Исследование температурного режима работы элементов дорожной конструкции в реальных условиях их эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»



УДК 625.85.000

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ЭЛЕМЕНТОВ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ В. П. Матуа, Д. В. Нудьга

Академия строительства и архитектуры Донского государственного технического университета, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

[email protected]

UDK 625.85.000

INVESTIGATION OF OPERATING TEMPERATURE OF ROAD STRUCTURE ELEMENTS UNDER OPERATING CONDITIONS

V. P. Matua, D. V. Nudga

Architectural and Construction Academy of Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation

[email protected]

Представлены исследования

температурного режима с помощью наблюдательной станции с заложением измерительных зондов на примере участка автомагистрали М4 «Дон» длиной 1095 км. Полученные результаты имеют

практическую значимость и могут быть использованы в качестве исходных данных при реализации математической модели по прогнозированию накопления остаточных деформаций в слоях дорожных одежд. Ключевые слова: температурный режим, дорожная конструкция, остаточные деформации, динамическая нагрузка, наблюдательная станция.

The article presents a study of temperature conditions on the example of M4 "Don" of 1095 km through observation station with the in-ground probes. The obtained results have practical importance and can be used as source data when implementing a mathematical model to predict the accumulation of residual deformations in the layers of road surfacing.

Keywords: temperature, permanent deformation, observation station.

road structure, dynamic load,

Введение. Температурное поле в слоях конструкции дорожной одежды формируют температура окружающего воздуха, воздействие солнечной радиации, количество и распределение атмосферных осадков по сезонам года. Данные факторы оказывают влияние на прочность дорожной одежды [1, 2].

Актуальной задачей для разработки технологических регламентов уплотнения асфальтобетонных слоев на основе прогноза его остывания при различных технологических процессах с учетом изменения теплового режима для конкретных условий дорожно-климатического зонирования является установление научно-обоснованных критериев [3-6]. Для получения сведений о температурном режиме, конструктивных слоев дорожных одежд и грунта земляного полотна в реальных условиях их эксплуатации на автомагистрали М-4 «Дон» на участке 1095 км была создана наблюдательная станция с заложением измерительных зондов, одним из считываемых показателей которой является температура.

Основная часть. Результаты экспериментального наблюдения за изменением температуры в слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна на примере весеннего периода по месяцам года и часам суток приведены на рис. 1, 2 и в таблице 1.

Анализ полученных результатов по измерению температурного режима работы дорожной конструкции в реальных условиях их эксплуатации показывает, что в весенний период температура вышележащих слоев значительно превышает температуру нижних слоев дорожной конструкции [7].

Март 2016

11

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Дни

Под к.з. ■ Под Щпс Под раб. Слоем гр. З.п.

а)

Март 2016

Часы суток

Под К.З. ■ Под ЩПС Под раб. Слоем гр. З.п.

б)

Рис. 1. Изменения температуры в элементах дорожной конструкций за март 2016 года по дням

суток (а) и по часам суток (б)

С

о

а р

у

р е

26 24 22 20 18 16 14 12

Май 2016

123456789 10111213141516171819 202122232425 26272829 3031

Дни

♦ Под к.з. ■ Под Щпс Под раб. Слоем гр. З.п.

а)

р

у

т

а р

е

Май 2016

23 22 21 20 19 18 17 16 15

6 9 12 15 18 21 24

Часы суток

Под К.З.

Под ЩПС

Под раб. Слоем гр. З.п.

б)

Рис. 2. Изменения температуры в элементах дорожной конструкции за май по дням месяца (а)

и по часам суток (б)

0

3

Таблица 1

Максимальные и минимальные значения температур в элементах дорожной конструкции

Наименование конструктивного слоя Глубина заложения от поверхности покрытия, мм. Температура, °С

