CC BY
11
1,2
1
0,8
гс
С
>
Ц 0,6
L-
м к
X
§ 0,4 >
а с
ГС X
0,2
0
-0,2
—♦—x=0,05 -B-x=0,192 —A—x=0,333 -X-x=0,475 —Ж—x=0,617
—о—x=0,758 —1—x=0,85
Рис. 4. Графой залежностi змши напружень eid точки прикладання
сили натягу каната
Лггература
1. Адамовський М.Г., Мартинщв М.П., Бадера Й.С. Пщвюш канатт люотран-спортш системи. - К.: 1ЗМН, 1997. - 156 с.
2. Мартинщв М.П. Розрахунок основних елеменпв пiдвiсних канатних люотран-спортних установок. - К.: Ясмина, 1996. - 175 с.
3. Писаренко Г.С. и др. Сопротивление материалов: Учебн. для вузов. - К.: Вища шк., 1979. - 694 с.
4. Тарасюк С.А. Выбор конструкции приводов подвесных канатных лесотранспор-тных установок// Лесн. хоз-во, лесн., бум. и д/о пром-сть. - К.: Будiвельник. - 1989, вип. 20. -С.25-29.
5. Мартинщв М.П. Удовицький О.М. Вибiр основних параме^в приводiв канатних люотранспортних систем// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: УкрДЛТУ. 1997, вип. 7. - С. 37-42._
УДК 634.0.383.1 Доц. С.Й. Медведь - УкрДЛТУ;
ст. наук. ствроб. В.Л. Коржов, канд. техн. наук - УкрНДЫрлк
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 ЗМ1ЦНЕННЯ ДОРОЖН1Х КОНСТРУКЦ1Й ПРОШАРКАМИ З В1ДПРАЦЬОВАНО1 ШЛ1ФУВАЛЬНО1 ШК1РКИ
Проаналiзовано застосування гнучких змщнювальних прошаркiв у дорожнiх конструкщях; наведено методику i результати експериментальних дослiджень у грунтовому каналi мщносп дорожньо'1 конструкцп, яка включае гнучкий прошарок iз полотен, що сплетет з вщпрацьовано'1 шлiфувальноi шкiрки; виконано аналiз прове-дених дослiджень.
Ключов1 слова: лiсова дорога, дорожня конструкщя, гнучкий змiцнювальний прошарок, вiдпрацьована шлiфшкiрка, модель дорожнього одягу, модуль деформацп дорожньо'1' конструкцп.
Doc. S.Yo. Medvid - USUFWT;
Senior scientific employee V.L. Korzhov - UkrRIMF
Experimental investigations of the road constructions enforcement efficiency by the layers from outworn emery cloth
The analysis of flexible strengthening layers usage in the road constructions had been done; indicated method and results of the experimental investigations in the soil channel strength of the road constructions, which include flexible layer from the sheets knitted from outworn emery cloth; the analysis of the carried out investigations had been done.
Keywords: forest road, road construction, flexible strengthening layer, outworn emery cloth, the model of road clothes, the module of road construction deformation.
Вступ. Лiсовi автомобшьш дороги Укра1ни характеризуются малими вантажооб^ами, що зумовлюе низьку вартiсть 1х будiвництва. При цьому значна частка (бшя 30 %) вартостi таких дор^ припадае на влаштування до-рожнього одягу, в основному, перехщного типу iз гравiйних чи щебеневих сумшей, який на дiлянках дорiг iз незабезпеченим водовiдводом i перезволо-женими грунтами земляного полотна не забезпечуе безперебшно! роботи ль совозного транспорту. Одним iз способiв пiдвищення надшност i роботоз-датностi такого дорожнього одягу е використання в дорожнш конструкци гнучких змiцнювальних прошаркiв, як виконують роль армувального еле-мента й одночасно забезпечують гiдроiзоляцiю та переривання кашлярного пiднiмання грунтових вод, що дае змогу використовувати в земляному полот-m низькоякiснi грунти. Такi прошарки запобiгають перемiшуванню перезво-ложених грунтiв iз матерiалами дорожнього одягу, розподшяють навантажен-ня вщ колiс рухомого складу на бшьшу площу пiдстеляючого грунту, знижу-ють нерiвномiрнiсть деформацп елементiв конструкци, а також покращують гiдрологiчний режим дорожнього полотна [1-3].
