Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ќапр€женно-деформированное состо€ние дорожных конструкций, процесс их разрушени€




ѕод нагрузкой от колес автомобил€ дорожна€ одежда прогибаетс€, затем постепенно восстанавливаетс€ (рис, 5.1, а). ѕрогиб от колеса т€же≠лого грузового автомобил€ рас≠простран€етс€ во все стороны, образу€ чашу прогиба радиусом до 3 Ц 4 м, котора€ перемещаетс€ по ходу движени€ автомобил€. „аши проги≠ба частично перекрывают друг дру≠га, охватыва€ всю ширину полосы движени€. ѕри этом в сло€х одежды возникают напр€жени€ сжати€, раст€жени€, изгиба и сдвига (рис. 5.1. б). „резмерные напр€жени€ от транспортных нагрузок при≠вод€т к возникновению деформа≠ций.

 

–ис. 5.1. —хема образовани€ чаши прогиба и разрушени€ нежестких дорожных одежд под колесом автомобил€:

1 Ц колесо; 2 Ц прогиб дорожной одежды; 3 Ц сжатие шины; 4 Ц дорожна€ одежда; 5 - земл€ное полотно; 6 Ц чаша прогиба; 7 - зоны раст€жени€ и трещины в одежде; 8 -выпирание грунта; 9 -направление сжати€ грунта

Ќапр€женно-деформированное состо€ние дорожных одежд зависит от их конструктивных особенностей, структуры и свойств материалов, прочности грунта земл€ного полот≠на, загружени€ дороги. —лои одеж≠ды имеют структуру контактного, коагул€ционного или кристаллиза≠ционного типов.

ѕри структуре контактного ти≠па, характерном дл€ слоев щебн€, грави€ и песка, минеральные части≠цы взаимодействуют непосредствен≠но. “акие слои не обладают св€з≠ностью и практически не про€вл€ют в€зких свойств.

ѕри структуре коагул€ционного типа минеральные частицы покры≠ты пленками воды или органическо≠го в€жущего.   таким материалам относ€т грунты, св€зные и укреп≠ленные органическим в€жущим, битумоминеральные смеси и ас≠фальтобетон. ћатериалы, обрабо≠танные органическим в€жущим, от≠личаютс€ повышенной св€зностью и под действием нагрузки про€вл€ют≠с€ как упругие, так и в€зкие свойства.

 ристаллизационный тип струк≠туры характерен дл€ цементобето≠нов, каменных материалов и грун≠тов, укрепленных цементом и дру≠гим минеральным в€жущим. —в€зь между частицами материала осу≠ществл€етс€ через спайки, образованные кристаллами в€жущего. ƒл€ таких материалов характерна повы≠шенна€ жесткость и прочность, уп≠ругие свойства выражены достаточ≠но четко. ƒл€ слоев одежды из мо≠нолитных материалов наиболее опасны раст€гивающие напр€жени€, возникающие в слое при изгибе, а дл€ слоев из слабосв€зных материа≠лов (зернистых) Ц напр€жени€ сдвига (касательные).

ƒл€ слоев и покрытий с контакт≠ным типом структуры наиболее ха≠рактерны просадки за счет доуплотнени€ и дезинтеграции фракций, ис≠тирани€, а на покрыти€х Ц волнис≠тость, выбоины, износ. ѕри каждом прогибе дорожной одежды отдель≠ные зерна каменных материалов ис≠тираютс€, раскалываютс€, размель≠чаютс€. ¬ частицах мельче 0,071 мм, образующихс€ при размельчении щебн€, может наблюдатьс€ капил≠л€рное подн€тие и длительное удер≠жание воды. ѕревраща€сь во влаж≠ную пластическую массу между твердыми зернами, мелкие частицы вместе с водой облегчают перемеще≠ние зерен, увеличива€ размеры про≠гиба одежды под колесами автомо≠билей и ускор€€ дальнейшее измель≠чение материалов. ѕри этом повы≠шаетс€ суммарна€ поверхность зе≠рен и в€жущего становитс€ недоста≠точно.  роме того, происходит ста≠рение в€жущего, покрытие стано≠витс€ более жестким. —начала обра≠зуютс€ волосные, затем более широ≠кие трещины, в которые проникает вода, замерзающа€ зимой, и покры≠тие постепенно разрушаетс€. ƒл€ слоев с коагул€ционным типом структуры наиболее характерны ус≠талостные и температурные трещи≠ны, деформации в виде сдвигов и наплывов. ‘изико-механи≠ческие свойства материалов, обра≠ботанных битумом, определ€ютс€ особенност€ми св€зей, возникаю≠щих между отдельными зернами, и завис€т от свойств битума, толщи≠ны его пленки, а со временем Ц от изменени€ его химического состава.

ѕри старении материала типа ас≠фальтобетона под действием воды и кислорода воздуха вы€вл€ютс€ три стадии (рис. 5.2).

