Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Диссертационная работа:

Зубков Анатолий Федорович. Разработка технологии устройства асфальтобетонных покрытий с повышенными эксплуатационными параметрами : диссертация ... доктора технических наук : 05.23.11 / Зубков Анатолий Федорович; [Место защиты: ГОУВПО "Воронежский государственный архитектурно-строительный университет"]. - Воронеж, 2008. - 345 с. : 15 ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение. 6

1 Состояние вопроса и постановка проблемы. 21

1.1. Анализ требований нормативных документов и рекомендаций к технологическим процессам строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

1.2. Влияние свойств применяемого материала на выбор параметров машин для устройства покрытий нежесткого типа.

1.3. Анализ исследований по влиянию параметров гладковальцовых катков статического действия на требуемое качество строительства дорожных покрытий.

1.4. Анализ исследований по вопросу взаимодействия вибрационного вальца катка с уплотняемым материалом.

1.5. Постановка проблемы. 46

2 Влияние параметров катка и свойств уплотняемого материала на контактную поверхность вальца и параметров вибрации на рабочий процесс укатки дорожного покрытия.

2.1. Влияние свойств материала на параметры контакта вальца катка с уплотняемым материалом.

2.2. Анализ параметров катков с металлическим вальцом при уплотнение дорожных покрытий нежесткого типа.

2.3. Влияние параметров вибрации на ходовые качества уплотняющих машин.

Выводы по главе. 83

3 Влияние температуры на качество строительства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

3.1. Влияние температуры на процессы строительства покрытий нежесткого типа.

3.2. Моделирование тепловых процессов при строительстве дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

3.3. Влияние температуры на свойства асфальтобетонных смесей. 102

3.4. Обоснование применения законов нестационарных теплопередач к строительству покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

3.5.Влияние температуры на деформационно-прочностные характеристики асфальтобетонных смесей.

Выводы по главе. 120

4 Влияние процесса охлаждения горячих асфальтобетонных смесей на продолжительность работ по устройству покрытий нежесткого типа.

4.1. Анализ работ по определению продолжительности строительства • покрытий нежесткого типа.

4.2.0пределение допустимой продолжительности строительства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

4.3. Влияние условий производства работ и свойств горячих смесей на продолжительность работ по распределению слоя покрытия.

4.4. Влияние условий производства работ на допустимую продолжительность уплотнения покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

Выводы по главе. , 163

5 Исследование процесса взаимодействия металлического вальца катка статического действия с уплотняемым материалом.

5.1. Моделирование взаимодействия ведомого вальца катка с уплотняемым материалом

5.2. Расчет контактных напряжений под ведущим вальцом катка. 173

5.3.Анализ распределения контактных напряжений под вальцом катка.

5.4. Экспериментальные исследования по определению контактных напряжений под жёстким вальцом катка статического действия.

Выводы но главе. 203

6 Взаимодействие жёсткого вальца дорожного катка вибрационного действия с уплотняемым материалом.

6.1. Анализ работ, посвященных исследованию процесса взаимодействия вибрационного вальца катка с уплотняемым материалом.

6.2. Влияние параметров катка на характер колебаний вибрационного вальца с учетом упругих свойств материала.

6.3. Влияние параметров вибрации на характер колебаний вальца катка с учетом свойств вязкости смеси.

6.4. Расчет контактных напряжений под вибрационным вальцом катка. 228

6.5. Экспериментальные исследования процесса взаимодействия вибрационного вальца катка с уплотняемым материалом.

Выводы по главе. 249

7 Определение эквивалента между параметрами катков статического и вибрационного действия при уплотнении дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей по уплотняющему эффекту

7.1 .Анализ критериев выбора параметров катков с жестким вальцом. 251

7.2,Определение соотношений между параметрами вибрационных и статических катков по одинаковому уплотняющему эффекту. ,

Выводы но главе. 276

8 Методика разработки технологии устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей механизированным звеном машин.

8.1 .Влияние технологии устройства дорожного покрытия на выбор машин для укладки и уплотнения горячих асфальтобетонных смесей.

8.2. Анализ методов разработки технологическтих процессов строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

8.3. Выбор технологии строительства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей при пониженных температурах воздуха.

