11.Критерии долговременной прочности дорожных одежд нежесткого типа.
Основные критерии долговременной прочности и надежности дорожных одежд.
Целью расчета Д.О. является определение толщины конструктивных слоёв, выбор материалов или установившихся требований к ним, обеспечивающий заданный уровень надежности. Целью конструирования расчета является обеспечение устойчивости к деформациям и разрушениям под действием транспортной нагрузки и погодно-климатических факторов. Учитывая многообразие факторов, влияющих на работу Д.О. , сложность и длительность условий эксплуатации практически невозможно выработать какой-либо 1 критерий прочности.
Выделяют 2 группы критерия прочности:
-интегральный;
-частный.
Интегральный оценивается прочность и надежность Д.О. или конструкцию слоев из условий устойчивости к нескольким видам деформации и разрушений (по упругому прогибу, морозоустойчивости, усталостным деформациям, т.е. устойчивости к ним).
Частный отражает расчет на прочность и надежность конструкции слоев Д.О. к одному виду деформаций и разрушений (на сдвигоустойчивость и др.). Для обеспечения надежности и долговременности работы расчет необходимо выполнять с учетом уровня надежности реализации путем ввода коэффициента запаса прочности:
–фактические свойства материала или
конструкции, ответственные за появление
тех или иных деформаций и разрушений;
–коэффициент запаса прочности, зависящий
от уровня надежности;
– требуемые свойства по критерию
прочности.
Путем расчета невозможно определить устойчивость ко всем видам деформаций и разрушений, в этом случае вопрос к установке решения конструкции или материалов методами (решается вопрос установке к tтрещинам, коррозии деформации, т.е. материалам, предъявляемые особые требования, обеспечения устойчивости к данным деформациям(требования к модулю релаксации, такой структуре прочности и др.)конструкционными мерами можно решать устойчивость к коррозионным деформациям, когда верхний слой покрытия на стадии конструирования предполагают защитить защитным слоем в виде поверхностной обработки и т.д.).
Общие понятия о прочности и надежности.(дополнение к ответу если надо)
Дорожные одежды как любые другие конструкции рассчитываются на прочность с определенным уровнем надежности. Под прочностью понимается способность материала или конструкции выдерживать определенный уровень нагрузки без разрушения (разделения на части).
Условия прочности обычно имеют вид:
где
– напряжение, возникающее в материале
от транспортной нагрузки либо
погодно-климатических факторов;
– нормативная прочность материала на
действие вышеуказанных напряжений,
определяемая в лаборатории;
– коэффициент условия работы (см.выше).
Однако выполнение расчетов на прочность часто оказывается недостаточным для гарантированной работы конструкции в течение расчетного срока службы. Обусловлено это двумя причинами: недостаточной точностью выполняемых расчетов (незнанием) и недостаточный учет влияния всех факторов, которые испытывает конструкция в процессе эксплуатации.
Устранить указанные недостатки и предназначена теория надежности.
Надежность – способность материала и конструкции сохранять требуемые эксплуатационные (потребительские) свойства в течение расчетного срока службы.
Количественно надежность оценивается уровнем надежности.
Уровень надежности – это вероятность отказа (выхода из строя) материала или конструкции ранее запланированного срока.
Применительно к дорожной одежде – это превышение количества дефектов над нормативным либо неудовлетворительная ровность отдельных участков дороги.
Уровень надежности обозначается р и его цифровое значение составляет (0…1).
Различают физический и математический уровни надежности. С физической точки зрения уровень надежности равен:
,
где Fp – площадь дорожной одежды, имеющая разрушения и недопускаемые деформации на конец срока службы;
Fо–общая площадь дорожной одежды.
С математической точки зрения уровень надежности представляет собой:
,
где [P] – допустимое значение параметра, по которому ведется расчет на прочность (модуль упругости, прочность на растяжение и т.д.);
Pmax – максимальное значение параметров, встречающихся на практике;
PE – функция распределения рассматриваемого параметра.
Учет надежности при расчете дорожной одежды.
Применительно к дорожной одежде – это превышение количества дефектов над нормативным либо неудовлетворительная ровность отдельных участков дороги.
Уровень надежности обозначается р и его цифровое значение составляет (0…1).
При экспериментальном подходе кривую строят по экспериментальным точкам. Для этого производят испытания конструкции, например, для дорожной одежды определяют ее модуль упругости, строят статистический ряд Е1, Е2, Е3, Е4,… Еn. Определяют частоту (т.е. сколько раз повторяется то или иное значение), строят график.
На практике надежность и уровень надежности реализуются через коэффициенты запаса прочности. При расчетах на прочность вводимые коэффициенты запаса зависят от уровня надежности.
Коэффициент запаса прочности:
где Riф – фактические свойства материалов или конструкций, ответственные за появление тех или иных деформаций и разрушений;
Riтр– требуемые свойства материалов по критерию прочности.
Для того чтобы пользоваться понятием коэффициент запаса прочности необходимо установить их связь с уровнем надежности.данная связь устанавливается теоретическим, экспериментальным и экспериментально-теоретическим способами. Получим зависимость следующего вида:
На практике учет уровня надежности при проектировании дорожных одежд осуществляется следующим образом:
в зависимости от категории дороги, вида расчетной нагрузки, типа дорожной одежды назначаются уровни надежности, требуемые заказчиком, материала покрытия;
используя графики или таблицы для принятых уровней надежности назначают коэффициенты запаса прочности (могут быть назначены по каждому критерию прочности);
производят расчет конструкции на прочность, при этом условие прочности примет вид:
.
В РБ для загородных дорог назначаются уровни надежности и коэффициенты запаса прочности по таблицам.
Уровень надежности покрытия необходимо обеспечить подрядчику при подборе состава материала для устройства конструктивных слоев покрытия.