–ис. 5.2. ¬ли€ние старени€ битума на долго≠вечность покрыти€:

1 Ц изменение когезионной прочности битума; 2 - изменение прочности покрыти€;  , — Ц точки рез≠кого падени€ прочности

 

Ќа первой стадии длительное врем€ нарастает проч≠ность, водоустойчивость, уменьша≠ютс€ деформативные свойства мате≠риала. Ёто происходит за счет уменьшени€ количества масел, уве≠личени€ смол, особенно асфальтенов, повышени€ в€зкости и когезии битума в результате взаимодействи€ битума с минеральным материалом. Ќа второй стадии старени€ снижаетс€ водо- и морозоустойчивость битумоминерального материала без заметного изменени€ его прочности. “реть€ стади€ сопровождаетс€ рез≠ким снижением прочности материа≠ла, повышением его водонасыщени€, набухани€ и уменьшением водо- и морозоустойчивости. Ёто приводит к коррозии покрыти€, уси≠ленному выкрашиванию минераль≠ных частиц и образованию выбоин и разрушений.

ѕри одном прогибе дорожной одежды, минеральный материал ко≠торой обработан органическим в€≠жущим, эти изменени€ могут быть бесконечно малыми. ќднако за пе≠риод службы одежды число проги≠бов измер€етс€ миллионами, поэто≠му остаточные деформации возрас≠тают. ћеханизм усталостного раз≠рушени€ состоит в следующем. ’о≠т€ максимальные раст€гивающие напр€жени€ при проходе одного ав≠томобил€ значительно меньше кри≠тических, из-за неоднородности ма≠териала локальные напр€жени€ мо-гут существенно отклон€тьс€ от среднего значени€. ¬ местах, где они превышают предел упругости плЄ≠нок битума, св€зи рвутс€. ѕовтор€≠ющиес€ приложени€ нагрузки при≠вод€т к накоплению разорванных св€зей. ¬ результате через опреде≠ленное число циклов приложени€ на≠грузки в нижней части покрыти€ по полосам наката по€вл€ютс€ про≠дольные тонкие трещины, объеди≠н€ющиес€ затем в большие, обра≠зуетс€ сетка трещин, которые растут одновременно в двух направлени€х: вверх и по длине. ѕри дальнейших нагружени€х трещина проходит сквозь покрытие и становитс€ види≠мой на поверхности.

–азрушение асфальтобетона зави≠сит от скорости нагружени€ и темпе≠ратуры и может носить как хрупкий, так и в€зкий характер.  ритическим периодом работы покрыти€ €вл€ет≠с€ весенний, когда в результате сни≠жени€ прочности грунта земл€ного полотна прогиб дорожной одежды максимальный, а температура по≠крыти€ часто колеблетс€ от 0 до + 10∞—.

— повышением скорости автомо≠билей врем€ действи€ раст€гиваю≠щего напр€жени€ в покрытии сокра≠щаетс€, вместе с этим уменьшаютс€ повреждени€ от транспортных средств. ќднако это происходит только на розных покрыти€х. ѕри наличии неровностей возникают разрушени€ из-за динамического воздействи€ нагрузки. √оризонталь≠ные (тангенциальные) сжимающие и раст€гивающие напр€жени€ служат причиной пластических деформаций, а также разрушений в верхних сло€х дорожной одежды (сдвигов, волн, наплывов и поперечных трещин по следам наката).

“акие деформации особенно час≠ты на тонких покрыти€х - толщиной менее 8 см. ѕри большей толщине покрытий сдвиговые деформации бывают реже, так как напр€жени€, вызываемые в дорожной конструк≠ции тангенциальными усили€ми, приложенными на поверхности по≠крыти€, сравнительно быстро зату≠хают по глубине (рис. 5.3).

–ис. 5.3. Ёпюра распределени€ касательных напр€жений по глубине

 

ƒл€ слоев и покрытий кристал≠лизационного типа более характер≠ны восстанавливающиес€ деформа≠ции и разрушени€ (трещины, проло≠мы, шелушение, истирание).

¬ цементобетонных покрыти€х напр€жени€ возникают под вли€ни≠ем нагрузки и температуры воздуха. ѕри нагревании и охлаждении по≠крытие измен€ет размеры, но из-за трени€ нижней поверхности покры≠ти€ (или основани€) о грунт по≠€вл€ютс€ температурные напр€же≠ни€.   ним также относ€т напр€жени€, возникающие в результате равномерного распределени€ темпе≠ратур по толщине покрыти€ и при≠вод€щие к короблению. “емпера≠турными условно можно считать также напр€жени€ от неравномерного подн€ти€ покрыти€ в процессе зимнего вспучивани€ земл€ного полотна. “емпературные напр€жени€ совместно с напр€жени€ми от нагру≠зок транспортных средств привод€т к образованию и развитию трещин в бетоне.

