Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчёт выполняем в следующем порядке:

- приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели – часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание, подстилающий слой из песка и грунт рабочего слоя. Требуемый модуль упругости на поверхности четвертого слоя  = 110 МПа. К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои. Модуль упругости верхнего слоя Е_в, МПа, устанавливаем по формуле

Е_в =  ≈ 2213 МПа.

- по отношению  = =20,12; = = 0,43 и по номограмме (рис. 4.1 [5]) определяем _р= 1,8 МПа.

Расчетное растягивающее напряжение σ_р, МПа, вычисляем по формуле (3.16) [5]

σ_р = _р∙ р ∙К_в,

где _р – растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме (рис.3.4)[5];

    р – расчетное давление, принимаемое по табл.П.1.1[5];

    К_в – коэффициент, учитывающий особенности напряжения состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном. Принимаем равным 0,85 (при расчете на однобалочное колесо К_в= 1,0).

σ_р = 1,8 ∙ 0,6 ∙ 0,85 = 0,918 МПа.

- вычисляем предельное растягивающее напряжениеR_N, МПа, по формуле 3.17 [5]

R_N = R₀ ∙ k₁∙k₂∙ (1 – v_R∙t),

где R₀ – нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (приложение 3, табл. П.3.1[5]);

k₁ – коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

k₂ – коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл. 3.6[5]). k₂ = 0,8;

v_R – коэффициент вариации прочности на растяжение (приложение 4[5]);

t – коэффициент нормативного отклонения (приложение 4[5]). t=1,32 при К_Н =0,90 (табл.3.1[5]).

Коэффициент k₁, оказывающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляем по формуле

k₁ = ,

где ∑N_р – расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия, определяемое по формуле (3.6)[5] или (3.7)[5] с учетом числа расчетных суток за срок службы (приложение 6[5]);

m – показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (приложение 3, табл. П.3.1[5]);

α – 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, определяемый по табл. П.3.1 [5]. α = 6,5.

k₁ = = 0,254.

R_N = 5,5 ∙ 0,254∙0,80∙ (1 – 0,1 ∙ 1,86) = 0,97.

 = =1,05, что больше, чем  = 0,94 МПа (табл. 3.1 [5]. Условие ≥  выполнено, следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.