Лабораторная работа №6 определение модуля деформации и категорий грунта по трудности разработки ударником союздорнии

Цель работы. Определение модуля деформации и категории грунта по трудности разработки в полевых условиях.

Оборудование. Ударник Союздорнии (рис.6). Конструкция: состоит из ограничителя I, груза 2 весом 25 Н, скользящего по стержню 3, шайбы 4, закрепленной на стержне 3 (10 си от конца), наконечника 5.

Рис 6. Схема ударника Союздорнии

Принцип действия: основан на погружении наконечника 5 в грунт на глубину 10 см при определенном числе ударов груза весом 25 Н о шайбу при свободной падении с высоты 0,4 м.

Ход работы. I. Устанавливают ударник Союздорнии,

как показано на рис.I.

2. Погружают наконечник ударника в грунт на глубину 10 см путей последовательных ударов гири, падающей с высоты 0,4 и. Записывают число ударов гири N .

Результаты определения. I. Определя­ют модуль деформации (в МПа) по формуле А.К. Бируля.

где N - число ударов гари.

2. Определяют модуль упругости (в МПа) по формуле

3. Определяют несущую способность грунтов: для несвязных и малосвязных

4. По числу ударов, необходимых для погружения на глубину 10 см, устанавливают категории грунта по трудности разработки

Все результаты заносят табл. 13.

Таблица 13

Форма записи данных исследований модуля деформации ударником Союздорнии

Наименование показателей	Номера точек
	1	2	3
Дата проведения исследований Время, ч Температура воздуха, град Погода Место испытания (пикет и плюс) Расстояние от кромки покрытия, м Ширина проезжей части, м Рабочая отметка, м (насыпь, выемка и ее величины) Тип грунта земляного полотна Состояние покрытия на опытном участке Число ударов гири ударника Союздорнии до полного погружения наконечника на глубину 10 см Модуль деформации на опытном участке, МПа Модуль упругости на опытном участке, МПа Несущая способность грунта, МПа Категория грунта по трудности разработки: I - число ударов ударника I - 7; II -“- 8-15; III -“- 16-23; IY -“- 24-30; Y -“- 30-70; YI -“- 70-140; YI -“- 140-280; YII -“- 280-550

Лабораторная работа № 7 оценка прочности дорожных одежд нежесткого типа по величине упругого прогиба рычажным прогибомером

Общие положения. Задачи повышения качест­ва дородного строительства требуют все более широкого примене­ния полевых методов контроля производства работ. Наиболее про­грессивными из них являются неразрушающие методы, изучение од­ного из которых и составляет цель данной лабораторной работы.

В условиях непрерывного роста движения на дорогах наше я страны большое значение приобретает получение объективных дан­ных о фактической прочности эксплуатируемых дорожных одежд.

Одним из основных показателей, характеризующих прочность дорожной одежды при ее испытаниях, является упругая (обратимая) деформация под нагрузкой.

По численному значение упругой деформации вычисляют факти­ческий модуль упругости, который сопоставляется с величиной требуемого модуля.

Распространение имеет метод оценки прочности дорожных одежд нагружением колеса стоящего автомобиля с применением прогибомера типа МАДИ-ЦНИЛ или ГипроДорНИИ.

Всякая вновь построенная дорожная одежда, вследствие не­точностей при проектировании и строительстве, в различных точ­ках имеет несколько разную прочность. Это приводит к тому» что в процессе эксплуатации в одних точкам одежда может начать раз­рушаться раньше, а в других местах она продолжает работать нормально.

Одним из критериев теории надежности автомобильных дорог является равнопрочность дорожной одежды, т.е. однородность зем­ляного полотна и слоев дорожной одежды по модулям упругости. Увеличение равнопрочности дорожной одежды на каждом участке повышает надежность работы одежды, т.к. снижает вероятность появления разрушений. Соответственно возникает возможность сни­жения коэффициента запаса прочности и удешевления строительства. В процессе приемки вновь построенной дороги в эксплуатацию показатель равнопрочности может быть использован как характерис­тика качества строительства.

Оборудование. Грузовой автомобиль или автобус о нагрузкой на заднее колесо 4,5-6,0 т, т.е. достаточно близкий к расчетной автомобилю; рычажный прогибомер типа МАДИ-ЦНИЛ; инди­катор часового типа с ценой деления 0,01 мм.

Рычажный прогибомер (рис.7) имеет составной рычаг, свободно вращающийся вокруг опорных винтов 8. Рычаг состоит из переднего плеча 10 и заднего плеча 5, которые изготовлены из труб различ­ного диаметра таким образом, чтобы переднее плечо рычага могло быть свободно вдвинуто в заднее плечо. Это обеспечивает умень­шение размеров прибора в транспортном положении. Жесткое соеди­нение двух плеч рычага обеспечивают ставным болтом 9 в передней части соединительной муфты. Рычаг связан шарнирно с рамой б. Переднее плечо рычага имеет измерительный стержень 12, с подпят­ником 14, закрепляемый винтом 13, Заднее плечо рычага 5 закан­чивается пробкой I с горизонтальной площадкой, в которую упира­ется стержень индикатора 2, укрепленной на стояке 3 с помощью держателя 4.

Соотношение размеров переднего и заднего плеч рычага 1:1 (по 1,25 м каждое плечо).

Ход работы. I.Выбор места для испытаний. Вновь построенную дорогу делят на участки с одинаковыми условиями движения. При проведении лабораторных работ можно ограничиться длиной участка-400-5000 м. Испытания дорожной одежды произво­дят на протяжении обследуемого участка через каждые 10-15 м. Прогиб измеряют на полосе наката. Полоса наката на покрытии обычно выделяется по .цвету и хорошо заметна. На вновь построен­ных дорогах или при невозможности определить полосу наката из­мерение прогиба производят на расстояние 1,0-2,0 и от кромки покрытия.

2. Подготовка прогибомера к испытаниям и его проверка. Для приведения прибора из транспортного положения в рабочее выполняют следующие операции: а) присоединяют к раме б и зак­репляют винтом съемную станину 7; б) ставят прибор на покрытие вблизи места испытаний; в) выдвигают переднее плечо рычага и жестко закрепляют его болтом 9; г) устанавливают конические гнезда рычага против опорных винтов и последние завинчивает без чрезмерного усилия до полного отсутствия люфта.

Рис.7 Рычажный прогибомер МАДИ-ЦНИЛ

После закрепления рычага измерительный стержень 12 должен быть перпендикулярен к поверхности покрытия; д) поднимает прибор за раму 6 и, поддергивая рычаг в горизонтальной положении, устанавливают прибор так, чтобы измерительный стержень разместился между скатами заднего спаренного колеса автомобиля II, предваритель­но установленного в месте испытаний, как указано выше; е) закрепляют на стойке 3 держатель индикатора 4 гак, чтобы стержень соприкасался с пробкой заднего плеча рычага и на 3-4 мм был выше крайнего нижнего положения; ж) несколько раз поднимают стержень индикатора 12 и резко опускают его, после каждого опускания стержня отсчеты по индикатору долины быть одинаковы­ми. Если отсчета изменяются, проверяю крепление индикатора; з) производят частые легкие удары металлическим предметом (запасным измерительным стержнем) по раме прибора. При этом необходимо следить за стрелкой индикатора. Стрелка должна чуть заметно дрожать, но после прекращения постукивания оста­ваться на одной и ток же делении; и) в солнечную, погоду и при переменной облачности могут возникнуть ошибки, вызванные не­равномерным нагреванием рычага. Избежать погрешности в измере­нии можно, если над прибором установить легкий переносной щит (зонт) так, чтобы основная часть прибора находилась в тени.

3. Измерение вертикальной деформации (прогиба). Испытания ведут одновременно три студента. Один из них следит за выпол­нением требований техники безопасности при проведении испыта­ний, другой устанавливает и отлаживает прибор для измерения прогиба, третий берет отсчеты по индикатору и записывает дан­ные в журнал. Испытания ведут в соответствии со схемой на рис.8 в следующем порядке: а) прогибомер устанавливаю так, чтобы измерительный стержень разместился на покрытии между скатами заднего спаренного колеса точно по центру оси автомоби­ля. После легкого постукивания по раме прибора, как указано выше, записывают отсчет по индикатору i₀ в журнал (табл.14); б) продвигают автомобиль вперед на расстояние b+c = 1>5м (рис.7), после постукивания по раме прибора берут отсчет по индикатору i_£ и записывают отсчет в журнал; в) продвигают ав­томобиль вперед так, чтобы общее расстояние от начальной точки

составляло l=a+b+c и, также после постукивания, берут от­счет i_i , записывая его в журнал: г) продвигают автомобиль на расстояние от начальной точки не менее 5 и берут отсчет i , записывая в журнал.

Рис. 8. Схема проведения испытаний

Таблица 14

I. Место испытания (км ПК ) 7. Диаметр круга равно-

2. Конструкция дорожной одежды великого отпечатку

3. Тип автомобиля колеса D

4. Нагрузка на заднюю ось Q₀ 8. Состояние покрытия

5. Давление в камерах P_к 9. Тип местности по условиям

6. Давление на поверхность увлажнения

покрытия

Журнал испытаний прогибомером МАДИ-ЦНИЛ

№	Дата	Часы	Отсчеты по индикатору, мм				Частные прогибы, мм			Пол- ный упру-гий про-гиб, мм	Приме-чание (тип и состо-яние покры-тия)
			i0		ii	i	ly	l1	l2

Обработки результатов. I. Вычисление полного упругого прогиба l ведут по формуле, позволяющей устранить ошибку от попадания спор в чашу прогиба,

,

где k - коэффициент, учитывающий недостаточную жесткость рычага прогибомера; lu=i₀-i прогиб покрытия, вычисленный без учета влияния попадания опор прогибомера в зону чаши прогиба;

l₁ = i_£ -i- прогиб покрытия под первой опорой прогибомера; l₂=i_i-i прогиб покрытия под второй опорой прогибомера.

Для серийно выпускаемых прогибомеров (a=1м; b=0.25; c=1.25; k=1.03). В этом случае формула примет вид

l=1.03l_u+2.5l₁-1.5l₂

2. Определение фактического модуля упругости дорожной одежды Е осуществляют следующим образом

где µ - коэффициент бокового расширения, µ =0,3; Р - удельное давление колеса на поверхность покрытия, МПа; 3 - диаметр круга, равновеликого отпечатку колеса, см;

Q- нагрузка на колесо автомобиля (Q= ), Н; k₁ - коэффициент, учитывающий жесткость шины (k 1,1).

3. Вычисленный модуль упругости сопоставляет с требуе­мым Eтр (табл. 15).

Таблица 15

Минимально требуемые , модули упругости для внегородских дорог

Категория дороги	Типы покрытия
	Капитальный	Усовершенствованный облегченный	Переходный
I II III IY Y	2100 1850 1650 1500 -	- 1500 1350 1150 900	- - - 850 650

4. Определение равнопрочности дорожной одежды ведут на основе данных табл.16.

Таблица 16

Ведомость результатов испытаний по оценке равнопрочности

№ испытания	Места испытания	Измеренный упругий прогиб l, мм	Отклонение от среднего значения (lср-l), мм	Квадрат отклонения (lср-l)2
1	2	3	4	5

Просуммировав численные значения прогибов, получают величину, и вычисляет средний прогиб l_ср (математическое ожида­ние)

где n - число измерений.

В графу 4 (табл.16) заносят разность (l_ср-l) с соответ­ствующим знаком, а в графу 5 - квадрат этой разности (l_ср-l)² и определяет среднее квадратичное отклонение

Показатель равнопрочности q определяет .по формуле

q=1-C ,

где С -коэффициент вариации,

Исследования с применением положений теорий вероятностей показывает, что при q 0,85 дорожную одежду можно считать достаточно равнопрочной.