Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследований 11
1.1 Обзор расчетных моделей для анализа напряженно-деформированного состояния дорожных конструкций 11
1.2 Обзор технических средств и методов экспериментальной оценки состояния дорожных конструкций на стадии эксплуатации, применяемых в практике Российской Федерации 19
1.3 Обзор технических средств и методов экспериментальной оценки состояния дорожных конструкций на стадии эксплуатации в зарубежной практике 25
1.4 Обзор технических средств и методов оценки состояния дорожных конструкций на стадии эксплуатации на основе чаши прогибов 29
1.5 Цели и задачи исследования 44
2 Механико-математическое моделирование характеристик деформирования нежестких дорожных конструкций при ударном воздействии 47
2.1 Постановка задачи определения модулей упругости элементов нежестких дорожных конструкций на основе экспериментальной чаши динамических прогибов 47
2.2 Разработка методики построения расчетной чаши максимальных динамических прогибов нежесткой дорожной конструкции на основе аналитической модели динамического НДС многослойного полупространства. 49
2.2.1 Входные данные для построения расчетной чаши максимальных динамических прогибов 49
2.2.2 Механические характеристики исследуемой конструкции 50
2.2.3 Параметры ударного нагружения 52
2.2.4 Параметры исследуемой области 55
2.2.5 Методика построения расчетной чаши максимальных динамических прогибов дорожной конструкции на базе аналитической модели динамического НДС многослойного полупространства 55
2.2.6 Учет диссипации энергии ударного воздействия в слоях асфальтобетона 62
2.3 Механико-математическое моделирование чаш максимальных динамических прогибов дорожных конструкций 64
2.4 Исследование влияния потери межслойного сцепления между элементами нежестких дорожных конструкций при ударном воздействии 78
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 86
3 Проведение комплекса экспериментальных работ по регистрации характеристик динамического деформирования на поверхности нежестких дорожных конструкций 88
3.1 Модификация комплекта пьезокерамических виброакселерометров для регистрации экспериментальной чаши максимальных динамических прогибов. 91
3.2. Методика проведения натурных испытаний 95
3.3 Программный комплекс для обработки экспериментальных данных, получаемых в ходе регистрации чаш динамических прогибов . 100
3.3.1 Отбор опытов для анализа и выбор типичного опыта. Построение АЧХ ускорений 105
3.3.2 Построение АВХ перемещений и чаши прогиба 107
3.4 Проведение экспериментальных работ по регистрации характеристик деформирования эксплуатируемых дорожных конструкций 109
3.5 Оценка корректности методики построения расчетных чаш максимальных динамических прогибов точек поверхности нежесткой дорожной конструкции 119
3.6 Оценка адекватности результатов моделирования амплитудно-частотных характеристик ускорения поверхности дорожной конструкции с учетом влияния межслойного сцепления 125
4 Расчетно-экспериментальный метод оценки модулей упругости конструктивных элементов нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации 133
4.1 Основные положения расчетно-экспериментального метода оценки модулей упругости элементов нежестких дорожных конструкций 133
4.2 Оценка адекватности расчетно-экспериментального метода оценки динамических модулей упругости конструктивных элементов нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации 137
4.3 Оценка модулей упругости элементов нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации. 141
4.4 Внедрение разработанного метода на участке эксплуатируемой дорожной конструкции при проведении работ по диагностике 148
Выводы по iv главе 153
Общие выводы 155
Список литературы 158
Приложение 172
- Обзор технических средств и методов оценки состояния дорожных конструкций на стадии эксплуатации на основе чаши прогибов
- Методика построения расчетной чаши максимальных динамических прогибов дорожной конструкции на базе аналитической модели динамического НДС многослойного полупространства
- Программный комплекс для обработки экспериментальных данных, получаемых в ходе регистрации чаш динамических прогибов
- Оценка адекватности расчетно-экспериментального метода оценки динамических модулей упругости конструктивных элементов нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации
Введение к работе
Актуальность исследований.
В рамках существующих на данный момент методов и средств диагностики транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог, серьезнейшее внимание должно уделяться оценке состояния дорожных конструкций на стадии эксплуатации методами неразрушающего контроля. В существующей нормативной методике (ОДН 218.1.052-2002) единственным показателем, характеризующим прочность дорожной конструкции и ее состояние на стадии эксплуатации, определяемым с использованием неразрушающих методов контроля является общий модуль упругости дорожной конструкции, рассчитываемый исходя из максимальной упругой деформации под воздействием расчетной нагрузки. Общий модуль упругости дорожной конструкции достаточно объективно характеризует ее прочность в целом, но не позволяет выявить наиболее ослабленный элемент в ее структуре (покрытие, основание, грунт земляного полот на), что имеет серьезное значение при выборе рациональных ремонтных мероприятий. Оценка состояния элементов дорожной конструкции проводимая на основе разрушающих методов (например отбор и испытание кернов асфальтобетона в лабораторных условиях) сопряжена с высокой трудоемкостью и приводит к образованию новых источников разрушения в дорожной конструкции. При этом методы неразрушающего контроля состояния отдельных элементов дорожной конструкции и их модулей упругости на стадии эксплуатации в практике Российской Федерации отсутствуют полностью.
Таким образом, в настоящее время очевидна актуальность и необходимость разработки неразрушающего метода оценки модулей упругости элементов нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации.
Теоретической базой для разработки неразрушающего метода оценки модулей упругости элементов нежестких дорожных конструкций должны являться фундаментальные положения динамической теории упругости и вязкоупру-гости, на основе которых возможно создание математических моделей многослойных сред, адекватно описывающих реальные дорожные конструкции, и исследование закономерностей динамического деформирования дорожных конструкций в разных условиях тестового воздействия. Важнейшее значение имеет также применение современного экспериментального оборудования позволяющего регистрировать характеристики деформирования на поверхности дорожной конструкции на различном удалении от точки приложения нагрузки.
Целью диссертационной работы является разработка неразрушающего метода оценки модулей упругости элементов нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации, базирующегося на комплексном расчетно-экспериментальном подходе к исследованию характеристик динамического деформирования на поверхности дорожной конструкции.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-провести теоретический анализ современных подходов к решению задачи оценки состояния элементов нежестких дорожных конструкций с использованием методов неразрушающего контроля;
-разработать методику построения расчетных чаш максимальных динамических прогибов поверхности дорожной конструкции при ударном воздействии, на базе аналитической модели динамического НДС многослойного полупространства.
-исследовать основные закономерности изменения геометрии расчетной чаши максимальных динамических прогибов дорожных конструкций различных по прочности при различных соотношениях механических характеристик слоев;
исследовать влияние условий межслойного сцепления элементов дорожных конструкций на динамические характеристики деформирования, регистрируемые на поверхности дорожного покрытия при ударном воздействии;
провести экспериментальные работы по регистрации чаш максимальных динамических прогибов и амплитудно-частотных характеристик ускорения поверхности дорожных конструкций на стадии строительства и эксплуатации, и сопоставление полученных результатов с результатами численного эксперимента;
разработать неразрушающий метод оценки модулей упругости элементов нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации, базирующийся на комплексном расчетно-экспериментальном подходе к исследованию характеристик динамического деформирования на поверхности дорожной конструкции.
Объект исследования: Нежесткие дорожные конструкции Научная новизна работы состоит в следующем:
разработан алгоритм оценки модулей упругости элементов (слоев) нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации (патент на изобретение № 2451917);
проведена модернизация существующей аналитической модели динамического НДС многослойного полупространства, обеспечивающая возможность построения расчетной чаши максимальных динамических прогибов на поверхности дорожной конструкции;
установлены закономерности изменения геометрии чаши максимальных динамических прогибов поверхности дорожных конструкций при различном сочетании модулей упругости их элементов (слоев) для автомобильных дорог различных технических категорий;
изучены связи между межслойным сцеплением на границах элементов дорожной конструкций и амплитудно-частотной характеристикой ускорения регистрируемой на поверхности дорожной конструкции.
Достоверность результатов, содержащихся в диссертации обеспечена применением современного поверенного экспериментального оборудования и программного обеспечения, а также сходимостью результатов численного моделирования с результатами натурного эксперимента.
Практическая значимость работы:
- разработан метод оценки модулей упругости элементов (слоев) нежест
ких дорожных конструкций на стадии эксплуатации, позволяющий рационали
зировать мероприятия по ремонту и реконструкции эксплуатируемых автомо
бильных дорог;
- разработан программный комплекс для реализации расчетно-
экспериментального метода оценки модулей упругости элементов нежестких
дорожных конструкций;
- предложен экспериментальный подход к оценке условий сцепления меж
ду элементами нежесткой дорожной конструкции на стадии эксплуатации;
- установлены границы применимости аналитической модели динамиче
ского НДС многослойного полупространства, используемой в рамках разрабо
танного метода;
На защиту выносятся:
- результаты механико-математического моделирования характеристик
деформирования нежестких дорожных конструкций при воздействии ударного
нагружения на основе аналитической модели динамического НДС многослой
ного полупространства;
результаты натурных опытно-экспериментальных исследований по регистрации чаш максимальных динамических прогибов и амплитудно-частотных характеристик ускорения поверхности дорожной конструкции при ударном нагружении;
расчетно-экспериментальный метод оценки модулей упругости элементов нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации.
Реализация результатов работы:
Результаты исследований использовались при составлении научно-технических отчетов по темам НИОКР Росавтодора и Государственной компании «Российские автомобильные дороги» в 2009 – 2013 г.:
«Разработка теоретических основ «обратного» расчета модулей упругости слоев дорожных одежд нежесткого типа по результатам полевых испытаний дорожных конструкций установкой ударного нагружения»,
«Разработка методических рекомендаций по предпроектной оценке состояния нежестких дорожных одежд для обоснования технических решений проектов реконструкции и капитального ремонта автомобильных дорог государственной компании «Автодор»;
«Разработка и научное сопровождение внедрения аналитико-
эмпирического метода оценки модулей упругости слоев эксплуатируемых дорожных конструкций автомобильных дорог государственной компании «Российские автомобильные дороги»;
Апробация результатов исследования
Основные положения диссертационной работы представлялись и обсуждались на Международных научно-практических конференциях Строительство (г. Ростов-на-Дону 2010, 2011, 2012 г) на 4-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов, и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе
рационального природопользования» (г. Омск, 2011 г.), на Международной научно-практической конференции «Проблемы современного строительства» (г. Пенза 2011).
Публикации:
По теме диссертационной работы автором опубликовано 18 научных работ, в том числе 6 работ в ведущих рецензируемых научных журналах, и патент на изобретение № 2451917 «Способ определения фактических значений динамических модулей упругости слоев дорожной конструкции на стадии эксплуатации».
Структура и объем диссертации:
Обзор технических средств и методов оценки состояния дорожных конструкций на стадии эксплуатации на основе чаши прогибов
С развитием современных представлений механики деформируемого твердого тела о прочности слоистых сред все отчетливее проявлялась необходимость производить оценку прочности дорожной одежды не только по величине упругого прогиба в точке нагружения, но и по ряду точек располагающихся на удалении от точки нагружении, формирующих чашу прогибов.
Исследования чаш прогибов поверхности дорожной конструкции нашло отражение в работах многих как отечественных, так и зарубежных ученых, таких как: Смирнов А.В., Лейвак В.А, Илиополов С.К., Углова Е.В, Beckedahl Н, Viswanathan В, Guzina В и др [50, 26, 59, 60, 77,136, 98 ]
Лейваком В.А. получена зависимость позволяющая описать форму чаши прогибов дорожной одежды при ударном нагружении имеющая вид:
х - текущая координата, т.е. расстояние от центра штампа до рассматриваемой точки;
у- значение прогиба в рассматриваемой точке; a,b,c,d,e,f - коэффициенты уравнения.
В работе [113] на основе экспериментальной регистрации чаши прогибов дорожной конструкции специалистами Leger and Autret предложен следующий критерий для оценки прочности дорожных конструкций на стадии эксплуатации на основе формы экспериментальной чаши максимальных динамических прогибов: 8 - максимальное вертикальное перемещение поверхности дорожной одежды в точке приложения нагрузки, мм.
Необходимость учета в данной формуле радиуса кривизны чаши прогиба обусловлена тем, что вне зависимости от величины упругого прогиба дорожной одежды в точке приложения нагрузки, геометрия чаши прогиба регистрируемая при нагружении зачастую различна даже для равнопрочных дорожных одежд, что обусловлено различными сочетаниями механических свойств конструктивных слоев дорожной одежды.
Способы оценки состояния отдельных элементов дорожной конструкции по чаше прогиба дорожной одежды, регистрируемой с использованием различного оборудования, также предлагались в работах таких ученых как: В.Н Ряпухин [41],В.П. Плевако[46], Титаренко А.М. [57]
В работе [41] в качестве показателя за параметр характеризующий состояние покрытия дорожной одежды принимался вертикальный угол наклона хорды кривой прогибов на участке проведения испытаний на расстоянии от 0 до 50 см от точки приложения нагрузки, и его отношение к толщине слоя асфальтобетонного покрытия в третьей степени. По итогам проведенных исследований авторами был сделан вывод о том что хорошему состоянию покрытия соответствует отношение угла наклона хорды к толщине покрытия дорожной одежды в третьей степени равное 0.094., а плохому состоянию покрытия – 0.23.
В работе [46] предложена методика определения модуля упругости слоя покрытия дорожной одежды и подстилающего слоя основания (слой основания + грунт земляного полотна), базирующаяся на результатах регистрации статических прогибов нежестких дорожных одежд с использованием прогибомера на различном удалении от точки приложения нагрузки. В основе данного решения лежит приведение многослойной системы, описывающей дорожную конструкцию к двухслойной системе.
В работе [57] предложен метод оценки модуля упругости грунта земляного полотна и пакета слоев дорожной одежды по характеристикам чаши прогибов, зарегистрированной в трех точках разноудаленных от центра приложения нагрузки, одна из которых должна находится непосредственно по центром области приложения нагрузки. Для проведения измерений автором была разработана конструкция установки нагружения УНК-5, позволяющая производить измерения упругого прогиба, как при статическом, так и при динамическом нагружении (рисунок 1.9 ).
Тем не менее, представленный метод не позволял решать задачу выявления наиболее ослабленного элемента в структуре дорожной конструкции, так как слои покрытия и основания приводились к единому эквивалентному слою для которого рассчитывался модуль упругости. В зарубежной практике для регистрации чаш прогибов на поверхности дорожной одежды применялись установки, осуществляющие вибрационное нагружение дорожных конструкций. К таким установкам следует отнести Dynaflect и Road Rater со схожим принципом действия [27, 76]. Общая нагрузка прикладываемая на покрытие включает и воздействие массы прицепа установки 907 кг и динамической силы которая попеременно добавляется к массе установки. Динамическая сила от пика до пика данной нагрузки составляет 104 Н.(рисунок 1.10) Прогиб покрытия дорожной одежды регистрируется с использованием датчиков-акселерометров или сейсмометров, в соответствии со схемой приведенной на рисунке 1.11.
