Энергия деформирования в слоистой среде  при ударном нагружении (на примере автомобильных дорог)

А.Н. Тиратурян; В.В. Акулов

doi:10.46698/VNC.2024.52.44.011

А.Н. Тиратурян Донской государственный технический университет, Россия, 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
В.В. Акулов Донской государственный технический университет, Россия, 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

DOI: https://doi.org/10.46698/VNC.2024.52.44.011

Ключевые слова: слоистые среды, напряженно-деформированное состояние, дорожная одежда, диссипация энергии, динамическое нагружение

Резюме

Актуальность работы. Слоистые среды – одни из наиболее часто встречающихся объектов в инженерно-строительной деятельности человека. С одной стороны они представляют собой грунтово-геологические массивы, а с другой, например, взаимодействующие с ними дорожные одежды автомобильных дорог. Исследование напряженно-деформированного состояния дорожных одежд автомобильных дорог служит основой для решения многих инженерных задач, и в последние годы осуществляется, как правило, с применением геофизических методов. Выработка эффективных критериев анализа состояния дорожных одежд на основе геофизических подходов, опирающихся на анализ диссипации энергии динамического деформирования, может в значительной степени послужить повышению их долговечности и надежности в течение жизненного цикла. Цель работы. Исследование процессов диссипации энергии деформирования в слоистых средах на примере дорожных одежд автомобильных дорог и установление качественных взаимосвязей между жесткостью отдельных слоев и диссипацией энергии деформирования в них. Методы. В рамках исследования выполнялись экспериментальные исследования диссипации энергии деформирования на поверхности дорожной одежды, и отдельных ее слоев по мере строительства. В качестве опытного участка был выбран строящийся участок автомобильной дороги I категории на Юге России. Для экспериментального анализа использовалась установка динамического нагружения с падающим грузом FWD PRIMAX 1500, позволяющая осуществлять регистрацию динамических петель гистерезиса как на поверхности отдельных слоев дорожной одежды, так и на поверхности автомобильной дороги. Результаты. Впервые рассчитаны количественные значения уровней диссипации энергии деформирования для дорожной одежды автомобильной дороги, и установлена их связь с жесткостными характеристиками конструктивных слоев. Установлено, что верхние тонкие слои покрытий дорожных одежд, обладающие большей вязкостью в сравнении с остальными слоями, служат «демпфером», поглощающим и рассеивающим энергию деформирования, позволяющим предохранять нижние слои от накопления деформаций и микроразрушений.

Литература

Бабешко В.А., Глушков Е.В., Зинченко Ж.Ф. Динамика неоднородных линейно-упругих сред. М.: Наука, 1989. – 344 с.

Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М., Уафа С.Б., Лозовой В.В., Евдокиомв В.С. О предвестнике землетрясения в сейсмоопасной горной территории // Геология и геофизика Юга России. – 2024. – Т. 14. No 2. – С. 33–44. DOI: 10.46698/VNC.2024.21.47.003.

Волкова Е.А., Ляпин А.А., Селезнев М.Г., Углова Е.В. О решении обратных задач строительной механики на основе данных натурного эксперимента. // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2011. – No 2(626). – С. 65–71.

Ворович И.И., Бабешко В.А., Пряхина О.Д. Динамика массивных тел и резонансные явления в деформируемых средах. М.: Научный мир, 1999. – 246 с.

Илиополов С.К., Селезнев М.Г., Углова Е.В. Динамика дорожных конструкций. Ростов-на-Дону: РГСУ, 2002 – 258 с.

Ляпин А.А., Селезнёв М.Г., Селезнёв Н.М. Динамическая контактная задача для трехслойного полупространства с цилиндрической полостью. // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. – 2008. – No 4. – С. 70–75

Разин А.В., Собисевич А.Л. Геоакустика слоистых сред. М.: ИФЗ РАН, 2012. – 210 с.

Тиратурян А.Н. Обратный расчет модулей упругости элементов слоистых сред на основе анализа динамического деформирования (на примере автомобильных дорог). // Дефектоскопия. – 2024. – No 8. – С. 52–61. DOI: 10.31857/S0130308224080059.

Тиратурян А.Н. Совершенствование неразрушающего метода определения механических характеристик элементов многослойных конструкций на примере дорожных одежд. // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2023. – No 1. – С. 56–65. DOI: 10.15593/perm.mech/2023.1.06.

Aziz S.H.A., Taher M.N.M. Application of falling weight deflectometer (FWD) and synthetic fiber in the asphalt mixture: a review. // Recent Trends in Civil Engineering and Built Environment. – 2021. – Vol. 2. No. 1. – pp. 305–314.

Beskopylny A., Lyapin A., Andreev V. Layered structures mechanical properties assessment by dynamic tests. // In: Proceedings MATEC Web of Conferences. EDP Sciences. – 2017. – Vol. 117. – Art. No. 00018.

Goel A. Subsurface anomaly assessment in asphalt layers using Rayleigh waves dispersion characteristics: a test-pit study. // Nondestructive Testing and Evaluation. – 2024. – pp. 1–21.

Gohil R.R., Kumar J., Parthasarathy C.R. Pavement testing using nondestructive MASW approach. // In: Proceedings of the Geo-Congress 2023. – 2023. – pp. 163–172.

Gohil R.R., Samu V., Kumar J. Non-destructive evaluation of rigid pavements using surface wave tests. // Construction and Building Materials. – 2024. – Vol. 442. – Art. No. 137651.

Madun A., Kamaruddin N.H.M., Remmani S.A. Numerical seismic approach for pavement investigation. // International Journal of Scientific and Technology Research. – 2020. – Vol. 9. Issue 4. – pp. 1894–1900.

Makwana P. Assessment of flexible pavement using the falling weight deflectometer: a comprehensive review. // Method. – 2023. – Vol. 31. No. 32. – pp. 33.

Nazarian S., Baker M., Crain K. Use of seismic pavement analyzer in pavement evaluation. // Transportation Research Record. – 1995. – pp. 1–8.

Pandya H.I., Ali A.A., Mehta Y.A. Enhancing falling weight deflectometer (FWD) testing: comprehensive review and development of robust procedure in the United States. // Journal of Testing and Evaluation. – 2024. – Vol. 52. No. 4. – pp. 2039–2054.

Qiao M., Wang X., Hou R. Case study: Validation of the spectral-analysis-of-surface-waves method for concrete pavement condition evaluation. // Applied Sciences. – 2023. – Vol. 13. No. 20. – Art. No. 11410.

Wang H., Xie P., Ji R. Backcalculation of airfield pavement layer moduli under HWD testing. // In: Proceedings of 6th APT Conference accelerated pavement testing to transport infrastructure innovation. – 2020. – pp. 666–675.

Wu H., Wang S., Abdallah I., Nazarian S. A rapid approach to interpretation of SASW results. // Bearing capacity of roads. – 2022. – Vol. 1. – pp. 761–770.

Yin H. Simulation of flexible pavement response to FWD loads: A mechanistic approach. // International Journal of Pavement Research and Technology. – 2012. – Vol. 5. No. 4. – pp. 257.

Ziyadi M., Ozer H., Shakiba M., Al-Qadi I.L. Vehicle excess fuel consumption due to pavement deflection. // Road Materials and Pavement Design. – 2023. – Vol. 24. No. 3. – pp. 609–630.