авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Совершенствование метода расчёта армированных асфальтобетонных покрытий и оснований по критерию усталостного разрушения

На правах рукописи

Левашов Григорий Михайлович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЁТА АРМИРОВАННЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ И ОСНОВАНИЙ ПО КРИТЕРИЮ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ Специальность 05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Омск – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская госу дарственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» Сиротюк Виктор Владимирович

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Казарновский Владимир Давидович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслужен ный деятель науки и техники РФ, заместитель ге нерального директора ЗАО «Центр стратегических автодорожных исследований» Краснощёков Юрий Васильевич доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «СибАДИ», профессор кафедры «Строительные конструкции» Федеральное государственное бюджетное образо

Ведущая организация:

вательное учреждение высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорож ный государственный технический университет (МАДИ)»

Защита состоится 24 января 2013 г. в 14-00 часов на заседании диссертаци онного совета Д 212.250.01 ВАК РФ при ФГБОУ ВПО «СибАДИ» по адресу:

644080, г. Омск-80, проспект Мира, 5, СибАДИ, ауд. 3124.

Телефон для справок: +7 (3812) 65-20-41;

факс: +7 (3812) 65-03-23.

E-mail: bobrova.tv@gmail.com.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государ ственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионально го образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)».

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета: 644080, г. Омск-80, проспект Мира, 5.

Копию отзыва можно присылать на e-mail: bobrova.tv@gmail.com.

Автореферат разослан декабря 2012 года.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор Т.В. Боброва

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Анализ результатов отечественных и зарубежных исследований свидетельст вует, что армирование асфальтобетонных покрытий и оснований геосинтетически ми материалами (ГМ) позволяет повысить их сопротивление растягивающим на пряжениям от силовых и температурных воздействий, уменьшить трещинообра зование и колееобразование. Об этом свидетельствуют как научные исследова ния, так и практика эксплуатации некоторых участков. Однако практика показы вает, что далеко не всегда удаётся достичь существенных положительных резуль татов при армировании асфальтобетонных слоёв ГМ. Нет единого мнения в во просах конструирования и расчёта армированных слоёв;

нет определенности в выборе эффективных геосинтетических материалов, в требованиях к их прочности и деформативности;

далеко не всё ясно в вопросах технологии строительства арми рованных покрытий и оснований.

Актуальность диссертационной работы заключается в развитии научных по ложений и практических рекомендаций для повышения эффективности армирования асфальтобетонных слоёв дорожных одежд геосинтетическими материалами.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом ФГБОУ ВПО «СибАДИ». Исследования выполнялись по прямым договорам с произ водственными подразделениями. Тема диссертационного исследования включена в программу НИОКР Федерального дорожного агентства (Росавтодор) на 2009–2013 гг.

Степень разработанности. Существующие подходы к расчёту армирован ных асфальтобетонных покрытий и оснований предполагают использование различ ных методов обобщения прочностных характеристик асфальтобетона за счёт введе ния повышающих «коэффициентов армирования». При этом наблюдаются сущест венные различия значений этих коэффициентов. Влияние свойств ГМ на прочност ные характеристики армированных асфальтобетонных слоёв дорожных одежд не достаточно изучено. Исследования по моделированию процессов работы армиро ванных монолитных слоёв дорожных одежд при усталостном разрушении от цикли ческого силового воздействия транспортных средств выполнялись, но не учитывался широкий спектр температур, при которых работают эти слои. Нет достоверных дан ных о технологической повреждаемости армирующих материалов и влиянии повре ждаемости на расчётные параметры армированных слоёв. До настоящего времени не предложены теоретически и экспериментально обоснованные методы расчёта арми рованных монолитных слоёв по критерию усталостного разрушения от циклическо го воздействия транспортных средств.

Основная идея работы состоит в том, что армирование асфальтобетонных слоёв дорожных одежд ГМ повысит их сопротивление усталостному разрушению при циклическом воздействии транспортных средств, при этом свойства арми рующих материалов оказывают значительное влияние на получаемые результаты.

Объектом исследования являются нежёсткие дорожные одежды со слоями из асфальтобетона.

Предмет исследования – закономерности изменения прочностных и де формативных показателей асфальтобетонных слоёв, армированных ГМ, при цик лическом воздействии транспортных средств.

Цель диссертационного исследования – обосновать метод расчёта и рас чётные параметры слоёв дорожных одежд из асфальтобетона, армированного гео синтетическими материалами, по критерию усталостного разрушения при цикли ческом воздействии транспортных средств.



Для реализации поставленной цели поставлены и решены следующие задачи:

1. Проанализировать свойства ГМ и методы расчёта дорожных одежд с армированными асфальтобетонными слоями 2. На основании математического моделирования изучить закономерности формирования напряжённо-деформированного состояния слоёв покрытий и осно ваний из армированного асфальтобетона.

3. Экспериментально исследовать физико-механические свойства георешёток, армированного асфальтобетона и установить численные значения расчётных пара метров армированных асфальтобетонных слоёв от воздействия кратковременных циклических нагрузок при положительных и отрицательных температурах.

4. Предложить метод расчёта армированных асфальтобетонных слоёв по критерию усталостного разрушения.

5. Проверить результаты теоретических и экспериментальных исследований путём строительства и обследования опытных участков.

6. Оценить экономическую эффективность предлагаемых решений.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

– получены математические модели, позволяющие прогнозировать изменение напряжённо-деформированного состояния армированного асфальтобетонного слоёв дорожных одежд от силовых многократных циклических воздействий транспортных средств при разной температуре;

– определены численные значения расчётных параметров асфальтобетон ных слоёв, армированных георешётками, в зависимости от заданного количества циклов нагружений транспортными средствами при разной температуре;

– экспериментально получены закономерности изменения прочности гео решёток из-за технологической повреждаемости при устройстве асфальтобетон ных слоёв дорожных одежд.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в разви тии научных положений и совершенствовании метода расчёта асфальтобетонных слоёв нежёстких дорожных одежд по критерию усталостного разрушения от воз действия транспортных средств.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в опре делении расчётных значений (прочности на растяжение при изгибе, усталостных характеристик) асфальтобетона, армированного различными видами ГМ, ранее не нашедших отражения в нормативно-методических документах по расчёту нежё стких дорожных одежд на прочность.

Разработаны и переданы заказчикам «Рекомендации по проектированию, строительству и ремонту асфальтобетонных покрытий и оснований с использовани ем георешёток (геосеток)». Материалы исследования нашли отражение в ОДМ 218.5.001-2009 «Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешёток для армирования асфальтобетонных слоёв усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог», разработан ном по заказу Федерального дорожного агентства (Росавтодор).

Результаты исследования использованы при подготовке занятий по дисцип лине «Специальные вопросы проектирования дорог» для слушателей ФПК, маги стров и студентов ФГБОУ ВПО «СибАДИ», для разработки дипломных проектов.

Методология и методы исследования. Методологической основой для решения поставленных задач является системный подход, при котором свойства асфальтобетона до и после армирования, вид и физико-механические характери стики армирующих материалов представлены во взаимосвязанном виде с учетом технологических факторов и температуры. Методология работы основана на ис пользовании законов теории упругости и положений расчёта изгибаемых железо бетонных элементов по деформационной модели и методу предельного равнове сия, распространённых на армированный асфальтобетон.

В процессе выполнения диссертационной работы использован комплекс ме тодов исследования, включающий: литературный и патентный поиск, анализ и обобщение, теоретические исследования и физический эксперимент, теории пла нирования эксперимента и вероятности, опытное строительство и обследование, технико-экономическую оценку результатов исследования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтвержда ется методологической базой исследований, основанной на фундаментальных теоретических положениях;

соблюдением основных принципов физического и математического моделирования;

достаточным объёмом экспериментальных дан ных, полученных с использованием приборов и оборудования, прошедших атте стацию. Результаты исследования докладывались и получили положительные отзывы на 16 научных конференциях различного уровня.

Положения, выносимые на защиту:

– методика прогнозирования напряжённо-деформированного состояния ар мированных асфальтобетонных слоёв дорожных одежд от силовых многократных циклических воздействий транспортных средств при разной температуре;

– результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств георешёток, армированного асфальтобетона и численные значения расчётных пара метров слоёв из армированного асфальтобетона от воздействия кратковременных циклических нагрузок при положительных и отрицательных температурах;

– метод расчёта армированных асфальтобетонных слоёв дорожных одежд по критерию усталостного разрушения;

Личный вклад автора заключается в определении цели и задач исследова ния;

выполнении теоретических и экспериментальных исследований;

участии в опытно-производственном строительстве и обследованиях опытных участков;

анализе и обобщении полученных результатов.

Апробация работы. Материалы исследования доложены, обсуждены и полу чили положительные отзывы: на 62, 63 и 66-й научно-технических конференциях в СибАДИ (г. Омск, 2008, 2009 и 2012 гг.);

на I Всероссийском дорожном конгрессе (г. Москва, 2009 г.);

IV, V и VI всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных (г. Омск, 2009, 2010 и 2012 гг.);

техноло гическом конгрессе "Новые технологии строительства и содержания автомобильных дорог в условиях Сибири и Крайнего Севера" (г. Омск, 2009 г.);

VII Международной научно-технической конференции "Динамика систем, механизмов и машин" (г. Омск, 2009 г.);

III Всероссийской молодёжной научно-технической конференции "Россия молодая: передовые технологии – в промышленность" (г. Омск, 2010 г.);

II Всероссийской конференции "Деформирование и разрушение структурно неоднородных сред и конструкций" (г. Новосибирск, 2011 г.);

на научно-технических семинарах на базе ОАО "Омскнефтихимпроект" (г. Омск, 2010 г.), Министерства транспорта и дорожного хозяйства Саратовской области (г. Саратов, 2010 г.), Мини стерства транспорта и дорожного хозяйства Республики Саха (Якутия) (г. Якутск, 2010 г.), Министерства транспорта и коммуникаций Республики Казахстан (г. Алма Ата, 2011 г.), Государственного дорожного исследовательского института Германии – "Bast" (г. Бергиш Глаудбах, 2011 г.).

Публикации. Основные результаты исследования отражены в 14 публика циях (три статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных в списке ВАК РФ) и в шести отчётах по НИР.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и шести приложений. Результаты исследо вания изложены на 202 страницах основного текста, включающего 85 рисунков, 25 таблиц, библиографию из 161 наименования;

объём приложения 36 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цель и задачи работы, изложена научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проанализированы данные по физико-механическим свойст вам ГМ, выпускаемых отечественными и зарубежными производителями для армирования асфальтобетонных покрытий. Сформулированы общие требования, необходимые для выполнения ГМ функции армирования.

Приведён анализ существующих методов расчёта нежёстких дорожных одежд с армированными асфальтобетонными слоями. Проанализированы работы отечественных учёных – В.С. Агеева, Э.Д. Бондаревой, В.Д. Казарновского, Н.С. Ковалёва, В.А. Кретова, Ю.М. Львовича, С.А. Матвеева, А.Е. Мерзликина, А.С. Михайловского, В.В. Мозгового, Ю.Р. Перкова, В.В. Сиротюка, О.В. Толмачё ва, В.В. Ушакова, А.П. Фомина, В.Н. Яромко;





зарубежных учёных – Дж. Ви. Батона, Дж. М. Брантона, С.Ф. Брауна, Б.В. Бродрика, Ю. Ванга, M. Исмейка, Дж.С. Клив ленда, E.В. Куэлхо, Х.И. Линга, З. Лью, Р. Л. Льюттона, С.В. Перкинса, M.Л. Фё гельсона, Д. A. Б. Хьюгса.

На основании анализа сделан вывод, что основной эффект от применения арми рующих материалов заключается в увеличении срока службы дорожных одежд за счёт увеличения усталостной прочности. Существующие подходы к определению усталост ных характеристик основаны на проведении испытаний образцов на воздействие мно гократных нагрузок. Усталостные характеристики определяют путём циклического нагружения сосредоточенной силой образцов в виде шарнирно-опёртых балок.

Во второй главе приведена расчётная схема и выполнен анализ напряжённо деформированного состояния асфальтобетонных образцов-балок при испытаниях по определению усталостных характеристик. Предложена методика оценки выносливо сти армированного асфальтобетона.

При анализе напряжённо-деформированного состояния (НДС) асфальтобетона применимы основные положения теории упругости, но этот материал имеет различ ные модули упругости на растяжение Е1 и сжатие Е2. Тогда нормальные горизон тальные напряжения при поперечном изгибе асфальтобетонного образца в растяну той 1 и сжатой 2 зонах соответственно равны Mx E1 E2 M x y1 ;

2 y2, (1) Eприв J Eприв J где Мх – изгибающий момент, Нм;

y1, y2 – расстояния от нейтральной оси до выбранной точки поперечного сечения, м;

J – момент инерции всего сечения относительно центральной оси, м4;

Еприв – приведённый модуль упругости, Па.

Высоты растянутой h1 и сжатой h2 зоны при изгибе балки равны E E h и h2 h, (2) h E1 E2 E1 E где h – общая высота балки, м.

При расчёте асфальтобетонной балки за пределами упругих деформаций применим метод предельного равновесия. Величину напряжений в растянутой и сжатой зоне принимем равными расчётным сопротивлениям на растяжение Rbt и сжатие Rb соответственно. Тогда положение нейтральной оси определяется по из вестным формулам Rb Rbt h и h2* h. (3) h1* Rbt Rb Rbt Rb Значение предельного изгибающего момента равно h2 h M ult Rbt 1* b Rb 2* b, (4) 2 где b – ширина образца, м.

Подставляя (4) в (1), определим теоретические значения предела прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе (как величины максимальных нор мальных горизонтальных напряжений при Mx = Mult).

При экспериментальных исследованиях механических свойств армированных асфальтобетонных образцов установлено, что можно выделить две стадий НДС:

– на первой стадии происходит образование трещины в растянутой зоне образца и её рост. Трещина доходит до армирующего материала, после чего проис ходит её развитие в продольном направлении (т.е. расслоение образца);

– на второй стадии, при дальнейшем увеличении нагрузки (силы, давления), происходит образование и развитие трещин в средней зоне верхнего слоя под углом наклона к поперечной оси образца от 45° до 55° (рисунок 1).

На основании вышеописанной механики разрушения армированного асфальто бетона принята гипотеза о работе армирующего материала на второй стадии в каче стве «псевдоупругого основания».

Рисунок 1. Характер разрушения неармированных (а) и армированных (б и в) образцов из асфальтобетона Условие несущей способности на первой стадии (5) M x,1 M ult, и на второй стадии M x,2 M ult, 2, (6) где Mx,1, Mx,2 – изгибающий момент на первой и на второй стадии соответственно, Нм;

Mult,1, Mult,2 – предельный изгибающий момент на первой и на второй стадии, Нм.

При анализе НДС армированного асфальтобетона напряжения (в пределах упругих деформаций) в растянутой и сжатой зонах, арматуре (соответственно 1 и 2, 3) равны E1 Mx E2 M x E3 M x 1 (7) y1 ;

2 y2 ;

3 y3, E прив J E прив J E прив J где y3 – расстояние от нейтральной оси до ГМ, м;

Е3 – модуль упругости ГМ, Па;

Еприв – приве дённый модуль упругости, Па, 3 h 2 12h1 as 4 E1h1 E2 h E3 Fs s, (8) Eприв h3 bh здесь h1 – высота растянутой зоны, м;

h2 – высота сжатой зоны, м;

as – расстояние от оси арми рующего элемента до наиболее растянутой грани, м;

Fs – площадь поперечного сечения армирую щего элемента, м2.

Высота растянутой зоны определяется по предложенному выражению E2bh E3 Fs 2 2b E1 E2 bE2 h 2 E3as Fs E2bh E3 Fs 2. (9) h bE1 E Выражение (9) справедливо при Е1 Е2.

Универсальным методом, который адекватно описывает распределение на пряжений по нормальному сечению изгибаемого армированного элемента, является метод расчёта по деформационной модели (рисунок 2). Однако его применение для инженерных расчётов по оценке прочности асфальтобетона ограничено.

Поэтому анализ НДС армированного асфальтобетона на первой стадии пред лагается выполнять по методу предельного равновесия, принимая, что напряжения в асфальтобетоне и арматуре достигают предельных значений: расчётного Rb h2* сопротивления асфальтобетона на сжатие Rb и на растяжение Rbt, расчётного h сопротивления растяжению ГМ Rs. RsFs Данный метод применим к расчёту as Rbt армированного асфальтобетона, посколь ку расхождение результатов эксперимен тальных и теоретических исследований Fs не превышает 10 %. Рисунок 2. Схема к расчёту армированного се При этом положение нейтральной чения на первой стадии анализа НДС и эпюра напряжений по деформационной модели оси отличается от положения оси при изгибе в пределах упругих деформаций, а высота растянутой зоны составит F Rb Rs s bh. (10) h1* h Rbt Rb Предельный изгибающий момент армированного сечения на первой стадии:

h h h Rs Fs 1* as. (11) M ult,1 Rbt b h1* 2 2 Расчётное значение сопротивления растяжению ГМ Rs предложено назначать с учётом понижающих коэффициентов, характеризующих условия работы арматуры и технологическую повреждаемость. По аналогии с расчётом железобетонных конст рукций предлагается для ГМ с относительно малой прочностью узловых соединений, расположенных от наиболее растянутой грани элемента более чем на 1/5 высоты рас тянутой зоны сечения, вводить коэффициенты условий работы аs 1. (12) mаб 1,1 0, h1* Потеря прочности (технологическая повреждаемость) ГМ в процессе уплот нения асфальтобетона П определяется по формуле P RLR(TR) RLR (TR ), (13) П RLR(TR) где RLR(TR) – прочность при кратковременном растяжении в направлении длины (ширины) материала, кН/м;

RPLR(TR) – то же после воздействия уплотняющего устройства, кН/м.

Тогда расчётное сопротивление растяжению ГМ Rs (МПа) составит RLR (TR ) al, LR (TR ) 1 П mаб, Rs (14) Fs где al,LR(TR) – размер ячеек геосинтетического материала в направлении длины (ширины), м;

Однако при разрушении по растянутому асфальтобетону напряжения в рас тянутой арматуре могут не достигать расчётных сопротивлений Rs, а будут определяться исходя из условия линейного распределения деформаций по нормальному сечению при деформациях по подошве растянутой зоны асфальтобетона, равных предельным bt,ult. Такая ситуация возможно при высоте растянутой зоны меньше граничной h1,гр:

bt,ult as. (15) h1,гр R bt,ult s E Тогда напряжения в арматуре составят h a 3 bt,ult 1* s E3. (16) h1* Высота растянутой зоны, определённая из условия равновесия составит A s B A s B a, s B s (17) h1* h h 2 E F Rb ;

B 3 bt, ult ;

s s.

здесь A bh Rb Rbt Rb Rbt Значение предельного изгибающего момента армированного сечения на пер вой стадии в этом случае составит h h h 3 Fs 1* as. (18) M ult,1 Rbt b h1* 2 2 В конце первой стадии трещина распространяется на весь слой асфальтобе тона, находящийся ниже армирующей прослойки.

Таким образом, если высота растянутой зоны меньше граничной h1,гр, то напряжения, возникающие в армирующем материале, не достигают величины расчётного сопротивления растяжению, тем самым становится возможным реализация второй стадии. Расчётная схема для анализа НДС на второй стадии представляет со бой балку, лежащую на упругом основании, высо той, равной толщине верхнего слоя или пакета верхних слоёв (рисунок 3).

P В качестве исходных данных для расчёта та кой балки необходимо назначить коэффициент жё сткости. Определение коэффициента жёсткости / x предлагается выполнять по экспериментальным дан ным, после разрушения нижнего слоя асфальтобето Рисунок 3. Расчётная схема на с использованием выражения, описывающего на второй стадии НДС прогиб балки в середине пролёта.

