База нормативной документации: www.complexdoc.ru

ГЛАВА 14. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

14.1. Напряжения в цементобетонном покрытии от внешней нагрузки

При оценке трещиностойкости покрытия на совместное действие температуры и нагрузки (см. разд. 13.4) важно с достаточной точностью определить напряжения от действующих факторов. Прежде всего, необходимо рассматривать напряжения, развивающиеся в цементобетонном покрытии от внешней нагрузки.

Прямоугольная плита монолитного или сборного покрытия с любым отношением сторон в плане, загруженная центральной нагрузкой, равномерно распределенной по прямоугольному отпечатку любого размера, с любым отношением его сторон, параллельных сторонам плиты, может быть рассчитана с помощью таблиц акад. Б.Г. Галеркина [1].

В тех случаях, когда форма отпечатка нагрузки не может быть представлена кругом или квадратом (грейдеры, катки, машины на гусеничном ходу) используют принцип независимости действия и суммируют влияние ряда сил Рi (рис. 14.1, а, б), прикладываемых в центрах тяжести малых участков с номерами i (i = 1, 2, n; n - число этих сил), на которые поделены отпечатки нагрузок (рис. 14.1, в). Моменты в расчетном сечении плиты, принятой бесконечной в плане:

Рис. 14.1. Схема к определению моментов в расчетном сечении плиты от системы грузов:

582

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

- любые); Р0 - сила в

где

M0 - изгибающий момент от силы Р0, приложенной в расчетном сечении и равномерно распределенной по участку с номером О (см. рис. 14.1, в);

МХ, МY - изгибающие моменты в расчетном сечении от всех сил, приложенных к упомянутым участкам;

MХY - крутящий момент от всех сил в том же сечении;

R - радиус участка в расчетном сечении, представленного равновеликим кругом; m - коэффициент Пуассона для бетона;

а - характеристика податливости плиты:

где h - толщина плиты;

Е - модуль упругости бетона;

Е0, m0 - модуль упругости и коэффициент Пуассона для основания, которые принимаются эквивалентными в случае многослойного основания (см. разд. 14.4);

С - коэффициент, зависящий от произведения aRi, определяемый по табл. 14.1;

Ai, Bi - коэффициенты, зависящие от произведения ari, определяемые по табл. 14.1;

ri - расстояние от силы Pi до расчетного сечения (см. рис. 14.1, а, б); ai - угол между ri и осью х (см. рис. 14.1, а, б).

583

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Таблица 14.1.

Значения параметров Ai, Bi, С

ari и aR Ai		Bi	С ari и		Ai	Bi	С ari и		Ai	Bi	С
				aR				aR
0,05	0,287	0,208	0,091	0,8	0,073	0,004	0,367	2,0	0,021	-0,020 0,263
0,1	0,232	0,153	0,147	1,0	0,058	-0,006 0,364		2,2	0,017	-0,019	-
0,2	0,178	0,099	0,220	1,2	0,047	-0,013 0,353		2,4	0,014	-0,018	-
0,3	0,147	0,068	0,275	1,4	0,038	-0,017	-	26	0,012	-0,017	-
0,4	0,124	0,047	0,313	1,6	0,031	-0,019 0,309		2,8	0,010	-0,016	-
0,6	0,093	0,021	0,352	1,8	0,025	-0,019	-	3,0	0,008	-0,014	-

Ось х назначается произвольно, например, по направлению движения, поскольку плита принята бесконечной, а расчетными являются главные направления в крайних точках расчетного сечения.

Расчетных сечений может быть несколько, если учитывать несколько нагрузок. В этом случае расчетные сечения находятся под центрами отпечатков этих нагрузок, и тогда выбирают то из этих сечений, где главные напряжения будут наибольшими. Эти напряжения рассмотрены ниже.

Нормальные напряжения в крайних точках расчетного сечения:

Наибольшие горизонтальные касательные напряжения в тех же точках:

584

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Главные напряжения в этих точках:

Располагая главными напряжениями, получаем возможность проверить прочность плиты в расчетном сечении.

Плита конечных размеров рассматривается здесь как бесконечная. Такой ее можно считать, если наименьшее расстояние от контуров отпечатков нагрузок до краев плиты 5 удовлетворяет условию:

При расположении нагрузки рассматриваемого типа на свободном краю или на свободном углу плиты могут быть использованы найденные выше изгибающие моменты Мх и Му. Если нагрузка расположена на краю плиты, то из этих двух моментов выбирают наибольший и умножают на коэффициент 1,5. Если нагрузка расположена на углу плиты, то используются оба момента Мх и Му и каждый из них умножается на коэффициент 1,45. По этим моментам может быть подобрана арматура для усиления края (растянута нижняя зона) и угла (растянута верхняя зона) плиты, если толщина плиты, полученная по главным напряжениям в центре, принимается постоянной.

14.2. Определение разрушающей нагрузки для плит цементобетонного покрытия

Определение разрушающей нагрузки представляет интерес для выявления действительных коэффициентов запаса прочности, которые получаются при сравнении эксплуатационных нагрузок с нагрузками, вызывающими разрушение

585

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

плиты. Кроме того, знание разрушающих нагрузок может оказаться необходимым для пропуска уникальных, тяжелых грузов в особых обстоятельствах.

Удовлетворительные результаты, близкие к данным экспериментальных исследований, для центральной части бетонной плиты дает формула для определения разрушающей нагрузки:

где

(14.1)

Rpи - нормативное сопротивление бетона растяжению при изгибе;

К - коэффициент однородности бетона;

m - коэффициент условий работы;

h - толщина плиты;

р0 -предельное вертикальное давление на основание в зоне разрушения плиты;

g - объемный вес бетона;

р - давление нагрузки на поверхность ее отпечатка, принятое равномерным.

Из формулы (14.1) видно, что разрушающая нагрузка нелинейно зависит от предельного давления на основание. Так, при увеличении этого давления в 0,182/ 0,075 = 2,42 раза, разрушающая нагрузка возрастает только в 795/564 = 1,41 раза. Таким образом, разрушающая нагрузка растет медленнее, чем предельное давление на основание.

Значение р0 должно быть определено из опытов над различными видами подстилающих грунтов при разных климатических и гидрогеологических условиях. Если р0 не известно, то в приближенных расчетах и при весьма слабых основаниях можно в формуле (14.1) пренебречь величиной

в сравнении с единицей.

586