Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

валось также двухслойное подстилающее полупространство с целью оценить влияние жесткости промежуточного слоя искусственного основания на напряженное состояние грунта земляного полотна.

На рис. 11.69 .показано распределение в подстилающем грунте безразмерных напряжений аг и ах в функции безразмерной глубины

z = j7' по оси действия" нагрузки, приложенной на стыке шарнирно

171

Что касается оснований из материалов, укрепленных цементом, то, как показали расчеты, напряжения в подстилающем грунте сни­ жаются здесь приблизительно на 20% на соответствующих глубинах по сравнению с имеющими место в конструкциях основаниями из зернистых материалов или материалов, обработанных органическими вяжущими.

При расчете толщины основания из укрепленных цементом мате­ риалов можно пользоваться данными рис. 11.69 для напряжений в под­ стилающем грунте, но с поправкой на жесткость слоя основания (см. ниже).

Для проверки результатов теоретических расчетов, а также для выяснения, в какой мере распространенное штыревое сочленение соответствует по условиям работы шарниру, в Ленинградском филиале Союздорнии былипроведены эксперименты на крупномасштабных моделях цементобетонных плит, уложенных на песчаный грунт [16].

типа, а также прогибы плит индикаторами часового типа. Полученные экспериментальные данные сопоставлялись с результатами теорети­ ческих расчетов. Сопоставление показало, что штыревое сочленение приблизительно на 30% менее эффективно по сравнению с идеальным шарниром. На данном этапе это учитывается при расчете прочности одежды путем введения соответствующего коэффициента [70].

§ 11.27. Методика расчета толщины основания под цементобетонными плитами

Располагая данными о напряжениях по глубине основания от контакта с цементобетонным покрытием, можно найти необходимую в тех или иных условиях толщину основания, отвечающую требова­ нию, чтобы в подстилающем одежду грунте не образовывались плас­ тические деформации под действием многократных нагрузок от обра­ щающихся по дороге автомобилей. Это условие по аналогии с тем, как оно использовано при расчете одежд нежесткого типа (см. гл. 6), выражается следующим образом:

где т а . м — максимальное активное (за вычетом удерживающих сил, обусловленных внутренним трением) напряжение сдвига от вре­ менной нагрузки; т а . в — то же, от постоянной нагрузки (собствен­ ный вес одежды); с г р — нормативное сцепление в грунте; К — ком­ плексный коэффициент, характеризующий условия работы кон­ струкции.

[72

Условие (11.83) позволяет найти глубину от контакта с цементобетонным покрытием, начиная с которой фактические активные напря­ жения сдвига не будут превосходить допускаемых. Эту глубину можно в качестве первого приближения принять за необходимую толщину искусственного основания из более прочных материалов.

Максимальное активное напряжение сдвига от временной нагруз­ ки т а м определяют несколько иначе, чем при расчете одежд нежест­ кого типа. Для нежестких одежд расчетными являются площадки, по которым не действуют касательные составляющие напряжения (осесимметричная задача). В жестких одеждах вследствие отсутствия симметрии при некоторых граничных условиях (в частности, при свободном примыкании) расчетными являются сечения, по которым, помимо нормальных составляющих тензора напряжений о, действуют также касательные напряжения т.

Поэтому формулы для определения активных напряжений сдвига

Эта формула справедлива при условии, что по оси действия на­ грузки, приложенной к двум полубесконечным плитам, касательные напряжения равны нулю вследствие симметрии в распределении кон­ тактных давлений относительно шарнирного края. Указанной форму­

мограммы для определения т а м (см. ниже).

Что касается величины активных напряжений сдвига от собствен­ ного веса т а . в , т о они определяются так же, как при расчете одежд нежесткого типа с помощью номограммы на рис. 11.44.

Коэффициент условий работы К определяют по формуле

(11.86)

где К' — обобщенный коэффициент, учитывающий повторяемость на­ грузок, отличие работы штыревого сочленения от шарнира, рас­ пределенность по площади внешней нагрузки, повышенную рас­ пределяющую способность оснований из укрепленных цементом материалов, а также влияние краев и углов плит [70] (табл. 11,12); ky — коэффициент, учитывающий неоднородность условий ра­ боты одежды жесткого типа по протяжению дороги; величину этого коэффициента по аналогии с одеждами нежесткого типа (см. гл. 8) принимают в зависимости от интенсивности движения по дороге в соответствии с табл. 11.13. При установлении численных значений kx учтен имеющийся отечественный и зарубежный опыт.

173

в грунте. Зная сцепление в грунте с г р , можно определить допускаемое

Рис. 11.70. Номограмма для определения активных напряжений сдвига при сво­ бодном примыкании плит в швах

174