Зависимость для определения прогиба середины пролёта балки имеет вид Q y( ) 0 Y2 ( ) Y4 ( ), (19) 2 2 EJ z где Y2(/2), Y4(/2) – функции Крылова.

После назначения коэффициента жёсткости и получения начальных пара метров 0, Q0 выполняется расчёт деформаций, внутренних усилий и напряжений в наиболее опасных сечениях балки по известным зависимостям.

Значение предельного изгибающего момента на второй стадии Mult,2 определя ется по формуле (4) с учетом (3) при высоте h, равной толщине слоя (пакета слоёв) асфальтобетона, расположенного над ГМ.

Для оценки коэффициентов армирования (эффекта от введения армирую щей прослойки) предлагается использовать отношение уровней напряжённого со стояния /Rизг (т.е. отношение действующих напряжений к разрушающим напря жениям) в неармированном и армированном образце:

Rизг, (20) К арм арм арм Rизг где /Rизг – уровень напряжённого состояния в растянутой зоне асфальтобетонного образца;

арм/Rизгарм – уровень напряжённого состояния в растянутой зоне армированного асфальтобетонно го образца при той же внешней нагрузке.

После ряда преобразований имеем 2 Rbt h1*армb Rb h2*армb 2 Rs h1*арм as Fs, (21) К арм 2 Rbt h1*b Rb h2*b где h1* – высота растянутой зоны сечения, м;

h1*арм – высота растянутой зоны сечения с учётом армирования, м.

С учётом полученной корреляционной зависимости между пределом прочности при сжатии и растяжением асфальтобетона при температуре 0 °С имеем 2 R h 2 s 0,34 h1*арм h h1*арм 1* арм - a s Fs R. (22) b К арм h h 0,34h1* 1* Эффект от применения ГМ при армировании асфальтобетона заключается в снижении уровня напряжённого состояния на величину коэффициента армирова ния. Установлено, что уменьшение уровня напряжённого состояния в растянутой зоне армированного асфальтобетона на первой стадии составляет от 5 % до 30 %, в зависимости от вида используемого ГМ.

При реализации второй стадии НДС уровень напряжённого состояния в растя нутой зоне армированного асфальтобетона снижается в 2,53,0 раза по сравнению с неармированным образцом. При этом создаётся уровень, идентичный (численно равный) состоянию, достигнутому на первой стадии работы ГМ.

Использование предложенной схемы работы ГМ позволило оценить вынос ливость армированного асфальтобетона на каждой стадии НДС через выносли вость неармированного асфальтобетона.

Кривая усталости асфальтобетона имеет вид 1 a ln N, (23) Rизг где а = m / Rизг – коэффициент усталости, эмпирический коэффициент, подбираемый методами математической статистики по результатам усталостных испытаний.

Формула (17) справедлива при значениях количества приложения нагрузки в диапазоне 1 N e1/a. Тогда выносливость асфальтобетона NA при заданном уровне напряжённого состояния A определяется зависимостью 1 A a. (24) NA e Выносливость армированного асфальтобетона NAРМ будет состоять из вынос ливости, реализуемой при работе на первом NB и втором NC этапах, при заданных уровнях напряжённого состояния В и С соответственно 1 B 1 1C a e a. (25) N AРМ N B N C e Выносливость армированного асфальтобетона составит К арм 1 К арм. (26) N AРМ 2 N e а В третьей главе выполнен анализ методов определения прочности асфальтобе тона на растяжение при изгибе под воздействием многократных кратковременных на грузок. Приведено обоснование основных параметров метода испытаний и представ лены результаты экспериментальных исследований по определению расчётных харак теристик асфальтобетона. Наибольший научный вклад в развитие методов расчёта нежёстких дорожных одежд и исследование усталостных характеристик асфаль тобетона внесли работы В.И. Барздо, О.Т. Батракова, А.К. Бируля, А.М. Богуслав ского, Н.В. Горелышева, Н.Н. Иванова, Т.Н. Калашниковой, М.Б. Корсунского, А.М. Кривисского, Б.С. Радовского, А.В. Руденского, А.О. Саля, А.В. Смирнова, Е.В. Угловой, И.М. Щербакова, Ю.М. Яковлева и др.

В рамках диссертационного исследования была сконструирована и изготов лена оригинальная установка для определения усталостной прочности асфальтобе тонных образцов УЦН-1. Аппарат представляет собой систему с пневматическим сервоуправлением и регистрацией величины прикладываемой силы и прогиба образца. Установка для нагружения размещается в климатической камере, что обеспечивает возможность проведения испытаний при фиксированных темпера турных режимах в широком диапазоне значений.

Проведены комплексные испытания со следующими параметрами:

– образцы-балки шириной 10 см и высотой 12 см, расстояние между опора ми 26 см;

– продолжительность периода нагружения 0,1 с, интервал времени между приложениями нагрузки – 0,9 с, т.е. нагружения с частотой 1 Гц;

– величина прикладываемой нагрузки (силы) в диапазоне от 10% до 80 % от разрушающей при однократном кратковременном нагружении;

– испытания проводились в диапазоне температуры от минус (20 ± 2) °С до (40 ± 2) °С, с шагом 20 °С.

Анализ результатов комплексных испытаний (рисунок 4) свидетельствует о наличии следующей зависимости:

ц Rизг Rизг m ln N, (27) ц где R – предел прочности на растяжение при изгибе асфальтобетона при заданном количестве цик изг лов нагружения N, МПа;

Rизг – предел прочности на растяжение при изгибе асфальтобетона при одно кратном кратковременном нагружении, МПа;

N – количество циклов нагружений;

m – эмпирический коэффициент, характеризующий усталость материала, МПа.

10, 10, Предел прочности на растяжение при изгибе Rизг, МПа Условные обозначения:

9,0 ц Rизг = 8,949 - 0,494ln N - при температуре -20 °С;

R2 = 0, ц - при температуре 0 °С;

8, - при температуре +20 °С;

7, 7,0 - при температуре +40 °С.

6, 6, ц 5,0 Rизг = 4,334 - 0,278 ln N R2 = 0, 4, 3, Rизг = 0,655- 0,049 ln N R2 = 0,98 ц 2,0 Rизг = 1,242 - 0,117ln N 2, R2 = 0, 1, 0, 10104 1 000 6000 10 107 1 10 100 1 000 000 100 000 102 105 Количество циклов нагружений N Рисунок 4. Предел прочности на растяжение при изгибе асфальтобетонных образцов под воздействием многократных циклических нагрузок Установлена корреляционная зависимость коэффициента m от температуры испытаний Т (°С):

m 8 107 T 3 7 105 T 2 0,0097 T m0, (28) где m0 – эмпирический коэффициент, характеризующий усталость асфальтобетона при температуре 0 0С, m0 = 0,278 (получен на основе экспериментальных данных).

