Материал: 2308

Из этих данных следует, что 18 стран из 33, т.е. 54,5 %, предпочитают ориентироваться на расчетные статические нагрузки на одиночную ось автотранспортного средства в 10 тс (или 100 кН). В целом же масса автопоездов в основном колеблется от 20 до 56 т и соизмерима с массой грузовых вагонов железных дорог России.

В Российской Федерации за расчетную нагрузку для проектирования дорожных конструкций приняты нагрузки по ГОСТ 52748-2007 (табл. 2.2).

Примечания: 1. В числителе – для движущегося колеса, в знаменателе – для неподвижного; q – удельное давление; D – диаметр кругового следа колес.

2. Для сверхтяжелого расчетного автомобиля класс нагрузки АК – 130 кН на ось,

на колесо – 65 кН; q = 0,6 МПа; D = 42/37 см.

Удельная нормальная нагрузка q на поверхность гладкого покрытия предположительно равномерно распределена по кругу диаметром D. В действительности отпечатки следов пневматических колес транспортных средств являются эллипсами с длиной наибольшей оси В по направлению качения колеса от 22 до 35 см. С увеличением скорости движения колесной нагрузки степень неравномерности давлений на поверхность возрастает, они становятся несимметричными по отношению к вертикальной оси симметрии. Это свойство удельных давлений следует из экспериментов, показано на рис. 2.1 в виде эпюр q и τ, меняющихся в зависимости от расстояния от начала контакта по отношению к его длине х/В.

В целом удельное нормальное и касательное давления от катящегося свободно колеса вдоль длины контакта его с поверхностью качения аппроксимируются с точностью 5% многочленами в виде

q(х) = 3,895х–1,018х2+0,139х3–0,0093х4+0,00033х5–4,64·10-6х6 …; (2.1)

τ(х) =1,29х–0,365х2+0,0562х3–0,00454х4+0,00018х5–2,746·10-6х6 …, (2.2)

здесь 0 ≥ х ≤ В.

Рис. 2.1. Эпюры контактных нормальных q и касательных давлений τ на покрытие от подвижного колеса с нагрузкой 50 кН

Путь длиной в В, т.е. продольную длину контакта колеса с поверхностью, давления проходят за 0,01 с при скорости движения транспорта на автомагистралях в 90 км/ч, а на взлетно-посадочных полосах аэродромов это время в Т0 = 0,003–0,005 с для воздушных судов со взлетной массой 90–180 т и при посадочных скоростях 200–270 км/ч.

Контактные динамические вертикальные давления q(t) исчисляется по формуле (2.1), возникают на границе гладкой поверхности качения и гладкой поверхности беговой дорожки пневматического колеса (см. рис. 2.1).

Средние статистические контактные давления q, регламентируемые табл. 2.2, существенно возрастают в зависимости от рисунка протектора шины или наличия на поверхности покрытия шероховатых слоев, обеспечивающих сцепление колеса с дорогой. Например, при различии размеров диаметров соседних зерен шероховатого слоя в 4 раза нагрузка на большее

зерно возрастает в 7 раз. Убывание относительных напряжений сжатия y

Сжимающие напряжения у возникают в конструкции вдоль траекто-

рии движения колеса, относятся к случаю, когда соотношение длин продольной и поперечной осей эллипса контакта колеса с поверхностью качения составляет 1,1–1,7.

Если оси эллипса контакта равны, то напряжение при равных контактных давлениях уменьшаются на глубине 12 см на 16 %, 20 см на 28 % и 60 см на 40 %. В целом же статические напряжения сжатия в слое σу (см. рис. 2.2) больше динамических и почти совпадают с решением Ж.В. Буссинеска.

Рис. 2.2. Изменение относительных напряжений сжатия σy

и сдвига τ по толщине слоя. Сплошные линии – 1 – от подвижной нагрузки; пунктирные – 2 – от неподвижной при длине продольного контакта В = 22 см; 3 – по решению Ж.В. Буссинеска для статической нагрузки от загружения по кругу

От сдвоенных колес колесной нагрузки Р возникают самостоятельные контактные давления q(t) и напряжения сжатия в глубине дорожной конструкции σу1 и σу2 (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Сложение напряжений сжатия от двух сдвоенных колес на глубине yo от поверхности

По продольной оси сдвоенного колеса (х = 0) напряжения σу1 и σу2 начинают складываться на глубине 2,5÷5 см при раздвижке колес a = 5– 10 см. Выравнивание напряжений сжатия от одного колеса от сдвоенных колес происходит на глубине у0 = 20 и 40 см при a = 5 и 10 см. Это обстоятельство позволяет покрытия дорожных конструкций рассчитывать на действие удельных давлений q(t) и τ(t) и при диаметрах круговых следов

30 см и при a = 5–10 см. Следует иметь в виду, что удельные давления и диаметры круговых следов колеса увеличиваются на коэффициент дина-