Влияние уплотненных участков дорожного полотна на его деформационные процессы Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.9.01: 658.512

Г. А. Лаврушин, Е.Г. Лаврушина, Л.А. Серебрякова,

О.С. Блинова, В.В. Овсянников, А.В. Проскуряков

ЛАВРУШИН Геннадий Алексеевич - доктор технических наук, профессор кафедры технологий промышленного производства Инженерной школы, ЛАВРУШИНА Елена Геннадьевна - старший преподаватель кафедры бизнес-информатики и математических методов в экономике Школы экономики и менеджмента (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), СЕРЕБРЯКОВА Людмила Алексеевна - доктор технических наук, профессор кафедры товароведения и экспертизы товаров Школы экономики и менеджмента (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), БЛИНОВА Ольга Сергеевна - аспирант, ассистент кафедры прикладной механики и математического моделирования Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: vevbq@mail.ru, ОВСЯННИКОВ Виктор Васильевич - кандидат технических наук., зам. начальника научно-организационного управления Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), ПРОСКУРЯКОВ Александр Владимирович - аспирант Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток),.

© Лаврушин Г.А., Лаврушина Е.Г., Серебрякова Л.А., Блинова О.С., Овсянников В.В., Проскуряков А.В., 2012

Влияние уплотненных участков дорожного полотна на его деформационные процессы

Исследовано влияние уплотненных участков дорожного полотна на его деформационные процессы, в частности явление образования макротрещин. Описаны опыты на центральное осевое растяжение, позволяющие определить угловые деформации при различных нагрузках. Выявлена зависимость модуля сдвига от уровня напряжения для нетканого материала.

Ключевые слова: уплотненные участки, макротрещина, иглопробивные, нетканый материал, осевое растяжение, угловые деформации, сдвиг, сдвиговые деформации, касательное напряжение.

Influence of compacted areas of the roadway of the deformation processes. Elena G. Lavrushina, Lyudmila

A. Serebryakova, - Scool of Economics and Management, Gennadiy A. Lavrushin , Olga S. Blinova, Victor V. Ovsyannikov, Aleksandr V. Proskuryakov - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok). This article about is investigates the impact of compacted areas of the roadway of the deformation processes. It is researched the phenomenon of education macro crack in the road. Put the experiments on the Central axial tension, allow you to determine the angular deformation under different loads. Dependence of the module shift from a voltage level for the non-woven material.

Key words: compacted areas, fibrebonded, non-woven material, axial tension, angle deformation shift, shear deformation, shear stress.

Дорожное полотно представляет собой неоднородное тело, состоящее из уплотненных (щебень) и разреженных (битум с песком или мелким щебнем) участков, величина которых меняется от 5 до 40 мм и более. При установлении прочностных и деформационных параметров материала наблюдается большой разброс. Для моделирования влияния уплотненных участков на напряженно-деформированное состояние (НДС) асфальтобетона были использованы иглопробивные нетканые материалы, структура которых представляет систему уплотненных и разреженных участков. По результатам опытных наблюдений было установлено, что щебень крупных размеров под воздействием силового давления от колес машин испытывает сложные деформации с вращательным движением. Аналогичные явления имеют место и в нетканых материалах. Это сходство явлений и послужило причиной выбора нетканых материалов как инструмента для изучения НДС среды дорожного полотна. В результате длительных наблюдений за колебательными движениями щебня отмечено, что они приводят к возникновению микротрещин, которые в конечном итоге приводят к образованию макротрещин.

Для исследования этого явления были поставлены опыты на центральное осевое растяжение образцов размером 300х600 мм. Образец подвергался осевому растяжению, равному 6,7; 14,2; 21,0 Н. Изменение сторон квадрата (уплотненного участка) и угловые деформации представлялись в относительных величинах.

Для определения угловых деформаций для разных нагрузок необходимо после деформирования наложить квадраты друг на друга, как это показано на рис. 1.

Рз р,

С

Г 1 11 \ '\ 1 11 ' !М

1 ■ 1

аз

11 1 ■'

Ш -Ц 1 I ■■ 1 1 1 1 1 ';

.} ;

-I-

л-

Рис. 1. Сдвиговые деформации элемента материала:

- Образец в нулевом положении

---------- Образец при нагрузке 6,7 Н

---------- Образец при нагрузке 14,00 Н

------ Образец при нагрузке 21,00 Н

Рис. 2. Зависимость модуля сдвига от уровня напряжения для нетканого материала из капрона (100%)

В процессе осевого растяжения уплотненный участок материала подвергается воздействиям деформации растяжения, сжатия и сдвига, определяемой разностью углов поворота сторон элементов материала, а также вращательному движению: ф = а - р.

Эти явления обусловлены касательным напряжением т, величину которых необходимо определить из опытов на чистый сдвиг образцов полотна (рис. 2).

По известным значениям модуля сдвига 0=3,75 МПа и деформации сдвига величина касательного напряжения т менялась от 0,0069 до 0,0148 МПа.

График изменения величины касательного напряжения от нормального напряжения показан на рис. 3.

0 2 4 6 8 10 12 14

Рис. 3. Зависимость между касательным и нормальным напряжением при осевом растяжении

Связь между напряжениями т и о устанавливается через коэффициент ^ т = ко

Коэффициент k отражает особенности волокнистого состава и структуры материала. Полученные результаты свидетельствуют о сложности деформационного процесса нетканого материала, представляющего собой неоднородное тело. Эти результаты необходимо учитывать при проектировании и создании конструкций, применяемых в жилищном и дорожном строительстве.