Зависимость (27) для определения усталостной прочности асфальтобетона сравнивалась с эмпирическими зависимостями, предложенными Н.Н. Ивановым, и в ОДН 218.046-01. Зависимость (27) имеет расхождение с экспериментальными данными не более 12 % на всём температурном диапазоне. Зависимость, предложен ная Н.Н. Ивановым, имеет достаточную сходимость с данными эксперимента только при температуре 20 °С (расхождения составляют от 6 % до 24 %). При понижении температуры до 0 °С и ниже расхождение с экспериментальными данными увеличи ваются до 42 %. Расхождения между экспериментальными данными и нормативной зависимостью по ОДН 218.046-01 достигают 250 % при температуре (0 ± 2) °С (расчёт ная температура). При этом нормативным методом оценки усталостной прочности не учитывается влияние температурного режима.

Для расчёта усталостной прочности асфальтобетона предлагается исполь зовать кривые Велера (кривые усталости), в общем виде представленные зави симостью (23). Результаты испытаний (рисунок 5) указывают на значительное (от 2,2 до 4,7 раза, в зависимости от вида ГМ) увеличение долговечности армирован ного асфальтобетона.

1, Уровень напряженного состояния /Rизг 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 102 103 104 105 106 1 Количество циклов нагружений N – армированные ГМ «СТ-100»;

– неармированные асфальтобетонные образцы;

– армированные ГМ «СТ-50»;

– армированные ГМ «Поли-20»;

– армированные ГМ «СТ-25» Рисунок 5. Зависимость разрушающего количества циклов нагружений асфальтобетона от уровня напряжённого состояния при температуре (0 ± 2) °С Адекватность предложенной схемы расчёта армированного асфальтобетона оценивалась путём сравнения теоретических значений разрушающего количества циклов нагружений с экспериментальными данными (рисунок 6).

1, - экспериментальные данные при температуре минус (20±2)°С;

1, Уровень напряженного состояния /Rизг - экспериментальные данные при температуре (0±2)°С;

- экспериментальные данные при температуре (20±2)°С;

0, - экспериментальные данные при температуре (40±2)°С;

0,8 - теоретические кривые усталости 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 104 105 106 102 1 Количество циклов нагружений N Рисунок 6. Зависимость разрушающего количества циклов нагружений от уровня напряженного состояния для армированного асфальтобетона Максимальное расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает 14 % во всём диапазоне температур. Данный факт свидетельствует о высокой степени адекватности и достоверности предложенной расчётной модели.

Четвёртая глава содержит результаты экспериментальных исследований армированного и неармированного асфальтобетонов при различной температуре.

Приведены результаты испытаний по определению предела прочности при сжа тии, одноосном растяжении, на растяжение при изгибе в диапазоне температур от минус (20 ± 2) °С до (40 ± 2) °С. Установлены корреляционные зависимости между прочностными и деформативными характеристиками асфальтобетона, одна из них представлена на рисунок 7.

11 Предел прочности на растяжение при изгибе, МПа 10 9 8 7 6 5 -20 0 20 О y = 5,0857e-0,0336x -0,034Т 4 R = 5,086 e изг R2 = 0, R2=0, В = 3,592 e-0,047Т 2 -0,0468x y = 3,5919e R 2 = 0, R =0, -30 -20 -10 0 10 20 30 40 Температура Т, °С экспериментальные данные, экспериментальные данные, теоретические данные обработанные по предложен- обработанные по норматив ной зависимости ной зависимости Рисунок 7. Зависимость предела прочности на растяжение при изгибе асфальтобетонного образца, армированного «СТ-100», от температуры Использование армирующего материала на основе стекловолокна приводит к увеличению предела прочности асфальтобетонных образцов на растяжение при изгибе, оцениваемого по нормативной зависимости. Это подтверждает ранее вы двинутую гипотезу: чем выше прочность и модуль упругости армирующего мате риала, тем больший достигается эффект.

Экспериментально проверены размеры сжатой и растянутой зоны, определённые аналитически в соответствии с принятым методом расчёта. Сопоставление результа тов экспериментальных исследований с теоретическим решением показывает, что погрешность определения положения нейтральной линии при изгибе асфальтобе тонной балки не превышает 9 %, что свидетельствует о достоверности принятой гипотезы о положении нейтральной линии в асфальтобетоне при изгибе.

Пятая глава содержит результаты исследований свойств георешёток на основе стекловолокна и полипропилена. При определении расчётных характеристик (пре дела прочности, модуля упругости) георешёток важное место занимает вопрос на значения площади поперечного сечения материала, по которому произошло раз рушение. Из-за особенностей технологии изготовления георешёток из полипропи лена наиболее слабым местом являются узлы и поперечные рёбра, а не продольные рёбра с минимальным поперечным сечением (рисунок 8).

Прочность и деформативность георешёток из стекловолокна мало изменяются в исследуемом интер вале температур. Полимерные георешётки снижают прочность (до 12 %) и деформативность (до 30 %) при AS = 9,6 мм понижении температуры до минус 20 °С.

Все виды повреждаемости (потери прочности) ГМ предложено разделить на «технологические» (от воз действия уплотняющих средств;

контакта с горячей смесью;

воздействия битума, внешних факторов и сред) и «эксплуатационные» (от циклических воздействий AS = 160 мм2 автотранспорта;

циклического замораживания оттаивания;

воздействия длительных температурных Рисунок 8. Характер разрушения напряжений;

агрессивного воздействия воды, автомо полимерной георешётки бильных топлив и масел).

Как показали результаты экспериментальных исследований на специально разработанном стенде («Стенд СибАДИ»), моделирующем работу катков, суще ственная потеря прочности ГМ наблюдается на стадии укладки и уплотнения вы шележащего асфальтобетонного слоя. Механическая технологическая повреждае мость наиболее существенна для ГМ, изготавливаемых из волоконных минераль ных материалов (стекловолокно, базальтоволокно), обладающих повышенной хрупкостью и малой деформативностью (рисунок 9).

Потеря прочности армирующих мате риалов при их укладке в горячую асфальто бетонную смесь может происходить не только от механического воздействия уплотняющих средств, но и от интенсивного нагрева ГМ в этой смеси. Наличие термиче ской технологической повреждаемости наи более характерно для ГМ, изготавливаемых из полимерных материалов.

Для определения влияния различных Рисунок 9. Характерный пример изменения внешнего вида георешётки из факторов на технологическую повреждае стекловолокна мость стеклосеток проведены эксперимен тальные исследования с использованием статистического метода планирования эксперимента. Исследовалось влияние двух основных факторов: геометрического размера ячеек ГМ и толщины вышележащего уплотняемого слоя из асфальтобе тонной смеси. Результаты данного исследования приведены на рисунке 10.

Поверхность отклика описывается в виде уравнения регрессии П 24,311 0,029 a 3,345 h 0,021 a h 0,003 a 2 0,029 h 2, (29) где П – технологическая повреждаемость продольных (поперечных) рёбер георешётки из стекловолок на, %;

а – размер ячейки георешётки, мм;

h – толщина вышележащего уплотняемого асфальтобетонно го слоя, мм.

П ==-0,0125h2 + 0,8803h + + 81, П -0,0125h + 0,8803h 81, Технологическая повреждаемость П, % 90 R = 0, = 0, Повреждаемость геосеток (П), % П -0,0285h2 + + 2,5817h + 27, П == -0,0285h 2,5817h + 27, R2R20, = = 0, размер ячейки 50х50 мм 20 20 П = -0,0374h2 + 3,3566h + 3, П = -0,0374h 2+ 3,3566h + 3, размер ячейки 37,5х37,5 мм R2 == 0, R 0, размер ячейки 25х25 мм 50 30 40 60 70 30 40 60 Толщина слоя h, мм Толщина (h), мм Рисунок 10. Зависимость технологической повреждаемости ГМ от толщины уплотняемого слоя и размера ячеек георешётки Анализ полученной зависимости показывает, что на технологическую по вреждаемость георешёток в большей степени влияет толщина вышележащего асфальтобетонного слоя. Это необходимо учитывать при конструировании арми рованных дорожных одежд, назначая «защитный» слой асфальтобетона над ГМ не менее 80 мм.

На технологическую повреждаемость ГМ существенно влияют вид и свой ства исходных материалов, технология их изготовления. Образцы георешёток из стекловолокна с шестью различными видами пропиток были подвергнуты испы таниям на лабораторном стенде. Анализ полученных результатов позволяет сде лать вывод о том, что путём рационального подбора пропиточного состава можно снизить технологическую механическую повреждаемость стекловолоконных гео решёток на 30 %.

Испытания показали, что комбинированные георешётки – геокомпозиты (стеклосетки с нетканой геотекстильной подложкой) – обладают меньшей техноло гической повреждаемостью на 10 % – 30 % (в зависимости от свойств подложки).

Исследования по определению термической повреждаемости показали, что под воздействием высокой температуры прочность образцов из стекловолокна не снижа ется. Плоские георешётки из полипропилена теряют до 14 % прочности при укладке в слои асфальтобетона с температурой 150 °С, а с температурой 160 °С – до 27 %.

В шестой главе приведены основные положения метода расчёта нежёстких дорожных одежд с армированными асфальтобетонными слоями по критерию уста лостного разрушения.

В монолитных слоях дорожной одежды напряжения, возникающие при изгибе под действием повторных кратковременных нагрузок, в течение заданного срока службы не должны превышать усталостной прочности материала на растяжение при изгибе с учётом требуемого коэффициента прочности:

RN, (30) уr тр K пр где r – наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое рас тр чётом, МПа;

К пр – требуемый коэффициент прочности с учётом заданного уровня надёжности;

RN – прочность материала на растяжение при изгибе с учётом усталостных явлений, МПа.

Так как уровень напряжённого состояния является величиной относитель ной, то при условии сохранения одинакового подхода к определению действую щих напряжений и предела прочности величина уровня напряжённого состояния не изменяет своего значения вне зависимости от выбранного подхода по опреде лению местоположения нейтральной оси, т.е.

r z h/2 r z h/ при при.

при z h/2 при z h/ Rизг Rизг Такой подход дает возможность использовать существующие зависимости по определению растягивающего напряжения в материале покрытия при изгибе и нормативные значения прочностных параметров различных асфальтобетонов.

Максимальные растягивающие напряжения в материале покрытия при изгибе при условии прохождения нейтральной оси через центр тяжести, по Кор сунскому Б.М. равны h 4 Eа.б D, 0 arctg 2 (31) r 1 а.б D D hЭ где h – толщина покрытия, м;

Еа.б – модуль упругости материала покрытия, МПа;

а.б – коэффици ент Пуассона материала покрытия;

0 – величина прогиба, м;

D – диаметр круга, равновеликого следу колеса расчётного автомобиля, м;

hЭ – эквивалентная толщина слоёв дорожной одежды, м.

Выносливость асфальтобетона N при заданном уровне напряжённого со стояния А = / Rизг определяется зависимостью (23).

При оценке суммарного усталостного воздействия транспортных средств на материал изгибаемого слоя дорожной одежды необходимо учитывать характер рас пределения транспорта по ширине полосы движения (коэффициент k1).

При определении расчётного значения предела прочности на растяжение при изгибе асфальтобетонных слоёв необходимо учитывать снижение прочности во вре мени от воздействия погодно-климатических факторов (коэффициента k2, назначае мого по ОДН 218.046-01). Тогда величина допустимых горизонтальных напряжений, возникающих у подошвы пакета асфальтобетонных слоёв, запишется:

r R N 1 a ln N P k1 R изг 1 v R t k 2, доп (32) где Rизг – нормативное значение предела прочности на растяжение при изгибе, МПа;

t – коэффици ент нормированного отклонения при допустимом уровне надёжности;

vR – коэффициент вариа ции прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе;

k1 – коэффициент, учитывающий харак тер распределения транспорта по ширине полосы движения;

k2 – коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов.

Уровень напряжённого состояния армированного асфальтобетона после приложения суммарного числа приложений расчётной нагрузки за срок службы дорожной одежды NP составит N Р k A K арм 1 a ln, (33) где Карм – коэффициент армирования, характеризующий изменение уровня напряжённого со стояния при введении армирующей прослойки.

Прочность материала монолитного слоя, армированного ГМ, на многократ ное растяжение при изгибе N Р k арм r. арм R N K арм 1 a ln доп R изг 1 v R t k 2. (34) Срок службы нежёсткой дорожной одежды с армированным асфальтобе тонным покрытием с позиций усталостной долговечности составит q t 1 q 1 N p АРМ 1, АРМ (35) Tсл k 2 log q 0,7 N p, t T рдг k n где q – показатель изменения интенсивности движения;

Nр,t – приведенная интенсивность движе ния на год t, авт/сут;

Трдг – расчёное число расчёных дней в году, соответствующих определенно му состоянию деформируемости конструкции, назначается по ОДН 218.046-01, сут;

kn – коэффи циент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого, назначается по ОДН 218.046-01.

Аналогично определяется межремонтный срок проведения работ по ремон ту нежёсткой дорожной одежды с армированным асфальтобетонным покрытием:

q T рем 1 q 1 N АРМ p,рем, АРМ (36) T рем k 2 logq 0,7 N p, рем T рдг k n По предложенным зависимостям выполнен расчёт вариантов конструкций нежёстких дорожных одежд, по результатам которых можно сделать ряд выводов.

