авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||

Разработка теории вибрационного разрушения нежестких дорожных одежд и путей повышения их долговечности

-- [ Страница 6 ] --

Использование третьоктавной полосы частот было обусловлено тем, что профилирующая частота может находиться в некотором частотном диапазоне. Чем уже диапазон, тем большая вероятность нахождения реального значения частоты. Например, если пиковое значение ускорения приходится на частоту 8,0 Гц, то профилирующая частота может быть как меньше этой величины, так и больше ее, находясь в соседних интервалах. Преимущество третьоктавного анализа состоит в том, что частотный интервал настолько сужен, что погрешность отклонения от точного значения частоты считается по международным нормам в допустимых пределах. Это особенно важно, когда предполагается сравнивать теоретические и экспериментальные показатели.

Анализ частотного состава колебательного процесса произведен по экспериментальным амплитудно-частотным спектрам. Один из таких спектров представлен на Рис. 17.

В результате статистической обработки получены следующие пиковые значения частот дорожной одежды:

  • низкие частоты 0,8 - 1,3 - 2,5 - 5,0 Гц;
  • средние частоты  8,0 - 12,5 - 16,0 – 20,0 Гц;
  • высокие частоты  31,5 - 50,0 Гц.

Сопоставляя расчетно-теоретические значения масс и жесткостей слоев на данном участке автомобильной дороги и соответствующие им теоретические частоты исследуемой дорожной конструкции с полученными экспериментальными параметрами можно сделать вывод о том, что частоты:

  • частоты 0,8 - 1,3 - 1,6 Гц - это  частоты свободных колебаний микроавтобуса на его подвеске;
  • частота 2,5 Гц близка к парциальной частоте грунта земляного полотна;
  • частота 5,0 Гц соответствует парциальной частоте слоя песка;
  • частоты 12,5 - 16,0 Гц  относятся к частотам фракционированного щебня и щебня пропитанного битумом;
  • частоты 31,5 - 50,0 Гц соответствуют слоям из плотного и пористого асфальтобетона.

Экспериментальные амплитудно-временные характеристики (рис. 18) позволили установить, что полное затухание колебаний происходит в среднем в течение 2,5 с после ударного взаимодействия, что указывает на малый уровень диссипации в слоях дорожных одежд.

Сравнение частотных спектров дорожных одежд, записанных при движении автомобилей, со спектрами, полученными при сбросе автомобиля с клиньев, подтверждает основную гипотезу теоретических исследований. Колебательный процесс дорожных одежд, формируемый при проезде автомобилей, представляет собой процесс свободных затухающих колебаний слоев дорожной одежды.

Эксперимент выявил, что численные значения теоретических и экспериментальных частот дорожной одежды достаточно близки. Следовательно, величина расчетной приведенной площади, на основании которой получены расчетные динамические параметры дорожных слоев (массы, коэффициенты диссипации, частоты), близка к приведенной площади реальной дорожной конструкции и находится в пределах Fпр=18…20 м2.

Рис. 17. Экспериментальный  амплитудно-частотный спектр колебаний дорожной конструкции после ударного нагружения

Рис. 18. Амплитудно-временные характеристики дорожной конструкции после ударного нагружения

В седьмой главе сформулированы основные положения разработанной теории вибрационного разрушения нежестких дорожных одежд. Данная теория не только объясняет причины преждевременного разрушения дорожных конструкций, но и указывает методы существенного повышения работоспособности и долговечности нежестких дорожных одежд.

Основные положения теории вибрационного разрушения нежестких дорожных одежд состоят в следующем:

  1. При прохождении через расчетное сечение дорожной конструкции колеса автомобиля возникает кратковременная деформация (прогиб) дорожной одежды, а масса покрытия получает начальную скорость за счет ударного воздействия колеса на покрытие. Каждый слой дорожной одежды и грунт земляного полотна являются инерционно-упруго-диссипативными элементами. Поэтому после появления начальной деформации (начальной скорости) покрытия возбуждаются свободные затухающие колебания всех слоев дорожной конструкции последовательно. Эти колебания формируются как совместные и многочастотные, представляя собой вибронагруженность дорожных одежд.
  2. Исследование процессов разрушения нежестких дорожных одежд при вибрационном нагружении должно осуществляться для конкретных точек или в так называемых расчетных сечениях. При возбуждении колебаний дорожной конструкции в этот процесс вовлекается некоторая ограниченная площадь, расположенная в зоне расчетного сечения. Напряженно-деформированное состояние дорожных конструкций в расчетных сечениях при вибрационном нагружении и при нагружении от колес движущихся автомобилей отличаются только своим уровнем.
  3. Возникающие при вибрационном нагружении на определенном временном интервале общие динамические прогибы конструкции по величине сопоставимы с прогибами от движущихся автомобилей. Следовательно, эти динамические прогибы можно смоделировать в виде прохода некоторых условных автомобилей с соответствующей нагрузкой на ось, вызывающей такие же величины прогиба, и учесть эти автомобили при определении суммарного расчетного количества приложений расчетной нагрузки.
  4. В настоящее время при расчетах дорожных конструкций на прочность учитывается только нагружение от движущегося автомобильного транспорта (без учета вибрационного нагружения) и поэтому, уже на стадии проектирования, дорожные конструкции имеют недостаточные прочностные показатели. В результате неучтенное вибрационное нагружение, являясь значимым дополнительным фактором деформации слоев, приводит к преждевременному разрушению дорожных одежд в эксплуатации.
  5. Наличие дополнительного вибрационного нагружения эквивалентно повышению интенсивности движения на автомобильной дороге, значительно превосходящей проектную. Превышение проектной интенсивности движения должно вызывать на определенном этапе эксплуатации дорожной конструкции лавинный рост разрушений дорожного покрытия.
  6. Для повышения работоспособности и долговечности дорожных конструкций необходимо снижать уровень их вибрационного нагружения. Так как колебания элементов дорожных конструкций являются свободными, то основной механизм снижения амплитуд колебаний связан с изменением динамических параметров слоев. При этом необходимо реализовывать принцип противофазности действия динамических сил смежных слоев дорожных одежд. В этом случае возникающие в каждом слое в процессе колебаний динамические силы будут противодействовать аналогичным силам смежного слоя, снижая тем самым динамические нагружения как отдельных слоев, так и всей конструкции.
  7. Ускоренное разрушение покрытий связано с ростом уровней вибрационного нагружения дорожных конструкции, возникающее при эксплуатации многоосных автомобилей. Следует ожидать, что разрушительное воздействие многоосных автомобилей на дорожную одежду будет снижаться при их эксплуатации на виброзащищенных дорожных конструкциях.
  8. Для проектирования виброзащищенных дорожных конструкций необходимо усовершенствовать существующие методики проектирования нежестких дорожных одежд, введя учет их вибронагруженности. Усовершенствованная методика должна базироваться на расчете динамического соотношения толщин слоев дорожной одежды, обеспечивающего реализацию принципа противофазности действия динамических сил смежных слоев.

В главе представлена разработанная методика проектирования виброзащищенных дорожных одежд. Эта методика позволяет конструировать дорожные одежды, обладающие необходимыми прочностными показателями и одновременно обеспечивающими пониженное вибрационное нагружение. Для проектирования таких конструкций необходимо регламентировать или нормировать величины расчетных скоростей движения, высот динамических неровностей на покрытии и расчетных неподрессоренных масс автомобилей. В качестве расчетного автомобиля рекомендуется принимать многоосный автомобиль.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана теория вибрационного разрушения нежестких дорожных одежд.
  2. Установлено, что для исследования процессов разрушения дорожных одежд вполне корректно использование цепных одноплоскостных моделей, сформированных на основе равенства частот свободных колебаний модели и дорожной конструкции. В этих моделях каждый слой дорожной одежды следует представлять в виде колеблющегося объекта с инерционными, упругими и диссипативными параметрами слоя.
  3. Разработанный метод динамического подбора параметров слоев дорожных одежд, позволяет формировать в дорожной конструкции колебательные процессы с противофазным действием динамических сил смежных слоев и достигать за счет этого пониженных вибрационных нагружений. Для этого динамические параметры слоев должны рассчитываться по математической модели динамического соотношения частот смежных слоев дорожной одежды. Это позволит существенно повысить работоспособность и увеличить долговечность нежестких дорожных одежд в эксплуатации.
  4. Созданные методики расчета нежестких дорожных одежд на прочность по допустимому упругому прогибу и на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе с учетом виброфактора обеспечивают возможность проектирования дорожных одежд с пониженным уровнем вибронагруженности для повышения работоспособности и долговечности дорожных конструкций.
  5. Разработанный теоретико-графический метод определения расчетных сроков службы покрытий может быть использован для прогнозирования ожидаемых сроков службы покрытий без усталостного трещинообразования.
  6. Основные положения теории вибрационного разрушения нежестких дорожных одежд подтверждены материалами натурного эксперимента по определению собственных динамических параметров слоев дорожной одежды. Экспериментальные амплитудно-частотные спектры и амплитудно-временные характеристики хорошо согласуются с расчетно-теоретическими. Эксперимент позволил уточнить расчетные динамические параметры слоев дорожной одежды.

На основе выполненного комплекса исследований предлагается ряд практических рекомендаций, направленных на повышение качества проектирования и улучшения эксплуатационных показателей дорожных одежд.

  1. Рекомендуется при проектировании нежестких дорожных одежд использовать метод динамического подбора параметров слоев и методики расчета на прочность по допустимому упругому прогибу и на сопротивление усталостному разрушению с учетом вибрационного фактора.
  2. Производить расчет толщин слоев дорожной одежды по математической модели динамического соотношения частот смежных слоев.
  3. Внедрить в практику строительства многослойные дорожные одежды с пониженным уровнем вибрационных нагружений, особенно для строительства автомобильных дорог с предполагаемым высоким процентом многоосных грузовых автомобилей в транспортном потоке.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

  1. Осиновская В.А. Определение прочностных показателей асфальтобетонного покрытия автомобильных дорог по скорости распространения ударной волны //Транспортное строительство. – 2006. - № 9. – С.29 – 30.
  2. Осиновская В.А. Основные принципы формирования динамической модели взаимодействия автомобиля и дороги //Известия Томского политехнического университета. – 2006. - том 309. - № 5. - С.145-147
  3. Осиновская В.А. Транспортный поток как динамическая характеристика воздействия на автомобильную дорогу //Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2006. - Вып. 1 - №3 (14). - С.160-163
  4. Осиновская В.А. Математическая модель динамического паспорта дорожной одежды //Транспортное строительство. – 2007. - № 10. – С.24 – 25.
  5. Осиновская В.А. Динамическая паспортизация автомобильных дорог //НТТ-Наука и техника транспорта. - 2007. - №4. - С.81-82
  6. Осиновская В.А. Новая концепция преждевременного разрушения нежестких дорожных одежд //Транспортное строительство.–2010.- № 3– С.6–8.
  7. Осиновская В.А. Вибрационное нагружение нежестких дорожных одежд // Вестник МАДИ. – 2010. – Вып.4(19). - С.79-83.
  8. Немчинов М.В. Осиновская В.А. Заметки о расчёте дорожных одежд //Наука и техника в дорожной отрасли. - 2011. - № 1. - С. 34-36
  9. Осиновская В.А. Диссипативные характеристики материалов слоев нежестких дорожных одежд //Наука и техника в дорожной отрасли. - 2011. - №1. - С. 11-12
  10. Осиновская В.А. Виброзащищенные конструкции нежестких дорожных одежд // Транспортное строительство.–2011.- № 2– С. 21-23
  11. Осиновская В.А. Оценка динамики грунта земляного полотна при вибрационном нагружениии дорожной конструкции //Строительные материалы. – 2011. - №2. – С. 45-46

Монографии, учебные пособия

  1. Осиновская В.А. Вертикальная динамика автомобильной дороги при ударном воздействии автомобиля /А.В. Смирнов. Колебания и волны в дорожных конструкциях: монография. - Омск: СибАДИ, 2006. - С.82-106.
  2. Осиновская В.А. Вибрационное разрушение нежестких дорожных одежд: монография. – М.: Техполиграфцентр, 2008.-203 с.

Основные публикации в прочих изданиях

  1. Осиновская В.А. К вопросу об оценке и прогнозировании колебаний автомобильной дороги /Проблемы строительного и дорожного комплекса //сб. науч. тр. международной науч.-техн. конф. – Брянск, 2006. – Вып. 4 - с.59-63.
  2. Осиновская В.А. Формирование вибрационных динамических сил в дорожной конструкции /Современные научно-технические проблемы трансп. стр-ва //материалы всерос. науч.-практ. конф. – Казань: КГСУ, 2007.- С.203-205.
  3. Осиновская В.А. Теоретическая оценка вибрационного нагружения дорожных конструкций многоосными грузовыми автомобилями. /Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасность дорожного движения //сб. науч. тр. всерос. науч.-практ. конф. – Казань: КГСУ, 2008.- С.281-283.
  4. Осиновская В.А. Оценка вибронагружености нежестких дорожных одежд. /Современное состояние и инновации транспортного комплекса //Материалы международной науч.-техн. конф. Том I. – Пермь, 2008. – С. 59-63.
  5. Осиновская В.А. Динамическая оптимизация конструкции нежестких дорожных одежд. /Международные транспортные коридоры //сб. докл. науч.-практ. конф. – Баку: Изд-во МСД, 2008. - С.173 - 177.
  6. Осиновская В.А. Экспериментальная оценка динамических параметров слоев дорожных одежд. // сб. науч. тр. Первого Всероссийского Дорожного Конгресса. – Москва: ВФ МАДИ(ГТУ), 2009.- С.213-214.
  7. Осиновская В.А. Основы расчета нежестких дорожных одежд с учетом вибронагруженности. /Вопросы строительной механики и надежности машин и конструкций //сб. науч. тр. - МАДИ:, 2010 – С.50-53
  8. Осиновская В.А. Причина ускоренного разрушения дорожных покрытий /Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения. //материалы международной науч.-практ. конф.–Пермь, 2010.- Том 3. - С. 48-50.
  9. Осиновская В.А. Теоретические предпосылки преждевременного разрушения нежестких дорожных одежд //сб. науч. тр. Второго Всероссийского Дорожного Конгресса. – Москва: ВФ МАДИ, 2010.- С. 99-102
  10. Осиновская В.А. Анализ механизма вибрационного повреждения нежестких дорожных одежд. //тезисы докладов 69-ой науч.-метод. и науч.-исслед. конф. МАДИ – М., 2011. - С.19-20

Патенты на изобретения

  1. Конструкция дорожной одежды: пат. RU № 2399715 C1 Рос. Федерации: МПК Е01С 7/00 (2006.01) /Осиновская В.А.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования МАДИ. - опуб. 20.09.2010, Бюл. № 26. – 6 с.

Подписано в печать ___ ______2011 г.

Формат 60х84 1/16.

Усл.печ.л. 2,0

Тираж 120 экз. Заказ.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.