Материал: 2308
Таким образом, предельное значение глубины колеи определим по формуле
h |
hкр |
i |
п |
i |
В , |
(7.20) |
к доп |
ст |
|
в |
ст |
|
где Вст – кратчайшее расстояние стекания воды из верхней части колеи, принимае-
Критическая глубина водной пленки, мм
мой равным для дорог I–III технических категорий 0,25 от ширины полосы движения и для дорог IV и V технических категорий 0,5 от ширины полосы движения, м.
4,5
4 
3,5 
3 
2,5 
2 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
3 |
||||||
|
||||||
|
|
|
||||
1,5 |
|
|
|
|
|
1 
2
0,5 
1
0
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
Скорость движения, км/ч
Рис. 7.10. Критическая глубина водной пленки: 1–8 – соответственно при Rср =1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 и 5,0 мм
На рис. 7.11 представлена зависимость предельной глубины колеи от требуемой скорости движения и активной средней высоты выступов шероховатости.
Результаты расчетов, выполненных по формуле (7.20), представлены на рис. 7.11 и составляют 60–80 % от предельной колеи, регламентированной ОДН 218.0.006.-2002. Допускаемые и предельные значения неровностей, рассчитанные авторами, по сравнению с аналогичными характеристиками других исследователей и нормативами в явном виде зависят от требуемой скорости движения, требуемого коэффициента сцепления, допускаемого значения динамического коэффициента, силовых характеристик нагрузки, параметров шероховатости покрытий, деформационных характеристик дорожной конструкции и шин транспортного средства, т.е. учитывают гораздо больший спектр факторов по сравнению с другими ра-
ботами.
23
22
12
Предельная глубина колеи, мм
21
11 
20
10 
19
9
18 
8
17 |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
3 |
|
|
|
14 |
1 |
|
2 |
4 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
70 |
80 |
|
90 |
100 |
110 |
120 |
Требуемая скорость движения, км/ч
Рис. 7.11. Зависимость предельной глубины колеи от требуемой скорости движения и активной средней высоты выступов шероховатости покрытия: 1–12 – соответственно при активной средней высоте выступов параметров шероховатости покрытия 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0
7.3. Деформирование материалов и грунтов
при воздействии кратковременных повторных нагрузок
В математическом смысле расчет перемещений в конструктивных слоях дорожной одежды и осадки земляного полотна сводится к вычислению определенного собственного интеграла. В этом интегральном выражении подынтегральной зависимостью является функция изменения деформации материала или грунта по глубине конструктивного слоя или земляного полотна соответственно. Следовательно, первой задачей должен являться вывод формул для определения деформаций материалов и грунтов при возникновении напряжений различной величины и продолжительности.
Для этого авторами предложена физическая модель упруговязкопластического тела, включающая шесть сопротивлений структуры [21, 22] и
являющаяся усовершенствованием известных аналогов [23, 24]. Физический смысл структурного сопротивления в том, что если напряжение превысит его значение на сколь угодно малую величину, то характер деформирования изменится. Этот прием позволяет получить кусочно-линейные и нелинейные функциональные зависимости между деформацией и напряжением.
1.Предел упругости ру – величина, ограничивающая сверху множество значений напряжений, при которых материалы и грунты проявляют свойства твердого тела, претерпевая только упругие мгновенные деформации.
2.Предел начальной структурной прочности (предел обратимости деформаций) роб – величина, ограничивающая сверху множество значений напряжений, при возникновении которых материалы и грунты проявляют свойства упруговязкого тела, то есть претерпевают только обратимые деформации.
3.Предел структурной вязкости р – величина, ограничивающая сверху множество значений напряжений, при возникновении которых материалы и грунты проявляют свойства линейного упруговязкопластического тела, деформируясь как обратимо, так и пластически.
4.Предел линейности пластических деформаций р – введенная авто-
рами величина, ограничивающая сверху множество значений напряжений, при возникновении которых материалы и грунты проявляют свойства нелинейного упруговязкопластического тела, с вязкопластической составляющей деформации, зависящей от величины напряжения. То есть вязко-
пластическая составляющая деформации с излишком напряжения -р связана нелинейной зависимостью, а мгновенная пластическая деформация остается пропорциональной излишку напряжения.
