Файл: VOZDEJSTVIE_AVTOMOBILYa_NA_DOROGU.doc

? (4.9)

где G_сц – нагрузка на ведущее колесо (сцепной вес);

φ – коэффициент сцепления.

Коэффициент сцепления φ – это отношение максимального значения силы тяги на ободе колеса к сцепному весу автомобиля.

Различают следующие значения коэффициентов сцепления (рис. 4.2); φ – при движении в плоскости качения без скольжения и буксования; φ₁ – при движении в плоскости качения при скольжении и буксовании (коэффициент продольного сцепления); φ₂ – при боковом заносе (коэффициент поперечного сцепления).

Таблица 4.1

Состояние покрытия	Условия движения	φ (при скорости 60 км/ч)
Сухое, чистое То же Влажное, грязное Обледенелое	Особо благоприятные Нормальные Неблагоприятные Особо неблагоприятные	0,7 0,5 0,3 0,1-0,2

Между этими коэффициентами сцепления имеются следующие зависимости:

; ;

; .

Отсюда . (4.10)

Результаты исследования показывают следующие количественные зависимости между φ, φ₁ и φ₂:

;

или .

Значение φ зависит от типа и состояния покрытия (табл. 4.1), скорости, температуры и других факторов.

При торможении колеса автомобиля возникают часто большие касательные усилия (рис. 4.3).

---

Тормозная сила составляет

, (4.11)

где G_кг – вес автомобиля, приходящийся на тормозящие колеса.

Боковые касательные силы возникают при движении по криволинейным участкам дорог, при обгонах, боковом заносе, при сильном поперечном ветре, при наличии большого поперечного уклона проезжей части.

Действие касательных сил в зоне контакта шины колеса с покрытием приводит к истиранию и деформации покрытия и истиранию шины.

---

4.3. Прочность и деформация дорожной одежды

Прочность дорожной одежды является наиболее важным показателем транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги, который необходимо регулярно оценивать в течение всего срока ее службы.

Прочностные качества дорожной одежды определяются прежде всего сопротивляемостью подстилающего грунта сжатию. Дорожная одежда должна распределять действующую на нее нагрузку от колеса автомобиля по возможности на большую площадь и предупреждать проникание воды, которая значительно ослабляет прочность грунтового основания.

Возможны три случая деформации дорожного покрытия в зависимости от прикладываемой нагрузки.

Если нагрузка невелика, а слои дорожной одежды и земляного полотна хорошо уплотнены, то дорожная одежда не разрушается и происходят только упругие деформации, т.е. дорожная одежда под действием нагрузки прогибается и после проезда автомобиля возвращается в прежнее положение.

При возрастании нагрузки или при временном снижении прочности грунтов основания в весенний или осенний периоды возникают постепенно накапливающиеся пластические малые деформации. В случае, если их суммарное значение за период ослабленного состояния дорожной одежды превысит некоторые предельные значения, дорожная одежда разрушится.

Прочность одежды зависит от предельно допустимого прогиба, и также от количества приложений нагрузки за период ослабления дорожной одежды.

При очень больших нагрузках или при значительном ослаблении прочности грунта основания вначале замедленно накапливаются деформации, которые в дальнейшем быстро возрастают, в результате чего происходит полное разрушение дорожной одежды.

При действии давления от колеса основание дорожной одежды сжимается в пределах активной зоны (зоны, в которой возможно перемещение грунта) и происходит прогиб дорожной одежды по некоторой криволинейной поверхности с образованием так называемой «чаши прогиба» (рис. 4.4).

Рис. 4.4 Виды деформаций и разрушений дорожной одежды (по В.Ф. Бабкову):

1 – чаша прогиба: 2 – зона сжатия одежды; 3 – зона растяжения; 4 – поверхность среза одежды; 5 – площадь передачи давления на грунт; 6 – уплотнение грунта в основании дородной одежды; 7 – направление сжатия грунта; 8 – направление выпирания грунта; 9 – трещины в дорожной одежде; 10 – деформация дорожной одежды.

---

Давление, передаваемое на грунтовое основание, зависит от площади, на которую распределяется нагрузка. С увеличением толщины дорожной одежды эта площадь увеличивается, а давление соответственно уменьшается. В весенний или осенний период, когда вследствие большого переувлажнения снижается прочность грунта, существующая толщина дорожной одежды не обеспечивает безопасное давление, и при проезде очень тяжелых автомобилей могут возникнуть проломы дорожной одежды.

В связи с этим в течение двух-трех наиболее неблагоприятных недель дорожники закрывают движение тяжелых автомобилей.

При действии нагрузки (см. рис. 4.4) происходят сжатие 2 и доуплотнение дорожной одежды, а в нижней части дорожной одежды – растяжение 3.

При превышении предельной прочности материалов верхних или нижних слоев дорожной одежды образуются трещины 9.

По периметру зоны контакта шины колеса с покрытием действуют срезывающие напряжения 4, которые могут приводить при слабом основании и тонкой дорожной одежде к ее пролому или выкалыванию отдельных ее частей.

Таблица 4.2

Интенсивность, авт./сут., приведенная к расчетному автомобилю и нагрузке 105 Н	Прогиб дорожных покрытий, мм
	капитальных	облегченных	переходных
100	1,15	1,45	1,85
200	1,03	1,27	1,68
300	0,92	1,10	-
1000	0,85	-	-
2000	0,78	-	-
5000	0,73	-	-
10000	0,69	-	-

---

В нижних слоях дорожных одежд из малосвязных и несвязных материалов и в грунтовых основаниях могут возникать необратимые деформации (так называемые пластические течения), развитие которых приводит к накоплению деформаций дорожной одежды и ее разрушению.

Предельно допускаемые прогибы приведены в табл. 4.2.

Вероятность появления деформаций связана с одновременным действием нагрузки от колеса и климатических факторов (влажности и температуры). При эксплуатации автомобильных дорог все деформации протекают вначале скрытно и трудно предвидеть их развитие. Поэтому необходимо проводить профилактический контроль прочности дорожной одежды в неблагоприятные периоды года с целью разработки мероприятий по предупреждению разрушения.

Прочность дорожной одежды характеризуют модулем длительной упругости

, (4.12)

где р – давление на дорожное покрытие от колеса автомобиля;

D – диаметр площади круга, равновеликого площади контакта с покрытием;

l_y – относительная упругая деформация (прогиб).

Величина pD – постоянная для расчетного автомобиля, поэтому для определения модуля упругости Е_у и оценки по его значению прочности дорожной одежды достаточно определить прогиб l_y.

Наиболее простым прибором, применяемым для оперативного определения l_y, является прогибомер МАДИ-ЦНИЛ Гушосдора (рис. 4.5,а). Нагрузка создается от колеса расчетного грузового автомобиля, например, МАЗ-500. Прогиб l_y измеряют путем установки иглы прогибомера в центре (под осью) между спаренными колесами расчетного грузового автомобиля. Предварительно автомобиль взвешивают и определяют нагрузку на колесо.

Кроме того, применяется также установка динамического нагружения (рис. 4.5,б), которая позволяет фиксировать чашу прогиба при действии динамической нагрузки. Работа прибора основана на сбрасывании груза (обычно весом 1000 Н) с заданной высоты с одновременным измерением деформации.

Для непрерывного автоматического измерения прогиба в разных странах создан ряд конструкций специальных автомобилей-лабораторий. В СССР такие ходовые лаборатории созданы в Харьковском и Московском автомобильно-дорожных институтах, они обеспечивают измерение со скоростью передвижения до 10 км/ч.

---