Сьогодш в багатьох крашах свiту випускаються i використовуються в дорожньому будiвництвi рiзноманiтнi ткаш i нетканi геотекстильнi матерiали рiзнi за мiцнiстю й призначенням. Особливий штерес викликають геотекстилi на основi синтетики, склопластик та iнших штучних матерiалiв. Умови засто-сування прошарюв iз таких матерiалiв на дорогах загального користування i промислових дорогах, в тому чи^ лiсовозних, регламентуються вщповщни-ми нормативними документами [3, 4]. Водночас продовжуються дослщжен-ня, спрямованш на вивчення роботи гнучких прошарюв у рiзних типах до-рожнiх конструкцiй [5, 6].
На дорогах низького ступеня каттальност набувають розповсюджен-ня прошарки iз вiдходiв виробництв, зокрема вiдпрацьованi сукна i сiтки машин паперово-целюлозного виробництва, рибальсью сiтки, мати сплетенi зi смуг текстильних матерiалiв i вщпрацьовано! шлiфувальноl шкiрки. Порiв-няльний аналiз показникiв мiцностi шлiфшкiрки i ряду спещальних геотек-стилiв на основi тканини i синтетичних матерiалiв показав, що вони знахо-дяться на одному рiвнi, а деякi показники шлiфшкiрки е навiть вищими за аналопчш показники мiцностi дорожнiх геотексташв [3, 8].
Матерiали та методика дослвджень. Експериментальнi дослiдження ефективностi змщнення дорожнiх конструкцiй гнучкими прошарками iз вщ-
працьовано! шлiфувальноl шкiрки проводилися на моделях дорожнього одягу в грунтовому каналi (рис. 1). Вони включали випробування дослщних i кон-трольних моделей дорожнього одягу рiзноl товщини шляхом !х навантажен-ня-розвантаження через жорсткий круглий штамп дiаметром 34 см.
Рис. 1. Загальний вигляд tрунтового каналу i вимiрювального пристосування
Дослщна модель дорожнього одягу - одношарова конструкщя iз тща-но-щебенево! сумiшi, укладено! на гнучкий прошарок iз переплетених смуг вщпрацьовано! шлiфувальноl шкiрки, що розташований на шарi суглинистого грунту, контрольна модель - одношарова конструкщя iз шщано-щебенево! сумiшi, укладено! безпосередньо на грунт товщиною шару 0,8 м, який легко ущшьнювався ручною трамбiвкою i моделював слабку основу. Гнучкий прошарок у виглядi полотна, сплетеного iз смуг вщпрацьовано! шлiфувальноl шкiрки, закрiплювався на прямокутному каркас iз сталево! арматури дiамет-ром 14 мм. Таке ршення дозволило моделювати защемлення кшщв гнучкого прошарку грунтом земляного полотна. Шар шщано-щебенево! сумiшi вщпо-вщно! товщини, однаково! для дослщно! й контрольно! моделей, також ущшьнювався ручною трамбiвкою.
Мщшсть конструкцiй дорожнього одягу ощнювалась модулем дефор-маци, який визначався за результатами статичного навантаження моделей дорожнього одягу через жорсткий круглий штамп i вимiрювання !х деформацiй [9, 11]. Навантаження штампа здшснювалося з допомогою гiдравлiчного домкрата, який через цилшдр-шдставку опирався в опорну балку, закршлену на рамi вантажного автомобiля МАЗ-5549. Для забезпечення необхiдного зусил-ля автомобшь завантажувався бетонними блоками загальною масою 10 тонн. Вимiрювальне обладнання включало (рис. 2) штамп (4), домкрат (6), манометр (7) iз щною подшки 0,5МПа, вимiрювальнi важелi (5) та iндикатори (8) годинникового типу з щною подшки 0,01 мм [11].
Вимiрювальнi важелi виготовленш з листово! сталi i попередньо про-тарованi на спещальному пристосуваннi. Закрiплювалися вони на горизон-
тально розташованих металевих кутниках, що фжсувалися на потрiбнiй висо-тi з допомогою болтiв на вертикальних стшках iз кутника, в однiй iз поличок якого вифрезованi поздовжнi отвори. Величина навантаження фжсувалася манометром, тд'еднаним до нагнiтального каналу домкрата з допомогою пе-рехiдного штуцера. Перед вимiрюванням домкрат iз манометром тарувались на розривнiй машинi. Пiд час тарування встановлювалася величина навантаження на плунжер домкрата, яке вщповщае певному тиску в його робочш по-рожнинi, що фiксувався манометром. З урахуванням плошд штампа визначав-ся питомий тиск на поверхню дорожнього одягу.
Штамп укладався на поверхню моделi дорожнього одягу, яка для за-безпечення шiльного прилягання штампа посипалася тонким шаром шску. На штамп установлювався цилiндр-пiдставка з домкратом, верхня частина якого опиралася в опорну балку, закршлену на рамi автомобiля. Вимiрювальнi ва-желi закрiплювалися таким чином, щоб вони опиралися на штамп по його дь агоналi i на однаковш вiддалi вiд його центра, що дае змогу запобiгти помил-кам вщ можливих перекосiв штампа шд час його навантаження. На важелях закршлювались iндикатори, нулi шкали яких сумщались зi стрiлками. Пiсля цього штамп навантажувався шляхом шддомкрачування автомобшя i переда-чi частини його ваги на штамп.
Рис. 2. Схемарозташування вим1рювального обладнання на моделях дорожньоХ конструкци: 1 - пщано-щебенева сумш; 2 - суглинок; 3- прошарок 1з переплетених смуг шл\фшк1рки; 4 - штамп; 5 - вим1рювалъний важтъ; 6 - домкрат;
7 - манометр; 8 - ¡ндикатор; 9 - реперна система
Навантаження на модель дорожнього одягу прикладалося ступенями через 0,1 МПа. Кожна стутнь навантаження витримувалась до стабшзаци деформаци дорожньо! конструкци (прирют деформаци не повинен перевищува-ти 0,02 мм за 1 хв.). Шсля цього реестрували покази iндикаторiв, що вщобра-жали повне осщання штампа, вiдкручували запiрний пристрш робочо! порож-нини домкрата i його плунжер опускався, а штамп розвантажувався до практично повного затухання вщновлювано! деформаци. Шсля реестрацн величи-ни залишково! деформаци закручували запiрну голку домкрата i до штампа прикладали наступну ступiнь навантаження та аналопчно реестрували повну i
залишкову деформаци. Подальшi навантаження моделей дорожнього одягу здiйснювалися в такiй же послщовносп до досягнення розрахункового навантаження. Для отримання достовiрних даних кожна модель дорожнього одягу товщиною 10, 15, 20, 25, 30 i 35 см випробовувалась не менше трьох разiв.
За отриманими в результат випробувань показами iндикаторiв визна-чали !х середнi значення для кожного ступеню навантаження i переводили в фактичш величини повно! i залишково! деформаци шляхом !х множення на коефщент важеля.
Результати досл1джень. На основi отриманих даних про величину пов-них деформацiй для кожно! моделi дорожнього одягу побудоваш графiки за-лежностi величини осщання штампа вiд прикладеного навантаження, деяк з яких наведено на рис. 3. Аналiз графiкiв дае можливють стверджувати про пози-тивний вплив прошарку зi шлiфшкiрки на отр деформаци дорожнього одягу.
Рис. 3. Залежшсть величини оадання штампа вiд питомого тиску на поверхш мод^ дорожнього одягу товщиною: а - 25 см, б - 10 см;
-------- дорожнш одяг без прошарку,
- - дорожнш одяг 1з прошарком.
Фактичш модулi деформаци моделей дорожнього одягу визначались за вщомою залежшстю
Е = р / X, (1)
де X - допустима вщносна деформащя дорожнього одягу;
Х = 1кр / Б, (2)
1кр- критична величина осщання штампа, мм; Б - дiаметр штампа, мм.
Як вщомо, допустима вщносна деформацiя для щебеневих покрить становить 0,04 [10]. Для умов проведення експерименту i дiаметра застосову-ваного штампа 340 мм критична величина осщання штампа становить 13,6 мм. Виходячи iз критично! величини осщання штампа й отриманих гра-фтв за формулою (1) визначено модулi деформаци для кожно! моделi дорожнього одягу, яка випробовувалася в грунтовому каналi. Наведенi у табли-цi данi свiдчать про ютотне пiдвищення модуля деформацi! дорожнього одягу (22-54 %) за рахунок включення в дорожню конструкцiю гнучкого прошарку iз вiдпрацьовано! шлiфувально! шюрки.
