close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Сведения о доходах, имуществе и обязательствах;doc

код для вставкиСкачать
М и н и с т е р с т в о лесной и д е р е в о о б р а б а т ы в а ю щ е й
промышленности С С С Р
Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский
институт механизации и энергетики лесной промышленности
-ЦНИИМЭ —
ТРУДЫ
112
АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЛЕСОВОЗНЫЕ
ДОРОГИ
6 9 8 9 7 4
ВОЛОГОДСКАЯ
с-0ластмал б и б л и о т е к а
v:m. И. В. Б а б у ш к и н а
ОТДЕЛ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ
Химки
1971
ИНФОРМАЦИИ
6я£>Из
±jit
У Д К 634.0.383
Статьи настоящего
сборника
рекомендованы
Редакционным
советом
ЦНИИМЭ.
к
изданию
ВВЕДЕНИЕ
Л е с о в о з н ы е а в т о м о б и л ь н ы е дороги и г р а ю т в а ж н е й ш у ю
р о л ь в л е с о з а г о т о в и т е л ь н о м процессе. Вот почему исследо­
в а н и я в о б л а с т и р а с ч е т а их к о н с т р у к ц и й , а т а к ж е с о з д а н и е
новых типов п о к р ы т и й имеет в а ж н о е з н а ч е н и е .
Л е с о в о з н ы е д о р о г и по у с л о в и я м р а б о т ы , н а г р у з к а м , воз­
д е й с т в у ю щ и м на них, с у щ е с т в е н н о о т л и ч а ю т с я от д о р о г об­
щего п о л ь з о в а н и я , чем и о б у с л о в л е н а н е о б х о д и м о с т ь прове­
д е н и я с п е ц и а л ь н ы х всесторонних и с с л е д о в а н и й .
Автор первой статьи с б о р н и к а А. С. И в а н к о в и ч з н а к о м и т
ч и т а т е л е й с и с с л е д о в а н и я м и , п р о в е д е н н ы м и в о б л а с т и расче­
та н е ж е с т к и х к о н с т р у к ц и й л е с о в о з н ы х автодорог- Р а б о т е ле­
совозных д о р о г под д и н а м и ч е с к и м в о з д е й с т в и е м л е с о в о з н ы х
а в т о п о е з д о в п о с в я щ е н а с т а т ь я В. И. К о т л я р а . В о п р о с ы , свя­
з а н н ы е с н а п р я ж е н н ы м состоянием з е м л я н о г о полотна, р а с ­
с м о т р е н ы в с т а т ь е Ю . М. А н а с т а с ю к а . Р е з у л ь т а т ы интерес­
ных теоретических и с с л е д о в а н и й о в з а и м о д е й с т в и и а в т о п о е з ­
дов с д о р о ж н ы м
покрытием
изложены в другой
статье
В. И . К о т л я р а . А. П. К у д р я в ц е в а , Б . Н. С м и р н о в и А. И. Хо­
л о п о в п о д в е р г а ю т в своей с т а т ь е р а с с м о т р е н и ю
взаимодей­
ствие а в т о п о е з д о в с п о к р ы т и е м из ж е л е з о б е т о н н ы х д о р о ж н ы х
плит. С о з д а н и ю п р е д в а р и т е л ь н о - н а п р я ж е н н ы х
железобетон­
ных плит и и с п ы т а н и я м их на стенде п о с в я щ е н ы
статьи
И. В. Ш а т о в а , А. П. Г р и г о р ь е в а и А- М. Г о р б у н о в а . И с с л е д о ­
в а н и я , о п у б л и к о в а н н ы е в с т а т ь е А. П . К у д р я в ц е в о й
и
Е. В. Аксеновой, з н а к о м я т ч и т а т е л я с д о л г о в е ч н о с т ь ю д о р о ж ­
ных плит по к л и м а т и ч е с к и м у с л о в и я м . Н о в ы й
интересный
способ и з г о т о в л е н и я д о р о ж н ы х плит в у с л о в и я х л е с п р о м х о з а
методом в и б р о ш т а м п о в а н и я и з л о ж е н в с т а т ь е Б . Н. С м и р н о ­
ва, Г. И. Ц а р а п к и н а , С. В. К о н о в а л о в а . В с т а т ь е С. Д . К о д е бы р а с с м о т р е н первостепенной в а ж н о с т и вопрос о
возмож­
ности т е р м и ч е с к о г о у к р е п л е н и я грунтов в д о р о ж н о м строи­
тельстве. С т р о и т е л ь с т в у з е м л я н о г о полотна через
глубокие
б о л о т а п о с в я щ е н а с т а т ь я В. Д- С о к о л о в а , С. А. М у р т у з а л и е ва, М. А. Ш а п о ш н и к о в а , А. П. А р х и п о в а . О т р а н с п о р т н о м ос­
воении з а б о л о ч е н н ы х м а с с и в о в р а с с к а з ы в а ю т в своей с т а т ь е
Я. В. М и н к е в и ч , Е. Э. Л у м а н е , П. М. М а й к е . В с т а т ь е
А. С. И в а н к о в и ч а и Р . И. Волосовой д а ю т с я р е к о м е н д а ц и и
по п о л е в ы м
способам
определения
физико-механических
свойств грунтов. С р а й о н и р о в а н и е м лесной т е р р и т о р и и К р а с ­
н о я р с к о г о к р а я в з а в и с и м о с т и от водно-теплового
режима
з е м л я н о г о п о л о т н а з н а к о м и т ч и т а т е л я с т а т ь я И. А. С к и б ы
и Г- И. Ш е л о п а е в а . С т а т ь я И. И. Л е о н о в и ч а и Н. П . В ы р к о
посвящена определению
минимально
необходимой высоты
з е м л я н о г о полотна д л я л е с о в о з н ы х дорог. Вопросы, с в я з а н ­
ные с в л и я н и е м рессорного
подвешивания
роспуска,
рас­
с м о т р е н ы в с т а т ь е В. Я. Х л у д а . С т а т ь я А. В. Я щ е н к о посвя­
щ е н а и с с л е д о в а н и я м в о б л а с т и у к р е п л е н и я грунтов газогене­
р а т о р н о й смолой на л е с о в о з н ы х д о р о г а х .
С б о р н и к , о х в а т ы в а ю щ и й д о в о л ь н о широкий круг п р о б л е м ,
несомненно, п о с л у ж и т подспорьем д л я
инженерно-техниче­
ских и н а у ч н ы х р а б о т н и к о в , п о м о ж е т им найти ответы
на
в о п р о с ы , в о з н и к а ю щ и е при проведении и с с л е д о в а н и й , проек­
т и р о в а н и и и э к с п л у а т а ц и и л е с о в о з н ы х а в т о м о б и л ь н ы х дорог.
1971
ТРУДЫ ц н и и м э
112
УДК 634.0.383.4.001.24
А.
С. ИВАНКОВИЧ,
канд.
техн.
наук
0 РАСЧЕТЕ НЕЖЕСТКИХ ОДЕЖД ЛЕСОВОЗНЫХ ДОРОГ
Расчет нежестких дорожных
одежд лесовозных
дорог
до сих пор п р о и з в о д и т с я по м е т о д и к е С о ю з д о р Н И И , к о т о р а я
р а з р а б о т а н а в н а ч а л е 30-х годов, когда р а с ч е т н ы м б ы л авто­
м о б и л ь З И С - 5 с н а г р у з к о й на ось 5 т. С п о я в л е н и е м на лесо­
возных д о р о г а х
автопоездов
З И Л - 1 5 7 + 2-Р-8, М А З - 5 0 9 +
-г 2-Р-15, К р А З - 2 5 5 Л + 2-Р-15 д о р о ж н ы е о д е ж д ы , рассчи­
т а н н ы е по с у щ е с т в у ю щ е й методике, с т а л и
быстро
разру­
шаться.
Как показали исследования, разрушение дорожных одежд
в ы з в а н о т е м , что л е с о в о з н ы е а в т о п о е з д а имеют б о л ь ш и е на­
грузки на оси, а т а к ж е т е м , что с у щ е с т в у ю щ и й м е т о д р а с ч е ­
та не у ч и т ы в а е т особенностей многоосных л е с о в о з н ы х
авто­
поездов, п е р е в о з я щ и х груз в виде х л ы с т о в .
В ц е л я х уточнения с у щ е с т в у ю щ е г о м е т о д а
расчета в
Ц Н И И М Э б ы л а п р о в е д е н а и с с л е д о в а т е л ь с к а я р а б о т а , кото­
рая позволила определить р я д коэффициентов, учитывающих
особенности л е с о в о з н ы х д о р о г . О п р е д е л е н и е ф а к т и ч е с к о й на­
г р у з к и на оси т я г а ч а и п р и ц е п а в з а в и с и м о с т и от д л и н ы па­
к е т а х л ы с т о в п о к а з а л о , что л е с о в о з н ы е а в т о п о е з д а р а б о т а ю т
с б о л ь ш и м и п е р е г р у з к а м и осей. Н а м и
было
обследовано
46 235 н а г р у з о к н а а в т о п о е з д а З И Л , М А З и К р А З на д о ­
рогах с р а з л и ч н ы м типом п о к р ы т и я в 38 л е с п р о м х о з а х р а з ­
личных р а й о н о в с т р а н ы .
З а р а с ч е т н у ю величину н а г р у з к и
личина, равная
Я
где Р
ср
Р
-
Рс
Р
на
ось Р
+ 2 а,
— средняя величина нагрузки на ось;
р
взята
ве­
о — с р е д н е к в а д р а т и ч е с к о е отклонение.
Т а к а я н а г р у з к а я в л я е т с я д о с т о в е р н о й , т а к как
отклоне­
ние от нее м о ж е т б ы т ь т о л ь к о в пяти с л у ч а я х из т ы с я ч и .
И с с л е д о в а н и я п о к а з а л и , что л е с о в о з н ы е а в т о м о б и л и и при­
цепы имеют п е р е г р у з к и , которые д о л ж н ы у ч и т ы в а т ь с я в р а с ­
чете э л е м е н т о в д о р о ж н ы х конструкций ( ж е л е з о б е т о н н ы х плит,
д е р е в я н н ы х щитов) и мостовых
переходовКоэффициенты
п е р е г р у з к и осей а в т о м о б и л е й и роспусков д а н ы в т а б л . 1.
г
Таблица
Автомобиль
Тип
автопоезда
нагрузка на
колесо, т
рас­
чет­
ная
ЗИЛ-157 + 2-Р-8
МАЗ-509 + 2-Р-15
КрАЗ-214 + 2-Р-15
КрАЗ-255Л+2-Р-15
2,43
6,02
5,30
5,4
норма­
тивная
1,85
4,5
3,7
4,0
1
Прицеп
нагрузка на ко­ коэф­
коэффи­
фици­
лесо, т
циент
ент
перегруз­ рас­
пере­
норматив­
ки
чет­
груз­
ная
ная
ки
1,31
1,33
1,39
1,35
3,96
5,93
7,20
7,4
2,5
4,5
4,5
4,5
1,58
1,31
1,60
1,65
П о с к о л ь к у воздействие колеса на п о к р ы т и е
происходит
в д и н а м и к е , в Ц Н И И М Э проведены р а б о т ы по о п р е д е л е н и ю
к о э ф ф и ц и е н т а д и н а м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я колеса на покры­
тие. Они п р о в о д и л и с ь с а в т о п о е з д а м и типа М А З и К р А З с
н е о д и н а к о в о й н а г р у з к о й на ось, при с к о р о с т я х д в и ж е н и я от
5 до 40 км/час и при р а з л и ч н о й величине неровностей на гра­
вийной дороге и д о р о г е с покрытием из ц е м е н т о г р у н т а . В ито­
ге были получены к о э ф ф и ц и е н т ы д и н а м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я
колеса на покрытие, п р и в е д е н н ы е в т а б л . 2.
Таблица
Коэффициент
Неровности дорожной
одежды
Д о 20 мм
» 30 мм
» 60 мм
гравийное покры­
тие
1,20
1,70
2,40
2
динамики
цементногрунтовое
покрытие
1,25
1,50
2,30
В о з д е й с т в и е колес а в т о п о е з д о в на д о р о ж н у ю о д е ж д у , к а к
показали эксперименты, достигает максимального
значения
при скорости д в и ж е н и я 20 —25 км/час.
При
дальнейшем
увеличении скорости д и н а м и ч е с к о е
воздействие
колес
на
п о к р ы т и е у м е н ь ш а е т с я . К р о м е того, б ы л о у с т а н о в л е н о , что с
увеличением н а г р у з к и на колесо д и н а м и ч е с к о е
воздействие
последнего на п о к р ы т и е т а к ж е у м е н ь ш а е т с я .
Т а к и м о б р а з о м , д и н а м и ч е с к о е в о з д е й с т в и е колеса на до­
р о ж н у ю о д е ж д у не т о л ь к о не у м е н ь ш а е т с я с у в е л и ч е н и е м
скорости, к а к с ч и т а л о с ь р а н ь ш е , а, н а о б о р о т , в д и а п а з о н е
р а б о ч и х скоростей л е с о в о з н ы х а в т о п о е з д о в у в е л и ч и в а е т с я и
д о с т и г а е т м а к с и м а л ь н о г о з н а ч е н и я и л и ш ь потом у ж е у м е н ь ­
ш а е т с я . О б ъ я с н я е т с я это к о н с т р у к ц и е й а в т о п о е з д а и инерцией
г р у з а ( х л ы с т о в ) . Д и н а м и ч е с к и й прогиб п о к р ы т и я т а к ж е уве­
л и ч и в а е т с я и д о с т и г а е т м а к с и м а л ь н о г о з н а ч е н и я при скоро­
стях 20—25 км[час.
Н а п р я ж е н и я , в о з н и к а ю щ и е в з е м л я н о м полотне при про­
х о ж д е н и и л е с о в о з н ы х а в т о п о е з д о в , з а м е р я л и с ь при
помощи
месдоз. З а м е р ы п о к а з а л и , что в о з д е й с т в и е п р и ц е п а на д о р о ж ­
ную о д е ж д у в 1,5 р а з а в ы ш е , чем в о з д е й с т в и е
автомобиля
при о д и н а к о в о й н а г р у з к е на ось (рис. 1 и 2 ) . П о э т о м у р а с -
Рис. 1. Образец записи на осциллограмму напряжений, возникающих в
земляном полотне при прохождении автопоезда КрАЗ-255Л+2-Р-15:
' — напряжение
ние на г л у б и н е
п о д п о к р ы т и е м ; 2 — н а п р я ж е н и е на г л у б и н е
40 см; 4 — н а п р я ж е н и е
на
глубине
75 см;
3
— з а д н я я ось; Я р — п р и ц е п .
20
П
0
см; 3 — н а п р я ж е ­
— п е р е д н я я ось;
0
чет к о н с т р у к ц и й л е с о в о з н ы х а в т о п о е з д о в н е о б х о д и м о произ­
в о д и т ь по прицепу, а не по а в т о м о б и л ю , к а к э т о д е л а л о с ь
ранее.
П р о в е д е н н ы е опыты п о к а з а л и т а к ж е , что прицеп
2-Р-15
не отвечает т е х н и ч е с к и м т р е б о в а н и я м и п о д л е ж и т
замене
прицепом, который б ы о к а з ы в а л в о з д е й с т в и е на д о р о г у в тех
ж е п р е д е л а х , что и а в т о м о б и л ь . П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь н а п р я ­
ж е н н о г о с о с т о я н и я д о р о ж н о й о д е ж д ы при п р о х о ж д е н и и а в ­
т о п о е з д а К р А З - 2 5 5 Л + 2-Р-15 в 1,3—1,5 р а з а б о л ь ш е , чем
а в т о п о е з д а М А З - 5 0 9 + 2-Р-15. П о с у щ е с т в у ю щ и м
методам
расчета к о э ф ф и ц и е н т з а п а с а на н е о д н о р о д н о с т ь
дорожной
о д е ж д ы д л я г р а в и й н ы х и ц е м е н т н о г р у н т о в ы х покрытий при­
н и м а л с я р а в н ы м единице.
Ч
8
15
V, ни/час
Рис. 2. График зависимости напряжения в земляном полотне от скорости
движения а = f (v) для автопоезда КрАЗ-255 + 2-Р-15:
2—глубина
расположения
месдоз под покрытием;
рР — нагрузка на ось роспуска;
роспуск;
—нагрузка
на ось тягача;
тягач.
Р а б о т ы по о п р е д е л е н и ю модулей д е ф о р м а ц и и и упругости
на л е с о в о з н ы х д о р о г а х в р а з л и ч н ы х р а й о н а х н а ш е й
страны
п о к а з а л и , что к о э ф ф и ц и е н т неоднородности б о л ь ш е единицы.
О б ъ я с н я е т с я это тем, что з е м л я н о е полотно л е с о в о з н ы х до­
рог, как п р а в и л о , возводится из местных грунтов, в з я т ы х из
боковых р е з е р в о в , а не из п р и в о з н ы х грунтов, к а к на д о р о г а х
общего пользования.
В связи с тем, что г р а н у л о м е т р и ч е с к и й состав
грунтов
и з м е н я е т с я в з а в и с и м о с т и от р е л ь е ф а местности и г л у б и н ы
з а л о ж е н и я , грунты, у л о ж е н н ы е в з е м л я н о е полотно, имеют
не т о л ь к о неоднородный г р а н у л о м е т р и ч е с к и й состав, но и не­
о д и н а к о в ы е ф и з и к о - м е х а н и ч е с к и е свойства. П о э т о м у прочност­
ные п о к а з а т е л и грунтов з е м л я н о г о полотна могут з н а ч и т е л ь ­
но о т л и ч а т ь с я д а ж е на у ч а с т к а х
с небольшой
протяжен­
ностью, а с л е д о в а т е л ь н о , и условия р а б о т ы д о р о ж н о й о д е ж ­
д ы на них будут н е о д и н а к о в ы .
Отсыпка слоя гравийного материала
п р о и з в о д и т с я из
п р и т р а с с о в ы х к а р ь е р о в без о т с о р т и р о в к и г р а в и й н о г о
мате­
р и а л а по его крупности. П р и ч и н ы у к л а д к и в п о к р ы т и я гра­
вийного м а т е р и а л а , и м е ю щ е г о неоднородный
состав,
объ­
ясняются небольшими запасами
гравийных
материалов
в
п р и т р а с с о в ы х к а р ь е р а х и отсутствием средств
механизации
по их с о р т и р о в к е . И м е н н о из-за этого на о т д е л ь н ы х у ч а с т к а х
в покрытие попадают крупные включения
в большем
ко­
личестве, на д р у г и х — в м е н ь ш е м . К р о м е того, м е н я е т с я гра­
н у л о м е т р и ч е с к и й состав г р а в и я на о т д е л ь н ы х у ч а с т к а х д о р о ­
ги, т а к к а к в ы в о з к а его о с у щ е с т в л я е т с я из р а с п о л о ж е н н ы х
вдоль трассы мелких карьеров.
П о к р ы т и я из ц е м е н т о г р у н т а т а к ж е н е о д н о р о д н ы , т а к к а к
д л я их у с т р о й с т в а п р и м е н я ю т с я н е о д и н а к о в ы е по
грануло­
м е т р и ч е с к о м у с о с т а в у грунты, р а з л и ч н ы е м а р к и и д о з и р о в к и
вяжущего,
неравномерное
измельчение
и перемешивание
грунта с в я ж у щ и м и м а т е р и а л а м и .
• Все это, естественно, д о л ж н о б ы т ь учтено в р а с ч е т е до­
р о ж н о й о д е ж д ы к о э ф ф и ц и е н т о м н е о д н о р о д н о с т и р а б о т ы до­
р о ж н о й о д е ж д ы (.1.
О б р а б о т к а п р о и з в е д е н н ы х з а м е р о в п о к а з а л а , что д л я гра­
вийных д о р о г |л = 1,24,
для
цементногрунтовых
покрытий
и = 1,66.
Д л я цементногрунтовых покрытий ц принято равным X +
т 2 ст. Э т о о б ъ я с н я е т с я т е м , что д о р о ж н а я о д е ж д а из цемен­
т о г р у н т а д о л ж н а иметь д о с т а т о ч н ы й з а п а с
прочности,
по­
с к о л ь к у она т р у д н о п о д д а е т с я ремонту.
Н а р я д у с уточнением методики р а с ч е т а д о р о ж н о й о д е ж д ы
мы п о д в е р г л и р а с с м о т р е н и ю т а к ж е вопрос об интенсивности
движения для лесовозных автопоездов.
И з о б р а з ц а з а п и с и на о с ц и л л о г р а м м у н а п р я ж е н и й ,
воз­
н и к а ю щ и х в д о р о ж н о й о д е ж д е (см. рис. 1), видно, что про­
х о ж д е н и е к а ж д о й оси в ы з ы в а е т прогиб и н а п р я ж е н и е в до­
рожной одежде. Поэтому нельзя
рассматривать
автопоезд
к а к одиночный а в т о м о б и л ь и с р а в н и в а т ь его с р а с ч е т н ы м ав­
т о м о б и л е м Н-13, и м е ю щ и м н а г р у з к у на ось 9,5 т. У л е с о в о з ­
ного а в т о п о е з д а п р о х о ж д е н и е к а ж д о й оси р а в н о в о з д е й с т в и ю
на д о р о ж н у ю о д е ж д у , б л и з к о м у в о з д е й с т в и ю расчетного а в ­
томобиля. Интенсивность движения для лесовозных автопоез­
д о в н е о б х о д и м о о п р е д е л я т ь по ф о р м у л е
N
=
N расч. т ~Ь N расч. р,
где N — интенсивность д в и ж е н и я ,
приведенная к
р а с ч е т н о м у а в т о м о б и л ю с осевой н а г р у з ­
кой 9,5 т;
...Л^расч. т, jV ac4. р — интенсивность д в и ж е н и я т я г а ч а и роспус­
ка а в т о п о е з д а , п р и в е д е н н а я к расчетному
автомобилю.
Учет интенсивности в о з д е й с т в и я передней
оси Л / с ч . . о ,
з а д н и х осей т я г а ч а # р ч т, осей прицепа
ЛТ сч.
произво­
дится по с л е д у ю щ и м ' ф о р м у л а м : .
P
р а
а а
"
• l g A W , „.-о = - g g - l g Na.o ~ 0,77 ( l -
ра
Р
ftgi)
;
п
Ig^
p a c 4
lg A W
.
T
P
= [0,77 ( - g g l
[0,77 ( * g -
-
-
-
l)
+
^gLl
g A
/ ].l,5;
T
l) + - g g . !gN ]
p
-2,
где Р г ^ г — п а р а м е т р ( д а в л е н и е в ш и н а х и д и а м е т р о т п е ч а т к а
с л е д а ) , х а р а к т е р и з у ю щ и й основные д а н н ы е коле­
са т я г а ч а ;
Pi D) — п а р а м е т р , х а р а к т е р и з у ю щ и й
основные
данные
колеса р а с ч е т н о г о а в т о м о б и л я .
Р а с ч е т д о р о ж н о й о д е ж д ы п р о и з в о д и т с я по т а к о й
схеме:
определяется требуемый модуль деформации дорожной одеж­
д ы по ф о р м у л е
£
т р
= 1,69 и К •
—
•
где ц — к о э ф ф и ц и е н т
запаса,
учитывающий
неоднород­
ность условий р а б о т ы д о р о ж н о й о д е ж д ы ;
К — коэффициент, учитывающий повторяемость
воз­
д е й с т в и я и с п а р е н н о с т ь осей н а г р у з о к при д в и ж е ­
нии
(определяется
по
формуле
К — 0,5 +
+ 0,651gA Y, где у — к о э ф ф и ц и е н т ,
отражающий
степень п о в т о р я е м о с т и н а г р у з о к в з а в и с и м о с т и от
числа полос д в и ж е н и я , р а в н ы й единице при д в у х ­
полосном д в и ж е н и и и д в у м при о д н о п о л о с н о м дви­
ж е н и и . Д л я д о р о г (веток) со сроком д е й с т в и я
до
5 лет принимается равным единице);
,
Q — усилие в о з д е й с т в и я колеса а в т о м о б и л я ( п р и ц е п а )
на д о р о ж н о е п о к р ы т и е (в кгс)
определяется
по
формуле
Q = Qo-Ki-K2-Кз,
где
Qo — р а с ч е т н а я
н а г р у з к а на колесо а в т о м о б и л я ; Ki — к о э ф ф и ц и е н т
р а в н ы й 1,1, у ч и т ы в а ю щ и й
неравномерность
на­
г р у з к и колес, в ы з в а н н у ю н е р а в н о м е р н ы м
распре­
д е л е н и е м д р е в е с и н ы на конике а в т о м о б и л я (при­
ц е п а ) ; К2 — к о э ф ф и ц и е н т , у ч и т ы в а ю щ и й п е р е г р у з ­
ку осей
автопоезда.
Учитывается
при
расчете
элементов конструкций дорожных о д е ж д (железо­
б е т о н н ы е плиты, д е р е в я н н ы е щ и т ы )
и
мостовых
п е р е х о д о в ; Кз — к о э ф ф и ц и е н т , у ч и т ы в а ю щ и й
ди­
н а м и ч е с к о е в о з д е й с т в и е колеса на п о к р ы т и е ,
вы­
зываемое неровностью покрытия
при
движении
автомобиля; Р — удельное давление колеса
рас­
четного
автомобиля,
кг/см ;
I — величина
до­
п у с к а е м о г о п р о г и б а п о к р ы т и я , см.