по дням по часам суток

Max Min Max Min

часы t, °С часы t, °С

Верх. сл.осн. к/з асфальтобетон. Март 350 10,5 4,31 21 ч 8,79 9ч 7,51

Нижний сл.осн. ЩПС С5 + песок . Март 880 9,16 6,4 24ч 8,09 0ч 8,03

Низ рабочего слоя (грунт). Март 1500 8,3 6,47 24ч 7,86 0ч 7,8

Верх. Сл.осн. к/з асфальтобетон. Апрель 350 18,9 10,5 21 ч 17,4 9ч 15,11

Нижний сл.осн. ЩПС С5 +песок. Апрель 880 16,5 9,37 24ч 14,2 0ч 13,97

Низ рабочего слоя (грунт). Апрель 1500 14 8,35 18ч 11,6 0ч 11,4

Верх. Сл.осн. к/з асфальтобетон Май 350 24,5 17,4 21 ч 22 9ч 19,55

Нижний сл.осн. ЩПС С5+песок. Май 880 21,3 16,9 24ч 18,8 0ч 18,67

Низ рабочего слоя (грунт). Май 1500 18 14,1 18ч 16 0ч 15,92

Результаты за март. Абсолютные max и min значения среднемесячной температуры

о

отмечены в слое асфальтобетона из крупнозернистой асфальтобетонной смеси (max 10,48 С, min

о о

4,31 С). Среднесуточная температура: max 8,79 С в 21.00 час в слое асфальтобетона из

о

крупнозернистой асфальтобетонной смеси, min 7,8 С в 0.00 часов в слое под рабочим слоем грунта земляного полотна).

Результаты за апрель. Абсолютные max и min значения среднемесячной температуры отмечены в слое асфальтобетона из крупнозернистой асфальтобетонной смеси и под рабочим

о о

слоем грунта земляного полотна (max 18,89 С, min 8,35 С). Среднесуточная температура: max

о о

17,35 С в 21.00 час в слое асфальтобетона из крупнозернистой асфальтобетонной смеси, min 11,4 С в 0.00 часов в слое под рабочим слоем грунта земляного полотна.

Результаты за май. Абсолютные max и min значения среднемесячной температуры отмечены в слое асфальтобетона из крупнозернистой асфальтобетонной смеси и под рабочим

о о

слоем грунта земляного полотна (max 24,53 С, min 14,14 С). Среднесуточная температура: max

о

22,01 С в 21.00 час в слое асфальтобетона из крупнозернистой асфальтобетонной смеси, min

о

15,92 С в 0.00 часов в слое под рабочим слоем грунта земляного полотна.

Аналогичные результаты получены и для других месяцев по дням и часам суток.

Заключение. Полученные результаты температурного режима работы элементов дорожной конструкции в действительных условиях их эксплуатации (на примере автомагистрали М4 «Дон» в Ростовской области) могут быть использованы в качестве исходных данных при реализации математической модели по прогнозированию накопления остаточных деформаций в слоях дорожных одежд и грунте земляного полотна под воздействием реальных динамических нагрузок и температурно-влажностных факторов [8].

Библиографический список.

1. Гайворонский, В. Н. Температурный режим асфальтобетонных покрытий / В. Н. Гайворонский // Автомобильные дороги. — 1970. — № 12. — С. 28.

2. Дорожный асфальтобетон / Л. Б. Гезенцвей [и др.] ; под ред. Л. Б. Гезенцвея. — Москва : Транспорт, 1985. — 350 с.

3. Дровалева, О. В. Усталостная долговечность асфальтобетона при воздействии интенсивных транспортных нагрузок : автореф. дис. ... канд. техн. наук / О. В. Дровалева. — Ростов-на-Дону, 2009. — 52 с.

4. Ермакович, Д. З. Экспериментальные исследования напряжений и деформаций в дорожных одеждах при воздействии движущегося колеса / Д. З. Ермакович // Сб. трудов ХАДИ. — 1961. — Вып. 25. — С. 71-76.

5. Золотарев, В. А. Долговечность дорожного асфальтобетона / В. А. Золотарев. — Харьков : Вища школа, 1977. — 116 с.

6. Матуа, В. П. Современные методы оценки устойчивости дорожно-строительных материалов к накоплению остаточных деформаций / В. П. Матуа, Д. В. Чирва, С. А. Мирончук. — Ростов-на-Дону : изд. центр ДГТУ, 2016. — 70 с.

7. Бабков, В. Ф. Проектирование автомобильных дорог / В. Ф. Бабков, О. В. Андреев. — Москва : Транспорт, 1987. — 368 с.

8. Бабков, В. Ф. Современные автомобильные магистрали / В. Ф. Бабков. — Москва : Транспорт, 1974. — 279 с.