Расчет покрытий на воздействие автомобильных нагрузок

4.7. На воздействие автомобильной нагрузки непрерывно армированное покрытие рассчитывается как жесткая плита бесконечной длины, лежащая на упругом полупространстве.

При расположении арматуры на расстоянии < 1/2 h от поверхности плиты покрытие рассчитывается как бетонное - без учета арматуры (т.е. по первой стадии). При расположении арматуры на расстоянии ³ 1/2 h от поверхности покрытие рассчитывается как железобетонное - с включением арматуры в работу на автомобильные нагрузки (т.е. по второй стадии).

4.8. Изгибающие моменты от автомобильных нагрузок определяются в продольном и поперечном направлениях по предложенным М.И.Горбуновым-Посадовым формулам:

а) в центре площадки, нагруженной равномерно распределенной по площади круга нагрузкой,

M = Q (0, 0592 – 0, 09284 · ln (R / L)), (7)

где M - изгибающий момент;

Q - нагрузка на колесо автомобиля;

R - радиус отпечатка колеса, для нагрузки принимается равным 18, 5 см;

L - радиус жесткости покрытия (см. п.4.9);

б) в центре данной площадки от нагрузки, расположенной в других точках покрытия,

, (8)

где - безразмерная величина изгибающего момента, принимаемая по табл.4 в зависимости от приведенных координат (h и x) точки, в которой приложена нагрузка.

Приведенные координаты h и x вычисляются по формулам

h = x / L, x = y / L,

где x и y - действительные координаты точки; за начало координат принимается точка приложения нагрузки.

Суммарный момент в заданной точке равен:

. (9)

Таблица 4

Безразмерная величина изгибающего момента

4.9. Радиус жесткости непрерывно армированного покрытия определяется по формулам:

а) при работе покрытия в первой стадии (т.е. до образования трещин)

, (10)

где E_o - эквивалентный модуль упругости основания;

б) при работе покрытия во второй стадии (после образования трещин и включения арматуры в работу на автомобильные нагрузки)

, (11)

где В_п = (В / в) - погонная жесткость сечения;

в - ширина сечения, принимаемая равной 100 см;

В = E_a F_a (h_o – X_c / 3) (h_o - X_c), (12)

где X_c - высота сжатой зоны сечения (см. рис.3);

h_o - рабочая высота сечения.

Рис.3. Схема распределения усилий* в непрерывно армированном покрытии при его работе во второй стадии:

____________________

* - треугольная эпюра напряжений бетона в сжатой зоне принята ввиду малости абсолютных значений напряжений за пределами треугольника

Положение нейтральной оси определяется по формулам

s _а F_a = 0, 5 s _б F_б, (13)

где s _а и s _б - соответственно напряжения в бетоне и арматуре;

или

, (14)

откуда находится величина X_c.

4.10. Возникающие в покрытии усилия при расчете на прочность* не должны превышать следующих расчетных значений:

____________________

* Расчет на прочность производится, если суммарная интенсивность движения (приведенная к гр.А) за срок службы покрытия не превышает 100000 автомобилей на одну полосу.

а) при работе покрытия в первой стадии

, (15)

где n - коэффициент перегрузки;

W_б - момент сопротивления бетонного сечения, вычисляемый по формуле

W_б = в h ² / 6. (16)

Найденная таким образом толщина покрытия (h) затем может быть уменьшена на величину D h при расположении арматуры в верхней половине плиты и на величину 2D h при расположении арматуры на расстоянии ³ 1/2 h от поверхности покрытия:

D h = F_a / в · n, (17)

где n - отношение модулей упругости арматуры и бетона (Е_а / Е_б) при расчете на прочность;

б) при работе покрытия во второй стадии

для бетона:

, (18)

для арматуры:

, (19)

где n - коэффициент перегрузки.

4.11. При расчете покрытия в первой стадии

, (20)

где W_б = в h ² / 6;

К_у - коэффициент выносливости бетона, определяемый по формуле (П.1.2) Рекомендаций.

При отсутствии опытных данных суммарная интенсивность движения за срок службы покрытия принимается равной 20 млн приведенных к гр.А автомобилей, а относительная влажность бетона q = 0, 8.

Найденные значения h, в зависимости от расположения арматуры, уменьшаются на величину D h при расположении арматуры в верхней половине плиты и на величину 2D h (см. п.10), которая определяется по формуле

D h = F_a / в · n', (21)

где n' - отношение модулей упругости арматуры и бетона (Е_а / Е_б) при расчете на выносливость.

б) При работе покрытия во второй стадии

для бетона:

, (22)

для арматуры:

. (23)

4.12. Если конструкция дорожной одежды включает тонкое непрерывно армированное покрытие (h £ 16 см) на прочном основании, например на бетоне, то основание должно быть рассчитано на прочность и выносливость под воздействием усилий от автомобильных нагрузок.

4.13. Расчет обработанных вяжущим материалом слоев основания на изгиб производят в соответствии с ОДН 218.046-01. Полученные напряжения не должны превышать предела прочности и выносливости (соответственно, при расчете на прочность и выносливость) материала на растяжение при изгибе.