0
2
Подсчет Е
для различных автопоездов и грузооборотов,
но д л я одних и тех ж е у с л о в и й п р и в е д е н в т а б л . 3.
тр
У с л о в и я д л я р а с ч е т а : л е с о в о з н а я д о р о г а строится в К о м и
А С С Р , во I I к л и м а т и ч е с к о й зоне. Р а с ч е т н ы й г р у з о о б о р о т до­
роги 200 тыс. Л1 в год. В ы в о з к а о с у щ е с т в л я е т с я в течение
285 дней в году.
3
Таблица
£
ке
т р
Тип
автопоезда
ЗИЛ-157(131) + 2-Р-8
МАЗ-509 + 2-Р-15
КрАЗ-255Л+2-Р-15
3
£
по пред­
лагаемой схеме
расчета
по методи­
Гипролестранса
т р
231
285
285
167
378
384
И з т а б л . 3 видно, что т р е б у е м ы й
модуль
деформации
д л я а в т о п о е з д о в З И Л - 1 5 7 по новому методу р а с ч е т а
полу­
чается з н а ч и т е л ь н о м е н ь ш и м . Э т о о б ъ я с н я е т с я тем, что в
р е к о м е н д а ц и я х Г и п р о л е с т р а н с а н е п р а в и л ь н о отнесены к од­
ному р а з р я д у а в т о м о б и л и З И Л - 1 3 0 и З И Л - 1 5 7 . В
первом
с л у ч а е мы имеем Р = 5 кг/см , во в т о р о м — 3,5 кг/см ,
что
с у щ е с т в е н н о с к а з ы в а е т с я на о п р е д е л е н и и £ р .
Д л я а в т о п о е з д о в М А З - 5 0 9 и К р А З - 2 5 5 Л по
предлагае­
мому методу р а с ч е т а Е
з н а ч и т е л ь н о в ы ш е , т а к к а к в этом
с л у ч а е расчет ведется по прицепу и у ч и т ы в а ю т с я
величины
(.1, К\ и /<2, к о т о р ы е р а н е е не у ч и т ы в а л и с ь .
Проектирование заниженного модуля
для
автопоездов
М А З и К р А З п р и в о д и т к т о м у , что л е с о в о з н ы е д о р о г и , по­
с т р о е н н ы е по проекту, б ы с т р о р а з р у ш а ю т с я и т р е б у ю т б о л ь ­
ших з а т р а т на ремонт и с о д е р ж а н и е .
2
0
2
Т
тр
В Ы В О Д
П р е д л а г а е м ы й м е т о д р а с ч е т а , в котором у ч и т ы в а ю т с я ос­
новные особенности л е с о в о з н ы х
автодорог и автопоездов,
д а е т в о з м о ж н о с т ь п р о е к т и р о в а т ь д о р о ж н ы е о д е ж д ы , обеспе­
ч и в а ю щ и е пропуск т я ж е л ы х л е с о в о з н ы х а в т о п о е з д о в с з а ­
д а н н о й интенсивностью д в и ж е н и я .
Научный
редактор канд.
техн. наук
С. В.
КОНОВАЛОВ.
112
1971
ТРУДЫ ц н и и м э
УДК 625.844.03:634.0.377.45:629.114.3
В. И. КОТЛЯР,
ст. научный
сотрудник
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЕСОВОЗНОГО
АВТОПОЕЗДА С ДОРОЖНЫМ ПОКРЫТИЕМ ИЗ
ЦЕМЕНТОГРУНТА
О п ы т э к с п л у а т а ц и и л е с о в о з н ы х дорог при в ы в о з к е
леса
т я ж е л ы м и а в т о п о е з д а м и типа М А З - 5 0 9 + Т М З - 8 0 3 А и К р А З 255Л + Т М З - 8 0 3 А п о к а з а л , что д о р о ж н ы е о д е ж д ы ,
рассчи­
танные по с у щ е с т в у ю щ и м
с х е м а м р а с ч е т а , имеют недоста­
точные прочностные п о к а з а т е л и . Э т о о б ъ я с н я е т с я т е м , что
метод С о ю з д о р Н И И п р е д н а з н а ч е н д л я р а с ч е т а
дорожных
о д е ж д под обычные а в т о м о б и л и и не у ч и т ы в а е т особенностей
груза, перевозимого т я ж е л ы м и лесовозными
автопоездами,
и д и н а м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я последних на д о р о ж н у ю о д е ж ­
ду. П р и п р о х о ж д е н и и л е с о в о з н о г о а в т о п о е з д а по д о р о г е хлы­
сты, шасси и колеса п р и х о д я т в к о л е б а т е л ь н о е д в и ж е н и е изз а в с я к о г о рода неровностей на покрытии. Э т о в ы з ы в а е т из­
менение н а г р у з к и от колес на д о р о ж н у ю о д е ж д у .
П р и расчете н е ж е с т к и х д о р о ж н ы х о д е ж д по методу С о ю з ­
д о р Н И И эти и з м е н е н и я п р е д п о л а г а е т с я у ч и т ы в а т ь л и б о не­
п о с р е д с т в е н н ы м введением д и н а м и ч е с к и х к о э ф ф и ц и е н т о в к
н а г р у з к е [ 1 ] , л и б о косвенно, через к о э ф ф и ц и е н т повторности
[ 2 ] . О п е р и р о в а н и е этими в е л и ч и н а м и д л я р а с ч е т а д о р о ж н ы х
покрытий л е с о в о з н ы х а в т о д о р о г ввиду п р и м е н е н и я
тяжелых
а в т о п о е з д о в , в ы в о з я щ и х л е с в х л ы с т а х , и н а л и ч и я неровностей
на п о к р ы т и я х н е ж е с т к о г о типа
( г р а в и й , ц е м е н т о г р у н т ) при­
водит к получению з а н и ж е н н ы х прочностных х а р а к т е р и с т и к
дорожного покрытия. В проведенных
ранее исследованиях,
з а исключением р а б о т Л е н и н г р а д с к о г о ф и л и а л а С о ю з д о р Н И И
[ 3 ] , в о з д е й с т в и е а в т о п о е з д о в н а п о к р ы т и е , к а к п р а в и л о , не
учитывалось. Наоборот, выбирались участки с выбоинами,
чтобы у з л ы а в т о м о б и л е й и роспусков п о д в е р г а л и с ь
макси­
мальным усилиям. Полученные динамические коэффициенты
были в ы ш е тех, к а к и е д о л ж н ы б ы т ь приняты при расчете по­
крытий.
Ч т о б ы уточнить с у щ е с т в у ю щ и й метод расчета, н у ж н о б ы л о
о п р е д е л и т ь к о э ф ф и ц и е н т ы , которые д а д у т в о з м о ж н о с т ь учи­
т ы в а т ь в о з д е й с т в и е т я ж е л ы х а в т о п о е з д о в , г р у ж е н н ы х хлы­
с т а м и , на д о р о ж н у ю о д е ж д у С этой ц е л ь ю в 1968—1969 гг. в
Мостовском л е с п р о м х о з е Ц Н И И М Э
проводились
экспери­
м е н т а л ь н ы е р а б о т ы по о п р е д е л е н и ю упругих прогибов д о р о ж ­
ной о д е ж д ы и д и н а м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я а в т о п о е з д о в , дви­
ж у щ и х с я с р а з н ы м и с к о р о с т я м и и н а г р у з к а м и па оси, при
различной ровности д о р о ж н о й
одежды. Для
определения
д и н а м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я колеса а в т о п о е з д а на д о р о ж н о е
покрытие были и з м е р е н ы у с и л и я , в о з н и к а ю щ и е в осях авто­
поезда. Э к с п е р и м е н т а л ь н ы е р а б о т ы п р о в о д и л и с ь на
участ­
ках с г р а в и й н ы м и ц е м е и т н о г р у н т о в ы м
покрытиями.
Кон­
струкция д о р о ж н ы х о д е ж д на них п о к а з а н а на рис. 1. П о
10
ГрунтограНийная спесь 25т
'ь)
ПоИерхноапная ойрадотка
7
XПесок
Ценентогруши
Щ/1о(ерхностная otpaimun
15 цетнтогрунт
. 12 пест крупный
2Й песок сримй крутости
7777
Супесь ntuetamat
Рис. 1. Поперечный профиль опытного участка Дубровской
ной лесовозной дороги:
а —с
гравийным
покрытием; б — с
цемеитногрунтовым
3
автомобиль­
покрытием.
''
этим у ч а с т к а м в ы в е з е н о с в ы ш е 1Г)() тыс. ,и древесины
авто­
п о е з д а м и типа М А З и К р А З .
П р и н ц и п и а л ь н а я схема испытаний, по о п р е д е л е н и ю упру­
гих д и н а м и ч е с к и х прогибов д о р о ж н ы х о д е ж д п о к а з а н а
па
рис. 2. Б ы л и с к о н с т р у и р о в а н ы п р о г и б о м е р ы , на чувствитель­
ную п л а с т и н к у которых н а к л е е н ы т е н з о д а т ч и к и , с о б р а н н ы е
по мостовой схеме. П р и у с т а н о в к е п р о г и б о м е р о в в д о р о ж н о й
о д е ж д е в ы р у б а л и о т в е р с т и я р а з м е р о м 40 X 160 X 80 мм, в
которые з а б и в а л и о б с а д н ы е т р у б ы и ш т ы р и на г л у б и н у 1,8 м.
Рис.
2. Схема установки для измерения упругих прогибов покрытия:
/ — п л а с т и н а с т е н з о с о п р о т и в л е н и я м и ; 2 — ш а р н и р н о е с о е д и н е н и е покрытия с
п л а с т и н о й ; 3 — ц е м е н т о г р у н т на п е с ч а н о м о с н о в а н и и ; 4 — штырь с о б с а д н о й
тру­
бой;
5 — о с ц и л л о г р а ф OT-24; 6 — блок питания; 7 — б а л а н с и р о в о ч н ы й мост.
Ч у в с т в и т е л ь н о с т ь п р о г и б о м е р о в р а в н я е т с я 0,01 мм. В о в р е м я
у с т а н о в к и п р о г и б о м е р о в из п о к р ы т и я и о с н о в а н и я были взя­
ты о б р а з ц ы ц е м е н т о г р у н т а и п о д с т и л а ю щ и х грунтов и опре­
д е л е н ы их г р а н у л о м е т р и ч е с к и й состав, в л а ж н о с т ь , величина
дозировки цемента и м о д у л ь упругости. Р е з у л ь т а т ы д а н ы в
г а б л . 1.
Таблица
1
Опытный
участок
цементогрунта
грунтов
класси1
43,0
51,4
5,6
5
12,0
1,81
Супесь пы
леватая
50,0
44,34
5,66
4
11,0
1,80
Супесь лег
кая
из
Опытный участок с гра­
вийным покрытием
Наимено вание
по доро жной
фикации
плот2 ^
Максима
НОСТЬ, Ki
%
| Число п
н
< 0,005 U
я:
глина
0,050,005
пыль
2образцов 0,05
песок
Место взятия
10CTII
Содержание
фракций, %
Оптималь.ная вл ажность,^
|
Физико-механические свойства грунтов земляного полотна
Ч у в с т в и т е л ь н ы е п л а с т и н к и п р и с о е д и н я л и с ь к с л о ю цемен­
тогрунта эпоксидной смолой. Н а п о к р ы т и и
устанавливалось
6 п р о г и б о м е р о в с т а к и м р а с ч е т о м , чтобы м о ж н о б ы л о одно­
временно з а м е р и т ь м а к с и м а л ь н ы й прогиб и д и а м е т р
чаши
прогиба.
В м е с т е с и з м е р е н и е м у п р у г и х д и н а м и ч е с к и х прогибов до­
р о ж н о г о п о к р ы т и я п р о в о д и л и с ь э к с п е р и м е н т ы по определе­
нию д и н а м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я колес а в т о п о е з д о в на д о р о ж ­
ное покрытие. Всего б ы л о с д е л а н о 330 з а е з д о в , что д а л о воз­
м о ж н о с т ь получить р е з у л ь т а т ы э к с п е р и м е н т а л ь н ы х р а б о т с
точностью 4 — 5 % . Р о в н о с т ь п о к р ы т и я опытных у ч а с т к о в оце­
н и в а л а с ь н и в е л и р о в а н и е м с у с т а н о в к о й рейки в д о л ь полосы
н а к а т а через 0,5 м. П о д а н н ы м н и в е л и р о в а н и я с т р о и л и с ь про­
д о л ь н ы е п р о ф и л и у ч а с т к о в . К р о м е того, ровность
покрытия
о ц е н и в а л а с ь по п р о с в е т а м под т р е х м е т р о в о й рейкой.
А н а л и з п р о д о л ь н о г о п р о ф и л я и просветов под т р е х м е т р о ­
вой рейкой п о к а з а л , что по степени ровности у ч а с т к и могут
б ы т ь р а з б и т ы на т р и к а т е г о р и и : 1) х о р о ш е е состояние (не­
ровности не п р е в ы ш а ю т 10—15 мм); 2)
удовлетворительное
(с н е р о в н о с т я м и не более 30—40 мм); 3) н е у д о в л е т в о р и т е л ь ­
ное (неровности п р е в ы ш а ю т 40 мм).
В е р т и к а л ь н ы е н а г р у з к и на д о р о г у от колес д в и ж у щ и х с я
автопоездов регистрировались с помощью фольговых датчи­
ков, м о щ н о с т ь в ы х о д н о г о с и г н а л а к о т о р ы х б о л ь ш е , чем у
проволочных датчиков. Фольговые датчики
предварительно
были н а к л е е н ы на т о н к у ю с т а л ь н у ю л е н т у [ 4 ] . О с н о в н о е
п р е и м у щ е с т в о т а к о г о м е т о д а з а к л ю ч а е т с я в том, что в этом
случае легко обеспечивается соблюдение требуемого терми­
ческого р е ж и м а с у ш к и , т а к к а к д а т ч и к и , н а к л е е н н ы е на л е н ­
ту, с в о б о д н о п о м е щ а ю т с я в л ю б о й т е р м и ч е с к о й печи или су­
шильном ш к а ф у . З а т е м с т а л ь н а я л е н т а с д а т ч и к о м б ы л а при­
в а р е н а точечной с в а р к о й к поверхности оси прицепа.
Сигналы, снимаемые с тензометров
динамических
прог и б о м е р о в и осей роспусков, п о с т у п а л и по к а б е л ю д л и н о й
350 м на ш л е й ф ы о с ц и л л о г р а ф а
ОТ-24, у с т а н о в л е н н о г о в
с п е ц м а ш и н е , с т о я в ш е й на обочине д о р о г и . П р и м е н е н и е много­
к а н а л ь н о й т е н з о с т а н ц и и п о з в о л и л о о т к а з а т ь с я от п р и м е н е н и я
б л о к а у с и л е н и я в ы х о д н о г о с и г н а л а и тем с а м ы м
повысить
точность э к с п е р и м е н т а , а т а к ж е получить на одной о с ц и л л о ­
г р а м м е б о л е е д е с я т к а р а з л и ч н ы х величин.
Роспуски автопоездов, кроме фольговых тензодатчиков,
н а к л е е н н ы х на оси, были о б о р у д о в а н ы и з м е р и т е л я м и уско­
рений, к о т о р ы е к р е п и л и с ь к к р о н ш т е й н а м , п р и в а р е н н ы м
к
осям (рис. 3 ) . И з м е р и т е л я м и ускорений
(акселерометрами)
н а р я д у с роспуском б ы л и о с н а щ е н ы з а д н и е оси т я г а ч е й . Си­
г н а л ы , с н и м а е м ы е с а к с е л е р о м е т р о в , п о с т у п а л и на
шлейфы
о с ц и л л о г р а ф а Н-700, у с т а н о в л е н н о г о в к а б и н е
лесовозного
автопоезда.
Проведенный эксперимент дал возможность
определить
Динамический к о э ф ф и ц и е н т з а д н и х осей т я г а ч е й и роспусков
л е с о в о з н ы х а в т о п о е з д о в , о д н о в р е м е н н о с о п р е д е л е н и е м дина­
мических п р о г и б о в п о к р ы т и я под д е й с т в и е м
движущейся
силы.
Рис. 3. Лесовозный роспуск ТМЗ-803А, оснащенный на период испытаний
тензодатчиками (припарены к оси между ступицей колеса и балансиром
роспуска) и акселерометрами (закреплены па осях).
При проведении э к с п е р и м е н т о в были и с п о л ь з о в а н ы лесо­
возные а в т о п о е з д а К р А З - 2 5 5 Л - f Т М З - 8 0 3 А с н а г р у з к о й на
з а д н и е оси т я г а ч а 9 т и оси роспуска 8 г и М А З - 5 0 9 +. Т М З -803А с нагрузкой па оси т я г а ч а 10 и 6,25 г и роспуска 6,8 и
5,4 т.
Д и н а м и ч е с к и е прогибы д о р о ж н ы х покрытий, полученные
Нами н П. И. Т е л я е в ь ш на покрытии из ц е м е н т о г р у н т а , по­
к а з а н ы на рис. 4. И с с л е д о в а н и я П. И. Т е л я е в а п о к а з а л и , что
0,9
20
V, км/час
Рис. 4. Динамические прогибы дорожных покрытий в зависимости
скорости движения, полученные различными авторами:
/ — В.
Котляром
(ЦПНПМЭ);
2 — П.
II
Tivim-иым
от
(СоюздорНИИ).
прогиб д о р о ж н о й о д е ж д ы иод действием д в и ж у щ е г о с я а в т о м о ­
биля у м е н ь ш а е т с я при увеличении
скорости д в и ж е н и я до
15 км/час и остается п р а к т и ч е с к и постоянным при д а л ь н е й ш е м
увеличении скорости д в и ж е н и я [5J. К р и в а я
динамического
прогиба ц е м е н т п о г р у п т о в о г о покрытия / , п о л у ч е н н а я н а м и , и
отличие от данных П. И. Т е л я е в а , имеет в ы п у к л о с т ь при ско-
ростях д в и ж е н и я от 15 до 25 км/час и н е с к о л ь к о
снижается
при увеличении скорости до 34 км/час.
И з м е н е н и я н а п р я ж е н н о г о состояния д о р о ж н ы х покрытий
при д в и ж е н и и а в т о п о е з д о в
происходят,
во-первых,
из-за
п р о я в л е н и я инерционных сил э л е м е н т а р н ы х м а с с д о р о ж н о й
конструкции, во-вторых, из-за в л и я н и я реологических свойств
м а т е р и а л о в и, в-третьих, вследствие м е н я ю щ е й с я н а г р у з к и от
колеса на п о к р ы т и е при к о л е б а н и я х а в т о м о б и л я , в ы з в а н н ы х
неровностями п о к р ы т и я .
В е р т и к а л ь н о е с м е щ е н и е поверхности
цементногрунтового
покрытия при д в и ж е н и и а в т о п о е з д а у м е н ь ш а е т с я из-за увели­
чения д и н а м и ч е с к о г о м о д у л я всей конструкции и с о к р а щ е н и я
времени в о з д е й с т в и я н а г р у з к и , н е з а в и с и м о от того, обуслов­
л е н о ли это увеличением роста д и н а м и ч е с к о г о м о д у л я
по­
к р ы т и я , о с н о в а н и я или п о д с т и л а ю щ е г о г р у н т а .
Р а с х о ж д е н и е кривых, полученных н а м и и П . И. Т е л я е вым, о б ъ я с н я е т с я с п е ц и ф и ч н о с т ь ю г р у з о в , п е р е в о з и м ы х авто­
п о е з д а м и ( х л ы с т ы , д е р е в ь я с к р о н о й ) . П р о г и б цементногрун­
тового п о к р ы т и я при п р о х о ж д е н и и л е с о в о з н о г о
автопоезда
у м е н ь ш а е т с я при увеличении скорости д в и ж е н и я до 9—
—10 км/час. Д а л ь н е й ш е е у в е л и ч е н и е скорости приводит к
некоторому п о в ы ш е н и ю д и н а м и ч е с к о г о прогиба из-за увели­
чения д и н а м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я колес а в т о п о е з д а на д о р о ж ­
ное п о к р ы т и е . Во всех э к с п е р и м е н т а х
наблюдается
четко
выраженная зависимость
между
динамическим
прогибом
покрытия и динамическим воздействием
автомобиля
(при
уменьшении д и н а м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я прогиб
уменьшает­
с я ) . У с т а н о в л е н о т а к ж е , что с у в е л и ч е н и е м н а г р у з к и
на
ось д и н а м и ч е с к и й к о э ф ф и ц и е н т у м е н ь ш а е т с я .
В т а б л . 2 п р е д с т а в л е н ы величины д и н а м и ч е с к и х к о э ф ф и ­
циентов л е с о в о з н ы х а в т о п о е з д о в , к о т о р ы е о п р е д е л я л и с ь
по
формуле
к
-
Р
д
Ад. а — р
,
ст
где К . а — к о э ф ф и ц и е н т д и н а м и к и а в т о м о б и л я ;
Р — д и н а м и ч е с к а я н а г р у з к а на ось а в т о п о е з д а ;
Р т — с т а т и ч е с к а я н а г р у з к а на ось а в т о п о е з д а .
Д л я г р а в и й н ы х и ц е м е н т н о г р у н т о в ы х покрытий с х о р о ш е й
ровностью этот к о э ф ф и ц и е н т не п р е в ы ш а е т 1,22, тогда
как
д л я покрытий с н е у д о в л е т в о р и т е л ь н о й р о в н о с т ь ю он
равен
1,84.
Коэффициент динамики дорожного покрытия определял­
ся по ф о р м у л е
А
д
С
IS
_
УА
Ад. и —
,
ПЭ"ОГОД-:КАЯ
• Jwc-iiia.i 0,-б л г: о т е к а
ЬМ. И,. В. Rafivilli/uiia
где у — д и н а м и ч е с к и й прогиб д о р о ж н о г о п о к р ы т и я ;
у —статический
прогиб д о р о ж н о г о п о к р ы т и я .
д
сг
Таблица
Состояние покрытия
2
Величина коэффициентов динами­
ки роспуска ТМЗ-803А лесовоз­
ных автопоездов и дорожного по­
крытия при скоростях движения,
км/час
13
0
18,5
|
23
34
Хорошей ровности:
1,13
0,883
1,18
0,905
1,22 1,21
0,935 0,87
цементногрунтовое
1
гравийное
1
1,13
0,890
1,19
0,922
—
1,14
0,82
цсмснтногруптопос
1
1,31
1,04
1,38
1,07
1,40
1,09
1,36
0,98
гравийное
1
1,68
1,30
1,70
1,32
1,63
1,17
цементногрунтовое
1
1,50
1,18
,84
1,80
1,40 "1 ,44
1,70
1,22
гравийное
1
2,26
1,78
2,38
1,83
2,07
1,50
Удовлетворительной ровности:
Неудовлетворительной
ровности:
П р и м е ч а н и е . В числителе приводится коэффициент динамики
на оси прицепа, в знаменателе — коэффициент динамики дорожного по­
крытия. Все коэффициенты получены при нормативной (8 т) нагрузке
на ось роспуска.
Этот к о э ф ф и ц и е н т д л я п о к р ы т и я с х о роше й
ровностью
р а в е н 0,94, а д л я п о к р ы т и й с н е у д о в л е т в о р и т е л ь н о й
ров­
н о с т ь ю — 1,40, что соответствует у в е л и ч е н и ю п р о г и б а п о к р ы ­
тия от 0,94 мм при статическом з а г р у ж е н и и д о 1,3 мм в д и ­
н а м и к е . Э т о с в и д е т е л ь с т в у е т о т о м , что прогиб
дорожного
п о к р ы т и я п р и б л и ж а е т с я к критической величине [ 6 ] , и д а л ь ­
нейшая эксплуатация таких участков дороги
без ремонта
ведет к р а з р у ш е н и ю их.
З а расчетную необходимо принимать неровность дорож­
ных покрытий, р а в н у ю 30—40 мм. К о э ф ф и ц и е н т ы д и н а м и к и
а в т о п о е з д а и д о р о ж н о г о п о к р ы т и я при н о р м а т и в н о й н а г р у з к е
на ось будут р а в н ы д л я ц е м е н т и о г р у н т о в о г о покрытия соот­
ветственно 1,40 и 1,1, а д л я г р а в и й н о г о — 1,70 и 1,32.
Р а б о т ы W A S H O и д а н н ы е , полученные из испытаний на
опытных у ч а с т к а х М э р и л е н д а [ 7 ] , п о з в о л я ю т с д е л а т ь вывод,
что и з м е р е н н ы е н а п р я ж е н и я и прогибы у м е н ь ш а ю т с я с увели­
чением скорости до 50%, о д н а к о при с к о р о с т я х с в ы ш е 64—
—80 км/час к р и в ы е прогибов с т р е м я т с я и с к р и в и т ь с я выпук­
л о с т ь ю вверх. Это я в л е н и е в о з н и к а е т в с л е д с т в и е в и б р а ц и и ,
в ы з ы в а е м о й г р у з о в ы м и а в т о м о б и л я м и при б о л ь ш и х скоростях
движения-
В Ы В О Д Ы
1. С п е ц и ф и к а грузов, п е р е в о з и м ы х л е с о в о з н ы м и автопоез­
д а м и , о к а з ы в а е т в л и я н и е на д о р о ж н ы е п о к р ы т и я . Д и н а м и ч е ­
ский прогиб при в ы в о з к е л е с а в х л ы с т а х и с кроной па 10%
б о л ь ш е п р о г и б а при в ы в о з к е о б ы ч н ы х ( ж е с т к и х ) грузов (при
о д и н а к о в о й н а г р у з к е на о с ь ) .
2. С у в е л и ч е н и е м н а г р у з к и на ось д и н а м и ч е с к о е
воздей­
ствие л е с о в о з н о г о а в т о п о е з д а у м е н ь ш а е т с я .
3. Д и н а м и ч е с к и е к о э ф ф и ц и е н т ы на
осях
безрессорного
роспуска Т М З - 8 0 3 А п р е в ы ш а ю т д и н а м и ч е с к и е к о э ф ф и ц и е н т ы
з а д н и х осей т я г а ч е й на 12—15%.
4. Д и н а м и ч е с к и й прогиб и д и н а м и ч е с к и й к о э ф ф и ц и е н т на
осях л е с о в о з н ы х а в т о п о е з д о в имеют м а к с и м а л ь н о е значение
при скорости д в и ж е н и я 20—25 км/час. П р и д а л ь н е й ш е м уве­
личении скорости они у м е н ь ш а ю т с я .
5. К о э ф ф и ц и е н т д и н а м и к и д о р о ж н о г о покрытия с расчет­
ными н е р о в н о с т я м и при н о р м а т и в н о й
н а г р у з к е на ось д л я
цементногрунтовых покрытий р а в е н 1,1, д л я г р а в и й н ы х — 1.3.
6. К о э ф ф и ц и е н т д и н а м и к и на осях л е с о в о з н о г о роспуска
ГМЗ-803А при н о р м а т и в н о й н а г р у з к е д л я цементногрунтовых
п о к р ы т и й с р а с ч е т н ы м и н е р о в н о с т я м и р а в е н 1,4, д л я гравий­
ных — 1,7.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. К р и в и с с к и й А. М. Конструирование и расчет
рожных одежд по местному предельному равновесию.
"здат, 1963.
нежестких до­
М., Автотранс-
2. Инструкция по назначению конструкций дорожных одежд нежест­
кого типа. М., Автотрансиздат, 1961.
3. К и р е е в С. М., Т е л я е в П. И. Нагрузка на дорогу от колеса
движущегося автомобиля. Л., Стройиздат, 1964.
4. Г е д з Н. И., О б р я д и и В. И. Исследование работы тензодатчиков сопротивления, привариваемых к исследуемому объекту. — В кн.:
Труды Ц Н И И М Э , сб. 90. Химки, 1968.
5. Т е л я е в П. И. Напряженное состояние дорожных одежд
при
статическом и кратковременном воздействии нагрузок. — «Автомобильные
дороги», 1964, № 6.
6. И в а н о в Н. Н. Инструкция по расчету и конструированию до­
рожных одежд в городских условиях. М., Пшрокоммуидортранс, 1965.
7. И о д с р Е. Д . Принципы проектировании дорожных и аэродром­
ных одежд. М., «Транспорт», 1964.
Научный
редактор Р. И.
ВОЛОСОВЛ.
ТРУДЫ
112
1971
цниимэ
УДК 634.0.377.45:625.731.1.03
Ю. М. ЛНАСТАСЮК,
ст. научный
сотрудник
ВЛИЯНИЕ ПОДВИЖНОЙ НАГРУЗКИ НА НАПРЯЖЕННОЕ
СОСТОЯНИЕ ГРУНТА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
П р о ч н о с т ь д о р о ж н о й о д е ж д ы з а в и с и т не т о л ь к о от ее м а ­
т е р и а л а , но в з н а ч и т е л ь н о й м е р е и от п о д с т и л а ю щ и х грунтов.
П о э т о м у очень в а ж н о и с с л е д о в а т ь р а с п р е д е л е н и е
напряже­
ний в г р у н т а х з е м л я н о г о полотна, их ф и з и к о - м е х а н и ч е с к и е и
реологические свойства.
В основу первых р е ш е н и й з а д а ч и о р а с п р е д е л е н и и на­
пряжений в грунтах земляного полотна легли предположения
о равномерном распределении давлений внутри
некоторого
объема, заключенного в пределах
конуса
или п и р а м и д ы .
П р о б л е м о й р а с п р е д е л е н и я н а п р я ж е н и й з а н и м а л и с ь А - А . Ино­
з е м ц е в , А. Я . Б ы к о в , Г. И . П о к р о в с к и й [ 4 ] , В . Ф. Б а б к о в [ 1 ] ,
I I . I I . И в а н о в и многие д р у г и е ученые. А. А. И н о з е м ц е в
у т в е р ж д а е т , н а п р и м е р , что у д е л ь н ы е д а в л е н и я не пропорцио­
н а л ь н ы н а п р я ж е н и я м по глубине. Н . Н . И в а н о в
предложил
и с п о л ь з о в а т ь д л я оценки н а п р я ж е н н о г о состояния з а к о н р а с ­
пределения напряжений
в упругом
изотропном
полупро­
с т р а н с т в е от сосредоточенной с и л ы
Р
2,5
где р — с о с р е д о т о ч е н н а я с и л а ;
h — Глубина р а с п о л о ж е н и я
ности о с н о в а н и я ;
0
точки, с ч и т а я от
поверх­
h — т о л щ и н а верхнего с л о я ;
а — к о э ф ф и ц и е н т , х а р а к т е р и з у ю щ и й к о н ц е н т р а ц и ю на­
пряжений.
Р е ш е н и й д л я упругого изотропного состояния грунта м о ж ­
но привести очень много. З н а ч и т е л ь н о м е н ь ш е
исследовано
воздействие д в и ж у щ и х с я н а г р у з о к . О д н и м
из первых
на­
п р я ж е н н о е состояние упругого п о л у п р о с т р а н с т в а при переме­
щении н а г р у з к и в виде сосредоточенной силы по г л а д к о й по­
верхности и с с л е д о в а л Г. И. П о к р о в с к и й . И м получена з а в и с и ­
мость
где v — скорость д в и ж е н и я н а г р у з к и ;
v — скорость р а с п р о с т р а н е н и я упругой в о л н ы ;
an — н а п р я ж е н и е в р а с с м а т р и в а е м о й точке в статиче­
ских у с л о в и я х .
И з у ч е н и ю н а п р я ж е н н о г о состояния
и
деформируемости
слоистых систем при д в и ж е н и и по их поверхности н а г р у з к и ,
р а в н о м е р н о р а с п р е д е л е н н о й по п л о щ а д и
круга, посвящено
и с с л е д о в а н и е М. Д а в и н а . В основу его он в з я л т е о р и ю рас­
п р о с т р а н е н и я упругих волн. В р е з у л ь т а т е р а б о т ы б ы л и по­
лучены ф о р м у л ы , которые с т р у д о м п о д д а ю т с я а н а л и з у .
В С Ш А , по д а н н ы м A A S I I O [ 2 ] , з а в и с и м о с т ь м е ж д у на­
п р я ж е н и я м и в грунте з е м л я н о г о полотна и с к о р о с т ь ю
при­
ложения нагрузки выражается формулой
0
A
A
а = 0,073- 10 "- '*\
где v — с к о р о с т ь д в и ж е н и я ;
Ао, А \ — э к с п е р и м е н т а л ь н ы е к о э ф ф и ц и е н т ы .
В последние годы в а в т о м о б и л ь н о й п р о м ы ш л е н н о с т и чет­
ко о б о з н а ч и л а с ь т е н д е н ц и я к увеличению
грузоподъемности
а в т о м о б и л е й . Это в свою о ч е р е д ь ведет к у в е л и ч е н и ю числа
осей. Э т а т е н д е н ц и я н а б л ю д а е т с я и в лесной п р о м ы ш л е н н о с т и ,
где все в о з р а с т а ю щ и е о б ъ е м ы л е с о з а г о т о в о к т р е б у ю т совер­
шенно нового п а р к а а в т о м о б и л е й увеличенной
грузоподъем­
ности. Н а д о л ю а в т о м о б и л е й в н а с т о я щ е е в р е м я п р и х о д и т с я
о к о л о 70% вывозки д р е в е с и н ы . П р е о б л а д а н и е в лесной про­
мышленности т я ж е л ы х а в т о п о е з д о в , н е б о л ь ш а я интенсивность
д в и ж е н и я п р е д ъ я в л я ю т особые т р е б о в а н и я к и с с л е д о в а н и я м
в о б л а с т и расчета н е ж е с т к и х д о р о ж н ы х
покрытий. В суще­
с т в у ю щ е й методике расчета в л и я н и е с п а р е н н ы х осей сов­
сем не у ч и т ы в а е т с я .
Ч т о б ы в ы я в и т ь особенности в о з д е й с т в и я а в т о п о е з д о в
со
с п а р е н н ы м и з а д н и м и осями на покрытия и грунты з е м л я н о г о
полотна в Мостовском л е с п р о м х о з е Ц Н И И М Э б ы л а проведе­
на серия э к с п е р и м е н т о в .
И с с л е д о в а н и я п р о в о д и л и с ь па ц е м е н т н о г р у н т о в о м и гра­
вийном п о к р ы т и я х . Грунт з е м л я н о г о
полотна
представлял
супесь с о п т и м а л ь н о й плотностью \ - = 1,75 г/см и опти­
м а л ь н о й в л а ж н о с т ь ю W = 13%.
Месдозы с гидравлическим преобразователем для измере­
ния н а п р я ж е н и й в грунте з е м л я н о г о полотна в ы б и р а л и с ь с
т а к и м р а с ч е т о м , чтобы погрешности, в о з н и к а ю щ и е в р е з у л ь ­
т а т е н е р а в н о м е р н о й д е ф о р м и р у е м о с т и плоскости
месдозы,
различия в характеристиках деформируемости
месдозы и
о к р у ж а ю щ е г о ее г р у н т а , а т а к ж е в р е з у л ь т а т е н е р а ц и о н а л ь ­
ных р а з м е р о в с а м о й месдозы (отношение ^ г ) , б ы л и мини­
мальными.
З а к л а д к а месдоз в грунт з е м л я н о г о п о л о т н а о с у щ е с т в л я ­
л а с ь на глубину 5, 20, 45 и 75 см от поверхности
земляного
полотна. П р и з а л о ж е н и и месдоз б ы л и с о б л ю д е н ы все есте­
ственные п а р а м е т р ы грунта з е м л я н о г о полотна (плотность,
влажность) и покрытия.
А н а л и з полученных к р и в ы х (рис. 1) и кривой, в ы с ч и т а н ­
ной по ф о р м у л е Я к у н и н а , п о к а з ы в а е т , что д л я
определения
в е р т и к а л ь н ы х н о р м а л ь н ы х н а п р я ж е н и й она д а е т
завышен­
ный р е з у л ь т а т в верхних с л о я х грунтового п о л у п р о с т р а н с т в а .
3
о т
02
0,6
P-flJm
1J)
1,4
Ибг.кг/см'
г, см
Рис. 1. График зависимости a
z
/ -
» = 4 км/час,
2 — v-
= / (г) при Р = 11,3 т:
8 км/час;
З — v — 15 км/час;
5 — v — 50
км/час;
э к с п е р и м е н т а л ь н ы е кривые;
теоретическая кривая.
4 — v -
30
км/час;
Н а г л у б и н е о к о л о 45 см эти з н а ч е н и я имеют о д и н а к о в ы е ве­
личины- С л е д о в а т е л ь н о , м о ж н о с д е л а т ь в ы в о д , что
верхние
слои грунтового п о л у п р о с т р а н с т в а н е л ь з я р а с с м а т р и в а т ь к а к
упругие. А к н и ж н и м с л о я м м о ж н о п р и м е н и т ь з а к о н теории
упругости. И з г р а ф и к а на рис. 2 видно, что с увеличением
скорости д в и ж е н и я н а г р у з к и н о р м а л ь н ы е в е р т и к а л ь н ы е
на­
пряжения уменьшаются.
i
z-Scm
1,1
0,3
\2--7SCM
0,1
Ч
$
15
30
V, км/час
Рис. 2. График зависимости a =
2
f(v).
Т а б л . 1 и 2 д а ю т п р е д с т а в л е н и е об у м е н ь ш е н и и величины
нормальных вертикальных напряжений в
зависимости
от
увеличения скорости д в и ж е н и я а в т о м о б и л я , его осевой
на­
грузки и глубины р а с с м а т р и в а е м о й точки в грунте з е м л я н о г о
полотна.
Таблица
Уменьшение а при
росте скорости движе­
ния автомобиля с 4
до 50 км/час, %
г
Осевая нагрузка, г
Глубина заложения
месдоз, см
1
2
Одиночная
задняя
ось
1
1
з
автомобиля
5
20
45
75
15
32
42
35
5
20
45
75
20
25
33
30
13
15
21,5
30
5
20
45
75
11,3
Таблица
2
Уменьшение а при
росте скорости дви­
жения
автомобиля
с 4 до 30 км/час, %
г
Осевая нагрузка, т
Глубина заложения
месдоз, см
Сдвоенные
8
задние
оси
автомобиля
18
32
31
40
5
20
45
75
А н а л и з этих значений п о к а з ы в а е т , что д е й с т в и е одиночной
задней оси по своим м а к с и м а л ь н ы м з н а ч е н и я м п р и б л и з и т е л ь ­
но т а к о е ж е , к а к и одной из сдвоенных осей.
Нормальные
в е р т и к а л ь н ы е н а п р я ж е н и я у м е н ь ш а ю т с я с у в е л и ч е н и е м глу­
бины р а с с м а т р и в а е м о й точки, и ' к о г д а
глубина
достигнет
25 см, эти з н а ч е н и я п р и н и м а ю т п р и м е р н о о д и н а к о в ы е ве­
личины н е з а в и с и м о от осевой н а г р у з к и . Эти р е з у л ь т а т ы сов­
падают с данными, полученными
в С Ш А по п р о г р а м м е
AASHO. Американские
исследователи
приходят к выводу,
что н а п р я ж е н и я могут у м е н ь ш и т ь с я п р и м е р н о д о 50%. Н а
у м е н ь ш е н и е н а п р я ж е н и й в грунте с в о з р а с т а н и е м
скорости
д в и ж е н и я у к а з ы в а л и п р о ф . В . Ф. Б а б к о в .
П р о в е д е н н ы е э к с п е р и м е н т ы п о к а з а л и , что в е р т и к а л ь н ы е
с ж и м а ю щ и е н а п р я ж е н и я от одиночной оси н а ч и н а ю т на­
р а с т а т ь р а н ь ш е всего в т о ч к а х , р а с п о л о ж е н н ы х
в нижних
частях з е м л я н о г о полотна, и что о б щ е е н а п р я ж е н н о е состоя­
ние в этих т о ч к а х б о л ь ш е , чем в в е р х н и х с л о я х (рис. 3 ) . Н а ­
растание максимума сжимающих вертикальных напряжений
по г л у б и н е происходит не о д н о в р е м е н н о , а с н е к о т о р ы м з а ­
п о з д а н и е м . О н о с о с т а в л я е т п р и б л и з и т е л ь н о при скорости д в и ­
ж е н и я v = 4 км/час и осевой н а г р у з к е Р = 11,3 т — 0,08—
—0,09 сек, при скорости д в и ж е н и я v = 15 км/час — 0,015 сек,
а при скорости v = 50 км/час п р а к т и ч е с к и р а в н я е т с я нулю.
А н а л и з в р е м е н и д е й с т в и я н а п р я ж е н н о г о состояния г р у н т а
з е м л я н о г о п о л о т н а ( п о д в р е м е н е м д е й с т в и я н а п р я ж е н и я по­
н и м а е т с я о б щ е е в р е м я роста н а п р я ж е н и я от м о м е н т а возник­
новения д о м о м е н т а с п а д а ) от д в и ж у щ и х с я с р а з л и ч н ы м и
с к о р о с т я м и а в т о м о б и л е й с одиночной или сдвоенной о с я м и
позволяет сделать следующие выводы.
0
Р а с с м а т р и в а я к р и в ы е з а в и с и м о с т и в р е м е н и действия на­
п р я ж е н и й от скорости д в и ж е н и я при одиночной з а д н е й осе­
вой н а г р у з к е Р = 9,3 т (рис. 4) и сдвоенных з а д н и х
осей
Ро = по 8 т (рис- 5 ) , а т а к ж е к р и в ы е з а в и с и м о с т и U = f ( v )
при д р у г и х осевых н а г р у з к а х (рис. 6, 7 ) , м о ж н о з а м е т и т ь ,
п
2
Рис. 3. Пример записи воздействия подвижной нагрузки па грунт земля­
ного полотна.
4
8
15
Рис. 4. График зависимости г
1
—
г—
75 см;
2
— z->
45 см;
Ч5ЦКН/Ж
= / (У) при Р
3
осев
3
— г=
20 см;
= 9,3 т:
4— г— 5
см.
что кривые имеют гиперболический вид. С у в е л и ч е н и е м осе­
вой н а г р у з к и в р е м я д е й с т в и я
напряжений
увеличивается.
Т а к , при Р = 4,3 г на г л у б и н е z = 5 см от поверхности з е м л я ­
ного полотна ta = 1,66 сек при скорости 4 км/пас, а при
Р = 11,3 г при тех ж е у с л о в и я х U = 2,8 сек. П р и действии
сдвоенных з а д н и х осей о б щ е е в р е м я н а п р я ж е н н о г о состояния
в о з р а с т а е т по с р а в н е н и ю с одиночной з а д н е й осью. Т а к и м об­
р а з о м , из с р а в н е н и я д е й с т в и я одиночной и сдвоенных
осей
а в т о м о б и л я следует в ы в о д , что с увеличением скорости д в и ­
ж е н и я з н а ч е н и я t„ при сдвоенных з а д н и х осях п р и м е р н о в
0
z
и
z
z
Рис. 5. График зависимости / , • = { (v) автопоезда КрАЗ-255Л+ ТМЗ-803А
при Я . . = 7 т; Р
0
1,Г - г — Ь см; 2,2' — z =-
20
г
см;
п
р
= 8 г:
3,3'— z = 45 с и ; 4 . - 1 ' — г з а д н и е оси т я г а ч а ;
оси р о с п у с к а .
75
си;
1,3—1,4 р а з а в ы ш е , чем у единичной з а д н е й оси при осевой
н а г р у з к е Р = 9,3 т. А н а л и з и р у я г р а ф и к и (рис. 4, 5, 6, 7)
не
т р у д н о з а м е т и т ь , что с у в е л и ч е н и е м скорости д в и ж е н и я а в т о ­
м о б и л я о б щ е е в р е м я действия н а п р я ж е н и й у м е н ь ш а е т с я
на
участке кривой в и н т е р в а л е скоростей 0 — 30 км/час.
При
д а л ь н е й ш е м росте скорости к р и в а я имеет м е н ь ш у ю к р и в и з н у .
З н а ч е н и е ta после скорости 30 км/час по г л у б и н е имеют при­
мерно о д и н а к о в ы е в е л и ч и н ы . С л е д о в а т е л ь н о , н е з а в и с и м о от
осевой н а г р у з к и , г л у б и н ы р а с с м а т р и в а е м о й точки с увеличе­
нием скорости д в и ж е н и я о б щ е е в р е м я н а п р я ж е н н о г о состоя­
ния о с т а е т с я п о с т о я н н ы м .
Е с л и р а с с м а т р и в а т ь о б щ е е в р е м я н а п р я ж е н н о г о состоя­
ния по глубине, то н а и б о л ь ш и е з н а ч е н и я t,, будут в н и ж н е й
части з е м л я н о г о полотна, а н а и м е н ь ш и е — в верхних с л о я х .
Р а с с м а т р и в а я э п ю р у н а п р я ж е н и й в в е р т и к а л ь н о й плоско­
сти от одиночной з а д н е й оси, м о ж н о з а м е т и т ь сходство кри­
вых р а с п р е д е л е н и я н а п р я ж е н и й с кривой н о р м а л ь н о г о р а с ­
п р е д е л е н и я Г а у с с а . Это п о з в о л я е т п р е д п о л о ж и т ь , что р а с ­
п р е д е л е н и е имеет статический х а р а к т е р . П о л у ч е н н ы е в реz
4
15
I
Рис. 6. График зависимости 1
; _
г
=• 75
ч
см;
2
—
z —
я
45
см;
3
75 см; г —
= I (v) при P = 4,3 т:
0
—
z =
15
г —
20
х
Рис. 7. График зависимости f
1— z -
V, км hoc
X
г -
см.
V, км/час
= / (v)
45 см; 3 —
си; 4 — г - 5
при Р
0
= 11,3 т:
20 см; <— г - 5
см.
зультате экспериментов эпюры характеризуются
незначи­
тельной а с и м м е т р и е й , т. е. к р и в а я н а р а с т а н и я
напряжения
м е н ь ш е , чем к р и в а я в р е м е н и с п а д а . П р и м е р н о на
глубине
0,5 м в р е м я н а р а с т а н и я и в р е м я с п а д а почти о д и н а к о в о е .
П о э т о м у к р и в а я р а с п р е д е л е н и я н а п р я ж е н и й примет вид
где а — в р е м я от н а ч а л а в о з н и к н о в е н и я н а п р я ж е н н о г о со­
стояния д о м о м е н т а , когда о/ = а
, сек;
Т — в р е м я от м о м е н т а , когда а а к с , д о м о м е н т а , соот­
в е т с т в у ю щ е г о перегибу кривой;
t — текущая координата времени.
А н а л и з и р у я э п ю р у н а п р я ж е н и й от сдвоенных з а д н и х осей,
м о ж н о з а м е т и т ь , что м а к с и м у м ы а от первой и второй з а д ­
ней оси п р и м е р н о о д и н а к о в ы . С у м м а р н а я э п ю р а н а п р я ж е н и й
при этом п о л у ч а е т с я путем н а л о ж е н и я э п ю р н а п р я ж е н и й от
одиночных осей- В о о б щ е эти э п ю р ы х а р а к т е р и з у ю т р а с п р е ­
д е л я ю щ у ю способность п о к р ы т и я . М е т о д и к а
СоюздорНИИ
почти не у ч и т ы в а е т р а с п р е д е л я ю щ у ю способность слоев д о ­
рожных одежд. Последняя характеризуется углом распреде­
ления д а в л е н и я . И з а н а л и з а э к с п е р и м е н т а л ь н ы х д а н н ы х по
изучению р а с п р е д е л и т е л ь н о й способности п о к р ы т и я получен
угол р а с п р е д е л е н и я , который д л я ц е м е н т н о г р у н т о в о г о покры­
тия р а в е н а = 78°.
м а к с
М
г
выводы
1. И з с р а в н е н и я полученных э к с п е р и м е н т а л ь н ы х значений
и в ы с ч и т а н н ы х по ф о р м у л е Я к у н и н а в ы т е к а е т , что верхние
слои з е м л я н о г о полотна, в отличие от н и ж н и х , не подчиняют­
ся з а к о н у упругости.
2. Грунт з е м л я н о г о полотна при скорости д в и ж е н и я под­
вижной н а г р у з к и с в ы ш е 25—30 км/час р а б о т а е т п р а к т и ч е с к и
с п о с т о я н н ы м д и н а м и ч е с к и м м о д у л е м упругости.
3. В р е м я д е й с т в и я в е р т и к а л ь н ы х н о р м а л ь н ы х н а п р я ж е н и й
з а в и с и т от ч и с л а осей, осевой н а г р у з к и а в т о м о б и л я и ско­
рости д в и ж е н и я .
4. В р е м я д е й с т в и я н а п р я ж е н и й от сдвоенных осей в 1,3—
— 1,4 р а з а б о л ь ш е , чем от одиночной оси. В связи с этим при
расчете н е ж е с т к и х д о р о ж н ы х о д е ж д н е о б х о д и м о у ч и т ы в а т ь
время действия напряжений.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Б а б к о в В. Ф. Напряжения в грунтовых основаниях
ОДежд. — В кн.: Труды Д о р Н И И , вып. I I I . Дориздат, 1941.
дорожных
2. «Испытания дорожных одежд по программе американской
циации сотрудников дорожных организаций», кп. 1. М., 1966.
ассо­
3. Е р м а к о в и ч Д. А. Экспериментальные исследования напряже­
ний и деформаций в дорожных одеждах при воздействии движущего­
ся колеса. — В кн.: Труды ХАДИ, вып. 25. М., 1961.
4. П о к р о в с к и й Г. Н., Б у л ы ч е в В. Т. Исследование напряже­
ний в грунтах и многослойных одеждах при динамической нагрузке. —
В кн.: Труды Д о р Н И И , вып. 1. Гушосдор, 1938.
Научный
редактор канд.
техн. наук А. С.
ИВАНКОВИЧ.
112
1971
ТРУДЫ ц н и и м э
УДК 634.0.383.4:625.033
В. И. КОТЛЯР,
ст. научный
сотрудник
К РАСЧЕТУ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОГИБОВ
ЦЕМЕНТН0ГРУНТ0В0Г0 ПОКРЫТИЯ ЛЕСОВОЗНЫХ
ДОРОГ
П о к р ы т и я л е с о в о з н ы х а в т о д о р о г из грунтов, у к р е п л е н н ы х
цементом, п р и н а д л е ж а т к числу н а и б о л е е современных, рас^
считанных па к р у г л о г о д о в у ю р а б о т у п р е д п р и я т и я .
Из большой и довольно сложной области взаимодействия
между подвижной нагрузкой (лесовозный автопоезд) и до­
р о ж н ы м покрытием из ц е м е н т о г р у н т а мы р а с с м о т р и м здесь
л и ш ь один частный с л у ч а й :
прогиб
дорожного
покрытия
под действием переменной в е р т и к а л ь н о й
нагрузки, движу­
щейся с н е б о л ь ш о й скоростью. Д л я р е ш е н и я з а д а ч и введем
следующие допущения и предпосылки:
1. П о л о с у , по которой д в и ж у т с я
колеса одной
стороны
а в т о м о б и л я , будем считать п е р а з р е з п о й б а л к о й
бесконечно
большой д л и н ы и неизменного сечения, л е ж а щ е й на сплош­
ном упругом о с н о в а н и и .
