30 - 10 - 2020
SOFiSTiK – универсальный программный комплекс, использующий метод конечно-элементного анализа
Сбор нагрузок и расчет по грунту фундаментов опор автодорожных, железнодорожных и пешеходных мостов
ООО Малое инновационное предприятие Технопарк МАДИ

Материалы

Влияние длительности нагружения дорожной одежды на величину упругого прогиба покрытия

Л.М. Осадчая

При определении упругого прогиба покрытия рычажным прогибомером спорным является вопрос о времени действия нагрузки (t) в исследовательской точке до съезда колеса автомобиля. Одни исследователи считают, что это время не должно превышать одной минуты. По-видимому, они исходят из стремления в какой-то мере приблизить время действия нагрузки к кратковременному. С другой стороны, можно предположить, что время, равное одной минуте, является минимально возможным при данном способе производства, так как при      t < 1 мин трудно провести подготовительные работы, связанные с установкой прибора под колесо грузового автомобиля.

Другими исследователями предлагается увеличение времени действия нагрузки до 5 минут. Так как в конечном итоге от принятого времени нагружения зависят не только величина и характер получаемого прогиба, но и удлиняется время, необходимое для проведения одного испытания, исследование данного вопроса представляет определенный интерес. В связи с этим на ряде дорог с капитальным типом покрытия измеряли упругий прогиб покрытия с различной продолжительностью действия нагрузки при прочих одинаковых условиях. Был принят следующий порядок производства: в исследуемой точке устанавливался грузовой автомобиль с заданной нагрузкой на заднюю ось. Под стоящий автомобиль ставился прогибомер и брался нулевой (первый) отсчет.

Общее время до съезда автомобиля (t) принято равным одной минуте. После съезда автомобиля при времени, необходимом для стабилизации прогиба, фиксировали показания индикатора и вычисляли величину упругого прогиба. Далее через определенное время, необходимое для «отдыха» материала дорожной одежды, проводились повторные нагружения одного и того же участка покрытия последовательно с изменением продолжительности действия нагрузки от 3 до 60 мин. Измерения упругого прогиба производились через 3; 5; 30 и 60 мин.

В процессе производства измерений было установлено, что восстановление одной части упругого прогиба происходит мгновенно после снятия нагрузки (2008-158-162_1), другой упруговязкой части в течение определенного промежутка времени c(t). Это время тем больше, чем более вязким является слой дорожной одежды и чем больше время воздействия нагрузки.

Для более объективной характеристики изменения прогиба во времени целесообразно использование относительной величины упругого прогиба (?t):

2008-158-162_f1

где  Py – величина удельного давления, приходящегося на единицу площади, МПа.

Для каждого значения t, величина c(t) определена как разность между величиной упругого прогиба и его упруго-мгновенной части:

.2008-158-162_f2

Установлено, что при продолжительности действия нагрузки менее пяти минут величина упруговязкой части прогиба практически остается постоянной, меняясь в весьма узких пределах от 2·10-4 до 3·10-4. При увеличении продолжительности действия нагрузки более пяти минут происходит значительное увеличение c(t). Так, в интервале от t = 20 мин до t = 60 мин пределы изменения упруговязкой части прогиба составили от 15·10-4 до 40·10-4. Если принять за упруговязкую часть прогиба Ci при любой продолжительности времени действия нагрузки, а C1 за упруговязкую часть при продолжительности действия нагрузки, равной одной минуте, то значительный рост  Ci /C1 также соответствует времени действия нагрузки более 5 минут (табл. 1).

Таблица 1

Изменение упруговязкой части прогиба покрытия в зависимости от продолжительности действия нагрузки

C3 /C1

C5 /C1

C30 /C1

C60 /C1

C60 /C30

1.00

1.00

1.66

2.67

1.60

1.00

1.00

1.66

2.67

1.60

1.00

1.00

3.20

5.00

1.43

1.00

1.30

3.40

5.40

1.69

1.00

1.50

3.50

6.20

1.82

 

Максимальное значение отношения Ci /C1 получено при высоких плюсовых температурах воздуха, что вызывает возрастание пластичности самого материала покрытия в случае обработки его органическим вяжущим. В это время отношение C60 /C1 максимально и равно 6, 2.

Параллельно был исследован характер изменения относительных прогибов в зависимости от того же параметра – продолжительности воздействия нагрузки на дорожную одежду с учетом вязкой части прогиба (табл. 2).

Таблица 2

Изменение соотношения относительных прогибов покрытия с учетом продолжительности действия нагрузки

?3 /?1

?5 /?1

?30 /?1

?60 /?1

?60 /?30

 

1.00

1.04

1.15

1.38

1.20

 

1.00

1.04

1.12

1.45

1.13

 

1.00

1.05

1.28

1.31

1.17

 

1.08

1.04

1.92

2.83

1.48

 

1.06

1.03

1.79

2.86

1.54

?( ?i /?1)

5.14

5.20

7.19

9.83

6.52

( ?i /?1) среднее

1.03

1.04

1.44

1.97

1.31

 

Примечание. i – продолжительность действия нагрузки на дорожную одежду; ?i – относительный упругий прогиб при различном значении t?1 – относительный упругий прогиб при t=1 мин.

Из полученных данных следует, что при действии нагрузки в пределах от одной до пяти минут отношения прогибов меняются на величину, не выходящую за пределы точности опыта. Максимальное отклонение от средней величины не превышает 4% для (?3 /?1) и 1% для (?5 /?1). Следовательно, изменение продолжительности действия нагрузки в интервале от одной до пяти минут практически не влияет на величину упругого прогиба из-за одинаковых значений его упруговязкой части.

Увеличение времени действия нагрузки выше указанных пределов, что соответствует снижению скорости деформирования, вызывает существенное возрастание ?i по сравнению с ?1. Так, для соотношения (?30 /?1) наибольшее отклонение от среднего значения составило 32%, а для   (?30 /?1)    – 45%. Очевидно, рост упругих прогибов с увеличением времени действия нагрузки характеризует работу конструкции при уменьшении скорости движения автомобилей. Объясняется это тем, что с возрастанием вязкости материала покрытия возрастает и абсолютное значение прогиба. Поэтому при определении прогибов  на  поверхности покрытия рычажным прогибомером следует ограничивать время действия нагрузки, что позволит повысить точность получаемых результатов и избежать искусственного занижения фактической прочности дорожной одежды.

Метки:     дорожная одежда      покрытие

Новости ФОРУМА
 
 

 

Транспортные сооружения - научный журнал

Кафедра Транспортное строительство СГТУ

Блог о расчeтах мостов Портал мостостроителя

Ingener.kz: Всё для инженеров

СК Стройкомплекс-5