Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

ставляли, собой асфальтобетонное покрытие из уплотненной горячей смеси, уложенное непосредственно на суглинистый или песчаный грунт либо на песчаный слой, подстилаемый суглинком.

В процессе изготовления моделей грунтовое основание, а затем и всю модель упрочняли многократно прикладываемой по всей площади нагрузкой. Затем модели испытывали местными повторяющимися на­ грузками, величина которых составляла от 0,20 до 0,50 от разрушаю­ щей статической.

На рис. 11.49 белыми кружками показаны конструкции, которые под действием повторных нагрузок упрочнялись и в дальнейшем рабо-

127

тали в стадии лишь обратимых деформаций, а черными кружками — конструкции, работавшие в упруго-пластической стадии. Величины наибольшего относительного удлинения е материала покрытия опре-

128

Паранвтр^арактеризующий конпрукцию одежда

Рис. 11.49. Сопоставление результатов расчета по формуле (11.55) с данными испытания моделей дорожных одежд повторяющимися нагрузками

делены по формуле (11.55). На рис. 11.49 двумя горизонтальными ли­ ниями 8 = 0,0012 и е = 0,0016 выделены три характерные зоны.

Подавляющее большинство упрочнившихся конструкций (белые кружки) расположились в нижней зоне, ограниченной прямой 8 = 0,0012. Вычисленные по формуле (11.55), относительные удлине­ ния асфальтобетона в этих моделях не превышали величины е = 0,0012.

Все конструкции, на которых упрочнение не было достигнуто (чер­ ные кружки), расположились выше прямой 8 = 0,0016. Эти конструк­ ции под действием повторных нагрузок работали в упруго-пласти­ ческой стадии. Значение упругого относительного удлинения состав­ ляло здесь 0,0016—0,0025.

Часть упрочнившихся при повторном нагружении конструкций (бе­ лые кружки) разместилась в промежуточной зоне. На этих моделях прогрессирующее накопление остаточных деформаций не имело места. Тем не менее при разборке моделей на нижней поверхности асфальто­ бетонного покрытия были обнаружены тонкие радиальные трещины Это свидетельствует о том, что, несмотря на практически полную об­ ратимость вертикальных перемещений, их величины обусловили воз­ никновение в наиболее растянутой зоне покрытия критических удли­ нений. Величина этих удлинений в имевших место условиях испыта­ ния при данных свойствах асфальтобетона и температуре 20—27° С колебалась в пределах 0,0012—0,0016.

Представляют интерес данные испытания дорожных одежд в опы­ тах WASHO [38] на юге штата Айдахо в США. По основным характе­ ристикам район испытания близок к IV дорожно-климатической зоне

.СССР.

На специально построенных двух кольцевых дорогах был ряд секций"с одеждой разной толщины. Одежда состояла из асфальтобетон­ ного покрытия толщиной от 5 до 10 см., уложенного на основание из подобранных г гравийно-щебеночных материалов. Подстилающий грунт — пылеватый суглинок.

Участки испытывали проездом автотягачей с полуприцепами. Параметры нагрузок близки к действующим у нас стандартам. По­ скольку толщина одежды на секциях была различной, а грунтовые условия и состав движения одинаковы, отдельные секции работали в различных стадиях деформирования.

Для всех испытанных секций на основании величин прогибов по­ верхности покрытия под расчетной нагрузкой, данных о толщинах слоев и значениях модулей упругости материалов одежды и грунта нами вычислены по формуле (11.55) величины относительных удлине-' ний в наиболее растянутой зоне асфальтобетонного покрытия.

Сопоставление показало, что зоны, в которых разместились одежды, работающие в различных стадиях деформирования, достаточно четко разграничиваются прямой, характеризующей предельные значения упругого относительного удлинения асфальтобетона [31].

Исследования в лаборатории и на натурных конструкциях одежц, а также на опытных дорогах WASHO показывают, таким образом, что критическое значение упругого относительного удлинения (растя­ гивающего напряжения) является физически реальным критерием предельного состояния асфальтобетонного покрытия нежестких до­ рожных одежд. Величина этого критерия определяется лишь свойст­ вами и состоянием материала (температуры и др.) и не зависит от особенностей конструкции одежды и напряженного ее состояния. Экс­ перименты показали также, что расчетные зависимости, базирующиеся на этом критерии, дают результаты, достаточно удовлетворительно согласующиеся с. данными опыта.

Указанное подтверждают также многие сопоставления, сделанные нами на основе результатов обследования одежд на эксплуатируемых дорогах, данных испытаний AASHO и др. (см. гл. 10).

В последнее время все более широкое применение при строитель­ стве дорожных одежд находят грунты и разнообразные местные мате­ риалы, укрепленные цементом и другими неорганическими вяжущими. Такого рода монолитные материалы укладывают обычно в слоях осно­ вания одежд с капитальными и усовершенствованными облегченными покрытиями.

Нужно иметь в виду, что материалы, укрепленные неорганически­ ми вяжущими, деформируются линейно в более широком диапазоне величин нагрузок, скоростей нагружения и, кроме того, менее чув­ ствительны к фактору времени, чем материалы, в состав которых входит органическое вяжущее. Поэтому приведенные выше расчетные за­ висимости и номограммы полностью применимы также при проекти­ ровании одежд, в состав которых входят монолитные слои из материа­ лов, укрепленных неорганическими вяжущими.

§ 11.14. Особенности работы промежуточных слоев дорожных одежд из зернистых материалов

В практике строительства широко распространены дорожные одеж­ ды, в том числе и капитального типа, промежуточные конструктив­ ные слои которых выполнены из щебня, гравия, песка и других не

ШО

нении прочностных характеристик такого рода материалов в зависи­ мости от того, как они размещены в слоистой конструкции и ка­ ковы деформативные свойства окружающих слоев.

Применительно к таким дорожным одеждам в Ленинградском фи­ лиале Союздорнии было разработано решение, в котором трехслойную одежду (рис. VI 1.50) рассматривали как систему, состоящую из упругой плиты, свободно опирающейся на дискретный слой (модель И. И. Кан-

ханики зернистых сред были получены формулы, позволяющие опре­ делить все компоненты тензора напряжений и перемещения произволь­ ной точки любого слоя системы в условиях пространственного осесимметричного и плоского напряженного состояния [49, 50].

Для экспериментальной проверки решения смешанной задачи был использован поляризационно-оптический метод, позволяющий иссле­ довать особенности распределения напряжений в дискретном слое. Плоская модель дорожной одежды, верхний монолитный и промежу­ точный дискретный слои которой изготовлены из оптически активных материалов, была расположена на слое резины, моделирующей упругое основание. Модель нагружали при помощи гибкого плоского штампа (рис. 11.51).

Количественные данные о величинах напряжений в верхнем и про­ межуточном слоях получали с помощью координатно-синхронного поляриметра.

Измеренные величины напряжений в модели сравнивали с вычис­ ленными из решения плоской смешанной задачи теории упругости и механики зернистых сред. Сопоставляли величины напряжений как в дискретном, так и в монолитном слое модели (в балке). Расчетные параметры (модули упругости, коэффициенты Пуассона, коэффициент распределительной способности), необходимые для вычисления теоре­

данные, соответствующие результатам трех опытов по измерению вер­ тикальных нормальных напряжений в дискретном слое. Сплошной линией показаны величины напряжений, вычисленные в соответствии с решением смешанной задачи для плоского напряженного состояния [50].