Данные установки не получили широкого распространения в дорожной-строительной практике, что связано со специфическим условиями передачи нагружения на поверхность дорожной конструкции (не соответствующими реальному режиму нагружения от колеса транспортного средства), и ограниченными возможностями регистрации чаши прогибов дорожной одежды. В Российской Федерации для регистрации чаш динамических прогибов разработана модернизированная версия установки Дина-3М, снабженная комплектом из 4-х датчиков акселерометров. Для обработки данных получаемых с использованием модернизированной Дина - 3М, предлагается программный модуль «Прочность» (рисунок 1.12) [33]
Методика построения расчетной чаши максимальных динамических прогибов дорожной конструкции на базе аналитической модели динамического НДС многослойного полупространства
На основе аналитической модели динамического НДС многослойного полупространства при ударном воздействии разработана методика построения расчетных чаш максимальных динамических прогибов дорожной конструкции. На начальном этапе построения расчетной чаши максимальных динамических прогибов задаются исходные данные, включающие в себя информацию о дорожной конструкции, параметрах ударного нагружения, и параметрах исследуемой области для которой будет осуществляться построение расчетной чаши максимальных динамических прогибов.
Затем определяется интенсивность Peqv ударного воздействия на поверхности дорожной конструкции. При расчете общей интенсивности ударного воздействия требуется учет его пространственного, временного распределения и законов сохранения энергии и импульса. В качестве исходных данных для расчета принимаются: высота сбрасывания груза h, его масса т, и радиус - пятно контакта груза и поверхности г. Исходя из зависимости для расчета нормальных напряжений Sz(r,t):
Функции (p(r) и f(t) определены характером временного и пространственного распределения нагрузки. Величина Peqv рассчитывается по формуле:
Важным шагом при учете динамичности воздействия нагрузки является построение спектра ударного нагружения, возбуждаемого на поверхности дорожной конструкции и выделения в нем характерных частот колебаний (рисунок 2.4). В рамках данной методики определение характерных частот колебаний при ударном воздействии осуществляется по формуле:
Где: Т -время наблюдения за деформированием поверхности дорожной конструкции при ударном нагружении, выбираемое из условий затухания предыдущего импульса, с. к - кол-во гармоник разложения, определяемое исходя из условий точности аппроксимации импульса P(t).
Для заданных a k путем контурного интегрирования рассчитываются амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) перемещений (рисунок 2.5) для заданных точек наблюдения в соответствии с обратным преобразованием Ханкеля. P( j,n) - ядро интегрального представления для многослойного полупространства; X( j,n) - трансформанты Ханкеля для напряжения на границах слоев (n=1,2), определяемые исходя из граничных условий. о - компоненты тензора напряжений , Векторы перемещений и(7 Ж)(К,ш) выражаются из решений для однородного полупространства путем замены соответствующих переменных в соответствии с принципом суперпозиции с заменой параметров полупространства на параметры соответствующего j -го слоя.: V \u9z) = \u9z-hj)9 l,m = 1,2, Ъ1т - символ Кронекера. Для выявления максимальных значений вертикальных перемещений среды производится их анализ во временной области с построением амплитудно-временной характеристики перемещений U(7V)(R,t) . Расчет амплитудно-временной характеристики (АВХ) перемещений (рисунок 2.7) в заданных точках на поверхности покрытия осуществляется по формуле, для всех точек наблюдения на поверхности многослойного полупространства; где коэффициенты рк полученные коэффициенты ряда Фурье разложения импульса ударного нагружения P(t), вычисляемые по формуле: вектора вертикальных перемещений на заданных частотах сок. Важным вопросом является выбор количества точек на временном интервале, позволяющего с достаточной точностью аппроксимировать форму амплитудно-временной характеристики перемещений точек поверхности дорожной конструкции. Как показали численные эксперименты достаточным для проведения дальнейшего анализа является задание 400 точек. Рисунок 2.7– АВХ перемещения точек поверхности дорожной конструкции № 1 в заданных точках на поверхности дорожной конструкции Заключительным шагом построения расчетной чаши максимальных динамических прогибов является выбор максимальных значений амплитуд вертикальных перемещений точек поверхности среды - m , в пределах исследуемого временного диапазона, по каждой из заданных на поверхности дорожной конструкции точек наблюдения, и нанесение их на окончательный график чаши динамических прогибов (рисунок 2.8).
Программный комплекс для обработки экспериментальных данных, получаемых в ходе регистрации чаш динамических прогибов
Для обработки результатов экспериментальных замеров амплитудно-временных характеристик ускорения точек поверхности дорожной конструкции, регистрируемых в процессе проведения испытаний с использованием программы L-Graph 1, разработан программный комплекс «УДАР»
Данный программный комплекс предназначен для хранения, систематизации, обработки экспериментальных данных и их анализа предназначен для решения следующих задач:
Хранить всю необходимую информацию по проведнным экспериментам.
Предоставлять пользователю удобный интерфейс для взаимодействия с базой данных.
Обрабатывать собранные данные и визуализировать результаты в необходимом для пользователя виде.
Программный комплекс УДАР предназначен для накопления экспериментальных данных, систематизации, последующей обработки и анализа. Она позволяет осуществлять поиск информации в базе данных по заданным критериям отбора. Используется клиент-серверная архитектура доступа к данным.
Серверная часть включает в себя систему управления и базу данных в формате MS Access или MS SQL Server(Версия MS SQL Express 2005 представляется бесплатно). Системы, построенные с использованием этих СУБД, традиционно характеризуются невысокой суммарной стоимостью владения, что наряду с возможностями системы, является одним из самых важных критериев при выборе программного продукта, который будет использован при построении базы данных.
База данных служит для накопления и классификации экспериментальных данных, выборки данных по атрибутам эксперимента. Фрагмент схемы таблиц базы данных в обозначениях стандарта IDEF1X представлен на рисунке 3.8.
Основные данные о параметрах экспериментов хранятся в таблице Эксперимент. В частности, регистрируется дата и время окончания записи данных, количество каналов и кадров, температура воздуха и покрытия и др. В этой же таблице сохраняются бинарные файлы экспериментальных данных.
Эксперименты могут проводиться с использованием различных источников воздействия на дорогу (удар, проезд эталонного автомобиля). Справочник типов воздействия – таблица «Источники» – связывается с таблицей «Эксперимент» неидентифицирующей связью
С каждым экспериментом или участком можно связать документ в любом формате данных (схема расположения датчиков, фото места эксперимента и т.п.). Эти файлы хранятся в таблице «Документы». Файлы ассоциируются либо с участком, либо с экспериментом. Сведения об ассоциации файлов хранятся в таблицах «Документы Участка» и «Документы эксперимента».
Номера каналов, датчиков, установленных по каждому каналу, коэффициенты усиления АЦП, а также измеряемые компоненты ускорения хранятся в таблице «Измерения», которая связана с таблицей «Эксперимент» идентифицирующей связью.
Для получения статистически значимых оценок каждый эксперимент может включать несколько опытов, то есть несколько ударов или проездов. Сведения о типичных опытах каждого эксперимента накапливаются в таблице «Опыт».
Таблица АЧХ содержит амплитудно-частотные характеристики ускорений соответствующих типичных опытов. При построении АЧХ учитываются отсчеты лишь в промежутки времени, соответствующие активной фазе взаимодействия, когда амплитуды ускорений отклика превышают фоновый уровень. Например, при ударном воздействии этот интервал составляет менее 0,1 сек., а при проезде эталонного автомобиля этот интервал зависит от скорости движения и может составлять 1-2 сек.
Перемещения, восстановленные по ускорениям для каждого типового опыта, накапливаются в таблице «Отсчет».
В базе данных имеется справочник дорог, заполняемый пользователем, и таблица участков, на которых выполнены эксперименты.
Клиентская часть программного комплекса, разработанная в среде MS Visual Studio, предназначена для накопления экспериментальных данных в БД, их классификации, цифровой обработки сигналов, решения всех задач пользовательского интерфейса.
Цифровая обработка данных включает фильтрацию во временной и частотной областях, спектральный анализ, статистический анализ.
Фильтрация сигналов проводится с целью удаления таких компонент сигнала как большое среднее значение (постоянная составляющая), линейный и полиномиальные тренды и, возможно, сильные тоны, которые могут неблагоприятно повлиять на качество спектральной оценки [10, 48]. Фильтрация может выполняться аппаратными и программными средствами. В программном комплексе используются стандартные средства построения и применения цифровых фильтров, входящие в пакет Matlab, – Filter Design и Signal Processing. В этом случае Matlab выступает в роли сервера автоматизации. Инструмент Filter Design позволяет рассчитать параметры высокочастотных, низкочастотных, полосных и режекторных фильтров, фильтров Баттерворта и Чебышева. Операции фильтрации выполняются в автоматическом режиме.
Оценка адекватности расчетно-экспериментального метода оценки динамических модулей упругости конструктивных элементов нежестких дорожных конструкций на стадии эксплуатации
Для обоснования адекватности разработанного метода произведем сопоставление результатов, получаемых с использованием данного метода с результатами, полученными путем экспериментальных измерений упругого прогиба дорожной конструкции с использованием длиннобазового рычажного прогибомера. Сопоставление результатов измерения упругого прогиба, замеренного с использованием рычажного прогибомера, и рассчитанного по осесимметричной модели динамического НДС многослойного полупространства на основе модулей упругости элементов дорожной конструкции, полученных с использованием расчетно-экспериментального метода производилось по итогам оценки состояния строящегося участка автомобильной дороги М-4 «Дон» - от Москвы через Воронеж, Ростов-на-Дону, Краснодар до Новороссийска на участке км 1227 – км 1240 на ПК 417 + 00 (в прямом направлении) и ПК 424 + 30 (в обратном направлении). Дорожная конструкция на момент проведения испытаний представлена в таблице 4.1 АЧХ ускорения поверхности покрытия дорожной конструкции, зарегистрированные на данном участке на ПК 417+00 и ПК 424+00, характеризуются наличием одного четко выделенного частотного экстремума на частоте 260 Гц и 290 Гц соответственно, что позволяет сделать вывод о полном межслойном сцеплении между элементами дорожной конструкции на данном участке (рисунок 4.3).Экспериментальная регистрация чаш динамических прогибов, осуществляемая с использованием виброизмерительного комплекса ВИК-1, 139 также производилась на ПК 417+00 (в прямом направлении) и ПК 424+30 (в обратном направлении). Расчетная и экспериментальная чаша максимальных динамических прогибов дорожной конструкции до и после корректировки, приведены на рисунках 4.4- 4.7. Достоверность полученных результатов подтверждается хорошей сходимостью значений статического упругого прогиба, экспериментально замеренного в ходе полевых испытаний, и рассчитанного на основе аналитической модели напряженно-деформированного состояния многослойного полупространства, с учетом эксплуатационных модулей упругости элементов дорожной конструкции, полученных с использованием расчетно-экспериментального метода оценки модулей упругости элементов нежестких дорожных конструкций. (таблица 4.3).
Оценка модулей упругости элементов дорожных конструкций на стадии эксплуатации с использованием разработанного расчетно-экспериментального метода осуществлялась на участках автомобильной дороги А-135 км 0+200, 0+500, 1+700, 2+600 на которых производилась регистрация экспериментальных чаш максимальных динамических прогибов и АЧХ ускорения поверхности дорожной конструкции. Результаты регистрации АЧХ ускорения на данных участках свидетельствуют о полном (жестком) межслойном сцеплении элементов дорожной конструкции, что позволяет сделать вывод о применимости аналитической модели динамического НДС многослойного полупространства, используемой в рамках разработанного метода.
Данные о толщинах слоев на данном участке автомобильной дороги принимались в соответствии с результатами бурения дорожной конструкции. Результаты определения толщин слоев приведены в таблице 4.5:
Нормативные значения модулей упругости элементов дорожной конструкции принимались в соответствии с ОДН 218.046-01. Модуль упругости пакета асфальтобетонных слоев принимался в виде средневзвешенного значения (при температуре t=10C). На основе данных о толщинах и модулях упругости элементов дорожной конструкции на данных участках автомобильной дороги производилось построение расчетных чаш максимальных динамических прогибов. Расчетные и экспериментальные чаши максимальных динамических прогибов дорожной конструкции до и после корректировки приведены на рисунках 4.8 – 4.15
