Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

3. Наибольшая вертикальная деформация одежды возникает в период действия на нее нагрузки (mt ^ я).

В принципе возможен случай, когда наи­ большая вертикальная деформация под дейст­ вием собственных колебаний возникает после снятия нагрузки (mt > я). В этом случае формула (III.31) приобретает более сложный вид. Однако в реальных условиях, как по­ казывают исследования, деформации после прекращения действия кратковременной на­ грузки не превышают их величины в период нагружения. В связи с этим применение фор­ мулы (III.31) с данной точки зрения право­

мерно, так как нас интересует в первую очередь период действия на­ грузки.

Формула ( I I 1.31) не учитывает затухания собственных колебаний вследствие потери энергии на преодоление вязких и других сопротив­

Очень важно установить роль собственных колебаний в общей де­ формации дорожной одежды. Для этого необходимо проанализировать формулу (III.31). Эту формулу можно представить в следующем виде:

(111.37)

Вычисления показывают, что для наиболее распространенных кон­ струкций нежестких дорожных одежд частота собственных колебаний q может лежать в пределах 150 я — 300 я, а частота вынужденных коле-

238

баний т, согласно формуле (III.36), для вероятных скоростей движе­ ния тяжелых автомобилей меняется от 3 я до 10 л. Что касается уста­ новки динамического нагружения, служащей для испытания дорож­ ных одежд кратковременным усилием (см. § III.21), то здесь величина т достигает (30 -f- 40) п.

Измерения вертикальных деформаций нежестких дорожных одежд при проезде автомобилей также не свидетельствуют о возникновении сколько-нибудь существенных собственных колебаний.

Таким образом, наличием собственных колебаний нежесткой дорож­ ной одежды от автомобильной нагрузки с достаточной точностью можно пренебречь.

Что касается установки динамического нагружения, то здесь, как видно из табл. III.22, могут возникать значительные собственные ко­ лебания. Это подтверждают и эксперименты. Однако в случае записи вертикальных деформаций вибрографом ВР-1, который является ос­ новным прибором, применяемым для этой цели (см. § III.21), фикси­ руется лишь некоторая средняя линия прогиба, соответствующая /Сд . Но значения Кд для установки динамического нагружения очень близ­ ки к величинам / С д а х при проезде автомобиля, что показывает на воз­ можность применения с этой точки зрения установки для испытания дорожных одежд.

Приведенная выше формула (III.37) не полностью учитывает реоло­ гические свойства материалов дорожной одежды. С этими свойствами связано явление затухания собственных колебаний, которое хорошо описывает зависимость:

где nz — коэффициент затухания колебаний, — .

239

Исследования показывают, что для нежестких дорожных одежд величина nz может меняться в пределах от 10 до 50 ~ . Большие зна­ чения nz соответствуют одеждам, содержащим слои с высокими демп­

фирующими свойствами.

Относительная вертикальная деформация под нагрузкой Я может быть представлена как сумма упруго-мгновенной относительной де­ формации Хм и относительной деформации, развивающейся во времени К П9, 22]:

Исследования, проведенные в МАДИ, показали, что эта зависимость сохраняется и при повторном нагружении, когда грунт уже начи­ нает работать в упругой стадии. Следует отметить, что при повтор­ ном нагружении возрастает величина т]0, т. е. повышаются вязкие свой­ ства грунта. Величина X для каждого данного грунта обычно постоян­ на. Закономерности, близкие к уравнению (III.40), наблюдаются и в ряде других дорожно-строительных материалов. Это подтверждает также анализ работ, проведенных в ХАДИ [27].

Исследования показывают [10], что при снижении длительности нагружения существенно возрастает прочность на изгиб материалов, обработанных вяжущим.

Поскольку под воздействием движущихся автомобилей механиче­

указанных особенностей влияет скорость автомобиля, т. е. длитель­ ность нагружения, необходимо знать эту длительность. Наиболее распространенные скорости движения тяжелых грузовых автомобилей на дорогах общего пользования лежат в пределах 40—60 км/ч. В этом случае, как показывают исследования [4, 13, 24, 31], длительность действия нагрузки в каждой точке поверхности покрытия составляет 0,02—0,03 сек, а в пределах чаши прогиба длительность нагружения достигает 0,1—0,3 сек.

Величина усилия от заднего колеса наиболее тяжелого для дорог общего пользования автомобиля с учетом ударов на небольших неров­ ностях (допустимых по условиям эксплуатации) составляет 5500— 6000 кГ.

240

При указанных выше длительностях действия и величинах нагру­ зок был определен ряд расчетных параметров, учитывающих кратко­ временное действие движущихся автомобилей. В исследованиях, по­ мимо автора настоящей главы, приняли участие А. А. Алиев, А. М. Шак, А. Н. Тимофеев, С. В. Суханов (см. § III.15—III.17). При этом исхо­ дили из того, что в случае работы грунтов, дорожно-строительных материалов и дорожных одежд в целом в стадии обратимых деформа­ ций теоретические положения, установленные для упругого полу­ пространства, имеют место как при длительном, так и при кратковре­ менном действии нагрузок. Возможность такого допущения подтвер­ ждают исследования М. Б. Корсунского, освещенные в литературе П9] и частично в гл. 6, а также приведенный выше анализ роли собст­ венных колебаний в общей деформации дорожной одежды.

§ III.15. Требуемые модули упругости

при кратковременном действии нагрузки

Для установления требуемых модулей упругости с учетом кратко­ временного действия нагрузки (динамических модулей) была приме­ нена установка динамического нагружения, методика работы с которой и конструкция описаны ниже (см. § I I 1.21). Эта установка по величине усилия и длительности его приложения позволяет воспроизвести с до­ статочной точностью действие движущегося автомобиля.

241