8.4. Рекомендации по разработке технологических процессов устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

8.5. Технико-экономическое обоснование выбора технологических параметров комплекта машин при строительстве дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

Выводы по главе. 328

Общие выводы и рекомендации. 331

Направление дальнейших исследований. 334

Литература. 335

Приложение. Акты о внедрении. 356 

Введение к работе:

Актуальность. Рост автомобильного парка страны приводит к увеличению интенсивности движения транспортных средств и способствует ускорению физического износа дорожных одежд, что приводит к снижению эксплуатационных качеств автомобильных дорог в целом. Одним из путей повышения работоспособности автомобильных дорог является совершенствование технологий устройства асфальтобетонных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

Существующими технологиями устройства покрытий нежесткого типа для укладки и уплотнения горячих смесей применяются разные типы машин и методы уплотнения. Выбор технологии устройства покрытия и параметров применяемых машин зависит от условий производства работ и применяемого материала. Использование битума с разными свойствами для приготовления асфальтобетонных смесей предопределяет температурные интервалы, в пределах которых достигаются заданные эксплуатационные свойства асфальтобетонных покрытий. Для достижения требуемого качества строительства дорожных одежд из горячих смесей необходимо соответствие параметров уплотняющих машин свойствам смесей на основе оптимизации технологических процессов устройства покрытий с учетом конкретных условий строительства, свойств поставляемых смесей и параметров применяемых машин

Целью работы является разработка технологий устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей, обеспечивающих повышение эксплуатационных качеств за счет соответствия параметров уплотняющих машин прочностным характеристикам применяемых смесей при разных условиях производства работ.

Для достижения цели в работе решались следующие задачи:

проведение мониторинга существующих технологий устройства дорожных одежд нежесткого типа с позиции учета в них влияния на эксплуатационные качества покрытия условий производства работ, свойств материалов и параметров машин;

разработка математических моделей для оценки и прогнозирования напряженного состояния материала дорожных одежд в процессе укатки катками с гладкими вальцами при статическом и динамическом методах уплотнения;

экспериментальное определение зависимости площади контакта вальца от свойств уплотняемого материала и параметров вальца катка для использования их в расчетных методах оценки напряженного состояния уплотняемого материала;

установление зависимости изменений прочностных характеристик материала при его уплотнении от параметров покрытия и технологических режимов их устройства для выбора оптимальных параметров уплотняющих машин;

определение температурных режимов укладки и уплотнения горячих асфальтобетонных смесей в зависимости от типа смеси при разных марках

битума для установления температурных границ работы катков разных типов;

- обоснование зависимостей влияния условий производства работ,
конструктивных параметров покрытий и свойств смесей на продолжитель
ность устройства дорожных покрытий;

- определение рационального скоростного режима работы асфальто
укладчика со звеном катков, обеспечивающих непрерывность устройства по
крытий;

определение соотношений между параметрами гладковальцовых катков при условии работы в одном звене катков статического и вибрационного действия или замены катка статического действия катком вибрационного действия;

разработка алгоритма устройства дорожных покрытий нежесткого типа с повышенными эксплуатационными качествами для разных условий производства работ, применяемых смесей, используемого звена машин и создание программного обеспечения для его реализации.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

разработаны математические модели взаимодействия жесткого вальца катка с уплотняемым материалом в упругой и пластической стадии деформации при разных методах уплотнения. Определены аналитические зависимости для расчета нормальных и касательных напряжений в зоне контакта вальца с материалом с учетом свойств уплотняемого материала и параметров вальца; экспериментально установлена зависимость для расчета напряжений в зоне контакта вальца при работе в виброударном режиме;

обоснованы параметры контакта вальца катка с учетом свойств уплотняемого материала и параметров вальца катков и определены зоны устойчивой работы вибрационных катков;

установлено влияние распределения контактных напряжений под вальцом катка на процесс волнообразования при уплотнении материала жестким вальцом катка;

получены зависимости для определения эквивалента между параметрами катков статического и вибрационного действия по уплотняющему эффекту с учетом общепринятых критериев сравнения по массе, линейным давлениям, контактным напряжениям и остаточной деформации уплотняемого материала;

определены температурные интервалы уплотнения горячих асфальтобетонных смесей с учетом типа смеси при разных марках битума;

установлена зависимость прочностных характеристик горячего асфальтобетона с учетом конструктивных параметров покрытия и технологических режимов устройства дорожных покрытий;

получены зависимости для определения допустимой продолжительности укладки и уплотнения асфальтобетонных покрытий из горячих смесей с учетом температуры окружающего воздуха и основания, температуры смеси при укладке и окончании уплотнения, толщины слоя покрытия, скорости вет-

pa и теплофизических характеристик смесей в зависимости от их типа; - установлена аналитическая зависимость для определения рациональных скоростных режимов работы механизированного звена машин из условия непрерывности их работы для принимаемой технологии устройства покрытия при разных условиях производства работ и применяемых смесей;

- разработано программное обеспечение:

по расчету тепловых режимов дорожных покрытий из горячих смесей в зависимости от конструктивных параметров покрытия, теплофизических свойств материалов дорожных одежд и условий строительства;

по расчету контактных напряжений под жестким вальцом катка при статическом и динамическом режимах работы;

по расчету технологических параметров процессов устройства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей при разных условиях производства работ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается соблюдением основных принципов математического и физического моделирования, соответствием технологических процессов законам нестационарных теплопередач, применением современных методов расчета, результатами проверки в производственных условиях и адекватностью расчетных и экспериментальных данных.

Практическое значение работы состоит в разработке научно-практических основ технологии укладки и уплотнения асфальтобетонных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей с учетом непрерывности строительства покрытия. Предложена методика выбора параметров уплотняющих машин с учетом прочностных показателей горячего асфальтобетона. Определены дифференцированные температурные интервалы уплотнения горячих смесей с учетом типа смеси при разных марках битума. Установлено влияние конкретных условий производства работ, свойств смесей и состава механизированного звена на продолжительность строительства, а также процессов укладки и уплотнения горячих асфальтобетонных смесей. Предложена методика разработки технологических процессов устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей и программное обеспечение ее реализации на ЭВМ.

Реализация работы. Результаты работы внедрены: ООО «Дорпроект» (г. Тамбов), 000 «Автобан-Тамбов», ФГУ «Управление автомобильной магистрали Москва-Волгоград "Каспий"», 000 «Моршанскдорстрой», ЗАО «Тамбовагропромдорстрой».

На защиту выносятся:

результаты математического моделирования взаимодействия вальца катка с материалом и методы расчетов контактных напряжений под вальцом катка при работе в статическом и динамическом режимах;

экспериментальное обоснование характеристик контакта жесткого вальца с уплотняемым материалом с учетом свойств материала и параметров вальца;

результаты экспериментальных исследований контактных напряжений

под гладким вальцом катка при виброударном режиме уплотнения и влияния параметров вибрации на эффективность работы катков;

результаты экспериментальных исследований для установления сравнительной оценки параметров катков по уплотняющему эффекту при разных методах уплотнения исходя из общепринятых критериев (масса катка, линейное давление, контактные напряжения, остаточная деформация уплотняемого материала);

результаты моделирования тепловых процессов и полученные на их основе зависимости влияния погодных условий, конструктивных параметров покрытия и свойств смесей на продолжительность процессов устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей;

результаты исследований по установлению температурных интервалов укладки и уплотнения горячих асфальтобетонных смесей с учетом типа смеси при разных марках битума;

установленная зависимость прочностных характеристик горячего асфальтобетона от конструктивных параметров покрытий и технологических режимов устройства дорожных одежд;

результаты исследований по установлению соотношения скоростных режимов работы механизированного звена машин из условия обеспечения непрерывности устройства покрытий из горячих смесей;

методика разработки технологий устройства асфальтобетонного покрытия исходя из условий производства работ, свойств применяемых смесей и параметров механизированного звена машин.

Апробация работы. Основные положения работы и практические результаты докладывались и обсуждались на: научно-практических конференциях Фрунзенского политехнического института (1976 - 1990 гг.), Второй всесоюзной конференции по нелинейной теории упругости (г. Фрунзе, 1985 г.), Республиканских конференциях (г. Фрунзе, 1979, 1989 гг.), научно-практических конференциях Тамбовского государственного технического университета (1992 - 2007 гг.), международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии развития» (г. Тамбов, 2004 г.), 28-й научно-практической конференции в г. Пенза (1995 г.), Международных научно-технических конференциях (Ростов-на-Дону-2000, Белгород-2005, Иваново-2006), 15-й международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Тамбов, 2002), научно-практических конференциях (Новочеркасск, 2006; Воронеж, 2005; Казань, 2007; Москва, 2007; Интернет-конференция - Белгород, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 67 печатных статей общим объемом 28 печатных листов, из них лично автору принадлежит 23 печатных листов, в том числе 15 статей опубликовано в изданиях по Перечню ВАКа. В статьях, опубликованных в изданиях ВАКа, изложены основные результаты диссертации:

- в работе [1] представлены результаты экспериментальных исследований по уплотнению асфальтобетонных покрытий катками статического и вибрационного действия. Установлено, что независимо от метода уплотнения

эффективность работы катков зависит от температуры смеси. Вибрационный каток способен заменить более тяжелый каток статического действия;

в работе [2] предложена методика разработки технологических процессов устройства покрытий нежесткого типа из горячих смесей, основанная на соответствии прочностных характеристик горячего асфальтобетона параметрам применяемых машин. Предлагаются зависимости для выбора параметров катков с учетом температурных режимов уплотнения смесей;

в работе [3] представлены результаты моделирования влияния условий производства работ, свойств применяемых смесей и конструктивных параметров дорожных одежд на допустимую продолжительность устройства покрытия из горячих асфальтобетонных смесей. Предложена зависимость для определения допустимой продолжительности работы разных типов катков с учетом принятой технологии устройства покрытия

в работе [4] приводится анализ применяемых технологий для устройства асфальтобетонных покрытий. Отмечается, что существующие методы разработки технологий для устройства покрытий не полностью учитывают влияющие факторы на качество строительства и эффективность применяемых машин и требуют уточнения;

в работе [5] обоснована зависимость для определения рационального скоростного режима работы асфальтоукладчика и звена уплотняющих машин, обеспечивающая непрерывность устройства покрытия из горячих асфальтобетонных смесей;

в работе [6] приводятся зависимости для определения теплофизиче-ских характеристик горячего асфальтобетона от температуры и типа смеси. Отмечается, что применение материала в нижележащем слое покрытия с разными теплофизическими свойствами незначительно влияет на продолжительность устройства покрытия;

в работе [7] представлены зависимости для расчетов контактных напряжений под жестким вальцом катка с учетом его параметров и свойств уплотняемого материала. Представлен алгоритм расчета напряжений на ЭВМ;

в работе [8] приводятся анализ применяемых технологий и результаты моделирования температурных режимов укладываемых слоев из горячих асфальтобетонных смесей при устройстве покрытий при пониженных температурах воздуха. Установлено, что повышение температуры смеси при укладке приводит к увеличению продолжительности строительства на 40-50%. Увеличение толщины слоя в два раза приводит к увеличению продолжительности строительства покрытия в три раза.

в работе [9] представлены рекомендации по температуре окончания уплотнения горячих смесей при разных марках битума. Отмечается, что для асфальтобетонных смесей с битумами марок БНД 40/60, 60/90 и 90/130 для повышения эффективности уплотнения необходимо повысить температуру окончания процесса уплотнения;

в работе [10] изложены результаты моделирования тепловых процессов при устройстве дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных сме-

сей, базирующиеся на данных экспериментальных исследований. Доказано, что тепловые процессы в дорожных покрытиях соответствуют законам нестационарных теплопередач;

в работе [11] представлена программа на ЭВМ для расчета температурных режимов дорожных одежд при разных конструктивных слоях автомобильной дороги;

в работе [12] представлена программа на ЭВМ для расчетов технологических параметров устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей;

в работе [13] представлена программа на ЭВМ для расчетов напряжений в зоне контакта жесткого вальца катка с уплотняемым материалом;

- в работе [14] представлена программа на ЭВМ для выбора параметров механизированного звена машин и расчету технологических режимов устройства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей;

- в работе [15] представлено авторское свидетельство на захватное
устройство, используемое для проведения экспериментальных исследований
на стендах по уплотнению дорожно-строительных материалов при разных
методах уплотнения.

Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты получены самим автором или в рамках сотрудничества, в котором он выполнял основную роль в формулировке задач, постановке и проведении аналитических и экспериментальных исследований, а также в анализе полученных результатов. Автору во всех работах, опубликованных в соавторстве, в равной степени принадлежат как постановка задач исследований и разработка основных положений, определяющих научную новизну и практическую значимость, так и результаты выполненных исследований. Существенен вклад автора в конструирование стендов для проведения экспериментальных исследований, а также в разработку методик по проведению исследований и обработке полученных данных.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, выводов, списка литературы. Работа содержит 360 страниц, из них 117 рисунков, 56 таблиц и 5 приложений. Библиографический список включает 215 наименований.

Подобные работы
Костиков Юрий Борисович
Влияние параметров покрытия из искусственных камней мощения на прочность дорожной одежды
Сибирякова Юлия Михайловна
Расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд
Андреев Андрей Владимирович
Определение транспортно-эксплуатационных параметров автомобильных дорог с асфальтобетонными покрытиями на основе шлаковых материалов
Корочкин Андрей Владимирович
Разработка геометрических параметров искусственных неровностей на укрепленных полосах автомобильных магистралей
Курочкин Валерий Анатольевич
Выбор технологических параметров и рабочих органов машин при разработке и транспортировании битумосодержащих пород
Пахомов Анатолий Алексеевич
Разработка методов и средств измерений расчетных параметров дорожных одежд
Радченко Михаил Николаевич
Разработка технологии утилизации продуктов смыва при содержании автодорог
Штефан Юрий Витальевич
Разработка технологий для улучшения физико-механических свойств шлаковых асфальтобетонов
Вишневский Александр Витальевич
Разработка технологии ремонта поверхностного слоя цементобетонных покрытий автомобильных дорог в условиях сурового климата
Зубихин Антон Владимирович
Разработка и обоснование технологии ремонта асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог модифицированным цементобетоном

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net