Величина экспериментально определённого предела прочности асфальтобе тона на растяжение при изгибе существенно отличается от значений, рекомендо ванных ОДН 218.046-01 в качестве расчётных. Использование в качестве расчёт ного значения фактического предела прочности приводит к увеличению толщины монолитных слоёв дорожной одежды в среднем на 17 %.

Использование при расчёте дорожной одежды предложенного критерия оценки сопротивления монолитных слоёв усталостному разрушению приводит к увеличению толщины пакета монолитных слоёв в среднем на 30 %. При этом толщина слоя дискретного основания уменьшается в среднем на 10 %. При исполь зовании армированных асфальтобетонных слоёв возможно снижение общей тол щины пакета монолитных слоёв на 13 % 18 % в зависимости от вида ГМ.

Результаты расчёта показывают, что за счёт применения армирующих про слоек в асфальтобетонном покрытии (без уменьшения толщины слоёв), межре монтный срок проведения работ по капитальному ремонту (т.е. расчётный срок службы) нежёстких дорожных одежд увеличивается на 25 % 40 % в зависимости от вида ГМ. Срок проведения работ по ремонту дорожных одежд с армированным покрытием увеличивается на 50 % 80 %.

В седьмой главе изложены результаты строительства и обследования опыт ных участков дорожных одежд с армированными асфальтобетонными слоями.

Представлена оценка экономической эффективности предлагаемых решений.

Опытный участок по пр. Губкина (г. Омск) устраивался для проверки ре зультатов экспериментальных исследований технологической повреждаемости ГМ, получаемых на «Стенде СибАДИ». Результаты определения повреждаемости ГМ после укладки и уплотнения асфальтобетонного слоя при опытном строитель стве показали расхождения не более 710 % по сравнению с данными, получае мыми на «Стенде СибАДИ» при лабораторных испытаниях.

В период лето 2008 г. – осень 2011 г. по заказу Федерального дорожного агентства (Росавтодор) автором обследованы участки автомобильных дорог и го родских улиц с армированным асфальтобетонным покрытием, расположенные в Республике Удмуртия, в Ивановской и Рязанской областях, в городах Санкт Петербург и Пермь.

Результаты обследования опытных участков свидетельствуют, что армирова ние различными ГМ позволило повысить трещиностойкость асфальтобетонного покрытия от 20 % до 55 %, уменьшило раскрытие трещин и способствовало сни жению темпа колееобразования в среднем в два раза.

При оценке экономической эффективности можно исходить из следующих положений.

1. Введение георешёток в покрытие может уменьшать строительные затраты за счёт снижения толщины конструктивных слоёв дорожной одежды. При этом срок службы покрытия остаётся неизменным.

2. Если не уменьшать толщину покрытия, то введение ГМ обеспечивает снижение эксплуатационных затрат и увеличивает межремонтные сроки.

Расчёты показали, что применение плоских полипропиленовых георешёток для армирования асфальтобетонных покрытий нежёстких дорожных одежд с целью снижения толщины конструктивных слоёв экономически нецелесообразно.

При использовании георешёток, из стекловолокна (базальтоволокна), эко номический эффект на 1000 м2 покрытия составляет от 85 до 140 тыс. руб. (или от 3,7 % до 6,2 % от сметной стоимости строительства дорожной одежды) в за висимости от марки ГМ.

Если не менять толщину конструктивных слоёв, то для вариантов конст рукций дорожной одежды с армированным покрытием рекомендуется учитывать снижение объёмов работ по содержанию:

– по устранению повреждений асфальтобетонного покрытия;

– по заливке трещин на асфальтобетонных покрытиях;

– по ликвидации колеи глубиной до 30 мм по полосам наката.

Предложена эмпирическая зависимость для определения объёмов работ по содержанию участка автомобильных дороги с армированным асфальтобетонным покрытием:

Н арм Н неарм kнад a - 5,0 K арм, (37) где Нарм – рекомендуемая величина объёма работ по содержанию участка автомобильной дороги с армированным асфальтобетонным покрытием;

Ннеарм – нормативная величина объёма вида работ по содержанию участка автомобильной дороги;

kнад – требуемый уровень надёжности;

а – эмпири ческий коэффициент, устанавливаемый на основании опыта применения конкретных армирующих прослоек в данном регионе.

Результаты расчёта экономической эффективности предлагаемого иннова ционного проекта, выполненного с использованием программного комплекса Effect v.1.03, разработанного на основе ОДМ «Руководство по оценке экономиче ской эффективности использования в дорожном хозяйстве инноваций и достиже ний научно-технического прогресса», приведены в таблице.

Основные показатели инновационного проекта Наименование Вариант №1 Вариант №2 Вариант №3 Вариант № показателя «СТ-100» «СТ-50» «СТ-25» «Поли-20» Чистый дисконтированный доход 1 568,3 1 351,8 1 062,6 -319, проекта (ЧДД проекта), тыс. руб.

Внутренняя норма доходности 35,5 43,3 49,6 проекта (ВНД) Индекс доходности дисконтиро 2,62 3,30 3,76 0, ванных затрат (ИДД) Точка безубыточности 5 лет 4 мес. 5 лет 2 мес. 5 лет 1 мес. Не все предложенные варианты реализации инновационного проекта имеют экономическую эффективность. Так, вариант № 4 (ГМ «Поли-20») по истечении рас чётного срока службы имеет ЧДД, представленный убытком в размере 319,1 тыс. руб.

С позиции экономической эффективности целесообразно использование стеклосе ток для армирования асфальтобетонных покрытий. Точка безубыточности (оку паемости) проектов, предусматривающих применение стеклосеток, не превышает 5,5 лет. Внутренняя норма дисконта (от 35 % до 50 %) превышает принятую нор му дисконта (10 %), что свидетельствует об экономической эффективности пред ложенных вариантов реализации инновационного проекта. ЧДД от реализации инновационного проекта и ИДД в этих случаях зависит от прочности применяе мых ГМ.

Заключение На основании теоретических и экспериментальных исследований научно обоснованы расчётные параметры и предложен метод расчёта нежёстких дорож ных одежд с асфальтобетонными слоями, армированными георешётками, по кри терию усталостного разрушения при многократном воздействии транспортных средств.

1. Предложено различать две стадии напряжённо-деформированного состоя ния асфальтобетона, армированного ГМ. Эффект от армирования заключается в снижении уровня напряжённого состояния от 5 % до 30 % на первой стадии. На второй стадии уровень напряжённого состояния в растянутой зоне снижается в 2,53,0 раза.

