Теория прочности дорожных одежд и ее использование при диагностике автомобильных дорог

Прочность дорожной одежды – сопротивление дорожной оде­жды напряжениям и деформированию под действием нагрузок от транспортных средств и изменяющихся погодно-климатических условий местности.

Критериями прочности нежесткой дорожной одежды является предел прочности на растяжение при изгибе материала монолитных слоев или предельное сдвигающее (касательное) напряжение в грунте земляного полотна и в слоях дорожной одежды из слабо­связных зернистых материалов (щебень, гравий, песок), а также предельная относительная вертикальная деформация, при которой начинается и развивается нарушение монолитности и ровности по­крытия. Для жесткой дорожной одежды критерием прочности слу­жит предел прочности бетона на растяжение при изгибе. Для неже­стких и жестких дорожных одежд на участках дорог с неблагопри­ятными грунтово-гидрологическими и погодно-климатическими условиями критерием прочности является предельное значение вер­тикальной деформации пучения, при превышении которой появля­ются трещины и ухудшается ровность покрытия (нарушается моро­зоустойчивость конструкции).

Расчет дорожных одежд выполняют по допускаемому упругому прогибу. Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности по критерию упругого прогиба, если

где К_пр – коэффициент прочности дорожной одежды, определяемый по таблице в зависимости от допустимого уровня надежности;

Е_общ – общий модуль упругости конструкции, МПа;

Е_тр - требуемый модуль упругости конструкции с учетом капитальности одежды, типа покрытия, вида грунта земляного полотна и интенсивности воздействия нагрузки, МПа

Затем выполняется расчет монолитных слоев на растяжение при изгибе. В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими) напряжения, возникающие при про­гибе дорожной одежды под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны вызывать нарушения структуры материала и приводить к образованию трещин, т.е. должно быть обеспечено ус­ловие

где К_пр – требуемый коэффициент прочности с учетом заданного уровня надежности (см. табл. 4.2);

R_н – предельное допустимое растягивающее напряжение мате­риала слоя с учетом усталостных явлений, МПа;

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

Выполняется также расчет толщины дренирующего слоя и тол­щины стабильных слоев дорожной одежды из условия морозо­устойчивости.

Требуемые модули упругости для расчетной нагрузки группы А и группы Б вычисляются по формулам

где N_А, N_Б – количество автомобилей, приведенных к расчетному на одну полосу, авт./сут.

Предварительное выявление участков, требующих детальной оценки прочности методом динамических нагрузок, производят ви­зуально, при свободном от снега и льда покрытии, когда хорошо видны все имеющиеся дефекты.

В зависимости от планируемых объемов выбираются участки де­тального обследования по состоянию покрытия. Участки, имеющие наихудшее состояние, включаются в план детального обследования. При этом минимальная длина участка принимается 500 метров.

Методы измерения прочности дорожных одежд классифициру­ют: