Прогнозирование величины необратимой деформации дорожной конструкции от воздействия транспортного потока

• Автор: Матвиенко, Федор Валентинович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
* Обзор теоретических экспериментальных исследований образования деформаций нежестких дорожных одежд

1.1 Транспортно-эксплуатационные факторы, воздействующие на дорожную конструкцию

Деформации дорожных конструкций и причины их образования под воздействием интенсивного транспортного потока

1.3 Показатели прочности и методы расчета дорожных конструкций

1.4 Средства измерения и методы оценки состояния дорожных конструкций в процессе эксплуатации
1.5 Постановка задачи по проведению математического моделирования, учитывающего многократное динамическое воздействие транспортного потока.

Выводы по первой главе

2 Математическое моделирование процесса воздействия транспортной нагрузки на дорожное покрытие
2.1 Выбор модели воздействия транспортной нагрузки. Основные допущения
2.2 Моделирование статического воздействия транспортных средств на дорожную конструкцию
2.3 Моделирование динамического воздействия транспортных средств потока на дорожную конструкцию
2.4 Анализ результатов расчета деформаций асфальтобетонного покрытия, подверженного транспортному воздействию
Выводы по второй главе
3 Экспериментальные исследования образования необратимых деформаций асфальтобетонного покрытия

3.1 Методика проведения эксперимента по определению необратимых
деформаций
3.2 Определение динамического прогиба покрытия
3.3 Результаты проведения экспериментальных исследований
3.4 Проверка адекватности математической модели
Выводы по третьей главе
4 Технологический регламент по обследованию дорожных одежд
4.1 Оборудование и методика обработки экспериментальных данных
4.2 Аналитическое уравнение износа верхнего слоя покрытия
4.3 Аналитическое уравнение необратимой деформации от воздействия
транспортного потока
4.4 Зарубежный опыт применения материалов при конструировании
нежестких дорожных одежд
Выводы по четвертой главе
Общие выводы
Список используемых источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время наблюдается рост численности автотранспортных средств наряду с увеличением их грузоподъемности, что приводит к повышенному транспортному воздействию на дорожное покрытие с преждевременным появлением деформаций и разрушений. Дальнейшее увеличение нагрузки от транспортных средств на дорожную конструкцию требует проведения научных исследований по эксплуатационному воздействию на покрытие. Это связано с тем, что основополагающие нормативные документы были разработаны более 20 лет назад и не учитывали стремительное развитие транспортной отрасли. Совершенствование методов расчета, контроля технологии строительства дорожных конструкций способствует улучшению эксплуатационных характеристик, повышению надежности и безопасности дорожного движения.
Вопросами оценки воздействия транспортного потока на дорожную конструкцию и изучением напряженно-деформированного состояния занимались выдающиеся учёные: В. К. Апестин, А. К. Бируля, В. Ф. Бабков, В. Г. Березанцев, В. Г. Булычев, В. П. Матуа, Н. Н. Иванов, С. К. Илиополов, А. А. Иноземцев, Г. И. Покровский, Р. М. Раппопорт, М. Я. Якунин и др. Их исследования показали, что на образование колеи оказывает влияние не только расчетная нагрузка, но и количество циклов нагружения.
В то же время закономерности образования колеи на поверхности асфальтобетонного покрытия под воздействием транспортного потока при различных эксплуатационных условиях мало изучены. Образование колеи под воздействием транспортных средств имеет сложную зависимость, что вызвано пластической деформацией покрытия, его износом, а также деформацией основания.
Использование стандартных методов оценки состояния покрытия и инструментальных средств измерения параметров колеи не позволяет точно установить причины ее образования. Исследование возникновения необратимых деформаций на участках нежестких дорожных одежд с асфальтобетон-

зом, падающим на амортизирующую пружину, расположенную на нагружаемой плите. Датчиками, находящимися на плите, измеряется сила удара и прогиб поверхности покрытия. Полученное соотношение между силой удара и деформацией поверхности покрытия позволяет определить общий модуль упругости измеряемого участка.
Дефлектометры движущегося колеса производят измерения при движении с обычными для автомобильных дорог скоростями. Как правило, подобные установки представляют собой длиннобазовый, до 14 м, нагруженный полуприцеп с измерительным оборудованием, включающим в себя контрольный и измерительный лазерные сканеры поверхности покрытия дорожной одежды и мощный блок цифровой обработки информации. Параметры чаши прогиба определяются путём сравнения профилей поверхности покрытия до нагружения задним колесом полуприцепа и в сечении места воздействия. Программное обеспечение комплекса позволяет рассчитать на основе данных о слоях дорожной одежды ожидаемые деформации и итеративным способом достичь согласования предсказанных и измеренных данных. Эти установки чрезвычайно сложны в изготовлении и юстировке лазерных сканеров, имеют повышенное энергопотребление и высокую стоимость.
Другой подход к измерению чаши прогиба воплощён в высокоскоростной установке измерения прогиба дорожной одежды. В отличие от установок с падающим грузом, установка измеряет не вертикальные перемещения точек поверхности покрытия, а скорость её деформации с помощью лазерных доп-леровских датчиков с последующим интегрированием. Переменная нагрузка создаётся перемещением груза вдоль платформы от кабины к заднему мосту автомобиля. Среди недостатков установки можно отметить трудность калибровки измерителя, так как необходимо учесть влияние сжатия шин и рессор.
Рассмотренные зарубежные и отечественные методы и приборы базируются на решении задач динамики и учитывают при измерениях и расчётах характеристики чаши прогиба дорожной одежды. Необходимо отметить, что прогрессивные средства используют динамическое воздействие, а самые до-