© из книги канд. техн. наук
«Расчёт нежёстких дорожных одежд со слоями из слабосвязных материалов»
Общие заключения и выводы
Действующая в настоящее время инструкция по расчёту нежёстких дорожных одежд основана на теории упругости, где в расчётной схеме слои дорожной одежды представлены в виде упругих пластин, работающих на изгиб. При нагружении пластины изгибаются, причём наибольший прогиб происходит по оси действия нагрузки. Такая расчётная схема удовлетворительно объясняет напряжённо-деформированное состояние связных монолитных слоёв повышенной жёсткости типа асфальтобетона и других материалов, укреплённых органическими вяжущими, структура которых имеет плотный скелет. Слабосвязные и зернистые слои, имеющие дискретную структуру, не работают на изгиб и поэтому не отвечают такой схеме. Поэтому проводить расчёты на прочность для слоёв, состоящих из щебня, гравия и других материалов, не обладающих достаточной связностью, по методу, где в расчётной схеме слои дорожной одежды представлены в виде упругих пластин, является не вполне корректным. Для таких материалов более подходящей будет расчётная схема, учитывающая сжатие слоя под нагрузкой. В зависимости от действующей нагрузки и деформативных свойств материала сжатие может быть упругим или с образованием остаточных деформаций. В первом случае основной характеристикой напряжённо-деформированного состояния является величина упругой (обратимой) деформации и соответствующий ей модуль упругости.
В этом случае предполагается работа дорожной конструкции в упругой стадии сжатия. В соответствии с такой расчётной схемой подобрана адекватная ей математическая модель однородного изотропного полупространства в виде нелинейного дифференциального уравнения. После его решения при соответствующих начальных и граничных условиях, отражающих кратковременность действия транспортной нагрузки, получено выражение для определения вертикальных нормальных напряжений в однородном изотропном полупространстве. Структура полученной формулы отражает гиперболический закон распределения вертикальных нормальных напряжений по глубине. Сопоставление его с экспериментальными данными показало хорошее соответствие для опытов с гибким штампом как в однородных средах, так и в сочетании слоёв типа песок плюс торф и щебень плюс песок.
Дальнейшее исследование этого уравнения показало, что если в дорожной одежде используются связные слои повышенной жёсткости, их необходимо приводить к однородному полупространству в соответствии с формулой Покровского. Установлено, что для асфальтовых смесей показатель степени корня равен 2, для чёрного щебня – трём, для несвязных материалов - бесконечности, то есть эквивалентная толщина такого слоя равна его физической величине.
Проведены сравнительные расчёты различными методами дорожных одежд из слабосвязных материалов и дорожных одежд со слоем повышенной жёсткости. При всех прочих равных условиях получены различные конечные результаты, причём разница достигает 300%. Это свидетельствует о чрезвычайной чувствительности предлагаемого метода к деформативным характеристикам материалов слоёв. При конструировании дорожной одежды следует выбирать такие материалы, деформативные характеристики которых определены надёжно и тщательно.
По не зависящим от автора обстоятельствам не удалось провести натурный эксперимент, то есть запроектировать и построить опытный участок. Надеюсь, читателям моей книги удастся это осуществить.
Купить книгу "Расчёт нежёстких дорожных одежд со слоями из слабосвязных материалов" на бумажном носителе Вы можете, нажав на эту ссылку:
