Воздействие автомобиля и природных факторов на автодорогу

Плоско - параллельное движение твердого тела

Плоскопараллельным называется движение твердого тела, при котором все его точки перемещаются в плоскостях, параллельных одной неподвижной плоскости (рис.2.10). Для изучения движения тела достаточно изучить движение одного сечения S этого тела плоскостью, параллельной неподвижной плоскости. Движение сечения S в своей плоскости можно рассматривать как сложное, состоящее из двух элементарных движений: а) поступательного и вращательного; б) вращательного относительно подвижного (мгновенного) центра.

В первом варианте движение сечения может быть задано уравнениями движения одной его точки (полюса) и вращением сечения вокруг полюса (рис.2.11). В качестве полюса может быть принята любая точка сечения.

В зависимости от дорожных условий (горизонтальные участки прямолинейные в

плане, участки с продольным уклоном, участки на кривых в плане, участки на

кривых в продольном профиле и др.), а также от режима движения (равномерное

движение с постоянной скоростью, ускоренное или замедленное движение и др.) в

процессе движения автомобиля по дороге на дорожную одежду действуют

различные силы взаимодействия между колесами автомобиля и дорожной

конструкцией.

К ним относятся силы, нормальные к поверхности проезжей части, и силы,

касательные к поверхности проезжей части, которые, в свою очередь,

подразделяют на силы, направленные вдоль траектории движения колес, или

продольные, и силы, направленные перпендикулярно к траектории движения

колес, или поперечные. Нормальная сила давления колеса (от веса автомобиля), воздействующая на

дорожную одежду, является основной расчетной нагрузкой для ее проектирования

и расчета на прочность.

Механическая энергия от двигателя автомобиля через его трансмиссию

передается на ведущие колеса в виде вращающего момента, который вызывает

появление пары сил. Одна из них, окружная сила, приложенная в плоскости

проезжей части к площадке контакта шины с покрытием, стремится сдвинуть его

верхний слой в сторону, противоположную направлению движения автомобиля, а

вторая - тяговое усилие - передается через ведущий мост и рессоры на раму

автомобиля и вызывает его движение. Кроме того, в результате взаимодействия

ведущих колес и покрытия в плоскости проезжей части в зоне контакта шины с

покрытием возникает реактивная тангенциальная сила (касательная реакция),

практически равная окружной силе (или тяговому усилию) и направленная в

сторону движения автомобиля. Ее наибольшее возможное значение ограничено

силой сцепления шины с покрытием, когда автомобиль может двигаться без

скольжения (буксования) колес.

Напряжения, возникающие в дорожной одежде при проезде автомобиля от

действия нормального и тангенциального усилий, затухают с глубиной (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Напряжения от колес автомобилей в многослойной дорожной одежде:

а - эпюра вертикальных напряженийsz; б - эпюра горизонтальных напряженийsx;

1 - покрытие: 2 - основание; 3 - дополнительный слой основания; 4 подстилающий

грунт; 5 - напряжения в дорожной одежде; 6 - напряжения в

однородном грунте

Воздействие автомобиля на дорожную одежду характеризуется нагрузкой,

приходящейся на ось, удельным давлением в зоне контакта колеса автомобиля с

покрытием, временем приложения нагрузки, частотой ее повторения и

динамичностью приложения. Величина осевой нагрузки зависит от

грузоподъемности автомобиля, количества осей и схемы их расположения. Время

приложения нагрузки зависит от скорости движения автомобиля, а числоприложений и интервал между ними непосредственно зависят от интенсивности

движения и ее распределения по часам суток.

Указанные показатели автомобильных нагрузок определяют их воздействие на

дорожную одежду, ее напряженно деформированное состояние, износ,

работоспособность и срок службы.

В качестве расчетного используют наиболее тяжелый автомобиль из

систематически обращающихся по дороге, доля которого составляет не менее 10 %

с учетом перспективы изменения состава движения к концу межремонтного срока.

Расчетной схемой нагружения дорожной одежды колесом автомобиля является

гибкий круговой штамп диаметромD, передающий равномерно распределенную

нагрузку величиной Р. Величина расчетного удельного давления колеса на

покрытиеР и расчетного диаметраD приведенного к кругу отпечатка расчетного

колеса назначают с учетом параметров расчетных автомобилей. Величину Р

принимают равной давлению воздуха в шинах. Диаметр расчетного отпечатка

шиныD определяют из зависимости:где

(4.16)

Qрасч - расчетная величина нагрузки, передаваемой колесом на поверхность

покрытия, кН;

Р - давление, МПа.

При проектировании дорожных одежд в качестве расчетных принимают

нагрузки, соответствующие предельным нагрузкам на ось расчетного двухосного

автомобиля. Если в задании на проектирование расчетная нагрузка не оговорена

специально, за расчетную принимают нагрузку, соответствующую расчетному

автомобилю группы А. Порядок приведения изложен в п. 1.3. Данные о нагрузках,

передаваемых на дорожное покрытие автомобилями, выпускаемыми серийно,

принимают по специальным справочникам.

Исследования проф. В.Ф. Бабкова показали, что при движении транспортных

средств по неровной поверхности давление колеса на покрытие то возрастает по

сравнению со статическим, то убывает. Отношение напряжения (деформации),

вызванного динамическим действием нагрузки, к напряжению (деформации), Наряду с вертикальными нагрузками на покрытие воздействуют горизонтальные

(тангенциальные) усилия. Они вызываются трением шины о покрытие при

передаче тягового усилия и торможении автомобиля, ударами колес при наездах на

Дата добавления: 2014-01-05