Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

*По опытам AASHO.

** Не более 25—30 автомобилей в сутки.

билей. Для сопоставления в таблицу внесен ряд расчетных нагрузок, применяемых в СССР, и некоторые расчетные нагрузки, распростра­ ненные за рубежом.

Разница в значениях коэффициентов, на которые надо множить фактическое количество проходящих автомобилей, в основном заклю­

суммарного количества автомобилей, которые должны пройти за пол­ ный срок службы 2 А/. Если на дороге движение не возрастает или растет незначительно, рекомендуется использовать в расчете величину суммарного движения.

По нашим наблюдениям суммарное движение за 15 лет службы по­ крытия может быть принято равным (4000—5000) N, где N—наиболь­ шее суточное движение в расчетный период (весенний). Такие зависи­ мости имеются и по зарубежным данным.

§ I I 1.3. Основные положения теории расчета

по величине нормативного прогиба

Нормативный прогиб может зависеть от двух факторов: 1) от пре­ дельного относительного удлинения верхних связанных слоев (покры­ тия или верхнего слоя основания) и 2) от наступления пластической

196

где е п р — предельное относительное удлинение покрытия.

Зависимости II 1.5 и II 1.6 справедливы при двухслойных конструк­ циях. При этом формула I I I . 5 предназначена для слоев, обладающих сопротивлением растяжению. Однако обе формулы могут быть приме­ нены и для обычных многослойных конструкций при их приведении к двухслойным.

Для проверки на изгиб покрытия или покрытия и верхнего слоя основания в данный момент удобнее пользоваться не предельно до­ пустимыми прогибами и относительными удлинениями, а изгибающими напряжениями внизу слоев, обладающих сопротивлением изгибу,

197

для которых в настоящее время даны графики Б. И. Когана и М. Б. Корсунского [21,22], приведенные на рис. III . 5 . Из этого рисунка видно, насколько важно для понижения напряжений в покрытии обеспечить при любых отношениях Ев/Ея хорошее сцепление его с основанием, особенно при толщине покрытия до 0,25 D, т. е. 8—9 см. Если речь идет о напряжении в верхнем слое основания на границе с нижележа­ щими слоями при условии, что верхний слой сопротивляется изгибу (обработан вяжущим), то необходимо или присоединить к слою осно­ вания эквивалентную ему по жесткости толщину покрытия (см. гл. 13), или воспользоваться методом расчета М. Б. Корсунского [21].

Предельно допустимый прогиб под колесом расчетного автомобиля, обусловленный вторым фактором—возникновением пластической де­ формации в грунте земляного полотна, как видно из приведенных выше данных ГДР и Франции, а также из формул (III.3) и (III.4), зависит от жесткости и толщины слоя основания. Поэтому можно назначать конструкцию исходя из прочности грунта земляного полотна, нара­ щивая на него слои таким образом, чтобы напряжения на грунт и на промежуточные слои не превосходили каких-либо предельно допускае­

мых с учетом перегрузок, условий работы, неоднородности материалов. При этом верх­ ние, более жесткие, слои проверяют и на из­ гиб с учетом усталости.

198

Опыт показывает, что разные.значения предельных деформаций даются в основном не для разных грунтов, а для различных покрытий и верхних слоев основания. Объясняется это тем, что ограничение об­ щей деформации диктуется не одним переходом деформации грунтов из упругой стадии в пластическую, а также и излишним прогибом верх­ них слоев, вызывающим разрушение от изгиба.

Дело не только в самой пластической деформации, а в том, что при ее накоплении под воздействием повторных нагрузок неминуемо раз­ рушение покрытия. При более жестких-грунтах и материалах нижних слоев (пески, гравелистые материалы, грунты, укрепленные мине­ ральным вяжущим) верхние более жесткие слои при сравнительно низ­

высоком соотношении Ев/Ен упругий прогиб и напряжения от изгиба возрастают и могут превзойти допускаемые значения. Поэтому при та­ ких грунтах нельзя допускать деформации исходя только из отсут­ ствия сдвигов, вызывающих пластические деформации, а нужно учи­ тывать также прочность верхних слоев на изгиб. Это позволяет осно­ вываться в расчете на величинах прогибов, полученных эксперимен­ тально, в то время как сопротивления сдвигу в полевых условиях из­ мерить трудно.

На рис. 1.1 показаны схемы напряжений, которые возникают в мно­ гослойной конструкции любого типа, т. е. жесткого и нежесткого до предельного ее равновесия.

На нижней поверхности слоев возникают наибольшие растягиваю­ щие усилия, а вверху максимальные сдвигающие. Если, например, второй слой состоит из дискретных (несвязных) материалов, облада­ ющих лишь зацеплением, то он практически не способен воспринимать растягивающие напряжения и распределение напряжений происходит аналогично таковому в однородном полупространстве и, следовательно, деформации возрастут. С другой стороны, если грунт земляного полот­ на очень податлив по сравнению с нижним слоем основания (соотно­ шение их модулей составляет 8—10), а толщина слоя основания не­ значительна, возможно нарушение устойчивости нижнего слоя осно­ вания и еще большие концентрации напряжений и повышение дефор­ маций. Оба случая приводят к уменьшению общего модуля упругости системы.

сопротивлением изгибу; однако практически это применимо без всяких оговорок только к цементобетонным покрытиям и основаниям, у ко­ торых сопротивление изгибу почти не изменяется от изменения тем­ пературы и характера приложения нагрузок. Применительно к мате­ риалам, обработанным органическими вяжущими, у которых сопро­ тивление изгибу в значительной степени зависит от температуры, продолжительности приложения нагрузки, а также от возрастающих с повышением пластичности усталостных свойств, это положение тре­ бует большой осторожности. Сейчас уже можно считать доказанным,

199

что коэффициент уменьшения длительной прочности пропорционален mlgiV, где т — коэффициент пластичности, а N — суточная интен­ сивность движения автомобилей, приведенных к расчетным. Для ос­ нований, укрепленных минеральными вяжущими, температура и про­ должительность воздействия практического влияния не оказывают, но усталостные явления и прочность сильно зависят от морозоустой­ чивости и водонасыщения.

В настоящее время в теории упругости нет удобных решений для определения напряжений и деформаций в четырехслойной системе. Приходится приводить ее к трехслойной системе или последовательно пользоваться каждыми двумя слоями. Необходимо выяснить, какой метод для этого более удобен и точен и как учесть, что некоторые слои практически не сопротивляются изгибу.

Сопоставим различные возможные решения. Рассмотрим методы Союздорнии применительно к упругому двухслойному полупростран­ ству. В этом методе сделано предположение, что с точки зрения рас­ пределения напряжений двухслойную систему можно заменить одно­ слойной, но с заменой толщины верхнего слоя hB на некоторую экви­

Если система работает в упругой стадии, то Ъ = 3. Тогда распре­ деление напряжений в двухслойной системе подчиняется закону Буссинеска для однородного массива.

напряжений.

В формуле (III.8)

где z — глубина от поверхности покрытия.

Дальнейший анализ показывает, что в пределах упругих деформаций надо принимать а = 2,5. В этом случае формула ( I I 1.8) в большей степе­ ни совпадает с более поздними и более точными решениями для двух­ слойной упругой системы, полученными Б. И. Коганом, М. Б. Кор­ сунский, Бурмистером и др. Многочисленные опыты в Ленфилиале

200