Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3851

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
31.85 Mб
Скачать

Научный журнал строительства и архитектуры

10.Чан, Н. Х. Асфальтобетон с повышенными эксплуатационными свойствами для условий жаркого и влажного климата Вьетнама: автореф. дис. канд. … техн. наук / / Н. Х. Чан. — Ростов-н/Д: РГСУ, 2011. — 24 с.

11.Чернов, С. А. Пути повышения устойчивости к пластическому колееобразованию щебеночно-

мастичных асфальтобетонов / C. A. Чернов, К. Д. Голюбин // Дороги и мосты. — 2014. — Т. 2, № 32. —

С. 264—272.

12.Aschenbrener, T. B. Survey on moisture damage of hot mix asphalt pavements / T. B. Aschenbrener. — Denver, Colorado: Colorado Department of Transportation. — 2002.

13.Lã, V. C. Nghiên cứu thực nghiệm bê tông nhựa liên quan đến vệt hằn lún vệt bánh xe trên một số tuyến quốc lộ / Lã Văn Chăm // Kỷ yếu Hội thảo khoa học: Nguyên nhân và giải pháp khắc phục hằn lún vệt bánh xe trên mặt đường BTN. — TP. HCM. — 2014. — Trang 35—41.

14. Lesueur, D. Increasing the durability of asphalt mixtures by hydrated lime addition. What evidence? / D. Lesueur, J. Petit, H. J. Ritter // The 5th Eurasphalt and Eurobitume Congress in Istanbul. — Istanbul. — June 2012. — Paper 255. — 10 pp.

15.Nguyen, Q.P. Experimental research on using Toughfix additive to increase water stability of hot mix asphalt / Q. P. Nguyen, N. P. Vu, Hiromitsu Nakanishi [et al.] // Thetransport journal. — 2017. — no6/2017. — P. 36—40.

16.Nguyễn, T. B. T. Nghiên cứu phụ gia tăng bám dính đá nhựa trên cơ sở Oligoamid để tăng chất lượng mặt đường bê tông asphalt trong hệ thống đường bộ Hà Nội / T. B. T. Nguyễn // Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Thành phố Hà Nội — Chương trình: 01C — 04. — Hà Nội. — 2005. — 127 trang.

17.Phạm, H. K. Thực trạng hằn lún vệt bánh xe trên một số tuyến quốc lộ — nguyên nhân và biện pháp khắc phục / H. K. Phạm // Kỷ yếu Hội thảo khoa học: Nguyên nhân và giải pháp khắc phục hằn lún vệt bánh xe trên mặt đường BTN. — TP. HCM. — 2014. — Trang 5—13.

18.Tran N. H. A number of experimental results using nano-organosilane (zycotherm) for asphalt concrete BTNC12.5 using acid-based aggregare in Vietnam / N. H. Tran, T. H. N. Ta, T. T. Vu, K. D. Trong // The Transport Journal. — 2017. — № 12/2017. — P. 102—107.

19.Vũ, N. P. Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của một số loại phụ gia kháng bong tách đá nhựa cho bê tông nhựa sử dụng cốt liệu dính bám kém của khu vực Miền Trung / N. P. Vũ, T. L. Nguyễn, V. C. Nguyễn // Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học công nghệnăm 2018, Viện Khoa học và Công nghệ GTVT. — Hà Nội. — 2018. — Trang 160—169.

20.Vũ, N. P. Nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng khả năng dính bám đá-nhựa cải thiện chất lượng bê tông nhựa ở Việt Nam / N. P. Vũ // Luận án tiến sĩ kỹ thuật. — Hà Nội. — 2019. — 140 trang.

References

1.Vasil'ev, A. P. Eshche raz o prichinakh koleinosti i metodakh ikh ustraneniya i neitralizatsii / A. P. Vasil'ev // Avtomobil'nye dorogi. — 2011. — № 2. — S. 75—79.

2.Dedyukhin, A. Yu. Armirovanie asfal'tobetonnykh smesei kak sposob bor'by s koleei / A. Yu. Dedyukhin // Vestnik VolgGASU. Ser.: Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2009. — Vyp. 16 (35). — S. 88—92.

3. Kalgin, Yu. I. Dorozhnye bitumomineral'nye materialy na osnove modifitsirovannykh bitumov / Yu.

I.Kalgin. — Voronezh: izd-vo VGASU, 2006. — 272 s.

4.Mordvin, S. S. Sovershenstvovanie metoda opredeleniya prochnosti nezhestkikh dorozhnykh odezhd dinamicheskim nagruzheniem: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk / S. S. Mordvin. — M.: MADI, 2011. — 22 s.

5.Nguen Van Long. Issledovanie vliyaniya struktury mineral'nogo sostava na ustoichivost' i plastichnost' asfal'tobetona / Nguen Van Long, Nguen Dyk Shi // Inzhenerno-stroitel'nyi vestnik Prikaspiya. — 2017. — № 1 (19). — S. 25—30.

6.Podol'skii, Vl. P. Issledovanie rabotosposobnosti asfal'tobetona, modifitsirovannogo dobavkoi Wetfix BE / Vl. P. Podol'skii, Nguen Van Long, Nguen Khak Khao, Nguen Dyk Shi // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2015. — № 3 (39). — S. 78—85.

7.Podol'skii, Vl. P. O neobkhodimosti vklyucheniya ispytanii asfal'tobetona pri temperature 60°S v normativnye dokumenty / Vl. P. Podol'skii, V. L. Nguen, D. Sh. Nguen // Nauka i tekhnika v dorozhnoi otrasli. — 2013. — № 4. — S. 22—25.

8.Podol'skii, Vl. P. Prichiny koleeobrazovaniya na asfal'tobetonnykh pokrytiyakh i metody povysheniya ikh deformativnoi ustoichivosti v usloviyakh Yuzhnogo V'etnama / Vl. P. Podol'skii, N. V. Long, D. I. Chernousov // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2013. — № 1 (29). — S. 57—65.

9.Strokin, A. S. Povyshenie sdvigoustoichivosti i sroka sluzhby dorozhnykh pokrytii putem primeneniya asfal'tobetona karkasnoi strukturyna modifitsirovannom bitume: dis. kand. … tekhn. nauk / A. S. Strokin. — Voronezh: VGASA, 2009. — 178 s.

10.Chan, N. Kh. Asfal'tobeton s povyshennymi ekspluatatsionnymi svoistvami dlya uslovii zharkogo i vlazhnogo klimata V'etnama: avtoref. dis. kand. … tekhn. nauk / / N. Kh. Chan. — Rostov-n/D: RGSU, 2011. — 24 s.

11.Chernov, S. A. Puti povysheniya ustoichivosti k plasticheskomu koleeobrazovaniyu shchebenochnomastichnykh asfal'tobetonov / C. A. Chernov, K. D. Golyubin // Dorogi i mosty. — 2014. — Vol. 2, № 32. — S. 264— 272.

50

Выпуск № 3 (55), 2019

ISSN 2541-7592

12.Aschenbrener, T. B. Survey on moisture damage of hot mix asphalt pavements / T. B. Aschenbrener. — Denver, Colorado: Colorado Department of Transportation. — 2002.

13.Lã, V. C. Nghiên cứu thực nghiệm bê tông nhựa liên quan đến vệt hằn lún vệt bánh xe trên một số tuyến quốc lộ / Lã Văn Chăm // Kỷ yếu Hội thảo khoa học: Nguyên nhân và giải pháp khắc phục hằn lún vệt bánh xe trên mặt đường BTN. — TP. HCM. — 2014. — Trang 35—41.

14. Lesueur, D. Increasing the durability of asphalt mixtures by hydrated lime addition. What evidence? / D. Lesueur, J. Petit, H. J. Ritter // The 5th Eurasphalt and Eurobitume Congress in Istanbul. — Istanbul. — June 2012. — Paper 255. — 10 pp.

15.Nguyen, Q.P. Experimental research on using Toughfix additive to increase water stability of hot mix asphalt / Q. P. Nguyen, N. P. Vu, Hiromitsu Nakanishi [et al.] // Thetransport journal. — 2017. — no6/2017. — P. 36—40.

16.Nguyễn, T. B. T. Nghiên cứu phụ gia tăng bám dính đá nhựa trên cơ sở Oligoamid để tăng chất lượng mặt đường bê tông asphalt trong hệ thống đường bộ Hà Nội / T. B. T. Nguyễn // Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Thành phố Hà Nội — Chương trình: 01C — 04. — Hà Nội. — 2005. — 127 trang.

17.Phạm, H. K. Thực trạng hằn lún vệt bánh xe trên một số tuyến quốc lộ — nguyên nhân và biện pháp khắc phục / H. K. Phạm // Kỷ yếu Hội thảo khoa học: Nguyên nhân và giải pháp khắc phục hằn lún vệt bánh xe trên mặt đường BTN. — TP. HCM. — 2014. — Trang 5—13.

18.Tran N. H. A number of experimental results using nano-organosilane (zycotherm) for asphalt concrete BTNC12.5 using acid-based aggregare in Vietnam / N. H. Tran, T. H. N. Ta, T. T. Vu, K. D. Trong // The Transport Journal. — 2017. — № 12/2017. — P. 102—107.

19.Vũ, N. P. Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của một số loại phụ gia kháng bong tách đá nhựa cho bê tông nhựa sử dụng cốt liệu dính bám kém của khu vực Miền Trung / N. P. Vũ, T. L. Nguyễn, V. C. Nguyễn // Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học công nghệnăm 2018, Viện Khoa học và Công nghệ GTVT. — Hà Nội. — 2018. — Trang 160—169.

20.Vũ, N. P. Nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng khả năng dính bám đá-nhựa cải thiện chất lượng bê tông nhựa ở Việt Nam / N. P. Vũ // Luận án tiến sĩ kỹ thuật. — Hà Nội. — 2019. — 140 trang.

THE STUDY OF DEFORMATION STABILITY OF ASPHALT CONCRETE MODIFIED WITH AN ADDITIVE TAFPACK-PREMIUM

Nguyen Van Long 1, F. V. Matvienko 2, Nguyen Duc Sy 3

Ho Chi Minh City University of Transport 1

Vietnam, Hochiminh

Voronezh State Technical University 2

Russia, Voronezh

University of Technology and Education — The University of Danang 3

Vietnam, Danang

1PhD in Engineering, Head of the Dept. of Highways, e-mail: long_gtvt@mail.ru

2PhD in Engineering, Associate Prof. at the Dept. of Construction and Operation of Highways, e-mail: fmatvienko@yandex.ru

3PhD in Engineering, Head of Dept. of Technology and Education, e-mail: e-mail: ducnguyensy@yahoo.com

Statement of the problem. The problem of increasing the rutting resistance of asphalt pavements is very urgent. One of the applied solution methods is the introduction of various modified additives in organic astringent.

Results. The paper presents a theoretical review of the results of studies the deformation stability of asphalt concrete modified with different additives. The results of experimental study related to the physical attributes and rutting resistance of the fine-grained asphalt concrete BTN C12,5 with the different amount of additive Tafpack-Premium.

Conclusions. A significant positive effect was identified from the use an additive Tafpack-Premium in number of 5 % on the bitumen mass to increase the rutting resistance of asphalt concrete. It is recommended to use improvement asphalt concrete BTN C12,5 modified by addative Tafpack-Premium additive of 5 % on the bitumen mass to construct the surfacing layer of highways of high categories.

Keywords: asphalt concrete, additive Tafpack-Premium, deformation stability, rutting resistance, rutting.

51

Научный журнал строительства и архитектуры

DOI 10.25987/VSTU.2019.55.3.006

УДК 625.7/.8

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАКОПЛЕНИЯ УСТАЛОСТНЫХ РАЗРУШЕНИЙ В АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СЛОЯХ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

Е. В. Углова 1, А. Н. Тиратурян 2, О. А. Шило 3

Донской государственный технический университет 1, 2, 3 Россия, г. Ростов-на-Дону

1Д-ртехн. наук, проф., зав. кафедрой автомобильных дорог, e-mail: Uglova. ev@yandex.ru

2Канд. техн. наук, доц. кафедры автомобильных дорог, тел.: +7-951-820-03-03, e-mail: tiraturjan@list.ru

3Ассистент кафедры автомобильных дорог, тел.: +7-961-320-28-81, e-mail: shilooa@mail.ru

Постановка задачи. Одним из наиболее распространенных и серьезных дефектов, возникающих на покрытии автомобильных дорог, является сетка усталостных трещин. Прогнозирование развития и распространения данного типа дефекта требует разработки и калибровки методики расчета накопления усталостных разрушений в пакете слоев асфальтобетона.

Результаты. Проведен анализ существующих методов прогнозирования усталостных разрушений нежестких дорожных одежд, применяемых в отечественной и зарубежной практике, намечены основные направления совершенствования данного подхода и разработан программный комплекс для реализации разработанного метода.

Выводы. Разработан программный комплекс для прогнозирования усталостных разрушений в слоях асфальтобетона, позволяющий учитывать деградацию его структурных свойств, а также основные закономерности распределения транспортной нагрузки и природно-климатических факторов в течение года.

Ключевые слова: дорожная одежда, модули упругости, усталостные разрушения, сетка трещин, математическая модель, напряженно-деформированное состояние.

Введение. Нормативная база дорожной отрасли Российской Федерации в последние годы претерпела ряд значительных изменений, связанных с расширением номенклатуры до- рожно-строительных материалов, применяемых в практике строительства, а также с внедрением новых современных методов подбора составов асфальтобетонов по методологии «Суперпейв» (отечественный аналог — система СПАС) [1]. Была сделана попытка усовершенствования в том числе и базы конструирования и расчета нежестких дорожных одежд в виде переработки действующего с 2000 года нормативного документа ОДН 218.046-01 в предварительный национальный стандарт ПНСТ 265-2018 «Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование нежестких дорожных одежд».

Анализ данного документа показывает, что, несмотря на добавление ряда новых расчетов, касающихся, например, расчета монолитных слоев оснований (полужестких) на изгиб, а также выделения в отдельный вид расчета на сдвигоустойчивость в грунте земляного полотна и малосвязных слоях основания дорожных одежд с воздействующей на них статической нагрузкой, значительных качественных изменений так и не произошло. В основе нового ПНСТ по-прежнему лежит стандартный механизм трехкритериального расчета по предельным состояниям, базирующийся на номограммах, построенных на основе решения задачи о воздействии статической нагрузки на поверхность нежесткой дорожной одежды [5].

© Углова Е. В., Тиратурян А. Н., Шило О. А., 2019

52

Выпуск № 3 (55), 2019

ISSN 2541-7592

В период 2013—2015 гг. ведущими специалистами-дорожниками Российской Федерации были рассмотрены вопросы совершенствования нормативной базы для проектирования нежестких дорожных одежд. В «Решениях» проведенных мероприятий отмечалось, что действующие в настоящее время нормативные документы по расчету нежестких дорожных одежд (ОДН 218.046-01) устарели с точки зрения изменений параметров транспортных потоков, дорожно-строительных материалов и технологий, а также возросших требований как социально-экономического развития страны, так и требований к самим автомобильным магистралям. Была предложена «Программа реализации концепции совершенствования нормативной базы проектирования дорожных одежд», позволяющая обеспечить переход на современный уровень проектирования дорожных одежд и, как следствие, на увеличенные межремонтные сроки службы.

Наиболее важные положения программы включали:

моделирование напряженно-деформированного состояния дорожных одежд на основе современных точных решений для слоистых систем (взамен использования номограмм, разработанных еще в 70—80-х годах прошлого столетия и требующих приведения многослойной дорожной конструкции к двухслойной системе);

введение критериев по прогнозированию накопления остаточных деформаций и усталостных разрушений в процессе эксплуатации, что позволило бы связать параметры проектируемой дорожной одежды с показателями ее состояния после заданного срока службы;

расчет асфальтобетонного покрытия на температурную трещиностойкость;

установление трех уровней определения расчетных характеристик конструктивных слоев дорожной одежды в зависимости от важности объекта, требований заказчика и возможностей проектировщика: по данным эксперимента, на основе эмпирических зависимостей, по табличным значениям;

создание базы данных о природно-климатических условиях района строительства автомобильных дорог с моделированием водно-теплового режима грунта земляного полотна

идорожной одежды в процессе эксплуатации.

Предполагалось, что ключевым элементом совершенствования методологии проектирования дорожных одежд должны стать испытательные дорожные полигоны, создаваемые «Росавтодором» и государственной компанией «Автодор» и охватывающие существующие дорожно-климатические зоны. Именно по результатам опытно-экспериментальных работ производится тестирование вновь разрабатываемых методик расчета дорожных одежд, расчетных характеристик материалов конструктивных слоев, оценивается эффективность инновационных технологий и материалов.

При этом подобный же подход достаточно давно реализуется и в западных странах, в частности в США [6, 7, 13, 16], практически полностью перешедшие на механикоэмпирическую методологию проектирования нежестких дорожных одежд, объединяющую в себе как точные решения теории упругости и вязкоупругости при решении задач прогнозирования трещинообразования и колееобразования, так и эмпирические константы, характеризующие свойства конкретных дорожно-строительных материалов. Таким образом, в рамках данной статьи будет рассмотрен вопрос разработки методики и программного комплекса для прогнозирования накопления усталостных разрушений в слоях асфальтобетона.

1. Метод прогнозирования усталостных разрушений монолитных слоев нежестких дорожных одежд. В основе предлагаемой методики прогнозирования усталостного трещинообразования лежит гипотеза линейного суммирования усталостных разрушений Пальм- грена-Майнера [2, 3], на основе которой определяется параметр D — доля накопленных повреждений за период эксплуатации дороги Т лет. В рамках решения задачи о прогнозировании усталостных разрушений данный критерий может быть записан в виде [6, 8, 9]

T

T

n

 

D D(t)

t

1,

(1)

 

t 1

t 1

N( t )

 

53

Научный журнал строительства и архитектуры

где nt — фактическое число приложений нагрузок в течение t-го года эксплуатации; Nt) — допустимое количество приложений нагрузок при циклических деформациях.

В свою очередь, величина разбивается помесячно:

 

n

12

Npi

 

 

D(t)

t

 

 

,

(2)

N( t )

Nfi

 

i 1

 

 

где ΣNpi — суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за i-й месяц t-го года, определяемое с учетом показателя изменения интенсивности движения по годам и среднемесячного распределения интенсивности транспортного потока; Nfi — допустимое количество приложений нагрузок при циклических деформациях на поверхности конструкции за i-й месяц t-го года.

Традиционный для Российской Федерации показатель ΣNpi определяется в соответствии с требованиями ПНСТ 265-2018 для расчета суммарного числа приложений расчетной нагрузки.

Допустимое количество приложений нагрузок Nt) при заданном режиме деформирования асфальтобетонного покрытия рассчитывается по формуле Института асфальта [12]:

 

K

 

E

нижi

1000

Kf 3

 

N( t ) Cf

Kf 1 f

f 2

 

 

 

 

,

(3)

 

 

6,97

 

 

 

 

 

 

 

где Cf — эмпирический коэффициент, равный 0,314; Kf1, Kf2, Kf3 — эмпирические коэффициенты, принимаются равными 1,2, −3,291, −0,854 соответственно; εf — растягивающая деформация на нижней границе пакета асфальтобетонных слоев; Енижi — модуль упругости нижнего слоя асфальтобетона, вычисленный с учетом температурного режима i-го месяца, МПа.

Растягивающие деформации на нижней границе пакета асфальтобетонных слоев определяются на основе точного решения теории упругости для многослойного полупространства под воздействием расчетной нагрузки. Расчет осуществляется с учетом температуры и фактической влажности по месяцам в течение каждого года за весь расчетный срок службы.

Одной из важнейших задач при прогнозировании усталостных разрушений является учет снижения несущей и распределяющей способностей пакета асфальтобетонных слоев в течение расчетного срока службы дорожной одежды по мере прорастания усталостных трещин. В соответствии с работами [18—20] может быть использована следующая зависимость:

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

акт

 

 

 

Npi

 

 

E E

 

1 0,5

 

 

 

 

 

,

(4)

i 1

 

 

 

 

 

i

 

 

 

Vбит

 

 

kтемп F

 

 

 

 

 

(

)

 

 

 

 

 

 

пред

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Еi — модуль жесткости слоя асфальтобетона в t-м временном промежутке, МПа; Еi-1 — модуль жесткости слоя асфальтобетона в предыдущем t−1 временном интервале, МПа; εакт — фактическая растягивающая деформация на нижней границе слоя, м/м; εпред — уровень допустимых деформаций, принимаемый по данным лабораторных испытаний, для инновационных материалов, применяемых при устройстве асфальтобетонных слоев; Vбит — содержание битумного вяжущего в слое асфальтобетона, %; ΣNpi — суммарное число приложений расчетной нагрузки в течение i-го года месяца; n — показатель степени, равный 5,6; kтемп — температурный коэффициент; F — калибровочный коэффициент, принимаемый по данным лабораторных испытаний, для инновационных материалов, применяемых при устройстве асфальтобетонных слоев.

Структурная схема данного метода прогнозирования представлена на рис. 1.

54

Выпуск № 3 (55), 2019

ISSN 2541-7592

Характеристики транспортного потока:

-среднесуточная интенсивность по месяцам;

-состав транспортного потока;

-ежегодный прирост интенсивности;

-срок службы

Расчет суммарного числа приложений расчетной нагрузки за i-й месяц m года

nim

Конструкция дорожной одежды:

-толщина слоя, материал

-грунт земляного полотна

Расчетные параметры элементов дорожной конструкции:

-модуль жесткости асфальтобетонов в зависимости от средней температуры;

-модули упругости укрепленных и неукрепленных слоев оснований;

-модуль упругости грунта земляного полотна в зависимости от влажности;

-зависимость ухудшения модулей жесткости асфальтобетонных слоев

от времени

Расчет растягивающих деформаций на нижней границе пакета асфальтобетонных слоев ε

Расчет предельных значений нагрузок за i-й месяц N( t ) :

N( t ) Cf

K

f 2

E

нижi

1000

K f 3

K f1 f

 

 

 

 

 

 

6,97

 

 

 

 

 

Расчет доли усталостного разрушения за i-й месяц m года:

D

nim

N( im )

im

Суммирование доли усталостного разрушения за период t:

Dt Dim Dim 1

Район проектирования

Климатические условия в i-й меcяц:

-среднемесячная температура воздуха To;

-влажность грунта земляного полотна Wi

Таблица среднемесячных температур; максимальная влажность грунта

Климатические условия в месяц i+1

 

Срок службы асфальтобе-

Dt 1

тонных слоев по крите-

 

рию накопления устало-

 

стных разрушений

 

 

Рис. 1. Структурная схема расчета дорожной одежды на накопление усталостных разрушений

55

Научный журнал строительства и архитектуры

Метод был реализован в виде математической модели и программного комплекса Pavement Life Cycle. Для исследования адекватности результатов прогнозирования усталостных разрушений в слоях нежестких дорожных одежд были рассчитаны следующие варианты дорожных конструкций (табл.).

 

Варианты конструкций нежестких дорожных одежд

Таблица

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 1

 

 

Вариант 2

 

Вариант 3

 

 

 

,

 

,

 

,

Наименование

 

Толщина см

Наименование

Толщина см

Наименование

Толщина см

слоя

 

 

слоя

 

слоя

 

 

 

 

 

 

 

 

ЩМА-15 на БНД 60/90

 

4

ЩМА-15 на БНД 60/90

4

ЩМА-15 на БНД 60/90

5

Асфальтобетон плотный

 

 

Асфальтобетон плотный

 

Асфальтобетон

 

крупнозернистый

 

6

крупнозернистый

6

пористый крупнозерни-

10

на БНД 60/90 тип Б

 

 

на БНД 60/90 тип Б

 

стый на БНД 60/90

 

Асфальтобетон пористый

 

 

Асфальтобетон пористый

 

Асфальтобетон

 

крупнозернистый

 

12

крупнозернистый

12

пористый крупнозерни-

14

на БНД 60/90

 

 

на БНД 60/90

 

стый на БНД 60/90

 

Щебеночно-гравийно-

 

 

Оптимальная смесь

 

Щебеночно-гравийно-

 

песчаная смесь, обработан-

 

20

из активных материалов

35

песчаная смесь

45

ная комплексным вяжущим

 

 

 

 

 

 

Гравийно-песчаная

 

35

Гравийно-песчаная смесь

35

Песок

50

смесь

 

 

 

 

 

 

Суглинок

 

 

Суглинок

 

Суглинок

 

Итоговые значения доли накопленных усталостных разрушений могут быть приравнены к площади полосы наката на покрытии автомобильной дороги, покрытой сеткой усталостных трещин. Комплекс натурных исследований по установлению данной зависимости был проведен в США и отражен в документах [12—14, 17] (рис. 2).

Рис. 2. Соотношение между долей наколенных повреждений и площадью сетки усталостных трещин

56

Выпуск № 3 (55), 2019

ISSN 2541-7592

Все рассматриваемые в табл. конструкции являются равнопрочными с общим модулем упругости Еобщ = 665 МПа, что позволяет анализировать их сопротивляемость усталостной долговечности непосредственно с позиций свойств конструктивных слоев. Значения модулей упругости асфальтобетонных слоев нежестких дорожных одежд определялись непосредственно в ходе натурных испытаний на приборе для определения усталостной долговечности с четырехточечной системой нагружения балочки асфальтобетона. Результаты определения модулей жесткости для асфальтобетонов, используемых в моделируемых конструкциях, представлены на рис. 3. Как видно из представленного графика, полученные результаты в значительной степени отличаются от стандартных проектных значений модулей упругости асфальтобетонов, принимаемых в качестве расчетных по ОДН 218.046-01 и ПНСТ 265-2018, что подтверждает необходимость непосредственного определения модулей упругости асфальтобетонных смесей в лабораторных условиях.

Рис. 3. Результаты определения модуля жесткости асфальтобетонов

2. Результаты прогнозирования накопления усталостных разрушений. Результаты прогнозирования накопления усталостных разрушений для каждой рассматриваемой дорожной конструкции представлены на рис. 4—6.

Долянакопленныхповреждений

%,накатаполосе по разрушения Площадь

Рис. 4. Результат прогнозирования накопления усталостных разрушений и площади сетки усталостных трещин по полосам наката для дорожной одежды № 1

57

Научный журнал строительства и архитектуры

Как видно из представленных графиков, наименьшая доля накопленных повреждений и прогнозируемая площадь усталостных разрушений (15 % от площади полосы наката) соответствует дорожной одежде № 1 с укрепленным слоем основания. Для дорожных одежд со слоями оснований меньшей жесткости (т. е. конструкций № 2, 3) площадь полосы наката, покрытой сеткой усталостных трещин, будет составлять соответственно 37 и 29 %. При этом необходимо отметить, что серьезное влияние на прогнозное значение площади полос наката, покрытых сеткой усталостных трещин, оказывает толщина пакета слоев асфальтобетона, что подтверждается лучшей сопротивляемостью накоплению усталостных разрушений конструкции № 3.

Долянакопленныхповреждений

%,накатаполосе по разрушения Площадь

Рис. 5. Результат

Долянакопленныхповреждений

Рис. 6. Результат

прогнозирования накопления усталостных разрушений и площади сетки усталостных трещин по полосам наката для дорожной одежды № 2

%,накатаполосе по разрушения Площадь

прогнозирования накопления усталостных разрушений и площади сетки усталостных трещин по полосам наката для дорожной одежды № 3

Предлагаемый метод прогнозирования усталостных разрушений в слоях асфальтобетона может рассматриваться как дополнительный критерий при разработке и обосновании оптимальных конструкций дорожных одежд и защите их в органах государственной экспертизы. Несомненными преимуществами данного подхода является возможность точного определения основных компонент напряженно-деформированного состояния дорожных одежд на

58

Выпуск № 3 (55), 2019

ISSN 2541-7592

основе математической модели многослойного полупространства, а также наличие базы данных реальных модулей жесткости современных асфальтобетонов, применяемых при строительстве современных дорожных одежд. Основным направлением совершенствования данного метода является развитие механизмов моделирования их жизненного цикла, с учетом выполнения мероприятий по обеспечению их сохранности, т. е. устройству слоев износа и защитных слоев.

