WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Для определения нагрузочного значения максимального растягивающего напряжения (max) разработаны две расчетные модели: расчетная модель растягивающего напряжения, создаваемого в растянутой зоне асфальтобетонного покрытия при движении автомобильного транспорта и расчетная модель max, создаваемого в асфальтобетонном образце в процессе испытания многократным изгибом.

Значение максимального растягивающего напряжения получено в результате сопоставления расчетных моделей и применения к модели нагружения теории Бернулли-Эйлера, основным положением которой является предположение о том, что нормальные напряжения при изгибе распределяются по линейному закону в плоскости поперечного сечения.

Для определения нагрузочного значения максимальной продольной относительной деформации рассмотрен радиус кривизны чаши прогиба, учитывающий значение прогиба покрытия. Для сопоставления требуемого для испытания значения радиуса кривизны чаши прогиба и значения радиуса кривизны чаши прогиба, создаваемого при движении колеса по автомобильной дороге с асфальтобетонным покрытием, были разработаны две расчетные модели: расчетная модель радиуса кривизны чаши прогиба, возникающего в условиях движения автомобильного транспорта на покрытии, и расчетная модель радиуса кривизны чаши прогиба, образующегося в асфальтобетонном образце в процессе испытания.

Радиус кривизны чаши прогиба рассчитан с помощью формулы, предложенной В.И. Барздо и использованной В.А. Лейваком:

R = L2 / 8· (1)

где: L – расстояние между двумя точками, в пределах которого искривленная поверхность учитывается как цилиндрическая; – упругий прогиб покрытия в пределах рассматриваемого участка.

На основе рассчитанных радиусов кривизны чаши прогиба с использованием экспериментальных данных ГУП МО «Лабораторно-исследовательский центр» и метода расчета, предложенного В.И. Барздо, были получены расчетные значения максимальной относительной продольной деформации в зависимости от категории автомобильной дороги.

Пользуясь данными М.Б. Корсунского, Б.С. Радовского и Ю.М. Яковлева определено значение длительности действия нагрузки для испытания асфальтобетонных образцов на усталость в зависимости от категории автомобильной дороги. Длительность непосредственного воздействия tн движущегося автомобиля на поверхность дорожной одежды в каждой данной точке зависит от скорости движения и длины чаши прогиба автомобиля по направлению движения. Для определения tн в пределах длины чаши прогиба покрытия была использована следующая зависимость:

tн = lд.пр. / vср, (2)

где: lд.пр. – длина участка дороги, на котором вследствие проезда колеса автомобиля действует чаша прогиба покрытия (рис. 2); vср – средняя скорость транспортного потока, которую можно определить по методике А.П. Васильева, используя зависимость (3).

vср = vp·Kpcэ – t·vvф – ··Nч (3)

где: vp – расчетная скорость движения автомобиля; Kpcэ – значение эксплуатационного коэффициента обеспеченности расчетной скорости на рассматриваемом участке дороги; tн – гарантийный коэффициент доверительной вероятности при 85%-ной обеспеченности; vvф – среднее квадратичное отклонение скорости свободного транспортного потока; – коэффициент влияния интенсивности движения; – доля грузовых автомобилей и автобусов, движущихся по полосе; Nч – часовая интенсивность движения,

Рис. 2. Длина участка дороги, на котором действует чаша прогиба прогиба.

Период «отдыха» между нагружениями определен исходя из максимальной пропускной способности, средней скорости потока, определенной по методике А.П. Васильева и схемы движения транспортного потока по автомобильной дороге (рис 3).

Рис. 3. Движение транспортного потока по автомобильной дороге (lд.пр – длина чаши прогиба).

Схема движения транспортного потока по автомобильной дороге выбрана на основании результатов исследований многих отечественных и зарубежных ученых, обосновавших целесообразность учета влияния нагрузки от автотранспортных средств с более чем двумя равнонагруженными равноудаленными осями.

Количество циклов нагружения в зависимости от категории автомобильной дороги определено расчетом в соответствии с ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» исходя из срока службы асфальтобетонного покрытия.

Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к поверхности за срок службы определяется по формуле:

Np = 0,7 · Np · [Kc / q(Tсл -1)] · Tрдг · kn (4)

Где: Np – приведенная интенсивность на последний год срока службы, авт/сут; Tрдг - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции; kn – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого; Kс – коэффициент суммирования.

Kс = qТсл – 1 / (q – 1) (5)

Где: Тсл – расчетный срок службы покрытия по данным исследований В.К. Апестина; q – показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.

При полученном расчетном количестве циклов испытание одного образца будет производиться более 2-х суток. В целях ускорения процесса для получения большего количества результатов, а также на основании опыта ранее проведенных испытаний, показавших, что основные потери прочности образца происходят в течение 20 – 25 тысяч циклов, принято решение испытывать каждый образец 25000 циклов. Поэтому, следующей после назначения режима испытания асфальтобетонных образцов важнейшей задачей исследования стала разработка методики прогнозирования изменения модуля упругости и растягивающего напряжения при изгибе в зависимости от количества циклов нагружения.

Значения установочных параметров нагружения для автомобильных дорог I, II и III категорий приведены в таблице 1.

Таблица 1

Установочный параметр нагружения

Рекомендуемое значение нагрузочных параметров для автомобильных дорог

I категории

II категории

III категории

Максимальное растягивающее напряжение

0,38 МПа

0,56 МПа

0,70 МПа

Максимальная относительная продольная деформация

7,8·10-5 мм/мм

11,5·10-5 мм/мм

14·10-5 мм/мм

Длительность действия нагрузки

0,1 с

0,1 с

0,16 с

Период «отдыха» между нагружениями

0,9 с

0,9 с

1,3 с

Длительность цикла нагружения

1,0 с

1,0 с

1,46 с

Количество циклов нагружения

25000

25000

20000

Коэффициент Пуассона

0,25

0,25

0,25

В главе приведен теоретический обзор исследований, направленных на изучение изменения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе в зависимости от количества циклов нагружения.

На основании исследований многих отечественных и зарубежных ученых, а также результатов экспериментальных испытаний, проведенных автором ранее, была разработана методика прогнозирования изменения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе асфальтобетона при различном числе приложенных нагрузок на основе математического описания кривой, полученной в результате усталостных испытаний асфальтобетонных образцов-балочек.

Пример математического описания кривой, полученной в результате усталостных испытаний, приведен на рисунке 4.

Рис. 4. Математическое описание кривой, полученной на основании результатов испытания.

Анализ кривой показывает, что уравнение, описывающее кривую, соответствует зависимости:

Ек = Енач – b · ln N (6)

Где: Ек – модуль упругости при заданном числе нагружений; Енач – начальный модуль упругости, полученный в результате испытания; b – эмпирический коэффициент; N – количество циклов нагружения.

Полученная кривая называется трендовой и характеризует тенденцию развития процесса во времени, что позволяет прогнозировать изменение процесса на краткосрочный и долгосрочный периоды.

Прогнозирование прочности на растяжение при изгибе основывается на следующей зависимости:

Rк = Rнач – m · lg N (7)

где: R – прочность на растяжение при изгибе асфальтобетонного образца при заданном числе нагружений; R1 – начальная прочность на растяжение при изгибе асфальтобетонного образца; m – эмпирический коэффициент; N – количество циклов нагружения.

Третья глава диссертации посвящена экспериментальному определению расчетных параметров (модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе) асфальтобетонов различных видов.

Перед испытаниями для каждого исследуемого вида асфальтобетона был произведен подбор состава асфальтобетонной смеси со всеми необходимыми испытаниями в соответствии с принятыми государственными стандартами.

Для получения достаточно широкого диапазона результатов, испытания были проведены в климатической камере при трех различных температурах: 20°С, 10°С и 0°С.

Исследованы следующие распространенные в настоящее время виды асфальтобетонов (содержание битума во всех составах смесей указано сверх минеральной части):

- асфальтобетон типа Б марки II (щебень гранитный – 40%, песок – 50%, минеральный порошок – 10%, битум БНД 60/90 – 5,2 %);

- асфальтобетон типа Б марки II с применением отсевов дробления (щебень гранитный – 27%, отсевы дробления – 23 %, песок – 40%, минеральный порошок – 10%, битум БНД 60/90 – 5,2 %);

- асфальтобетон типа Б марки II на битумно-резиновом вяжущем (щебень гранитный– 40%, песок – 51%, минеральный порошок – 9%, битумно-резиновое вяжущее с содержанием резиновой крошки – 6,2% с содержанием 8% резиновой крошки);

- асфальтобетон типа Б марки II на полимер – модифицированном вяжущем типа ДСТ (щебень гранитный – 40%, песок – 50%, минеральный порошок – 10%, битум БНД 60/90 – 5,0 %, ДСТ (дивинилстирольный термоэластопласт) – 2% от объема вяжущего);

- щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-10 (отсевы дробления – 87 %, минеральный порошок – 13%, битум БНД 60/90 Московского Нефтеперерабатывающего завода – 6,6 %, целлюлозное волокно – 0,4% от объема вяжущего);

- асфальтобетон типа Б с применением серы (щебень – 40%; песок «Вязьма» – 48%; мин. порошок – 12%; битум БНД 60/90 Московского Нефтеперерабатывающего завода – 5,5 % сверх минеральной части с применением серы 30% от массы вяжущего).

В главе 3 экспериментально обоснован разработанный во второй главе диссертации теоретический подход к прогнозированию изменения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе асфальтобетона в зависимости от числа приложенных нагрузок.

В целях проверки работоспособности ранее разработанных теоретических решений по прогнозу закономерности изменения модуля упругости при различном числе циклов воздействия нагрузки использованы результаты эксперимента, проведенные в более интенсивном режиме испытания в течение 100 – 110 тысяч циклов нагружения (пример результатов испытаний приведен на рис. 5). В результате сформулированные ранее предположения о возможности прогнозирования характера изменения расчетных параметров асфальтобетона (модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе) от числа приложенных нагрузок с помощью предложенной математической модели были подтверждены экспериментально.

Рис. 5. Результаты испытания асфальтобетонного образца в интенсивном режиме.

На основе полученных экспериментальных данных (пример приведен на рис. 6) и разработанной математической модели описания кривой испытания определены рекомендуемые для расчета дорожных одежд на прочность значения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе для различных видов асфальтобетонов (таблица 2).

Из таблицы 2 видно, что ранее не исследованные виды асфальтобетона обладают повышенными механическими свойствами, что обосновывает эффективность их применения.

Рис. 6. Результаты испытания асфальтобетона типа Б на битумно-резиновом вяжущем при температуре 20С.

Таблица 2

Тип асфальтобетона

Температура испытания, °С

Кратковременный модуль упругости Е, МПа

Прочность на растяжение при изгибе RN, МПа

Тип Б

20

1800

0,20

10

3200

0,45

0

6000

0,80

Тип Б с отсевами дробления

20

3500

0,35

10

7000

0,70

0

13700

1,50

Тип Б на битумно-резиновом вяжущем

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»