Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 228
Скачиваний: 1
|
|
|
Т а б л и ц а |
1.3 |
|
|
|
Скорость волн Релея, м/сек |
|
|
|
Материалы |
для плохих материалов |
для хороших |
материалов, |
||
|
|
и при нарушении структуры |
уложенных |
правильно |
|
Битумоминеральные смеси |
До 1200* > 1600** |
Между 1200 и |
1600 |
||
при 10—15 °С |
700—1200 |
1200 до 2000 и |
более |
||
Гравийный |
материал, об- |
||||
работанный |
цементом |
800—1200 |
|
|
|
Шлак |
|
|
|
|
|
Дробленый гравий |
До 300 |
300—450 |
|
|
|
Гравий |
|
<200 |
250—300 |
|
|
Грунт |
|
<200 |
200—300 |
|
|
* Трещины и неуплотненные места в покрытии.
**Переуплотненные и неустойчивые места в покрытии.
Для испытания дорожных одежд в натуре применяют пульсатор, дающий вертикальные синусоидальные нагрузки с частотой 10—75 гц. Амплитуда изменений нагрузок составляет от нескольких сот до 2000 кГ. Эксперименты подтвердили необходимость того, чтобы жест кость соседних слоев отличалась минимально и чтобы сцепление между ними было обеспечено.
Напряжения и деформации в дорожной конструкции рассчиты вают по таблицам Джонса для трехслойных систем. Расчеты и экс перименты, проведенные в ФРГ, показали:
1. При щебеночном основании весной, когда грунт и основание насыщены водой, динамический модуль упругости Елин верхнего слоя сравнительно высок и поэтому изгибающие напряжения могут вызвать трещины в покрытии. При основании из битумоминеральных смесей неблагоприятным периодом является лето ввиду заметного уменьшения несущей способности дорожной одежды и падения сопро тивления изгибу на нижней поверхности основания. Величина напря жения изгиба зависит в первую очередь от толщины основания и зна чительно меньше от температуры. Это совпадает с данными МАДИ.
2.Конструктивные слои из битумоминеральных смесей при равной их прочности со слоями из необработанного щебня могут быть в 2 раза тоньше.
3.Испытания по методике компании Шелл дают возможность измерить растягивающие напряжения внутри конструкции при помощи специальных датчиков, заключенных в битумоминеральную оболочку,
т.е. не меняющих однородность слоя. Опыты показали, что факти ческие деформации не соответствуют теоретическим. Объяснения этому пока не даны. По-видимому, здесь сказывается неопределенность связи между слоями.
Дорожная исследовательская лаборатория Англии наряду с опре делением динамических модулей упругости материалов конструктив ных слоев одежды по скорости распространения упругих волн вела подробный учет нагрузок на колесо при помощи специальных автома тических устройств, работающих без остановки движения.
22
В последние годы в ряде стран (Англия, Франция) строят круговые экспериментальные дороги для решения вопросов, .которые не были достаточно выяснены в опытах AASHO. В частности, во Франции строительство осуществляется по нормальным требованиям без предо сторожностей, принятых в эксперименте AASHO для получения спе циальной однородности материалов. Участки длиной не менее не скольких сот метров построены по обычной технологии. Предложены смелые конструкции, но ни в коем случае не заведомо непрочные. В верхнем слое основания преимущественно применены материалы, обработанные вяжущими. В нижнем слое также в некоторых случаях использованы материалы, обработанные органическими или мине ральными вяжущими. Все конструкции рассчитаны по математическим моделям, существующим в данное время, материалы испытаны в ла боратории (сопротивление изгибу, усталость, деформативность). На дороге намечено проводить измерение продольного и поперечного про филей, статических и динамических прогибов в разное время года, про водить испытания легким вибратором. Должны быть заложены дат чики; в ходе испытаний намечено фиксировать выбоины, трещины
ит. д. Непрерывно будет вестись учет движения по количеству осей
ипо нагрузке на них. Вместо автомобилей должны автоматически двигаться только нагруженные оси с легким поперечным перемеще нием. Частота движения будет такой, чтобы не прибегать к экстрапо ляции, как у AASHO, и в один-два года пропустить весь расчетный поток.
ВАнглии испытания различных типов покрытий и оснований (ук репленных и не укрепленных вяжущими) производят на круговом треке диаметром 33,5 м. Секции уложены на однородном грунте тол щиной 1,5 м. Уровень грунтовых вод может изменяться. Толщина покрытия — 10 см, нижний слой основания — 20 см из гравия. Верх ние слои основания различные: тощий бетон, асфальтобетон, грунт, обработанный цементом, щебень различного типа. Нагрузка на колесо изменяется от 900 до 1800 кГ. Трек оборудован датчиками для изме рения напряжений, деформаций, температуры.
Различные методы . испытаний, применяемые в разных странах, дают неодинаковые и даже иногда противоречивые результаты. Объ ясняется это как различием в методике испытаний, так и определен ными особенностями материалов и климатических условий. Например, наибольшие модули упругости получают по скорости распространения поверхностных волн, когда наблюдаются только упруго-линейные деформации. При других испытаниях в большей степени сказываются вязкие свойства материалов. В этом случае модули упругости могут иметь меньшие числовые значения.
§1.6. Методы расчета дорожных одежд, применяемые за рубежом
Анализируя высказывания различных зарубежных исследователей в области расчета дорожных одежд, можно сделать вывод, что в бли жайшее время трудно ожидать разработки приемлемого для всех
23
|
|
|
|
— |
стран с учетом конкретных |
|||||||
|
|
|
|
|
местных |
|
условий |
метода |
||||
|
|
f |
|
|
расчета. |
|
Как |
и |
раньше, |
|||
|
|
m |
|
|
методы |
имеются двух |
ви |
|||||
|
|
• |
|
|
дов — теоретического |
и |
||||||
|
|
• |
|
|
эмпирического. |
|
Первые |
|||||
|
|
I |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
близки |
к |
методам, |
приме |
|||||
|
|
1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
няемым для |
искусственных |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
сооружений. Для принятой |
|||||||
|
|
|
|
|
математической |
|
модели |
|||||
|
|
|
|
|
многослойного |
полупрост |
||||||
|
|
|
|
|
ранства |
вычисляют |
напря |
|||||
|
|
|
|
|
жения |
и |
деформации |
под |
||||
|
|
|
|
|
воздействием |
внешних сил |
||||||
|
|
|
|
|
и сопоставляют |
их |
с |
нор |
||||
|
|
|
|
|
мативными |
величинами, |
||||||
|
|
|
|
|
которые |
могут |
выдержать |
|||||
|
|
|
|
|
без |
разрушения |
соответст |
|||||
|
|
|
|
|
вующие |
материалы с |
уче |
|||||
|
|
|
|
|
том |
перегрузки, |
условий |
|||||
|
|
|
|
|
работы, |
в |
том.числе |
пов |
||||
Рис. 1.6. График для вычисления радиуса |
кри |
торяемости нагрузок (уста |
||||||||||
лости), |
|
|
однородности |
|||||||||
визны R в точке |
С |
по Одемарку |
|
свойств |
материалов.. |
Ме |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||
тоды эмпирического |
характера |
в |
настоящее |
время |
в |
основном |
ба |
|||||
зируются на опытах |
AASHO. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В социалистических |
странах |
находят |
применение несколько мето |
дов назначения толщин дорожных одежд. Однако наиболее распростра нен метод расчета по величине упругого прогиба с учетом размеров движения (Венгрия, ГДР, Польша, Румыния). Значительное внимание, в частности в ГДР (работы Ф. Мюллера, К. Штрунка [27] и др.), обра щают на измерение наряду с прогибом также радиуса кривизны по
верхности покрытия под нагрузкой |
от колеса автомобиля 113, 15,21]. |
|||||
В ГДР (по Одемарку) (рис. 1.6) |
радиус кривизны под колесом вы |
|||||
ражается зависимостью |
|
|
|
|
|
|
|
R = - ^ |
F |
R , |
|
(1.8) |
|
|
Зр |
|
|
|
|
|
где Ег — модуль |
упругости верхних |
слоев, содержащих |
вяжущее; |
|||
р — удельное давление от расчетного колеса; г —радиус |
площади, |
|||||
равновеликой |
следу колеса; |
FR |
определяется по |
графику |
||
(см. рис. 1.6) в зависимости от |
соотношения |
модулей верхнего |
и |
|||
нижнего слоев и hlr (h— толщина верхних слоев). |
|
|
||||
Чем больше hlr |
и меньше - р 5 - , |
тем ближе FR |
к 1. Из графика |
на |
рис. 1.7 видно, что между логарифмом прогиба и логарифмом радиуса кривизны имеется прямолинейная зависимость, изменяющаяся только' от величины модуля упругости подстилающих слоев. Пунктирная прямая соответствует однороднрму полупространству.
