КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Этапы формирования мировоззрения 1 страница
МЖЕд
Модуль упругости эквивалентного однородного полупространства, при котором деформации от расчетной нагрузка не превышают заданной величины, может быть определен по формуле Буссинеска для- просадки поверхности упруго-изотропного полупространства от нагруз- 322 ки, равномерно распределенной по кругу: ЕВКВ=РЩ1-^, (ХУ1.3) где р — давление колеса автомобиля; О — диаметр круга, равновеликого следу колеса; р — коэффициент Пуассона; I — допустимая восстанавливающаяся деформация, принимаемая при расчетах с учетом намечаемой конструкции дорожной одежаы и интенсивности движения При назначении величины эквивалентного модуля упругости для расчета толщины нежестких дорожных одежд необходимо учитывать, что под воздействием многократно прилагаемых нагрузок и температурных колебаний в дорожных одеждах возникают явления усталости. Зерна минеральных материалов истираются и дробятся, трение и сцепление между ними уменьшаются, а органические вяжущие материалы, которыми они связаны, становятся хрупкими. Наблюдения на дорогах и лабораторные испытания моделей показали, что одежды, имевшие значительную прочность при расчете на однократное приложение нагрузки, разрушались после многократных воздействий нагрузок, меньших расчетной Чем больше число приложений нагрузки, тем интенсивнее снижается прочность дорожной одежды, подчиняясь эмпирической зависимости вида:
^ЯКВ.ПТЯТ ^ЯПК. Г.ТЯТ р ^-экв.стат ____ эквл/ и Кия где'Едквг^ —эквивалентный модуль упругости дорожной одежды при воздействии N авт/сут по одной полосе; ЕдкИ_ стат— эквивалентный модуль только что построенной дороги рассчитанный из условия статического действия нагрузки; Клв — коэффициент, учитывающий интенсивность движения; а и Ь — параметры, характеризующие естественное старение одежяы и интенсивность накопления в ней деформации
Значение параметров а и Ь, а также требуемая величина эквивалентного модуля упругости были определены на основании данных многочисленных экспериментов в СССР по испытанию дорожных одежд пробными нагрузками и анализа причин их разрушений в условиях эксплуатации, а также на основании зарубежных данных, в том числе обширных опытов американской ассоциации сотрудников дорожных организаций штатов (АА5НО). Для назначения расчетных значений модулей проф. Н. Н. Ивановым была предложена номограмма (рис. XVI.5). Интенсивность движения, приведенного к расчетным И* 323 Поскольку по дорогам происходит движение разных автомобилей, при расчетах их приводят к эквивалентному по воздействию на дорожную одежду количеству расчетных автомобилей Пусть необходимо найти коэффициент для перехода от автомобилей с давлением ру и диаметром отпечатка О, к автомобилям с соответствующими показателями р2 и 02. Согласно уравнению XVI.4 при движении этих автомобилей требуются эквивалентные модули упругости дорожной одежды: Р —к ц*) тр 1 —лин. ~; ^ р —к в _1РгДгС — Стр 2 Аип., где В — модуль упругости, необходимый по категории дороги.
Отсюда Кап 1 __ Ра Р2 ^ВВ 2 Р1 С другой стороны, рассматривая кривую / для покрытий капитального типа на рис. XVI.2, можно приближенно выразить ее уравнением = 1150 + 575 (1§ N — 1). Поэтому Р. Р. _КИИ1 _ 1150 + 575(16^.-1) р2Сг Квн2 1150+ 575(1^-1) " ' ' Использование этой зависимости дает значения коэффициентов приведения автомобилей с различными осевыми нагрузками к расчетным (табл. XVI.2). Таблица XVI.2
Величины требуемых эквивалентных модулей упругости, найденные по номограмме, не должны быть меньше величин приведенных в табл. XVI.З. Таблица XVI.3
Теоретическую величину модуля упругости-намечаемой конструкции дорожной одежды определяют по номограмме, составленной на основе разработанного проф. Б. И. Коганом решения о напряжениях и деформациях в двухслойной системе (рис. XVI.6). Она связывает значение модулей упругости верхнего и нижнего слоев Е1 и Ег, относительную толщину верхнего слоя ^ и величину общего модуля упру Рассмотрим последовательность расчета на примере трехслойной дорожной одежды (рис. XVI.7). Толщина ее верхнего слоя из наиболее дорогого материала принята по конструктивным соображениям минимальной. Толщина нижнего слоя, назначаемая из условия обеспечения отвода воды и предотвращения пучения, равна пы. Задача расчета сводится к определению необходимой толщины слоя основания /гп. 1. Исходя из известных модулей упругости грунта Егр и материала третьего слоя Еы и толщины третьего слоя Нм находим эквивалентный модуль системы «нижний слой — подстилающий грунт» ЕжВ|и Для этого на оси ординат номограммы (рис. XVI.6) откладываем отношение ~ =, а на оси абсцисс отношение ^. (О — диаметр кру- С] ь,р и
га эквивалентного площади контакта шины расчетного автомобиля с покрытием.) ^энЬ^ г/1
^ Е3«в„ га
мт\ У7.7Ш7
Рис. X\/1.7. Последовательность расчета толщины нежесткой дорожной одежды- а — схема одежды и расчетные величины; б — последовательность расчетов; 1—3 — этапы расчета Восстанавливая перпендикуляры из найденных на осях координат точек, определяем по точке их пересечения на системе линий на поле Ем номограммы отношение -г—-—, из которого находим искомыи экви- ="<вм-гр валентный модуль. 2. Аналогично находим, используя значения Ем,г, Еп и /г„, требуемую величину эквивалентного модуля упругости конструктивных слоев дорожной одежды, расположенных под покрытием ЕЭКГои. 3. Зная величины эквивалентных модулей ЕЭК1,ом гр и Еэк„мгр и величину модуля второго слоя дорожной одежды Е0, находим по но- Е Е мограммё, пользуясь шкалой и системой линий, искомое отно- С! С] шение ~, из которого определяем необходимую толщину слоя Носн. При конструировании дорожных одежд часто приходится встречаться с необходимостью замены слоя одного материала эквивалентным слоем другого материала с сохранением общей прочности одежды неизменной. Понятие об эквивалентном слое проще всего может быть получено нз следующей расчетной схемы. Пусть на линейно деформируемом полупространстве лежат две бесконечные плиты из разных материалов с модулями упругости Еу и Ег. Очевидно, что если прочность плит одинакова, их прогибы при равных нагрузках равны. Для этого должны быть одинаковы их цилиндрические жесткости = СОП54, 12 (1-М?) где Е — модуль упругости; Н — толщина плиты; ц — коэффициент Пуассона. Приравняв выражения жесткостей для двух плит и допустив, что щ = |х2» получим эквивалентную толщину слоя с модулем 1ц: з (ХУ1.6) Для приведения результатов расчетов в соответствие с данными экспериментов М. Б. Корсунский предлагает принимать для нежестких одежд, работающих в условиях упругих деформаций: /11=1, (XVI. 7) Для одежд, в которых при проездах автомобилей происходит накопление пластических деформаций, по проф. Н. Н. Иванову: К = Л* " (XVI.8) § ХУ1.4. ПРОВЕРКА НА УСТОЙЧИВОСТЬ НЕСВЯЗНЫХ СЛОЕВ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ ПРОТИВ СДВИГА При действии расчетной нагрузки в слоях дорожной одежды, не обладающих большой связностью, не должно возникать явлений сдвига, приводящих к деформациям дорожных одежд. Условия устойчивости против возникновения сдвигов в некоторой точке конструктивного слоя из несвязных материалов выражаются зависимостью Кулона: тптх<- о 'б Ф или 1тах-о1§ф<с, (ХУ1.9) где ттах — максимальное касательное напряжение; о — нормальная составляющая напряжений к площадке, по которой действуют максимальные касательные напряжения; <г — угол внутреннеготреиия материала; с — сцепление. Левую часть преобразованного выражения тщах — о <р - ТаЛ д-р техн. наук А. М. Кривисекмй — автор метода расчета дорожных одежд на устойчивость против сдвигов в основаниях — предложил.