Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

Рис. 11.42. Деталь номограммы на рис. 11.40 в крупном масштабе

0 0,002 ОМ 0,00В 0,00S OpiO 0,012 0,014 0,016 0,013 0,020 0,022 0,024 0,026 О/Ш 0,030 0/132 0J№ 0,03

Рис. 11.43. Деталь номограммы на рис. 11.41 в крупном масштабе

Следует отметить, что, как указано выше, даже значительные откло­ нения в величине р сравнительно мало сказываются на результатах расчета.

Полное максимальное активное напряжение сдвига в нижнем слое

Причем знак т а в принимается в соответствии со знаком на номо­ грамме рис. 11.44. Как следует из изложенного выше, предельное рав­ новесие не будет достигнуто, если

(11.47)

где К — комплескный коэффициент, значения которого приводятся далее в гл. 8.

13

Толщина

122

Эффективность рассматриваемого критерия предельного состояния подтверждена многими экспериментами, а также данными учета опыта службы дорог в эксплуатации.

Во всех случаях, когда предельное равновесие по сдвигу достига­ лось по расчету в одной наиболее напряженной точке грунтового ос­ нования, на одежде при повторном нагружении накапливались остаточ­ ные деформации.

Сопоставление опыта службы дорожных одежд с результатами расчета, в частности и по предложенному критерию [28], приводится

вгл. 10.

§11.13. Предельное состояние слоев из монолитных материалов

Сопротивление разрушению является основной характеристикой монолитного материала. В последние годы установлено, что в зависи­ мости от условий нагружения и свойств материалов одни из них раз­ рушаются мгновенно (хрупко), а разрушение других начинает разви­ ваться задолго до достижения максимальной нагрузки и полностью заканчивается лишь при снижении напряжения до нуля, как это схема­ тически показано на рис. 11.45 (кривая 6).

123

автора, показали ,что начальный отрезок этой кривой (до точки Rm!) прямолинеен и соответствует развитию в образце лишь обратимых де­ формаций. Отрезок RU3T— RB— криволинеен, деформация растет здесь быстрее напряжения. Это соответствует, по-видимому, процессу нару­ шения структуры материала. На отрезке RB — RK возникают и разви­ ваются трещины в наиболее растянутой зоне. Рост деформации сопро­ вождается здесь падением напряжения. Последний отрезок кривой 2 характеризует процесс окончательного разрушения образца.

Рассмотренная диаграмма (кривая 2) дана применительно к усло­ виям упруго-вязко-пластического деформирования и вязко-пластично­ го разрушения асфальтобетона. Однако с повышением вязкости битума, понижением температуры и увеличением скорости нагружения пове­ дение асфальтобетона под нагрузкой может приблизиться к подведе­ нию хрупкого материала. Разрушение происходит в этом случае неда­ леко за пределами прямолинейного участка, соответствующего, как указывалось, развитию лишь обратимых деформаций.

Изложенное свидетельствует о том, что предельным состоянием монолитных материалов, которые должны работать в стадии обрати­ мых деформаций, является начальная стадия изменения структуры материала, выражающаяся в нарушении отдельных связей под дейст­ вием растягивающих напряжений. Этому состоянию соответствует на диаграмме рис. 11.46 точка Rmsv.

Под действием напряжений, превышающих £?И 8 Г , или при много­ кратном приложении этого, а в отдельных случаях и меньшего по ве­ личине напряжения процесс нарушения структуры прогрессирует и приводит к образованию трещин.

Поскольку при инженерных расчетах практический интерес пред­ ставляет прямолинейный участок диаграмм (см. рис. 11.46), в качестве критерия предельного состояния конструктивного слоя из монолит­

тягивающее напряжение (относительное удлинение) в рассматри­ ваемом слое, кГ/см2; # и з г (еп р ) — допустимое растягивающее напря­

ния, продолжительность действия нагрузки и др.), определяющих интенсивность процессов разрушения структуры. Кроме того, для асфальтобетона допустимое растягивающее напряжение (относитель-

124

ное удлинение) в большой степени зависит от температуры в расчетном периоде, для материалов, укрепленных цементом, — от влажности.

Для определения наибольших растягивающих напряжений в моно­ литном слое желательно было бы, конечно, иметь строгие решения, учитывающие в максимальной мере упруго-вязко-пластические (дефор­

Хотя получить решение задачи, отвечающее всем указанным усло­ виям, до сих пор не удается, тем не менее сейчас уже созданы пред­ посылки, позволяющие использовать методы теории упругости для расчетов на прочность конструкций из упруго-вязких материалов. При этом необходимо, чтобы вводимые в расчет по методам теории упруго­ сти деформационные (Е, [х) и прочностные характеристики (Rasr) ма­ териала были определены в условиях, близких к тем, в которых ра­ ботает рассматриваемый конструктивный слой.

Наиболее неблагоприятные условия для работы верхнего слоя конструкции, в частности асфальтобетонного покрытия, имеют место при недостаточном его сцеплении с верхним слоем основания (гл. 5).

Применительно к этим условиям горизонтальные составляющие нормального напряжения в любой точке покрытия при изгибе могут

следу колеса расчетного автомобиля, см.

Наиболее напряженная точка находится на нижней поверхности покрытия по оси действующей нагрузки.

Подставив поэтому в формулы (11.50) и (11.51) zx = ^, г = 0 и приведенное выше значение Ки получим следующие формулы для

125

определения максимального растягивающего напряжения в материале покрытия при изгибе:

где р — удельное давление от расчетного автомобиля, кГ/см2; К — коэффициент запаса на динамичность и неоднородность усло­ вий работы одежды, принимаемый 1,15—1,3.

Максимальное относительное удлинение в наиболее напряженной точке определяют по формуле

По формуле (11.52) с учетом зависимостей (11.53) и (11.54) составлена номограмма (рис. 11.47), значительно упрощающая расчет покрытия на прочность.

Значение наибольшего растягивающего напряжения в промежу­ точных слоях дорожной одежды аг может быть определено по формуле (11.28), полученной для трехслойной системы (гл. 5) при совместном перемещении слоев на контакте, так как материал промежуточного слоя работает наиболее напряженно именно при этом условии.

Конструкции с числом более трех приводят к трехслойным систе­ мам, в которых рассчитываемый слой-является промежуточным.

Для облегчения расчета по формуле (11.28) разработана номограм­ ма, представленная на рис. 11.48. Величины наибольшего растяги­ вающего напряжения получают по номограмме в относительных еди-

ницах: о> = т/-.

Ар

h

Номограмма построена при у = -± = 0,3. Анализ результатов расчетов показал, однако, что она может быть использована с доста­ точной для практических целей точностью при значениях у в пределах

балочках из асфальтового бетона (см. гл. 3), а также на моделях и конструкциях одежд.

Как указывалось, в Ленинградском филиале Союздорнии проведена серия испытаний моделей одежд повторными нагрузками. Модели пред-

126