автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Разработка методики ускоренного определения деформативных характеристик дорожных конструкций по очертанию чаши прогиба

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ КИЕВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ,

На правах рукописи

ТИТАРЕНКО. Александр Михайлович

УДК 625.85.001.2

/РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ОЧЕРТАНИЮ .. ЧАШИ ПРОГИБА .

^Специальность 05«23.II - Строительство

. _автомобильных дорог и аэродромов

Авто ре'фе ра т

диссертации на с0ис2сание ученой степени кандидата технических наук •

\

1992

Габоха »'юливиа £ Кизваком автсиобильно-доро»яом ншяиум.*

Научна» рухоподшалп! доктор технических наук, профессор 8аворицяиЭ Владимир Иосифович;

кандидат технических наук Супрун Анатолий Сергеевич.

Официальные снпонзьты: доктор технических наук, профессор РадовокиЯ Борис Сонойлович;

; нандидат технических наук, профессор Крпвчецко Владакьр Григорьевич.

"едуща организация - Украинский гооударотвенгшй концерн по строительству, ремонту и оодпрггл-нию овтоыоЗяльных дорог /Укрдсротроз/,

Вашига ооотоигсп " 1993 года на засе-

дании спйцкалйэщзованного совета Д,6б8.09.02 яри Кывоком .алтоиобпльно-дорокйои киот эту та по адресу: 252010, г.Кизв-Ю", .ул.Суворогв, I.1

С диооаргацивй ыояпо оанакоцкпся в библиотеке Киевского' агтоссбильио-дорожиого. института. '

Автореферат разослан " /3 " 1592 г..

. . Учеянй секретарь . •

специализированного ооаёта,, • ^ к^кдидаг текшпеоко наук, - /•

доцзяз ^.' -^Г* ' Дыятриэз

, ' ' ЙиаолпЯ Пикопеенчч

' 1

.. . ; • ' I ] - £ I

ОБШЛ.Я УАРШйРГХЖЗА РАБОТЫ

Актурльностъ теми. В последние годя все больиее значение приобретают работы по реконструкции и капитальному ремонту дорог, которые по своим техническим показателям не соответствуют условиям возросшего дзпкеиия. Существенным является тот факт, что подавляющая часть протякениостк дорог в стране шоет тонко-.слоПну*? оделзду, способную пропускать в расчетный период автомобили с осевой нагрузкой не более 60 кН. Основной задачей при нрпнятиг решения по назначению вида ремонтных раб^т при капитальном ремонте з том числе и усиления дорожных одевд является обеспечение требуемых эксплуатационных юказатояей дорог при мн-Ийиальннх затратах ыатериалышх к трудовых ресурсов.

Реиеняе отоП задачи усложняется той, что необходимо учитывать большое количество Факторов, в том числе одного-из основных - состояние дородной одеззда. Б настоящее зремп контроль и оценку дефорцатпзкых характеристик дорожных одезд производят в ограниченной масштабе. Это объясняется прежде всего налой производительностью средств контроля, а такке - отсутствием надежного способа их определения.

Целью исследования является разработка иетодгаш ускоренного определения дефорцатившх характеристик слоев дорошюй одеад и грунта земляного полотна по результатам исследования формы по-ъерхности ее покрытия /чаши прогиба/ при действии расчетных нагрузок.

Научная новизна работ» состоит в решении задачи определения значений модуля упругости,грунта земляного полотна и пакета слоев дорогпоЯ одежда по параметрам чаши прогиба поверхности покрытия с учетом влияния вязких свойств материалов слоев и грунта, и обосновании кетодики и установлении ренинов измерения для . определения, характеристик кривой чалш прогиба созданной установкой. На основе учета реологических свойств материалов слоев до-рояной одезды и грунта земляного полотна 'получена количественные соотношения, уезапавлйваище связь иэзду динаагческиа 'и статический прогибами /общими ыодулгаш упругости дорояной- конструкции/ с относительной толципоЗ органомнэральяых слоев в конструкции дороЕноЗ одезда. -.......

Достоверность -результатов» Теоретические исследования вппол-нейа с использование»! согремеянах натодов ыехавики твердого де-

формируемого тела. Экспериментальные исследования, проведенные в ходе полевых и стендовых испытаний конструкций дородных одекд, результаты численного анализа на ПЭВМ подтвердили достоверность *еор«тич^ских выводов и основных положений работы. Сходимость теоретических исследований с результатами экспериментов доказана иетодаии датематкческой статистики.

Практическое значение. Разработана методика, позволяющая по результатам измерений параметров чаши прогиба определить значения модулей упругости грунта земляного полотна и пакета слоев одевды. Методика предназначена для использования при разработке планов проведения реыоитно-зкеплуатацпонных иероприптпй й проектов реконструкции и капитального ремонта доронных одежд, где дает возможность обоснованного назначения .толцпны. слоев усиления. Методика включает расчетный аппарат /форэтлн, таблица, графики, программа для ПЭВМ/ ц инструментальную часть - установку для измерения необходимых параметров дефорыированной поверхности покрытия. .

Прадлокени зависимости для перехода от статических прогибов к динамическим и наоборот в эазлсиаости от относительно!! тодшш органоыинеральных.слоев в конструкции дорозшоИ одазады,. Разработана иотодакц: (гроведенин измерений -/регистрации/ кривой ветви . разгрузки чаши прогиба поверхности дорожной конструкции создан- ■ ной установкой; определения общего эквивалентного иодуля упругости дородной конструкции по данный динамических иегштавий ее движущейся нагрузкой. .. •

.Внедрение. Результаты настояцшс исследований использованы ,. при разработке система рвдоптш-зкеплуаха'ционвих' мероприятий для' /эастков дорог',' oöaeiä протягснность» БЭС кы, обслуживаемых Ровон-, екни сблавюдорои к Уцрдорои !1> 8 концерна "7!срдорстройп. йате-'-риалы диссерхацки еспользовались при разработке seau по установлению "Реги'оиадйных и отраслевых норм.погреиопткш: сроков слукбы нежестких дЬрогшх.одаэд'и uoiçutiiII /ÈCII 41-88/ Ц., Шшавтодор 'РСССР 198В г., ваарчеш з "Техивчесюш правила раиоита. и содержания автомобильных дорог3 /ECU 24-68/ П., Транспорт" 4 1989 т. /гл.2/. , ••'■:.-

• Л проба у:;:. : «¡ггерналы дяссертадЕи'докаадавазгнсь н получшш о добре низ иа 45,46, 4-7,' 48 изучпо-тохвачеекш: ЕоЕ$ерёнцЁйх КЩ1 /г.Кязв 1939-1992. г.г./.- - '

■ П.тблихацггз. По uaispaaau àgscapsaggg опубликошноб печат-

'них работ,, получено 2 авторских свидетельства и одно полокитель-пов решение на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное текст изложен на 150 стр. машинописного текла и содержит 13 таблиц и 35 рисунков.

СОДЗРУАНИЗ РАБОТЫ

В п^воЗ главе проанализировано состояние вопроса об учете фактического модуля упругости грунта земляного полотна и пакета слоев до^о.кной одежда при назначении вида работ капитального ремонта, существующие методы и средства их определения, сфораудированы цель и задачи исследования. Е .основу нормативных методов расчета дородных одеад полонены.решения, основанные на теории упругости о напряаенноц состоянии многослойных систем. Это направление интенсивно развевалось под руководством Н.Н.Иванова,

A.Ц.Кривисского, М.Б.Корсунского.

Дль анализа напрякенно-деформирозанного состояния доротшх одеяд преимущественно используются решения P.M.Раппопорта, Г.С.Шапиро, Б.И.Когана, Н.Б.Корсунского, П.'И.Теляева, В.С.Никишина, А.К.Приварникова, В.П.Плевако, Б.С.Радовского, А.С.Супруна, Д.Буршстера, Р.Шепери, Д.Бленда, Е.Ли и др.

Развитие и становление отечественных методов опенки качества нежестких дорояных одежд связано с именами таких ученых, кап HiH.Иванов, А.К.Бируля, В.Ф.Бабков, Б.К.Некрасов,.А.Я.Тулаев,

B.Н.Сиденко, Г.К.Глушков, А.Я.КалужскиП, А.Б.Васильев, D.M.Яковлев, Б.И.Барздо, и.И.Мпхович, В.И.Заворицкий, М.С.Коганзоп, В.К.Апестпн п.др. .

В результате этих исследований была создана суцес^вующая систем трапспортно-эксплуатадЕОшшх показателей нег-естких .одё'ад,характеризующая их качество как части дорояной конструкции.

В Настоящее время дорожная одеада рассчитывается методанп теории упругости. За основную дефорыативнуп характеристику в нормативных документах по расчету дорожных одэвд принят мод>ль упругости. Показателями прочности иат ерзало в являйся допускав- ; мне напряжения па растяяение при изгибе и сдвиге.

При полевых испытаниях оценку деформатившес свойств одезд производят в соответствии с действующими рекоизвдацияии цо вели-

чине максимального про^чба под расчетной статической или динамической нагрузкг ж, л.;бо по результатам вскрытия оде яда. Основой для разработки нормативных методов оценки деформативных свойств нежестки:" дороаных одезд явились теоретические и экспериментальные кос/■ "озания. Н.Н. Иванова, А.К.Еируля, В.tú Яковлева, В.К.Апе-стина, А.О.Салля, А.Я.Тулаева и других ученых. .

Pt „ультирующш показателен физкко-Михаикческих свойств, получаемом в результате оценки рекомендуемыми ыетодами является общий модуль упругости дороетой конструкции

Однако, как показывает анализ принимаемых проектных решений, этой информации о фактическом состоянии дорожных одезд крайне недостаточно для принят, элективного и сбоснозанного решения по назначению вида работ при капитальном ремонте. Его чаще всего, отождествляют, с. усилением /расчетом толщины слоя усиления/ дорожной конструкции, не принимая во вникание возможность выполнения ряда других работ, предусмотренных составом работ данного ремонта. Это обстоятельство объясняется прегпе всего отсутствием необходимой информации об изменившихся свойствах'конструктивных слоев дорожной одежда и грунта земляного полотна. Если общий модуль упругости.и дает общее представление об изменившихся дефор-матгвнкх свойствах всей конструкции,- то. остается не йсен вопрос, по вине какого элемента дородной конструкции произошла потерн прочностных свойств, á также вклад отдельных конструктивных элементов /па"ет слоев дорожной одежды, грунт земляного полотна/ в общие деформатЕвные свойства конструкции..... .

Б последнее зремя усилия многих исследователей направлены .. на изучение параметров, чаши прогиба поверхности покрытия от-дей-■ сх'вия нагрузки,' т.е. , кривой, .характеризующей распределение прогибов вдоль оси,-совпадающей с направлением движения автомобиля. Так, изучении.закономерностей изменения,формы и очертания чаши прогиба посвящэйи работы Б.С.Радовского, А.С.Супруна, А.Б.Смирнова, А.Н.Шака и др.-Вопросы оценки распределяющей, способности дорожных оДбзд по. параметрам чаши прогиба рассматривались -. ВД.Лейзак, ЮЛ1.Яковлевым, Е.О.Баладзнко, -Б.П.Кориковым и др. Однако, исследования, направленные.на изучение вопросов связанных, о определением дефирматившх.харыстарпетЕК слоев дорожной конструкций по очертании чаши прогара не подучили пока' должного развития. .

' Анализ довволюг .такге установить, что зущаствукдае в насто-

ящее время, средства измерения деформативннх характеристик дорожных конструкций не позволяют получать на уров!^ производственных потребносте'5 надежные данные параметров чаши прогтха п тем самии увеличить объем получаемой информации о фактическом состоянии дорожных конструкция.

При выполнении настоящей работы были поставлены следующие задачи:

г- обосновать принципиальную возможность и достоверность определения модуля упругости грунта земляного полотна и пакета слоев по дашши о чаше прогиба дорохной одеьда от действия расчетной нагрузки;

- создать установку для полевого огределеняп параметров чаши прогиба дорокных одевд,обосновать расчетные рекимы измерения;

- разработать, методику обработки экспериментальных данных для получения деформативних характеристик грунта земляного полотна и пакета слсев дорокных одеэд:

- разработать практические рекоцелдацли по использованию метода -и установки для определения дефорыатизннх характеристик до-.роишх кокструлций.

Во второй главе излагаются теоретические предпосылки исследования: обосновываются расчетная схема-до^огноЗ одежда, способ расчета пска-ателей ее дефорнативннх свойств, приводится-численный -аиалиЕ предлагаемого способа определения модуля упругости грунта земляного полотна и модуля'упругости пакета стоез дородной одаэды.. •

Дорояная одозда рассматривается ка_. дзухслойноя упругое полупространство /слоя конечной толщины на поверхности грунтового однородного полупространства/. Такая расчетная схема вполне оправдана, так как "пакет" слоев дорожкой' одежда ко зет бить приведен к эквивалентному слою известными методами. В соответствии с действующим в' гасхояцео время' нормативном документом по расчету -некастких дорожных оденд БСН 46-33 нагрузка принимается ооеспа-нетрлчЕОй, равномерно распределенной по площади круга радиусом 1? и интенсивностью действия . Каждый слой двухслойной сис-теиы характеризуется модулей упругости -ЗЪ и коэффициентом Пуассона¿Си Кривая распределения прогиба /чаша прогиба/ от дейст- . вин нагрузки характеризуется значениями прогибов на расстояниях П от оси приложения нагрузки. Длительность действия наг-

рузки в расчетной схеме учуивается формой, величиной и размерами чаши прогибе, изггрение которой производилось при принятых в нормативном документе расчетных схемах нагрукения.

. Наблюдения за поведением-дорожных одезд показывают, что изменение с^оцств конструкции /применяемые материалы, особенности конструирования, состояние грунтов и т.п./ непосредственно связано с собенностями деформирования их п^и неизменной характере воздействия нагрузки. Иными "ловами, существует принцип обратимости, когда чаш прогиба является результатом взаимодействия нагрузки и свойств полупространства, т.е. для двухслойной скстеш .

Шп --¿(Е^&^/ьЪЯ,п); ;1/

(/?п . ..

- '■' Таким образом цохно утьзрждать, что при известных параметрах чили прогиба и условиях кагрукения можно рассчитать показатели, которые бы характеризовали свойства полупространства в целой* Применение точного решения,- полученного Б.И.Коганом для решения данной задачи, затруднительно, .¿ак как .для его реализации требуется располагать, значениями "опациалышх" расчетных характеристик, определение которых з полевых условиях затруднительно, а зачастую и певоз.цонно, Известно такге, что в слоях до^оааой .'• . одевдц значения вертикальных нормальных напряжений ¿.рас-., считанные по существующим-в настоящее вреия точный репююани,сов-. г •дает с'данными многочисленных эксперт: кталышх исследований» Относительно чаши прогиба поверхности п-жрытия, «о получаеше результаты свидетельствуют о завышении характеристик распределяющей спос6б.п6стп'донотрур.ц1ш дороаноЯ одеядн. N .

Поэтойу рассыотрено ряд приближенных решений, свявыв:.щиг ; ¿оличины вертикальных перемещений /прогиб/ поверхности

одегда, как двухслойного упругого однородного изотропного полупространства;. с показателями его дефорыативных свойств Е{ , при действии расчетной лагрузки. , - ' .

Б результате численного анализа и 'сопоставления йолучеппых результатов в одноц случае с точный рэиенсаи /формула Барбера и

решением Б.М.Когана/; в другом с использованием зависимости М.Б.Корсунскогс с ре ультатеми экспериментальных данных испытаний дороюшх оде ад /рис Л / получена система уравнений /2/, решение которой позволяет при известпых значениях параметров кривой прогиба /чагаи прогиба/ ¿¿¡г; , толщины дорохпой одежда Л и параметров нагрузки / , р / определять значения -27* /модуль упругое.и грунта земляного полотйа и ¿¡7, /модуль упругости эквивалентного слоя, который инет такую ;;е толщину, что я пакет слоев испытываемой дорояноЯ одеяди/

Шп

т.

5PD

О,

? 956 ^'/Зг ~ *

/г/

/JL 0,67 \ R

С1/С-

ТЩбтТЖ

V R

^■лФжТ

У

Cutcf/g

кчя

7/

jL

grumte; ла

tz

. ~ величина rrpo-■гиба поверхности двухслойной система сооз—/

Б55СТВ9НН0 ПОД ОСЬЮ ;

действии нагрузки. •. /наксиаальное значение/ 'я на расс!ояйиях ^. п 7i от оси действия нагрузки /"'окоп- . нальйого значения/,cuj . h - толпщка зврх-. . него слоя /"пакета" слоев дорожной, одещда/, .о-я; -Р , - удельное давление ла поверх-'поста, idlla; Х> . , - соответственно дгаметр и радйус отпе-

чатка кблеса расчетной нагрузки, см. •

О целы установления влиянии забранной сочетания пар J/ п

Рис.1. Сопоставление эксперпнеитальпих данных хергжальшх перонещашй поверхности дороалоИ одэад с знчиевенпшш по зависимости li.B.Kcpcyncnoro

И , соответственно и , на получаемые /рассчитанные/

значения модулей упругости и бал пр веден численный анализ предлагаемого способа. ,

В результате численного анализа установлено, что значение Тл ж должны выбираться таким образом, по бы выполнялось условие .

Я ^ Г/ ^ П + ^ г* ^ 10& ^ /3/

Точность вычислений возрастает в том случае, если дополнительно соблюдается условие

Д - п > £3/? А/

В третьей главе выполнен численной анализ деформированного ооотояния нежестких дорожных оделд при динамическом и статическом режимах действия нагрузки, на. основании которого установлено количественное -соотношение /коэффициент перехода/ между динамическим и статическим значением модуля упругости. - . . .......Численный анализ напрятшо-деформиро вашего состояния дородных оде уд под действием неподвижной и движущейся нагрузки выполнен по программе СТЕНД, реализующей разработанный А.С.Супруном способ р°ше.ния задачи о напряжениях, деформациях и перемещениях, возникающих в дорожной-одезде как-слоистом линейном вязко-улругом беэинерцирнноы полупространстве, по поверхности которого движется нормальная нагругча, равномерно распределенная по площади круга, траектория движения, величи-а и скорость которой изменяется по произвольному-закону. ......

При этом в соответствии .с существующими расчетными, схемами /БСН. 46-83/ время воздействия, нагрузки принято: для неподвижной нагрузки 600 с, для движущейся г ^ = 0,1 с. -

. , Всего введенном анализе было рассмотрено более 40 конст--рукций- дорожных одежд наиболее распространенных на автомобильных дорогах Украины. . - . . - . .

В качестве исходных данных использованы расчетные'кривые функции релаксации дорожно-строительных материалов- и грунта земляного полотна, установленные на основе проведенных Б.С.Радов-оким и А.С.Супруном экспериментальных исследований.

В результате проведенных вычислений для каждой из рассыат-

риваешх конструкций дорожной одезды были получены значения статического ¡¿^т. и динамического ¿¡Йи». прогиба..год центром действия нагрузкч и соответствующие количественные соотношения

Для установления основных закономерное.оЯ количественного изменения соотношения ¿л произведен анализ влияющих факторов.

На первой этапе было'установлено, что наибольшее влияние на количественное соотношение /коэффициент перехода/ оказывает относительная толщина ор.аномкнералышх слоев дорожкой конструкции Ас/*- %

Получены ур^непия зависимости

Определение вида.Функции регрессии и коэффициентов уравнения произведено по методу наименьших квадратов с применением ЭВМ ■путем апробирования рчзличных.математичесгнх функций: линейного приближения, экспоненциальной, степенной, показательной, параболической. -- .....

Для члс;оты эксперимента отдельно рассматривались конструк-' . ции дорожных одекд- с усовершенствовавши капитальный я усовер-сенстзованшш облегченным типами покрытий.

- В 'результате обработки и анализа экспериментальных данных., получена, уравнения регрессии изучаемой.зависимости:

а/, для дорожных одеад с усовершенствованным кандальным типом покрытия '

; /...../6/

.6/ для .дороЕшис 'одевд с усовершенствованным облегченный типом покрытия

Уравнения /б/, л /7/ установлены для. дороаннх конструкций, у которых, относительная толшша оргакомянврплышх слоев изменялась в прадедах: для уравнения /6/ -

■

для уравнения /7/ -

гг .

Л ий<п О

Регрессионные урачневлп проверены на адекватность по критерию Фишера. Расчет :лполнен при уровне значимости оС я 6,05.

Анализ уравнений показывает, что. с увеличением относительной толпны органошшеральных слоев /рис.2/ количественное ооот-ношение /коэффициент перехода/ ыежду статическим и динамическим прогибами- увеличивается и может достигать в рассмотренных пределах зн.лений Нпег- 1,22 + 1,93.

В четвертой главе дано'описание конструкции и принцип работы созданной устапвки для измерения /регистрации/ чаши прогиба /кривой распределения прогиба ветви разгрузки/, приведены резуль-тчты экспериментальных работ по исследованию деформированного состояния нежестких дорокных.оденд.

Созданная установка /рис.3/ выполнена на уровне изобретения*.

у____

». реи/млютн .

лкспе ру нгмта; -

% - »испгруннгтальмые .

к&Т.

"" 1?ис.2. Влияние относительной толщины органомийералььых ' . слоев ьа количественное соотношение ыевду ста-„ . .. ' тическим и динамическим ррогибшш: . » 1 - для 'дорояных одевд' с усовершенствованным . капитальном типои покрытия; .

• ■ • .* 2 - для дорокных одевд с усовершенствованным I . облегченным типом покрытия.

• К настоящему времени получено положительное решение ВНЙИГПЭ й 4820498/33 оя^Б.05.91 г. Установка позволяет относительно . просто реализовать способ как статического /неподвижная расчетная нагрузка/ так и динамического /з процессе непрерывного дви-кения расчетной нагрузки/ нагрухешш. .

Экспериментальные задачи^ которые решались для достижения цели настоящего исследования свелись й следующим* обосновать до'. стоверность получае шх значений' характеристик чашй прогиба при использований созданной .установки'; обосновань вабор координат на •криво.)-распределения, прогиба /чаши прогибе,'.дан обеспечения точ-

Рис.Э..Установка для испытания дорожных одеад УНК-5 в рабочем положении

ности определения /вычисления/ мсдулп упругости эквивалентного слоя дорожной одежды и модуля упругости грунта земляного' полотна £7Х ; количественная оценка соответствия теоретических результатов, полученных в настоящей работе /гл.2, 3/,.экспериментальным- данным.

Экспериментальные исследования прозодилч в'1989-1991 г.г. на сетц эксплуатируемых-автомобильных дорог Украины с одеждами усовершенствованного типа в сроки, совпадающие с периодами осеннего и весеннего накопления влаги в слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна.. Воего было иопытано 16 конструкций дорожных одежд сдсовершенстяовашшм капитальным и облегченным типами покрытий автомобильных дорог, расположенных во П и Щ дорожно-клийатичес-ких зонах. ' . -,. • . ■ г. ■

Оценка достоверности получаемых значений, характеристик чаш -прогиба дорожных-конструкций при. испытании установкой выполнялась путем сопоставления измеренных /записанных/ ординат кривой прогиба , взятых на одинаковых расстояниях Т? от оси дей-

ствия нагрузки, й аналогичными измеренными /записанш-т/ ,о использованием рычажного прогпбоыера как эталопного нлУ<5о?1. Типичные результаты йсНытаний представлены на рис.4.

По результатам испытаний установлено, чм значепия ординат Кривой прогиба, измеренных о использованием установки и промбо-мера, достаточно хорошо согласуются между -зрбой. Отношения их-аб-солвтных величин, рассматриваемых.на равноуда;.энных от оси действия нагрузки точках, в основном лежат в пределах 0,9...I,10 я лишь для отдельных брдпна! кривой прогиба, находящихся на рг.з- -стояния 1,82 м, достигаю! 1,12; .1,15. ': ', .,;. о .

В хода экспериментальных йсследовавий деформированного сои' 1 г

II

л

а зз ом ».99 /.за

165 19В

П*

Р-сЛ. Результаты испытаний дорокных конструкций:

а/ кркзне прогиба ветви разгрузки, измеренные с

использованием установки;, б/ кривые прогиба ветви разгрузки, измеренные рычакным прогибомером с индуктивным преобразователем модели М-217

тояпия дорожных конструкций уточнены границы и условия выбора значений вертикальных перемещений на кривой ветви разгрузки чаши прогиба, обеспечивающие при реализации предлагаемого способа точность определения'/вычисления/ модуля упругости эквивалентного слоя дорожной одевды и модуля упругости грунта земляного полотна. При эт^м условие /3/ имеет вид

Это объясняется тем, что для некоторых конструкций дорошсс одевд становится затруднительно достаточно точно устанавливать ■ значения прогиба'по кривой прогиба на удаленгл от беи действия нагрузки более чеы ВК , значения которых относительно налы и порой соизмеримый с точностью измерения,- Подтверядены также, полученные количественные соотношения, устанавливаете связь иззду статическими и динамическими значениями прогибов /общих модулей унругости..дорояной..од0эдц/ с оть-ЮЕтел^ной толщиной органошше-ралклх слоев ... конструкции дороаной-одевда. Показана хорошая" сходимость результатов.определения значений дзфсркатЕвпшс характеристик, дорожной конструкции известными способами к предлагаемы!', -Полученное качественное д количественное-согласие результатов теории и эксперимента свидетельствует о во'змокности исполь-

тг 4 гх 4 б я . п * язя «

/а/

!зования предложенной, .методики для определения-модуля упругости' эквивалентного слоя дорожной оде гада и модуля упругости грунта земляного полотна по. очертанию чаши прогиба поверхности покрытия дорожной конструкции.

Те&регпи^рскыя ¿¡¿эсгъая IS^.

р, е, S5HH*

111 си черныйiqentt'4

пмееагяв суc^tjHOX,

Рис.5. Сопоставление теоретических и зксперш^ятальных данных на примере, одной из испыташг: : конструкций дорожной одезды автомобильной дороги Киев -Харьков, км 128

. . , ..........Р

В.пятой глава предлагаются некоторые рекомендации по практическому применению результатов исследовангй, представлено обоснование эффективности использования предложенной методики опрсдв-ленпя деформативных характеристик дорожизй конструкции. . -

Разработана Яетодика проведения измерений прогиба, кривой "чат" прогиба дорояных конструкций установкой ~ипа 7НК-5 О1.!етодк-ка. устанавливает порядок проведения измерений вертикальных перемещения поворхпоси: покрытия - кривой "чаши прогиба /ветви раз-грузки/ дорожной конструкции под колесом автомобиля как движущегося; те:: а'стоящего а расчетной 'голгчиной не?рузки на ось.

, .. Разработана методика определения общего эквивалентного модуля упругости дорожной конструкции по данным-динамических испытаний ео-движущейся нагрузкой. В действующих я настоящей время нор-ыатив.ных документах методика .определения,общеio эквисалеьтного модуля упругости дорогной .конструкции. Е'сВщ.\ а также-пргменяе-ше расчетные количественные соотношения между динамическим " . стагичейкпи-значениец его ортоптирозаяы па использование при испытаниях одежд метода статического, либо динамической ударного нагружен®!. Предложенная методика устанавливает порядок определения Ес5щ. дорожной конструкции,.а так~л расчетного .количественного .оооткошаыя по данным, половых испытаний доронной одежда движущейся нагрузкой прл длительность яагрулвяпя соответствующей путх-

нятой в настоящее время при расчете ее на прочность.

Перед лроведением полевых измерении величины прогиба дорожной конструкции на обследуемую дорогу устанавливаются достоверные данные о материалах конструктивных слоев одевды и их. толщинах. На основе. этих данных определяется относительная толщина органоыинералышх слоев одежды л^А^Ь. .

Б зависимости от типа покрытия по формула /6/ или /7/ вычисляется коэффициент для перехода от динамических значений прогиба к статгческим. ...

. Общий эквивалентный модуль упругости /динамический или ста-тичсскиь/ дорожной конструкции рассчитызаетс'я по формуле, .справедливой при значении коэффициента Пуассона дорожной конструкции

Е<*«*«"■) ши^

Методика распространяется на результаты измерений прогиба дорожной одевда, полученные при испытании дорокных конструкций в на^олее неблагоприятный по условиям увлажнения период года, когда температура окружающей среды в дневное, время находилась в пределах +5 - +1б°С. . . • .

Разработана нетодика инструментального определения деформа-тивных характеристик конструктивных слоев дорожной конструкции.- ■. К дефорыативным характеристикам конструктивных'слоев, дорожной конструкции могно отнести модуль упругости грунта земляного полотна и модуль упругости эквивалентного слоя дорожной одевды . .27/ . Модули упругости и могут быть ycтaнoiэлeны на основании данных'инструментальных измерений получаши-прогиба /ветви . разгрузки,' поверхности покрытия дородной конструкции.

Для определения значений модуля упругости ^й необходимо располагать следующими данными: прогибом поверхности конструкции в 3-х точках / ¿е^ , /» разноудаленных от центра действия нагрузки /одна из них под центром отпечатка колеса расчетного гвтокобиля/, удельным давлением па покрытие , диаметром отпечатка колеса расчетного автомобиля 2> , общей толщиной слс зв дорожной одевда /ь ..

■ для получения данных о чаше прогиба поверхности покрытия коронной конструкции используются установки типа УНК-4, ЗГНК-5 конструкции КАДИ либо рычахшй прогибомер конструкции МАДИ-ЦНШ, КП-сЭ4 с соотношением плеч не менее чем 2:1. При использовании рычажного прогибомера вместо индикатора часового типа устанавла-

'ваётся индуктивный преобразователь'электроизмерительной системы' М—217, который подключается к самопишущему прибору. Возможно использование других приборов и устройств, обеспечивающих получение данных вертикальных перемещений кривой чаши'прогиба с абсолютной погреиносгью не более чем 0,02 ш. .

Устанавливаются достоверные данные об общей толщине дорожной одезды.

Регистрация /запись/ кривой чаши прогиба производится при статическом действии расчетной нагрузки по гр-ппе А или Б.

По. кризой чаши прогиба берутся значения прогиба в 3-х точках: максимальное и па расстояниях 7] / / и / / .от максимального значения. При этом расстояния Г} н Г* берутся таким обраоом, чтобы выполнялись условия Д/ и /8/.

Модуль, упругости эквивалентного слоя одезда и модуль упругости грунта земляного полотна определяемся путем решения ' системы уравнений /2/.

Получаемые деформативные характеристики дооояпой .конструкции могут быть использованы при.решения следующих вопросов проектирования, строительства и эксплуатации дорог: уточнение расчетных характеристик грунтов земляного полотна для целей проектировании слоев усиления при капитальном ремонте г реконструкции дорог; оценка степени выполнения на стадии строительства требования проекта з отношении доформативных характеристик конструктивных слоев и дорокной-аонструкции в целом;'назначении .вида ремонтных работ в зависимости от состояния конструктивных слоев дорожной конструкций, не исключая, при этой" и-тех решений, которые принимаются в пасгошцее тгреуя при использования дашшх об сбцеы эквивалент®)". модуле упругости.

Оценка эффективности предлагаемой методики определения де-форматизных характеристик слоев дорожной конструкции .фоизведепа С использованием, трах критериев: степенью достоверности, с которой она позволяет определяй искомые характеристик»!; ее трепну- : ще^твг :и по сравнению с существующими;.удобством в практическом использовании. Что яасавтси последнего", .то, как показано в предыдущих главах, реализация предлагаемого способа - нсяучение плодной- информации и решение система., уравнений не вызывает пикаких затруднена'!. Степень достоверности пг ту чаемых др форматиз них. зй-рактерксткя дорожной конструкции по. дредлагаеиому способу, возЫоа-' но оценить путей сопоо!гавлонйя из: значений о опызшиз даннымг.

Такое сопоставление проведено в четвертой главе, где показана достаточна!, согласованность результатов. ■

Преимущества разработанного способа по сравнению о применяемым в настоящее время способом послойного проведения на одном месте штаыповых испытаний с поочередным удалением конструктивных слоев достаточно очевидны. Зто выражается прежде всего в том,что он являстсл неразрушавщпц,.более производительным и менее трудоемки.!. Приведенные в работе расчеты показывают, что предлагаемая . методика-в среднем в ¡0 раз дает выигрыш в производительности и р 10-12 раз снижает трудозатраты.

