Анализ напряженного состояния поверхностного слоя дорожных бетонных покрытий при температурном воздействии

Abstract

Покрытия автомобильных дорог в процессе эксплуатации подвергаются интенсивным механическим воздействиям, ультрафиолетовому облучению, знакопеременным температурам (замораживанию и оттаиванию), высушиванию и увлажнению. В связи с этим на дорожном покрытии появляются повреждения различного вида. Наиболее характерный и опасный вид разрушений – микротрещины поверхностного слоя. Одна из основных причин их образования – воздействие погодно-климатических факторов, связанных со значительными изменениями температуры поверхности покрытия и появлением в верхнем слое больших градиентов температур. В связи с этим при проектировании и эксплуатации автомобильных дорог актуально исследование напряженного состояния дорожного покрытия, вызванного температурным воздействием. Цель исследований авторов – определение допустимых градиентов температур для цементобетонного дорожного покрытия, не допускающих образования микротрещин на их поверхности, и толщины поврежденного поверхностного слоя. Выполнены расчеты дорожного покрытия при различных законах распределения температуры по его глубине. Для исследования напряженного состояния цементобетонных покрытий автомобильных дорог использован конечно-разностный метод, реализованный в компьютерной программе PARUS. Получены закономерности распределения напряжений в цементобетонном покрытии автомобильных дорог при различных температурах поверхности. Установлены допустимые градиенты температуры в верхнем слое покрытия и дана оценка толщины слоя, в котором образуются микротрещины. При расчете использован критерий прочности, основанный на процессе образования и развития микротрещин в бетоне. Возможность появления микротрещин в дорожном покрытии зависит от прочности материала, условий закрепления плиты и градиентов температур.