ректного выполнения которого используем принцип предельного поглощения. Ком-
поненты вектора напряжений определяются по закону Гука.
|
j |
|
|
j 2 j |
uxj |
; |
j |
|
|
|
|
|
|
|
uyj |
|
|
|
|
|
||||||
|
x |
|
j |
|
|
|
y |
j j |
2 j |
|
|
; |
|
(3.22) |
||||||||||||
|
|
|
x |
|
y |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
||||
j |
|
|
j |
|
|
j |
|
|
|
j |
|
|
j |
|
j |
|
|
|
|
j |
||||||
|
ux |
|
|
uy |
|
|
ux |
|
|
uz |
|
|
|
uy |
|
uz |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
; xz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
xy |
j |
y |
|
|
x |
|
j |
z |
|
|
x |
; yz |
j |
|
z |
|
y |
. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исследование сформулированной краевой задачи при действии на ее границу подвижной нагрузки в подвижной декартовой системе координат позволило авторам получить важные практические следствия (рис. 3.6). Оказалось, что при вариациях свойств конструкции в части толщин слоев, модулей упругости по отношению к «базовой» лучшими свойствами – наименьшим динамическим прогибом – является конструкция с основанием из связанных материалов (в отличие от базового из дискретного основания).
Рис. 3.6. Изменения вертикального динамического прогиба
многослойной дорожной конструкции при изменении ее свойств:
1 – базовая конструкция; 2 – увеличение Еупр верхнего слоя
асфальтобетона; 3 – увеличение Еупр нижнего слоя асфальтобетона;
Это обстоятельство свидетельствует о надежности теоретического решения, так как подтверждается в практике строительства дорог продлёнными сроками службы дорожных конструкций с основаниями из связанных материалов. Е.В. Угловой в Ростовском государственном строительном университете предложено применение уравнений Ламе (3.20) с введением в них показателей вязкости и динамических модулей упругости слоев, зависящих от частоты нагружения. Численный эксперимент проведен на примере трех конструкций: № 1 – асфальтобетонное покрытие толщиной 18 см и более, № 2 – асфальтобетонное покрытие толщиной 12– 18 см и более, № 3 – асфальтобетонное покрытие толщиной менее 12 см.
100
80 |
|
42 |
50 |
58 |
|
60
40
41 |
42 |
38 |
20
17 |
8 |
|
|
4 |
||||
|
||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Констр. № 1 |
Констр. № 2 |
Констр. № 3 |
||||||
Рис. 3.7. Вклад деформирования элементов дорожной конструкции (%) в полный
: – покрытие; – основание;
Оказалось, что вклад каждого слоя в формирование динамического прогиба трех-
слойной конструкции различен, а наибольший вклад вносит третий нижний слой – грунтовое основание (до 58 %).
3.2. Деформирование упругих слоистых и плитных конструкций
Реальные дорожные конструкции состоят из нескольких слоев, значительно отличающихся по свойствам друг от друга. Поэтому представляют интерес некоторые решения динамики плит, лежащих на упругих основаниях. Для описания прогибов и напряжений в асфальтобетонных и цементобетонных покрытиях целесообразно применить теории, уже изложенные в работах Г.Б. Муравского, В.В. Найвельта, В.Е. Ярового и др., анализируемые ниже.
Пусть по упругой плите неограниченных размеров движется горизонтально со скоростью V вертикальная сила Р, распределенная равномерно по круговой площадке радиусом а. Дифференциальное уравнение равновесия без учета инерционных свойств основания имеет вид
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
2 |
u |
|
u |
|
|
u t r , |
|
||
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
u m |
|
|
K |
0 |
(3.23) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
r |
|
r |
|
|
|
t |
|
t |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
E h |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
здесь D |
1 |
1 |
|
|
|
– цилиндрическая жесткость плиты; Е1 – модуль упругости пли- |
|||||||||||||||||
121 2 |
|||||||||||||||||||||||
ты, кг/см2; h1 – толщина плиты; т – масса плиты, приходящаяся на единицу площади; μ – коэффициент Пуассона, принятый равным 0,25; u – прогиб плиты под центром круговой площадки загружения; r – расстояние от центра приложения нагрузки до точки измерения прогиба поверхности плиты; γ – коэффициент затухания колебаний в плите, γ = 0,3; K0 – коэффициент постели основания плиты; δ(t) – дельта – функция Дирака; η(r) – функция, отражающая интенсивность нагрузки, соответствующей единичной силе.
Решение уравнения (3.23) методом замены аргумента и переходом к безразмерным переменным при неравномерном движении вертикальной силы вдоль горизонтальной плоскости плиты дает следующий результат:
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
R 1 е |
|
|
1 n 2 |
32 n |
|
|
||||||||||
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
8 K1 D 0 |
|
|
|
|
|
|
n! 2 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
2 |
|
|
|
|
||||
Г |
|
1 32 n |
I n |
2 |
1 |
Cn |
|
|
(3.24) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0n 1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 n d |
|
|
||||
V |
|
|
|
1 |
|
R2 n |
1 |
, |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
здесь U – вертикальный прогиб поверхности плиты.
Остальные безразмерные параметры заданы формулами
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
K |
|
1 |
K |
|
|
1 |
|||
|
|
|
; K |
|
K |
|
|
|
1 |
4 |
1 |
2 |
||||||||
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
; r |
r |
|
|
; t |
|
|
; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
2 m K1 |
|
|
|
|
4m |
1 |
D |
m |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
47 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|