Ви є тут

Закономірності розвитку руйнувань нежорстких дорожніх одягів як основа для планування ремонтних робіт (на прикладі автомобільних доріг Ємену)

Автор: 
Адель Абдулкарім Мухаммед Курді
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2002
Артикул:
0402U003098
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
Теоретические исследования закономерности
развития разрушений нежестких дорожных одежд
2.1. Основные закономерности развития разрушений нежестких дорожных одежд
В дорожной одежде происходят сложные структурно-энергетические процессы, зависящие от большой группы факторов, которые можно сгруппировать в два множества (рис. 2.1). К первой группе принадлежат все факторы внешней среды, действующие на конструкцию дорожной одежды, а другая группа охватывает влияние повторяющихся нагрузок, вызванных движением транспортных средств по дорожному покрытию.
поток веществ поток энергии
Конструкция дорожной одежды
поток энергии
Рис. 2.1. Факторы, действующие на конструкцию дорожной одежды
В результате воздействия факторов первой группы на дорожное покрытие может возникнуть случай взаимного переноса вещества (массы) и взаимного переноса энергии. Поток вещества из внешней среды - это главным образом воздействие воды и кислорода, а испарение масел, содержащихся в дорожном покрытии дорожных одежд. Взаимный перенос энергии в наибольшей степени касается обмена тепловой энергией, которую дорожное покрытие поглощает либо излучает в атмосферу. Факторы второй группы, связанные с воздействием на дорожное покрытие колес транспортных средств, вызывают перенос энергии, в котором наибольшую долю занимает механическая энергия. Это явление касается передачи статических и динамических нагрузок с различной частотой и амплитудой от колес, движущихся транспортных средств.
Влияние природных факторов и транспортных нагрузок на дорожную одежду представляет собой сложную совокупность взаимодействующих между собой элементов системы, которая носит случайный характер и характеризуется прямыми и обратными связями. Чтобы выявить эти связи и установить их влияние на закономерности развития деформаций нежестких дорожных одежд, необходимо рассматривать комплексное взаимодействие этих факторов в соответствие с принципами и процедурами системного анализа.
Проанализируем структурную схему системы, приведенную на рис. 2.2.
Воздействие внешней среды на дорожную одежду (связь 1 на рис. 2.2) в значительной степени зависит от климатических условий эксплуатации автомобильной дороги, то есть режима погодных условий за длительный период. Такая закономерная последовательность атмосферных процессов формируется в данной местности в результате взаимодействия солнечной радиации, атмосферной циркуляции и физических явлений, происходящих на земной поверхности, и обусловливает характерный режим погоды. Каждый метеорологический элемент характерен повторяемостью или вероятностью появления, продолжительностью и интенсивностью.
Выделим 3 этапа развития разрушений и деформаций нежестких дорожных одежд (рис. 2.3) [74].
Скорость накопления повреждений определяется интенсивностью, составом движения и особенностями водно-теплового режима. Начальный участок ОА соответствует формированию дорожной одежды и полотна после сдачи дороги в эксплуатацию. Формирование происходит в результате доуплотнения слоев одежды и грунтов полотна под действием движения и природных факторов. В этот период наиболее интенсивно протекают физико-механические процессы в слоях одежды и формирование структуры материала.

Рис. 2.2. Структурная схема факторов, влияющие на развитие повреждений нежестких дорожных одежд
Можно выделить 3 этапа развития разрушений и деформаций нежестких дорожных одежд (рис. 2.3) [74].

Рис. 2.3. Схема развития разрушений и изменения коэффициента прочности дорожной одежды по времени
Образуются коагуляционные структуры за счет более компактного расположения скелета и уменьшения толщины пленки жидкой фазы (вода и органические вяжущие). Продолжительность периода формирования колеблется от нескольких месяцев до 1-2 лет.
Время, соответствующее точке А на кривой деформирования, определяет начало основного периода эксплуатации дороги. В этот период эксплуатации дороги (участок АВ) происходит более или менее равномерное образование разрушений и деформаций во времени. Интенсивность деформирования и, следовательно, продолжительность периода нормальной эксплуатации зависит как от интенсивности внешних воздействий, так и от периодичности и качества содержания и ремонтных работ. Рост интенсивности движения, увеличение в составе тяжелых автомобилей, различные процессы, происходящие в слоях одежды (старение материалов, деформация слоев, усталостные явления), повышают интенсивность деформирования, способствуют накоплению остаточных деформаций, что, в конечном счете, приводит к снижению прочности дорожной одежды и ровности покрытия.
Завершающий период (участок ВС) характерен интенсивным накоплением деформаций, резким снижением прочности и разрушениями дорожной одежды.
Внешние температурные условия работы дорожных одежд полностью зависят от погоды, то есть состояния атмосферы в определенных местах и в определенные моменты времени.
Показатель температуры поверхности покрытия может быть получен на основе полного учета взаимодействия поверхности с атмосферой, т.е. анализа теплового баланса дорожной одежды (рис. 2.4) [119].
Уравнение теплового баланса системы земная поверхность - атмосфера имеет вид [30]
, (2.1)
где - радиационный баланс (остаточная радиация), т.е. разность между поглощенной коротковолновой (0,3-3,0 мкм) солнечной радиацией и длинноволновым (более 3,0 мкм) эффективным излучением с земной поверхности; - приход (расход) тепла, обусловленный турбулентным теплообменом атмосферы с земной поверхностью; - теплообмен между поверхностью и более глубокими слоями дорожной одежды; - расход тепла на испарение или конденсацию влаги, равный произведению массы испарившейся воды на теплоту испарения .
Известно, что решения практической задачи по оценке деформативных свойств слоев нежестких дорожных одежд возможно путем определения зависимости между температурой слоев и