Определение рациональных параметров вибрационных катков для уплотнения грунта

• Автор: Игнатьев, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Состояние вопроса

1.1. Практика использования катков

1.1.1. Исторический очерк

1.1.2. Классификация, современное состояние и направления совершенствования грунтовых вибрационных катков
1.1.3. Статистический анализ технических характеристик грунтовых вибрационных катков
1.1.4. Обзор рекомендаций по оценке уплотняющей способности виброкатков при уплотнении грунтов
1.1.5. Обзор рекомендаций по назначению режимов уплотнения грунтов вибрационными катками

1.1.6. Выводы

2. Обзор теоретических исследований уплотнения грунтов динамическими нагрузками

2.1 Теоретические исследования по уплотнению грунтов вибрационными нагрузками
2.2 Теоретические исследования по уплотнению грунтов ударными нагрузками
2.3 Выводы
3. Разработка математической модели процесса уплотнения грунта вибрационным катком
3.1. Теоретическое исследование процесса распространения волн напряжений в грунтовом полупространстве при воздействии вибрационного катка
3.2 Математическая модель взаимодействия вибровальца катка с уплотняемым грунтом
3.3 Блок схемы и программа расчета
3.4 Оболочка программы
4.Сравнение результатов расчета по программе «Katki» с экспериментальными данными
4.1. Сравнение результатов расчета напряжений по программе «Katki» с экспериментальными данными
4.2. Сравнение результатов расчета коэффициента уплотнения с экспериментальными данными
4.3. Выводы
5. Анализ результатов расчета по программе «Katki»
5.1 Анализ влияния характеристик виброкатков на эффективность
их применения в различных условиях
5.2 Обоснование характеристик вибрационных катков на стадии проектирования
5.3 Выводы
Основные результаты и выводы
Список источников
Приложение А

Введение
Актуальность работы. Одной из распространенных причин преждевременного разрушения автомобильных и железных дорог является недостаточное уплотнение грунтов земляного полотна. В практике строительства наибольшее применение для уплотнения грунтов получили вибрационные катки. Качество уплотнения конкретного грунта в слое заданной толщины зависит от правильного выбора модели катка, скорости движения, числа проходов, частоты и вынуждающей силы вибратора и других параметров.
Несмотря на постоянное совершенствование конструкций вибрационных катков, недостаточная изученность процесса уплотнения грунта не позволяет обосновать рациональные характеристики вибрационных катков для выполнения работ в конкретных условиях.
Также нерешенной является задача обоснования режимов работы вибрационных катков при уплотнении различных видов грунта и широком диапазоне изменения толщины слоя и требуемой плотности.
Таким образом, актуальной является задача определения рациональных параметров вибрационных катков, как на этапе проектирования, так и на этапе выбора модели катка для производства работ в конкретных условиях.
Цель и задачи работы. Определение рациональных параметров вибрационных катков.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи: провести статистический анализ основных технических характеристик грунтовых вибрационных катков;
- получить зависимости для расчета глубины распространения напряжений от динамически изменяющейся поверхностной нагрузки для случая линейного изменения плотности грунта по глубине;
разработать математическую модель уплотнения грунта вибрационным катком для случая линейного изменения плотности грунта по глубине и на ее основе сформировать программу «Katki»;

от 4 до 5 км/ч, для промежуточных от 2 до 3 км/ч, для завершающих от 5 до 6 км/ч. Для прицепных виброкатков рекомендуются скорости движения на первом и последних проходах 2,5 км/ч, на остальных проходах 3-5 км/ч.
В работе [30] на основании экспериментальных исследований делается вывод об оптимальной скорости движения в 1,5-2,5 км/ч, при которой и плотность, и толщина слоя, и производительность оказываются оптимальными. При работе на такой скорости в основном за 4-8 проходов по одному следу виброкаток реализует практически все свои возможности по достижению наибольшей толщины уплотняемого слоя и высокой плотности фунта. Уплотнение непылеватых песков, в том числе одноразмерных, и песчано-фавийной смеси до Ку<0,95 рекомендуется осуществлять на повышенной скорости до 5-6 км/ч, что способствует увеличению производительности катка. При повышении требуемого коэффициента уплотнения до Ку=0,98-1 уплотнение рекомендуется производить только на малых скоростях 1,5-2,5 км/ч.
В другой работе [37] Ю.М. Васильев и М.П. Костельов также отмечают, что на конечную плотность оказывает серьезное влияние рабочая скорость машины, так как от нее зависит продолжительность напряженного состояния грунта. Для достижения высоких показателей плотности рабочая скорость не должна превышать 1,5-2 км/ч.
В рекомендациях по применению виброкатков для уплотнения несвязных и малосвязных грунтов и материалов в гидротехническом строительстве [38] необходимое количество проходов выбирается в зависимости от вида фунта, толщины уплотнения и скорости движения (таблица 1.8). К сожалению, авторы не указали, для какой массы катка и массы вибрационного модуля представлены эти данные.
Ведущий отечественный производитель виброкатков ОАО «Раскат» для своих моделей виброкатков рекомендует скорость движения назначать в диапазоне 1,5-2,5 км/ч [28]. В целом рекомендации по скоростному режиму уплотнения катками РАСКАТ для различных грунтов и коэффициентов уплотнения совпадают с данными [30].