Критерии расчета дорожных одежд

НА ПРОЧНОСТЬ

Общие положения

Варианты, намеченные при конструировании, необходимо рассчитать на прочность, то есть определить толщины слоев, соответствие конструкции критериям прочности, а также уровень надежности.

Прочность дорожной одежды представляет собой способность сопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений под воздействием касательных и нормальных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от расчетной нагрузки (кратковременной, многократной или длительно действующей однократной), приложенной к поверхности покрытия. Дорожную одежду следует проектировать с учетом требуемого уровня надежности (К_Н), под которым понимают вероятность безотказной работы в течение межремонтного периода. В качестве количественного показателя отказа дорожной одежды используют предельный коэффициент разрушения (), физическое толкование которого соответствует понятию предельного риска (темпа) разрушения, связанного с требуемым уровнем надежности следующим выражением

. (2.1)

Риск (темп) разрушения (или коэффициент разрушения) представляет собой отношение суммарной протяженности (или суммарной площади) участков дороги, требующих ремонта из-за недостаточной прочности дорожной одежды, к общей протяженности (или общей площади) дороги.

Значения риска разрушения (или коэффициента разрушения) на последний год службы в зависимости от капитальности дорожной одежды и категории дороги и в соответствии с формулой (2.1) следует принимать по табл. 2.1.

Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности. При оценке прочности конструкции в целом по допустимому упругому прогибу коэффициент прочности в общем виде определяют по формуле

(2.2)

При оценке прочности конструкции послойно по допускаемым напряжениям коэффициент прочности определяют по формуле

, (2.3)

где - допустимый общий прогиб конструкции, соответствующий минимальному требуемому модулю упругости;

- расчетный общий прогиб конструкции под расчетной нагрузкой;

- допустимые напряжения (нормальные или касательные) от расчетной нагрузки;

- расчетные действующие напряжения (нормальные или касательные) от расчетной нагрузки;

- расчетный общий модуль упругости конструкции, определяемый прочностным расчетном;

- минимальный требуемый общий модуль упругости, определяемый по расчетной нагрузке.

Требуемые минимальные коэффициенты прочности при заданных уровнях надежности для расчета дорожных одежд по различным критериям прочности показаны в табл. 2.1.

Дорожные одежды нежесткого типа рассчитывают на прочность по трем критериям:

1) по критерию упругого прогиба на основе зависимости требуемого модуля упругости конструкции от суммарного числа приложения нагрузки;

2) по критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям. Этот критерий отражает условие ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций (формоизменения) под воздействием многократных кратковременных нагрузок;

3) по критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки. Этот критерий отражает сопротивление этих слоев усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их сплошности и снижение распределяющей способности.

Капитальные дорожные одежды и дорожные одежды облегченного типа рассчитывают по трем критериям. Дорожные одежды с покрытиями переходного типа для дорог V категории можно рассчитывать только по первым двум критериям. Каждый расчетный критерий характеризуется своим показателем: упругий прогиб - общим модулем упругости (); сдвиг – напряжением сдвига в слабосвязанном материале или грунте (Т); растяжение при изгибе – наибольшим растягивающим напряжением в монолитном слое (). Критерий расчета считается выполненным, если коэффициенты прочности по этому критерию не менее значений, указанных в табл.2.1.

Таблица 2.1

Требуемые минимальные коэффициенты прочности