Усталостному разрушению от растяжения при изгибе

В монолитных слоях дорожной одежды (рис. 1.3) (из асфальтобетона, дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими и др.), 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:

, (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); 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.

Предварительно конструкция приводится к двухслойной модели (рис.4.7). К верхнему слою модели относят все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый слой. Толщину верхнего слоя модели h_в принимают равной сумме толщин, входящих в пакет асфальтобетонных слоев (Sh_i). Значение модуля упругости верхнего слоя модели устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по (4.4). Нижним (полубесконечным) слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна.

Модуль упругости нижнего слоя модели определяют путем приведения слоистой системы к эквивалентной по жесткости с помощью номограммы рис. 4.3 (аналогично приведению при расчете по упругом прогибу).

 

 

 

 

Расчетное растягивающее напряжение s_r определяют по формуле:

s_r = , (4.8)

где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме рис. 4.8; к_в - коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном. Принимают равным 0,85 (при расчете на однобаллонное колесо к_в = 1,00); р - расчетное давление, принимаемое по табл.3.1

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

R_N = R_ok₁k₂ (1 - v_R × t), (4.9)

Где R _N - предельное сопротивления на растяжению (прочность) при изгибе; R_o - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (Приложение 1, табл. П.1.6); k₁ - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки (4.10); k₂ - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл. 4.3); v_R -коэффициент вариации прочности на растяжение (Приложение 4); t - коэффициент нормативного отклонения (Приложение 4).

 

Рис. 4.8. Номограмма для определения растягивающего напряжения s_r при изгибе в верхнем монолитном слое двухслойной системы

Коэффициент k₁, отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по формуле:

, (4.10)

где S N_p - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия, определяемое по формуле (3.6) или (3.7); m -показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (Приложение 1, табл. П.1.6); a - коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности, (Приложение 1, табл. П.1.6).

 

Таблица 4.3

Значения коэффициента k₂, характеризующего снижение прочности от погодно-климатических факторов

	Материал расчетного слоя	k2
	Асфальтобетон
	Высокоплотный	1,0
	Плотный
I марки	0,95
II марки	0,90
III марки	0,80
	Пористый и высокопористый	0,80
	Органоминеральные смеси	0,80

 

Расчет на усталостную прочность производится в следующей последовательности:

а) Конструкция приводится к двухслойной модели и определяют отношения h_в/D, Е_в/Е_н (см. рис. 4.7, формула 4.4); b) определяется расчетное растягивающее напряжение по номограмме рис. 4.8 и по формуле 4.8; c) вычисляется предельное растягивающее напряжение R _N для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (4.9); d) проверяется условие (4.7) и при необходимости корректируется конструкция.