24
На рис. 1.8 показана зависимость допускаемого удлинения е в верх них слоях конструкции от количества прошедших расчетных автомо билей, дополняющая и уточняющая подобную зависимость, получен ную ранее Саалем и Пеллом, а теперь уже многими авторами в СССР
и за рубежом. Как видно из рис. 1.8, увеличение в 10 раз количества прошедших автомобилей уменьшает допускаемое удлинение примерно в 1,5 раза. От относительного удлинения е легко перейти к допускае мому напряжению а:
|
|
|
а — |
Ее |
(1.9) |
|
|
|
|
||
где [У — коэффициент |
Пуассона. |
|
|
||
Зная радиус кривизны |
покрытия в весенний период, можно |
при |
|||
ближенно |
установить величину требуемого утолщения по графику на |
||||
рис. 1.9 в |
зависимости |
от |
класса дороги. |
|
В табл. 1.4 (ГДР) даны численные значения допустимых относи тельных удлинений для асфальтобетонных покрытий в зависимости от класса дороги и размера движения. Там же приведены коэффициенты запаса для материалов, обработанных цементом. На эти коэффициенты нужно делить допустимые относительные удлинения, рекомендован ные для асфальтобетона.
Пользуясь графиком, приведенным на рис. 1.10, можно приближен но установить величину необходимого утолщения существующей одежды по известным величинам допустимого и измеренного прогибов, а из рис. 1.11, зная прогиб и радиус кривизны, ориентировочно опре-
10 |
20' 30 40 50 |
100 200 J 4 5 |
IO0O 2000 3008 |
|
Радиус |
нриЗизны, м |
|
Рис. 1.7. Зависимость между радиусом кривизны R и прогибом / в двухслойной
системе
25
"10* M3 |
W |
1UJ |
W |
10' 10° |
|
|
|
|
|
||
Число no6торенda расчетной |
OS |
10 |
15 |
20 |
|||||||
|
|
нагрузки |
|
вепичина. |
усилениями |
||||||
Рис. 1.8. Допускаемое |
относительное |
Рис. 1.9. |
Номограмма |
для |
расчета |
||||||
удлинение в битумоминеральных |
сме |
толщины |
усиления |
по |
измеренному |
||||||
сях |
(по |
Гернке): |
|
радиусу |
кривизны |
в период |
оттаива |
||||
/ — для гравия обработанного битумом |
|||||||||||
ния (цифры обозначают класс дви |
|||||||||||
при +25° С; 2 — для |
плотных |
битумомине- |
|||||||||
ральных |
смесей при |
+5° С |
|
|
жения) |
|
|
делить модуль упругости нижних слоев несвязанных материалов и установить, с какой точностью определяется напряжение или удли нение по приближенным формулам.
Величину Ff>, необходимую для пользования этим графиком, определяют по номограмме на рис. 1.6.
Т а б л и ц а |
1.4 |
Класс
дороги
Интенсивность |
Число расчет |
ных автомоби |
|
движения |
лей на одну |
расчетных |
полосу за срок |
автомобилей |
службы |
в сутки |
103 |
|
Допустимое |
Коэффициент |
|
Срок |
относитель |
||
ное |
удлинение |
запаса для |
|
службы |
для |
асфаль |
материалов, |
|
тобетона |
обработанных |
|
|
е - Ю - * |
цементом |
|
|
|
1 |
До 5 |
8,3 |
8 |
4 |
1,26 |
2 |
20 |
13,4 |
8 |
3 |
1,37 |
3 |
100 |
84 |
10 |
2,15 |
1,50 |
4 |
350 |
444 |
15 |
1,42 |
1,62 |
5 |
700 |
1170 |
20 |
1,18 |
1,70 |
П р и м е ч а н и е . |
Д л я гравийных |
смесей, |
обработанных |
битумом, отно |
|
сительное |
удлинение уменьшаетсяна 10%. |
|
|
В ГДР в 1969 г. принят стандарт на назначение толщины дорож ной одежды нежесткого типа (Т91 22853 и Т91 9992). В основу поло жен допустимый прогиб под расчетной нагрузкой 5 Г на колесо при удельном давлении 5,5 кГ/см2 и D = 34 см.
В зависимости от класса нагрузки и жесткости основания установ лен допустимый (нормативный) прогиб и рекомендуемая толщина по крытия (табл. 1.5). Если слои обработаны вяжущим, то необходимо проверять их на изгиб.
В табл. 1.5 в скобках даны общие модули упругости одежды, со ответствующие прогибам, вычисленным по формуле, применяемой
26