиболее напряжены на контактных поверхностях в местах пересечения с осью действующей нагрузки (см., например, рис. 11.27). Вопрос об опасных зонах в земляном полот­ не, нижних слоях основания, а также в промежуточных слоях на глу­

бинах, где обычно используются слабосвязные и зернистые материалы,

105

рассмотрен в гл. 6. Прочность слоев из этих материалов оценивается по их способности сопротивляться сдвигу.. Важно, чтобы нормальные напряжения, главным образом на площадках, где действуют наиболь­ шие касательные напряжения, были сжимающими или равны нулю либо в крайнем случае очень малыми растягивающими. Так как наи­

более напряженная вертикаль слоистого полупространства сов­ падает здесь с осью, проходящей через центр нагруженной пло­ щади, то нормальные напряже­ ния на площадке действия т т а х равны

106

конструкций выяснены также особенности этого состояния в зависимо­ сти от соотношения величин модуля упругости материалов смежных слоев. Применительно к трехслойной модели со спаянными слоями (см. рис. 11.27) наряду с обычными конструкциями, в которых модуль упругости материала вышележащего слоя больше, чем нижележащего

ления дорожной одежды, при оценке прочности существующих одежд, лишь частично оттаявших, или при еще замерзшем грунте, а также при испытании местным нагружением земляного полотна, не полностью оттаявшего.

Представляющие практический интерес данные о характере напря­ жений в точках, находящихся на пересечении контактных поверх­ ностей с осью действующей нагрузки, приведены в табл. II.3.

При конструировании новых и оценке прочности существующих дорожных одежд могут также оказаться полезными сведения о сле­ дующих свойствах, обнаруженных при анализе слоистых систем:

1) все составляющие напряжений в любой точке слоистой системы одновременно уменьшаются при увеличении общей относительной

107;

толщины одежды (^), но при сохранении постоянства соотношений тол­

величины перемещения этих точек подчиняются соответствующей за­ кономерности для однородного полупространства;

3) наибольшее значение растягивающего напряжения, возникаю­ щего на поверхности первого слоя (покрытия) при гладком контакте, достигается в точках, находящихся на расстоянии от центра загружен­ ной площади, равном

V то — \1 "

. D arctg —

величина этого напряжения здесь в 4—5 раз меньше максимального напряжения, возникающего в основании покрытия на оси действующей нагрузки;

в однородном полупространстве соответственно равны. Это свойство позволяет использовать соответствующие карты рис. 11.29 для опреде­ ления указанных напряжений и перемещений в любой точке подсти­ лающего полупространства слоистой системы.

§ 11.11. Расчетный аппарат

Чтобы упростить использование расчетного аппарата при решении практических задач, предложены несложные формулы, составлены таблицы готовых решений для наиболее опасных точек и разработаны соответствующие номограммы.

Таблицы и номограммы составлены для ц,г — |Л2 = 0,25 и ц 3 = = 0,35, что соответствует средним значениям коэффициента Пуассона

108

Для трехслойных моделей с параметрами, характерными для рас­ пространенных дорожных одежд, определены безразмерные величины напряжений и перемещений на границах слоев по оси действующей нагрузки [34].

Кроме того, составлены графики и номограммы, дающие пред­ ставление о взаимосвязи расчетных параметров и позволяющие свести сложные расчеты к простейшим вычислениям.

Наглядно напряженно-деформированное состояние конструкции характеризуют карты линий равных напряжений и деформаций, подоб­

Такие данные могут быть получены по номограммам, разработан­ ным для нового метода расчета дорожных одежд нежесткого типа с ка­ питальными покрытиями. Эти номограммы, а также примеры проек­ тирования приведены в главах 6 и 8. Здесь уместно привести только номограммы, которые при проектировании вновь сооружаемых дорож­ ных одежд непосредственно не используются, но могут оказаться по­ лезными для оценки прочности дорожных одежд при их оттаивании, проектировании реконструкции дорог, оценке устойчивости земляного полотна и установлении параметров уплотнения грунта, расчетах отжатия воды под действием нагрузок в оттаивающих одеждах, поста­ новке экспериментов по определению напряжений и деформаций и др.

На рис. 11.31 приведены номограмма и кривая для определения

-о-< 3 )

безразмерного напряжения a(zS) = D 2 в любой точке подстилаю-

"расч

щего одежду полупространства на оси действующей нагрузки. Но­ мограмма составлена применительно к двухслойной и трехслойной моделям.

В прямоугольной системе координат нанесены кривые для раз­ личных значений ^ и лучи, обозначающие отношения Имеются две шкалы на горизонтальной оси — верхняя, на которой отложены

109