Лабораторная работа № 8 оценка прочности дорожных одежд нежесткого типа по величине упругого прогиба установкой динамического нагружения

Общие положения. Наряду с методом оценки прочности дорожных одежд нежесткого типа нагружением колеса стоящего автомобиля широкое распространение имеет метод оцен­ки испытанием установкой динамического нагружения.

Оборудование. Установка динамического нагружения (УДН); виброграф BP-I или ВР-1М с комплектом ленты; штатив для крепления вибрографа.

У становка ДН, принципиальная схема которой дана на рис.9, разливает динамическое усилие за счет сбрасывание груза 3, который падая по направляющей штанге 4 на пружину 2, пере­дает это усилие через круглый штамп I поверхности покрытия. Площадь штампа (диаметр 34 см) близка к площади отпечатков колес тяжелых автомобилей. Для измерения вертикальной деформа­ции служит виброграф 6, укрепленный на штативе 5. Виброграф записывает деформации на движущейся ленте.

Рис. 9. Установка динамического нагружения УДН

Ход работы. I. Выбор места испытания произ­водят аналогично выбору для испытания нагружения колесом автомобиля.

Испытания производят одновременно два студента, один из которых поднимает лебедкой и сбрасывает груз, а другой устанавливает и включает виброграф, а также следит за совладени­ем требований техники безопасности.

2. Приведение УДН в рабочее положение включает следующие операции:

а) устанавливает штамп, и проверяют его прилегание к поверх­ности покрытия нажатием на кройку. Если штамп при этом колеб­лется, нужно его сместить в сторону или подсыпать под него тонкий слой песка (2-3 мм);

б) монтируют штатив вибрографа и крепят на нем виброграф, упирая рабочий наконечник последнего через отверстие в штампе в поверхность покрытия;

в) поднимают груз лебедкой на заданную высоту Н и крепят его сцепным устройством.

3. Испытания одежд производят следующим образом:

а) отключив сцепное устройство, сбрасывают груз без вклю­чения вибрографа для лучшего соприкосновения штампа с покрытием;

б) повторно поднимают груз на высоту Н, и после включе­ния вибрографа по команде сбрасывают. После прекращения подска­кивания груза сразу включают виброграф, чтобы избежать лишней траты ленты;

в) вынимают ленту с записью динамического прогиба из вибрографа и помечают на ней карандашом дату, место испытаний, высоту сбрасывания груза, состояние дорожной одежды.

Перед началом основных испытаний производят 25-30 пробных сбрасываний груза в одной точке для определения минимального числа нагружений, гарантирующего необходимую надежность резуль­татов.

Обработка результатов испытаний I. Расшифровывают запись вибрографа, для чего прикладыва­ют к ленте линейку и измеряют высоту первого всплеска (рис.10). Эта высота соответствует вертикальной деформации с увеличением в 6 раз. Для случая, приведенного на рис. 10, величина упругой вертикальной деформации

Второй всплеск и последующие затухающие всплески, соот­ветствующие второму и последующим ударам груза после подскакивания, принимают во вникание при учете потерь энергии от удара. Для ориентировочных подсчетов потерями энергии можно пренебречь и второй всплеск не измерять. В процессе испытаний на поверхности дорожной одежды вертикальная дефор­мация обычно бывает упругой (l_у) - Однако на разрушающихся участках могут возникнуть и остаточные деформации (l_ост).

При ориентировочных расчетах можно ограничиться точностью расшифровки 0,1 мм = 0,01 см. для более точной расшифровки пользуются лупой с 3 - 4 - кратным увеличением.

2. Определяют минимальное число - испытаний (п) в данной

точке, гарантирующих достаточную достоверность полученного сред­него результата. Для этого данные 25-30 пробных сбрасываний заносят в табл. 16.

Таблица 16

Ведомость статистической обработки результатов испытаний

№ испытаний	Измеренная величина деформации, l, мм	Отклонение от среднего значения (lср-l)	Квадрат отклонения (lср-l)^2

В соответствии с методикой, рекомендуемой В.М.Сиденко и О.Т.Батраковым,

где t - норма, определяющая гарантийную вероятность отклоне­ния средней малой выборки п , от средней генеральной сово­купности N; - максимальное отклонение средней малой вы­борки от средней генеральной совокупности при норме t.

В данном случае можно принять t = 2,5; = 0,05.

В дальнейшем при проведении испытаний принимают число сбрасываний в данной точке равным n и вычисляют среднее зна­чение деформации

3. Определяют величину максимального динамического усилия (Q) , возникающего при сбрасывании груза, и длительность действия этого усилия (Т)

где Р - вес падающего груза Н; Н - высота падения гру­за, см; - показатель, характеризующий жесткость пружин, равный ее сжатию от статического действия усилия Р , см;

где g- ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с.

't. Вычисляют среднее удельное давление под штампом, поль­зуясь зависимостью

D - диаметр штампа, см.

5. Определяет динамический модуль упругости

6. Прочность дорожной одежды оценивают путем сопоставления фактического модуля упругости, вычисленного по формуле, с тре­буемый модулей (табл.17).

Таблица 17

Требуемые динамические модули упругости для дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями

Приведенная интенсивность движения, ед./сутки	Динамические модули упругости в зависимости от типа расчетной нагрузки, 10^5 Па
	Группа А	Группа Б	Н-30	Н-10
10 20 30 40 50 70 100 200 300 400 500 700 1000 2000 3000 4000 5000	1800 2040 2180 2280 2360 2460 2580 2820 2970 3080 3150 3270 3410 3620 3790 3880 3970	1050 1250 1370 1500 1590 1690 1820 2070 2220 2300 2370 2480 2600 2850 3000 3090 3130	2040 2250 2420 2520 2590 2700 2830 3040 3180 3280 3350 3480 3600 3840 3980 4100 4170	1710 1930 2140 2140 2240 2370 2470 2700 2860 2950 3020 3140 3270 3490 3640 3750 3820

Величину требуемого модуля устанавливают в зависимости от типа покрытия и интенсивности движения, приведенной к рас­четной нагрузке. Для внегородских дорог принимают нагрузку группы А (1-П категории) и группа Б (остальные категории), для городских дорог Н-30 (скоростные, общегородского и районного значения, промышленных и складских районов) и Н-10 (улицы жилых районов и внутриквартальные проезды).

Приведение фактического движения к расчетному произво­дят умножением интенсивности движения каждого типа автомобилей на соответствующие переводные коэффициенты. Численные зна­чения этих коэффициентов в зависимости от нагрузки на заднюю ось автомобилей даны в табл. 18.

Таблица 18

Коэффициенты для приведения фактического движения к расчетному

Нагрузка на заднюю ось, 10 кН	Значение от переводных коэффициентов в зависимости от расчетной нагрузки
	Группа А	Группа Б	Н-30	Н-10
4 6 7 8 9,5 10 11,5 12	0,02 0,10 0,36 0,43 0,68 1,00 - -	0,2 1,0 3,6 4,3 6,8 10,0 - -	0,01 0,05 0,18 0,22 0,35 0,50 0,80 1,00	0,03 0,15 0,55 0,65 1,00 - - -

В табл.19 приведены нагрузки да заднюю ось разных марок транспортных средств, а также нагрузок гр. А, гр. Б, Н-30 и Н-ТО.

7. Результаты испытаний заносят в журнал (табл.20).

8. При выполнении лабораторной работы необходимо соблю­дать правила техники безопасности. Лабораторную работу необхо­димо проводить в присутствии преподавателя или лаборанта.

В начале и конце участка, где производят измерения, долж­ны быть установлены переносные ограждения с укрепленными на них знаками "Дорожные работы",

В случае проведения испытаний рычажным прогибомером води­тель автомобиля, под колесом которого производят измерения прогиба, должен быть проинструктирован преподавателем.

В процессе работы водитель обязан выполнять только сигна­лы преподавателя или лаборанта. Прежде чем тронуть автомобиль с места, водитель должен убедиться, что это безопасно для лиц, работающих с прогибомером.

Установить прогибомер под колесом автомобиля можно только, когда автомобиль поставлен на тормоза и мотор выключен.

Таблица 19

Нагрузка за заднюю ось различных транспортных средств

Марка транспортных средств и наименование расчетных	Нагрузка, на заднюю ось, 10 кН
Грузовые бортовке автомобили ГАЗ-52-ОЗ ГАЗ-53А Урал-377 ' Группа Б ЗИЛ-130 MA3-5I6 MA3-500 и группа А КАМАЗ КрАЗ-257 Н-10 Самосвалы ГАЗ-53Б ЗИЛ-ММЗ-555 МАЗ-50ЭБ Автобусы ПА8-652Б ПАЗ-672 ЗИЛ-158В ЛиАЗ-677 ЛАЗ Троллейбусы ЗИУ-7 ЗИУ-5 и ЗИУ-9	3,9 5,6 5,5*2 6,0 6,9 9,0 10,0 2*8 9,3*2 9,5 5,3 6,6 9,4 4,2 5,4 6,8 9,8 6,9-7,5 8,7 10,6

При проведении испытаний УДН нужно соблюдать следующие.

правила:

а) При установке вибрографа в рабочее положение и дальней­шей работе с ним между человеком, выполняющим эту операцию, и вертикальной направляющей штангой с грузом долина располагать­ся горизонтальная балка штатива вибрографа, ограничивающая при­ближение человека к установке.

б) В процессе монтажа гирь на подвижной каретке нужно уста­новить фигурную шайбу, обеспечивающую более плавное крепление

гирь.

в) Подъемные тросы можно отсоединять от груза только после

того, как груз надежно закреплен в сбрасываемом устройстве.

Таблица 20

Журнал обработки результатов испытаний УДН

Лента с записью показаний вибрографа (наклеить)		Образец ленты см. рис. 10
Исходные данные для расчета		Р=1000Н; Н=80см; D=34см; = , см; ly^ср= , см
Величина динамического усилия и длительность его действия		= = Н = = Н
Величина среднего удельного давления под штампом		= = Па
Величина фактического динамического модуля		= = Па
Приведение движения к расчетной нагрузке	Марки транспортных средств и их количество, ед./сут.
	Нагрузки на ось
	Коэффициенты приведения
	Приведенное движение
Требуемый динамический модуль упругости		Па
Заключение о прочности дорожной одежды

ЛИТЕРАТУРА

I. Апестин В.К., Шак A.M., Яковлев Ю.М. Испытание и оценка прочности нежестких дорожных одежд.-М. Транспорт , 1977.

2. Инструкция го определении требуемой плотности к контроля за уплотнением земляного полотна автомобильных дорог. ВСН--55-69.-М.: Оргтрансстрой, 1969.

3. Инструкция по оценке качества строительно-монтажных работ. - М.Стройиздат, 1978.

4. Инструкция по проектировании дорожных одежд нежесткого типа. ВСН 46-72.-М.: Транспорт , 1973.

5. методические указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд. Изд. ГипродорНИИ, 1974.

6. Правила приемки работ при строительстве, капитальном и среднем ремонте автомобильных дорог.-М. : Транспорт , 1982.

7. Рокас С.Ю. Статистический контроль качества в дорожном строительстве. - М.: Транспорт , 1977.

8. Строительные нормы и правила. Ч.З. Гл.1. Организация строительного производства. Правила "производства и приемки работ. "СНиП S1-I-76.-M.; Стройиздат, 1977.

9. Строительные норны и правила. Ч.З. Гл.40. Автомобильные дороги. Правила производства и приемки работ. СНиП Ш-40-78.-М.: Стройиздат, 1979.

10. Технические указания по оценке и повышению технико-экономических качеств дорожных одежд и земляного полотна, ав­томобильных дорог. ВСН 29-76.-°И.: Транспорт , 1977.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