2- П р е д п о л а г а е м , что колеса при д в и ж е н и и не о т р ы в а ю т ­
ся от п о к р ы т и я и не п о д в е р г а ю т его у д а р н о й н а г р у з к е .
3. И с х о д и м из двусторонней р е а к ц и и
основания,
тогда
как ф а к т и ч е с к и р е а к ц и я в о з м о ж н а т о л ь к о в одном н а п р а в ­
лении (снизу в в е р х ) .
4. П р и н и м а е м , что ф о р м а упругой линии изгиба
балки,
к о л е б л ю щ е й с я от п р о и з в о л ь н о й д и н а м и ч е с к о й
н а г р у з к и (с
учетом н е р о в н о с т е й ) , в любой момент соответствует ф о р м е ,
в о з н и к а ю щ е й от в о з д е й с т в и я
движущейся
постоянной на­
грузки, р а в н о й з н а ч е н и ю д и н а м и ч е с к о й н а г р у з к и , взятой на
тот ж е момент в р е м е н и .
5. П р о и з в о д я расчет, в основу его берем л и н е й н у ю
за­
висимость м е ж д у д а в л е н и е м на покрытие и упругим
проги­
бом последнего.
6. П о с к о л ь к у неупругие с о п р о т и в л е н и я недостаточно изу­
чены, они в расчете не о т р а ж е н ы .
К о г д а по п о к р ы т и ю с постоянной
поступательной
ско­
ростью д в и ж е т с я о д и н о ч н а я система, с о с т о я щ а я из верти­
к а л ь н ы х сил и масс, у п р у г о с в я з а н н ы х м е ж д у собой (рис. 1),
Рис. 1. Силы и массы, действующие па покрытие.
сила Pj о к а з ы в а е т в о з д е й с т в и е на к о м п л е к т рессор, и м е ю щ и й
ж е с т к о с т ь Жз- Н а этом ж е рессорном к о м п л е к т е
находится
масса М (вес технологического о б о р у д о в а н и я
и хлысты).
Вес и м а с с а с а м о г о рессорного к о м п л е к т а
рассматриваются
частично как в х о д я щ и е в п о д р е с с о р е н н у ю часть, а частично
как п е п о д р е с с о р е н н ы е массы. Величины Р и М — силы и
массы, п е р е д а в а е м ы е на ось а в т о м о б и л я , — р а с с м а т р и в а ю т с я
к а к п р у ж и н а , и м е ю щ а я ж е с т к о с т ь Жч- П р и этом вес и м а с с а
самой оси, п е р е д а ю щ и е с я на одно колесо,
рассматриваются
к а к частично п о д р е с с о р е н н ы е , т. е. в х о д я щ и е в
значения
Р и М и частично к а к пеподрессоренные, т. е. в х о д я щ и е в
з н а ч е н и я Р\ и М\. Величины Р\ и М\ п р е д с т а в л я ю т собой вес
и массу колеса и с о о т в е т с т в у ю щ е й части оси ( з а д н е г о м о с т а ) ,
а т а к ж е силовые в о з д е й с т в и я и п е п о д р е с с о р е н н ы е
массы,
непосредственно п е р е д а в а е м ы е на колесо.
Д и н а м и ч е с к у ю р е а к ц и ю п о к р ы т и я к а к б а л к и , л е ж а щ е й на
с п л о ш н о м у п р у г о м основании, о б о з н а ч и м через Q ,
прогиб
б а л к и в сечении под н а г р у з к о й — через у , .
В подвижной
системе к о о р д и н а т хоу, н е и з м е н н о с в я з а н н о й с у к а з а н н о й
в ы ш е одиночной силовой в е р т и к а л ь н о й системой ( т а к в д а л ь ­
нейшем будем н а з ы в а т ь систему в е р т и к а л ь н ы х н а г р у з о к , пе­
р е д а в а е м ы х через колесо на п о к р ы т и е ) , п о л о ж и т е л ь н а я ось
х р а с п о л о ж е н а в сторону д в и ж е н и я по н а п р а в л е н и ю н е з а г р у ­
ж е н н о г о п о к р ы т и я , ось у н а п р а в л е н а в е р т и к а л ь н о в н и з .
Пусть подвижная
система
к о о р д и н а т хоу н а х о д и т с я в
поступательном д в и ж е н и и со скоростью v относительно произ3
2
2
2
2
0
х
0
вольно в ы б р а н н о й
неподвижной
системы
к о о р д и н а т zo'y
(рис. 2). В е р т и к а л ь н ы е силы будем с ч и т а т ь п о л о ж и т е л ь н ы м и ,
'О
Рис. 2. Схема расчета динамических упругих прогибов.
если они действуют вверх, а и з г и б а ю щ и е моменты — в том
случае, если они с о з д а ю т изгиб оси б а л к и в ы п у к л о с т ь ю в сто­
рону п о л о ж и т е л ь н ы х о р д и н а т .
В любой момент в л ю б о м сечении при м а л ы х у г л а х пово­
рота действует и з г и б а ю щ и й момент, р а в н ы й
М =
—Е1-
(1)
где Е — м о д у л ь упругости б а л к и ;
/ — момент инерции сечения.
Д л я о п р е д е л е н и я д и н а м и ч е с к и х модулей упругости м а т е ­
р и а л а ц е м е н т н о г р у н т о в о г о слоя и о с н о в а н и я о п р е д е л я е м пол­
ную относительную о с а д к у . П о л н а я
относительная
осадка
при испытании м а т е р и а л а местным н а г р у ж е н и е м в модели
п о л у п р о с т р а н с т в а к моменту в р е м е н и t о п р е д е л я е т с я по ф о р ­
муле [ 1 ]
(1-^)Р
откуда Е ( 0 = - г ^ с щ -
,
где Е (/) — м о д у л ь упругости м а т е р и а л а при п р о д о л ж и т е л ь ­
ности д е й с т в и я н а г р у з к и ;
1 — упруго-мгновенная деформация;
It — д е ф о р м а ц и я , р а з в и в а ю щ а я с я во времени
(упру­
гое последствие, или п о л з у ч е с т ь ) ;
Ы
Е
м
— мгновенный м о д у л ь упругости;
С
^
=
D (1 - Р - ) Р
2
С (^) — п о л у ч е н н а я из опыта ф у н к ц и я , х а р а к т е р и з у ю щ а я
з а в и с и м о с т ь д е ф о р м а ц и и от
продолжительности
действия нагрузки;
(.1 — к о э ф ф и ц и е н т П у а с с о н а ;
Р — нагрузка;
D — диаметр штампа (колеса).
Д и н а м и ч е с к и й м о д у л ь упругости
материала
покрытия
о б о з н а ч и м буквой Е и о с н о в а н и я — Е У ч и т ы в а я , что оси z и х геометрически
совпадают,
по­
лучим в п о д в и ж н о й системе к о о р д и н а т
ос
M—EI-gjr.
(2)
Величину сплошной, р а в н о м е р н о р а с п р е д е л е н н о й н а г р у з ­
ки о б о з н а ч и м через р (в н а ш е м с л у ч а е это собственный по­
гонный вес р а с с м а т р и в а е м о й б а л к и ) ; погонную п р и в е д е н н у ю
массу б а л к и через q и погонную силу инерции б а л к и и ее
о с н о в а н и я через i.
П р о д и ф ф е р е н ц и р о в а в в ы р а ж е н и е (2), получим
3
г,, д и
Ом
» - £ - « - / >
^
+
<
-
£
/
И
)
В д и ф ф е р е н ц и а л ь н о м у р а в н е н и и не у ч и т ы в а ю т с я
силы
инерции поворота сечения б а л к и и в л и я н и е п е р е р е з ы в а ю щ е й
силы.
Упругий р е а к т и в н ы й погонный отпор о с н о в а н и я в ы р а з и м
q =£
о с
-у,
(5)
Е с — м о д у л ь упругости о с н о в а н и я ( д и н а м и ч е с к и й ) ;
у — у п р у г а я о с а д к а в р а с с м а т р и в а е м о й т о ч к е основа­
ния б а л к и .
П р е н е б р е г а я с и л а м и инерции поворота сечений к о л е б л ю ­
щейся б а л к и при ее изгибе, получим
где
0
<Ру
О п р е д е л и м значения полных п р о и з в о д н ы х упругих про­
гибов // по времени. П о с к о л ь к у по п о к р ы т и ю д в и ж е т с я сило­
вая в е р т и к а л ь н а я
система Р,М, и з м е н я ю щ а я
во времени
воздействие па б а л к у , величина упругой о с а д к и у з а в и с и т
как от р а с с т о я н и я х сечения, в котором о п р е д е л я е т с я эта
осадка, до д в и ж у щ е й с я системы Р, М, гак и от в р е м е н и t, т. е.
У = У(х.
О-
Полный д и ф ф е р е н ц и а л dy будет
*У=
(7)
Отсчет времени t начнем с момента прохода
подвижной
силовой системы Р, М, д в и ж у щ е й с я с постоянной с к о р о с т ь ю v
через н а ч а л о о н е п о д в и ж н о й системы к о о р д и н а т zo'y. Тогда
связь м е ж д у а б с ц и с с а м и z и х будет х = z — z . Абсцисса пачала п о д в и ж н о й системы к о о р д и н а т
о т с ч и т ы в а е т с я от не­
подвижной системы z = vt. П о э т о м у
0
0
x = z
—
vt.
(8)
Р а с с м о т р и м к о л е б а т е л ь н ы й процесс сечения А (см. рис. 2 ) ,
имеющего неизменную абсциссу z в н е п о д в и ж н о й
системе
координат и п е р е м е н н у ю абсциссу х в п о д в и ж н о й
системе
координат. Д л я этого с л у ч а я
a
х = z —vt
dx = —vdt.
a
(9)
В о з в р а щ а я с ь к в ы р а ж е н и ю полного д и ф ф е р е н ц и а л а dy и
з а м е н я я д и ф ф е р е н ц и а л dx т о л ь к о что н а й д е н н ы м з н а ч е н и е м ,
получим dy =
[ \ -
v %)
dt,
отсюда
Д и ф ф е р е н ц и р у я е щ е р а з полным
dt-
dt
A
U
dx d t
+
о б р а з о м по /, получим
v
2
K
dx
>
П о д с т а в л я я в у р а в н е н и е (4) п р и в е д е н н ы е в ы ш е в ы р а ж е ­
ния, получим основное у р а в н е н и е к о л е б а н и я б а л к и , л е ж а ­
щей па сплошном упругом основании при воздействии оди­
ночной переменной силовой н а г р у з к и
дх* ^ Eldfl
'
EI
У
iA
EI
В в и д у с л о ж н о с т и р е ш е н и я полученного
\>
уравнения
рас-
с м о т р и м ч а с т н ы й с л у ч а й , когда д в и ж е т с я п о с т о я н н а я с и л о в а я
система и неровностей на д о р о ж н о м п о к р ы т и и нет. Т о г д а ,
очевидно, в п о д в и ж н о й системе к о о р д и н а т ф о р м а
упругой
линии изгиба п о к р ы т и я ( б а л к и ) будет о с т а в а т ь с я неизмен­
ной во времени и с м е щ е н и я в сечении А б а л к и б у д у т з а ­
висеть т о л ь к о от р а с с т о я н и я х этого сечения д о д в и ж у щ е й с я
силовой системы. Это в свою о ч е р е д ь о з н а ч а е т , что в в ы р а ­
ж е н и я х (10) и (11) полных п р о и з в о д н ы х ф у н к ц и й у ч а с т н ы е
г
ду
д"-у,
ду
производные-^-,
и - ^ - б у д у т равны нулю и урав­
нение (12) п р е в р а щ а е т с я в о б ы к н о в е н н о е л и н е й н о е д и ф ф е р е н ­
циальное уравнение с постоянными коэффициентами
l
dy
.
1
ть
Е.
г
<1 у
1 ? + 1 Г ' ^ + Т Г ^
~ЁГ-
( 1 3 )
Т а к к а к при х = 0 на б а л к у действует
сосредоточенная
с и л а , то мы р а с с м о т р и м о т д е л ь н о п р а в у ю и л е в у ю ветви упру­
гой линии б а л к и , и з г и б а ю щ е й с я под н а г р у з к о й .
Ординаты
п р а в о й части о б о з н а ч и м через у
и левой части — через
у_ .
Д о п у с к а я , что б а л к а н е о г р а н и ч е н н о п р о с т и р а е т с я
в
обе стороны, получим очевидное у с л о в и е
+х
х
у ±
Р
-> -=— при
X
-> +
оо.
Условия с о п р я ж е н и я левой и п р а в о й ветви упругой линии
в сечении под н а г р у з к о й при х = 0 будут с л е д у ю щ и м и :
У + х = У-х
У+х = у 1
У+х =
+ х
У-х -
х
У- X
(14)
Е /
П е р в ы е три р а в е н с т в а с о д е р ж а т т р е б о в а н и е , чтобы ор­
д и н а т а , к а с а т е л ь н а я и к р и в и з н а л е в о й и п р а в о й частей упру­
гой линии п р о г н у в ш е й с я б а л к и в сечении под н а г р у з к о й были
равны друг другу (условие равенства
кривизны левой и
п р а в о й частей в ы т е к а е т из того, что и з г и б а ю щ и й м о м е н т не
п р е т е р п е в а е т р а з р ы в а под н а г р у з к о й ) . П о с л е д н е е из
усло­
вий (14) с л е д у е т из того, что р а з н о с т ь поперечных сил с п р а ­
ва и с л е в а от сечения под н а г р у з к о й р а в н а
динамической
реакции Q балки.
К а к известно, о б щ е е р е ш е н и е у р а в н е н и я (13) с л а г а е т с я
0
из ч а с т н о г о р е ш е н и я у й о б щ е г о р е ш е н и я о д н о р о д н о г о у р а в '
нения, полученного после о т б р а с ы в а н и я п р а в о й части
г
Ч а с т н о е р е ш е н и е «/, будет
(16)
Характеристическим
уравнением
1
£7
г» +
1
(15)
будет
4£ т/ - = 0.
(17)
Н а й д е м корни этого х а р а к т е р и с т и ч е с к о г о у р а в н е н и я
Они б у д у т р а в н ы
[2;3].
4Е1
4£/
(18)
«
Запишем
I / = /
а
х
ь =
• 1/1/
±
I/ V
общее
решение
+ c s'mbx)
(Cicasbx
+
2
^ос
mv-
,
Т
е
-
Т
однородного уравнения
/"
а х
(с cos
b.\'
3
+ с< sin
ft.v).
(15)
(19)
П р и с о е д и н я я к этому в ы р а ж е н и ю ч а с т н о е решение (16)
у р а в н е н и я (13), получим его о б щ и й и н т е г р а л в виде
у
—
I
cos bx + с sin bx)
а х
/~
+
2
а х
(с cos bx +
3
Р
+
с sin fex) +
•
-р—
4
(20)
ОС
Т а к к а к при .v
+ оо д о л ж н о ц
'
у
"
+ х
==/-
а х
у_х — *
Я
~р
( г cos/;.v + с sin fr.v) +
3
а х
4
, то
''ос
•
ic cosfe.v - f ^ s i n f e * ) + -в—.
3
(21)
(22)
ОС
П е р е й д е м т е п е р ь к о т ы с к а н и ю п р о и з в о л ь н ы х постоянных
i . <2. з , и с , исходя из условий (14) с о п р я ж е н и я
левой и
правой частей упругой л и н и и .
f
с
4
Д л я этого н а й д е м з н а ч е н и я первой, второй и третьей про­
изводных В ы р а ж е н и й (21) и ( 2 2 ) .
Проведя преобразования и приравнивая значения у
и
+
Р
у_х при х = 0, получим с +
—р—• = с + - я — , т. е. с = с .
3
х
с
В д а л ь н е й ш е м С[ и с
к а к при л: = 0
будем
3
{
£
ос
= — ( Уо — bc );
у'..
4
3
ос
обозначать
а
у'+х
х
Р
через у - Гак
0
= ау -^Ьс ,
х
0
то,
2
п р и р а в н и в а я их, получим с = 2-^- (/о + с .
4
Т р е т ь е из условий
2
2
(а —
b )y
(14) п р и в о д и т к р а в е н с т в у
2
— 2abc =
0
2
2
(а — b )y
4
+ 2abc ,
0
откуда
2
с = — с.
4
2
З а м е н я я с его в ы р а ж е н и е м через с , получим с = — у у
4
2
2
0
и с = -f-y„.
4
Т а к и м о б р а з о м , мы в ы р а з и л и все п р о и з в о л ь н ы е постоян­
ные через величину уа.
В с т а в и в в ф о р м у л ы первой, второй и т р е т ь е й
произвол
пых в ы р а ж е н и й (21) и (22) н а й д е н н ы е з н а ч е н и я с с , с и с '
и у ч и т ы в а я , что при х = 0 з н а ч е н и я г/, г/' и у " д л я обеих
ветвей с о в п а д а ю т и в п р и н я т ы х о б о з н а ч е н и я х имеют в и д
ь
,
2
3
Р •
Ух=о = Уо + р — .
У'х=о = 0;
2
у" _о = - у ( а
х
2
+ Ь ).
0
(23)
К р о м е того, при х = 0
(у"х) -о
х
=г/ 2а(а
0
2
+ 62);
(24)
(У-х)х-о = - ^ 2 а ( а 2 + 62).
0
П е р е й д е м к о п р е д е л е н и ю у . В соответствии с последним
р а в е н с т в о м (14) и п о л ь з у я с ь ф о р м у л а м и (24), з а п и ш е м
й
2
~у [2а{а
0
2
2
+ Ь ) + 2а(а
или-4ш/ (а
0
2
+
2
+ Ь) =
=
,
&
4
ГДе Q — д и н а м и ч е с к а я р е а к ц и я б а л к и ;
i
Е — м о д у л ь упругости м а т е р и а л а п о к р ы т и я ;
/ — момент инерции п р о г н у в ш е г о с я сечения п о к р ы т и я .
П е р е п и ш е м это р а в е н с т в о
0
Q
0
2
= -4EIy a(a*
+ b ).
0
(25)
П е р е й д е м теперь к р а с с м о т р е н и ю
движения
одиночной
силовой системы. Е с л и т а к а я система
представляет
собой
постоянную силу Р ( д а в л е н и е на к о л е с о ) , что в о з м о ж н о при
д в и ж е н и и а в т о п о е з д а по п о к р ы т и ю с абсолютной ровностью,
то Q = Р. П о э т о м у
0
Уо
Результаты
ны на рис. 3.
2
(26)
г
\Е 1а ( л + Ь ) •
вычислений
по д а н н о м у
методу
представле­
1,2
1,0
<Р--Чт
с
,3,1т
/
0,6
20
Цкм/wc
Рис. 3. Изменение упругого прогиба покрытия в зависимости от
сти движения и нагрузки на ось.
скоро­
ВЫВОДЫ
1. В е л и ч и н а д и н а м и ч е с к о г о прогиба
дорожной
одежды
з а в и с и т от н а г р у з к и па колесо, т о л щ и н ы
покрытия,
кон­
струкции п о д с т и л а ю щ и х слоев, к а ч е с т в а м а т е р и а л а и скоро­
сти д в и ж е н и я .
2. С у в е л и ч е н и е м скорости д в и ж е н и я величина д и н а м и ­
ческого прогиба у м е н ь ш а е т с я , а с увеличением н а г р у з к и
на
колесо — у в е л и ч и в а е т с я .
ЛИТЕРАТУРА
1. К о р с у н с к и й М. Б. Пути учета фактора времени при расчете
дорожных одежд. — В кн.: «Материалы к научно-технической конферен­
ции по динамическим воздействиям на грунты и одежды автомобильных
дорог». Л., Стройиздат, 1964.
2. Б р о н ш т е й н И. Н., С е м е н д я е в К. Л. Справочник по ма­
тематике для инженеров и учащихся вузов, изд. 3. М., Гостехиздат, 1953.
3. Ш у м я г с к и й
ний. М., Гостехиздат,
Б. М. Таблицы для решения кубических уравне­
1950.
4. Р ж а н и ц ы н А. Р. Некоторые вопросы механики систем, дефор­
мирующихся во времени. М. — Л., Гостехиздат, 1949.
5. К о р е н е в Б. Г. и Р у ч и н с к и й М. Н. Некоторые задачи дина­
мики балок на упругом основании. Научное сообщение № 120 Централь­
ного научно-исследовательского
института промышленных
сооружений.
М., Гос. изд. лит. по стро-ву и архитектуре, 1955.
Научный
редактор
канд.
техн. наук
Л.
С.
ИВАНКОВИЧ.
ТРУДЫ ЦНЙИМЭ
1971
УДК 634.0.383.4:625.03
Б. Н. СМИРНОВ,
канд- техн. наук,
А. И. ХОЛОПОВ
и А. П.
КУДРЯВЦЕВА,
ст. научные
сотрудники
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОЙ НАГРУЗКИ
НА КОНЕЦ ПЛИТЫ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОСЛЕДНЕЙ
С ОСНОВАНИЕМ АВТОДОРОГ
И з г и б а ю щ и е м о м е н т ы в поперечном сечении плит колей­
ного п о к р ы т и я л е с о в о з н ы х а в т о д о р о г
принято
определять
по методу д - р а техн. н а у к М . И . Г о р б у н о в а - П о с а д о в а с ис­
п о л ь з о в а н и е м т а б л и ц [1]. В этом с л у ч а е плиты
рассматри­
в а ю т с я к а к полосы, а р а б о т а о с н о в а н и я под ними — в усло­
виях плоской д е ф о р м а ц и и . Т а к о е д о п у щ е н и е д а е т
незначи­
тельную погрешность,
которая
корректируется
введением
поправочных коэффициентов.
В ы в о д о р а б о т е о с н о в а н и я под плитой по модели л и н е й ­
но д е ф о р м и р у е м о г о п о л у п р о с т р а н с т в а с д е л а н г л а в н ы м
об­
р а з о м на б а з е и с с л е д о в а н и я р а б о т ы плит и о с н о в а н и я под
ними при ц е н т р а л ь н о м п р и л о ж е н и и н а г р у з к и . З д е с ь к о н т а к т
плиты с о с н о в а н и е м п р о и с х о д и т по всей п л о щ а д и и сущест­
венных отступлений от т е о р е т и ч е с к и х п р е д п о с ы л о к не н а б л ю ­
д а е т с я [ 3 ] . К о г д а ж е н а г р у з к а в о з д е й с т в у е т на один конец
плиты, с ч и т а л о с ь , что п р о т и в о п о л о ж н ы й , н е з а г р у ж е н н ы й ко­
нец ее о т р ы в а е т с я от о с н о в а н и я , а это п р о т и в о р е ч и т
теории
[ 1 ] . А р а з т а к , т о и р а с ч е т н ы й и з г и б а ю щ и й момент
будет
н е з н а ч и т е л ь н ы м . О т с ю д а и а р м и р о в а н и е верхней зоны д о ­
рожных плит производилось конструктивно и верхняя арма­
т у р а с о с т а в л я л а п р и м е р н о 40% а р м а т у р ы н и ж н е й з о н ы [ 4 ] .
В процессе э к с п л у а т а ц и и плит т а к и х к о н с т р у к ц и й в п о к р ы ­
тии л е с о в о з н ы х а в т о д о р о г в ы я в и л о с ь , что из-за недостаточ­
ности а р м и р о в а н и я их в е р х н е й з о н ы н а поверхности
плит
п о я в л я ю т с я поперечные р а с к р ы в а ю щ и е с я до 1 мм
трещины
при р а б о т е их в расчетных у с л о в и я х .
Ч т о б ы в ы я с н и т ь причины
возникновения
значительных
о т р и ц а т е л ь н ы х и з г и б а ю щ и х моментов в плитах, в 1964 г. в
О л е н и н с к о м л е с п р о м х о з е Ц Н И И М Э были п р о в е д е н ы экспе­
р и м е н т а л ь н ы е и с с л е д о в а н и я по
изучению
взаимодействия
колейного п о к р ы т и я с о с н о в а н и е м .
З а п и с ь прогибов
плит
производилась
осциллографом
ОТ-24.
К а к видно из рис. 1, где приведены э п ю р ы прогибов плит
при воздействии к о л е с а на конец плиты через м е с я ц после их
у к л а д к и в покрытие, плиты не полностью п р и л е г а ю т к Gene­
ve Aw/fe
Рис. I . Эпюры прогибов (мм) плиты при воздействии расчетного
автопоезда на конец / / . Длина плиты 3 м.
колеса
в а н и ю , н е з а г р у ж е н н ы й конец о т р ы в а е т с я от него, а величина
о т р и ц а т е л ь н о г о и з г и б а ю щ е г о м о м е н т а в поперечном сечении
плиты н е з н а ч и т е л ь н а З д е с ь
незагруженный
конец
плиты
у д е р ж и в а е т с я весовой с о с т а в л я ю щ е й к а к этого конца, т а к и
конца соседней плиты, усилие от которого п е р е д а е т с я через
с т ы к о в о е соединение, и с и л а м и трения боковых г р а н е й плит
о п е с ч а н у ю з а с ы п к у . О т р ы в н е з а г р у ж е н н о г о конца плиты от
основания о б ъ я с н я е т с я тем, что у д е р ж и в а ю щ и х сил недоста­
точно, вследствие чего т е о р е т и ч е с к и е
предпосылки работы
плиты при воздействии н а г р у з к и на ее конец в д а н н о м слу-
чае не соответствуют д е й с т в и т е л ь н ы м у с л о в и я м
работы, а
э к с п е р и м е н т а л ь н а я величина
отрицательного
изгибающего
момента м е н ь ш е теоретической.
