© из книги канд. техн. наук

В. Маркуц 

«Расчёт нежёстких дорожных одежд со слоями из слабосвязных материалов »

3. Основы расчёта нежёстких дорожных одежд  на прочность с учётом надёжности и сроков службы. 

Казалось бы, не нуждается в доказательствах тривиальная истина, заключающаяся в том, что производить некачественные товары и строить плохо – это невыгодно. И, тем не менее, качество отечественных товаров оставляет желать лучшего. Это относится и к области дорожного строительства, в частности, к дорожным одеждам.

Качество строительства дорожных одежд определяется качеством производства работ, то есть соответствием фактических параметров проектным и качеством исходных строительных материалов. При проектировании дорожных одежд ориентируются на некоторую среднюю технологическую надёжность. При высоком уровень организации и технологии работ дорожная одежда может иметь надёжность выше проектной, тогда как при недостаточной технологической надёжности дорожная одежда преждевременно выходит из строя. Одним из недостатков существующего метода расчёта нежёстких дорожных одежд является отсутствие чёткой связи между коэффициентами надёжности или степенью деформированности со сроком службы между капитальными ремонтами и качеством строительства. Анализ литературных источников [13, 27, 30, 31] показывает, что математический аппарат для учёта качества строительства дорожных одежд к настоящему времени разработан в достаточной мере благодаря работам таких учёных, как М.С. Коганзон, Ю.М.Яковлев и В.А. Семёнов. Однако практические методики, обобщающие накопленный опыт, отсутствуют. В настоящей работе приведена методика и на примерах показано влияние качества производства работ и качества исходных материалов при расчёте нежёстких дорожных одежд со слоями из слабосвязных материалов.

3.1. Общие положения

Обобщающим показателем, характеризующим качественные критерии дорожной одежды, является упругий прогиб или соответствующий ему общий модуль упругости. Анализ испытаний дорожных одежд показал, что распределение модулей упругости на участке дороги соответствует нормальному закону распределения вероятностей (функция Лапласа) [4,27]:  

….   (3.1).

Здесь:

Е_i – текущее значение общего модуля упругости дорожной конструкции, соответствующее тем или иным начальным условиям, например, определённой толщине дорожной одежды;

Е_ср – среднее значение общего модуля упругости дорожной конструкции в пространстве (на участке дороги), либо во времени (в период между капитальными ремонтами), принимается равным 0,7 Етр.

Е_тр – требуемый модуль упругости дорожной одежды, соответствующий заданному уровню надёжности Кн или степени деформированности дорожной одежды r. При этом коэффициент (уровень надёжности) Кн связан с показателем деформированности r зависимостью:

r = 1 -  К_н, где  К_н = F(E).

σ_Е – среднеквадатическое отклонение общего модуля  упругости дорожной конструкции.

σ_Е = С_Е × Етр.    

С_Е – коэффициент вариации общего модуля упругости дорожной конструкции.

Показатель деформированности дорожной одежды r  – это отношение площади деформированных участков дорожной одежды к общей её площади на рассматриваемом отрезке.  

К_н - уровень надёжности, представляющий собой отношение протяжённости прочных, не требующих капитального ремонта конструкций, к общей протяжённости участка, где встречаются места с модуль упругости меньшим Етр. Следовательно, можно считать, что К_н – означает вероятность обеспечения требуемых модулей упругости на участке дороги. Тогда r – это вероятность появления модулей упругости меньших Етр.

Коэффициент вариации общего модуля упругости дорожной двухслойной конструкции (рис 1):

 ….   (3.2). 

Здесь:

Е₁, Е₂, С_Е1, С_Е2 – соответственно модули упругости и коэффициенты вариации модулей упругости верхнего слоя и нижележащего полупространства;

∂Е/∂Е₁ – частная производная общего модуля упругости (Е) по модулю упругости верхнего слоя (Е₁);

∂Е/∂Е₂ - частная производная общего модуля упругости (Е) по модулю упругости нижележащего  слоя (Е₂);

∂Е/∂h - частная производная общего модуля упругости (Е) по толщине слоя.

h и C_h – толщина верхнего слоя дорожной одежды и его коэффициент вариации.

Формула (3.2) применима к многослойным дорожным одеждам, поскольку любая многослойная конструкция приводится к двухслойной системе.

Качество исходных материалов характеризуется коэффициентами  вариации модуля упругости этих материалов.

качество производства работ характеризуется коэффициентами  вариации их толщин и коэффициентом вариации модуля упругости грунтов земляного полотна, ибо известно, что чем выше качество строительства земляного полотна, тем меньше коэффициент вариации влажности грунтов активной зоны, а, следовательно, и модуля упругости грунта.

Численные значения коэффициентов вариации, соответствующие отличному, хорошему, удовлетворительному и неудовлетворительному качеству материалов приведены в работе В.А. Семёнова [31].

Рис 3.1 Схема двухслойной дорожной системы

Купить книгу "Расчёт нежёстких дорожных одежд со слоями из слабосвязных материалов" на бумажном носителе  Вы можете, нажав на эту ссылку:

«Расчёт нежёстких дорожных одежд со слоями из слабосвязных материалов»