Разработка математической модели процессов уплотнения слоя дорожной одежды

Цель исследования. Целью данной работы является разработка математической модели, обобщающей силовые характеристики катков, которые влияют на процесс уплотнения с учетом изменения свойств уплотняемого материала. Предложенная математическая модель позволяет моделировать процесс уплотнения слоя материала при разных методах уплотнения и изменении свойств уплотняемого материала.

Методы. При разработке математической модели процессов уплотнения использовались методы математического моделирования при определении напряжений в зоне контакта вальца катка с поверхностью уплотняемого слоя. Установление закономерностей изменения свойств уплотняемого материала под действием нагрузки проводилось на основе реологических исследований, по результатам которых получены зависимости характеристик слоя смеси (коэффициенты жесткости и вязкого сопротивления) от действующей нагрузки. Для уточнения полученных результатов моделирования влияния нагрузки и свойств материала на качество работы проведены экспериментальные исследования на стенде модели CRT-RC-H2, по результатам которых установлена связь между деформацией слоя и его коэффициентом уплотнения.

Результаты. Предложенная математическая модель позволяет моделировать процесс уплотнения слоя дорожной одежды при применении разных катков и изменении характеристик слоя материала в процессе уплотнения. По результатам исследования установлена связь между качеством уплотнения (коэффициентом уплотнения) и деформацией слоя под действием нагрузки.

Заключение. 1. По результатам математического моделирования установлены аналитические зависимости для расчета контактных напряжений в зоне контакта жесткого вальца катка с поверхностью уплотняемого слоя материала.

2. По результатам реологических испытаний установлены связи между деформацией и характеристиками уплотняемого слоя материала под действующей нагрузкой.

3. Установлена связь между деформацией слоя смеси и коэффициентом уплотнения слоя асфальтоогранулята.
4. Представленная математическая модель процесса уплотнения позволяет моделировать технологию уплотнения слоев дорожной одежды.

1. Хархута Н.Я. Вопросы теории уплотнения дорожных покрытий // Уплотнение земляного полотна и дорожных одежд: тр. Союздорнии. М., 1980. С. 64-71.

2. Пермяков В.Б., Захаренко А.В. Обоснование величины контактных давлений для уплотнения асфальтобетонных смесей // Строительные и дорожные машины. 1989. № 5. С. 12-13.

3. Пермяков В.Б. Эффективность уплотнения асфальтобетонных смесей в дорожных покрытиях // Строительные материалы. 2005. №10. С.8-9.

4. Цупиков С.Г. Справочник дорожного мастера. Строительство, эксплуатация и ремонт автомобильных дорог / под ред. С.Г. Цупикова. М.: Инфра-Инжененрия, 2009. 924 с.

5. Калгин Ю.И., Строкин А.С., Тюков Е.Б. Перспективные технологии строительства и ремонта дорожных покрытий с применением модифицированных битумов. Воронеж, 2014. 223с.

6. Руденский, А.В. Холодный асфальтобетон. Возможности продления сезона строительных и ремонтных работ // Новости в дор. деле: науч.-техн. информ. сб. Информавтодор. М., 2006. Вып.1. С. 11 - 42.

7. Калгин Ю.И. Дорожные битумоминеральные материалы на основе модифицированных битумов. Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2006. 272 с.

8. Технология строительства и ремонта дорожных покрытий нежесткого типа с учетом температурных режимов асфальтобетонных смесей / А.Ф. Зубков, К.А. Андрианов, А.И. Антонов, В.Г. Однолько. Тамбов, 2017. 316 с.

9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020611722 «Расчет напряжений в зоне контакта вальца с уплотняемым материалом» С.А. Сенибабнов, И.С. Архелов, А.Ф. Зубков, К.А. Андрианов, А.М. Макаров

10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017663676 «Расчет деформаций материала при действии динамической нагрузки», А.Ф. Зубков, К.А. Андрианов, А.М. Макаров, М.Э. Пилецкий

11. Influence of thickness and granulometric composition of granular asphalt on its strength characteristics when placing into the road pavement / E.G. Pakhomova, A.F. Zubkov, K.A. Andrianov, P.V. Monastyrev // Journal of applied engineering science. 2020. Vol. 18. № 2. С. 192-197.

12. Макая Л.М., Зубков А.Ф., Андрианов К.А. Разработка математической модели процессов уплотнения слоя дорожной одежды // Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений: тезисы докладов VIII-го международного симпозиума. Тамбов, 2023. С. 316-318.

13. Зарапина Л.С., Андрианов К.А., Зубков А.Ф. Влияние свойств материала, получаемого при холодном фрезеровании покрытий нежесткого типа, на деформацию слоя при устройстве дорожной одежды // Научный журнал строительства и архитектуры. 2022. № 1 (65). С. 85-95.

14. Определение реологических характеристик асфальтогранулята при устройстве слоев дорожной одежды / С.А. Сенибабнов, К.А. Андрианов, А.Ф. Зубков, А.А. Кузнецов // Вестник ПГУАС: строительство, наука и образование. 2021. № 1 (12). С. 37-42.

15. Сенибабнов С.А., Андрианов К.А., Зубков А.Ф. Влияние толщины слоя асфальтогранулята н выбор парамтров катков при укреплении обочин автомобильных дорог // Приволжский научный журнал. 2020. №4 (56). С. 163-173.

16. Эффективность применения асфальтогранулята при ремонте и реконструкции автомобильных дорог / Л.М. Макая, С.А. Сенибабнов, К.А. Андрианов, А.Ф. Зубков // Устойчивое развитие региона: архитектура, строительство и транспорт. Материалы IX-ой Международной научно-практической конференции, посвящённой памяти академика РААСН Чернышова Е.М., Тамбов, 2022. С. 346-349.

17. Зубков А.Ф. Обоснование параметров контакта металлического вальца катка с уплотняемым материалом // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Дорожно-транспортное строительство. 2004. № 3. С. 77.

18. Piletskii M.E., Andrianov K.A., Zubkov A.F. Influence of the load-carrying capacity of vehicles when performing repair works of road pavements by means of the jet-injection method // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2020. № 1 (45). Р. 42-54.

19. Зубков А.Ф., Зарапина Л.С., Андрианов К.А. Влияние нагрузки на модуль упругости слоя из асфальтогранулята при восстановлении покрытия дорожной одежды // Научный журнал строительства и архитектуры. 2022. № 1 (65). С. 96-105.

20. Зубков А.Ф., Андрианов К.А., Сенибабнов С.А. Моделирование процессов уплотнения асфальтогранулята с использованием экспериментальных данных // Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений: тезисы докладов VIII-го международного симпозиума. Тамбов, 2023. С. 293-295.