называть активным напряжением сдвига. Наибольшую величину активное напряжение сдвига имеет обычно под центром нагруженной площадки, на контакте между слоями или несколько ниже. Согласно критерию прочности Мора, условие предельного равновесия в наиболее напряженной точке подстилающего одежду грунта под центром отпечатка колеса выражается зависимостью: ~----------- 1(0,-0,) -(о» -Ьо3)51Пф] = с =7\, т, (XVI.10) 2 со> ср где сх и с3 — максимальное и минимальное главные напряжения в данной точке; <р — угол внутреннего трения; с — сцепление. На величину активного напряжения сдвига оказывает также влияние собственный вес слоев дорожной одежды, расположенных выше рассматриваемого. Для учета этого фактора вводится поправка тап, определяемая по вспомогательной номограмме (рис. XVI.8). В зависимости от величины угла внутреннего трения и толщины одежды эта поправка может быть как положительной, так и отрицательной. 328 Таким образом, за критерий устойчивости одежды против сдвига принимается окончательно условие (XVIII) где К3 — коэффициент запаса. Величина коэффициента запаса К3 в формуле (XVI.! 1) является произведением ряда частных коэффициентов: Кя = - тпКв где т — учитывает условия взаимодействия слоев на контакте, т = 0,65 при связных скелетных грунтах, когда слои работают совместно, и т = 1,15 при слабосвязных грунтах, когда происходит свободное смещение слоев в плоскости контакта; л = 1,15 — учитывает динамический эффект воздействия автомобилей; К] = 0,6 — учитывает снижение сопротивления сдвигу при кратковременных повторных нагрузках в результате влияния тиксотропиых процессов в подстилающем грунте и др.; К5 — учитывает влияние количества проездов автомобилей N по одной полосе движения:
/V, авт/сут К,... 500 900 0,80 0,75 3000 5000 0.65 0,62
Лпр — коэффициент учитывающий эксплуатационные требования к состоянию одежды. Для капитальных покрытий он равен 1 для усовершенствованных облегченных 0,95—0,85, для покрытий с применением жидких органических вяжущих Кпр = 0.85—0.75 Для облегчения расчетов разработаны вспомогательные номограммы, составленные для случаев: возможности взаимных смещений слоев при изгибе одежды (слабо связные песчаные и скелетные грунты); невозможности смещения слоев (связные грунты). На рис. XVI.9 приведена в качестве примера номограмма для первого случая (р— 1, коэффициенты Пуассона верхнего и подстилающего слоев (1 = 0,25 и ц — 0,35 — средние для наиболее распространенных дорожно-строительных материалов и грунтов). Проверку на устойчивость конструктивного слоя на -сопротивление сдвигу ведут следующим образом:
I. Определяют средний расчетный модуль слоев, расположенных выше проверяемого по приближенной формуле. Ех Н1 + В2Н2+... где Ех, Е2, Еа,...—расчетные модули упругости конструктивных слоев, толщина которых соответственно равна
Расчеты показали, что напряженное состояние, вычисленное исходя из этой предпосылки, обычно близко к рассчитанному по точным способам. 