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

В монолитных слоях дорожной одежды 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:

.

где — прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений, МПа;

— наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом, МПа.

Многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели:

Расчетная схема:

Рис. 5 Схема дорожной одежды к расчету конструкции на сопротивление монолитных слоев усталому разрушению от растяжения при изгибе.

К верхнему слою модели относятся все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый. Толщина верхнего слоя принимается равной сумме толщин асфальтобетонных слоев одежды:

.

Значение модуля упругости верхнего слоя модели вычисляется как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по формуле:

.

Нижним слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна. Модуль упругости нижнего слоя определяется путем приведения слоистой системы к эквивалентной по жесткости с помощью номограммы рис. 3.1 [2]:

1) по номограмме рис. 3.1 [2]: ,.

тогда ;

2) тогда .

Расчетное растягивающее напряжение определяется по формуле:

.

где — растягивающее напряжение от единичной нагрузки, определяемое по номограмме рис. 3.4 [2];

— расчетное давление от колеса на покрытие, МПа;

— коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном, .

по номограмме рис. 3.4 [2]:, тогда.

.

Прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе определяется по формуле:

.

где — нормативное значение предельного сопротивления растяжению при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (табл.П.3.1 [2]);

— коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки:

.

где — коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности, определяемый по табл.П.3.1 [2];

— показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя, определяемый по табл.П.3.1 [2].

— коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл.3.6 [2]);

— коэффициент вариации прочности на растяжение, определяемый по табл.П.4.1 [2];

— коэффициент нормативного отклонения, определяемый по табл.П.4.2 [2].

тогда.

.

— условие выполняется.

Выбранная конструкция удовлетворяет условию сопротивления монолитных слоев усталому разрушению от растяжения при изгибе.

Выбранная конструкция нежесткой дорожной одежды удовлетворяет всем критериям прочности.