На правах рукописи

ЧИРВА ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ВЛИЯНИЕ УПРУГО-ВЯЗКО-ПЛАСТИЧНЫХ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОНА НА НАКОПЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ПРОСТРАНСТВЕННОМ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.23.11 - проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный строительный университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Матуа Вахтанг Парменович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Столяров Виктор Васильевич (Саратовский государственный технический университет)

кандидат технических наук, доцент Казначеев Сергей Васильевич (Управление автомобильных дорог Администрации Волгоградской области)


Ведущая организация: Северо-Кавказский филиал ОАО «ГИПРОДОРНИИ» «СЕВКАВГИПРОДОРНИИ»



Защита диссертации состоится « 26 » марта 2010 г. в 10-00 ч в ауд. Б-203 на заседании диссертационного совета Д 212.026.04 при ГОУ ВПО «Волгоградский архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВолгГАСУ. Автореферат разослан « 25 » февраля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета  Акчурин Т.К.


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из первоочередных задач дорожной отрасли является сохранение автомобильной дорогой своего транспортно-эксплуатационного состояния в течение всего перспективного срока службы.

В процессе эксплуатации автомобильной дороги в результате воздействия природно-климатических факторов и постоянно растущей интенсивности движения, а также скорости и грузоподъемности автотранспортных средств, асфальтобетонные покрытия, даже на правильно запроектированных и построенных с соблюдением всех технологических правил дорогах теряют продольную и поперечную ровность, в них происходит интенсивное накопление пластических деформаций, в результате чего резко усиливается динамическое воздействие от движущихся автомобилей.

Немалая доля остаточных деформаций накапливается непосредственно в верхних слоях асфальтобетонных покрытий и, поскольку, асфальтобетон является наиболее широко применяемым материалом при устройстве покрытий автомобильных дорог, изучению его свойств и поведения при воздействии реальных динамических нагрузок и природно-климатических факторов необходимо уделять большое внимание.

В действующих нормативных документах (ОДН 218.046-01) в расчетах используется осесимметричная модель упругого полупространства, не учитывающая инерционность движущейся массы и осность автомобиля, влияние напряженно-деформированного состояния конечных поперечных размеров автодороги и расположения нагрузки на проезжей части. При этом учет динамических процессов осуществляется с помощью эмпирических коэффициентов, которые зачастую перечеркивают точность расчетных формул при получении конечных результатов.

Цель диссертационной работы:

Разработка методики повышения устойчивости нежестких дорожных одежд к накоплению остаточных деформаций на основе прогнозирования реологического поведения асфальтобетона под воздействием реальных пространственных динамических нагрузок и погодно-климатических факторов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести теоретические исследования в области прогнозирования накопления остаточных деформаций в слоях дорожных конструкций с учетом реологического поведения асфальтобетона под воздействием пространственных динамических нагрузок;

- разработать конструкцию прибора для лабораторных исследований ползучести асфальтобетона;

- исследовать кинетику накопления остаточных деформаций асфальтобетона под воздействием различных нагрузок и температур;

- провести теоретическое обоснование учета изменения коэффициента Пуассона асфальтобетона при расчете нежестких дорожных одежд;

- выполнить экспериментальные исследования по уточнению изменения коэффициента Пуассона асфальтобетона под действием различных температур;

- разработать механико-математическую модель, позволяющую прогнозировать накопление остаточных деформаций в асфальтобетонных покрытиях в реальных условиях их эксплуатации;

- создать наблюдательные станции на экспериментальных участках автомобильных дорог по исследованию накоплению остаточных деформаций в элементах дорожных конструкций;

- разработать методику повышения устойчивости дорожных конструкций по критерию минимума накопления остаточных деформаций в асфальтобетонных покрытиях.

Научная новизна работы:

- обоснована необходимость проведения экспериментальных исследований ползучести асфальтобетонов различных типов и марок и учета изменения коэффициента Пуассона асфальтобетона под действием различных температур при проектировании нежестких дорожных одежд;

- предложена механико-математическая модель с достаточной точностью и достоверностью описывающая работу дорожной конструкции в реальных условиях эксплуатации и учитывающая такие факторы, как инерционность подвижного состава и дорожной конструкции, переменную во времени интенсивность грузопотока, скорость движения транспортных средств и расположение движущихся автомобилей на проезжей части, влияние переменных во времени температурно-влажностных факторов, а также эффекты старения материалов, изменение характеристик и геометрических параметров дорожной конструкции вследствие ее неравномерного деформирования;

- разработана методика прогнозирования и учета накопления остаточных деформаций в конструктивных слоях дорожных одежд и грунте земляного полотна под воздействием пространственных динамических нагрузок и погодно-климатических факторов.

Достоверность исследований, научных положений и выводов, содержащихся в работе, обеспечивается применением комплексной методики исследований, использованием современного приборного обеспечения и подтверждается соответствием результатов численных и натурных экспериментов.

На защиту выносятся:

- комплекс теоретических и экспериментальных исследований влияния реальных динамических нагрузок и погодно-климатических

факторов на напряженно-деформированное состояние асфальтобетонных покрытий;

- механико- математическая модель, описывающая упруговязкопластичные свойства дорожно-строительных материалов и позволяющая прогнозировать накопление остаточных деформаций в элементах дорожных конструкций в реальных условиях их эксплуатации;

- результаты исследований ползучести различных типов асфальтобетона под воздействием различных нагрузок и температур;

- результаты исследования зависимости скорости и доли накопления остаточных деформаций в составе полных деформаций;

- результаты исследования влияния различных нагрузок и температур на изменение коэффициента Пуассона асфальтобетона.

Практическое значение работы:

- разработана механико-математическая модель для анализа напряженно-деформированного состояния дорожной конструкции при воздействии реальных динамических нагрузок и погодно-климатических факторов;

- разработана экспериментальная установка для получения значений скорости накопления остаточных деформаций, а также изменения коэффициента Пуассона асфальтобетона при воздействии различных нагрузок и температур;

- получены зависимости скорости накопления остаточных деформаций, доли остаточных деформаций в составе полных и изменения коэффициента Пуассона при воздействии различных нагрузок и температур;

- разработан программный комплекс «Прогнозирование и учет накопления остаточных деформаций при проектировании нежестких дорожных одежд», позволяющий учитывать такие факторы, как инерционность подвижного состава и дорожной конструкции, переменную во времени (в течение года и суток) интенсивность грузопотока, скорость движения транспортных средств и расположение движущихся автомобилей на проезжей части, влияние переменных во времени температурно-влажностных факторов, эффекты старения материалов и т.д.

Реализация работы. Разработанная методика прогнозирования накопления остаточных деформаций в элементах дорожных конструкций применена при реконструкции автомагистрали М4 «ДОН» на участке км982+000-км1000+000, капитальном ремонте автомобильных дорог Ставропольского края «Сенгилеевское-Новотроицкая» и «Греческое-Мин. Воды», а также в учебном процессе при курсовом проектировании по дисциплине «Технология и организация сроительства автомобильных дорог» по кафедре «Автомобильные дороги» РГСУ.

Апробация работы. Положения работы доложены и обсуждались на международных научно-практических конференциях «Строительство 2004», «Строительство 2005», «Строительство 2006», «Строительство 2007» (Ростов-на-Дону, 2004, 2005, 2006, 2007), «Пути совершенствования системы управления, финансирования и нормативно-технической базы дорожной

отрасли» (Астана-Алматы, 2004), «Современные технологии и материалы в дорожном хозяйстве» (Харьков, 2006), Всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Охрана окружающей среды» (Пермь, 2005), «Проблемы проектирования, строительства эксплуатации транспортных сооружений» (Омск, 2006).

Публикации. По теме диссертационных исследований опубликовано 17 печатных работ, в том числе 2 патента на изобретения.

Объем. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 166 источников, в том числе иностранных и 4 приложений. Работа изложена на 240 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц и 99 рисунков.

Полная версия (PDF)