2. Вычисляют величину допустимого сопротивления сдвигу: Т = К3с. 3. Находят по номограммам (рис. XVI.9) величины максимального удельного активного напряжения сдвига ТаК1 |1ШХ в проверяемом слое исходя из известных отношений: Сопоставляя активное сопротивление сдвигу с вычисленным по формуле (XVI. 11) допускаемым, судят о том, правильно ли назначена конструкция одежды. Если расчет указывает на возможность появления пластических сдвигов, необходимо измеинть толщину или жесткость вышележащих хлоев или использовать в проверяемом слое материал с большим сопротивлением сдвигу. Характеристики прочности конструктивных слоев, необходимые для расчета, определяют в лаборатории, а на больших объектах — испытанием опытных, участков. Для предварительного проектирования можно исходить из значений, приведенных в табл. XV.7 и XV.8. § XVI-5. ПРОВЕРКА НА РАСТЯГИВАЮЩИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СВЯЗНЫХ СЛОЯХ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ При прогибе дорожной одежды в ее отдельных слоях могут возникать растягивающие напряжения, превышающие сопротивление растяжению. Для их определения можно воспользоваться предложенной докт. техн наук М. Б Корсунским формулой для определения напряжений в связном слое, лежащем на упругом полупространстве: яО Еакв I [я О / к Нв Х ' где р — давление от расчетного автомобиля, кгс/см2, в которое вводят ко- еффициент динамичности 1,15; Кг — коэффициент запаса на динамичность воздействия нагрузки и неоднородность условий работы дорожных одежд, равный ЪГ- 1,3; А — толщина покрытия; А„ = 1,1А 1/ ^ - эквивалентная толщина покрытия (см. § XVII.3); Е,—модуль упругости покрытия; Еакн—эквнвалеитный модуль упругости конструктивных слоев, подстилающих покрытие; й — диаметр круга, равновеликого площади контакта колеса автомобиля с покрытием Для" расчетов по формуле (XVIЛЗ) предложена номограмма (рис. XVI. 10), которая связывает относительную толщину покрытия
^, отношение модуля упругости материала покрытия к эквивалент
находят с помощью номограммы XVI.6 значение. Ьэкв По известному Еср вычисляют р экв*
2. Используя номограмму (см. XVI.10), находят для известных р-*— и р максимальное растягивающее напряжение ог. Это значение сопоставляют с допускаемым растягивающим напряжением. Если напряжения превышают допустимые, следует увеличить толщину покрытия или повысить жесткость основания. При проверке растягивающих напряжений в промежуточном слое предварительно по номограмме вычисляют средний модуль упругости для вышележащих слоев, а расположенные ниже слои приводят к эквивалентному полупространству. Следует иметь в виду, что изменение в результате одной из проверок толщины какого-либо из слоев, неизбежно вызывает необходимость контрольного перерасчета одежды в целом. § XVI.6. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ИЗ УСЛОВИЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ПРОМЕРЗАНИИ В северных и центральных районах Советского Союза, для которых характерно избыточное увлажнение и глубокое зимнее промерзание, должна быть обеспечена устойчивость дорожных одежд всех типов против нарушения ровности при неравномерном вспучивании грунтов земляного полотна. Процессы зимней миграции влаги, рассмотренные в § VII.4, приводят к накоплению и замерзанию воды в порах грунта, вызывая неравномерные поднятия покрытия и нарушение его ровности, а в бетонных покрытиях появление трещин и ступеней.. При весеннем оттаивании грунта может происходить разрушение ослабленного покрытия при проездах тяжелых автомобилей. Расчеты дорожных одежд против деформаций вспучивания основаны на теории зимнего влагонакопле- ния в земляном полотне. Определенная расчетом величина вспучивания должна быть меньше величины вспучивания, допускаемой покрытием.
Величину допускаемого неравномерного вспучивания нежестких дорожных одежд по предложению проф. А. Я- Тулаева определяют исходя из простейшего допущения, что вспучившийся участок образует цилиндрическую поверхность. При допустимом удлинении материала покрытия едоп минимальный радиус кривизны вспучивания дорожной одежды может быть определен из схемы на рис. XVI.II. 332 Из подобия треугольников СДЕ и А ВО ___ У*, от куда, -учитывая, что ~2 = епоп, а мало по сравнению с Я К = (XVI. 14) "цоп где И — общая толщине каменных слоев дорожной одежды, см. Неравномерное вспучивание вахватывает только часть общей ширины проезжей части —. По данным наблюдений на пучинных станциях т — 2 при относительно благоприятных гидрогеологических условиях и т— 1,5 на участках дорог, проходящих по косогорам, при высоком уровне грунтовых вод.
