Трещиностойкость асфальтобетонного слоя усиления тесно связана как с деформативными и прочностными свойствами материалов конструктивных слоев, так и с геометрическими параметрами конструкции дорожных одежд. Поэтому, представляется важным для конкретных условиях знать влияние отдельных определяющих факторов. Эффект по снижению величины появившийся растягивающих напряжений в асфальтобетонных слоях усилений зависит от модуля упругости материала, толщина слоя, температурные факторы и т.п [1, 2, 3].
Исходя из вышеуказанные проведем численный анализ влияние конструктивных решений на трещиностойкость асфальтобетонных слоев усиления. Согласно нормативное документа [4] конструкция должно выполнять условия прочности. Условия прочность конструкция зависит от растягивающая напряжению. Для определения максимальное значение растягивающей силы в асфальтобетонном покрытии с учетом конструктивных параметров в работе [1] предложена следующая зависимость:
(1)
Для проведения численного анализа значимости различных параметров, выходящие в выражения (1), необходимо установить наиболее вероятный диапазон этих параметров.
Наиболее сложной задачей является установление модуль упругости слоев дорожной одежды. Во-первых, модуль зависит от расчетной температуры материала. Во-вторых, модуль материала старого покрытия зависит от многих факторов, которые трудно учесть в расчетах (срок службы, условия эксплуатации), и может изменяться в значительных пределах. Поэтому для численного анализа предлагаемых конструктивных решений, влияющих на трещиностойкость асфальтобетонных слоев при усилении цементобетонных покрытий, целесообразно назначить диапазон и ступени изменения параметров, выходящие в выражения (1). Диапазон и ступени изменения параметров для численного анализа приведены в табл. 1.
Как уже отмечалось в (1), первая часть отражает влияние собственных температурных деформаций цементобетонного покрытия, тогда как вторая — влияние конструктивных параметров.
Таблица 1
|
Показатель |
Ед. изм. |
Численные значения (ступень изменения параметров) |
|
Eb |
МПа |
32000 |
|
Ea |
МПа |
1000, 1750, 2000 |
|
Нb |
м |
0,22 |
|
Нa |
м |
0,07; 0,1; 0,15; 0,20 |
|
t |
0С |
2,5; 5; 7,5; 10; 12,5 |
|
L |
м |
6 |
|
0 |
МПа |
0,012 |
|
а |
|
0,00005 |
|
b |
|
0,00001 |
|
µа |
|
0,15 |
|
µb |
|
0,2 |
Используя выражения (1) определяем значения растягивающих напряжений слоя усиления толщиной 0,05; 0,1; 0,15; 0,20 при перепаде средней температуры плиты t от изменения длина плит цементобетонного основания.
На графике рис. 1–3 представлены значения напряжений в асфальтобетонном покрытий толщиной 0,07 м; 0,1 м; 0,15 м; 0,20 м при перепаде средней температуры плиты t от изменения длина плит цементобетонного покрытия.
Рис. 1. График зависимости растягивающих напряжений в асфальтобетонном слое усиления модуль упругостью 1000 МПа от изменения толщина слоя и перепада средней температуры цементобетонного покрытия t.
Рис. 2. График зависимости растягивающих напряжений в асфальтобетонном слое усиления модуль упругостью 1750 МПа от изменения толщина слоя и перепада средней температуры цементобетонного покрытия t.
Рис. 3. График зависимости растягивающих напряжений в асфальтобетонном слое усиления модуль упругостью 2000 МПа от изменения толщина слоя и перепада средней температуры цементобетонного покрытия t.
Анализ результатов показывает значительное снижение усилие, а следовательно и напряжений, при уменьшении модуля упругости и увеличение толщины слоях усилении. Так при уменьшении модуля упругости с 2000 МПа до 1000 МПа при прочих равных условиях, максимальные значения растягивающих напряжения в асфальтобетонном покрытии уменьшаются на 34 %. Исходя из этого можно сказать, с увлечением толщины слоя и уменьшением модуля упругости не обеспечивается трещиностойкости слоев усиления.
Чтобы оценить величину растягивающих напряжений в асфальтобетонном покрытий, расчет выполняем в соответствии с рекомендациями по проектированию жестких дорожных одежд [4]. Используя формулы (3.6) [4] проверяем условия прочности покрытия:
(3.6)
где 
— расчетная прочность бетона на растяжение при изгибе, определяемая по [4];
где Btb — класс бетона на растяжение при изгибе, Btb=3,6;
Кнп — коэффициент набора прочности со временем; для условий сухого и жаркого климата Кнп =1,0.
Ку-коэффициент усталости бетона при повторном нагружении, Ку=0,66;
KF-коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания-оттаивания, равный 0,95.
σ -растягивающие напряжения, возникающие от действия нагрузки, с учетом перепада температуры по толщине.
Из формулы (3.6) видно, что для обеспечения условия прочности конструкции второе слагаемое выражения должна быть более 1. В этих случаях значения растягивающие напряжения, возникающие от действия нагрузки, с учетом перепада температуры по толщине должно быть менее 2,25 МПа. Анализа рис. 1–3 позволяет сделать вывод, что при часовом перепаде до 7,50С, толщине слоя усиления от 0,15 м до 0,2 м, и при часовом перепаде до 50С, толщине слоя усиления от 0,07 м до 0,2 м условия выполняются, а в остальных случаях условия не выполняются. В этом случае при перепаде температуры воздуха больше 50С, из-за увеличение значения растягивающих напряжения слоях усиления появляются отраженные трещины.
Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод что, изменение геометрических параметров конструкции, применение синтетических, нетканых и армирующих материалов не предотвращает появления отраженных трещин, они предназначены для снижения темпа появления и развития трещин.
Литература:
- Садиков И. С., Артиков А. А. Теоритическое обоснования влияния температурных факторов на образование отраженных трещин в асфальтобетонных слоях усиления //Сборник научных трудов республиканской научно-практической конференции- Джизак 2010. –С.14–19
- Садиков И. С., Артиков А. А. Изучение влияния температурных факторов на образование отраженных трещин в асфальтобетонных слоях усиления// Межвузовский сборник научных трудов. Вып.№ 5-Ташкент 2010. –С.65–73
- МКН 44–2008 Инструкция по проектировании жестких дорожных одежд– Т.: АДНИИ, 2008. — С.153.
