Усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

В асфальтобетонных слоях не должны в течение заданного срока службы образовываться трещины от усталостного разрушения.

Для этого должно быть обеспечено условие (4.7):

,

где s_r -наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом, (4.8). - требуемый коэффициент прочности при расчете на растяжение при изгибе, с учетом заданного уровня надежности (табл. 4.1), =0,94; R_N - прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений ( 4.9 );

Наибольшее растягивающее напряжение s_r при изгибе возникает в нижних волокнах наиболее удаленного от поверхности покрытия монолитном (асфальтобетонном) слое, 2-й слой покрытия.

Расчет выполняем в следующем порядке:

1) Приводим конструкцию к двухслойной системе: верхний слой – два асфальтобетонных слоя; нижний слой - слои конструкции, расположенные ниже асфальтобетонных слоев покрытия (рис.10.15).

2) Модуль упругости нижнего слоя модели определен в разд.10.4.2.пункт 4.2.

Е_н = 180 МПа

3) Модуль упругости верхнего слоя Е_В определяем по формуле (4.4)

Е_В =(∑ Е_i h_i)/∑ h_i = (4500∙6+2800∙8)/14=3528Мпа.

4) Растягивающее напряжение s_r определяется в следующей последовательности:

-определяются соотношения h/D, Е_в/Е_н здесь h – толщина верхнего слоя двухслойной системы, h = h_в = 14см; D - приведенный диаметр отпечатка колеса расчетного автомобиля (табл.10.1), D = 37см; Е_н – модуль упругости нижнего слоя двухслойной системы Е_н = Е_{общ 3} = 180МПа; Е_в - модуль упругости верхнего слоя двухслойной системы (средневзвешенный модуль асфальтобетонных слоев) Е_в = 3528МПа. Соотношения имеют следующие значения: h/D = 14/37 = 0,38, Е_в/Е_н = 3528/180 = 19,6;

 

 

- определяется растягивающее напряжение от единичной нагрузки , по рис. 4.8 при соотношениях h/D =0,38 и Е_в/Е_н = 19,6, = 2,1;

- определяется напряжение s_r по (4.8)

s_r = =2,1∙0,6∙0,85= 1,07МПа

5) Прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений - R_N определяется по ( 4.9 ), в следующей последовательности:

- определяется k₁ -коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки (4.10), при установленных при конструировании в соответствии с Прил. 1(табл. П.1.6) см. табл.10.4 α = 5,9, m = 4,3, ∑ N_p =1740040 (табл.10.3)

k₁ = α/ (∑ N_p)^1/m = 5,9/(1740040)^1/4.3 =0,2087;

- определяется k₂ - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл. 4.3). Проверяются прочностные свойства нижнего слоя покрытия проектируемого из пористого асфальтобетона соответственно k₂ =0,8;

- определяются v_R -коэффициент вариации прочности на растяжение и t - коэффициент нормативного отклонения (Приложение 4), v_R = 0,1, t = 1.32 при К_н = 0,9.

- определяется R_o - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, установленное при конструировании в соответствии с Прил. 1(табл. П.1.6) см. табл.10.4, R_o = 8МПа

- определяется R_N по ( 4.9 )

R_N = R_ok₁k₂ (1 - v_R × t) = 8∙0,2087∙0,8∙(1-0,1∙1,32) = 1,16МПа

6) Проверяется условие (4.7):

,

R_N / = 1,16/0,94 = 1,2134 МПа > s_r = 1,07МПа.

Условие выполняется – расчет закончен. Конструкция соответствует всем прочностным критериям.