Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

В табл. III.30 даны для сопоставления результаты расчета дорож­ ных одежд с асфальтобетонным покрытием по статическим и динами­ ческим модулям упругости при разных интенсивностях движения и раз­ личных грунтах земляного полотна. Толщины верхних слоев приняты по табл. II 1.29. Для удобства сравнения материалы конструктивных слоев во всех случаях применены одинаковые. Их модули упругости указаны в табл. III.30.

ганическое вяжущее, почти всегда меньше, чем в случае расчета по статическим модулям. Это объясняется высокими значениями динами­ ческих модулей материалов, изготовленных с применением органи­

двумя способами, снижается. Контрольные расчеты, не приведенные в табл. III.30, показывают, что иногда такое снижение, но в меньшей степени, наблюдается и на супесчаных грунтах. При малых интенсив­ ностях движения и, следовательно, малых требуемых модулях толщи­ ны, рассчитанные по динамическим модулям на песчаном грунте, ино­ гда даже несколько выше, чем при расчете по статическим модулям.

251

Причиной отмеченных фактов является то, что модули менее связ­ ных и особенно несвязных грунтов при кратковременном нагружении ближе к их значениям при длительном действии нагрузки, чем у связ­ ных грунтов. Песчаные грунты как бы нейтрализуют роль верхних слоев. Объясняется это тем, что указанные грунты, являясь более крупнозернистыми, обладают в значительно меньшей степени вязкими свойствами. В результате их деформации при действии постоянной на­ грузки изменяются с течением времени сравнительно мало.

3. При данных материалах конструктивных слоев, данных грун­ тах земляного полотна и назначении рациональных толщин верхних слоев по табл. III.29 общая толщина одежды, рассчитанной на кратко­ временное действие нагрузки, остается постоянной при различных интенсивностях движения и соответственно разных требуемых модулях упругости. Это явление может облегчить разработку типовых кон­ струкций дорожных одежд для разных условий движения.

Г л а в а 15

ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

§ I I I . 19. Основные способы полевых испытаний

В настоящей главе рассмотрены только те способы испытаний, ко­ торые связаны с оценкой прочности дорожных одежд. Как было ука­ зано выше, наиболее удобным для полевых испытаний показателем ме­ ханических свойств дорожной одежды является ее вертикальная де­ формация (прогиб) под нагрузкой. Большинство методов полевых ис­ пытаний, применяемых в СССР и за рубежом, связаны с измерением именно этого показателя. Поскольку современные методы расчета нежестких дорожных одежд основаны на их упругих характеристиках, то и оценку прочности производят по величине упругого прогиба.

В последние годы получил также применение способ оценки меха­ нических свойств дорожной одежды по скорости распространения упру­ гих волн. Этот способ, применяемый в ряде стран, описан в гл. 2.

Методы оценки прочности дорожных одежд по величине упругой вертикальной деформации можно разделить в соответствии со способом нагружения на следующие группы: 1) статическое нагружение жестким штампом; 2) нагружение колесом автомобиля; 3) испытания установкой динамического нагружения. Эти методы испытаний, помимо упругого прогиба, позволяют с применением соответствующих измерительных приборов установить также и радиус кривизны поверхности дорожной одежды под нагрузкой.

Статическое нагружение жестким штампом является одним из. на­ иболее ранних методов испытаний. Он получил достаточно широкое освещение в литературе [15, 21, 27, 35, 36, 37]. Этот метод в меньшей степени, чем другие, отражает реальные условия работы дорожной одежды, требует достаточно громоздкого оборудования и малопроиз­ водителен. В связи с этим применение указанного метода в настоящее

252

ностью деформации на таких участках является то, что величины упруго восстанавливающейся осадки после каждого съезда равны,

вто время как величины осадок при наезде различны.