Н а рис. 2 п р и в е д е н ы изогнутые оси плит колейного по­
к р ы т и я , з а п и с ь которых б ы л а п р о и з в е д е н а
через 3 м е с я ц а
после у к л а д к и плит.
У-км/ча£
V-30 км/час
1
V-40км/чае
—.-
Е
%
Рис. 2. Эпюры прогибов (мм) плиты при воздействии расчетного
автопоезда на конец / . Длина плиты 3 м.
колоса
П е с ч а н а я з а с ы п к а м е ж к о л е й н о г о п р о с т р а н с т в а и обочин
б ы л а у п л о т н е н а , а в ы п а в ш и е после у к л а д к и колейного
по­
к р ы т и я д о ж д и с п о с о б с т в о в а л и к о н с о л и д а ц и и грунта з а с ы п к и
и о б р а з о в а н и ю более плотного к о н т а к т а м е ж д у плитой и ос­
нованием. П р и в л а ж н о м основании и уплотненной песчаной
з а с ы п к е сил т р е н и я , с ц е п л е н и я , веса плит и присоса к ос­
н о в а н и ю о к а з а л о с ь д о с т а т о ч н о , чтобы в о с п р е п я т с т в о в а т ь при­
п о д н и м а н и ю н е з а г р у ж е н н о г о конца плиты. В з а и м о д е й с т в и е
плиты с о с н о в а н и е м при п о д в и ж н о й
нагрузке
происходит
здесь в соответствии с т е о р е т и ч е с к и м и п р е д п о с ы л к а м и и чет­
ко п р о с л е ж и в а е т с я з а в и с и м о с т ь м е ж д у величиной о т р ы в а не­
з а г р у ж е н н о г о конца плиты от о с н о в а н и я и скоростью д в и ж е ­
ния опытной н а г р у з к и .
С увеличением скорости д в и ж е н и я а в т о п о е з д а р о л ь сил
инерции и присоса плиты к о с н о в а н и ю в у д е р ж а н и и н е з а г р у ­
ж е н н о г о конца п л и т ы т о ж е у в е л и ч и в а е т с я . О п ы т н а я н а г р у з ­
ка во всех с л у ч а я х — колесо а в т о м о б и л я
типа
М А З (Р =
= 5,1 г ) .
I_
I
Рис. 3. Эпюры прогибов (мм) плиты при воздействии колес
Длина плиты 6 м.
автопоезда.
Н а рис. 3 приведены э п ю р ы прогибов плит д л и н о й 6 м
при п р и г р у з к е п р о т и в о п о л о ж н о г о конца плиты д р у г и м и ко­
л е с а м и а в т о м о б и л я . П о д о б н ы е ж е э п ю р ы прогибов (см. рис. 2)
в о з н и к а ю т и при меньших у д е р ж и в а ю щ и х с и л а х , но при д р у ­
гой схеме з а г р у з к и , а именно к о г д а п р и г р у з к а д р у г о г о конца
дополнительно осуществляется колесами автомобиля
через
стыковое соединение от соседней плиты.
Все эти д а н н ы е получены на г р у н т о в о м основании с пес­
чаным п о д с т и л а ю щ и м слоем. П р и в е д е н н ы й м о д у л ь д е ф о р м а ­
ции о с н о в а н и я под плитой — 200 — 300
кгс/см .
Исследование в производственных
у с л о в и я х всех трех
видов в з а и м о д е й с т в и я
между
плитами
и
основанием
(см. рис. 1,2,3) п о к а з а л о , что при в о з д е й с т в и и одного коле­
са на конец плиты происходит или о т р ы в ее п р о т и в о п о л о ж н о ­
го конца от о с н о в а н и я , или п р о т и в о п о л о ж н ы й конец
плиты
не о т р ы в а е т с я от основания из-за в л и я н и я веса плит, сил
инерции, т р е н и я и присоса и из-за п р и г р у з к и его д р у г и м и
к о л е с а м и а в т о п о е з д а . В последнем с л у ч а е п р и г р у з к а проти­
в о п о л о ж н о г о конца плиты о с у щ е с т в л я е т с я л и б о
непосред­
ственно к о л е с а м и , л и б о через стыковое соединение от со­
седней плиты. И с с л е д о в а н и я п о к а з а л и т а к ж е , что в п л и т а х
колейного п о к р ы т и я при воздействии р а с ч е т н о г о колеса ав2
топоезда на конец плиты в о з н и к а ю т з н а ч и т е л ь н ы е отрица­
т е л ь н ы е и з г и б а ю щ и е моменты- В о з н и к н о в е н и е
незначитель­
ных и з г и б а ю щ и х моментов (см. рис. 1) — э т о частный случай
и у ч и т ы в а т ь их при расчете и к о н с т р у и р о в а н и и не следует.
К р о м е того, б ы л о выяснено, что в з а и м о д е й с т в и е плиты с
основанием м о ж н о м о д е л и р о в а т ь
согласно
теоретическим
п р е д п о с ы л к а м р а б о т ы о с н о в а н и я по м о д е л и л и н е й н о д е ф о р ­
мируемого п о л у п р о с т р а н с т в а . Н о в п р о и з в о д с т в е н н ы х усло­
виях т р у д н о б ы л о с о з д а т ь четкую схему э к с п е р и м е н т а с
целью п р о в е р к и м е т о д а о п р е д е л е н и я величины
изгибающих
моментов в поперечном сечении плиты, т а к к а к силы, у д е р ­
ж и в а ю щ и е конец ее, имели непостоянный и н е о п р е д е л е н н ы й
х а р а к т е р . П о э т о м у э к с п е р и м е н т ы б ы л и п р о д о л ж е н ы на стенас, где з а м е р я л и с ь о с а д к и сечений плит, и з г и б а ю щ и е
мо­
менты и силы о т р ы в а н е з а г р у ж е н н о г о к о н ц а плиты от ос­
нования.
С т е н д о в ы м и с п ы т а н и я м были п о д в е р г н у т ы ж е л е з о б е т о н ­
ные плиты к о н с т р у к ц и и Ц Н И И М Э - М А Д И р а з м е р о м 2 X 1 X
X 0,14 м и 3 X 1 X 0,14 м на у п р у г о м основании с модулем
д е ф о р м а ц и и Е — 50 кгс/см
и 150 кгс/см
под ш т а м п о м д и а ­
метром 50 см. Д л я з а м е р о в и з г и б а ю щ и х м о м е н т о в в попереч­
ном сечении плит и с п о л ь з о в а л а с ь т е н з о м е т р и ч е с к а я а п п а р а ­
тура. Н о о п р е д е л и т ь и з г и б а ю щ и е моменты по н а п р я ж е н и я м
очень т р у д н о и не всегда м о ж н о п о л у ч и т ь точные р е з у л ь т а ­
ты, п о с к о л ь к у у ч а с т и е бетона с ж а т о й и р а с т я н у т о й зон ж е л е ­
з о б е т о н н о г о и з д е л и я не т а к - т о л е г к о п о д д а е т с я учету. Поэто­
му к р о м е з а м е р а величины и з г и б а ю щ е г о момента по н а п р я ­
ж е н и я м его величина к о н т р о л и р о в а л а с ь по к р и в и з н е изогну­
той оси п л и т ы .
К а к известно [ 5 ] , к р и в и з н а
изгибающего железобетон­
ного и з д е л и я х а р а к т е р н а д л я его н а п р я ж е н н о г о
состояния.
Если д в а и з д е л и я с одними и теми ж е п а р а м е т р а м и имеют
на к а к о м - л и б о у ч а с т к е о д и н а к о в у ю к р и в и з н у , то и и з г и б а ю ­
щие моменты в сечениях этих у ч а с т к о в о д и н а к о в ы н е з а в и с и ­
мо от условий р а б о т ы плиты. Н а основе этого п р о и з в о д и л о с ь
с р а в н е н и е э п ю р прогибов плит, и с п ы т а н н ы х па у п р у г о м ос­
новании и на д в у х о п о р а х . П р и и с п ы т а н и и плит на двух опо­
рах величина и з г и б а ю щ е г о м о м е н т а о п р е д е л я е т с я с достаточ­
ной точностью и м о ж е т с л у ж и т ь критерием д л я проверки.
Д л я о п р е д е л е н и я величины
изгибающего
момента
по
кривизне плиты с н а ч а л а и с п ы т ы в а л и с ь к а к б а л к и на д в у х
опорах, где в ы я с н и л и с ь х а р а к т е р р а с к р ы т и я т р е щ и н плиты,
ее ж е с т к о с т ь при о п р е д е л е н н ы х и з г и б а ю щ и х моментах, а т а к ­
ж е э п ю р ы прогибов. З а т е м плиты и с п ы т ы в а л и с ь на у п р у г о м
основании с з а м е р о м н а п р я ж е н и й и о с а д о к плиты. П о л у ч е н ­
ные р е з у л ь т а т ы с о п о с т а в л я л и с ь .
Б ы л о у с т а н о в л е н о , что х а р а к т е р прогибов на всем
про­
т я ж е н и и плиты при и с п ы т а н и я х в п р о и з в о д с т в е н н ы х у с л о в и я х
0
2
2
и на стенде не с о в п а д а е т . П р и и с п ы т а н и и плит под п о д в и ж ­
ной н а г р у з к о й были отмечены р е з к о в ы р а ж е н н ы е
прогибы
под к о л е с а м и а в т о п о е з д а в виде д в и ж у щ е й с я по плите вол­
ны. П р и испытании плит на у п р у г о м основании при статиче­
ском воздействии н а г р у з к и х а р а к т е р прогибов в о б щ е м соот­
ветствует х а р а к т е р у прогибов плиты при испытании ее па
двух о п о р а х (рис. 4 ) , причем н а и б о л ь ш е е с б л и ж е н и е отмечс-
Н*2)0гм В- !)0тм'
Рис. 4. Сравнение характера линий прогибов плиты:
•
— при испытании
на
основании
с модулем
деформации
— X — X — X — при испытании на д в у х о п о р а х .
50
кгс/смг;
по при с р а в н е н и и р е з у л ь т а т о в и с п ы т а н и я плит на с л а б ы х ос­
нованияхП р и испытании плит на стенде д л я
большей
достовер­
ности р е з у л ь т а т о в одна и та ж е плита и с п ы т ы в а л а с ь по двум
с х е м а м з а г р у ж е н и я : 1) при н а г р у ж е н и и одного конца другой
у д е р ж и в а л с я п р у ж и н н ы м д и н а м о м е т р о м , и з м е р я в ш и м усилие
о т р ы в а (рис. 5, а ) ; 2) при н а г р у ж е н и и одного конца в о з м о ж ­
ность о т р ы в а д р у г о г о и с к л ю ч а л а с ь (рис. 5 , 6 ) . В том и дру­
гом с л у ч а е з а м е р о с а д к и п р о и з в о д и л с я и н д и к а т о р н ы м и
го­
л о в к а м и часового типа, а н а п р я ж е н и я в а р м а т у р н ы х с т е р ж ­
н я х — автоматическим измерителем
деформаций ЛИД-1М.
Т р е щ и н ы и з м е р я л и с ь и з м е р и т е л ь н о й л у п о й с ценой д е л е н и я
0,05 мм. П о первой схеме б ы л и и с п ы т а н ы три плиты. . Р е з у л ь ­
т а т ы у всех трех б ы л и п р и м е р н о о д и н а к о в ы м и .
Н а рис. 5,6 приведены э к с п е р и м е н т а л ь н ы е / и теорети­
ческие 2 э п ю р ы прогибов плит на основании с модулем де­
ф о р м а ц и и под плитой 81 кгс/см .
В ходе эксперимента было
у с т а н о в л е н о , что т е о р е т и ч е с к и е п р е д п о с ы л к и р а б о т ы
плиты
на упругом основании (при р а с с м о т р е н и и
работы
плит в
условиях плоской д е ф о р м а ц и и
основания)
соответствуют
реальной ее р а б о т е . Т а к , величина э к с п е р и м е н т а л ь н о й осадки
з а г р у ж е н н о г о конца плиты с о в п а д а е т с теоретической, а уси­
л и е о т р ы в а п р о т и в о п о л о ж н о г о конца ее от о с н о в а н и я — с ве­
личиной расчетного у с и л и я . П р и ч е м р а с с т о я н и е от конца пли­
ты д о м а к с и м а л ь н о й кривизны ее изогнутой оси при экспери­
менте с д в и г а е т с я б л и ж е к центру, чем при т е о р е т и ч е с к о м рас­
чете. Л и н и и прогибов поверхности
основания
под
плитой
2
P--7m
P=0№\ \P=QS6n
1)
Р-7/п
ff////M//
?^
f *
! ^
У + . 5
Рис. 5. Эпюры прогибов плит при испытании на упругом основании:
« — с незащемленным концом; б — с защемленным концом.
были р а с с ч и т а н ы к о м б и н и р о в а н н ы м
способом [ 6 ] . О с а д к а
о с н о в а н и я под плитой, м о д у л ь д е ф о р м а ц и и
основания
и
ж е с т к о с т ь поперечного сечения плиты были в з я т ы из экспе­
римента.
Пример расчета осадки основания иод плитой
1. О п р е д е л я е м п о к а з а т е л ь гибкости плиты
, _
1
3
(1 - 0,16») X 3,14 X 810 X 1 X 1,5
(1 - 0 , 3 ) Х 4 Х 175
2
_
~
1
U
' -
Если ^ > 1 0 ,
плита относится
к расчетной категории
бес­
конечно д л и н н ы х п о л о с .
2. О п р е д е л я е м
характеристику
плиты
з
3. О п р е д е л я е м ш а г т а б л и ч н ы х
данных
х = 0,2 X 0,72 = 0,144
м.
4. О п р е д е л я е м с о о т н о ш е н и е сторон у ч а с т к а
Ь
с
=
оЖ
7
=-
5. С о с т а в л я е м т а б л . 1.
0,144
0,288
0,432
0,576
0,720
0,864
1,008
1,152
1,296
1,440
1,584
1,728
1,872
2,016
2,160
2,304
2,448
2,592
2,736
2,880
Итого
1,60
1,16
0,73
0,48
0,31
0,21
0,11
0,05
0,01
—0,02
—0,04
—0,05
—0,05
—0,05
—0,05
—0,05
—0,05
—0,04
—0,04
—0,03
15,5
11,3
7,1
4,65
3,0
2,04
1,07
0,485
0,097
—0,196
—0,39
—0,485
—0,0485
—0,485
—0,485
—0,485
—0,485
—0,39
—0,39
—0,29
I.
Усилия реактивного от­
пора на участок, т
основание/» — р —т1м
Давление от плиты на
сстояние
г конца
иты, м
Единичные нагрузки
(безразмерные величи­
ны) р
г
Таблица
2,22 + 1,11
1,63
1,03
0,67
0,43
0,30
0,154
0,070
0,014
—0,028
—0,056
—0,070
—0,070
—0,070
—0,070
—0,070
—0,070
-0,056
-0,056
—0,042
+ 7,61 7 т
—0,558
I
6. О п р е д е л я е м величину у ' д л я конца
плиты
у' = 2,22-1,04 + 1,11-1,04 + 1,63- 0 , 5 7 + 1,03-0,382 +
+ 0,67-0,284 + 0,43-0,227 + 0,30-0,185 + 0,154-0,160 +
+ 0,070-0,138 + 0,014-0,122 + 0,028 • 0,109 — 0,056 - 0,099—
— 0,070 • 0,089—0,070 • 0,079—0,070 • 0,069—0,070 • 0,061 —
— 0,070 • 0,053—0,070 • 0,046—0,056 • 0,039—0,056 • 0,032—
—0,042-0,026—5,118.
7. О п р е д е л я е м о с а д к у конца плиты
=
У
5
2
. Ч 8 ( 1 — О.ЗО )
3,14X810X0,144
_
1 о
'
9
_
U
J
М
М
-
8. О п р е д е л я е м величину у ' д л я п р о т и в о п о л о ж н о г о
плиты
конца
у' = —0,056 • 1,04—0,042 • 0,574—0,056 • 0,574—0,07 • 0,382—
—0,07 • 0,284—0,07 • 0,227—0,07 • 0,185—0,07 • 0,16—0,07 X
X 0,138—0,056-0,122—0,028-0,109 + 0,028-0,099 + 0,070 X
X 0,089 + 0,154-0,079 + 0,3-0,069 + 0,43-0,061 + 0,67 ><
X 0,053 + 1,03-0,046 + 1,63-0,039 + 2,22-0,033 + 1,11 -0,026 « 0.
9. О с а д к а п р о т и в о п о л о ж н о г о конца плиты о к о л о
10. О п р е д е л я е м величину у' д л я центра плиты
нуля.
у' = —0,056-1,04—0,070-0,574—0,07-0,382—0,07-0,284—0,07 • 0,227—0,07 • 0,185—0,07 -0,16—0,056-0,138 - 0 , 0 5 6 X
X 0,122—0,042-0,09-0,028-0,574+0,014-0,382 + 0,07 л
X 0,284 + 0,154 • 0,227 + 0,3 • 0,185 + 0,43 -0,16 + 0,67 • 0,138 +
+ 1,03-0,122+ 1,63-0,109 + 2,22-0,099 + 1,11-0,089 = 0,663.
11.Определяем о с а д к у центра
У
_
~
плиты
0,663 х (1-0,3-).
"3,14 X 890 X 0J44
_ . _
~
1
,
Ь
И
Ш
'
12. О п р е д е л я е м величину у' д л я четверти
плиты
у' = 0,43 • 1,04 + 0,67 • 0,574 + 1,03 • 0,382 + 1,63 • 0,284 +
+ 3,33-0,227 + 0,30-0,574 + 0,154-0,382 + 0,07-0,284 +
+ 0,014- 0,227—0,028 • 0,185—0,056 -0,16—0,07 • 0,138—
—0,07-0,122—0,07 • 0,109—0,07 • 0,099—0,07 • 0,089—
—0,07 • 0,079—0,056 • 0,069—0,056 • 0,061 —0,042 X
X 0,053 = 2,633.
13. О п р е д е л я е м о с а д к у в четверти плиты
2
ч
У
2,633(1—0,3 )
"ЗТ4Х8101< о Ж
=
г
-
Ь
'
4
м
м
-
К а к в ы я в и л о с ь при с р а в н е н и и теоретической и экспери­
м е н т а л ь н о й э п ю р прогибов, р а с х о ж д е н и е в основном н а б л ю ­
д а е т с я в величине о с а д к и п р о т и в о п о л о ж н о г о конца плиты. П о
теории, он не п р и п о д н и м а е т с я , а при э к с п е р и м е н т е величина
п о д ъ е м а его д о с т и г а е т нескольких м и л л и м е т р о в . Д л я более
строгой п р о в е р к и были п р о в е д е н ы э к с п е р и м е н т ы , при кото­
рых п р о т и в о п о л о ж н ы й конец плиты не мог о т р ы в а т ь с я от ос­
н о в а н и я ( р и с . 5,6).
Расчетные данные и
п р и в е д е н ы в т а б л . 2.
результаты
стендовых
испытаний
Таблица
Экспериментальные
величины
Показатели
Осадка
загруженного
конца
плиты,
11,9
11,4
1,65
—0,92
-0,08
0,0
—2,1
0,0
1,02
1,4
1,4
1,62
1,5
1,55
0,56
0,54
12,9
Осадка основания в середине
пли­
ты, мм
Осадка
противоположного
конца
плиты, мм
Расстояние от загруженного
конца
плиты до максимальной кривизны ли­
нии ее прогиба, м
Величина
максимального
изгибаю­
щего момента, тм
Суммарная величина отрыва проти­
воположного конца плиты от осно­
вания, т
2
выводы
1. П р о и з в о д с т в е н н ы е и с п ы т а н и я плит п о к а з а л и , что взаи­
модействие колес а в т о п о е з д а с п л и т а м и происходит в соответ­
ствии с теоретическими п р е д п о с ы л к а м и л и н е й н о д е ф о р м и р у е ­
мого п о л у п р о с т р а н с т в а .
2. В р е з у л ь т а т е стендовых испытаний б ы л о у с т а н о в л е н о ,
что при с о з д а н и и условий, о т в е ч а ю щ и х т р е б о в а н и я м линейно
д е ф о р м и р у е м о г о п о л у п р о с т р а н с т в а , применение т а б л и ц Горбунова-Посадова для определения отрицательного
момента
при воздействии н а г р у з к и на конец плиты вполне о п р а в д а н о .
)
ЛИТЕРАТУРА
1. Г о р б у н о в - П о с а д о в М. И. Расчет конструкции на упругом
основании. М., Госстройиздат, 1962.
2. К о н о в а л о в С В . Общая методика исследований железобетон­
ных покрытий и некоторые результаты выполненных на ее основе ис­
пытаний.—В кн.: Труды Ц Н И И М Э , сб. 50. Химки, 1964.
3. С м и р н о в Б. Н. Взаимодействие плит сборного
железобетона
покрытия автомобильных дорог с основанием под подвижной нагрузкой.—
В кн.: Труды Ц Н И И М Э , сб. 72. Химки, 1966.
4. Я к о в л е в А. В. Сборно-разборные
покрытия. Л., 1958.
железобетонные
5. М у р а ш е в В. И., С и г а л о в Э. Е., Б а й к о в В. М.
бетонные конструкции. М., Госстройиздат, 1962.
дорожные
Железо­
6. С м и р н о в Б. Н., К у д р я в ц е в а А. П. Методика расчета про­
гибов плит колейного покрытия лесовозных автомобильных дорог.—В кн.:
Труды Ц Н И И М Э , сб. 91. Химки, 1968.
Научный
редактор
канд.
техн. наук
В. М.
КОВАЛЕВСКИЙ.
ТРУДЫ
112
ЦНИИМЭ
1971
УДК 634.0.383.4:625.874.001.2
А.
И. В. ШАТОВ,
канд. техн. наук,
П. ГРИГОРЬЕВ
и А. М.
ГОРБУНОВ,
ст. научные
сотрудники
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
АРМАТУРЫ ДОРОЖНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ
П о с к о л ь к у с т р о и т е л ь с т в о л е с о в о з н ы х дорог из сборного
ж е л е з о б е т о н а п р и о б р е т а е т все более ш и р о к и е
масштабы,
д а л ь н е й ш е е с н и ж е н и е стоимости и з г о т о в л е н и я ж е л е з о б е т о н ­
ных плит имеет очень в а ж н о е з н а ч е н и е . О д н и м из путей до­
с т и ж е н и я этого я в л я е т с я с о з д а н и е и в н е д р е н и е в п р о и з в о д с т в о
д о р о ж н ы х плит из п р е д в а р и т е л ь н о н а п р я ж е н н о г о ж е л е з о б е т о ­
на с применением э л е к т р о т е р м и ч е с к о г о м е т о д а н а т я ж е н и я
а р м а т у р ы . Он з а к л ю ч а е т с я в т о м , что с т е р ж н и
заготавли­
в а ю т меньшей д л и н ы , чем р а с с т о я н и е м е ж д у у п о р а м и ме­
т а л л и ч е с к о й ф о р м ы , на величину з а д а н н о г о у д л и н е н и я . Удли­
ненные э л е к т р о н а г р е в о м с т е р ж н и у к л а д ы в а ю т в у п о р ы фор­
мы. С т р е м я с ь с ж а т ь с я при о с т ы в а н и и , с т е р ж н и с о з д а ю т в
арматуре требуемые напряжения.
Ч т о б ы о п р е д е л и т ь , п р а в и л ь н о ли в ы б р а н ы д л и н а н а п р я ­
гаемой а р м а т у р ы д о р о ж н ы х плит, к о н с т р у к ц и я м е т а л л и ч е с к о й
ф о р м ы д л я и з г о т о в л е н и я последних и э л е к т р о н а г р е в а т е л ь н ы х
установок, проводились экспериментальные
исследования.
В ходе и с с л е д о в а н и й н у ж н о б ы л о у с т а н о в и т ь , какой величины
д о л ж н о б ы т ь у д л и н е н и е а р м а т у р ы при н а г р е в е , чтобы со­
з д а т ь в ней т р е б у е м о е п р е д в а р и т е л ь н о е н а п р я ж е н и е при на­
т я ж е н и и на упоры ф о р м ы , а т а к ж е д л и н а а р м а т у р н о й за­
готовки; о п р е д е л и т ь т е м п е р а т у р у н а г р е в а
а р м а т у р ы , чтобы
получить в ней н а д л е ж а щ е е у д л и н е н и е ; в ы б р а т ь
источники
н а г р е в а а р м а т у р ы ; и с п ы т а т ь на прочность и д е ф о р м а ц и ю ме-
т а л л и ч е с к и е ф о р м ы и и з г о т о в л е н н ы е в них п р е д н а п р я ж е н ные плиты. Р е з у л ь т а т ы и с с л е д о в а н и й с о п о с т а в л я л и с ь с рас­
четными д а н н ы м и .
Д л я проведения экспериментальных исследований
были
и з г о т о в л е н ы д в е п а р т и и опытных
преднапряженных
плит:
14 шт. д л и н о й 3 м — в одноместной ф о р м е с о т к и д н ы м и бор­
т а м и и 10 шт. д л и н о й 6 м — в д в у х м е с т н о й ф о р м е с н е р а з ъ ­
е м н ы м и б о р т а м и . О с н о в н ы е технические х а р а к т е р и с т и к и плит
п р и в е д е н ы в т а б л . 1.
