Анализ эффективности применения адаптивных катков при уплотнении грунта

УДК 629.084

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АДАПТИВНЫХ КАТКОВ ПРИ УПЛОТНЕНИИ ГРУНТА

С. В. Савельев

Аннотация. Статья посвящена анализу эффективности применения адаптивных конструкций дорожных катков. Приводятся экспериментальные результаты уплотнения суглинистого и супесчаного грунтов катками различных типов. Результаты анализа подтверждают высокую производительность опытного образца адаптивного катка по сравнению с существующими вибрационными катками.

Ключевые слова: адаптация, грунт, уплотнение, опытный образец, эффективность, производительность.

Введение

Наиважнейшим свойством любой современной уплотняющей машины является возможность изменять параметры обработки материала в процессе его уплотнения, т.к. при деформировании материал меняет свои свойства и возникает необходимость изменять величину и характер приложения уплотняющей нагрузки.

С целью повышения эффективности уплотнения грунтов земляного полотна автодорог и других инженерных сооружений в настоящее время применяется различная уплотняющая техника и дорожные катки в частности. Наиболее эффективно себя зарекомендовали вибрационные катки с металлическими вальцами, обладающие высокой производительностью и более низкими габаритномассовыми показателями по сравнению со статическими катками. Виброкатки способны достаточно широко изменять характер динамического нагружения путём регулирования частоты и амплитуды приложения динамической силы, но не способны в широком диапазоне адаптировать контактные давления и величину приложения нагрузки.

Описание задачи

В ФГБОУ ВПО «СибАДИ» разработан ряд перспективных конструкций адаптивных рабочих органов дорожных катков [1], которые способны в процессе уплотнения адаптировать не только динамическую составляющую на-

гружения, но и диапазоне адаптировать свои контактные напряжения. Ближайший и пожалуй единственный достаточно широко известный аналог предлагаемых конструкций это каток Sakai GW-750 (Япония). Целью проводимых исследований является проведение анализа эффективности применения предложенных технических решений по адаптации дорожных катков под свойства деформируемого материала в процессе уплотнения.

Метод решения

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований в СибАДИ был создан опытный образец адаптивного вибрационного катка с пневмошинным вальцом, оборудованным металлическими бандажами. С помощью опытного образца был проведён ряд экспериментальных исследований по уплотнению суглинистого и супесчаных грунтов. Результаты исследований позволили провести сравнительную оценку эффективности применения предложенных технических решений [2].

Анализ результатов исследований проведенных исследований проводился не только сравнительной оценкой данных полученных экспериментальным путём для опытного образца и катка Sakai GW-750 [1], но и сравнением показателей классического вибрационного катка ДУ-107 (ЗАО «Раскат» г. Рыбинск) (рис. 1 - 7.).

Рис. 1. Опытный образец адаптивного катка и вибрационный каток ДУ-107

Рис. 2 .Уплотнение суглинистого грунта адаптивным катком

Рис. 3. Уплотнение суглинистого грунта вибрационным катком ДУ-107

Рис. 4 . Уплотнение супесчаного грунта адаптивным катком

Рис. 6. Вибрационный пневмошинный каток Sakai GW-75G

Рис. 5. Уплотнение супесчаного грунта вибрационным катком ДУ-107

AS phall Hot МІЙ Compaction

9в 2.3 Ш

Є5 0 1 2 3 Л 5 S 7 0 1 '7 D 1 2 3 -ї 5 Є 7 Є Э 1011 1313141516

Рис. 7. Эффективность уплотнения асфальтобетона и суглинистого грунта вибрационным пневмошинным катком Sakai GW-75G

В результате исследований были получены зависимости плотности получаемой при обработке грунта от количества проходов, которые позволили провести сравнительный анализ применения рассматриваемых дорожных катков (рис. 7, 8.).

В связи с отличием характеристик катков используемых в проводимых исследованиях, сравнительный анализ эффективности их применения необходимо проводить с учётом технических возможностей каждого уплотняющего средства, данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Сравнительные характеристики катков

Модель катка Удельное Вынуж-я Частота Количество Коэффициент

давление, сила, гц проходов уплотнения ку

кг/м2 кН суглинок супесь суглинок супесь

Адаптивный

0,2 МПа б 12G 47 (26,6) 40 (30) 7 (9) 7 0,97 (0,93) 0,99

0,5 МПа 10000 7 (9) 6 0,99 (0,96) 1,0

Sakai GW-750 1 В7Вй

2 стад 24,5 40 - (16) - -(0,96) -

3 стад 42 - (16) - - (0,99) -

ДУ-107 6240 6,2 60 7 7

• Значения влажности для грунтов 14%

р, кг/м3

Рис. 8. Анализ эффективности применения катков и оценка математического моделирования при уплотнении суглинистого грунта

р, кг/м3

Рис. 9. Анализ эффективности применения катков и оценка математического моделирования при уплотнении супесчаного грунта

Эксплуатационная производительность дорожного катка определяется из выражения:

П_ _

L(B - A)H,k. (L )n

и

где L - длина укатываемого участка, L=200 м; В - ширина укатываемой полосы, м; А -величина перекрытия, м (А=0,2м); Н0 - оптимальная толщина слоя, Н0=0,35, м; кв - коэффициент использования рабочего времени, (кв=0,9); и - рабочая скорость катка, м/ч; п -необходимое число проходов для достижения нормативной плотности.

П _ 200(1,58 - 0,2) • 0,35 • 0,85 _ 162

200

3500

10

П 200(1,58 - 0,2) • 0,35 • 0,85

АЛЛ 1 W 1,

200

3500

•16

Заключение

На основании проведённого анализа можно сделать вывод, что применение адаптивных катков позволяет достигать нормативных показателей прочности одним катком. Согласно проведенным расчётам производительность работ повысилась на 30 %. Данные результаты сопоставимы с эффектом от применения вибрационного пневмошинного катка Sakai GW-750, при этом удельные контактные

давления опытного образца были меньше японского аналога в 2 раза, что, безусловно, доказывает эффективность применения предложенных технических решений.

Библиографический список

1. Савельев С. В., Лашко А. Г. Инновационные решения интенсификации процессов строительства дорожно-транспортной инфраструктуры //Вестник СибАДИ. - 2012. - № 23. - С. 20 - 22.

2. Савельев С. В., Бурый Г. Г. Анализ уплотнения грунтов перспективными вибрационными катками// Строительные и дорожные машины»,- 2013.-№ 1.- С. 8 - 10.

3. jamesriverequipment.com.

ANALYSIS OF THE EFFECTIVENESS OF ADAPTIVE ROLLERS DURING COMPACTION OF SOIL

S. V. Saveliev

The paper analyzes the effectiveness of adaptive designs rollers. Experimental results seal loamy and sandy soils of different types of rollers. Results of the analysis confirm the high performance of the prototype adaptive roller over existing vibratory rollers of rations.

Савельев Сергей Валерьевич - кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «СибАДИ», каф. «ЭСМиК», ЦЦО. Основные направления научной деятельности: Повышение эффективности уплотнения дорожно-строительных материалов, Развитие теории интенсификации уплотнения упруго-вязких сред. Общее количество опубликованных работ: 50. e-mail: saveliev_sergval@mail.ru

УДК 624.04

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

В. И. Саунин

Аннотация. По действующим нормам проектирования нельзя определить действительную несущую способность внецентренно сжатых прямоугольных сечений бетонных и железобетонных элементов. Предложены способы получения корректной несущей способности.

Ключевые слова: прямоугольное бетонное или железобетонное сечение, внецентренно сжатый элемент, несущая способность, эксцентриситет, продольная сила.