Из геометрических соображений 4 Я \ т) Подставляя в это выражение вначение /? из уравнения (XVI 14), чолучаем предельную допустимую величину неравномерного вспучивания покрытия: Для асфальтобетона едоп = 0,0010. Величину расчетной высоты пучения определяют для каждого участка дороги, отличающегося по гидрогеологическим условиям от;межных. При первом типе увлажнения величину пучения проверяют голько при пылеватых грунтах Если пучение превышает допустимое, в дорожную одежду должен Зыть введен дополнительный слой из не подверженных пучению (моро- юустойчивых) материалов — песка, гравия, щебня. Этот слой как бы шменяет часть промерзающего грунта, дающую избыточную величи- 1у пучения. При этом следует иметь в виду, что материалы дорож- юй одежды по сравнению с грунтом обладают большей теплопровод- юстью. С учетом этого обстоятельства необходимая суммарная тол- цина дорожной одежды и морозозащитного слоя (в см) составляет: "мор ■ (XVI. 16) где Квуч — коэффициент пучения, %; ^ и — коэффициенты теплопро-.одности материалов дорожной одежды и земляного полотна, ккал/м ■ ч х К град. Они составляют! 1,0 для цементобетона, 1,1—1,2 для асфальтобетона, 1,7—1,2 для гравия и щебня, 1,7—2,1 для песка, 1,8—2,7 для суглинка и 2,0— ||о для глины. Меньшие значения относятся к положительным, большие — I отрицательным температурам. Грунты находятся во влажном состоянии. 333
«кпкш-К^-1-с тш (XVI. 17) Г — продолжительность промерзания сут. В парком приближении можно принимать максимальную глубину промерзания по приведенным в Строительных нормах и правилах нормативным картам глубин промерзания для закладки фундаментов сооружений, увеличивая ее на 0,5 м для учета большей глубины промерзания дороги, очищаемой от снега, по сравнению с прилегающей местностью. Грунт вспучивается по толщине промерзшего слоя неравномерно. Начиная с глубины, на которой давление от собственного веса грунта препятствует образованию ледяных кристаллов (критическая глубина), пучение не происходит. Поэтому, если найденная по уравнению (XVI.17) или принятая по картам глубина промерзания превышает критическую глубину, в уравнение (XVI.17) подставляется Нко (табл. XVI 4). Допустимое неравномерное вспучивание не должно превышать 0,2—0,6 расчетною и составляет для 11—III дорожно-климатических зон СССР: Покрыт И Я /юоп СМ Цемеитобетонные г ц... * > 2 Асфальтобетонные.................................................................. 4 Усовершенствованные облененные.......................................................................................... 6 Переходные........................................................................................................................... 10 В местах с глубоким залеганием уровня грунтовых вод (1-й и 2-й типы местности по характеру увлажнения) величина коэффициента пучения Кпуч в процентах от глубины промерзания составляет: Кпуч=-», (XVI. 18) где Кп — коэффициент пучения при а — 100; значение которого приведено в табл XVI 4, а—климатический коэффициент, отражающий скорость проникания в грунт температуры — Iе С (см. § VII 4); р — коэффициент, учитывающий гидрогеологические условия местности (для сырых участков с необеспеченным водоотводом Р = 1,5, для сухих участков р = 1); "у — коэффициент, учитывающий тип земляного полотна (для насыпей с рабочей отметкой > 1 м у' — = 1, для малых насыпей и выемок V = 1.5). Формула (XVI.18) выведена проф Н. А. Пузаковым по данным наблюдений. При высоком стоянии уровня грунтовых вод на глубине Л от поверхности (3-й тнп местности по условиям увлажнения) пучение, вызываемое накапливающейся в земляном полотне влагой <2, может быть определено по предложенной Н. А. Пузаковым зависимости в— V 2а— 1° с'чр (XVI 19) где Нк — коэффициент капиллярной влагопроводности, см/сут; — начальная капиллярная влагоемкость в долях объема, занимаемого водой в грунте; IVв — молекулярная влагоемкость. Значения 1ГК и М70 были приведены в табл. VII.3; Яг.в — глубина уровня грунтовой воды от поверхности грунта; 'кр — продолжительность промерзания до достижения критической глубины, ниже которой давление грунта препятствует возникновению линз льда
Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 595; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |