Совершенствование определения расчетных характеристик слоев дорожных одежд методом сферического штампа

• Автор: Волокитина, Ольга Анатольевна
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Состояние вопроса. Обоснование необходимости использования расчетных характеристик, полученных экспериментальным путем, при расчете и конструировании
1.1. Принципы конструирования и расчета нежестких дорожных одежд
1.2. Анализ причин, обусловливающих недостаточную надежность запроектированных дорожных одежд
1.3. Цель и задачи исследования
2. Оценка влияния расчетных характеристик конструктивных слоев на деформационно-прочностные характеристики дорожной одежды
2.1. Распределение усилий и напряжений в конструкции дорожной одежды нежесткого типа
2.2. Влияние изменений толщины слоев и их расчетных характеристик на уровень надежности дорожных конструкций
2.3. Оценка значимости расчетных характеристик различных конструктивных слоев
2.4. Выводы по главе
3. Экспериментально - теоретическое обоснование определения расчетных характеристик конструктивных слоев
3.]. Методы определения расчетных характеристик слоев дорожной одежды
3.2. Использование метода вдавливания сферического штампа для определения расчетных характеристик конструктивных слоев: грунта земляного полотна, основания дорожной одежды, асфальтобетонных покрытий
3.2.1. Обоснование размеров сферического штампа
3.2.2. Определение расчетных значений модуля упругости слоя
с использованием метода сферического штампа
3.2.3. Определение расчетного значения коэффициента Пуассона
3.2.4. Определение угла внутреннего трения и сцепления слоя
3.3. Экспериментальные исследования по определению расчетных характеристик конструктивных слоев
3.4. Выводы по главе
4. Особенности проектирования и расчета нежестких дорожных одежд
на основе характеристик конструктивных слоев, полученных экспериментальным путем
4.1. Формирование исходной базы данных для расчета дорожной одежды
4.2. Расчет конструкции на основе расчетных характеристик, полученных в результате испытаний
4.3. Контроль качества устройства конструктивных слоев
4.4. Выводы по главе
Заключение
Библиографический список
Приложение 1. Изменение эквивалентного модуля упругости
в зависимости от изменения модуля упругости слоя и его толщины
Приложение 2. Влияние изменения толщины и модуля упругости
конструктивного слоя
Приложение 3. Средние значения реальных расчетных характеристик конструктивных слоев полученных методом вдавливания сферического
штампа
Приложение 4. Испытательные установки и методика проведения
испытаний методом вдавливания сферического штампа
Приложение 5. Рекомендации по применению вдавливания сферического штампа для контроля качества устройства конструктивных
слоев дорожной одежды
Акты
ВВЕДЕНИЕ
Общая тенденция автомобилестроения к увеличению грузоподъемности автомобилей, повышению скорости и безопасности движения предопределяет необходимость строительства большого количества новых дорог и содержания существующих.
На автомобильных дорогах, особенно на магистральных, значительно повысилась интенсивность движения, а возросший поток автомобилей соответственно значительно увеличил силовые воздействия на проезжую часть и в частности на конструкцию дорожной одежды.
В настоящее время значительно повышаются требования к транспортно-эксплуатационному состоянию автомобильных дорог и, в большей мере, к деформационно-прочностным характеристикам дорожных одежд. Для Российской Федерации, исходя из погодно-климатических условий, наиболее распространенными являются конструкции дорожных одежд нежесткого типа. Сложившаяся к настоящему времени научно-теоретическая база позволяет учесть при проектировании конструкций нежестких дорожных одежд возникшие изменения в нагрузках и воздействиях на автомобильную дорогу, т.е. при конструировании и расчете можно создавать конструкции дорожных одежд, обеспечивающие достаточные прочностные характеристики и долговечность в период расчетного срока службы.
Решающая роль в обеспечении прочности и долговечности конструкции принадлежит верхним асфальтобетонным слоям, которые, с одной стороны, должны иметь необходимые деформационно-прочностные свойства для восприятия нагрузок от транспорта в условиях изменяющихся погодноклиматических воздействий, а с другой стороны, должны снижать и перераспределять эти воздействия на нижележащие слои дорожной одежды. Поэтому на стадии конструирования и расчета дорожных одежд нежесткого типа особо важным вопросом является знание реальных прочностных и деформационных показателей конструктивных слоев.

можно получить при послойном испытании дорожной одежды жестким штампом при динамическом или статическом действии нагрузки [6, 19, 108]. Этот метод наиболее применим в процессе строительства слоев дорожной одежды, но не является достаточно надежным, так как определение модуля упругости может производиться на недостаточно сформировавшихся слоях.
В научных работах не достаточно отражены вопросы влияния ошибочного назначения расчетных характеристик конструктивных слоев на деформационно-прочностные свойства дорожной одежды. В то же время исследованиями A.B. Смирнова установлено, что уменьшение модуля упругости верхнего слоя и его толщины до уровня жесткого покрытия приводит к уменьшению значений вертикальной составляющей напряжений на 30-40 %, а значений горизонтальной составляющей на 60-85 %, в других слоях - на 30-40 %. Сдвигающие напряжения на контакте верхних двух слоев меняют знак, при этом по абсолютной величине уменьшаются на 70 %, затем с увеличением толщины следует смена знака и увеличение значения до максимального на контакте второго и третьего слоев. Существенное влияние на характер изменения напряженного состояния оказывает вариация значений коэффициентов Пуассона. Уменьшение коэффициента Пуассона первого слоя в 2 раза приводит к уменьшению горизонтальной и вертикальной составляющих напряжений на 85 и 75% соответственно, а сдвигающие напряжения на контакте первого и второго слоев уменьшаются на 65%. По другим слоям уменьшение горизонтальной составляющей напряжений составило 4-6%, а для вертикальной составляющей напряжений и сдвигающих напряжений увеличение для нижележащих слоев составило соответственно 4-8%.
Сдвигающие напряжения для нижележащих слоев в целом вначале (3-й слой) увеличиваются на 7-10%, а затем уменьшаются на 10-30%.
При увеличении коэффициента Пуассона первого слоя в 1,3 раза характер изменения горизонтальной составляющей напряжений изменяется на 3-7% в нижних слоях конструкции. Значение вертикальной составляющей напряжений возрастает на 60% на контакте первого и второго слоев, для ниже-