Таблица
Технические характеристики
опытных п р е д н а п р я ж е н н ы х
Первая партия
плит
Показатели
Размеры, м
Марка бетона
Объем бетона в плите, м%
Расход бетона на 1 м плиты,
Диаметр напрягаемой арматуры, мм:
класса A - I I I в
класса Вр-П
2
2
Расход арматуры па 1 м
Вес плиты, т
плиты, кг
3x1X0,12
300
0,265
0,088
1
плит
Вторая партия
плит
6X1X0,12
300
0,54
0,085
10
—
7,4*
glf"
10
5
6,8*
&1Г~
0,68
1,3
2
* В числителе указан расход арматуры на 1 м плиты при армиро­
вании ее в продольном направлении проволочной напрягаемой арматурой
класса В р - П ; в знаменателе — стержневой
арматурой
класса Л - Ш в .
И з г о т о в л е н и е опытных плит п р о и з в о д и л о с ь по а г р е г а т н о поточной т е х н о л о г и и при строгом к о н т р о л е з а к а ч е с т в о м их
и з г о т о в л е н и я , который в к л ю ч а л в с е б я : к о н т р о л ь з а качест­
вом и д о з и р о в к о й п р и м е н я е м ы х м а т е р и а л о в ( ц е м е н т а , бето­
на и его з а п о л н и т е л е й , а р м а т у р н о й с т а л и и з а к л а д н ы х д е ­
т а л е й ) ; контроль за технологическими операциями
(уклад­
кой в ф о р м ы н а п р я г а е м о й а р м а т у р ы и а р м а т у р н ы х
сеток,
н а т я ж е н и е м а р м а т у р ы , уплотнением бетонной смеси, т е п л о ­
вой о б р а б о т к о й плит, прочностью бетона после тепловой об­
работки); проверку качества
изготовления
опытных
плит
(толщины защитного слоя, наличия трещин и выявление дру­
гих д е ф е к т о в ) .
Расчетные технологические характеристики форм, напря­
гаемой а р м а т у р ы и э л е к т р о н а г р е в а т е л ь н ы х у с т а н о в о к
опре­
д е л е н ы и с х о д я из к о н с т р у к т и в н ы х п р о р а б о т о к и п р и в е д е н ы в
т а б л . 2.
Таблица
Сравнительные показатели расчетных и экспериментальных величин при э л е к т р о н а т я ж е н и и
металлические формы
Наименование
показателей
Д л я плит первой пар­
тии с напрягаемой ар­
матурой класса А-П1в
Д л я плит второй пар­
тии с напрягаемой ар­
матурой класса А-П1в
экспери­
менталь­
ные
экспери­
менталь­
ные
расчет­
ные
2
1
о/ откло­ расчет­
ные
нения
0
5
4
3
1
Сближение
упоров
формы, мм
Деформация анкеров, мм
Контролируемое
арматуры,
кгс/см
2,3
8
1,0
—
9
1,3
1,5
15,4
2,5
2,3
8
1,0
1,0
—
1,0
1,0
—
1,0
5000
Удлинение арматуры,
обеспе­
чивающее заданное
напряже­
ние,
мм
арматурной
временными
4800
12
13,5
3240
3238,5
4
12,5
5000
5100
20,5
21,5
6131,5
6130,5
2
4,9
одновременно
арматурных
31
32,5
6121
6119,5
Время
мин
нагрева
Тип
применяемого
сварочного аппарата
4,3
4,8
0,05
0,015
0,02
на­
за­
2 стержня диаметром 10 мм
2 стержня диаметром 10 мм
2 пучка по 3 проволоки
диаметром 5 мм в каждом
8
Температура нагрева
ры, °С
7300
7500
заготовки
анкерами,
мм
Количество
греваемых
готовок
6152
2,5
напряжение
2
Длина
между
10
8
6152
3252
экспери­
°/о откло­
менталь­
нения
ные
7
Расстояние между наружными
плоскостями
упоров
формы,
мм
арматуры на
Д л я плит второй пар­
тии с напрягаемой ар­
матурой класса Вр-П
°/о откло­ расчет­
нения
ные
6
|
9
10
армату­
350
350
350
350
—
2
—
400
400
арматуры,
1,2
—
0,5
электро­
СТЭ-34
ТСД-1000
—
2
—
ТСД-1000
Р а с ч е т н а я в е л и ч и н а у д л и н е н и я а р м а т у р ы Д 7 при н а г р е ­
ве д л я с о з д а н и я т р е б у е м о г о н а п р я ж е н и я при н а т я ж е н и и
на
упоры ф о р м с учетом всех потерь о п р е д е л я л а с ь по ф о р м у л е
Р
А/р =
А/
0
XА 1 мм,
+
(1)
П
где А/п — а б с о л ю т н о е у д л и н е н и е
натянутой
арматурной
з а г о т о в к и , мм;
2 Д / п — с у м м а р н ы е потери при н а т я ж е н и и , мм.
Абсолютное удлинение
натягиваемой
а р м а т у р ы А 1 на­
х о д и л о с ь по ф о р м у л е
0
1
Л'о = - 2 ^
м
м
2
'
( )
где 0о — величина з а д а н н о г о п р е д в а р и т е л ь н о г о н а п р я ж е н и я
арматуры,
кгс/см ;
Р — д о п у с т и м о е п р е д е л ь н о е отклонение от
заданного
контролируемого
предварительного
напряжения
а р м а т у р ы , которое з а в и с и т от д л и н ы н а п р я г а е м о й
арматуры,
кгс/см ;
Е" — м о д у л ь упругости а р м а т у р н о й с т а л и ,
кгс/см ;
I — р а с с т о я н и е м е ж д у н а р у ж н ы м и г р а н я м и у п о р о в на
ф о р м а х , см.
Суммарные
потери 2 Д / , с о с т о я щ и е из Д / , у ч и т ы в а ю ­
щей д е ф о р м а ц и ю ш а й б под в р е м е н н ы м и
анкерами,
смятие
анкеров, а т а к ж е А/ф, учитывающей
продольную деформа­
цию ф о р м при н а т я ж е н и и а р м а т у р ы , о п р е д е л я л и с ь ориенти­
ровочными р а с ч е т а м и с о г л а с н о
инструкции
[1], а
затем
у т о ч н я л и с ь о п ы т н ы м путем посредством
пробной
зарядки
форм напрягаемой арматурой.
Д л и н а а р м а т у р н о й з а г о т о в к и о п р е д е л я л а с ь по ф о р м у л е
2
2
2
П
/а =
с
h + 2Й см,
(3)
где / — д л и н а а р м а т у р н о г о э л е м е н т а , р а в н а я р а с с т о я н и ю
м е ж д у о п о р н ы м и п о в е р х н о с т я м и в р е м е н н ы х кон­
цевых а н к е р о в , см;
а — д л и н а конца з а г о т о в к и , р а с х о д у е м о г о д л я о б р а з о ­
в а н и я в р е м е н н о г о концевого а н к е р а , см.
Д л и н а а р м а т у р н о г о э л е м е н т а / в ы ч и с л я л а с ь по ф о р м у л е
0
0
/ = / — А 1 см.
р
0
(4)
Д л я свободной у к л а д к и н а п р я г а е м о й а р м а т у р ы в упоры
ф о р м ее у д л и н е н и е при э л е к т р о н а г р е в е вне ф о р м ы А // д о л ж ­
но б ы т ь не менее о п р е д е л е н н о г о по ф о р м у л е
Д // = Д /
р
+- Ь мм,
(5)
где b — д о п о л н и т е л ь н о е у д л и н е н и е
арматуры,
обеспечи­
в а ю щ е е ее с в о б о д н у ю у к л а д к у в упоры, р а в н о е
1 мм на 1 пог. м д л и н ы а р м а т у р н о й з а г о т о в к и [ 1 ] .
П о найденной величине A It о п р е д е л я е т с я т р е б у е м а я тем­
пература нагрева арматурной заготовки
по ф о р м у л е ,
вы­
р а ж а ю щ е й з а в и с и м о с т ь у д л и н е н и я а р м а т у р ы от т е м п е р а т у р ы
ее н а г р е в а и д л и н ы н а г р е в а е м о г о у ч а с т к а
и
=
- ^ г +
t
n
°с,
(6)
где ta—начальная
температура
арматуры
(температура
о к р у ж а ю щ е й с р е д ы ) , °С;
/ — расстояние между токоподводящими
контактами
( д л и н а н а г р е в а е м о г о у ч а с т к а а р м а т у р ы ) , мм;
а — к о э ф ф и ц и е н т линейного р а с ш и р е н и я
арматурной
стали.
Методикой экспериментальных исследований предусматри­
в а л а с ь п р о в е р к а р а с ч е т н ы х величин у д л и н е н и я а р м а т у р ы
с
о д н о в р е м е н н ы м в ы я в л е н и е м прочностных и
деформативных
свойств м е т а л л и ч е с к и х форм п о с р е д с т в о м пробной
зарядки
их н а п р я г а е м о й а р м а т у р о й . Д л я этого ф о р м ы
устанавлива­
л и с ь на пост з а р я д к и
арматурой,
оснащались
жесткими
металлическими шаблонами, мерными линейками и индика­
торами часового типа для замера перемещений (сближений)
упоров ф о р м от н а т я ж е н и я н а п р я г а е м о й а р м а т у р ы . В ц е л я х
п о л у ч е н и я ф а к т и ч е с к и х д а н н ы х о прочностных с в о й с т в а х при­
менявшейся напрягаемой арматуры предварительно
прово­
д и л и с ь л а б о р а т о р н ы е и с п ы т а н и я о б р а з ц о в с т е р ж н е й на р а з ­
р ы в н ы х м а ш и н а х , при этом и с п ы т ы в а л и с ь д в е серии о б р а з ­
цов (по три в к а ж д о й ) , о т л и ч а в ш и е с я тем, что о б р а з ц ы пер­
вой серии были в з я т ы от а р м а т у р ы до ее э л е к т р о н а г р е в а , а.
о б р а з ц ы второй серии — от а р м а т у р ы после э л е к т р о н а г р е в а .
Нагрев напрягаемой арматуры
осуществлялся
с помощью
э л е к т р о с в а р о ч н ы х а п п а р а т о в т и п а СТЭ-34 и Т С Д - 1 0 0 0 .
З а р я д к а ф о р м н а п р я г а е м о й а р м а т у р о й д и а м е т р о м 10 мм
класса А - Ш в проводилась двумя
способами. При
первом
способе а р м а т у р а плит к а к н и ж н е г о , т а к и верхнего
ряда
з а к л а д ы в а л а с ь в у п о р ы ф о р м в три п р и е м а : с н а ч а л а — д в а
к р а й н и х с т е р ж н я , з а т е м — один средний и, н а к о н е ц , д в а про­
межуточных стержня. При
втором
способе
закладывался
с н а ч а л а один средний с т е р ж е н ь , з а т е м д в а крайних и потом
уже два промежуточных стержня.
П р о в о л о ч н а я а р м а т у р а в виде о т д е л ь н ы х пучков, состоя­
щ и х из т р е х с т а л ь н ы х п р у т к о в д и а м е т р о м 5 мм к л а с с а Вр-11,
у к л а д ы в а л а с ь т а к и м ж е способом.
Указанный порядок зарядки форм арматурой применялся
с ц е л ь ю н а и л у ч ш е г о о б ж а т и я м е т а л л и ч е с к и х ф о р м при
нак
тяжении арматуры и выявления наиболее удобного
укладки стержней. После зарядки форм арматурой
лись усилия ее н а т я ж е н и я п р и б о р а м и типа П Р Д - 6 и
и величины д е ф о р м а ц и и ф о р м (см. р и с у н о к ) . З а м е р
Определеиме напряжения в арматуре и деформаций
способа
замеря­
ИПН-6
дефор-
формы.
маций ф о р м п р о и з в о д и л с я т а к ж е и после з а п о л н е н и я их бе­
тоном. П о к а з а н и я всех приборов з а н о с и л и в
специальную
ведомость, а з а т е м в ы ч и с л я л и средние величины
сближения
упоров ф о р м , прогибов ф о р м и н а п р я ж е н и я а р м а т у р ы .
По
этим
данным
устанавливались
окончательные
величины
удлинения а р м а т у р ы и а р м а т у р н о й з а г о т о в к и . В р е з у л ь т а т е
э к с п е р и м е н т а л ь н о й п р о в е р к и (см. т а б л . 2) у с т а н о в л е н о , что
при изготовлении плит первой партии а р м а т у р а у д л и н я л а с ь
на 13,5 мм; при изготовлении плит второй п а р т и и : со с т е р ж ­
невой а р м а т у р о й — на 21,5 мм, а с проволочной — на 32,5 мм.
П е р е д а ч а п р е д в а р и т е л ь н о г о н а п р я ж е н и я а р м а т у р ы произ­
в о д и л а с ь на бетон после п р и о б р е т е н и я им не менее
70%
проектной прочности. П л а в н о с т ь о т п у с к а н а т я ж е н и я достига­
л а с ь посредством п р е д в а р и т е л ь н о г о н а г р е в а и п о с л е д у ю щ е г о
перерезания свободных
участков арматуры
поочередно
с
обоих т о р ц о в плит ( с и м м е т р и ч н о относительно ц е н т р а
тя­
жести натянутой арматуры) с помощью
электросварочных
а п п а р а т о в или а в т о г е н н ы х установок. П р и этом с п о м о щ ь ю
и з м е р и т е л ь н о й л у п ы и нанесенных рисок на к о н ц а х а р м а т у р ­
ных с т е р ж н е й з а м е р я л и с ь величины их п р о с к а л ь з ы в а н и я в бе­
тоне.
П о с л е изготовления опытных партий плит
проводились
и с п ы т а н и я плит по схеме их р а б о т ы
как б а л к и на
двух
о п о р а х . П р о ч н о с т н ы е х а р а к т е р и с т и к и плит, к а к п о к а з а л и их
испытания, близки к расчетным, что п о д т в е р ж д а е т с я
ми, п р и в е д е н н ы м и в т а б л . 3.
данны­
Таблица
3
Т е о р е т и ч е с к и е и экспериментальные величины п р о ч н о с т н ы х
показателей опытных плит
га О
ZI
5 s S
; « я
0 . 0га
_£с •а
н л
£
к
* 2
« а
== 3
о.>>£
3
ь о. оэ п 5
о <ч нга3
и со ^ v
^ о огаа.
1; 2
положительный
J.04
1,06
2,34
2,65
272
315
1; 2
отрицательный
0,92
0,93
2,12
2,25
270
310
П р и м е ч а н и е . В числителе
менателе — экспериментальные.
даны
расчетные
к
2
га *t
ш5
сть плиты
ном сечен
:твующая
образован!
тем
Номер опытной
партии плит
те разения плиты,
ибаюомента
Изгибающие моменты в поперечном
сечении плиты
величины, в зна-
П р и снятии н а г р у з к и с п р е д в а р и т е л ь н о н а п р я ж е н н ы х плит
д а ж е в тех с л у ч а я х , когда ее величина
д о с т и г а л а 1,5 Ярасч,
прогибы плит полностью исчезали, а при с н я т и и
нагрузок,
доведенных до 2 / с ч , трещины в плитах закрывались. Это
с в и д е т е л ь с т в у е т о т о м , что в д о р о ж н ы х п л и т а х с а р м а т у р о й ,
натягиваемой электротермическим
методом, были
созданы
достаточные предварительные напряжения.
э
р а
В Ы В О Д Ы
1. В д о р о ж н ы х п л и т а х посредством э л е к т р о т е р м и ч е с к о г о
натяжения к а к стержневой,
т а к и проволочной
арматуры
создаются предварительные напряжения, близкие к задан­
ным.
2. И з г о т о в л е н и е д о р о ж н ы х
плит с
электротермическим
н а т я ж е н и е м а р м а т у р ы ц е л е с о о б р а з н о п р о и з в о д и т ь в много­
местных и более ж е с т к и х ф о р м а х с н е р а з ъ е м н ы м и б о р т а м и ,
т а к к а к они менее м е т а л л о е м к и и не т р е б у ю т
трудоемких
о п е р а ц и й по р а с п а л у б к е .
3. Д л я н а г р е в а н а п р я г а е м о й а р м а т у р ы и п о л у ч е н и я в пей
соответствующего
удлинения целесообразно
использовать
электронагревательные установки с т р а н с ф о р м а т о р а м и типа
СТЭ-34 и Т С Д - 1 0 0 0 .
ЛИТЕРАТУРА
1. Инструкция по технологии предварительного напряжения стержне­
вой, проволочной и прядевой арматуры железобетонных
конструкций
электротермическим и электротермомеханическим
способами. М., Госстройиздат, 1962.
2. Некоторые результаты испытания
предварительно
дорожных плит. — «Лесная промышленность», 1968, № 5.
Научный
редактор
канд.
техн. наук
Ю. А.
напряженных
МОЗЖУХИН.
ТРУДЫ
112
1971
ЦНИИМЭ
УДК 634.0.383.4:625.874.001.4
А.
И. В. ШАТОВ,
канд.
М. ГОРБУНОВ,
А. П.
ст. научные
техн. наук,
ГРИГОРЬЕВ,
сотрудники
0 СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЯХ ДОРОЖНЫХ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ
О с н о в н а я з а д а ч а испытаний опытных плит
заключается
в т о м , чтобы и с с л е д о в а т ь их прочность, ж е с т к о с т ь , т р е щ и н о стойкость и с р а в н и т ь полученные э к с п е р и м е н т а л ь н ы е д а н н ы е
с р а с ч е т н ы м и . Д л я этого н е о б х о д и м о о п р е д е л и т ь
расчетную
х а р а к т е р и с т и к у основания под плитой; о с а д к и и прогибы пли­
ты под в о з д е й с т в и е м расчетной н а г р у з к и и их соответствие
р а с ч е т н ы м п о к а з а т е л я м ; ж е с т к о с т ь плиты; п о л о ж и т е л ь н ы й и
о т р и ц а т е л ь н ы й и з г и б а ю щ и е моменты при н а и б о л е е х а р а к т е р ­
ном п о л о ж е н и и н а г р у з к и , соответствующей в о з м о ж н о м у по­
л о ж е н и ю колеса или прицепа на плите при д в и ж е н и и
авто­
поезда, а т а к ж е у с т а н о в и т ь с в я з ь м е ж д у теоретическими и з а ­
меренными п о к а з а т е л я м и и з г и б а ю щ и х
моментов; н а п р я ж е ­
ния в с ж а т о й зоне бетона п л и т ы при средних и к р а е в ы х по­
л о ж е н и я х н а г р у з к и и с р а в н и т ь их с р а с ч е т н ы м и . Д л я этих
целей н е о б х о д и м о о б о р у д о в а т ь с п е ц и а л ь н ы й стенд (рис. 1)
и подготовить о п ы т н ы е плиты к и с п ы т а н и я м . Р а с с т о я н и е м е ж ­
ду ф у н д а м е н т а м и стенда д о л ж н о быть пе менее 2,5 м и не
более 6 м, а д л и н а стенда — пе менее 7 м. С т е н д следует по­
местить в з а к р ы т о м помещении и о с н а с т и т ь п о д ъ е м н о - т р а н с ­
портным о б о р у д о в а н и е м г р у з о п о д ъ е м н о с т ь ю 2 т, силовыми
гидравлическими домкратами
на 15 и 25 г с м а н о м е т р а м и ,
измерительной а п п а р а т у р о й и п р о г и б о м е р а м и з а в о д с к о г о ти­
па или п р и с п о с о б л е н и я м и д л я о п р е д е л е н и я прогибов, индика­
торными г о л о в к а м и с ценой д е л е н и я 0,01—0,001 мм, тензо-
Рис. 1. Схема испытательного стенда:
/ — с и л о в а я балка из с п а р е н н о г о д в у т а в р а № 30; 2 — с п а р е н н ы е ш в е л л е р ы ; 3 — уко­
сины с катком д л я п е р е м е щ е н и я силовой б а л к и ; 4— а н к е р н а я тяга; 5 — стальной
кронштейн д л я п р о г и б о м е р о в ; 6 — с т а л ь н а я т р у б а д и а м е т р о м 25 мм; 7 — плита д л я
испытаний; 8— р е з и н о в а я п р о к л а д к а
т о л щ и н о й 10 мм; 9—металлический
штамп
диаметром
34 см;
10 — гидравлический
домкрат;
/ / — манометр:
12 — б е т о н н ы й
ф у н д а м е н т ; 13 — п е с ч а н а я п о д у ш к а т о л щ и н о й 20—25 см.
м е т р а м и д л я и з м е р е н и я относительных д е ф о р м а ц и й
отдель­
ных волокон бетона и а р м а т у р ы , м е с д о з а м и д л я
измерения
д а в л е н и я в основании под плитой, у л ь т р а з в у к о в ы м а п п а р а т о м
а л я о п р е д е л е н и я однородности бетона, п р и б о р о м д л я опре­
деления т о л щ и н ы з а щ и т н о г о слоя бетона, б и о к у л я р н о й лупой
для з а м е р а ш и р и н ы т р е щ и н , д и н а м о м е т р а м и , т а р и р о в о ч н ы м и
б а л о ч к а м и , м е т а л л и ч е с к и м и ш т а м п а м и д и а м е т р о м 50 и 34 см,
силовым к а б е л е м и м о н т а ж н ы м и п р о в о д а м и .
П о д г о т о в к а плит к и с п ы т а н и я м сводится к очистке по­
верхности с т а л ь н ы м и щ е т к а м и , з а ч и с т к е мест у с т а н о в к и из­
м е р и т е л ь н ы х п р и б о р о в , у д а л е н и ю д е р е в я н н ы х пробок из бе­
тона в местах н а к л е и в а н и я т е н з о д а т ч и к о в на а р м а т у р у ,
на­
клейки т е н з о д а т ч и к о в на бетон и а р м а т у р у с п о с л е д у ю щ е й их
г и д р о и з о л я ц и е й и к побелке плиты. '
У с т а н о в к а п р о г и б о м е р о в — и н д и к а т о р н ы х г о л о в о к часово­
го типа п р о и з в о д и т с я на короткой плите (длиной до 3 ж) —
в середине, четверти и по ее к о н ц а м ; на д л и н н о й плите (дли­
ной с в ы ш е 3 м) — на р а с с т о я н и и одна от другой не более
0,8 м. П р о г и б о м е р ы р а з м е щ а ю т с я по продольной оси плиты
и ее к р а я м . Т е н з о д а т ч и к и ж е н а к л е и в а ю т с я в т о ч к а х и сече­
ниях плиты в з а в и с и м о с т и от цели и с с л е д о в а н и й . Т а к , при
испытании на п о л о ж и т е л ь н ы й и з г и б а ю щ и й момент они на­
к л е и в а ю т с я в с е р е д и н е плиты, а на о т р и ц а т е л ь н ы й и з г и б а ю ­
щий м о м е н т — на некотором р а с с т о я н и и от конца плиты до
поперечного сечения плиты, с о о т в е т с т в у ю щ е г о м а к с и м а л ь н о ­
му и з г и б а ю щ е м у моменту, в о з н и к а ю щ е м у от в о з д е й с т в и я на­
грузки на конец плиты от з а д н е г о колеса а в т о м о б и л е й М А З ,
К р А З или прицепа. Это р а с с т о я н и е о п р е д е л я е т с я по т а б л и ­
ц а м , п р е д л о ж е н н ы м д-ром техн. н а у к М. И. Г о р б у н о в ы м - П о садовым [1].
П р о в о л о ч н ы е т е н з о д а т ч и к и н а к л е и в а ю т с я сверху и снизу
плиты с и м м е т р и ч н о по ее продольной оси и к р а я м . П р и на­
клейке т е н з о д а т ч и к о в на бетонную поверхность места н а к л е й ­
ки з а ч и щ а ю т н а ж д а ч н о й ш к у р к о й . Г л у б о к и е р а к о в и н ы з а ­
д е л ы в а ю т гипсовым р а с т в о р о м . П р и н а к л е й к е ж е т е н з о д а т ­
чиков на а р м а т у р у с ее поверхности у д а л я ю т р ж а в ч и н у , а
затем з а ч и щ а ю т н а м е ч е н н ы е места н а ж д а ч н о й б у м а г о й . Д л я
н а к л е й к и т е н з о д а т ч и к о в р е к о м е н д у е т с я п р и м е н я т ь ацетоноц е л л у л о и д н ы й или п о л и м е р и з и р у ю щ и е с я клеи Б Ф - 2 , Б Ф - 4 и
к р е м н е н и т р о г л и ф т а л е в ы е (192-Т).
Н а п о д г о т о в л е н н у ю поверхность н а н о с я т слой клея тол­
щиной 0,2—0,3 мм и д а ю т ему просохнуть в течение 5—
—10 мин. В э т о в р е м я с а м д а т ч и к о б р а б а т ы в а е т с я ацетоном
и л о к р ы в а е т с я слоем клея. П о с л е того к а к клей на поверх­
ности плиты д о с т а т о ч н о просохнет, н а н о с я т второй слой клея
и т а к ж е д а ю т просохнуть. З а т е м д а т ч и к и н а к л а д ы в а ю т на
поверхность плиты и п р и г л а ж и в а ю т
резиновым
валиком.
