23.06.11 17:27

УДК 625.85.002.237

ИССЛЕДОВАНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В МНОГОСЛОЙНЫХ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕТОДОМ БЕСПРЕРЫВНОГО ДОЛГОВРЕМЕННОГО МОНИТОРИНГА

В.В. Солодов, Д.В. Чирва аспиранты кафедры Автомобильные дороги Ростовского государственного строительного университета

В целях исследования кинетики накопления остаточных деформаций в конструктивных слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна в ДорТрансНИИ РГСУ разработан и внедрен в эксплуатацию комплекс автоматизированного мониторинга накопления остаточных и регистрации обратимых деформаций от динамического воздействия транспортных средств на элементы дорожной конструкции.

Комплекс состоит из четырех зондов, установленных в конструктивные слои дорожной одежды и автоматического регистрирующего устройства, находящегося вне дорожной конструкции.


Зонды располагаются в продольном направлении через 6м со смещением в поперечном направлении на 25см в области крайней полосы наката правой полосы движения (рис.1).

Рис. 1. Схема расположения зондов на полосе движения.

Технология установки измерительных зондов в процессе строительства дорожной одежды разработана с учетом обеспечения полной механизации работ и создания идентичных условий работы материалов в слоях дорожной конструкции на всем протяжении экспериментального участка (в том числе в точках их заложения).

Конструкция измерительного зонда разработана сборной для обеспечения его поэтапного монтажа в процессе строительства дорожной одежды по мере устройства каждого конструктивного слоя. Длина каждого сегмента вертикальной оси соответствует толщине конструктивного слоя. Место сочленения сегментов вертикальной оси должно быть на 1-3 см ниже поверхности каждого слоя в уплотненном состоянии (рис.2).

После уплотнения каждого слоя положение зонда определяют высокоточными геодезическими приборами, открывают, снимают заглушку, предотвращающую засорение зонда, наращивают следующий сегмент соответствующей длины, нанизывают измерительный диск, который фиксируется на границе слоев и т.д.

Замыкающий блок вертикальной оси конструктивно представляет собой заглушенную с торца трубку с резьбой, позволяющей установить положение заглушки вровень с поверхностью покрытия.

Зонд состоит из вертикальной металлической тонкостенной трубы, имеющей заостренный нижний торец, свободно погружаемый в грунт, и плоский верхний торец, совмещенный с поверхностью дорожного покрытия. Наружный диаметр трубы 20мм, материал - нержавеющая сталь, толщина стенок 2-4мм. Материал и параметры конструкции выбраны с учетом требуемой прочности (изгибной), минимального влияния на процессы деформирования дорожной конструкции, магнитной прозрачности и долговечности.

Межслойные металлические диски из тех же материалов выполнены в единой конструкции с магнитной сборкой и нанизаны на вертикальную трубу. Количество дисков может быть различным и соответствует количеству слоев дорожной конструкции. (При необходимости межслойные диски с магнитной сборкой могут устанавливаться и внутри слоев). Зазор между поверхностью трубы и внутренней поверхностью межслойных измерительных дисков составляет 1 мм, он не может быть меньшим для обеспечения скольжения дисков вдоль трубы, и не может быть большим для уменьшения влияния горизонтального смещения дисков на величину магнитного поля в точке измерения (рис.2).

Вертикальная труба специальным подвижным сочленением связана с горизонтальной трубой, по которой электрический кабель для питания и связи выходит в установленный на откосе металлический сейф.

Рис. 2. Общий вид зонда в дорожной конструкции и магнитная сборка зонда

Электронная система для измерения скорости накопления остаточных деформаций в слоях дорожной конструкции работает по следующему принципу: магнитная система из двух кольцевых магнитов, заключенных в герметический корпус, имеет участок с линейно меняющейся вдоль оси системы индукцией магнитного поля. В измерительном зонде внутри вертикальной трубки на специальном каркасе закреплены аналоговые прецезионные датчики Холла. При перемещении магнитной сборки относительно датчиков индукция магнитного поля в точке их установки изменяется и, соответственно, меняет напряжение на выходе датчика Холла, которое регистрируется цифровым вольтметром.

Вся необходимая электроника для измерения и обработки информации устанавливается после монтажа зонда.

Современный уровень развития средств вычислительной техники и высоких технологий предоставляет широкие возможности осуществления долгосрочного беспрерывного всепогодного автоматического наблюдения за состоянием дорожных конструкций. Метод зондирования слоев дорожной одежды и рабочего слоя грунта земляного полотна позволяет при минимальном влиянии на них получать полную информацию о накоплении остаточных деформаций, о динамическом влиянии транспортных средств и изменении температурного режима.

По полученным данным о поведении дорожной конструкции под воздействием реального динамического нагружения строятся графики для каждого конструктивного слоя. Данный график показывает величину вертикального перемещения нижней точки верхнего слоя асфальтобетонного покрытия. Об адекватности и точности предлагаемого метода, свидетельствует тот факт, что вертикальные перемещения от задних осей автомобиля превышают перемещения от передних осей на 15 - 20% (рис.3).

Рис. 3. Вертикальные перемещения покрытия при движении грузового автомобиля со скоростью 80 км/ч на расстоянии 0,5м от кромки проезжей части

Получаемые с автоматических станций данные о динамическом влиянии транспортных средств с большой точностью повторяют данные, полученные путем расчетов в программном комплексе «Прогнозирование и учет накопления остаточных деформаций при проектировании нежестких дорожных одежд», разработанном в ДорТрансНИИ РГСУ.

При разработке измерительных зондов были достигнуты следующие результаты:

Разработана конструкция измерительных зондов и технология определения скорости накопления остаточных деформаций в каждом конструктивном элементе дорожной одежды и в грунте земляного полотна.

Минимальное влияние измерительных зондов на процессы, протекающие в дорожной конструкции при ее эксплуатации.

Автоматизация процесса измерения скорости накопления остаточных деформаций в дорожной конструкции с накоплением и хранением результатов за длительный срок.

Обеспечение стабильности показаний в течение длительного срока и достоверности результатов измерений.