автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Повышение долговечности нежестких дорожных одежд за счет снижения уровня их вибронагруженности

На правах рукописи

Осиновская Вероника Александровна

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ЗА СЧЕТ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ИХ ВИБРОНАГРУЖЕННОСТИ

Специальность 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2014

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" на кафедре «Строительная механика».

Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Немчинов Михаил Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ФГБОУ ВПО Ростовский государственный строительный университет, зав. кафедрой "Автомобильные дороги" Углова Евгения Владимировна

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина, профессор кафедры «Транспортное строительство» Овчинников Игорь Георгиевич

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, профессор кафедры "Строительная механика" Гридпсв Сергей Юрьевич

Ведущая организация: Открытое акционерное общество научно-

исследовательский институт транспортного строительства (ОАО Щ1ИИС)

Защита состоится 19 марта 2015 г. в 10"° часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.02 ВАК России при ФГБОУ ВПО "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" по адресу: 125829, Москва, Ленинградский проспект, 64, ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ и на сайте http://www.madi.ru.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета. Копию отзывов просим присылать rio e-mail: uchsovet@madi.ru

Автореферат разослан «_»_2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., проф. .^у / Н.в. Борнсюк

________3

рос.сиискля I

0СБУиДьли^гкГЯ! ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

_?015_____j

Актуальность темы. Нежесткие дорожные одежды составляют в РФ около 98 % всех дорог с твердым покрытием и поэтому их преждевременное разрушение является актуальной проблемой дорожной отрасли России. В настоящее время фактические межремонтные сроки службы дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями значительно ниже по сравнению с нормативными, что приводит к ежегодному увеличению объемов ремонтных работ и дополнительным финансовым вложениям в дорожную отрасль. Ежегодные экономические потери РФ, связанные с плохим состоянием автомобильных дорог, составляют около 1,5 трлн. руб. Как известно из материалов статистических обследований, фактические сроки службы асфальтобетонных покрытий составляют не более 3...5 лет, а иногда и не более 1 ...2 года.

Поэтому научные разработки, направленные на повышение сроков службы дорожных одежд, являются актуальными.

Такое положение в дорожной отрасли вызвано целым комплексом объективных и субъективных причин. В последние годы наблюдается существенный рост интенсивности движения автомобильного транспорта, связанный как с увеличением автомобильного парка, так и с недостаточной развитостью сети автомобильных дорог РФ. Меняется состав транспортного потока в сторону увеличения количества многоосных грузовых автомобилей с нагрузками на ось более 11,5 т. В эксплуатации находится много участков автомобильных дорог с дорожными конструкциями, спроектированными под автомобили с нагрузкой на ось 6 т. При контроле качества строительных работ выявляются случаи нарушения технологий строительства, использования некачественных дорожно-строительных материалов, не соблюдение проектных решений и т.п. Однако даже на дорогах, запроектированных под современные нагрузки и при соблюдении высокого уровня строительства, наблюдаются процессы преждевременного их разрушения. Это позволяет говорить о несовершенстве самих методов проектирования и расчета дорожных одежд.

При проектировании и расчетах нежестких дорожных конструкций учитывается большое число факторов воздействия на дорожную одежду, однако в число этих воздействий не включается их вибронагруженность. Вибронагруженность связана с процессами свободных затухающих колебаний слоев дорожной одежды, формирующимися после ударного и импульсного воздействия движущихся транспортных средств на дорожное покрытие. При наличии колебаний слоев дорожной одежды реализуются дополнительные динамические прогибы, которые не учитываются при расчетах на прочность нежестких дорожных одежд.

Многочисленные натурные исследования позволили накопить обширные экспериментальные материалы по колебаниям дорожных одежд и грунта земляного полотна. Поэтому возникла настоятельная необходимость создания теоретической базы по исследованию вибрации дорожных конструкций и выработки путей снижения их вибронагруженности.

Решать задачу совершенствования проектирования и расчета на прочность нежестких дорожных одежд необходимо за счет учета их вибронагруженности. Следствием отсутствия такого учета является строительство дорожных конструкций, изначально необеспеченых необходимыми прочностными показателями и малой долговечностью в эксплуатации.

Следует отметить, что проблема преждевременного разрушения дорожных одежд актуальна не только для России, но и для зарубежных стран. В этом смысле оценки эксплуатационного состояния дорожных одежд в разных странах, прежде всего, базируются на различии темпов и объемов разрушений.

Тема диссертационной работы вписывается в перечень важнейших мероприятий Федеральных целевых программ модернизации транспортной системы России, в комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работа по совершенствованию теоретических основ и расчетных методов надежности и долговечности дорожных конструкций и конструкций искусственных сооружений и в рамки Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» 2009-2013 годы.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение долговечности нежестких дорожных одежд путем снижения их вибронагруженности на основе разработки и проектирования виброзащищенных конструкций.

Для реализации этой цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

V обоснование гипотезы вибрационного разрушения дорожных конструкций;

> математическое моделирование вертикальных колебаний дорожной конструкции, разработка теоретических положений и математического аппарата исследования колебательных процессов, возникающих в слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна, после ударного взаимодействия колес автомобилей с динамическими неровностями дорожного покрытия;

V разработка теоретических основ проектирования дорожных одежд с пониженной вибронагруженностью;

> усовершенствование методик расчета дорожных конструкций на прочность по допустимому упругому прогибу и дорожных покрытий на сопротивление усталостному разрушению от растяжения при изгибе при учете вибронагруженности;

> разработка методики расчета срока службы дорожных одежд при учете вибронагруженности и рекомендаций по повышению работоспособности и долговечности нежестких дорожных одежд;

V проведение экспериментальных натурных исследований по определению колебательных параметров элементов дорожной конструкции.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

• Предложена и обоснована гипотеза вибрационного разрушения нежестких дорожных одежд, в соответствии с которой, одной из причин

преждевременного разрушения в эксплуатации дорожных конструкций является их вибронагруженность. Установлено, что наиболее энергоемким источником разрушения является многократное ударное воздействие колес движущихся автомобилей на дорожное покрытие.

• Разработаны многомассовые цепные модели дорожной конструкции, для которых впервые были получены численные инерционно-упруго-диссипативные параметры слоев. Для решения математических моделей созданы оригинальные расчетные программы для РС, позволяющие осуществлять имитацию процессов взаимодействия колес движущегося автомобиля с дорожным покрытием, имеющим геометрические и динамические неровности.

• Разработана методика теоретической оценки ударного взаимодействия колеса автомобиля и динамической неровности на покрытии.

• Выведена функциональная зависимость, связывающая уровень динамических сил во всех слоях дорожной одежды с параметрами этих слоев, амплитудами неровности покрытия и скоростями движения автомобиля.

• Разработана усовершенствованная методика расчета дорожных одежд на прочность с учетом их вибрационного нагружения, позволяющая уточнить величину общего суммарного расчетного количества приложений расчетной нагрузки за срок службы.

• Разработана методика учета вибронагруженности при расчете монолитных слоев покрытия на сопротивление усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

• Создан метод снижения уровня вибрации дорожной одежды, базирующийся на реализации противофазности действия динамических сил смежных слоев за счет рационального подбора соотношения их парциальных частот.

• Предложен теоретико-графический метод прогнозирования сроков службы нежестких дорожных одежд.

• Практическая ценность работы состоит в решении важной народнохозяйственной задачи увеличения сроков службы нежестких дорожных одежд. Результаты исследования вносят существенный вклад в современные представления о процессах взаимодействия транспортных средств и дорожных конструкций. Разработаны и предложены конструкции виброзащищенных дорожных одежд, обладающие всеми признаками патентной новизны. Разработанные теоретические положения доведены до уровня рекомендаций, направленных на решение проблемы преждевременного разрушения нежестких дорожных одежд. Использование этих рекомендаций позволит увеличить фактические межремонтные сроки службы дорожных конструкций и сократить народно-хозяйственные затраты.

Объектом исследования в данной работе являются дорожные конструкции нежесткого типа.

Методы исследования включают в себя математическое моделирование колебательных процессов в элементах дорожной конструкции, теоретические

методы исследования ударного взаимодействия движущегося колеса автомобиля с динамическими неровностями дорожного покрытия, методики расчета дорожных одежд на прочность и сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе при вибрационном нагружении, методы экспериментального определения собственных колебательных параметров слоев дорожных одежды.

Достоверность теоретических решений и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается обширным статистическим и экспериментальным материалом, накопленным как в РФ, так и за рубежом, а также натурными испытаниями, проведенными с участием автора. Математическое моделирование, на котором базируются теоретические положения диссертационной работы, выполнено с использованием критериев подобия, обеспечивающих адекватность колебательных процессов модели и натуры.

Реализация работы. Предложенные по материалам исследования рекомендации были приняты ГПРСП «Брянскавтодор» для использования при реконструкции участков автомобильных дорог Брянской области. Приняты рекомендации по формированию виброзащищенной дорожной конструкции при строительстве в порту Силламяэ автодорог и площадок терминала Alexela Sillamae республики Эстонии, а так же по снижению уровня вибрации в кузнечно-прессовом цехе Крюковского вагоностроительного завода. Ряд теоретических положений введен в курс «Динамика и устойчивость сооружений» для студентов специальности 270201 кафедры «Строительная механика» МАДИ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее практические результаты докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях, в том числе: на Всероссийских научно-практических конференциях в г. Казань (2007 и 2008 гг.); на Научно-методических и Научно-исследовательских конференциях МАДИ г.Москва (2008...2013 гг.); на Международной научно-технической конференции г.Пермь (2008 г); на Научно-практической конференции «Международные транспортные коридоры» г. Баку (2008 г.); на Всероссийских Дорожных конгрессах г.Москва (2009, 2010, 2013гг.); на 65-ой Всероссийской научно-практической конференции СибАДИ «Модернизация и инновационное развитие архитектурно-строительного и дорожно-транспортного комплексов России: фундаментальные и прикладные исследования» (2011 г.); на Научно-практической конференции «Наука и инновации на транспорте» г.Москва (2009 г.); на Выставке «Научные достижения МАДИ (ГТУ)» г.Москва (2009 г.) и на Международной специализированной выставке-форуме «Дорога» г. Москва (2010, 2012 гг.); а также на расширенном заседании РГСУ г.Ростов-на-Дону (2011 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 32 печатных работ, в том числе 2 монографии и 17 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. По результатам проведенных исследований получен патент на изобретение RU № 2399715 С1, опуб. 20.09.2010, бюл. №26.

На защиту выносятся:

- Гипотеза вибрационного разрушения нежестких дорожных одежд;

- Результаты математического моделирования вертикальной динамики дорожной конструкции;

- Теоретические основы ударного взаимодействия автомобиля и дорожной конструкции;

- Метод расчета динамических соотношений толщин слоев дорожных слоев, обеспечивающий снижение их вибрационной нагруженности;

- Методика расчета дорожных одежд на прочность по допустимому упругому прогибу с учетом вибрационного фактора;

- Методика расчета дорожного покрытия на сопротивление усталостному разрушению от растяжения при изгибе при наличии вибронагруженности дорожной конструкции.

- Метод расчета прогнозных сроков службы дорожных одежд.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав,

основных выводов, списка литературы и 4 приложений. Основной текст диссертации изложен на 298 страницах, включая 86 рисунков, 43 таблицы и список литературы из 197 наименований. Приложения на 17 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлено обоснование актуальности темы исследования, отмечена научная новизна и практическая значимость научной работы, сформулирована цель и задачи исследования.

В первой главе проанализированы современные научные представления о причинах преждевременного разрушения нежестких дорожных одежд. Показаны основные этапы совершенствования методов проектирования и расчета дорожных конструкций. Выполнен обзор базовых моделей нежестких дорожных одежд. Представлены исследования в области вибрации дорожных одежд и грунта земляного полотна.

Преждевременное разрушение нежестких дорожных одежд на автомобильных дорогах РФ относится к числу важнейших проблем дорожного хозяйства. Своевременное проведение профилактических ремонтов дорожных покрытий несколько увеличивает сроки службы дорожных конструкций. Однако существенное повышение работоспособности и долговечности нежестких дорожных конструкций возможно только на основе комплексного рассмотрения причин преждевременного разрушения.

На рис.1 представлен комплекс причин, способствующих разрушению нежестких дорожных конструкций. С учетом влияния этих причин на процесс разрушения была разработана теоретическая и методологическая база расчета и конструирования нежестких дорожных одежд, сформированная научными трудами А.К. Бируля, H.H. Иванова, В.Ф. Бабкова, H.A. Пузакова, А.Я. Тулаева, Д.М. Бурмистра, О.Я. Шехтера, Б.И. Когана. М.Б. Корсунского, A.M. Кривисского, П.И. Теляева, В.Б. Безелянского, Б.С. Радовского, А.О. Салля,

И.А. Золотаря, A.B. Смирнова, В.Д. Казарновского, A.B. Руденского, М.С. Коганзона, Ю.М.Яковлева и др.

В 1941 г. H.H. Ивановым был предложен новый «метод расчета дорожных одежд ДорНИИ». Этот метод был положен в основу инструкции по назначению конструкций дорожных одежд нежесткого типа ВСН 46-60. Затем метод многократно изменялся и модифицировался, но его основные положения

используются до сих лор. Основным принципом метода расчета нежестких дорожных одежд H.H. Иванова является формирование общей

толщины дорожной одежды с учетом параметров грунта земляного полотна, нагрузки от колес автомобиля на покрытие и интенсивности движения. Расчеты на прочность проводятся для периода весеннего оттаивания грунта. Этот период, называемый опасным, характеризуется повышенной влажностью грунта и пониженной прочностью дорожной конструкции при транспортном нагружении.

По мере развития дорожной науки, появления новых статистических, теоретических и экспериментальных материалов, осуществлялись соответствующие изменения в нормах по проектированию нежестких дорожных одежд. Так в практику проектирования были последовательно введены ВСН 46-72 и ВСН 46-83.

Значительные исследования, выполненные СоюзДорНИИ и научными школами МАДИ, КАДИ, ХАДИ, СибАДИ и другими коллективами, позволили сформировать современные представления о работе дорожной конструкции нежесткого типа, нашедшие свое отражение в ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд». Эти современные представления включают в себя теорию напряженно-деформированного состояния дорожных одежд, учитывающую закономерности работы дорожных конструкций под различными нагрузками, и пути повышения их работоспособности и долговечности.

Эта теория раскрыта в трудах Б.С.Радовского, А.В.Руденского А.С.Супруна, М.С.Коганзона, Ю.М.Яковлева, В.К.Апестина, А.М.Шака, А.Е.Мерзликина, Г.С.Бахраха, А.П.Васильева, В.П.Носова, М.В.Немчинова, А.В.Смирнова, В.И.Майорова, А.А.Иноземцева, М.Я.Телегина, О.А.Красикова, С.К.Илиополова, В.П.Матуа и др.

Одним из этапов исследования и расчета дорожных конструкций является моделирование. С физической точки зрения конструкция многослойной

ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Рис. 1. Факторы, влияющие на процесс разрушения нежестких дорожных одежд

нежесткой дорожной одежды относится к достаточно сложным механическим системам и поэтому существует большое разнообразие моделей, описывающих ее поведение в условиях реальной эксплуатации. Кроме того, это разнообразие моделей связано с использованием различных методов расчета.

Основой методов расчета нежестких дорожных одежд на прочность является теория напряженно-деформированного состояния (НДС) слоистой среды. В этом смысле большинство моделей дорожной одежды представляют собой модификации решения обобщенной задачи Буссинеска, т.е. определения НДС однородного упругого полупространства. Это обусловлено тем, что дорожные одежды работают в стадии практически полностью обратимых деформаций. Поэтому дорожную конструкцию чаще всего представляют как многослойное полупространство, где каждый слой характеризуется своим модулем упругости и коэффициентом Пуассона.

Из анализа причин преждевременного разрушения нежестких дорожных одежд (рис.1), существующих методов их проектирования и особенностей расчетных моделей следует, что дорожная наука в РФ и за рубежом в число факторов воздействия на дорожные конструкции не включает вибрационное нагружение.

Колебания дорожных конструкций были выявлены при экспериментальных исследованиях. После проезда автомобилями мест установки вибродатчиков на дорожном покрытии фиксируется вибрация дорожной конструкции. Многочисленные экспериментальные материалы, связанные с вибрационными процессами дорожных конструкций, представлены в трудах научных школ А.В.Смирнова, С.К. Илиополова, М.В. Немчинова, В.П. Матуа, Е.В.Угловой.

< -0.1251-

в 0,5 1.0 1.5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

Нргчя. г

Рис.2. Амплитудно-временная характеристика отклика дорожной конструкции при проезде автомобиля МАЗ-51 I со скоростью 80 км/ч (по данным ДорТрансНИИ) На рис.2 представлена экспериментальная запись вибрационного нагружения дорожной конструкции, зафиксированная с помощью вибродатчика ускорений. На этой записи выделяются три группы колебаний.

Первая группа колебаний возникает до подхода автомобиля к месту установки виброизмерительного датчика. Она относится к процессу распространения колебаний в сплошных средах (дорожных слоях и грунте земляного полотна). Вторая группа колебаний связана с ударным и

импульсным характером взаимодействия движущегося колеса автомобиля с покрытием и возбуждением колебаний за счет инерционности дорожных слоев, что объясняет наличие здесь очень больших амплитуд колебаний.

Колебания третьей группы специфичны, так как не зависят от скорости и типа движущегося транспортного средства. Это определяется тем, что данные колебания реализуются, когда автомобиль уже удаляется от места установки вибродатчика. На некотором временном интервале в дорожной конструкции реализуется процесс свободных затухающих колебаний. Следовательно, третья группа колебаний формируется только за счет собственных динамических параметров дорожной конструкции и характеризует ее вибронагружение.

Вибронагруженность дорожных конструкций сопровождается формированием дополнительных динамических прогибов и деформаций, а так же возникновением напряжений растяжения - сжатия, что повышает темпы разрушения элементов дорожных слоев.

Анализ вибрационных процессов в дорожных конструкциях, установление закономерностей их развития, оценка факторов, влияющих на уровни вибронагружения, и разработка мероприятий по их снижению позволит повысить работоспособность и долговечность дорожных конструкций. На этой основе были сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе выполнено математическое моделирование вертикальных колебаний дорожных конструкций и проанализировано воздействие транспортных средств на дорожную одежду. Рассмотрены процессы взаимодействия автомобильного колеса с дорожным покрытием. Раскрыта физическая основа представления нежесткой дорожной конструкции как колебательной системы. Представлена методика моделирования колебаний слоев дорожной одежды.

При движении автомобиля в зоне контакта движущегося колеса с дорожным покрытием возникает сложный процесс взаимодействия. При этом формируется чаша прогиба, характеризуемая площадью или протяженностью, формой и амплитудами прогиба по протяженности.

При исследованиях деформаций и напряжений в дорожных конструкциях, возникающих при их нагружении, чаша прогиба должна рассматриваться как деформированная зона расчетного сечения. Дорожные конструкции воспринимают статические и динамические нагрузки (за счет вибрации подрессоренных масс движущихся автомобилей), передаваемые через колесо. Одним из видов динамического нагружения дорожной конструкции является ударное взаимодействие между колесом и покрытием. При таком взаимодействии возбуждаются колебания не только автомобиля, но и элементов дорожной конструкции.

При исследовании колебаний дорожных слоев было установлено, что протяженность участка дорожной конструкции, участвующего в процессе колебаний, сопоставима с длиной чаши прогиба, а величина приведенной площади (площади, вовлеченной в процесс колебаний в зоне расчетного сечения) соответствует размерам чаши прогиба. В свою очередь динамические параметры дорожных конструкций являются функцией приведенной площади.

Так как слои дорожной одежды и грунт земляного полотна в зоне расчетного сечения обладают определенной массой, а также характеризуются параметрами жесткости (модуль упругости) и диссипации, то в колебательной системе они должны моделироваться как единые инерционно-упруго-диссипативные элементы. Условием возникновения колебаний в такой системе является формирование начального прогиба дорожной конструкции при кратковременной загрузке расчетного сечения движущимся колесом автомобиля (импульсное воздействие) или возникновение начальной скорости массы (покрытия) при ударном взаимодействии колес с дорожным покрытием.

В процессе колебаний взаимосвязанных инерционно-упруго-диссипативных элементов перемещения масс сопровождаются их деформацией. Аналогом таких колебаний является колебания пружин при учете их масс.

В многослойных дорожных одеждах могут формироваться только взаимосвязанные деформации, перемещения и колебания, обусловленные наличием упругих связей между слоями. Эта взаимосвязь реализуется с помощью цепных схем математических моделей.

Разработанные математические модели колебаний дорожных конструкций состоят из многостепенных расчетных схем, систем дифференциальных уравнений движения и динамических параметров, обеспечивающих соблюдение критерия подобия модели и исследуемой дорожной конструкции.

Цепная расчетная схема, позволяющая исследовать конструкции с различным сочетанием материалов дорожных слоев, моделирует вертикальные колебания по оси расчетного сечения. Многочисленные расчеты показали, что колебания грунта земляного полотна (без учета статических деформаций) практически не оказывают влияния на формирование динамических показателей слоев покрытия и основания. В связи с этим, допустимо на стадии анализа виброускорений и динамических сил слоев покрытия и основания вводить в расчетную схему грунт земляного полотна в виде опорной поверхности (рис.3). При расчетах общих прогибов дорожной конструкции деформации грунта земляного полотна обязательно должны учитываться.

На рис. 3 представлена расчетная схема колебаний 5-ти слойной дорожной одежды.

В соответствии с расчетными схемами были выведены системы дифференциальных уравнений колебаний дорожных одежд. Например, для расчетной схемы рис. 3 система дифференциальных уравнений имела вид (1).

В системе уравнений (I) частоты ^„„р, ^гч, ф, являются

парциальными частотами колебаний дорожной конструкции. Количество этих частот соответствует числу степеней свободы на расчетной схеме. С физической точки зрения парциальные частоты дорожной одежды являются

частотами упругой взаимосвязи между слоями. Частоты соы,, , (02ч и (0гф являются собственными частотами соответствующих слоев, если представить эти слои в виде одностепенных моделей.

В этой схеме каждый слой дорожной одежды представлен как элемент, обладающий массой т, и жесткостью C¡.

Силы внутреннего трения в слое заменены эквивалентными силами вязкого трения //;, пропорциональными скорости изменения прогиба (I7,).

Z¡ - перемещения масс слоев.

Материалам слоев

присвоены цифровые и буквенные обозначения:

huí — асфальтобетон плотный, ¡пор — асфальтобетон пористый, 2ч — щебень обработанный битумом, 2ф — щебень фракционированный, 3 — цементогрунт, 4 - ПГС, 5 -песок.

Ь, - коэффициент диссипации, 1 /с; Д - коэффициент вязкого трения, кН*с/м.

Рис. 3. Динамическая расчетная схема колебаний слоев дорожной одежды

Для расчета колебаний по модели дорожной конструкции была разработана методика определения динамических параметров (инерционных, жесткостных и диссипативных), базирующаяся на базовых принципах функционирования цепной расчетной схемы, динамического критерия подобия модели и дорожной одежды и расчетных показателей действующих отраслевых дорожных норм на проектирование нежестких дорожных одежд.

В соответствии с цепной расчетной схемой коэффициенты жесткости всех слоев рассчитываются по классической формуле определения жесткости упругого элемента. Как известно, формулы для расчета упругости монолитных слоев покрытия, несвязанных слоев основания и подстилающего песчаного слоя, используемые в дорожной науке в соответствии с теорией упругости, различны. Для исследования колебаний дорожной конструкции применение этих формул нецелесообразно в связи с тем. что они не коррелируются с динамическим критерием подобия и затрудняют формирование функциональных зависимостей взаимовлияния слоев в общем колебательном процессе.

Из динамического критерия подобия (равенства частот свободных колебаний модели и реальной дорожной конструкции) вычисляются инерционные параметры дорожных слоев. Для этого из экспериментального спектра выбирается комплекс пиковых частот колебаний с основным энергетическим фоном. Исследования показали, что этот комплекс состоит из частот достаточно близких к парциальным частотам слоев дорожной одежды. Соответственно, число пиковых частот совпадает с количеством слоев дорожной конструкции. Следовательно, для адекватности колебаний модели и дорожной конструкции необходимо подобрать такие динамические параметры слоев, чтобы получить комплекс теоретических частот достаточно близкий к набору экспериментальных частот. Так как инерционные параметры являются функцией приведенной площади, то задача сводится к расчету этой площади, обеспечивающей реализацию критерия подобия.

Для расчета приведенной площади использовалась система дифференциальных уравнений (1). Подставляя в систему решение для гармонических колебаний, формировалось алгебраическое частотное уравнение. Например, если система уравнений (1) 5-ти степенная, то для ее решения необходимо воспользоваться численным методом последовательных приближений (рис.4).

| -1М5

3. ЗЕ»25

-2Е+25 -ЗЕ+25

|ч'|п ншан частот» р. рад/с

Рис.4. Метод решения частотного уравнения

Задавая различные значения величины приведенной площади, получим соответствующие сочетания частот свободных колебаний, которые можно сопоставить с сочетанием экспериментальных частот. Для расчетной схемы представленной на рис.3 наиболее близкое совпадение сочетаний частот достигается, если Рпр находится в диапазоне 18...20 м2.

На характер функционирования колебательного процесса существенное влияние оказывает уровень диссипации. При свободных колебаниях диссипация определяет время полного затухания.

В данном исследовании использовалась теоретико-экспериментальная методика косвенной оценки коэффициентов диссипации (Ь,). Для этого расчетные коэффициенты диссипации предварительно принимались как оптимальные. Затем время полного затухания колебаний при наличии оптимальных коэффициентов диссипации сопоставлялось со временем затухания, полученном на основе экспериментальных амплитудно-временных характеристиках свободных затухающих колебаний дорожных одежд. Это позволило скорректировать значения коэффициентов диссипации и получить такие коэффициенты, при которых время полного затухания колебаний на модели и в натурном эксперименте были достаточно близки.

На последнем этапе формирования колебательных моделей все динамические параметры (частоты, жесткости и массы колеблющихся слоев) целесообразно выразить через расчетные модули упругости и толщины дорожных слоев, а также плотности материалов этих слоев, что позволит сформировать достаточно обоснованную математическую модель колебаний дорожной конструкции. Эта модель может быть использована для оценки уровней вибрационного нагружения в рамках существующей методики расчета нежестких дорожных одежд на прочность.

При движении транспортного потока некоторое расчетное сечение подвергается многократному циклическому нагружению. Это нагружение характеризуется временным диапазоном последовательного воздействия колес автомобилей, связанным с различием у движущихся в потоке автомобилей межосевых расстояний и скоростей их движения. Если свободные колебания в дорожной конструкции не успеют полностью затухнуть в промежутке между нагружениями от колес движущихся автомобилей, то поступающая дополнительная внешняя энергия приведет к увеличению амплитуд вироускорений и виброперемещений. В этом случае свободные колебания можно рассматривать как колебания с циклическим нагружением, используя для их исследования теоретическую базу вынужденных (квазивынужденных) колебаний.

Исследование квазивынужденных колебаний позволяет оценить уровни максимальных амплитуд вибропоказателей и динамических деформаций, а также их энергетический вклад в процесс преждевременного разрушения дорожных слоев.

Как известно, полную качественную картину вынужденных колебаний одностепенных колебательных объектов представляет собой амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) или динамический паспорт. Количественные

показатели АЧХ можно получить при численных методах расчета и при натурном экспериментировании. Сформировав АЧХ, можно спрогнозировать поведение исследуемого объекта при возникновении вынужденных колебаний.

Так как каждый слой дорожной одежды можно смоделировать одностепенной колебательной системой, характеризуемой своей парциальной частотой, то можно проанализировать вибрационные процессы в отдельном дорожном слое при циклическом нагружении, выражая его спектром возмущений. В результате будет построен динамический паспорт исследуемого дорожного слоя.

Например, в диссертации представлен динамический паспорт асфальтобетонного покрытия в виде математической модели

Гст д 1

у1(\ - К2)2 + 4 * ¡I2 * К2 """ л!(\-К2)2 + 4*Н2 * К2 (2) п - с С=У *В

Рлии ~ Т "" "<>11«

/(Т

где, С - амплитуда колебаний асфальтобетонного покрытия при циклическом нагружении расчетного сечения;

Уст - статический прогиб покрытия под статическим воздействием расчетного амплитудного значения нагрузки от колес;

К - частотный коэффициент, равный отношению частоты циклического нагружения сечения О к собственной частоте покрытия без учета диссипации ш (К = П/<у);

Ь - коэффициент относительной диссипации, показывающий соотношение между уровнем диссипации и собственной частотой со {/? = Ь/(о ).

Для того чтобы динамический паспорт выражал совокупность вибрационных процессов при воздействии на дорожную конструкцию транспортных потоков, следует представить круговую частоту циклического нагружения как функцию скоростей движения автомобилей (V) и расстояний между последовательно проходящими через расчетное сечение колес (Ь):

Разработанные динамические паспорта дорожных слоев позволили проанализировать динамические процессы при наиболее разрушительных воздействиях транспортных потоков. Было получено, что в случае близости частот циклического нагружения к парциальным частотам слоев дорожной одежды, динамические показатели возрастают до определенного уровня.

На рис.5 и 6 представлены АЧХ слоев дорожной одежды с циклическими частотами 0| и С12 равными парциальным частотам плотного и пористого асфальтобетонов соответственно.

Расчетами установлено, что реализация таких режимов в эксплуатации маловероятна, так как автомобили движутся в транспортном потоке с разными скоростями и имеют различные колесные базы.

Рис.5 и 6 хорошо иллюстрируют механизм взаимовлияния слоев друг на друга в процессе колебаний. На них хорошо видно как колебания каждого слоя формируют общую динамическую деформацию дорожной конструкции. Этот механизм регулируется изменением соотношений парциальных частот слоев.

Рис.5. Расчетная амплитудно-временная характеристика дорожной одежды при частоте циклического нагружения Г2|

при частоте циклического нагружения

В третьей главе исследовано вибрационное нагружение дорожных конструкций при ударном воздействии колес автомобилей на покрытие. Проанализированы базовые положения теории ударных процессов. Выполнено математическое моделирование ударного взаимодействия движущегося колеса с динамическими неровностями дорожного покрытия. Исследованы процессы вертикальных свободных затухающих колебаний слоев дорожной одежды и грунта земляного полотна. Выявлена роль диссипативных сил в слоях на формирование динамических показателей. Исследованы вибрационные

процессы в дорожной конструкции, формируемые при движении транспортных потоков. Произведена косвенная оценка количества энергии, запасаемой ударяемым телом, по уровню послеударных скоростей.

Для исследования ударных процессов была сформирована обобщенная модель ударно-импульсного взаимодействия колеса движущегося автомобиля с динамическими неровностями на покрытии. Главным энергетическим показателем такого взаимодействия является послеударная скорость асфальтобетонного покрытия.

Расчетная схема для определения послеударных скоростей представлена на рис. 7.

Такая схема (рис. 7) учитывает функциональную связь уровней послеударных скоростей асфальтобетонного покрытия со скоростным режимом движения автомобиля, с инерционными параметрами взаимодействующих тел (масса неподрессоренных частей автомобиля и приведенная масса дорожной конструкции), а также амплитудами динамических неровностей покрытия.

Варьирование величиной показателя Ь позволяет моделировать различные уровни ударного нагружения.

Применяя теорему об изменении кинетического момента механической системы и теорию плоскопараллельного движения колеса, и производя соответствующие преобразования, были получены функциональные зависимости:

Рис. 7. Расчетная схема ударного взаимодействия колеса автомобиля и дорожной неровности

•Ча/б* уа/6

На схеме обозначено: У0 — скорость движения центра колеса до удара; Уа — скорость

движения автомобиля; У0а — скорость движения центра колеса после удара; Я - радиус колеса; Р — мгновенный

центр скоростей; 0)р — угловая скорость вращения колеса вокруг Р; со„ — угловая скорость вращения колеса вокруг А; — вертикальная и продольная ось дороги соответственно;

Бг —горизонтальная и вертикальная проекции ударного импульса; Ь - высота неровности.

где, míe - масса неподрессоренных частей автомобиля; тд,к -приведенная масса дорожной конструкции; Va/6z, Vaífix - вертикальная и горизонтальная проекция послеударной скорости покрытия соответственно.

С использованием зависимостей (4) определялись численные значения вертикальных проекций послеударных скоростей покрытия с учетом параметров движущегося грузового автомобиля и конструкции дорожной одежды (таблица I).

Таблица 1 — Вертикальные послеударные скорости асфальтобетонного __покрытия_

Скорость движения грузового автомобиля, км/ч Высота дорожной неровности, мм

0,2 0,5 10 15 20 25 40

Вертикальная проекция скорости, м/с

40 0,004 0,006 0,026 0,032 0,037 0,041 0,050

50 0,005 0,008 0,033 0,040 0,046 0,051 0,063

60 0,006 0,009 0,040 0,048 0,055 0,061 0,075

70 0,007 0,011 0,046 0,056 0,064 0,071 0,088

80 0,008 0,012 0,053 0,064 0,073 0,081 0,100

90 0,009 0,014 0,059 0,072 0,083 0,092 0.113

Как следует из табл. 1, при ударном взаимодействии колес грузового автомобиля и дорожной конструкции уровни послеударных скоростей покрытия изменяются от 0,004 до 0,113 м/с для широкого диапазона амплитуд неровностей и скоростей движения автомобиля.

С ростом высот неровностей наблюдается быстрое увеличение амплитуд перемещений слоев. Анализ результатов расчета показал, что превышение некоторой величины показателя Ь может привести к ускоренному разрушению дорожной конструкции.

Так как динамические показатели вибрационного процесса дорожной конструкции во многом зависят от упругих взаимосвязей между слоями, было исследовано изменение их динамики при учете многослойности покрытия и основания. Установлено, что в случае моделирования покрытия и основания как многослойных элементов, вибрационные показатели отдельных слоев изменяются в 2...5 раз. При этом энергия вибронагружения распределяется по большему числу слоев неравномерно. Основным регулятором динамического процесса выступает соотношение частот смежных слоев. Целенаправленное изменение этого соотношения позволит снизить уровень вибронагружения и тем самым повысить работоспособность дорожных слоев.

Одним из важнейших факторов, формирующих колебательные процессы в дорожной одежде, является уровень диссипации в отдельных ее слоях. Например, время полного затухания колебаний дорожных слоев при оптимальном демпфировании могло бы составить 0,2...0,5 с. В этом случае в расчетах на прочность вибрационное нагружение можно было бы не учитывать.

Однако реальный уровень диссипативных сил в слоях гораздо ниже оптимального. Сопоставление экспериментальных и теоретических показателей диссипации выявило, что уровень диссипативных сил в слоях составляет примерно 0,003...0,005 от оптимального.

Такое малое рассеивание колебательной энергии способствует возникновению относительно продолжительных затухающих колебаний дорожной одежды. Суммарное деформационное воздействие этих колебаний на дорожную конструкцию сопоставимо или в некоторых случаях даже превышает воздействие от колес автомобилей, поэтому вибронагружение существенно повышает темпы разрушения дорожных конструкций в эксплуатации. Деформации, формируемые в процессе колебаний, будут выражаться в прогибах дорожной одежды, как и при нагружении расчетного сечения от колеса автомобиля. Их особенность состоит в том, что, после проезда одного автомобиля, реализуется один прогиб, а при вибрационном нагружении некоторый спектр прогибов (рис.8).

При теоретических исследованиях выявлено, что в процессе взаимодействия колеблющихся слоев возникает так же эффект условного роста диссипации за счет упругого сопротивления между слоями.

Для раскрытия закономерностей вибрационного нагружения немаловажное значение имеет исследование динамики дорожной конструкции при движении транспортного потока. Особенность вибрационного нагружения дорожных одежд от транспортного потока выражается в возбуждении колебаний и поддержки этого процесса за счет дополнительной ударной энергии, поступающей в колебательную систему из-за многократных проездов автомобилями расчетного сечения.

Расчетный виброфон при свободном транспортном потоке показывает, что процесс вибронагружения покрытия, при движении такого потока, представляет собой совокупность одиночных нагружении от единичных автомобилей (рис. 9).

При связанном транспортном потоке (рис.10) движение группы автомобилей незначительно изменяет виброфон, в основном в области малых амплитуд, и практически не влияет на формирование вибронагруженности дорожной конструкции. Когда в таком потоке возникают повторные ударные возмущения от колес движущихся автомобилей, амплитудные значения виброскоростей слоев дорожных одежд уже настолько снижены за счет диссипации, что их величиной можно пренебречь.

0,1

Время, с

Рис. 9. Виброфон слоев дорожных одежд при свободном транспортном потоке

Время, с

Рис. 10. Виброфон асфальтобетонного слоя при связанном транспортном

потоке

Таким образом, уровни вибрационного нагружения в основном определяются только двумя параметрами транспортного потока: расстоянием между движущимися автомобилями и скоростью движения. Их влияние

зависит от времени полного затухания колебаний в слоях дорожной одежды, которое можно регулировать путем целенаправленного динамического подбора собственных частот взаимодействующих дорожных слоев.

Четвертая глава посвящена анализу процессов формирования динамических сил в слоях дорожной одежды. Рассмотрен вопрос вибронагружения грунтов земляного полотна. Разработана методика моделирования динамических сил в дорожной конструкции. Представлена методика прогнозной оценки работоспособности дорожной одежды, находящейся в эксплуатации. Исследовано ускоренное разрушение нежестких дорожных конструкций многоосными грузовыми автомобилями. Изложена физическая сущность рационального подбора соотношений парциальных частот или толщин смежных дорожных слоев, обеспечивающая реализацию виброзащищенных дорожных конструкций.

Показатели, фиксируемые при экспериментальных исследованиях вибрационных процессов в дорожных конструкциях или получаемые при теоретических расчетах, такие как виброскорость и виброускорение, не могут напрямую характеризовать разрушительное действие вибрации. Прочность дорожных конструкций или их способность сопротивляться внешним воздействиям оценивается сопоставлением расчетных уровней напряжений и деформаций с допустимыми значениями. Учитывая, что для появления деформаций и напряжений требуется силовое нагружение, целесообразен переход к оценке прочности по допустимым силовым воздействиям. В этом случае, можно связать вибрационные показатели с разрушительным действием вибронагружения, используя динамический силовой показатель динамическую силу.

По второму закону Ньютона динамическая сила равна произведению массы движущегося тела на его ускорение. Эта сила уравновешивается суммой упругих и диссипативных сил.

Получаемые при экспериментальных записях или расчетах на теоретических моделях величины вибрационных ускорений можно увязать с величинами колеблющихся масс дорожных слоев и фактически установить уровень силового динамического нагружения. Затем этот уровень можно использовать при оценке прочности дорожных конструкций.

Выполненные расчеты позволили установить, что динамические вибрационные силы, формируемые в том или ином слое дорожной одежды, прямо пропорциональны скорости движения автомобиля и имеют для каждого слоя коэффициенты пропорциональности или коэффициенты динамической нагрузки. Эти силы в каждом дорожном слое можно описать следующей функциональной зависимостью:

Р<»ш> =К1*У (5)

где, V - скорость движения автомобиля, км/ч; К,=а1?-Ы/ +сИ + ({ -коэффициент динамической нагрузки слоя дорожной одежды; И - амплитуда

динамической неровности на покрытии; а,Ь,с,с! - коэффициенты полиноминальной зависимости.

Использование силового вибрационного показателя позволило оценить влияние вибрационного нагружения не только на слои дорожной одежды, но и на грунт земляного полотна.

Грунт земляного полотна является одним из основных элементов дорожной конструкции. В случае просадок или потери несущей способности грунтов из-за чрезмерного переувлажнения дорожная конструкция теряет прочность и перестает выполнять свою основную функцию. В тоже время следует иметь в виду, что силовое нагружение грунтов земляного полотна незначительно по величине, так как распределено по некоторой площади, зависящей от толщины дорожной одежды. Потеря грунтами несущей способности связана не с тем, что при движении автомобилей с повышенными скоростями или с возросшими нагрузками на ось давление на грунты увеличивается до недопустимого уровня, а с тем, что несущая способность грунтов в процессе эксплуатации имеет тенденцию к снижению.

Для теоретической оценки воздействия дорожной вибрации на грунты земляного полотна была сформирована модель колебаний дорожной конструкции как совокупности дорожной одежды и грунта земляного полотна. Результаты выполненных расчетов представлены в виде табл. 2.

Таблица 2 - Уровни динамических сил в дорожной конструкции

Толщина Динамические силы в слоях дорожной одежды, кН

грунта а/б а/б черный щебень песок грунт

земляного плотный пористый щебень фракцион. земляного

полотна, м полотна

0,5 5,43855 8,98188 7,19804 2,33862 1,01473 0,58634

1,0 5,43738 8,98173 7,19812 2,33672 1,01624 0,61455

1,5 5,43961 8,98150 7,19792 2,38102 1,01131 0,59377

Как следует из табл. 2, вибрационное нагружение грунтов земляного полотна, оцениваемое уровнем средних динамических сил, незначительно. Расчетные динамические силы, формируемые в грунтах при ударном взаимодействии колес движущихся автомобилей с динамическими неровностями покрытия, составляют около 2% от динамических сил, рекомендуемых при вибрационном уплотнении грунтов виброкатками.

Для исследования влияния конструкционных параметров дорожных слоев на формирование амплитуд динамических сил при ударном возмущении были проведены расчеты для различных вариантов сочетаний толщин слоев пятислойных дорожных конструкций. Изменение соотношения толщин слоев дорожной одежды значительно влияло на жесткостные и инерционные параметры, а, следовательно, и на частотный состав колебательной системы.

В работе было исследовано пять вариантов конструкций пятислойных дорожных одежд. Динамические параметры сравниваемых конструкционных вариантов дорожных одежд представлены в табл. 3.

Таблица 3 - Динамические параметры дорожных одежд

№ варианта Параметры

Толщина слоя, м Масса, кН*с2/м Жесткость, кН/м* 1О3

К, пар К Ы h5 '»2, "h ф ms С|»! С'\ пор °2Ф с5

1 0,04 0,05 0,10 0,27 0,30 1,82 2,18 3,80 9,23 10,54 128 100 60 94,5 30

2 0,04 0,15 0,11 0,17 0,20 1.82 6,55 4,18 5,81 7,03 128 300 66 59,5 20

3 0,05 0,09 0,11 0,17 0,20 2,28 3,93 4.18 5,81 7,03 160 180 66 59,5 20

4 0,05 0,13 0,11 0.12 0.25 2,28 5,68 4.18 4,10 8,79 160 260 66 42,0 25

5 0,05 0,07 0,08 0,18 0,30 2,28 3,06 3.04 6,15 10,54 160 140 48 63,0 30

Четыре из рассмотренных конструкций соответствуют дорожным одеждам, находящимся в эксплуатации на автомобильной дороге II технической категории М-13 (участки с 20 по 80 км.) В расчетах эти конструкции обозначались как варианты с 1 по 4.

Выбор автомобильной дороги обусловлен тем, что в течение 12 лет автором проводился мониторинг состояния дорожных конструкций на этой дороге. Мониторинг позволил выявить участки, на которых наиболее часто производились и производятся ремонтные работы (рис.11). Для этих участков и была произведена оценка уровня динамических сил (варианты 1 ...4). Вариант 5 -это виброзащищенная конструкция, на которую автором получен патент.

I 11 17 IJ 29 IS 41 47 tl И 4» 71 77 II •« И 101 107 11J lit 121 111 1J7 14J 14« 1SS 1(1 И7 17J 17» 1М 191 107 20J 20« 21S 221

Километраж

Рис. 11. Гистограмма распределения случаев трещинообразования на автомобильной дороге М-13 (период эксплуатации 2000...2007 г.г.)

Для создания виброзащищенных дорожных конструкций был разработан метод виброзащиты, базирующийся на обеспечении противофазности действия динамических сил в смежных слоях дорожной одежды. При колебаниях смежные слои дорожной одежды могут перемещаться совпадая по фазе, находясь в противофазе или реализуя некоторые промежуточные сочетания. При определенных условиях отдельные слои могут реализовывать процессы взаимного «раскачивания». Для достижения противоположного результата или явления «гашения колебаний» необходимо подобрать парциальные частоты

смежных слоев так, чтобы слои, находясь в противофазном движении, реализовывали процесс силовых противодействий. Эффективность силовой противофазности проиллюстрирована на рис.12 и 13.

60

.40

2 20 В

я и

я

я

X

Ч-20

-40

-60

4

и

а/б плотный а/0 пористым

Время, с

Рис.12. Расчетная амплитудно-временная характеристика динамических сил асфальтобетонного покрытия 4-го конструкционного варианта

60 -т-

-а/б плотный

¡Г

40..........а/б пористый -

3

§ | ! ! : ! | , I 20 ! | | |--{ I |-|

I у М.Щ1Д

I II | ||| I | Ь | | И, • 0,2 I'' ; ' 0,5'= ' 44 ! 05

-40

Время, с

-60

Рис. 13. Расчетная амплитудно-временная характеристика динамических сил асфальтобетонного покрытия 5-го конструкционного варианта

Как следует из рисунков в конструкционном варианте дорожной одежды №4 противофазность динамических сил плотного и пористого асфальтобетона составила 42 % силовых амплитуд, а в 5-м варианте 95 %. За счет этого наблюдается значительное снижение динамических сил в покрытии виброзащищенной конструкции. Такой же положительный результат получен и в слоях основания. Расчеты показали, что при реализации противофазности

-а/б плотный

ММ

1 |Ц Ь( | а .4 ?•, 11,51 2 А г.А! 4.5 ] ]!1

0 МП При ? ' 0,2' ИМ 0,5 ' ' '»,4 ! 0

1 1"

Время, с

действия динамических сил в смежных слоях уменьшаются и амплитуды динамических прогибов всей дорожной конструкции.

Материалы расчетов средних динамических сил в слоях, анализируемых конструкций дорожных одежд, представлены в виде гистограмм (рис. 14... 16).

X

а

«г

е

л

п

Я и <и Я X и а Г

я

я =

Рис.

□ толщина слоя, см

■динамические силы в слое плотною и/б, кII

И.ШГО-ШП1«..—...у......" ">"

3 4

Номер варианта

14 Гистограмма расчетных средних динамических сил в слое плотного асфальтобетона

Р толшнна слоя, см а динамические силы в с^шутуисгог

В

«Г о п

У

л

ч

0

<и в

X и

01 г

г «

В

в

ч:

Рис.

О

2 3 4

Номер варианта

15. Гистограмма расчетных средних динамических сил в слое пористого

асфальтобетона

Рис.

2 3 4

Номер варианта

16. Гистограмма средних расчетных динамических сил в покрытии

Из представленных гистограмм следует, что «слабые» участки автомобильной дороги М-13 имеют повышенный уровень динамических сил в слоях. Отсюда прослеживается связь между уровнем динамических сил в слоях и ускоренным преждевременным разрушением дорожных одежд на этих участках.

В процессе исследований был также проведен сравнительный анализ участков автомобильной дороги М-13 на которых после их реконструкции был значительно повышен общий модуль упругости за счет увеличения толщины слоев покрытия. Расчеты показали, что для этих участков характерен достаточно высокий уровень динамических сил в слоях. Значительные по величине динамические силы в слоях дорожной одежды способствуют ускоренному разрушению дорожных покрытий, что подтверждается результатами мониторинга. Через несколько лет эксплуатации на реконструированных участках появились выбоины и усталостные трещины.

На основании комплекса выполненных расчетов по оценке уровней вибрационного нагружения дорожных конструкций, отличающихся только различным соотношением толщин смежных дорожных слоев, и анализа статистических материалов мониторинга эксплуатации нежестких дорожных одежд на автомобильной дороге М-13, можно сделать обоснованное заключение, что основной причиной неудовлетворительного состояния дорожных конструкций автомобильной дороги М-13 является неудачное, с точки зрения динамики, сочетание параметров слоев.

После ударного взаимодействия колес движущихся автомобилей с динамическими неровностями покрытия в дорожных конструкциях могут

сформироваться вибронагружения, вызывающие развитие значительных по величине разрушительных динамических сил, способных приводить к преждевременному разрушению дорожных конструкций.

Как известно, ускоренное разрушение дорожных покрытий, наблюдаемое в последние годы, связано не только с ростом интенсивности движения, но и с увеличением числа многоосных грузовых автомобилей в транспортных потоках. Принято считать, что основной причиной такого разрушительного эффекта является превышение у этих автомобилей нормативно-предельной нагрузки на ось. Анализ параметров большинства известных седельных тягачей с прицепами показывает, что они при полной загрузке могут иметь нагрузку незначительно превышающую нормативную и только на одной из осей, в то время как остальные оси существенно не загружены. Отметим, что при максимальных перегрузках на оси многоосного грузового автомобиля, статический прогиб асфальтобетонного покрытия современных дорожных конструкций не превышает 0,5 мм, что гораздо ниже предельно-допустимого. Кроме того, как известно, при повышении скоростей движения автомобилей прогибы покрытия не возрастают, а снижаются и это тоже следует учитывать при исследованиях разрушительного действия на дорожные конструкции многоосных грузовых автомобилей.

Исследования вибрационных нагружений дорожных конструкций указывают на то, что повышение темпов разрушения нежестких дорожных одежд при эксплуатации многоосных грузовых автомобилей в основном связано с динамикой дорожных конструкций. При повышении осности автомобиля возрастает количество ударных нагружений при его проходе через расчетное сечение. Уровень вибрационного нагружения возрастает. За счет увеличения энергии поступающей в колебательную систему, колебания слоев имеют большие амплитуды и более длительную продолжительность функционирования. Рост количества ударных воздействий часто сопровождается неблагоприятным сочетанием временных диапазонов воздействий по отношению к парциальным частотам дорожных слоев.

Сравнительный анализ динамических показателей вибрационных нагружений при движении многоосных и двухосных автомобилей представлен на рис. 17 и 18.

Как следует из рис. 17, динамические силы в покрытии почти на всем диапазоне скоростей движения многоосных автомобилей возрастают. Для снижения их разрушительной способности необходимо проектировать и внедрять виброзащищенные дорожные конструкции, применение которых позволит снизить силовое вибрационное нагружение в 2...3 раза.

Наличие больших динамических сил сопровождается также ростом амплитуд динамических прогибов дорожной одежды (рис. 18), что увеличивает напряжения в слоях и снижает долговечность дорожной конструкции.

В пятой главе представлен комплекс исследований по усовершенствованию методов и методик проектирования нежестких дорожных одежд при учете их вибронагружения. Проанализирован механизм вибрационного разрушения дорожных конструкций.

- Конструкционный вариант дорожной одежды № 2

Конструкционный вариант виброзащнщенной дорожной одежды

Рис. 17. Средние динамические силы в покрытии, возникающие при прохождении многоосных автомобилей

МАЗ-500А МАЗ Ясаша \1erccdcs

Рис. 18. Динамические прогибы дорожной конструкции, сформированные различными типами автомобилей

Представлены методики определения уровней вибронагружений и расчета дорожных одежд на прочность при учете вибрационного нагружения. Раскрывается физическая сущность созданного метода формирования силовой противофазности действия динамических сил в смежных слоях, позволяющего сформировать виброзащищенную дорожную конструкцию. Излагается методика расчета асфальтобетонных покрытий на сопротивление усталостному разрушению от растяжения при изгибе при учете вибронагружения. Представлен алгоритм теоретико-графического метода вычисления прогнозного расчетного срока службы дорожных конструкций.

При воздействии движущихся автомобилей на дорожные конструкции в покрытии формируются деформации изгиба, сжатия, растяжения и сдвига, а в несвязных слоях основания и грунте земляного полотна деформации сжатия и сдвига. При этом в дорожных слоях возникают напряжения, характеризующие силовое и энергетическое взаимодействие между частицами материалов. Если эти напряжения меньше предела пропорциональности для данного материала, то все деформации описываются законом Гука, т.е. полностью исчезают после снятия внешней нагрузки.

Как известно, напряжения, возникающие в дорожной конструкции при проходе одиночного автомобиля, значительно меньше предельных и, следовательно, не должны вызывать разрушения ее элементов. Дорожные одежды, спроектированные и рассчитанные в соответствии с действующими нормативными документами, должны иметь достаточные запасы прочности. Однако в эксплуатации повсеместно наблюдается преждевременное разрушение элементов дорожных конструкций.

Проведенные нами теоретические и натурные исследования показали, что одной из существенных причин преждевременного разрушения дорожных конструкций в эксплуатации является отсутствие при их проектировании учета вибрационного нагружения. Колебания дорожных слоев формируют некоторый спектр динамических прогибов дорожной конструкции после прохода каждого из автомобилей в транспортном потоке. Это вызывает дополнительные к воздействиям от этих автомобилей нагружения. Отсутствие учета, при расчетах дорожных одежд на прочность, дополнительных нагружений, приводит к тому, что спроектированные в соответствии с нормами конструкции фактически не обладают необходимой прочностью. Вибрационное нагружение не только ускоряет темпы разрушения дорожных конструкций по известным механизмам, но и вызывает разрушения возможные только при вибрации. Например, за счет знакопеременности деформаций асфальтобетонных покрытий при их вибрационном нагружении развиваются усталостные трещины идущие снизу вверх и сверху вниз.

Возникающие при вибрационном нагружении общие динамические прогибы конструкции, на определенном временном интервале, по величине сопоставимы с прогибами от движущихся автомобилей. Эти динамические прогибы можно смоделировать как прогибы, сформированные при проходе через расчетное сечение некоторых условных автомобилей с такой нагрузкой на ось, которая реализует величины динамических прогибов. Если ввести в

расчеты определения суммарного расчетного количества приложений расчетной нагрузки условные автомобили, то суммарное количество приложений расчетной нагрузки за расчетный срок службы возрастет. Чем выше будет уровень вибронагружения дорожной конструкции, тем больше будет прирост числа приложений расчетной нагрузки.

Для повышения в эксплуатации работоспособности и долговечности дорожных конструкций, необходимо снижать уровень их колебаний. Так как колебания являются свободными, то основной метод снижения уровней колебаний связан с изменением динамических параметров самих дорожных слоев. Этот метод базируется на принципе противофазности действия динамических сил смежных дорожных слоев. Эта противофазность реализуется за счет подбора соответствующего соотношения парциальных частот слоев. Для обеспечения возможности применения этого метода в рамках существующих нормативных документов по проектированию дорожных одежд соотношение частот было преобразовано в соотношение толщин и масс смежных слоев.

Усовершенствованная методика проектирования нежестких дорожных одежд, учитывающая их вибрационное нагружение, предполагает введение дополнительных этапов в стандартную процедуру конструирования:

> формирование дорожной конструкции с динамическим соотношением толщин смежных слоев;

> создание цепной модели этой дорожной конструкции и расчет динамических показателей ее колебаний;

> построение амплитудно-временных расчетных характеристик динамических прогибов;

У преобразование динамических прогибов в силовые показатели нагружения, путем введения условных автомобилей с нагрузкой на ось, вызывающих соответствующие амплитуды динамических прогибов;

> приведение нагрузок от условных автомобилей к нагрузке от расчетного автомобиля группы А.

расчет общего числа приложений расчетной нагрузки за срок службы, включая условные автомобили.

Нагружения от колес условных автомобилей определяются как давления

1 + Е -

на покрытие ' - £>*(]_ ^ (6)

где, / - динамический прогиб дорожной конструкции; Р1КВ - вибрационное нагружение, МПа; Э - диаметр расчетного отпечатка шины,см; ц - коэффициент Пуассона.

Нагрузки от условных автомобилей сопоставляются с величиной нормативного давления на покрытие от колеса расчетного автомобиля группы А равного Р=0,6 Мпа.

По эквивалентным долям нагружения от Р вычисляется суммарный коэффициент приведения 5„

, р л''

р

аит /

где, Рэкв - силовая динамическая нагрузка на дорожную конструкцию от колеса условного автомобиля;

Равт —давление на покрытие от колеса расчетного автомобиля типа А;

Р - показатель степени, равный 4,4 для капитальных дорожных одежд.

Общее число приложений расчетной нагрузки с учетом вибрационного нагружения определится как

(8)

где, ^М,. - суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы без учета вибронагружения.

Величина 8П, формируя общее число приложений расчетной нагрузки с учетом вибронагружения, является критерием оценки динамических качеств дорожных конструкций. Например, показатель 8„ конструкционного варианта №4 составил 1,32, а виброзащищенной конструкции - 0,27. Следовательно, общее число приложений расчетной нагрузки за расчетный срок службы следует увеличить в 1,32 раза у варианта №4, а у виброзащищенной конструкции только в 0,27 раза. Очевидно, что долговечность виброзащищенной конструкции будет значительно выше.

В действующих нормативных документах, при расчетах на прочность, долговечность или срок службы нежестких дорожных одежд задаются. Методика проектирования с учетом вибронагружения позволяет перейти к расчету срока службы в зависимости от параметров конструкции.

В соответствии с усовершенствованной методикой, на первом этапе проектирования необходимо формировать дорожную конструкцию с хорошими динамическими параметрами, а на втором этапе, проведя динамические расчеты, определять ее расчетный срок службы.

Предложено определять расчетный срок службы дорожных одежд по следующей зависимости:

= \ogaq -1 о^рд

где: а - коэффициент функциональной связи приведенной интенсивности движения в последний год срока службы, вероятности отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого и расчетного числа расчетных дней в году; q - приращение интенсивности движения по годам; 1Ып - интенсивность движения на конец нормативного срока службы.

Формула позволяет рассчитать срок службы дорожной конструкции при учете и без учета вибронагружения путем изменения величины интенсивности движения в последний год службы.

Для оценки сроков службы дорожных покрытий по критерию усталостного разрушения при учете их вибронагруженности разработан

расчетно-графический метод прогнозирования долговечности покрытий. Метод включает в себя два этапа:

На первом этапе из уравнения вида (10) рассчитывается и строится условная теоретическая кривая усталости в зависимости от расчетного срока

Г Я

службы покрытия Т2. Л ~ а* * (/ — *

I. ^

(10)

V у

где: Яо - нормативное значение предельной прочности растяжению при изгибе; Ям- предельное растягивающее напряжение; а, К2, 1- коэффициенты поправочный, снижения со временем прочности, вариации и нормативного отклонения соответственно.

Подставляя в уравнение различные значения с учетом Я0 и а, получим функциональную зависимость предельно-допустимого числа нагружений дорожного покрытия от предельно допустимого напряжения или кривую усталости. Графический вид кривой усталости представлен на рис. 19 (кривая 1).

На втором этапе рассчитывается и строится кривая нагружения для исследуемого варианта конструкции дорожной одежды по следующей

^ а1' -1

зависимости: 2^>>г, = 140'8 * ^/я«,,» (II)

Ч

где, ЕЫрг, - суммарное нагружение в расчетный год эксплуатации, авт;

- расчетная интенсивность движения в 1-й год эксплуатации, авт/сут; Г, -расчетный год эксплуатации.

В качестве примера на рис. 19 представлены кривые нагружения для исследованных вариантов дорожных одежд 2, 3, 4 и для виброзащищенной конструкции. Из диаграммы следует, что у вариантов дорожных одежд 2, 3, 4 усталостные трещины могут возникнуть уже через 6... 10 лет эксплуатации, что соответствует материалам мониторинга дороги М-13. Строительство дорожной одежды с динамическим соотношением частот упругой связи смежных слоев (виброзащищенная дорожная конструкция) может позволить увеличить этот срок до 14 лет.

Проектирование виброзащищенных конструкций должно осуществляться на основе разработанного метода силовой противофазности смежных дорожных слоев, которая реализуется в совместном колебательном процессе. Силовая противофазность обеспечивается динамическим соотношением парциальных частот. Это соотношение учитывает особенность последовательного возбуждения колебаний по слоям сверху вниз, характеризуемое временем запаздывания.

Сравнительный анализ частотных соотношений исследуемых дорожных конструкций позволил выявить базовые принципы формирования динамических соотношений, а именно, уменьшение высоких частот слоев покрытия (понижение жесткости в пределах допустимой прочности) и увеличение низких частот слоев основания дорожной одежды путем повышения их жесткости.

Рис. 19. Диаграмма определения прогнозируемых сроков усталостного

разрушения 2-х слойного дорожного покрытия с учетом вибрации 1 — кривая усталости; 5 — кривая вибронагружения виброзащищенного конструктивного варианта; 3 — то же (3 вариант); 4 — то же (4 вариант); 2 — то же (2 вариант), 6 - кривая вибронагружения конструкции с условным желаемым сроком службы 25 лет.

Сформированная на основе этого метода математическая модель динамического соотношения частот пятислойной дорожной одежды имеет вид:

„ = |(-0.3417/-+4.0043Г-15,659^24.413,-11.417)<А< ^ (]2)

' \ (-0,779/" +9,1295/'-35.701/2 +55,661/-26,03) р,

для модели динамического соотношения толщин дорожных слоев

И, = (-0,3417/4 +4,0043° -15,659т2 + 24,413-11,417) —* Л, м П3)

Р,

где, / - порядковый номер слоя дорожной одежды; р - плотность материала слоя, кг/м'; Е - модуль упругости слоя.

В пятой главе представлены так же многочисленные примеры применения методик проектирования и расчета конструкций дорожных одежд при учете вибрационного нагружения и сравнительного анализа по долговечности типовых и виброзащищенных конструкций. Эти примеры показывают высокую эффективность виброзащищенных конструкций для повышения работоспособности и долговечности нежестких дорожных одежд.

В тестой главе представлены материалы экспериментального определения динамических параметров нежестких дорожных одежд.

Теоретические расчеты показали, что частоты свободных колебаний многослойной дорожной конструкции достаточно близки к совокупности парциальных частот дорожных слоев. Частоты свободных колебаний зависят материалов дорожных слоев, а число энергонесущих частот равно количеству

элементов дорожной конструкции (слои дорожной одежды и грунт земляного полотна). Частотный диапазон колебаний покрытия, составляет 40...50 Гц и 30...40 Гц для плотного и пористого асфальтобетона соответственно. Для щебеночного основания эти частотные показатели находятся в пределах 16...25 Гц и 10... 16 Гц для черного и фракционированного щебня. Для подстилающего песчаного слоя частотный диапазон меняется в пределах 5... 10 Гц, а для грунта земляного полотна 2...5 Гц.

Экспериментальные исследования при участии автора были проведены на территории Эстонской республики на участке автомобильной дороге Таллинн -Санкт-Петербург. На участке проведения натурного эксперимента параметры конструкции дорожной одежды были близки к конструкции на дороге М-13. При этом ставились и решались следующие задачи:

- выявить вид колебательного процесса слоев дорожной одежды;

- зафиксировать реальный диапазон частот свободных колебаний дорожной конструкции;

- экспериментально определить величину приведенной площади дорожной одежды, участвующей в колебательном процессе в вертикальной плоскости;

- оценить уровень диссипативных сил в дорожной конструкции по времени полного затухания колебаний.

Для решения поставленных задач необходимо было возбудить в дорожной конструкции процесс свободных колебаний, исключив влияние внешних факторов, т.е. ударно-вибрационного воздействия движущегося автомобиля на дорожное покрытие, имеющее случайное сочетание динамических и геометрических неровностей, а также процесс распространения упругих волн деформации в горизонтальной плоскости.

Вторым важным условием соблюдения чистоты эксперимента была реализация ударного возмущения колесами автомобиля, возбуждающего свободные затухающие колебания в дорожной конструкции. Как известно, автомобильное колесо является упруго-диссипативной системой. Такая система характеризуется нелинейностью, величиной коэффициента восстановления, рассеиванием энергии колебаний посредством обрезиненных шин, гасящих высокочастотные вибрации, нагревом воздуха в баллоне и др. Таким образом, ударное воздействие на покрытие автомобильным колесом позволяет воспроизвести специфику процессов ударного взаимодействия колес с динамическими неровностями покрытия.

Регламентированные условия проведения эксперимента были обеспечены с помощью Дорожного департамента Эстонской республики и фирмы АБ Брасесот (г.Таллинн), которая представляла деловые транспортные интересы РФ в Эстонской республике.

Объективность полученных результатов натурных измерений обеспечивалась сотрудниками Центральной лаборатории физики Инспекции Охраны Здоровья Эстонской республики проводившими испытания и расшифровку экспериментальных спектров совместно с автором данной работы.

Для измерения вибрации дорожной одежды были использованы: измерительный прибор SVAN 948, акселерометр DYTRAN type 3143 MI и виброкалибратор Briiel & Kjaer 4294.

Измерения осуществлялись в соответствии с международными стандартами по методикам NT ACOU 082-1991 (NORDTEST METHOD) и NS 8176Е-1999 (NORSK STANDART).

Дорожная конструкция, на участке проведения эксперимента, характеризовалась параметрами, представленными в табл. 4.

Таблица 4 - Динамические характеристики слоев дорожной одежды

Материал слоя дорожной одежды Динамические параметры

толщина слоя, м масса слоя, кНс2/м жесткость слоя, кН/м

а/б плотный мелкозернистый 0,04 1,82 128000

а/б пористый крупнозернистый 0,04 1,75 80000

мерный щебень 0,12 4,56 72000

щебень известняковый фракционированный 0,24 8,21 108000

песок среднезсрнистый 0,20 7,03 20000

грунт земляного полотна -песок мелкозернистый 4,00 140,6 400000

Для возбуждения свободных колебаний дорожной конструкции производился сброс микроавтобуса Citroen с «деревянного клина» высотой 15 см поочередно передними и задними осями. После сброса с «деревянного клина» дальнейшее движение микроавтобуса исключалось.

Для обеспечения чистоты натурных исследований движение автотранспорта на все время проведения эксперимента на участке автомобильной дороги протяженностью более 500 м было прекращено.

Для анализа частотного состава колебательного процесса наиболее наглядным является экспериментальный амплитудно-частотный спектр по виброускорениям. Один из таких спектров изображен на рис. 20.

В результате статистической обработки получены следующие пиковые значения частот свободных колебаний дорожной конструкции:

• частоты 0,8 - 1,3 - 1,6 Гц - частоты свободных колебаний микроавтобуса на его подвеске:

• частота 2,5 Гц близкая к парциальной частоте грунта земляного полотна;

• частота 5,0 Гц соответствующая парциальной частоте слоя песка;

• частоты 12,5 - 16,0 Гц относящиеся к частотам фракционированного щебня и щебня пропитанного битумом;

• частоты 31,5 - 50,0 Гц характеризующие колебания слоев из плотного и пористого асфальтобетона.

6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80

Среднегеометрические частоты полос 1/3-октавах, Гц

Рис. 20. Экспериментальный амплитудно-частотный спектр дорожной конструкции после ударного нагружения

Экспериментальные амплитудно-временные характеристики (рис. 21) позволили установить, что наиболее интенсивные колебания наблюдаются в течение первых 2,5 сек, а продолжительное полное время затухания колебаний указывает на малый уровень диссипации в слоях дорожных одежд.

Время. с*10"'

Рис.21 - Амплитудно-временная характеристика дорожной конструкции

Экспериментом установлено, что полученный частотный спектр свободных колебаний дорожных одежд идентичен спектрам, зафиксированным при движении автомобилей. Следовательно, колебательные процессы в дорожных одеждах представляют собой процессы свободных затухающих колебаний.

Численные значения теоретических и экспериментальных частот достаточно близки. Это означает, что величина расчетной приведенной площади дорожной конструкции действительно находится в пределах И,,,,= 18...20 м2

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В результате проведенного цикла исследований было установлено, что одной из основных причин низкой долговечности в эксплуатации нежестких дорожных одежд является высокий уровень их вибрационного нагружения. Отсутствие учета этого вида нагружения приводит к тому, что недостаточные прочностные показатели дорожных одежд закладываются еще на стадии проектирования.

2. Разработанные основные теоретические положения, связанные с вибрационным разрушением нежестких дорожных одежд, состоят в следующем:

> При движении автомобилей дорожные конструкции подвергаются вибрационному нагружению. Вибрационным нагружением является процесс свободных затухающих колебаний слоев дорожной одежды, который формируется в вертикальной плоскости. Возбудителем этих колебаний является автомобиль, кратковременно или ударно воздействующий на дорожное покрытие в различных сечениях;

> При вибрационном нагружении во всех элементах дорожной конструкции формируются знакопеременные многочастотные деформации(прогибы), которые в совокупности увеличивают число приложений расчетной нагрузки за срок службы дорожных одежд. За счет этого происходит преждевременное разрушение дорожных слоев и прежде всего асфальтобетонных покрытий;

> Особенно высокий разрушительный уровень колебательной энергии реализуется при ударном взаимодействии колес автомобилей с динамическими неровностями покрытия;

> Колебания слоев дорожной одежды характеризуются сравнительно большими и продолжительными динамическими прогибами, которые можно смоделировать как прогибы, возникшие за счет нагружения дорожных конструкций от колес условных движущихся автомобилей. За счет этого вибрационное нагружение слоев дорожных одежд рекомендуется представлять как воздействие на расчетное сечение условных автомобилей с различными нагрузками на ось.

3. Установлено, что для моделирования процессов вибрационного разрушения дорожных одежд вполне корректно использование цепных одноплоскостных моделей, сформированных на основе равенства частот свободных колебаний модели и реальной дорожной конструкции. Каждый слой дорожной одежды является единым колебательным обьектом, обьединяющим в себе инерционный, упругий и диссипативный элементы. Это позволяет смоделировать процесс взаимозависимых колебаний многослойной дорожной одежды и выявить силовые и деформационные показатели вибрационного нагружения дорожных конструкций.

4. Разработанный метод динамического соотношения парциальных частот смежных слоев дорожных одежд, позволил сформировать в дорожной конструкции колебательные процессы с противофазным действием динамических сил и за счет этого достичь пониженных вибрационных нагружений.

5. Теоретически доказано, что понижение уровней вибрационного нагружения эквивалентно уменьшению интенсивности движения автомобильного транспорта и следовательно может существенно повысить работоспособность и увеличить долговечность нежестких дорожных одежд в эксплуатации.

6. Созданные методики расчета нежестких дорожных одежд на прочность по допустимому упругому прогибу и на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе с учетом вибрационного фактора обеспечивают возможность проектирования дорожных одежд с пониженным уровнем вибронагруженности для повышения работоспособности и долговечности дорожных конструкций.

7. Разработанный теоретико-графический метод определения расчетных сроков службы покрытий может быть использован для прогнозирования ожидаемых сроков службы покрытий без усталостного трещинообразования. дорожной одежды.

На основе выполненного комплекса исследований был предложен ряд практических рекомендаций, направленных на повышение качества проектирования и улучшения эксплуатационных показателей дорожных одежд.

1. Рекомендуется при проектировании нежестких дорожных одежд использовать метод динамического подбора параметров слоев и методики расчета на прочность по допустимому упругому прогибу и на сопротивление усталостному разрушению с учетом вибрационного фактора.

2. Производить расчет толщин слоев дорожной одежды по математической модели динамического соотношения частот смежных слоев.

3. Внедрить в практику строительства многослойные дорожные одежды с пониженным уровнем вибрационных нагружений, особенно для строительства автомобильных дорог с предполагаемым высоким процентом многоосных грузовых автомобилей в транспортном потоке.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах н изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

1. Осиновская В.А. Определение прочностных показателен асфальтобетонного покрытия автомобильных дорог по скорости распространения ударной волны //Транспортное строительство. - 2006. - № 9. - С.29 - 30.

2. Осиновская В.А. Основные принципы формирования динамической модели взаимодействия автомобиля и дороги //Известия Томского политехнического университета. -2006. - том 309. - № 5. - С. 145-147

3. Осиновская В.А. Транспортный поток как динамическая характеристика воздействия на автомобильную дорогу //Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2006. - Вып. 1 - №3 (14). - С. 160-163

4. Осиновская В А. Математическая модель динамического паспорта дорожной одежды //Транспортное строительство. - 2007. - № 10. - С.24 - 25.

5. Осиновская В.А. Динамическая паспортизация автомобильных дорог //НТ'Г-11аука и техника транспорта. - 2007. - №4 - С.81-82

6. Осиновская В.А. Новая концепция преждевременного разрушения нежестких дорожных одежд //Транспортное строительство.—2010 - № 3- С.6-8.

7. Осиновская В.А. Вибрационное пагружеипе нежестких дорожных одежд // Вестник МАДИ. -2010. - Выи.4( 19). - С.79-83.

8. Немчинов М.В Осиновская В.А. Заметки о расчёте дорожных одежд //Наука и техника в дорожной отрасли. - 2011. - № I. - С. 34-36

9. Осиновская В.А. Дисснпатпвные характеристики материалов слоев нежестких дорожных одежд //Наука и техника в дорожной отрасли. - 2011. - № I. - С. 11-12

10. Осиновская В.А. Внброзащнщсппые конструкции нежестких дорожных одежд // Транспор тное строительство -2011.- № 2- С. 21-23

11. Осиновская В.А. Оценка динамики грунта земляного полотна при вибрационном нагружеииин дорожной конструкции //Строительные материалы — 2011. - №2. - С. 45-46

12. Осиновская В.А. Обоснование величины расчетной скорости движения автомобилей при проектировании нежестких дорожных одежд с учетом их вибрационного нагружения // Известия КГ АСУ - 2011. - №3( 17). - С. 179-183

13. Осиновская В.А. Пути повышения долговечности нежестких дорожных одежд. // Вестник МАДИ-М.: Изд-во МАДИ. 2011. -№4(27). - С. 77-80.

14. Осиновская В.А. Методика проектирования нежестких дорожных одежд при учете вибрационного нагружения //Интернет-журнал «Науковедение». 2012 №4 (13) [г)лектронный ресурс).-М. 2012. - Режим доступа: http://naiikovedenie.ru/PDr/4vn412 pdf, свободный - Загл. с экрана.

15. Осиновская В.А. Вопросы моделирования колебаний нежестких дорожных одежд //Наука и техника в дорожной отрасли. - 2012. - № 4. - С. 26-28.

16. Осиновская В.А. Моделирование частотного спектра колебаний дорожной конструкции автомобильной дороги // Вестник МАДИ. - 2013 - Вып.4(35). - С.72-77.

17. Осиновская В.А. Вибрационное папружснис нежестких дорожных одежд // Научный Вестник ВГАСУ. - 2014. - Вып. 1(33). - С.34-44.

Монографии

18. Осиновская В.А. Вертикальная динамика автомобильной дороги прп ударном воздействии автомобиля /A.B. Смирнов Колебания и волны в дорожных конструкциях: монография. - Омск: СнбАДИ, 2006. - С.82-106.

19. Осиновская В.А. Вибрационное разрушение нежестких дорожных одежд: монография. -М.: Техполиграфцентр. 2008.-203 с.

- 1 5 - - 2 3 1 S

Основные публикации в прочих изданных

20. Оснновская И-А. К «опросу об оценке и прогнозировании колебаний автомобильной дороги /Проблемы строительною н дорожного комплекса //сб. науч. тр международном науч.-техн. копф. - Брянск, 2006. - Выи 4 - с.59-63.

21. Оснновская Н А Формирование вибрационных динамических сил и дорожной конструкции /Современные иаучио-техппческне проблемы гранен, стр-ва //материалы всерос науч -практ. конф. - Казань. КГСУ. 2007 - С.203-205.

22. Осшюпская Н А Теоретическая оценка вибрационного нагруження дорожных конструкций Miioi ооспымп грузовыми автомобилями /Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасность дорожного дпнженпя //сб науч. тр. всерос. пауч-нракт. конф. - Казань: КГСУ. 200К.- C.2KI-2K3.

23. Оснновская Н А Оценка вибронагруженоетп нежестких дорожных одежд /Современное состояние п пшювацпп транспортного комплекса //Материалы межд\ народной науч.-техн. конф Том I - Пермь. 2008. - С. 59-63.

24. Оснновская В.А. Динамическая оптимизация конструкции нежестких дорожных одежд /Международные транспортные коридоры //сб докл. науч.-практ. конф. - Баку: Изд-во МСД, 2008. - С. 173 - 177.

25. Оснновская В.А. Экспериментальная оценка динамических параметров слоен дорожных одежд. // сб. науч тр. Первого Всероссийского Дорожного Конгресса. — Москва: ВФ МАДИ(ГГУ). 2009,- С 213-214

26. Оснновская Н А Основы расчета нежестких дорожных одежд с учетом внбронагружеипостн. /Вопросы строительной механики н надежности .машин н конструкций //сб. па\ч тр - МАДИ:, 2010-С.50-53

27. Оснновская В.А. Причина ускоренного разрушения дорожных покрытии /Инновации в транспортном комплексе Безопасность движения. //материалы международной пауч.-иракг копф.—Пермь. 2010,- Том 3. - С. 48-50.

28. Оснновская В.А. Теоретические предпосылки преждевременного разрушения нежестких дорожных одежд //сб науч тр Второго Всероссийского Дорожного Конгресса. -Москва ВФ МАДИ, 2010 - С 99-102

29. Оснновская В.А. Анализ механизма вибрационного повреждения пежеегкпх дорожных одежд //тезисы докладов 69-ой науч.-метод, и науч -исслсд. конф. МАДИ - М., 201 I. - С. 19-20

30. Оснновская В.А Вибрационное нагружепие как фактор преждевременного разрушения дорожных одежд. // Современные строительные технологии «Красная линия» Выпуск «Дороги». - 201 I -№ 52. - С. 35-37

3 I. Osmovskaya V.A Vibrating destruction of flexible pavement and a ways of increase of their durability. //Structure and linvironnicni Kielcc University of Technology. Faculty of Civil and Unvironincmal lingiiiccring. - 2012. -Ns.4. - vol.4 - pp.5-10.

32. Оснновская В А. Анализ расчетных алгоритмов дорожных конструкций

автомобил......... дорог // сб. научи, тр Третьего Всероссийского Дорожного Конгресса. -

Москва: Техполнграфцснтр, 2013 - С.37-43.

Патенты на изобретения

33. Конструкция дорожной одежды: пат. RU № 2399715 CI Рос Федерации: МПК liOIC 7/00 (2006.01) /Оснновская В.А.: заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования МАДИ. - опуб 20.09.2010. Бюл. № 26. - 6 с.

lliVuiucJiirt п печать 20 11 2014 г 1»>маш офссшан Печам, цнфриклм

Тира* ЮН )к! Tiiiioi рафля ООО "МрппгС апдЛп"

I I 5H4.V г. Москпа. ул. Колыиая 1Ч|>п\чойскли. .1.5 I к I Тс I M45-SH7-7I-H

Л WW |)nnl.Slllu HI

2014251174

2014251174