5. Предел текучести рт – величина, ограничивающая сверху множество значений напряжений, при возникновении которых материалы и грунты проявляют свойства нелинейного упруговязкопластического тела, испытывая мгновенные пластические и вязкопластические составляющие деформации, зависящие от величины напряжения. Зависимость между излишком напряжения -р и составляющими пластической деформации нелинейная.
6. Предел прочности рпр – величина, ограничивающая сверху множество значений напряжений, при возникновении которых материал проявляет свойства нелинейного упруговязкопластического тела, способного течь вплоть до пластического или хрупкого разрушения с постоянной минимальной вязкостью.
В табл. 7.6 приведены известные [23–26] и полученные авторами [21, 22] формулы для расчета деформации при однократном воздействии кратковременной нагрузки. Эти формулы развивают условие пластичности по
наибольшему нормальному напряжению и позволяют учесть нелинейную зависимость пластических деформаций от величины напряжения.
Таблица 7.6
|
|
Формулы для расчета деформаций |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Диапазон |
|
Формула |
|
|
|
||
напряжений |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Упругое деформирование |
|
||||
0 р |
у |
ε |
|
σ 1 μ2 |
|
, |
|
|
|
|
|||||
|
1 |
|
Еум |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где – напряжение вертикального сжатия, МПа; Еум – модуль мгновенной упругой деформации, МПа; – коэффициент Пуассона грунта.
Упруговязкое деформирование
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
t |
у |
|
|
0 р |
|
|
|
max р |
|
1 2 |
|
|
1 ехр |
|
|
, |
|||
об |
2 |
у |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
1 |
|
Еум |
|
Еув |
|
|
Тз |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где 1max – максимальное значение упругой деформации, определяемой по формуле, при-
веденной в 1-й строке этой таблицы, при замене напряжения пределом упругости ру; Еув – модуль упруговязкой деформации, характеризующий ее значение в момент условной стабилизации, МПа; tу – продолжительность напряженного состояния с напряжением, превышающим предел упругости, с; Тз – время запаздывания деформации, с.
Упруговязкопластическое деформирование
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
t |
об |
|
|
|||
|
ε |
3 |
εmax σ р |
об |
1 μ2 |
|
|
|
|
1 ехр |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Еум |
|
Еув |
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|||||||
0 р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|||||||||
|
|
роб 1 |
|
|
|
1 |
|
|
1 kнр |
|
|
tоб |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Е |
|
|
Е |
|
|
|
1 ехр |
Т |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мп |
|
|
|
|
др |
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где 2max – максимальное значение упруговязкой деформации, определяемой по форму-
ле, приведенной во 2-й строке, при замене напряжения пределом структурной прочности роб; Емп – модуль мгновенной пластической деформации, МПа; Едр – модуль равновесной общей деформации, МПа; kнр – коэффициент, определяющий долю излишка напряжения, которая не релаксирует; Тр – время релаксации напряжений, с; tоб – продолжительность напряженного состояния с напряжением, превышающим предел структурной прочности, с.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
ε |
|
εmax |
σ р |
|
1 μ2 |
|
||||||||
4 |
η |
|
|
||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
Еум |
|
Еув |
||||
0 р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 kнр Кt |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
р 1 |
2 |
|
||||||||||||
|
|
Е |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Е |
мп |
|
др |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 ехр tηТз
|
t |
|
|
|
|
|
1 ехр |
|
|
|
|
, |
|
Т |
|
|
||||
|
р |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
где 3max – максимальное значение линейной упруговязкопластической деформации, оп-
ределяемой по формуле, приведенной в 3-й строке, при замене напряжения пределом структурной вязкости р ; Кt – коэффициент, учитывающий нелинейное увеличение вязкопластической деформации при росте напряжения; t – продолжительность напряженного состояния с напряжением, превышающим предел начальной структурной вязкости, с.