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

 

3.38. В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими, и др.) напряжения, возникающие при прогибе под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного срока службы вызывать образование трещин от усталостного разрушения. Это возможно при условии

 

, (3.15)

 

где - наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом;

 

- требуемый коэффициент прочности с учетом заданного уровня надежности (см. табл.3.1);

 

- прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений.

 

3.39. Наибольшее растягивающее напряжение при изгибе в монолитном слое определяют с помощью номограммы (рис.3.4), приводя реальную конструкцию к двухслойной модели.

 

 

Рис.3.4. Номограмма для определения растягивающего напряжения при изгибе в монолитном верхнем слое двухслойной системы

 

 

К верхнему слою модели относят все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый. Толщину верхнего слоя модели принимают равной сумме толщин входящих в пакет асфальтобетонных слоев ( ), а значение модуля упругости устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по формуле (3.12).

 

Нижним (полубесконечным) 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.3.1.

 

3.40. При использовании номограммы рис.3.4 расчетное растягивающее напряжение определяют по формуле

 

, (3.16)

 

где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку (см. рис.3.4);

 

- коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном, =0,85 (при расчете под однобаллонное колесо =1,00);

 

- расчетное давление (см. табл.1 прил.1).

 

(Порядок использования показан на рис.3.4 пунктирными линиями со стрелками).

 

3.41. Прочность материала монолитного слоя на многократное растяжение при изгибе определяют по формуле

 

, (3.17)

 

где - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе для расчетной низкой весенней температуры при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табл.1 прил.3);

 

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

 

- то же, под воздействием погодно-климатических факторов (табл.3.6);

 

- коэффициент вариации прочности на растяжение (прил.4);

 

- коэффициент нормативного отклонения (см. прил.4).

 

 

Таблица 3.6

 

#G0Асфальтобетон расчетного слоя	Значение
Высокоплотный	1,0
Плотный марки:
I	0,95
II	0,90
III	0,80
Пористый и высокопористый	0,80

 

 

3.42. Коэффициент , отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению

 

, (3.18)

 

где - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия, определяемое по формуле (3.6) или (3.7) с учетом числа расчетных суток за срок службы (см. прил.6);

 

- показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (см. табл.1 прил.3);

 

- коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности (см. табл.1 прил.3).

 

3.43. Расчет на усталостную прочность выполняют в следующем порядке:

 

а) приводят конструкцию к двухслойной модели и определяют и ;

 

б) используя полученные параметры, по номограмме рис.3.4 находят и по формуле (3.16) вычисляют расчетное растягивающее напряжение;

 

в) рассчитывают предельное растягивающее напряжение по формуле (3.18). В пакете асфальтобетонных слоев за предельное растягивающее напряжение принимают значение, отвечающее материалу нижнего слоя асфальтобетонного пакета;

 

г) проверяют условие (3.15) и при необходимости корректируют конструкцию.

 

4. ПРОВЕРКА ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ НА МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТЬ

 

4.1. В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовогидрологических условиях наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд с помощью

 

- использования непучинистых или слабопучинистых грунтов (табл.4.1 и 4.2.) для сооружения верхней части земляного полотна, находящегося в зоне промерзания;

 

- осушения рабочего слоя земляного полотна (см. разд.5), в том числе устройства дренажа для увеличения расстояния от низа дорожной одежды до уровня подземных вод, гидроизолирующих или капилляропрерывающих прослоек для перехода от 2-й или 3-й схемы увлажнения рабочего слоя земляного полотна к 1-й;

 

- использования для морозозащитного слоя непучинистых минеральных материалов, в том числе укрепленных малыми дозами минеральных или органических вяжущих;

 

- укладки теплоизолирующих слоев, снижающих глубину промерзания грунта под дорожной одеждой или полностью исключающих его;

 

- устройство основания дорожной одежды из монолитных материалов (типа тощего бетона или других зернистых материалов, обработанных минеральным или органическим вяжущим).

 

 

Таблица 4.1