Учебное пособие 1880

61

Рис. 6.3. Схема длиннобазового рычажного прогибомера модели КП 204: 1 - клиновидная опорная подкладка; 2 - кронштейн; 3 - индикатор; 4 - измерительное плечо рычага; 5 - опорная часть; 6 - закрепительные болты; 7 - ребра жесткости: 8 - грузовое плечо рычага; 9 – колесо автомобиля; 10 - измерительный штырь; 11 - подпятник

6.5.2. Методика проведения измерений

Автомобиль остается на точке до тех пор, пока отсчет по индикатору i0 не будет изменяться на 0,005 мм за 10 с. Затем автомобиль отъезжает не менее чем на 5 м от прогибомера. Дождавшись пока отсчет на индикаторе i не будет изменяться в течение 10 с более чем на 0,005 мм, его записывают его в журнал проведения измерений. Удвоенная разность отсчетов по индикатору до и после съезда автомобиля соответствует упругому прогибу:

6.5.3. Обработка результатов измерений

Фактический модуль упругости определяется по формуле

где Q – нагрузка на колесо используемого автомобиля, может колебаться от 30 до 50 кН;

lФ – фактический обратимый прогиб, см.

Полученные измерения заносятся в журнал испытаний дорожной конструкции (табл. 6.10).

62

Таблица 6.10

Журнал линейных испытаний дорожной конструкции

6.6. Установка УДН

Установка динамического нагружения (УДН) предназначена для измерения модуля упругости дорожной конструкции при передаче кратковременной нагрузки.

Определение модуля упругости с помощью установки УДН заключается в регистрации амплитуды деформации и определении упругого прогиба слоя дорожной конструкции от воздействия ударной силы, передаваемой через жесткий штамп при сбрасывании груза, который имитирует проход колеса автомобиля с нагрузкой 50 кН со скоростью 60 км/ч.

Схема УДН приведена на рис. 6.4. Установка состоит из направляющей 1, груза 2, регистратора прогиба 3, штампа 4, амортизирующего устройства 5.

Рис. 6.4. Принципиальная схема установки динамического нагружения

63

Принцип ее работы заключается в следующем: груз массой М=100 ±5 кг сбрасывается по направляющей с высоты Н=80-100 см на пружину, что создает кратковременное усилие в течение Т=0,02-0,03 с, которое через штамп действует на дорожную одежду. Наибольшее динамическое усилие, создаваемое установкой УДН, соответствует нагрузке группы A (Qq = 5·104 H).

6.7. Установка УДН-НК

Особенность УДН-НК - передача усилия от падающего груза массой 250 кг через сдвоенные пневматические колеса, обеспечивающие площадь отпечатка и удельную нагрузку на покрытие эквивалентные отпечатку и нагрузке расчетного автомобиля группы А. Установка (рис. 6.5) состоит из груза 1, пружины 2, обоймы для крепления колес 3 и пневматических колес 4.

Установка динамического нагружения УДН-НК монтируется сзади кузова автомобиля (рис. 6.6). Для подъема груза используют электродвигатель мощностью 1 кВт. Регистрацию прогибов осуществляют сейсмоприемником. Измерительный датчик смонтирован на специальной тележке и находится между скатами пневматика.

Рис. 6.5. Принципиальная схема установки УДН-НК

Аппаратура для сбора и первичной обработки данных испытаний расположена в кабине водителя. Нагружение дорожной одежды проводят с остановкой лаборатории в каждой точке испытания.

65

ДИНА-ЗМ обычно монтируется на серийных прицепах (рис. 6.8).

Рис. 6.8. Схема установки ДИНА-3М:

прицеп - 1; каркас - 2; направляющие - 3; груз - 4; траверсы с крюком - 5; штамп - 6; пружины - 7; механизм подхвата груза - 8; лебедки - 9; электродвигатель - 10; редуктор - 11; планки - 12; балки-консоли - 13; преобразователь линейных перемещений (ПЛП) - 14; аккумулятор - 15;

пульт управления - 16; колпак - 17

6.8.1. Подготовка установки к работе

Перед измерением прогиба с помощью установки необходимо провести следующие работы: проверить давление в шинах прицепа (0,2+0,01 МПа), расчехлить установку, перевести и закрепить из транспортного положения в рабочее колпак верхней части установки, подключить питание, концевые выключатели, измерительную головку к блоку управления, включить тумблер «Питание», выбрать слабину троса, вращая вручную барабан лебедки и поднять траверсу в верхнее крайнее положение, расфиксировать штамп из транспортного положения в рабочее, установить прицеп на проезжей части дороги так, чтобы центр штампа совпадал с точкой испытания, с помощью электромотора опустить штамп на проезжую часть, опустить вручную лебедкой траверсу с крюком, зацепить, приподнять и расфиксировать груз из транспортного положения, опустить вручную груз на опоры узла подхвата (6-7 зуб сверху), вывести крюк из зацепления и поднять с помощью электромотора траверсу до момента входа флажка в прорезь верхнего концевого индуктивного выключателя, закрепить ПЛП (преобразователь линейных перемещений) на консольной балке.

66

6.8.2. Производство измерений

Установить ДИНА-3М над точкой проведения измерений. Опустить штамп на покрытие. Установить реперную балку с датчиком таким образом, чтобы датчик на 4-5 мм касался покрытия через отверстие в штампе. На пульте управления нажать кнопку «Уст. 0» и «Запомнить». После чего груз зацепляется, поднимается и сбрасывается. Показания записываются. После удара необходимо снова нажать кнопки «Уст. 0» и «Запомнить». На каждой точке производится 3-4 измерения (рис. 6.9). Под действием пружины и самой дорожной одежды, которая обладает упругими свойствами, груз подпрыгивает вверх и подхватывается механизмами подхвата груза. Штамп поднимается в походное и опускается в рабочее положение траверсой с крюком.

Далее реперная балка с ПЛП крепится на борт установки, траверса поднимается в верхнее положение и установка перемещается на следующую точку измерений.

Рис. 6.9. Удар груза при измерении модуля упругости

6.8.3.Предварительная обработка результатов

Вкаждой точке вычисляется средний прогиб как среднеарифметическое серии двух или более измерений в ней.

Полученные при этом значения прогиба обрабатываются по следую-

67

щей формуле:

где Eф – фактическая прочность дорожной одежды в данной точке, МПа; Р – удельная нагрузка (0,43 МПа);

D – диаметр штампа (330 мм) ;

– коэффициент Пуассона (0,3);

l – средний прогиб в данной точке, мм.

Результаты измерений заносятся в журнал производства измерений (табл. 6.11) с привязкой к местоположению каждой точки испытаний или сохраняются в памяти компьютера дорожной лаборатории. Одновременно для приведения измеренного модуля упругости к расчетному производится измерение температуры покрытия и отбор грунтов земляного полотна для определения их физико-механических свойств.

Таблица 6.11 Журнал производства измерений модуля упругости дорожной

конструкции

Наименование дороги ______________

При производстве работ необходимо соблюдать правила техники безопасности, следить за правильностью установки дорожных знаков в зоне производства испытаний; личный состав бригад должен быть проинструктирован об особенностях проведения полевых работ. Запрещается производство работ в темное время суток.

6.9.Метод штамповых испытаний

6.9.1.Устройство установки

При испытании жестким штампом нагрузка на поверхность передается через круглый жесткий штамп 6 (рис. 6.10). Усилие создается домкратом 4, упираемым в раму груженого автомобиля 2 или другого транспортного средства, способного обеспечить усилие до 50 кН, измеряемое механическим динамометром 3. Прогиб дорожной конструкции фиксирует индикатор 7, уста-

68

новленный на прогибомере на расстоянии не менее 4D от штампа и колес автомобиля. Если домкрат передает нагрузку на штамп через три опорные стойки 5, то измерительный стержень прогибомера 1 устанавливается в центре штампа. Если нагрузка передается непосредственно от домкрата, минуя стойки, то в стенке домкрата устраивается прорезь и стержень прогибомера устанавливается в нее.

Рис. 6.10. Схема установки при испытании дорожной конструкции жестким штампом

6.9.2. Проведение испытаний

Перед началом испытаний автомобиль устанавливают на опоры (при их наличии), которые подставляют под раму недалеко от задних колес таким образом, чтобы расстояние между опорами и жестким штампом было не менее 1,5 м. Штамп (рис. 6.11) устанавливают на испытуемый слой после тщательного выравнивания его поверхности с помощью тонкого слоя песка (1-5 мм). Затем производят нагружение штампа и выдерживают под максимальной нагрузкой в течение 2 минут с последующей разгрузкой. Производят проверку устойчивости жесткой системы, для чего осуществляют легкие постукивания металлическим предметом по швеллеру прогибомера или по опорной балке. При этом стрелка индикатора должна слегка покачиваться, но оставаться на том же месте. Испытания проводят ступенчатым нагружением (3-5 ступеней) до достижения расчетного значения: 0,5 МПа на поверхности покрытия или основания (рис. 6.12); 0,2 МПа - на подстилающем слое и песках; 0,5-1 МПа - на связных грунтах земляного полотна (большее значение - при влажности грунта менее 0,7 WT).

70

Перед снятием отсчетов легко постукивают по швеллеру прогибомера или опорной балке.

Рис. 6.13. Снятие отсчетов по индикатору при производстве измерений 6.9.3. Обработка результатов измерения

Упругую деформацию дорожной конструкции определяют по разности отсчетов и строят график зависимости упругой деформации от удельной нагрузки. График должен представлять плавную кривую выпуклую вверх - для зернистых материалов и вниз - для связных грунтов.

Модуль упругости для слоистой системы, а также для связных грунтов и материалов однородной конструкции определяют по формуле

где р - максимальное (расчетное) давление от штампа; D - диаметр жесткого штампа;

µ - коэффициент Пуассона (для грунтов земляного полотна µ = 0,35, для материалов оснований µ = 0,25, для вычисления общего модуля упругости µ = 0,3);

l - упругая деформация, соответствующая данной нагрузке. Данные проведения измерений модуля упругости сводят в журнал про-

изводства измерений (табл. 6.12).