В процессе н а к л е й к и т е н з о д а т ч и к и д в а ж д ы
проверяются с
п о м о щ ь ю о м м е т р а : первый р а з — после н а к л е й к и и сушки,
чтобы п р о в е р и т ь , не о т о р в а л и с ь л и п р о в о л о к и д а т ч и к о в ; вто­
рой — чтобы и з м е р и т ь с о п р о т и в л е н и е и з о л я ц и и решетки дат­
чиков относительно
исследуемого э л е м е н т а .
Проверенные
датчики п р и п а и в а ю т к с о е д и н и т е л ь н ы м п р о в о д а м . П р и про­
ведении испытаний на о т к р ы т о м в о з д у х е т е н з о д а т ч и к и под­
в е р г а ю т с я г и д р о и з о л я ц и и — п о к р ы в а ю т с я д в у м я - т р е м я слоя­
ми в о с к о - п а р а ф и н о - к а н и ф о л ы ю й смеси.
После выполнения подготовительных
работ
проводятся
и с п ы т а н и я плит на стенде по д в у м с х е м а м : 1) к а к б а л к и на
двух о п о р а х и 2) к а к б а л к и па упругом основании, т. е. в
условиях, б л и з к и х к р е а л ь н ы м . В процессе испытаний на
упругом основании х а р а к т е р и с т и к а о с н о в а н и я под плитой и
ж е с т к о с т ь плиты и з м е н я ю т с я , поэтому плита п р е д в а р и т е л ь н о
д о л ж н а и с п ы т ы в а т ь с я по первой схеме. И с п ы т а н и я по этой
схеме п о з в о л я ю т о п р е д е л и т ь и з г и б а ю щ и е
моменты,
жест­
кость плиты, ее прогибы и н а п р я ж е н и я в бетоне. П р и испы­
тании плиты на д в у х о п о р а х н а г р у з к а п е р е д а е т с я в ее центре
г и д р а в л и ч е с к и м д о м к р а т о м через ш т а м п д и а м е т р о м 34 см.
С х е м а р а з м е щ е н и я п р и б о р о в и ш т а м п а на плите приведе­
на на рис. 2. С н а ч а л а п р о и з в о д я т « о б к а т к у » п р и б о р о в по­
средством п р и л о ж е н и я и снятия одной или д в у х ступеней на­
грузки, р а в н о й 0,25 г, з а т е м плита и с п ы т ы в а е т с я ступенями
нагрузки через 0,25—0,5 т. П о с л е к а ж д о г о з а г р у ж е н и я плита
в ы д е р ж и в а е т с я 10—15 мин. В этот период с н и м а ю т с я п о к а з а ­
ния с п р и б о р о в и п р о и з в о д и т с я в и з у а л ь н ы й осмотр
плиты.
П о с л е з а г р у ж е н и я плиты н а г р у з к о й , р а в н о й 0,8 Р
(Р — на­
г р у з к а , при которой д о л ж н а , по расчету, появиться т р е щ и н а в
бетоне) ступени н а г р у з к и у м е н ь ш а ю т с я вдвое, а
выдержка
м е ж д у ними д о л ж н а быть 30 мин. Отсчеты берутся д в а ж д ы —
т
г
Мая сторона
Опора sj-,
-Д1
Нi 4. j / f /
I |
I I
I i
I i
-»—iI —
I I
, i
i i
.Штамп
I
I
I
i
I
I
I
I
I
I
i
i
I
I
T J —
сторона
JleSaa. сторона
/^W&JZ
Я
Пра5ая. сторона €fc
и
-ff
4» и//-/'
Ж
Рис. 2. Схема размещения прогибомеров
(наверху)
и тензодатчиков
(внизу) при испытании плиты как балки па двух опорах.
после н а г р у ж е п и я и перед н а ч а л о м с л е д у ю щ е й ступени
на­
грузки.
П р и испытании п р о и з в о д я т с я з а м е р ы перемещений
плит
и т р е щ и н , о б р а з о в а в ш и х с я на ней, а т а к ж е
относительных
д е ф о р м а ц и й в бетоне и а р м а т у р е . Р е з у л ь т а т ы з а м е р о в
за­
носятся в ж у р н а л . Величина п е р е м е щ е н и я плиты в верти­
кальной плоскости о п р е д е л я е т с я к а к с р е д н я я по п о к а з а н и я м
и н д и к а т о р о в , у с т а н о в л е н н ы х на продольной оси и к р а я х пли­
ты д а н н о г о поперечного сечения. Т р е щ и н ы з а м е р я ю т с я
по
ш и р и н е (в местах м а к с и м а л ь н о г о р а с к р ы т и я ) и высоте. Ш и ­
рина р а с к р ы т и я
т р е щ и н ы в плите д о п у с к а е т с я
не
более
0,2 мм. Д л я о п р е д е л е н и я относительных д е ф о р м а ц и й в бето­
не и а р м а т у р е рекомендуется п р и м е н я т ь э л е к т р о н н ы й изме­
ритель д е ф о р м а ц и й А И Д - 1 М с к о м м у т и р у ю щ и м устройством
па 102 точки. П р и б о р р а с с ч и т а н на п р и м е н е н и е д а т ч и к о в
сопротивления от 70 до 400 ом. М а к с и м а л ь н о е число д а т ч и ­
ков, которое м о ж н о о д н о в р е м е н н о присоединить к прибору,—
110, в том числе а к т и в н ы х 102 и к о м п е н с а ц и о н н ы х 8. С х е м а
р а б о т ы п р и б о р а п р и в е д е н а в его паспорте.
П р и и с п ы т а н и и по второй схеме плита у к л а д ы в а е т с я на
упругое основание, и м е ю щ е е п о к а з а т е л и , б л и з к и е к расчет­
ным. Д л я этого в месте у к л а д к и плиты верхний слой грунта
у д а л я е т с я на ш и р и н у не менее 1,5 .и и глубину не менее 1 м,
з а п о л н я е т с я грунтом, п р е д н а з н а ч е н н ы м д л я
стендовых
ис­
пытаний; после этого у с т р а и в а е т с я п е с ч а н а я п о д у ш к а т о л ­
щиной 20—25 см (если и с п ы т ы в а ю т с я плиты, п р е д н а з н а ч е н ­
ные д л я м а г и с т р а л ь н ы х д о р о г ) . З а т е м о п р е д е л я е т с я
модуль
деформации грунтового
основания
(по
методике
СоюзД о р Н И И ) , величина которого д о л ж н а с о о т в е т с т в о в а т ь
при­
нятому при расчете плиты.
П о с л е п р и ж а т и я плиты к о с н о в а н и ю и « о б к а т к и » прибо­
ров плита з а г р у ж а е т с я до н о р м а т и в н о й
н а г р у з к и по сту­
пеням через 1 т, а з а т е м через 0,25 т д о момента п о я в л е н и я
т р е щ и н . Н а г р у з к а на плиту п е р е д а е т с я через ш т а м п или д в а
ш т а м п а д и а м е т р о м 34 см. Н а г р у з к а через один ш т а м п ими­
тирует п е р е д а ч у д а в л е н и я на плиту от з а д н е г о колеса р а с ­
четного а в т о м о б и л я , а через д в а ш т а м п а — от переднего и
з а д н е г о колеса а в т о м о б и л я или от колес п р и ц е п а .
П р и испытании плиты на п о л о ж и т е л ь н ы й
изгибающий
момент ш т а м п у с т а н а в л и в а е т с я с н а ч а л а в центре плиты, а
з а т е м на ее к р а ю . Т а к а я схема з а г р у ж е н и я п о з в о л я е т опре­
д е л и т ь прочность и т р е щ и н о с т о й к о с т ь плиты и п р о с л е д и т ь за
изменением величин прогиба и н а п р я ж е н и я
в бетоне при
перемещении н а г р у з к и из центра к к р а ю плиты.
Испытание
плиты на о т р и ц а т е л ь н ы й и з г и б а ю щ и й момент проводится по
схемам з а г р у ж е н и я : одним ш т а м п о м па конце плиты в д о л ь
ее п р о д о л ь н о й оси и на углу; д в у м я ш т а м п а м и , у с т а н о в л е н ­
ными на концах плиты в д о л ь ее п р о д о л ь н о й оси и на к р а я х ;
д в у м я ш т а м п а м и , один из которых у с т а н о в л е н на конце пли­
ты, а д р у г о й — на р а с с т о я н и и 1,4 ж от него.
С х е м а р а з м е щ е н и я п р о г и б о м е р о в и д а т ч и к о в при испыта­
нии п л и т ы на о т р и ц а т е л ь н ы й и з г и б а ю щ и й момент п р и в е д е н а
на рис. 3.
П р и испытании з а м е р я ю т с я п е р е м е щ е н и я , т р е щ и н ы
пли­
ты, о т н о с и т е л ь н ы е д е ф о р м а ц и и в бетоне и р е з у л ь т а т ы з а н о ­
сятся в ж у р н а л ы . О б р а б о т к а р е з у л ь т а т о в
испытаний
плит
к а к б а л к и на д в у х о п о р а х
производится
следующим
об­
разом.
О п р е д е л я ю т с я и з г и б а ю щ и е моменты в плите
М = ^ - М
ш
,
(1)
где М — и з г и б а ю щ и й момент в плите, в о з н и к а ю щ и й от на­
грузки, приложенной
к ездовой
поверхности,—
положительный, а к нижней — отрицательный;
Р
реакция
опоры;
Jehu, сторона
v_ /
ШХ1
М
,N(2
штмп
•N10
Штамп
• N9
, N8
#/V7
t
.
у7<?&2 сторона
( У
Штамп
Штамп
N1 /'М
Rpataz сторона
х
РИС. 3. СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ПРОГИБОМЕРОВ (НАВЕРХУ) И ТЕНЗОДАТЧИКОВ
(ВНИЗУ) ПРИ ИСПЫТАНИИ ПЛИТЫ ДВУМЯ ШТАМПАМИ НА ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ИЗ­
ГИБАЮЩИЙ момент.
I.
/ — расстояние между опорами;
М
— с н и ж е н и е момента з а счет п е р е д а ч и н а г р у з к и на
плиту через штамп, равный
ш
(2)
1
D ,
г д е г = -д- • ~y ( д и а м е т р ш т а м п а ) .
ч
П о с л е п р е о б р а з о в а н и й у р а в н е н и е (1) п р и м е т вид
(3)
О п р е д е л я е т с я теоретический прогиб / плиты в
относительно опор
/=
f
-S.P,
середине
(4)
где М — и з г и б а ю щ и й момент,
определяемый
по
формуле
(1);
5 — коэффициент,
зависящий
нагрузки, 5 =
от
места
приложения
yg-;
/ — д л и н а плиты м е ж д у о п о р а м и ;
В— ж е с т к о с т ь плиты,
определяемая
из
выражения
В = Ев-1 ,
(5)
л
где
Ее — м о д у л ь упругости б е т о н а ;
/ — момент инерции п р и в е д е н н о г о сечения плиты.
По экспериментальным данным f определяется
как раз­
ность м е ж д у средней величиной п е р е м е щ е н и й в с е р е д и н е про­
л е т а и п о л у с у м м о й средних о с а д о к опор плиты. В е л и ч и н ы
прогибов, полученные э к с п е р и м е н т а л ь н о , с р а в н и в а ю т с я с тео­
ретическими п р о г и б а м и .
Ж е с т к о с т ь В плиты н а х о д и т с я из ф о р м у л ы (4)
п
2
В -
6
-Т2Т7-' -
<>
Н а п р я ж е н и я сто в бетоне, в о з н и к а ю щ и е от
н а г р у з о к , н а х о д я т с я по ф о р м у л е
прилагаемых
°г, = е - £ , - „
(7)
где е — о т н о с и т е л ь н ы е д е ф о р м а ц и и .
Н а основе полученных э к с п е р и м е н т а л ь н ы х д а н н ы х уста­
навливается графически зависимость жесткости
плиты
от
и з г и б а ю щ е г о м о м е н т а , н а п р я ж е н и й и д е ф о р м а ц и й в бетоне
(рис. 4 ) .
FJ
.•л
L
_
,
:
* б
^
Рис. 4. График зависимости жесткости плиты от относительных деформа­
ций и напряжений в бетоне:
а —при
положительном
изгибающем
моменте;
моменте.
б — при
отрицательном
изгибающем
П р и а н а л и з е и с п ы т а н и й плит на у п р у г о м о с н о в а н и и изу­
ч а ю т с я все м а т е р и а л ы по о с а д к а м , а з а т е м по н а п р я ж е н и я м .
Устанавливается действительное значение модуля деформа­
ции Е о с н о в а н и я под плитой, о п р е д е л я е м о г о по з а м е р е н н ы м
средним осадкам
0
Е =
iLz^/^yTT/T
0
(8)
где v — к о э ф ф и ц и е н т П у а с с о н а г р у н т а ;
Ко — к о э ф ф и ц и е н т ф о р м ы плиты, с о о т в е т с т в у ю щ и й сред­
ней о с а д к е гибкого п р я м о у г о л ь н и к а ;
F — площадь онирания плиты;
Р — с р е д н е е д а в л е н и е на о с н о в а н и е ;
У — средняя осадка плиты.
0
0
с р
_
УCP —
Л /
V i + Уг 4- 2У
g
3
+ У« + Уь
ш
л
л
\Р)
где У\ — о с а д к а первого конца п л и т ы ;
Уг; У4 — о с а д к а в ч е т в е р т я х п л и т ы ;
У — осадка в середине плиты;
У5—осадка
в т о р о г о конца плиты.
З а т е м н а х о д я т с я о с а д к и плиты д л я всех р а с с м а т р и в а е м ы х
с л у ч а е в ее з а г р у ж е н и я , после чего с т р о я т с я э п ю р ы
осадок.
П о ним в ы ч и с л я ю т с я прогибы плиты, с т р о я т с я э п ю р ы про­
гибов и в ы я в л я е т с я з а к о н о м е р н о с т ь и з м е н е н и я прогибов
с
у в е л и ч е н и е м н а г р у з к и при р а з л и ч н ы х п о л о ж е н и я х ш т а м п а .
О с а д к и и п р о г и б ы , п о л у ч е н н ы е о п ы т н ы м путем, с р а в н и в а ю т ­
ся с т е о р е т и ч е с к и м и , к о т о р ы е о п р е д е л я ю т с я по м е т о д а м и
т а б л и ц а м д - р а техн. н а у к М. И . Г о р б у н о в а - П о с а д о в а
или
проф. Б. Н. Жемочкина [ 5 ] .
Положительные и отрицательные изгибающие моменты в
п л и т е в ы ч и с л я ю т с я по о п ы т н ы м д а н н ы м по ф о р м у л е
3
M = o -W ,
6
6
(10)
г д е We—момент
с о п р о т и в л е н и я в с ж а т о й зоне;
о — н а п р я ж е н и е бетона в с ж а т о й зоне.
Определяется
оно по ф о р м у л е ( 7 ) , в которой
б
Е
6
= ~
,
(11)
п
где В — ф а к т и ч е с к а я ж е с т к о с т ь плиты, к о т о р а я б е р е т с я из
результатов испытаний
плиты на д в у х
опорах.
Тогда
v = £-j-W .
6
6
(12)
М о м е н т с о п р о т и в л е н и я We
-тр- ,
(13)
где Х ж— в ы с о т а с ж а т о й зонь1 ( п р и н и м а е т с я
по
опытным
данным).
Д л я преднапряженных
железобетонных
плит Х
на­
ходится из э п ю р ы р а с п р е д е л е н и я относительных д е ф о р м а ц и й
в бетоне при упругой его р а б о т е , п р и в е д е н н о й на рис. 5.
с
сж
Нейтральная
ось
Рис. 5. Эпюра распределения относительных деформаций в бетоне при
упругой стадии работы.
Э п ю р а эта строится т а к . П о оси о р д и н а т о т к л а д ы в а е т с я вы­
сота плиты h , от верхней г р а н и которой по оси а б с ц и с с от­
к л а д ы в а е т с я п о л у ч е н н а я опытным путем в е л и ч и н а
относи­
т е л ь н ы х д е ф о р м а ц и й с ж а т и я Ё С Ж д л я в е р х н е г о в о л о к н а бето­
на, а от н и ж н е й грани — величина относительной д е ф о р м а ц и и
растяжения браст для нижнего
в о л о к н а бетона.
Соединив
эти величины м е ж д у собой, н а х о д и м н е й т р а л ь н у ю ось. В ы ш е
ее будет э п ю р а о т н о с и т е л ь н ы х д е ф о р м а ц и й с ж а т и я бетона, а
н и ж е — э п ю р а относительных д е ф о р м а ц и й р а с т я ж е н и я бето­
на.
И з э п ю р ы следует
n
(14)
•Ли.
1
раст
сж
П о д с т а в и в з н а ч е н и я из ф о р м у л
(10), получим
Л1 =
е - у • J—
1
сж
,
(12)
и (13)
или М = г
Л
у
сж
в
формулу
(15)
П о этой ф о р м у л е м о ж н о о п р е д е л я т ь п о л о ж и т е л ь н ы е и отри­
ц а т е л ь н ы е и з г и б а ю щ и е моменты при п р и л о ж е н и и
нагрузок
по продольной оси, а т а к ж е на к р а ю и у г л у п л и т ы ; н е р а в н о ­
мерность р а с п р е д е л е н и я н а п р я ж е н и й по поперечному сечению
плиты при р а с п о л о ж е н и и н а г р у з к и
на
крайних
полосах.
Д л я этого о п р е д е л я ю т с я с р е д н и е н а п р я ж е н и я по ф о р м у л е
о
где 0 | ;
г п
= —
°1 к р +
2
а
ср +
9
Н
4
кр
,
(16)
оц
— н а п р я ж е н и я в бетоне по к р а я м п л и т ы ;
"ер — н а п р я ж е н и я в бетоне в центре плиты.
З а т е м с т р о я т с я э п ю р ы н а п р я ж е н и й в плите при н а г р у з к а х
е середине, на к р а ю или углу. П о э п ю р а м д л я к а ж д о г о слу­
чая з а г р у ж е н и я о п р е д е л я ю т с я
коэффициенты
неравномер­
ности
К р
к р
К
н
=
W .
( 1 7 )
П о л у ч е н н ы е в р е з у л ь т а т е э к с п е р и м е н т а и з г и б а ю щ и е мо­
менты с р а в н и в а ю т с я с р а с ч е т н ы м и , о п р е д е л я е м ы м и по ф о р м у ­
л а м М. И. Г о р б у н о в а - П о с а д о в а д л я полос на у п р у г о м осно­
вании в у с л о в и я х плоской з а д а ч и .
Все основные
показатели
по и з г и б а ю щ и м
моментам,
ж е с т к о с т и и п р о г и б а м плит, п о л у ч е н н ы е к а к опытным, т а к и
теоретическим путем, з а н о с я т с я в с в о д н у ю т а б л и ц у
резуль­
т а т о в и с п ы т а н и й , к о т о р а я п о д в е р г а е т с я а н а л и з у д л я опреде­
л е н и я соответствия р а с ч е т н ы х
прочностных
характеристик
плит э к с п е р и м е н т а л ь н ы м д а н н ы м . Е с л и н а й д е н н ы е экспери­
м е н т а л ь н ы м путем и з г и б а ю щ и е моменты, ж е с т к о с т ь и прогиб
плиты, с о о т в е т с т в у ю щ и е н а ч а л у т р е щ и н о о б р а з о в а н и я и р а с ­
к р ы т и ю т р е щ и н д о 0,2 мм, с о в п а д а ю т с р а с ч е т н ы м и д а н н ы м и
в п р е д е л а х ± 10%, то р е з у л ь т а т ы и с п ы т а н и й следует с ч и т а т ь
удовлетворительными.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Г о р б у н о в - П о с а д о в М. И. Расчет конструкций на упругом
основании. М., Гос. изд. лит. по стр-ву и архитектуре, 1953.
2. К о н о в а л о в С В . Общая методика исследований железобетон­
ных колейных покрытий и некоторые результаты выполненных на ее ос­
нове испытаний.— В кн.: Труды Ц Н И И М Э , сб. 50. Химки, 1964.
3. С а х н о в с к и й К - 3 . Железобетонные конструкции. М., Гос. цзд.
лит. по стр-ву и архитектуре, 1961.
4. Т а м а р и н А. А. Испытания и оценка несущих свойств предвари­
тельно напряженных железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1967.
5. Ж е м о ч к и н Б. Н., С к н и ц ы н
А. П. Практические
расчета фундаментных балок и плит на упругом основании. М.,
издат, 1962.
Научный
редактор канд. техн. наук Ю. А.
МОЗЖУХИН.
методы
Строй­
11-2
ТРУДЫ
1971
ЦНИИМЭ
УДК 691.32:620.1
А.
П. КУДРЯВЦЕВА,
Е. В. АКСЕНОВА,
ст. научный
мл. научный
сотрудник,
сотрудник
ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦОВ ИЗ ПЕСЧАНОГО БЕТОНА
НА МОРОЗОСТОЙКОСТЬ
М о р о з о с т о й к о с т ь — одна из основных х а р а к т е р и с т и к проч­
ности бетона. В состав бетона, к а к известно, в о п р е д е л е н н ы х
количественных с о о т н о ш е н и я х в х о д я т цемент, в о д а и з а п о л ­
нитель, а к т и в н о с т ь , прочность и х а р а к т е р
поверхности ко­
торых о к а з ы в а ю т б о л ь ш о е в л и я н и е на прочность и м о р о з о ­
стойкость бетона. Н а м о р о з о с т о й к о с т ь бетона в л и я е т
глав­
ным о б р а з о м н а л и ч и е свободной в о д ы в нем. П р и г о т о в л я я
бетонную смесь, воду берут с н е к о т о р ы м
избытком,
сверх
гого к о л и ч е с т в а , которое н е о б х о д и м о д л я г и д р а т а ц и и цемен­
та. Этим д о с т и г а е т с я
необходимая
удобоукладываемость
( п о д в и ж н о с т ь ) бетонной смеси. Количество
воды, вступаю­
щей в химическую р е а к ц и ю с цементом, не п р е в ы ш а е т 20%
веса цемента.
П р и р а с т в о р е н и и бетонной смеси вода вступает в хими­
ческую р е а к ц и ю с цементом, в р е з у л ь т а т е которой в в и д е
соединений м и н е р а л о в ц е м е н т а с водой о б р а з у е т с я гель-сту­
д н е о б р а з н ы й цементный клей, а н е б о л ь ш а я ч а с т ь этих со­
единений в ы д е л я е т с я в виде к р и с т а л л о в . В процессе переме­
ш и в а н и я бетонной смеси цементное тесто о б в о л а к и в а е т з е р н а
з а п о л н и т е л е й и а р м а т у р у и, постепенно т в е р д е я , п р е в р а щ а е т
бетонную смесь в монолит.
О б р а з о в а н и е бетона п р о т е к а е т п о - р а з н о м у .
Избыточная
вода р а з б а в л я е т гель и частично в с т у п а е т в п о с л е д у ю щ е м в
химическое соединение с менее а к т и в н ы м и ч а с т и ц а м и цемен­
та, е щ е не р а з л о ж и в ш и м и с я . К р о м е того, она частично з а ­
п о л н я е т вместе с в о з д у х о м , к о т о р ы й п о п а л в бетонную смесь,
м и к р о с к о п и ч е с к и е поры и к а н а л ы и, Постепенно
испаряясь,
о с в о б о ж д а е т их. И с п а р я ю щ а я с я вода о б р а з у е т в бетоне д в е
резко о т л и ч а ю щ и е с я по р а з м е р а м группы пор: к а п и л л я р н ы е
моры и поры геля, и м е ю щ и е очень м а л ы е р а з м е р ы — п р и м е р ­
но от 1 5 - Ю " д о 4 0 - 1 0 ~ см. К а п и л л я р н ы е п о р ы , р а с п о л о ж е н ­
ные м е ж д у а г р е г а т а м и ч а с т и ц геля, в т ы с я ч и р а з
крупнее
пор г е л я . Они способствуют в п и т ы в а н и ю и м и г р а ц и и
воды,
к о т о р а я при о б ы ч н ы х у с л о в и я х о х л а ж д е н и я з а м е р з а е т в них.
Т а к и м о б р а з о м , к а п и л л я р н ы е поры — это основной
дефект
с т р у к т у р ы бетона, особенно в л и я ю щ и й
на его
морозостой­
кость.
М о р о з о с т о й к о с т ь песчаного бетона м о ж н о повысить до­
б а в к а м и или применением ж е с т к и х бетонных смесей с интен­
сивным у п л о т н е н и е м . Этим д о с т и г а е т с я у м е н ь ш е н и е д и а м е т р а
к а п и л л я р о в в бетоне до величины, при которой вода в них
у ж е не з а м е р з а е т д а ж е при с р а в н и т е л ь н о низких т е м п е р а т у р а х .
О з а в и с и м о с т и т е м п е р а т у р ы з а м е р з а н и я воды в к а п и л л я р а х
от их д и а м е т р а д а е т п р е д с т а в л е н и е т а б л . 1.
-8
8
Таблица
Диаметр капилляров,
1570
240
150
60
мк
Температура замерзания воды, °С
6,4
13,3
14,5
15,5
Морозостойкость обычных
бетонов
обеспечивается
на­
личием в к а п и л л я р а х б у ф е р н ы х (не з а п о л н е н н ы х водой) про­
с т р а н с т в , которые в б и р а ю т в себя и з л и ш н и й о б ъ е м , о б р а з у ю ­
щийся при з а м е р з а н и и воды. Н а п р а к т и к е это
достигается
введением в бетон в о з д у х о в о в л е к а ю щ и х
добавок.
