Opis
Mechanika kubaturowych konstrukcji budowlanych (budynków, budowli przemysłowych, obiektów mostowych), czyli mechanika budowli będąca podstawą naukową ich analiz i projektowania, jest bogato opisana w literaturze. Jednak dominujące w mechanice budowli modele jednowymiarowe elementów konstrukcji nie są adekwatne do nawierzchni drogowych. Dlatego też powstała niniejsza książka, w której po raz pierwszy w kraju, w formie zwartej, przedstawiono całościowo zagadnienia mechaniki nawierzchni drogowych jako konstrukcji budowlanych. W kolejnych rozdziałach zostały omówione następujące zagadnienia związane z nawierzchniami drogowymi: § model geometryczny i parametryzacja, § deformacje i kinematyka, § siły zewnętrzne i wewnętrzne działające na nawierzchnię drogową, § modele mechaniczne materiałów, § zagadnienia termiczne, § modele mechaniczne podłoża, § modele obciążenia pojazdami, § modele mechaniczne konstrukcji. W ostatnim rozdziale (najobszerniejszym) są przedstawione przykłady rozwiązań zagadnień mechaniki nawierzchni drogowych. Książka jest adresowana do wszystkich kadr technicznych drogownictwa, a w szczególności: do osób prowadzących badania i analizy nawierzchni drogowych (badania doświadczalne i analizy teoretyczne), projektantów i konsultantów w zakresie konstrukcji nawierzchni, inżynierów prowadzących budowę i przebudowę dróg – także oczywiście do studentów, doktorantów i młodych pracowników nauki specjalności drogowych. Spis treściPrzedmowa IX Oznaczenia X 1. Wprowadzenie 1 2. Model geometryczny i parametryzacja nawierzchni drogowej 4 3. Deformacja i ruch nawierzchni drogowej – stan przemieszczenia i odkształcenia 13 3.1. Deformacja nawierzchni drogowej 13 3.2. Stan przemieszczenia nawierzchni drogowej 16 3.3. Stan odkształcenia nawierzchni drogowej 20 3.4. Kinematyka nawierzchni drogowej 30 4. Siły zewnętrzne i wewnętrzne działające na nawierzchnię drogową 37 4.1. Charakterystyka i klasyfikacja ogólna sił 37 4.2. Stan naprężenia w nawierzchni drogowej 49 4.3. Siły bezwładności w nawierzchni drogowej 54 4.4. Równania ruchu i naprężeniowe warunki brzegowe – równania równowagi 55 4.5. Zasada prac wirtualnych 62 4.6. Zasada zesztywnienia 65 5. Modele mechaniczne materiałów nawierzchni drogowych 68 5.1. Modele fenomenologiczne materiałów – charakterystyka ogólna 69 5.2. Modele fizyczne materiałów 74 5.2.1. Wprowadzenie 74 5.2.2. Materiał sprężysty – materiał liniowosprężysty Hooke’a, sprężysto-kruchy i sztywno-sprężysty 81 5.2.3. Materiał lepki – materiał liniowolepki Newtona, lepko-kruchy i sztywno-lepki 85 5.2.4. Materiał lepkosprężysty – materiał Kelvina–Voigta 94 5.2.5. Materiał sprężystolepki – materiał Maxwella 105 5.2.6. Materiał Bürgersa 118 5.2.7. Materiał plastyczny – deformacje plastyczne 149 5.2.8. Materiał plastyczny – plastyczne płynięcie 156 5.2.9. Inne materiały 159 5.3. Relacje konstytutywne materiału w dowolnym stanie naprężenia i odkształcenia 163 5.3.1 Uwagi wstępne 163 5.3.2. Materiał B¨urgersa – relacje konstytutywne elementów składowych i wynikowe równania konstytutywne 166 5.3.3 Równania konstytutywne materiału liniowosprężystego 173 6. Zjawiska termiczne w nawierzchni drogowej 176 6.1. Charakterystyka ogólna zjawisk termicznych w nawierzchni drogowej 176 6.2. Odkształcenia termiczne 178 6.3. Wpływ temperatury na właściwości mechaniczne materiałów drogowych 181 6.4. Przepływ ciepła przez nawierzchnię drogową – rozkład temperatury 182 7. Modele mechaniczne podłoża nawierzchni drogowej 202 7.1. Modele podłoży nawierzchni – charakterystyka ogólna 203 7.2. Modele powierzchniowe podłoża typu Winklera 204 7.2.1. Podłoże klasyczne Winklera 205 7.2.2. Podłoże wielokierunkowe Winklera 206 7.2.3. Podłoże nieliniowe Winklera 206 7.2.4. Podłoże sprężysto-lepko-plastyczne Winklera 207 7.2.5. Podłoże inercyjne Winklera 207 7.2.6. Podłoże jednostronne Winklera 208 7.3. Modele powierzchniowe podłoża typu Kerre’a 208 7.3.1. Uogólnione podłoża sprężyste Winklera 208 7.3.2. Podłoże sprężyste Kerre’a 213 7.3.3. Uogólnienia podłoża Kerre’a – układ warstw typu SBS 215 7.4. Modele przestrzenne podłoża 216 7.4.1. Półprzestrzeń sprężysta – zagadnienie Boussinesqua 216 7.4.2. Warstwa lub półprzestrzeń sprężysta z efektami inercyjnymi i reologicznymi 219 7.4.3. Podłoże wielofazowe – konsolidacja podłoża 241 7.4.4. Podłoże ziarniste typu Kandaurowa 249 7.5. Modele trójwymiarowe podłoża zredukowane do modeli dwuwymiarowych 251 7.5.1. Podłoże Własowa 251 7.5.2. Zastępcze podłoże Winklera 256 8. Modele obciążenia nawierzchni drogowej pojazdami 259 8.1. Modele obciążenia nawierzchni pojazdami – charakterystyka ogólna 259 8.2. Oddziaływanie opony koła pojazdu na nawierzchnię 260 8.3. Oddziaływanie koła i osi pojazdu na nawierzchnię 263 8.4. Oddziaływanie pojazdu na nawierzchnię – obciążenie ruchem drogowym 271 9. Modele mechaniczne konstrukcji nawierzchni drogowej 277 9.1. Modele matematyczno-fizyczne konstrukcji nawierzchni drogowych – charakterystyka ogólna 278 9.2. Modele przestrzenne konstrukcji nawierzchni drogowe