Основные положения расчета на прочность

В процессе эксплуатации, в результате многократного воздействия колес автомобиля на дорогу, дорожная одежда прогибается. Отношение величины прогиба к диаметру круга, равновеликого по площади отпечатку следа колеса расчетного автомобиля, называется относительной деформацией. Относительная деформация, вызывающая нарушение монолитности покрытия, называется критической деформацией.

Дорожная одежда должна быть запроектирована так, чтобы получающаяся в результате движения автотранспорта относительная деформация не превышала допускаемую деформацию, которая меньше критической деформации и зависит от типа покрытия.

Измерителем прочности дорожной одежды является модуль деформации – Е кг/см²,выражающий зависимость между приложенной к поверхности дороги вертикальной нагрузкой и возникающей в результате этого относительной деформацией дорожной одежды.

Требуемая прочность дорожной одежды Е_тр. зависит от грузооборота дороги, типа лесовозного автомобиля и допускаемой относительной деформации.

Фактическая прочность дорожной одежды выражается эквивалентным модулем деформации Е_экв., зависящим от прочности (модулей деформации) грунта земляного полотна и каждого слоя дорожной одежды, а также от толщины последних.

Эквивалентный модуль деформации запроектированной дорожной одежды Е_экв. должен быть равен требуемому модулю деформации Е_тр. Он может быть получен различными сочетаниями конструкции покрытия и основания. Задачей конструирования является выбор наиболее экономичного решения.

При конструировании следует стремиться к созданию дорожной одежды с наименьшим числом разнородных слоев.

Различные слои необходимо располагать с учетом возрастания снизу вверх модулей деформации материала слоя. При этом желательно, чтобы соотношение модулей деформации смежных слоев было в пределах 2,5 - 3,5.

Конструирование дорожной одежды выполняют в таком порядке:

1) Определяют требуемую прочность дорожной одежды Е_тр.;

2) Намечают варианты конструкции дорожной одежды;

3) Производят расчет дорожной одежды по намеченным вариантам с соблюдением условия Е_экв. = Е_тр.;

4) На основе технико-экономического сравнения выбирают наилучший вариант.

Требуемая прочность дорожной одежды определяется по формуле:

(35)

где: Е_тр – требуемый эквивалентный модуль деформации дорожной одежды в кг/см²;

λ – допускаемая относительная деформация покрытия;

Р – удельное давление от колеса расчетного автомобиля в кг/см²;

μ – коэффициент запаса на неоднородность условий работы одежды, принимаемый: для покрытий капитального типа (асфальтобетон) – 1,2; для покрытий из каменных материалов, обработанных битумом или дегтем – 1,1; при расчете покрытий прочих типов не вводится (μ = 1);

к – коэффициент, учитывающий повторяемость воздействия и динамичность нагрузок от движения; определяется по формуле:

к = 0,5 + 0,65 lggN, (36)

где: g – коэффициент, отражающий степень повторяемости нагрузок в зависимости от числа полос движения, равный 1 при двухполосном и 2 – при однополосном движении; для дорог кратковременного действия (до 5 лет) во всех случаях принимается равным 1;

N – расчетная интенсивность движения, определяемая по формуле:

(37)

где: Q - расчетный суточный грузооборот дороги в м³,

q– полезная нагрузка на расчетную ось автопоезда в м³.

Цифровой коэффициент 1,5 учитывает влияние порожних лесовозных автомобилей, а также хозяйственных и пассажирских перевозок. Он определен по соотношению коэффициентов повторности, выраженному формулой:

(38)