ОБЩЕ ВЫБОЛИ

1. Разработан неразрушаюций спосоС и методика, ускоренного определения шд^ля упругости грунта земляного полотна-и модуля упругости эквивалентного слоя-дорожной одевд по форме и размерам : ривог! ветви разгрузки чаши прогиба. .

2. Установлены границы .и условия.выбора значений вертикальных перемещении на кривой вет и разгрузки .чаши прогиба, обеспечивавшие при.реализации предлагаемой методики точность определения /вычисления/ модуля упругости эквивалентного слоя дорожной ■ одежды.и модуля упругости грунта земляного полотна.,

3. На.основе использования способа решения задачи о напряженно-деформированном состоянии слоистого вязко-упругого полупрот-странства при- действии неподвижной и движущейся нагрузки получены количественные 'зависимости, устанавливающие связь между дана-, ыичоскшш и статическими значениями, прогибов /обцих.модулой упругости -дородной конструкции/'о относительной толщиной оргакомике-' . ральных- слоев в конструкции дорскной'одеада,~Ни основе которых, определяются коэффициенты, для ¡.зрехода от одних значений к.-другии.

......4, Создана.установка,-прзволявп-ая,-при испн5ан1Ш дороЕных..

конструкции получать дашше не только значений-клссимального прогиба под нагрузкой, но и.кривой ветви разгрузки чаши прогдба. Пра этом измерения, производятся под колесом-:<ак. стоящей /неподвижная расчахнап нагруька/, так и в процессе непрерывного движения расчетной нагрузки. -........ •--'-. ^

- 5. Проведенными-эксперииеЕтальнымн ксследованияни деформиро-ванпго состояния..нежестких дорохных одежд на участках вксплуати-руеиых автомобильных дорог:

- доказана достоверность получрчцых значений характеристик-кривой, прогиба ветви разгрузки поверхнити покрытия дорожной одежда, образующейся под колесом автомобиля;

- подтверждена достоверность теоретических результатов.

6. Достаточное качественное и количественное согласие результатов теории и эксперимента свидетельствует о возможности использования предложенной методики для определения модуля упругости 'грунта земляного полотна и модуля упругости эквивалентного слоя дорожной одезд по очертанию чаши прогиба поверхности покрытия дорожной конструкции.

7. Сформуллрозапы практические рекомендащли,вытекающие из результатов проведенных исследований:

.. - создан расчетный аппарат для определения модуля упругости эквивалентного слоя дорожной оденда а модуля упругости грунта земляного полотна по данным о чаше прогиба поверхности дорожной конструкции; .

- обоснована методика проведения измерений /регистрации/ кривой .чаши прогиба поверхности дорознои кок трукции установкой типа УНК-5;'...'

- отработана методика определения общего эквивалентного модуля упругости дорокной конструкции по данным динамических испытаний движущейся нагрузкой.

; . ' '.' Список- опубликованных работ ' по теме диссертации ;

■ ,. -I. Сиданко В.И., йзайица Е.В., Титаренк- Л.1.1. Контроль прочности дорожных.оде ащ подвняной нагрузкой^ - TeS.-республиканской научно-технической конференции» - Владимир, 1983, - с.21-23.

,2*. Свденко В.М.", Аленич М.Д., Титареяко A.M. Непрерывное измерение прогиба нежестких дорожных одезд.псдвютшмр нагрузками* - Автбмо'билЬйно дороги'^ 1985, ® 2, - с. 6-7.

■ с. . Установка для измерения.прогиба дорожной одежда /Спдеп-йо В.М., ИваниЦа Е.В., Титареико A.M. и др./. А.с.1020482 /СССР/. - Опубл. в Б И: 1.02.83. - • 'j •«.■*•■

4.. Установка.для измерения прогиба дорожной одежды /И^нн-ца Б.В., Титареяко.А.М», Булах А*И*. к др./. А. о, 1159969 /СССР/» -Опубл. t ГЛ1'. 8.02 i у

5» Установка для измерения прогиба /чаяи npoiMa/ дррояг.эй

одежда /Заворицкий В.И., Иваница Е.В., Титаренко.A.M./ П.Р. • ВКШГПЭ И 4820498/33 от 25.05.1991 .' /

6. Заворицкий B.w., Титаренко А.К.-'К вопросу об учете фактических значений деформативных характеристик слоев дорожной конструкции при назначении вида-работ при капитальном ремонте. - Тез. научно-технической конференции "Проблемы проектирования, строитель-тва и эксплуатации местных дорог". - Минск, 1992. -.'- с. 14-15.

?. Заворицкий В.И., Супрун A.C., Титаренко A.M. Неразрушаю-щий метод определения деформативных характеристик слоев дорожной конструкции по данным измерения чаши прогиба. - Тез. Научно-тех-ническса конференции "Прогрессивные методы ремонта и содержания автомобильных дорог". - Суздаль, 1992, - с. 9-10.