Ввесенний период на некоторых участках с недостаточной прочно­ стью нежесткой дорожной одежды, а также на участках, закрытых для движения на период весенней распутицы, осадка поверхности покры­ тия была большей, чем упруго-восстанавливающаяся ее часть. После каждого наезда колеса происходило накопление остаточной дефор­ мации (рис. III.17, в).

часть деформации на таких участках после каждого наезда колеса бу­ дет равна 0,01 мм, что соответствует Точности измерения прогибомером, то после прохода 1000 автомобилей общая остаточная деформа­ ция составит 1 см, т. е. достигнет критической величины и, следова­ тельно, дорожная одежда на таких участках разрушится раньше, чем представится возможность измерить прогиб.

Анализ теоретических и экспериментальных исследований позво­ лил установить зависимость прогиба от величины нагрузки на колесо автомобиля. Известно, что прогиб поверхности однородного полупро­ странства пропорционален диаметру гибкого штампа D или корню квад­ ратному из нагрузки на штамп Q при постоянном удельном давлении р.

Для двухслойных систем эта зависимость не соответствует дейст­ вительности, так как эквивалентный модуль упругости, в свою очередь, зависит от диаметра гибкого штампа, уменьшаясь с его увеличением. Поэтому прогибы поверхности двухслойной системы не пропорцио­ нальны корню второй степени из отношений нагрузок на штамп, а за­ висят от EJE^, hID; при некоторых значениях указанных величин отношения прогибов могут приближаться к зависимости QJQ2, как это следует из контрольных расчетов и экспериментальных наблю­ дений.

В связи с этим оценку прочности надо производить только авто­ мобилем с расчетной нагрузкой на колесо. В противном случае могут возникнуть затруднения при переводе результатов испытаний к рас­ четным.

Результаты испытаний при различных температурах воздуха по­ казывают, что с увеличением температуры увеличиваются прогибы покрытия из битумоминеральных смесей. Это объясняется тем, что с повышением температуры уменьшается жесткость таких покрытий. Поэтому при оценке прочности дорожных покрытий, построенных с при-

254

менением органических вяжущих материалов, следует регламентиро­ вать температуру воздуха в период испытаний.

До недавнего времени в практике дорожного строительства не было достаточно простых и надежных способов для измерения деформаций дорожной одежды непосредственно под колесом автомобиля. В 1954 г. в США Бенкельманом был сконструирован и применен рычажный прогибомер (балка Бенкельмана) для измерения прогиба дорожного покрытия под колесом автомобиля. Этот прибор, который предназна­ чался исключительно для исследований, был громоздким, в результате чего измерение прогиба занимало много времени. В последующие годы в ряде стран начали систематически измерять прогибы дорожной одежды под колесом автомобиля как более компактными прогибомерами, так и оптическими приборами.

В 1960 г. МАДИ совместно с ЦНИЛ Гушосдора РСФСР на основе отечественного и зарубежного опыта была разработана новая конструк­ ция рычажного прогибомера (рис. I I I . 18).

Сущность работы рычажного прогибомера состоит в том, что при опускании или поднятии измерительного стержня поднимается или опу­ скается пробка заднего рычага, так как передняя и задняя части рычага жестко соединены между собой и рычаг в целом свободно вращается вокруг опорных винтов. Поскольку плечи рычага равны, величина смещения пробки равна смещению измерительного стержня. Грузовой автомобиль устанавливают на покрытие в том месте, где необходимо измерить прогиб. Рычажный прогибомер ставят так, чтобы его изме­ рительный стержень разместился между скатами заднего сдвоенного колеса точно под центром задней оси."После этого закрепляют индика­ тор и берут первый отсчет. Затем автомобиль подвигают вперед на расстояние не менее 5 ж и берут второй отсчет по индикатору. Разница в отсчетах будет равна упиуго восстанавливающейся части прогиба поверхности покрытия.

Рис. III.18. Рычажный прогибомер:

а — вид сбоку; б — вид сверху;

балка; 16 — колесо автомобиля

255