Материал: 2308

В одном из экспериментов в покрытии были взяты пробы асфальтового бетона, показавшие R20 = 6,04 МПа. Динамический модуль упругости асфальтобетона определен резонансным методом и при t = +20 °С составил Е = 8300,0 МПа. Измерение прогибов производили при температуре покрытия +(15–20) °С и воздействии грузовика с нагрузкой передней и задней осей 34 и 82 кН соответственно.

Запись показаний аппаратуры производили по три раза при скоростях движения автомобиля 5,5; 11,5; 30 и 37,9 км/ч. Несмотря на малую погрешность аппаратуры (±3 %), при расшифровке обнаружено увеличение разброса показаний при повышении скорости движения автомобиля. Это возникло в связи с уменьшением вероятности точного наезда на датчик передних и задних колес автомобиля по мере увеличения скорости движения.

Результаты определения динамических прогибов дорожной одежды приведены на рис. 8.5 и 8.6, а. Из них следует, что прогибы нежесткой дорожной одежды закономерно уменьшаются с ростом скорости движения автомобиля, так как сокращаются время действия нагрузки и время, потребное для полной реализации деформаций. Однако при скоростях 25– 40 км/ч возможна регистрация повышенных и уменьшенных прогибов (пунктирные линии, см. рис. 8.5) вследствие наступления резонанса колебаний в автомобиле при соответственном увеличении или уменьшении давлений от колеса в очень короткое время.

Рис. 8.5. Изменение упругого прогиба нежесткой дорожной одежды с ростом скорости движения автомобиля: 1 – для нагрузки на колесо 41 кН; 2 – для нагрузки на колесо 17 кН

Общее уменьшение прогибов отмечено впервые В. Ф. Бабковым, а затем в работах Союздорнии. Ранее изменения степени кривизны покрытия с увеличением скорости не регистрировались. На рис. 8.6, а приведена кривая прогибов одежды при статическом действии нагрузки, полученная из теоретического решения О. Я. Шехтер (пунктирная линия).

Кривизна статических кривых прогибов меньше, чем динамических. Это признак большей напряженности покрытий при подвижной нагрузке, несмотря на уменьшение прогибов. Он имеет наибольшее отношение к участкам кривой прогибов, соответствующих нагружению дорожной одежды. Участки кривой прогибов, соответствующие разгрузке одежды, почти совпадают по степени кривизны со статической (теоретической) кривой прогибов. Таким образом, наиболее опасной стадией работы покрытия при проезде колеса автомобиля на скоростях до 40 км/ч является нагружение.

Рис. 8.6. Формы динамических кривых упругих прогибов покрытия (а) и скоростей деформации поверхности покрытия (б): 1, 2, 3, 4 – для скоростей движения автомобиля соответственно 37,9; 30,0; 11,1 и 5,5 км/ч. Общий статический модуль упругости конструкции 280 МПа

Этот вывод следует и из рассмотрения рис. 8.7, на котором скорость нагружения конструкции больше скорости разгрузки.

Асимметрия динамических кривых прогибов в меньшей степени проявляется при проезде более тяжелых ведущих колес из-за действия на поверхность покрытия касательных усилий. Время нагружения и разгружения дорожной одежды убывает с ростом скорости движения автомобиля, а время восстановления прогиба одежды в два-три раза больше времени нагружения за счет отставания деформации от напряжений.

дорожной конструкции с увеличением скорости движения автомобиля: 1 – для нагрузки на колесо 41 кН; 2 – для нагрузки на колесо 17 кН

Наименьшие радиусы кривизны покрытия в месте контакта с колесом получены расчетом по кривым прогибов и составляют 20, 30, 32 и 100 м для скоростей 10, 20, 30 и 40 км/ч и нагрузке 41 кН на колесо. Как видно, повышение скорости движения автомобиля вызывает снижение напряжений под колесом, но приводит к существенному увеличению изгибающих напряжений перед колесами – ведомым и ведущим (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Зависимость радиусов кривизны покрытия под колесом автомобиля от скорости его движения: 1 – для нагрузки на колесо 41 кН; 2 – для нагрузки на колесо 17 кН

Увеличение радиуса кривизны покрытия перед колесом автомобиля свидетельствует о более тяжелом напряженном состоянии покрытия при подвижных нагрузках, несмотря на уменьшение прогиба с ростом скорости движения автомобиля.

Особенностью деформаций дорожных одежд при подвижных автомобильных нагрузках является стабилизация значений прогибов, скоростей прогибов и радиусов кривизны при определенных скоростях движения автомобиля. На графиках рис. 8.5 это происходит в диапазоне 30–40 км/ч. Дальнейшее увеличение скоростей движений автомобилей не приводит к существенному изменению показаний датчиков индуктивного типа. Поэтому волновые процессы, возникающие в дорожных одеждах при высоких скоростях движения автомобилей, регистрировали вибродатчиками сейсмического (маятникового) типа.

В качестве объектов для изучения волн колебаний были выбраны три типа дорожных конструкций, заметно отличающиеся по жесткости и примененные на дорогах II и III технических категорий. Схемы I, II, III типов дорожных конструкций, примененные в экспериментах, приведены на рис. 8.9.

Рис. 8.9. Схемы испытываемых дорожных конструкций: 1 – мелкозернистый асфальтовый бетон; 2 – крупнозернистый асфальтовый бетон; 3 – каменная мостовая; 4 –песок; 5 – суглинок; 6 – битумоминеральная смесь; 7 – щебеночное основание; 8 – цементобетон М-300 или Btb30; 9 – дресва; 10 – супесь; D1, D2, D3 – места размещения датчиков

Наиболее типичные эпюры скоростей колебании слоев дорожных конструкций приведены на рис. 8.10, б, г. Так как амплитуда записи процесса пропорциональна скорости колебаний, то для получения кривой пе-

ремещений отдельных точек дорожной конструкции производилась трансформация кривых скоростей колебаний (см. рис. 8.10, б, г) в кривые перемещений (см. рис. 8.10, а, в).

Рис. 8.10. Кривые колебаний (а и в) и скоростей колебаний (б и г) дорожных конструкций для двухосного и многоосного автомобилей