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.), 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:

, (3.15)

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

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

s_r - наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом.

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

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

Значение модуля упругости верхнего слоя модели 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 s_r - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме рис. 3.4;

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

р - расчетное давление, принимаемое по табл. П.1.1 Приложения 1.

Порядок использования показан на рис. 3.4 стрелками.

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

R_N = R_ok₁k₂ (1 - v_R × t), (3.17)

где R_o - 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);

k₁ - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

k₂ - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл. 3.6);

v_R - коэффициент вариации прочности на растяжение (Приложение 4);

t - коэффициент нормативного отклонения (Приложение 4).

 

Таблица 3.6

 

	Материал расчетного слоя	k2
	Асфальтобетон
	Высокоплотный	1,0
	Плотный
	I марки	0,95
	II марки	0,90
	III марки	0,80
	Пористый и высокопористый	0,80
	Органоминеральные смеси	0,80

 

3.42. Коэффициент k₁, отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению:

, (3.18)

где S N_p - 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. Приложение 6);

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

a - 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, определяемый по табл. П.3.1.

 

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

 

3.43. Расчеты на усталостную прочность выполняют в следующем порядке:

а) приводят конструкцию к двухслойной модели и определяют отношения , ;

b) по полученным параметрам по номограмме рис. 3.4 находят значение и по формуле 3.16 вычисляют расчетное растягивающее напряжение;

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

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