ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НЕЖЕСТКИХ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ НАГРУЗОК Отечественный нормативный метод расчета нежестких аэродромных покрытий из "Аэродромные покрытия Современный взгляд " Практика строительства и эксплуатации аэродромных покрытий дает многочисленные примеры вредного воздействия на них морозного пучения (нарушение ровности покрытия, появление трещин в плитах, образование уступов, разрушение стыковых соединений и пр.). Это требует разработки эффективных противопучинных мероприятий, составной частью которых является совершенствование методов расчета аэродромных покрытий на пучинистых грунтах, а также оценки критериев надежности этих методов и эксплуатационной пригодности покрытия при наличии в нем повреждений. [c.358] Ранее отмечалось, что по своей работе, а следовательно и по математическим моделям расчета, аэродромные покрытия близки к расчету балочных конструкций, концы которых соединены связями различной жесткости. [c.358] На примере балочной конструкции рассмотрим влияние деформаций морозного пучения на поведение аэродромного покрытия. [c.358] В общей постановке задача об изгибе балки при заданных вертикальных деформациях конструктивно нелинейна, что требует обязательного учета односторонних связей между плитой и основанием. Поэтому математические модели таких конструкций для различных зон (наличие или отсутствие контакта с грунтовым основанием) имеют свои особенности [146]. [c.358] Следовательно, задача о напряженно-деформированном состоянии сводится к решению уравнений (9.70) и (9.71) с учетом условий (9.72), то есть является задачей с неопределенной границей. Считая мерзлый грунт несжимаемым, задачу о напряженно-деформированном состоянии балки при вертикальных деформациях, вызванных морозным пучением, можно свести к решению уравнения (9.71) с учетом условий (9.72). [c.359] Рассмотрим балки, соединенные между собой упругими связями с жесткостью R (рис. 9.19) при центральном (схема а — случай максимального изгибающего момента в балке) и краевом (схема б — случай максимальной поперечной силы в упругой связи) положениях максимальной деформации. [c.360] Действительный корень уравнения (9.104) является искомой величиной а. [c.362] Решением для балок, изображенных на расчетной схеме (рис. 9.19 б), являются формулы, которые для правой балки используются без изменений, а для левой — предварительно из условия (9.101) находится lOj,, и при со шах = из условия (9.77) находится величина а. [c.362] Для проверки предложенного метода расчета аэродромных покрытий на воздействие деформаций морозного пучения и оценки надежности метода проведено натурное исследование на 55 плитах покрытия взлетно-посадочной полосы одного из аэродромов [74], где были обнаружены продольные сквозные трещины. Ширина раскрытия трещин, непрерывно проходящих по поверхности от одной до десяти плит, составляла 0,5—1,5 мм. За зимний период число плит с трещинами увеличилось до 64. Аэродром не эксплуатировался, поэтому появление и развитие процесса трещинообразования в результате воздействия нагрузки исключалось. [c.363] Конструкция аэродромного покрытия включала армобетонные плиты размером 7 X 10 м и толщиной 26 см, слой пескоцемента толщиной 20 см, дренирующий слой — песок средней крупности и мелкий — толщиной 30-85 см. Грунты естественного основания представлены песками средней крупности и мелкими и супесью от твердой до пластичной консистенции. Содержание пылеватых и глинистых частиц в грунтах — до 25%. Залегание грунтов по площади неоднородное. Минимальный уровень подземных вод (УПВ) зафиксирован в периоды весенней распутицы от 1,35 до 2,45 м. В осенние периоды УПВ устанавливался на отметках ниже 2 м. Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов — 1,65 м. На участке протяженностью около 350 м, совпадающем с участком трещинообразования, зафиксирован второй водоносный горизонт на отметках 0,5—0,85 м от верха покрытия. Контрольное бурение скважин, выборочное шурфование и частичное вскрытие закромочного дренажа выявили ряд технологических нарушений и некачественное выполнение элементов дренаж-но-водосточной системы. Скопление воды под покрытием и несвоевременное ее удаление, содержание в грунтах большого количества пылеватых частиц и наличие высокого (относительно глубины промерзания) УПВ привело к возникновению деформаций морозного пучения грунтов основания. [c.363] Наблюдения за вертикальными деформациями проводились путем нивелирования марок (по три на плите) на трех поперечниках. Два из них находились на участках с наибольшим числом плит с трещинами, а третий — на участке покрытия, где трещин не было. На первых двух поперечниках за первый зимний период значение пучения составило 29-66 мм, а за второй — не превысило 31 мм. Неравномерное пучение (разность отметок двух соседних марок) составило при этом 6-10 мм. На третьем поперечнике значение пучения находилось в пределах 5-12 мм, а его неравномерная составляющая не превысила 3 мм. [c.363] Вертикальная деформация пучения поверхности грунтового основания определялась по методике СНиП 2.05.08-85. Расчеты показали, что для инженерно-геологических условий и толщин слоев аэродромного покрытия, соответствующих участку покрытия с трещинами, пучение составляет 22-45 мм и согласуется с измеренными деформациями (относительная погрешность не превысила 30 %). [c.363] Прочностной расчет покрытия выполнен на основе аналитического решения, представленного выше. [c.363] Приняв величину 20 мм в качестве предельно допустимой деформации по трещинообразованию, рассчитали деформации морозного пучения основания остальной части взлетно-посадочной полосы. Результаты расчета позволили установить зону возможного появления трещин в плитах покрытия и тем самым определить участок ремонтно-восстановительных работ дренажноводосточной системы. [c.364] Вопрос эксплуатационной пригодности плит, имеющих трещины, потребовал проведения специальных испытаний покрытия статическими нагрузками в периоды осенней и весенней распутицы. Эти испытания показали, что трещины не оказывают существенного влияния на несущую способность армобетонного покрытия. Относительная разница напряжений у трещины и вблизи краев плиты не превышала 10%, что находится в пределах точности используемых методов расчета аэродромных покрытий и применяемых при испытаниях средств измерений. [c.364] Сопротивление нежестких покрытий самолетным нагрузкам обусловливается сопротивлением подстилающего грунта сжатию и боковому выпиранию. Роль самого нежесткого покрытия сводится к распределению давления от колес самолета на большую площадь грунтового основания. [c.365] Расчет нежестких покрытий производят по методу предельных состояний. Под предельным понимается такое состояние конструкции, при наступлении которого она становится неспособной сопротивляться внешним воздействиям или получает недопустимые по условиям эксплуатации повреждения [91]. Предполагается, что предельное состояние наступает под действием предельной нагрузки при наименьшей несущей способности конструкции нежесткого покрытия. [c.365] Метод расчета нежестких аэродромных покрытий, как и любых других инженерных сооружений, будет достаточно эффективным лишь в том случае, если он в должной мере позволяет учесть основные физические явления, возникающие в конструкции при воздействии на нее нагрузок и природных факторов. Только если расчетная схема и критерии предельного состояния, заложенные в методику расчета, правильно отражают действительное напряженное состояние, а также природу и характер деформаций, имеющих место в отдельных элементах конструкции, можно ожидать удовлетворительного соответствия результатов расчета поведению покрытия при эксплуатации. [c.365] Аэродромное покрытие подвергается воздействию повторных нагрузок от движущихся воздушных судов, приводящему к возникновению явления усталости. Поэтому при выборе расчетной схемы и критериев предельного состояния нужно обязательно учитывать процессы, протекающие в конструкции при ее многократном нагружении. [c.365] Вернуться к основной статье