Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими и др.) возникающие при прогибе одежды напряжения под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного срока службы приводить к образованию трещин от усталостного разрушения. Для этого должно быть обеспечено условие:

где – требуемый коэффициент прочности с учетом заданного уровня надежности (табл.3.1);

– прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений;

– наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом.

Наибольшее растягивающее напряжение при изгибе в монолитном слое определяют с помощью номограммы (рис.15), приводя реальную конструкцию к двухслойной модели.

К верхнему слою модели относят все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый. Толщину верхнего слоя модели принимают равной сумме толщин, входящих в пакет асфальтобетонных слоев ().

Значение модуля упругости верхнего слоя модели устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев.

Нижним слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна.

Модуль упругости нижнего слоя модели определяют путем приведения слоистой системы к эквивалентной по жесткости с помощью номограммы рис.11,12.

Рис. 15 Номограмма для определения удельного напряжения растяжения в монолитном слое

При использовании номограммы рис.15 расчетное растягивающее напряжение определяют по формуле:

где –растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме рис.3.4;

– коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном. Принимают равным 0,85 (при расчете на однобаллонное колесо = 1,00);

– расчетное давление, принимаемое по табл.П.1.1 [2]

Прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе определяют по формуле:

где - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (Приложение 3, табл.П.3.1[2]);

- коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

- коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл.3.6 [2]);

- коэффициент вариации прочности на растяжение (Приложение 4 [2]);

- коэффициент нормативного отклонения (Приложение 4 [2]).

Коэффициент , отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению:

где - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия

- показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (Приложение 3, табл.П.3.1[2]);

- коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения по времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности, определяемый по табл.П.3.1 [2].

Расчеты на усталостную прочность выполняют в следующем порядке:

а) приводят конструкцию к двухслойной модели и определяют отношения

b) по полученным параметрам по номограмме рис.15 находят значение и вычисляют расчетное растягивающее напряжение;

с) вычисляют предельное растягивающее напряжение по формуле. В пакете асфальтобетонных слоев за предельное растягивающее напряжение принимают значение, отвечающее материалу нижнего слоя асфальтобетонного пакета;

d) проверяют условие прочности и делают вывод

Пример проверочного расчета нежесткой дорожной одежды по трем критериям прочности

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- состав потока:

Тип АТС		Тип АТС
легковые	500	грузовые 12 т	10
грузовые 3,5т	70	автопоезда 12 т	30
грузовые 5т	20	автопоезда 20 т	20
грузовые 8т	20	автобусы 3,5 т	30
грузовые 10 т	30	автобусы 8 т	12

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - III;

- заданный срок службы дорожной одежды - = 20 лет;

- заданное приращение интенсивности движения автомобилей = 1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 ,

- материал для основания - гравийная смесь;

В приведенном ниже расчете ссылки на таблицы даны по нумерации таковых в ОДН [2].

1. Приведение заданного потока к потоку АТС с нагрузкой типа А (Приложение 1 табл.П.1.1).

Величину приведенной интенсивности на первый год службы определяют по формуле:

ед/сут

Тип АТС
легковые	500	0	0
грузовые 3,5т	70	0,2	14
грузовые 5т	20	0,2	4
грузовые 8т	20	0,7	14
грузовые 10 т	30	1,25	37,5
грузовые 12 т	10	1,25	12,5
автопоезда 12 т	30	1,5	45
автопоезда 20 т	20	1,5	30
автобусы 3,5 т	30	0,2	6
автобусы 8 т	12	0,7	8,4
		171,4

Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле:

где: - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним, определяемый по табл.3.2.

- коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (табл.3.3);

- расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции (определяемое в соответствии с Приложением 6);

Фрагмент таблицы 3.3

Тип дорожной одежды	Значение коэффициента при различных категориях дорог
I	II	III	IV	V
Капитальный	1,49	1,49	1,38	1,31	-
Облегченный	-	1,47	1,32	1,26	1,06
Переходный	-	-	1,19	1,16	1,04

Вычисляем суммарное расчетное количество приложений за срок службы:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.6)

С учетом поправки в примечании табл.П.6.1 = 125.

= 1,38 (табл.3.3)

авт

2. Определение расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 2 табл.П.2.5, Приложение 3 табл.П.3.2 и Приложение 3 табл.П.3.8);

- для расчета по условию сдвигоустойчивости (Приложение 2 табл.П.2.4, Приложение 3 табл.П.3.2, Приложение 3 табл.П.3.8);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл.П.3.1 и Приложение 3 табл.П.3.8).

Дата добавления: 2015-12-07