Выводы

1.Впервые в отечественной практике разработан и реализован в виде программного комплекса метод прогнозирования усталостных разрушений в слоях асфальтобетона, базирующийся на математической модели многослойного полупространства и позволяющий определять как долю накопленных повреждений в соответствии с гипотезой ПальмгренаМайнера, так и процент протяженности полос наката автомобильных дорог, покрытых сеткой усталостных трещин.

2.В лабораторных условиях определены значения модулей жесткости современных типов асфальтобетонов на установке четырехточечного нагружения для различных температур эксплуатации. Полученные значения используются при расчете сопротивляемости слоев асфальтобетона накоплению усталостных разрушений.

3.В ходе тестовых расчетов установлено, что наибольшее влияние на скорость накопления усталостных разрушений оказывают тип слоя основания дорожной одежды и толщина пакета асфальтобетонных слоев. Наличие жесткого основания позволяет примерно в два раза снизить скорость накопления усталостных разрушений по сравнению с неукрепленным типом. Однако вместе с тем необходимо отметить, что наличие жесткого слоя основания может привести к проявлению других видов дефектов, таких как отраженные и температурные трещины.

Библиографический список

1.Быстров, Н. В. Новые подходы к стандартизации дорожных асфальтобетонов / Н. В. Быстров // Вест. Харьков. нац. авт. — дор. ун-та. — 2017. — № 79. — С. 73—79.

2.Волков И. А. Оценка усталостной долговечности компактного образца с концентраторами при термоциклическом нагружении в условиях неоднородного напряженного состояния / И. А. Волков // Проблемы прочности и пластичности. — 2016. — Т. 3, № . 78. — С. 333—349.

3.Корнилова, А. В. Определение общей долговечности и остаточного ресурса объекта по критерию

многоцикловой усталости / А. В. Корнилова // Безопасность труда в промышленности. — 2008. — № 6. — С. 47—51.

4.Радовский, Б. С. Современное состояние разработки американского метода проектирования асфальтобетонных смесей Суперпейв / Б. С. Радовский // Дорожная техника: каталог-справочник. — СПб: Славутич, 2008. — С. 42—52.

5.Радовский, Б. С. К чему приводят некоторые упрощения в методике расчета нежестких дорожных одежд по ОДН 218.046-01 / Б. С. Радовский, А. Е. Мерзликин // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2016. —

3. — С. 9—12.

6.Радовский, Б. С. Проблемы механики дорожно-строительных материалов и дорожных одежд / Б. С. Радовский // Избр. труды. — Киев, 2003. — 247 с.

7.Телтаев, Б. Б. Анализ расчетных значений модуля упругости асфальтобетонов / Б. Б. Телтаев // Дорожная техника. — 2010. — С. 130—137.

8.Углова, Е. В. Моделирование деформирования нежестких дорожных конструкций при воздействии движущегося транспорта / Е. В. Углова // Известия вузов. Строительство. — 2009. — № 3—4. — С. 87—94.

9.Углова, Е. В. Оптимизация расчетных моделей для проектирования нежестких дорожных одежд / Е. В. Углова, С. С. Саенко // Вестник Томского гос. арх.-строит. ун-та. — 2014. — № 6 (47). — С. 182—188.

10.Chadbourn, B. A. Reliability, Damage, and Seasonal Considerations in the MnPAVE MechanisticEmpirical Asphalt Pavement Design Computer Program / B. A. Chadbourn. — Saint Paul: Minnesota Department of Transportation, 2001. — 22 p.

11.Ghanizadeh, A. R. Application of Artificial Neural Networks for Analysis of Flexible Pavements Under Static Loading of Standard Axle / А. R. Ghanizadeh // International Journal of Transportation Engineering. — 2015. — V. 3, № 1. — P. 31—43.

59

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]