Содержание к диссертации
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, СИМВОЛОВ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ С ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯМИ 4
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ВОПРОСА I7
1.1. Общие данные о требованиях и средствах уплотнения грунтов в дорожном строительстве 1 1.2. Известные рекомендации по выбору толщины уплотняемого слоя 24
1.3. Определение толщины уплотненного слоя по формулам 27
1.4. Контактные параметры пневматических колес... 42
1.5. Напряженное состояние уплотняемого грунта 51
1.6. Основные выводы и цель исследований °2
2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ, ЗАДАЧИ И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ б5
2.1. Теоретические предпосылки к построению основ методики и задачи исследований °5
2.2. Обоснование методики исследований ™
2.3. Методика лабораторно-стендовых исследований.. 2.4. Методика полевых опытов °2
3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО
ОБОСНОВАНИЮ МЕТОДИКИ
3.1. Исследование напряженного состояния грунта
3.2. Определение контактных параметров пневматических колес
3.3. Определение допустимых пределов контактного давления 140
3.4. Определение толщины уплотняемого слоя 158
4. ОСНОВЫ МЕТОДИКИ И ЕЁ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ 185
4.1. Основные положения 185
4.2. Последовательность определения и выбора параметров по разработанной методике 190
4.3. Экспериментальный контроль предлагаемой методики 192
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 211
5.1. Экономическая эффективность результатов исследования 211
5.2. Сведения и соображения о реализации результатов работы 216
5.3. Общие выводы
ЛИТЕРАТУРА 220
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
На основе директивных документов партии и правительства с каждым годом в Советском Союзе увеличиваются объемы и темпы строительства автомобильных дорог. Так за 1970-80 г.г. построено и введено в эксплуатацию свыше 170 тысяч километров автомобильных дорог с твердым покрытием, в том числе почти 33 тыс. километров сверх плана / 92 / . В одиннадцатой пятилетке в соответствии с утвержденными съездом основными направлениями / 2 /, предусматривается увеличить грузооборот автомобильного транспорта в 1,3-1,4 раза, а пассажирооборот автобусами на 16-18 % . Для решения поставленных задач ЦК КПСС и Совет Министров СССР заблаговременно приняли постановление "0 мерах по улучшению строительства,ремонта и содержания автомобильных дорог в стране" / І /, в котором намечена широкая программа прокладки новых и реконструкции существующих магистралей. Приказано ускорить создание опорной сети автомобильных дорог с усовершенствованными покрытиями, обеспечивающее надежное сообщение между крупными экономическими районами и населенными пунктами. Предстоит также расширить строительство автомобильных дорог в сельской местности, где в первую очередь необходимо проложить дороги,связывающие районные центры, поселки, центральные усадьбы колхозов и совхозов с автомобильными дорогами общего пользования.
Решение этих задач связано огромными и всё возрастающими объемами земляных работ, выполнение которых может быть осуществлено лишь современными и высокопроизводительными земле-ройно-транспортными и уплотняющими машинами при усовершенствованной технологии и организации работ.
С ростом грузоподъемности автомобильного транспорта повышается напряженность дорог, что в свою очередь вызывает повышенные требования к качеству дорожных конструкций. Причем качество земляного полотна зависит в первую очередь от процесса уплотнения, поскольку от последнего зависят прочность, устойчивость, а следовательно и долговечность дороги.
С качеством и эффективностью строительства тесно связан вопрос о выборе толщины уплотняемого слоя грунта, так как при излишне больших толщинах уплотняемых слоев требуемые плотности в нижней части слоя не достигаются, а при слишком малых толщинах слоев снижается производительность, вследствие того, что не используются потенциальные возможности уплотняющих машин по глубине.
Практика эксплуатации катков различного типа, а также исследования по выявлению их недостатков и преимуществ показывают, что наиболее универсальными, производительными и перспективными машинами являются пневмоколесные и различные комбинированные катки с пневмоколесной секцией.
Учитывая достоинства пневмоколесного рабочего органа дорожных катков, в данной работе основное внимание уделяется вопросу о выборе оптимальной толщины уплотняемого слоя при укатке земляного полотна дорог пневмоколесными катками.
В настоящее время в Советском Союзе по нормативным документам выбор толщины уплотняемого слоя осуществляется на основе пробного уплотнения. Этот метод является самым надежным, но в то же время трудоёмким и продолжительным процессом.Кроме того, в стадии составления проектов по организации строительных работ у проектных организаций нет возможности для проведения пробной укатки.
Многими авторами предложен ряд формул для выбора оптимальной толщины уплотняемого слоя. Последние, к сожалению, дают большие расхождения в результатах расчета как с опытными данными, так и между собой.
Поэтому вопрос о выборе толщины уплотняемого слоя можно считать окончательно еще не решенным, и разработка ускоренного метода в дополнение к пробному уплотнению является актуальной. В связи с этим, целью данной работы явилась разработка методики для предварительного выбора оптимальной толщины уплот-няемого слоя грунта при уплотнении пневмоколесными катками, методики, которую можно было бы использовать как на стадии составления проектов организации и производства земляных работ, и в процессе строительства, в частности - в дополнение к методу пробного уплотнения в части предварительного определения комплекса параметров, связанных с выбором толщины уплотняемого слоя.
В итоге проведенных исследований получены следующие результаты, имеющие предмет научной новизны:
- уточнены контактные параметры пневматических колес,необходимые для определения толщины уплотняемого слоя и разработаны номограммы для их определения;
- уточнены допустимые диапазоны контактных давлений для получения заданных степеней уплотнения;
- разработана обобщенная формула для расчета вертикальных сжимающих напряжений в грунтовом полупространстве под площадками нагружения различной формы и величины;
- составлены диаграммы равных вертикальных сжимающих напряжений с учетом контактных параметров и расположения колес
В зависимости от степени уплотнения уплотняемый слой грунта может быть рыхлым или плотным. Рыхлым является неуплотненный слой грунта, отсыпаемого в насыпь в процессе производства земляных работ ; плотным же- слой грунта, уплотненный до требуемой плотности. катка;
- уточнены границы и выведены коэффициенты суммарного действия от рядом расположенных колес катка;
- выведены формулы и составлены номограммы (совмещенная и универсальная) для определения оптимальной толщины уплотненного и рыхлого слоя при известных параметрах грунта и катка.
Практическая ценность работы заключается в возможности ускоренного определения оптимальной толщины уплотняемого слоя как в проектной, так и в строительной стадии возведения земляного полотна автомобильных дорог, аэродромов и гидротехнических сооружений. При этом в полевых или лабораторных условиях достаточно определить несколько характеристик уплотняемого грунта и по номограммам, учитывающим параметры применяемого катка, найти оптимальную толщину уплотняемого слоя.
Разработанная методика позволяет решить и обратную задачу - при заданной толщине уплотняемого слоя подобрать подходящие пневмоколесные катки для достижения требуемой плотности в конкретных грунтовых условиях. Кроме того, универсальная номограмма позволяет произвести сравнительный анализ эффективности существующих пневмоколесных катков, а также уточнить колесные схемы и их параметры при разработке новых типов катков.
Номограммы для определения контактных параметров пневматических колес могут служить для решения целого ряда инженерно-конструкторских вопросов, таких как сравнение отдельных типоразмеров шин, изучение тяговых и тормозных качеств, а также проходимости машин, разработка технических требований на пневматические шины и выбор шин для различных машин (автомобилей, катков и т.д.).
Единая формула для расчета вертикальных сжимающих напряжений и диаграммы равных напряжений могут также использоваться при расчете осадок фундаментов разных сооружений.
Разработанная ускоренная методика по определению оптимальной толщины уплотняемого слоя грунта и рекомендаций по выбору и регулированию рабочих параметров пневмоколесных катков в целях повышения их производительности использованы в дорожных организациях Дорожного ремонтно - строительного треста Минавтошосдора Эстонской ССР. Экономический эффект внедрения результатов составляет в Эстонской ССР 65 тысяч рублей в год. Ряд результатов исследования использованы в конструкторской практике Орловского производственного объединения "Дормашина" Рыбинским ордена "Знак почета" заводом дорожных машин,а также предусмотрено использовать в работах объединения "ВНИИСТРОЙ-ДОРМАШ" как при создании новых, так и при модернизации существующих моделей пневмоколесных катков.
Работа выполнена на кафедре автомобильных дорог Таллинского политехнического института и в отделе земляного полотна и дорожных одежд Союздорнии. Лабораторные и стендовые эксперименты проводились в лабораторном корпусе полигона Московского ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожного института и в лаборатории строительных машин Таллинского политехнического института,Производственные исследования проводились при строительстве Тульской окружной дороги и водохранилища города Алушта (Крымская область).
В работе использованы некоторые экспериментальные данные Дорожной исследовательской лаборатории Великобритании,а также научные разработки Н.Я.Харкуты, О.Т.Батракова, В.Д. Казарновского- А.Д.Каюмова, К.Е.Егорова - О.Д.Шиловой и В.А.Смолен-цевой. Единая формула для расчета вертикальных сжимающих напряжений выведена с А.И.Путком.
Автором защищается общая методика для ускоренного выбора оптимальной толщины уплотняемого слоя, включая номограммы для определения контактных параметров пневматических колес, обобщенную формулу для расчета вертикальных сжимающих напряжений, допустимые диапазоны контактных давлений, коэффициенты сум -марного действия от колес катка, а также формулы и номограммы для определения толщины уплотняемого слоя при известных параметра?: грунта и катка.