ƒеформации и разрушени€ земл€≠ного полотна и водоотводных соору≠жений. ƒл€ земл€ного полотна ти≠пичны осадки, просадки, пучины и деформации обочин, расползание насыпей, сползание и размывы отко≠сов, выдувание обочин и откосов из несв€зных и слабосв€зных грунтов (рис. 5.4).

 

–ис. 5.4. ’арактерные деформации и разрушени€ земл€ного полотна:

а - осадка: б - просадка; в - сползание насыпи; г - то же откоса.

ќсадки возникают вследствие не≠достаточного уплотнени€ или пере≠увлажнени€ грунтов, особенно часто в местах повышенного увлажнени€, при применении недоброкачествен≠ных грунтов дл€ высоких насыпей.

ѕросадки насыпей образуютс€ на участках со слабыми подстилающи≠ми грунтами Ц на болотах, просадочных грунтах, карстах и т. д.

—ползание происходит на косогорных участках из-за недостаточного сопротивлени€ сдвигу основани€ на≠сыпей или на оползневых участках. ѕричинами этих деформаций €вл€≠ютс€ недоброкачественна€ подго≠товка основани€ (отсутствие усту≠пов, недостаточное уплотнение), наличие в основании слабопрочных грунтов, повышенное увлажнение и недоуплотнение нижних слоев на≠сыпи.

ќползание откосов наблюдаетс€ при применении слабых грунтов, их переувлажнении и недоуплотнении, чаще всего из-за отсутстви€ укреплений и, интенсивного увлажнени€ атмосферными осадками или поверх≠ностной водой.  роме того, сполза≠ние может быть из-за превышени€ норм крутизны откосов, присыпки земл€ного полотна при уширении без устройства уступов или с недос≠таточным уплотнением.

–азмывание и выдувание обочин и откосов происходит вследствие вод≠ной и ветровой эрозии, когда земл€≠ное полотно возведено из несв€зных или слабосв€зных грунтов при не≠достаточно эффективном укрепле≠нии откосов и обочин.

ƒл€ обочин характерны деформа≠ции в виде колей и выбоин, возника≠ющих от наезда автомобилей на не≠укрепленные обочины, особенно ув≠лажненные и недостаточно уплот≠ненные.   деформаци€м обочин от≠нос€т образование обратного укло≠на, особенно там, где установлены парапеты, ограждени€ и сигнальные столбики, мешающие планировке обочин в процессе содержани€.

ƒеформации и разрушени€ водоот≠водных сооружений различны по ха≠рактеру и причинам возникновени€.

√рунтовые канавы и лотки под≠вергаютс€ размыву в первую оче≠редь в местах больших продольных уклонов, заиливаютс€ и зарастают при малых уклонах.

 анавы и лотки, укрепленные пли≠тами, каменными и другими мате≠риалами, могут размыватьс€ водой в местах стыков плит, разрушений укрепл€ющих устройств к т.д.

ƒренажные и подземные водосточ≠ные трубы засор€ютс€ грунтом и случайно попавшими предметами (соломой, травой, кор€гами), из-за чего прекращаетс€ их работа.

ƒл€ водопропускных труб харак≠терны раковины, выщелачивание раствора, вымывание грунта из тела насыпи, трещины, сдвиги звеньев, деформации оголовков, отделение оголовков от тела трубы, просадки, засорение.

–аковины и выщелачивание-разру≠шение материала конструкции вследствие выветривани€ наружных слоев бетона под действием грунтовой и поверхностной воды, частично раствор€ющих и вымывающих в€≠жущие.

¬ымывание грунта из насыпи про≠исходит при нарушении изол€ции стыков между звень€ми в образо≠вавшиес€ щели вода выносит грунт, образу€ пустоты за трубой.

“рещины в бетоне и сдвиги звеньев возникают при неравномерном, иногда одностороннем давлении грунта на трубу. ”слови€ работы трубы под нагрузкой ухудшаютс€ при образовании пустот в насыпи из-за вымывани€ грунта.

ƒеформации оголовков в отделе≠нии их от трубы могут быть вызва≠ны неравномерной осадкой фунда≠ментов оголовков и звеньев, их под≠мывом, увеличением горизонталь≠ного давлени€ на оголовки при пере≠увлажнении грунта насыпи и сполза≠нии откосов.

ѕросадки Ц вертикальные неравно≠мерные смещени€ звеньев вследст≠вие неодинакового давлени€ насыпи по длине трубы (большее давление на средние звень€). Ётому обсто€≠тельству способствует применение при возведении насыпи слабопроч≠ных грунтов (торф€ных, илистых) и вымывание грунта в основании звеньев.

 

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-08-18; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 4519 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ћучша€ месть Ц огромный успех. © ‘рэнк —инатра
==> читать все изречени€...

1351 - | 1296 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.013 с.