Расчет конструкции на сдвигоустойчивость

Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или мало связных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в мало связных (песчаных) слоях обеспечивается условно:

, (4.10)

где – требуемое минимальное значение коэффициента прочности, определяемое с учетом заданного уровня надежности;

Т – расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашенного внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действия временной нагрузки;

Т_np – предельная величина активного напряжения сдвига (в то же точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг.

При практических расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.

При расчете дорожной конструкции на прочность по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна в качестве нижнего принимают грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего – всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя принимают равной сумме толщины слоев одежды (Σ h_i)

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле:

, (4.11)

где n – число слоев дорожной одежды;

E_i – модуль упругости i - го слоя;

h_i – толщина i - го слоя.

При расчете по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания с помощью номограммы нижнему слою двухслойной модели условно присваивают обычные характеристики песчаного слоя (C_n; φ_n), а модель упругости принимают равным общему модулю на поверхности песчаного слоя; толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, лежащих над песчаным, а модуль упругости Е вычисляют как средневзвешенное значение для этих слоев.

Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига вычисляют по формуле:

Т = τ_н · Р, (4.12)

где τ_н – удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяе-

мое с помощью номограмм τ;

р = 0,6 МПа – расчетное давление от колеса на покрытие.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяют по формуле:

Т_np = C_N · К_¶ + 0,1 у_ф · Z_on · tg j_cm, (4.13)

где C_N – МПа, сцепление в грунте земляного полотна принимаемое с учетом повторной нагрузки;

К_¶ – коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания;

Z_on – глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции;

у_ф – средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя;

j_cm – расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статистическом действии нагрузки.

Результаты расчета сдвигающего усилия в подстилающем слое следующие:

1 вариант: Требуемый коэффициент прочности - 1,000

Коэффициент прочности - 1,003 – условие выполняется;

2 вариант: Требуемый коэффициент прочности - 1,000

Коэффициент прочности - 1,105– условие выполняется;

3 вариант: Требуемый коэффициент прочности - 1,000

Коэффициент прочности - 1,844– условие выполняется;

4 вариант: Требуемый коэффициент прочности - 1,000

Коэффициент прочности - 1,102– условие выполняется.