Табл. Модулi дефюрмаци моделей дорожнього одягу
Товщина дорожнього одягу, см Модуль деформаци дорожнього одягу, МПа Пвдвищення модуля деформаци дорожнього одягу, %
з прошарком без прошарку
10 3,21 2,63 22
15 4,33 3,52 23
20 6,02 4,56 32
25 7,43 5,23 42
30 9,09 6,28 45
35 11,73 7,68 54
Незважаючи на багатократш навантаження полотно iз переплетених смуг вщпрацьовано! шлiфувальноl шкiрки, яке було вийняте з експеримен-тально! дорожньо! конструкци, збер^ало свою форму i не мало розривiв та видимих пошкоджень.
Висновки. Аналiз дослiджень, виконаних рiзними авторами [1-3, 6-8], i проведенi нами експериментальш дослiдження дають змогу стверджувати, що:
• застосування геотекстильних матер1атв у дорожньому бущвнищш е своечасним, актуальним 1 перспективным напрямком удосконалення дорожшх конструкций;
• в умовах перезволожених грунпв, на яких влаштовуються л1сов1 автодороги, е ефективним застосування змщнювальних ирошаршв, у тому чист 1з в1дхо-д1в целюлозно-паперового й деревообробного виробництв;
• застосування ирошаршв у вигляд1 полотен, сплетених 1з вщпрацьовано! шль фувально! шюрки, дае змогу тдвишувати м1цн1сть (модуль деформаци) до-рожньо! конструкци на 22-54 %;
• конструкци прошартв у вигляд полотен, сплетених 1з смуг вщпрацьовано! шлъ фувально! шкрки, вщповщають основним вимогам до геотекстильних дорожшх матерiалiв та збериають роботоздатн1сть июля багатократного навантаження.
Л1тература
1. Синтетические текстильные материалы в транспортном строительстве/ Казарновский З.Д., Корнух Г.П., Перков Ю.Р. та ш. - М.: Транспорт, 1984. - 158 с.
2. Трибунский В.М., Трубачев Л.Н., Яковлев Н.А. Опыт применения гибких прослоек при строительстве автомобильных лесовозных дорог// В зб.: Применение геотекстильных материалов в транспортном строительстве. - М.: СоюздорНИИ, ВПТИтрансстрой, 1988. - С. 90-94.
3. Трибунский В.М. Изолирующие прослойки лесовозных дорог. - М.: Лесн. пром-сть, 1986. - 72 с.
4. Методические рекомендации по применению нетканых синтетических материалов при строительстве автомобильных дорог на слабых грунтах. - М.: СоюздорНИИ, 1981. - 38 с.
5. Инструкция по применению нетканых синтетических материалов при строительстве автомобильных лесовозных дорог. - Химки: ЦНИИМЭ, 1982. - 52 с.
6. Брантман Б.П., Пудов Ю.В., Костиков В.М. Дренажные конструкции с объемным геотекстилем// Автомобильные дороги. - 1993, № 3. - С. - 4-5.
7. Гармаза А.К. Совершенствование конструкций автомобильных лесовозных дорог с применением геотекстиля: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. - Минск: 2002. - 22 с.
8. АС 1659563/ СССР/ Дорожная конструкция. - Коржов В.Л., Готюр П.М., Григор-чак П.В. - Опубл. в БИ, 1991, № 24.
9. Апестин В.К. Шак А.М., Яковлев Ю.М. Испытание и оценка прочности нежестких дорожных одежд. - М.: Транспорт, 1977. - 283 с.
10. Ильин Б.А. Корунов М.М. Кувалдин Б.И. Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог. - М.: Лесная пром-ть, 1971. - 576 с.
11. Коржов В. Л., Гайдар М.О., Медвщь С.Й. Дослщження ефективносп змщнення дорожшх одяпв вводами виробництв// Люове госп-во, люова, паперова i д/о пром-сть: М1ж-вщ. наук.-техн. зб. - Львiв: Свгт. - 1995, вип. 24. - С. 51-54.