2. Разработанный способ оценки усталостной прочности армированного асфальтобетона на каждой из стадий НДС рекомендуется реализовать через устало стные характеристики неармированного асфальтобетона путём введения коэффици ентов армирования. Численные значения коэффициентов изменяются в пределах от 1,01 до 1,35 и определяются по предложенной зависимости, учитывающей механи ческие свойства ГМ, месторасположение в пакете слоёв и свойства асфальтобетона.

3. Степень технологической повреждаемости ГМ при устройстве асфальтобе тонных слоёв можно прогнозировать по полученной корреляционной зависимости или определять экспериментально по разработанной методике испытаний. Уста новлено, что технологическая повреждаемость некоторых георешёток может дос тигать 80 %. Повреждаемость георешёток из стекловолокна можно уменьшить пу тём применения качественного сырья, подбора вида и количества пропиточного состава, а также применения геокомпозитов. Минимальной повреждаемостью при уплотнении обладают ГМ из полипропилена. Но в отличие от стекловолоконных георешёток для ГМ из полимеров характерна термическая повреждаемость при укладке в слои асфальтобетона с температурой выше 150 оС.

4. Подтверждена возможность прогнозирования усталостной прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе в условиях циклического режима на гружения по пределу прочности асфальтобетона при однократном кратковремен ном нагружении. Уточнена зависимость расчётных параметров асфальтобетона при воздействии кратковременных многократных циклических нагрузок от его температуры. Установлено, что численное значение коэффициента усталости уменьшается на 50 % при повышении температуры на 20 °С относительно рас чётной (0 °С), а при понижении на 20 °С увеличивается на 85 %.

5. Экспериментально установлено, что при равной величине внешнего воз действия армированный асфальтобетон обладает выносливостью большей, чем неармированный в 2,2 4,7 раз.

6. Реализация предлагаемых рекомендаций по конструированию и расчёту армированных асфальтобетонных покрытий георешётками предопределяет увели чение срока службы нежёстких дорожных одежд на 25 % 40 %, а межремонтного срока – на 50 % 80 % (при сохранении толщины пакета монолитных слоёв).

7. Установлено, что использование для армирования асфальтобетона высо кокачественных георешёток из стекловолокна или базальтоволокна позволяет по лучить экономический эффект от 3,7 % до 6,2 % от общей стоимости строитель ства дорожной одежды.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Крашенинин Е.Ю. О влиянии армирующей прослойки на сцепление между асфальтобе тонными слоями / Е.Ю. Крашенинин, В.В. Сиротюк, Г.М. Левашов // Развитие дорожно транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природо пользования: материалы III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспи рантов и молодых учёных, 21–22 мая 2008 г. / СибАДИ. – Омск, 2008. – Кн. 1. – С. 68–70.

2. Сиротюк В.В. Развитие новых технологий использования геосинтетики в дорожном строительстве / В.В. Сиротюк, О.В. Якименко, Г.М. Левашов, А.А. Захаренко // Дороги России XXI века. – 2008. – № 5. – С. 75.

3. Крашенинин Е.Ю. Результаты испытаний армированного асфальтобетона циклическими нагрузками / Е.Ю. Крашенинин, Г.М. Левашов // Материалы 62-й научно-технической конфе ренции СибАДИ / СибАДИ. – Омск, 2008. – Кн. 1. – С. 215–218.

4. Армирование асфальтобетонных покрытий / Г.М. Левашов // Динамика систем, меха низмов и машин: материалы VII Международной научно-технической конференции, 10–12 но ября. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – Кн. 2. – С. 381–385.

5. Повреждаемость геосинтетических материалов при армировании покрытия из асфаль тобетона / Г.М. Левашов // Материалы 63-й научно-технической конференции ГОУ СибАДИ / СибАДИ. – Омск, 2009. – Кн. 1. – С.116–120.

6. Левашов Г.М. О снижении повреждаемости геосинтетических материалов при армировании асфальтобетонных покрытий /Г.М. Левашов, В.А. Ищерский, В.В. Сиротюк // Развитие дорожно транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользо вания: материалы V Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и мо лодых учёных / СибАДИ. – Омск: СибАДИ, 2010. – С.19–22.

7. Игнатов В.Ф. О результатах обследования участков автомобильных дорог с армированны ми асфальтобетонными покрытиями / В.Ф. Игнатов, Г.М. Левашов // Развитие дорожно транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природополь зования: материалы V Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных / СибАДИ. – Омск: СибАДИ, 2010 – С.10–13.

8. Сиротюк В.В. Технологическая повреждаемость некоторых геосинтетических материалов, применяемых для армирования асфальтобетонных покрытий / В.В. Сиротюк, Г.М. Левашов // До роги и мосты: сборник / Министерство транспорта РФ, Федеральное дорожное агентство (РОСАВ ТОДОР). – М.: ФГУП РОСДОРНИИ. – 2010. –Вып. 23/1. – С.85–96.

9. Армирование асфальтобетонных покрытий геосинтетическими материалами / Г.М. Левашов // Россия молодая: передовые технологии – в промышленность: материалы III Всероссийской мо лодёжной научно-технической конференции, 16–18 ноября 2010 г. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – Кн. 1. – С. 379–383.

11. ОДМ 218.5.001-2009 Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешёток для армирования асфальтобетонных слоёв усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог / Федеральное дорожное агентство (РО САВТОДОР). – М.: Информавтодор. – 2010. – 86 с.

11. Левашов Г.М. Проектирование дорожных одежд с армированным асфальтобетонным покрытием / Г.М. Левашов, В. В. Сиротюк // Вестник Сибирской государственной автомо бильно-дорожной академии / СибАДИ. – Омск: СибАДИ, 2011. – Вып. 2 (20). – С.21–27.* 12. Левашов Г.М. Об определении предела прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе / Г.М. Левашов, В.В. Сиротюк // Вестник Сибирской государственной автомо бильно-дорожной академии / СибАДИ. – Омск: СибАДИ, 2011. – Вып. 4 (22). – С.23–26.* 13. Левашов Г.М. О совершенствовании метода расчёта армированного асфальтобетонного покрытия / Г.М. Левашов, В.В. Сиротюк // Дороги. Инновации в строительстве. – 2012. – №16.

Спецвыпуск «Геосинтетические материалы». – С.24–29.

14. Левашов Г.М. Оценка экономической эффективности применения геосеток для армирования асфальтобетонных покрытий / Г.М. Левашов, В.В. Сиротюк, О.А. Рычкова // Дороги и мосты: сборник / Министерство транспорта РФ, Федеральное дорожное агентство (РОСАВТОДОР). – М.: ФГУП РОСДОРНИИ. – 2012. – Вып. 28/2. – С.11–24.* * Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных в списке ВАК РФ.

Подписано к печати 16.11. Формат 60х90 1/16. Бумага писчая.

Оперативный способ печати.

Усл. п. л. 1,5;

Уч.-изд. 1,1.

Тираж 110. Заказ №292.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.