Морозо­
стойкость п р и н я т о х а р а к т е р и з о в а т ь количеством ц и к л о в по­
переменного з а м о р а ж и в а н и я и о т т а и в а н и я , которое способны
в ы д е р ж а т ь о б р а з ц ы бетона, с о х р а н и в при этом не менее 75%
прочности на с ж а т и е . Р а з р у ш е н и е бетона и пескобетона при
попеременном з а м о р а ж и в а н и и и о т т а и в а н и и
происходит в
основном из-за с л а б о й с о п р о т и в л я е м о с т и з а п о л н и т е л я . Е с л и
щ е б е н ь , г р а в и й или песок с о д е р ж а т о т к р ы т ы е поры, т о они
во в л а ж н о й с р е д е т а к ж е в п и т ы в а ю т в себя воду и, будучи
н а с ы щ е н ы ею, при з а м е р з а н и и р а з р ы х л я ю т с я , а при много­
кратном замораживании и оттаивании разрушаются. Потеря
прочности или р а з р у ш е н и е бетона п р о и с х о д я т оттого, что
к р и с т а л л ы л ь д а , о б р а з у ю щ и е с я при з а м е р з а н и и в о д ы в по­
р а х , на 8—10% п р е в о с х о д я т ее п р е ж н и й о б ъ е м .
Следова­
т е л ь н о , при п о п е р е м е н н о м з а м о р а ж и в а н и и и о т т а и в а н и и бе­
тон к а к б ы р а з р ы х л я е т с я и к а к с л е д с т в и е т е р я е т прочность.
1
В л а б о р а т о р н ы х у с л о в и я х , к а к известно, м о р о з о с т о й к о с т ь
о п р е д е л я ю т д в у м я с п о с о б а м и : 1) н е п о с р е д с т в е н н ы м попере­
менным з а м о р а ж и в а н и е м и о т т а и в а н и е м о б р а з ц а в х о л о д и л ь ­
ной у с т а н о в к е и 2) с у л ь ф а т н ы м
методом. Второй,
более
быстрый способ з а к л ю ч а е т с я в попеременном н а с ы щ е н и и ис­
пытуемого о б р а з ц а р а с т в о р о м с у л ь ф а т а с п о с л е д у ю щ и м в ы ­
с у ш и в а н и е м при т е м п е р а т у р е плюс 105—110°С.
Е с л и первый метод основан на р а з р у ш а ю щ е м
действии
к р и с т а л л о в л ь д а при их о б р а з о в а н и и в п о р а х испытуемого
о б р а з ц а , т о второй — на о б р а з о в а н и и к р и с т а л л о в д е с я т и в о д ного с у л ь ф а т а н а т р и я N a S 0 • ЮНгО при в ы с у ш и в а н и и об­
разца, предварительно насыщенного
раствором
сульфата.
Поскольку р а з р у ш а ю щ е е действие сульфата натрия значи­
т е л ь н о сильнее действия л ь д а , с у л ь ф а т н ы й м е т о д
является
более «жестким».
2
4
В Ц Н И И М Э и с с л е д о в а н и я по о п р е д е л е н и ю
морозостой­
кости пескобетона п р о в о д и л и с ь по первому методу, т. е. с
водонасыщением и попеременным з а м о р а ж и в а н и е м и оттаи­
в а н и е м . И с с л е д о в а л о с ь 90 о б р а з ц о в из пескобетона, в с о с т а в
которых входили с л е д у ю щ и е к о м п о н е н т ы :
вода;
цемент м а р к и «400», «500», «600»;
песок из А к а д е м и ч е с к о г о к а р ь е р а с М = 3,15;
»
» Серебряноборского
»
М = 1,92;
»
» Дровненского
»
М = 2,78,
где Мк — м о д у л ь крупности песка.
к
к
к
И с п ы т а н и е на м о р о з о с т о й к о с т ь п р о в о д и л о с ь в соответ­
ствии с т р е б о в а н и я м и с т а н д а р т а
« М е т о д о п р е д е л е н и я мо­
розостойкости т я ж е л о г о бетона» ( Г О С Т 10060—62) д о 100—
—150—200 ц и к л о в попеременного з а м о р а ж и в а н и я и о т т а и в а ­
ния. О с н о в н ы е и к о н т р о л ь н ы е о б р а з ц ы ,
и з г о т о в л е н н ы е из
бетонной смеси, и с п ы т ы в а л и с ь
на м о р о з о с т о й к о с т ь
после
28-дневного т в е р д е н и я в н о р м а л ь н о - в л а ж н о с т н ы х
условиях
или 7-дневного
выдерживания
в
нормально-влажностных
у с л о в и я х после тепловой о б р а б о т к и ( п р о п а р к и ) . С р а з у
же
после з а т в е р д е н и я основные и к о н т р о л ь н ы е о б р а з ц ы
на­
с ы щ а л и с ь водой
(в течение 48 час в ы д е р ж и в а л и с ь под
2 0 - м и л л и м е т р о в ы м слоем в о д ы при i = 1 5 - f 2 0 ° С ) . З а г р у з к а
образцов в холодильную
к а м е р у п р о и з в о д и л а с ь после ее
о х л а ж д е н и я д о —15°С. Ц и к л з а м о р а ж и в а н и я о б р а з ц о в р а з ­
мером 100 X 100 X 100 мм п р о д о л ж а л с я не менее 4 час. З а
это в р е м я в о д а в п о р а х з а м е р з а е т , и о б р а з о в а в ш и й с я л е д
п р о и з в о д и т р а з р у ш а ю щ е е действие. З а т е м
и з в л е ч е н н ы е из
х о л о д и л ь н о й к а м е р ы о б р а з ц ы на 2 ч а с а з а л и в а л и с ь
водой,
подогретой д о 15—20°С. В м о р о з и л ь н у ю
камеру
загружа-
лись 50 о б р а з ц о в , о с т а л ь н ы е 40 были о с т а в л е н ы в к а ч е с т в е
контрольных. З а т е м те и д р у г и е о б р а з ц ы
взвешивались и
н с п ы т ы в а л и с ь на прочность при с ж а т и и . Р е з у л ь т а т ы испыта­
ний приведены в т а б л . 2.
К р и т е р и е м морозостойкости бетона с л у ж и т к о э ф ф и ц и е н т
морозостойкости, который о п р е д е л я е т с я ' отношением
проч­
ности о б р а з ц о в , п р о ш е д ш и х о п р е д е л е н н о е число ц и к л о в за­
м о р а ж и в а н и я и о т т а и в а н и я , к прочности
к о н т р о л ь н ы х об­
р а з ц о в . Д о п у с т и м а я п о г р е ш н о с т ь при проведении л а б о р а т о р ­
ных р а б о т и о б р а б о т к е м а т е р и а л а — не более 5%.
А н а л и з р е з у л ь т а т о в испытаний п о к а з а л , что Все о б р а з ц ы
бетона о к а з а л и с ь в п о л н е м о р о з о с т о й к и м и : они в ы д е р ж а л и
у с т а н о в л е н н о е количество ц и к л о в по Г О С Т у
попеременного
з а м о р а ж и в а н и я и о т т а и в а н и я без внешних п р и з н а к о в р а з р у ­
шения и б е з потерь в весе. С р е д н я я прочность к о н т р о л ь н ы х
о б р а з ц о в ко времени 100 ц и к л о в з а м о р а ж и в а н и я с о с т а р и л а
/ ? с ж = 381 + 20,2 кг/см ,
ко в р е м е н и
200 ц и к л о в —435 ±
± 9 , 9 кг/см ,
а з а м о р а ж и в а е м ы х после
100 ц и к л о в — 352 4 ;
± 2 2 , 4 кг/см ,
после 200 ц и к л о в — 363 + 12,9 кг/см .
Незна­
чительные о т к л о н е н и я средней прочности о б р а з ц о в , подвер­
г а в ш и х с я и не п о д в е р г а в ш и х с я з а м о р а ж и в а н и ю , о б ъ я с н я ю т с я
н е о д н о р о д н о с т ь ю бетона о б р а з ц о в , а не с н и ж е н и е м прочности
его после з а м о р а ж и в а н и я . П о д а н н ы м испытаний
построены
г р а ф и к и прочности ( р и с . I , а, б, в, г).
2
2
2
2
i
•
!
SO W IX Wn
SI 4} til Wn
Рис. 1. Графики зависимости прочности образцов бетрна от его
ляющих, и числа циклов замораживания:
состав­
'/ — п е с о к . из С(*ребряноборского (80%) и А к а д е м и ч е с к о г о (80%) к а р ь е р о в с М р —
-2,86; в/ч" 0,4; б — л е с о к ' и з
С е р е б р я н о б о р с к о г о карьера с М р = 1.92; в / ц - 0,К7;
в — песок из Д р о в н е н с к о г о к а р ь е р а с М р — 2,78; в / ц — 0,42; г — песок из А к а д е ­
м и ч е с к о г о к а р ь е р а с М р - = 3 , 1 5 ; в / ц ь= 0,42;
К
К
К
К
— — — —
прочность о б р а з ц о в , п о д в е р г а в ш и х с я
прочность контрольных образцов.
замораживанию;
Таблица Z
Результаты испытаний образцов из пескобетона на морозостойкость
Количество циклов испытаний
0
Состав бетонной смеси
100
/? ,
^ с ж , кг/см*
сж
200
кг!см*
Л'
з
4
г
Й кг/ем
К
СЖг
•
1
2
Песок из Серебряноборского
Ц-565
П-.1600
В-210
—
а = ± 7,9
-•0.372
*=0,42
0 = ± 8,4
«=0,42
о = ± 8,5
1
с
карьера
из
396
о* = ± 8,63
о == ± 15,6
Академического
3
+ Серебряноборского
439
439
а = ± 39.2
381
352
карьера
А* = 3,15
к
450
382
контрольных
0,85
о = ± 10,8
1
4
1
карьера М
к
1
5
1
6
- 2,86
450
401
0,76
0 = ± 6,4
0,92
435
363
0,83
а = ± 9,9
о == ± 12,91
о = ± 20,2
<Т = ± 22,4
и е. В числителе — прочность на сжатие
0,71
485
344
л
В среднем
0,92
= 2,78
к
0,91
403
а = ± 8,94
М
0,815
2
!
355
326
0 = ± 10,2 •
Лесок ( И Академического
Ц-480
П -342
П
-1360
В-193
Дровненскогв
385
350
436
= 1,92
к
а = ± 17,2
Песок
Ц-440
П-1790
В-185
из
6
о = ± 18,8
358
291
439
М
0,965
а == ± 22,8
Песок
Ц-530
П-1730
В-223
карьера
341
330
306
5
образцов;
в знаменателе — замораживаем!
выводы
1. О б р а з ц ы из пескобетона при испытании на
морозо­
стойкость в ы д е р ж а л и 200 ц и к л о в попеременного з а м о р а ж и ­
вания и оттаивания без каких-либо внешних признаков раз­
р у ш е н и я и без потерь в весе. С р е д н я я прочность
образцов
после 200 ц и к л о в з а м о р а ж и в а н и я
составила
Я ж = 363 ±
± 12,9 кг/см
при средней прочности к о н т р о л ь н ы х о б р а з ц о в
/?
= 435 ± 9,9
кг/см .
2. К о э ф ф и ц и е н т морозостойкости после 200 ц и к л о в
ис­
пытаний о к а з а л с я р а в н ы м 0,87 ( д о п у с к а е м ы й к о э ф ф и ц и е н т
м о р о з о с т о й к о с т и по с т а н д а р т у — 0,75). Т а к и м о б р а з о м , пескобетон о б л а д а е т б о л ь ш е й м о р о з о с т о й к о с т ь ю , чем
«М -200».
С
2
2
с ж
р з
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. М и х а й л о в
1958, № 9.
Н. В. Песчаный
бетон. — «Бетон и
железобетон»,
2. С и з о в В. П. Некоторые итоги применения песчаного
строительстве. — «Бетон и железобетон», 1962, № 2.
бетона
в
3. М а н у й л о в Л . А., К л ю к о в с к и й Г. И., У л ь я н о в а Г. Г.
Методы лабораторных испытаний строительных материалов и строитель­
ных деталей. М., изд. «Высшая школа», 1964.
4. П а н т е л е е в Ф. Н., В о л к о в
териалы. М., Автотрансиздат, 1958.
Научный
В. Г; Дорожно-строительные ма­
редактор канд. техн. наук С. А.
АБРАМОВ.
112
1971
ТРУДЫ ц н и и м э
УДК 625.843.002.2
Б. Н. СМИРНОВ,
Г. И.
С. В. КОНОВАЛОВ,
кандидаты
ЦАРАПКИН,
техн. наук
0 ПРИМЕНЕНИИ ВИБРОШТАМПОВАНИЯ
ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Ф и г у р н ы й и л и плоский в и б р о ш т а м п , с о в е р ш а я к о л е б а н и я ,
в о з м у щ а ю щ и м и с и л а м и , с и л а м и инерции и собственным ве­
сом о к а з ы в а е т д а в л е н и е на бетонную смесь.
Подрессорен­
ный и р и г р у з в о з д е й с т в у е т на смесь д о п о л н и т е л ь н о .
П р и ф о р м о в а н и и изделий р е б р а м и вверх в смесь погру­
жается фигурный виброштамп, придавая
ей н е о б х о д и м у ю
к о н ф и г у р а ц и ю и у п л о т н я я ее ( р и с . 1).
Рис. 1. Формование изделий ребрами вверх.
При формовании ребрами
вниз ф о р м о о б р а з о в а н и е из­
делий о б е с п е ч и в а е т с я
рельефом формы, главным
образом
при д о з и р о в к е смеси б е т о н о у к л а д ч и к о м с в и б р о н а с а д к о й или
в и б р а ц и е й на в и б р о п л о щ а д к е ; плоским в и б р о щ т а м п о м осу-
Рис. 2. Формование изделий ребрами вниз.
шествляется окончательное формообразование и уплотнение
смеси (рис. 2 ) .
Т е х н о л о г и я ф о р м о в а н и я изделий методом
виброштампо­
в а н и я имеет целый р я д п р е и м у щ е с т в перед д р у г и м и способа­
ми у п л о т н е н и я бетонных смесей: она
позволяет применять
б о л е е ж е с т к у ю смесь и д о б и в а т ь с я б о л е е высокой степени ее
уплотнения в у п р о щ е н н ы х ф о р м а х , о п е р а ц и я
формования
о с у щ е с т в л я е т с я без к а к и х - л и б о д о п о л н и т е л ь н ы х
устройств.
С л е д о в а т е л ь н о , у п р о щ а е т с я ф о р м о в о ч н о е о б о р у д о в а н и е и его
э к с п л у а т а ц и я , п о в ы ш а е т с я н а д е ж н о с т ь , с о к р а щ а е т с я энерго­
емкость. В о з м о ж н о с т ь и с п о л ь з о в а т ь смеси с н и ж е н н о й
под­
вижности п о з в о л я е т п р о и з в о д и т ь н е м е д л е н н у ю р а с п а л у б к у из­
делий, д о с т и г а т ь высокой прочности, морозостойкости и водо­
н е п р о н и ц а е м о с т и бетона при существенной экономии цемен­
та и з н а ч и т е л ь н о м у м е н ь ш е н и и времени его т в е р д е н и я . Виб­
р о ш т а м п о в а н и е п о з в о л я е т м е х а н и з и р о в а т ь процесс ф о р м о в а ­
ния, повысить п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь и снизить р а с х о д э л е к т р о ­
э н е р г и и на этой о п е р а ц и и .
Выбор оптимальных параметров работы виброштамнуюшей у с т а н о в к и м о ж е т б ы т ь с д е л а н на основе теории погру­
ж е н и я в и б р о ш т а м п а в смесь и у р а в н е н и я
состояния
смеси
в процессе ф о р м о в а н и я изделий. Ф о р м о о б р а з о в а н и е и уплот­
нение ж е с т к о й смеси при в и б р о ш т а м п о в а н и и д о с т и г а е т с я ста­
тическим и д и н а м и ч е с к и м в о з д е й с т в и е м на нее. В е л и ч и н а
этих сил в д е с я т к и р а з п р е в ы ш а е т г р а в и т а ц и о н н ы е с и л ы сме­
си. Ц е м е н т н о е тесто в ж е с т к о й смеси при в и б р о ш т а м п о в а н и и ,
т а к ж е к а к и при с в о б о д н о м в и б р и р о в а н и и , р а з ж и ж а е т с я и
в р е м е н н о остается в состоянии р а з ж и ж е н и я . П о с к о л ь к у уп­
лотнение ж е с т к о й смеси под в и б р о ш т а м п о м х а р а к т е р и з у е т с я
с б л и ж е н и е м частиц з а п о л н и т е л я и о б р а з о в а н и е м плотной их
у п а к о в к и , ф о р м у е м о с т ь смеси о п р е д е л я е т с я н е с т о л ь к о свой­
с т в а м и р а з ж и ж е н н о г о цементного теста,
находящегося
в
тонких п р о с л о й к а х м е ж д у ч а с т и ц а м и , с к о л ь к о г л а в н ы м
об-
р а з о м з н а ч и т е л ь н ы м и с и л а м и сухого т р е н и я и з а ц е п л е н и я ,
в о з н и к а ю щ и м и м е ж д у ч а с т и ц а м и З а п о л н и т е л я по п л о щ а д к а м
\ к о н т а к т о в . П о в ы ш е н и е плотности о б у с л о в л е н о в ы х о д о м возI д у х а из смеси и с ж а т и е м в ней его о с т а в ш е й с я части, причем
частицы з а п о л н и т е л я с б л и ж а ю т с я тем б о л ь ш е , чем
точнее
р а с с ч и т а н ы количество цементного теста в смеси
и фрак­
ционный состав з а п о л н и т е л я .
Э к с п е р и м е н т а м и у с т а н о в л е н о , что при в и б р о ш т а м п о в а н и и
' ж е с т к а я смесь б ы с т р о у п л о т н я е т с я в н а ч а л е процесса ф о р м о . вапия (за 10—15 сек). З а это в р е м я смесь у п л о т н я е т с я
до
85—90%, а полное ее у п л о т н е н и е д о с т и г а е т с я у ж е в конце
формообразования. При формообразовании
по м е р е увели­
чения высоты ребер и у м е н ь ш е н и я т о л щ и н ы плиты
изделия
увеличивается сопротивление
перемещению
смеси
из-под
; виброштампа,
следовательно,
продолжается
дальнейшее
уплотнение смеси под в и б р о ш т а м и о м . В р е з у л ь т а т е ф о р м у ' емость смеси под в и б р о ш т а м п о м
непрерывно
ухудшается
н е з а в и с и м о от скорости его в и б р и р о в а н и я .
Формообразова' ние п р о т е к а е т н а и б о л е е т р у д н о в конце, к о г д а
достигается
м а к с и м а л ь н о е уплотнение смеси под в и б р о ш т а м п о м . П о с л е д ­
нее х а р а к т е р и з у е т с я о б р а з о в а н и е м н а и б о л е е плотных
кон: тактов и у в е л и ч е н и е м т р е н и я м е ж д у ч а с т и ц а м и з а п о л н и т е л я
' до н а и б о л ь ш е й в е л и ч и н ы .
Э к с п е р и м е н т а м и у с т а н о в л е н о , что под в и б р о ш т а м п о м при
; д о с т и ж е н и и о п т и м а л ь н о й плотности в ж е с т к о й
смеси
преI д е л ы ю с н а п р я ж е н и е сдвигу с о с т а в л я е т от 1 д о 2
кг/см .
[ Уплотненную ж е с т к у ю смесь под в и б р о ш т а м п о м н е л ь з я р а с ­
с м а т р и в а т ь к а к в я з к у ю ж и д к о с т ь Н ь ю т о н а . О д н а к о это не
о з н а ч а е т , что при в и б р о ш т а м и о в а н и и не п р о я в л я е т с я э ф ф е к т
f в и б р а ц и и , что в ж е с т к о й смеси под в и б р о ш т а м п о м
не сниI ж а е т с я п р е д е л ь н а я с о п р о т и в л я е м о с т ь сдвигу. Н о
снижается
I она меньше, поскольку у п л о т н е н и е смеси д о с т и г а е т
опти­
м а л ь н о г о з н а ч е н и я . П р и о п т и м а л ь н о й плотности смеси пре­
д е л ь н а я с о п р о т и в л я е м о с т ь ее сдвигу н а с т о л ь к о у в е л и ч и в а е т ­
ся, что, несмотря па существенное с н и ж е н и е последней в про­
цессе п и б р о ш т а м п о в а п п н , она все-таки о с т а е т с я з н а ч и т е л ь н о й .
\ П л а с т и ч е с к а я в я з к о с т ь смеси т а к ж е с у щ е с т в е н н о у м е н ь ш а е т [ ся при в н б р о ш т а м п о п а п н и . В и б р а ц и я необходимой интенсивности у м е н ь ш а е т в н у т р е н н е е трение м е ж д у ч а с т и ц а м и з а ­
полнителя и цементного теста д а ж е в п р е д е л ь н о уплотненной
жесткой смеси и п р и д а е т ей у д о б о ф о р м у е м о с т ь . У п л о т н е н н а я
ж е с т к а я смесь под в м б р о ш т а м п о м о п и с ы в а е т с я у п р у г о - в я з к о пластичпым т в е р д ы м телом
(соединенные
последовательно
тела К е л ь в и н а и Б и н г а м а ) .
П р и д а в л е н и я х , не . п р е в ы ш а ю щ и х п р е д е л текучести (упру­
гости) смеси, поведение ее, особенно при ф о р м о в а н и и круп­
н о г а б а р и т н ы х тонкостенных изделий, о п и с ы в а е т с я
моделью
упруго-вязкого твердого
тела
Кельвина.
Экспериментами
;
1
2
у с т а н о в л е н о , что в конце п р о ц е с с а
виброштампования
для
плотной
смеси
коэффициент
вязкости
Троутона
А.? =•
= 11 г-сек/см ,
модуль
упругости
Е = 150 кг/'см .
Период
2
2
преддействия и последействия T
vt
=
— д л я
такой
смеси
п р а к т и ч е с к и р а в е н н у л ю , т. е. у п р у г а я д е ф о р м а ц и я смеси при
н а г р у з к е и р а з г р у з к е п р о и с х о д и т мгновенно. П р и д а в л е н и я х
на смесь, не п р е в ы ш а ю щ и х п р е д е л ее текучести ( у п р у г о с т и ) ,
ф о р м о о б р а з о в а н и я и з д е л и я не п р о и с х о д и т ; у п р у г и е д е ф о р м а ­
ции смеси мгновенно в о с с т а н а в л и в а ю т с я при р а з г р у з к е .
П р и д а в л е н и я х на смесь, д о с т и г а ю щ и х п р е д е л а
ее теку­
чести, происходит п р е о д о л е н и е в н у т р е н н и х сил т р е н и я и з а ­
цепления м е ж д у ч а с т и ц а м и плотно у п а к о в а н н о г о з а п о л н и т е л я
и она д е ф о р м и р у е т с я п л а с т и ч е с к и . В р е з у л ь т а т е
происходит
ф о р м о о б р а з о в а н и е и з д е л и я . П о в е д е н и е смеси в этот момент
описывается моделью пластичного твердого тела
Бингама.
П р е д е л текучести смеси ж е с т к о с т ь ю 80—120 сек по р е з у л ь ­
татам экспериментов при формовании дорожной часторебристой плиты р а з м е р о м 3 x 1 м, с высотой р е б е р 90 мм, т о л щ и ­
ной п л и т ы 50 мм д о с т и г а е т с я п р и к а ж д о м к о л е б а н и и в и б р о ­
ш т а м п а с м а к с и м а л ь н ы м д а в л е н и е м п о р я д к а 0,75—1,00 кг/см .
При п о в ы ш е н и и ж е с т к о с т и смеси, у с л о ж н е н и и к о н ф и г у р а ц и и
и з д е л и я или у в е л и ч е н и и его по п л о щ а д и д о л ж н о п о в ы ш а т ь ­
ся д а в л е н и е д л я п р е о д о л е н и я в о з н и к а ю щ е г о б о л е е в ы с о к о г о
предела текучести смеси. ( П р и у с л о ж н е н и и
конфигурации,
увеличении и з д е л и я по п л о щ а д и или п о в ы ш е н и и
жесткости
смеси с о п р о т и в л е н и е п е р е м е щ е н и ю ее из-под в и б р о ш т а м п а
у в е л и ч и в а е т с я . Д л я обеспечения
формообразования
назна­
чается б о л е е в ы с о к о е д а в л е н и е , при к о т о р о м , о ч е в и д н о , под
в и б р о ш т а м п о м д о с т и г а е т с я б о л ь ш а я степень у п л о т н е н и я сме­
си, х а р а к т е р и з у ю щ а я с я более в ы с о к и м п р е д е л о м т е к у ч е с т и ) .
В к о н с т р у к ц и и у с т а н о в к и д о л ж н а б ы т ь п р е д у с м о т р е н а воз­
м о ж н о с т ь и з м е н е н и я д а в л е н и я путем и з м е н е н и я веса пригруза Q H , веса в и б р о ш т а м п а Q
и возмущающей силы
Р зм2
B
а0
Р а с с м а т р и в а я у п л о т н е н н у ю с м е с ь в конце процесса ф о р ­
м о о б р а з о в а н и я при д а в л е н и я х , не п р е в ы ш а ю щ и х ее предел
текучести, к а к у п р у г о - в я з к о е т в е р д о е т е л о К е л ь в и н а и р а с ­
с м а т р и в а я у с т а н о в к у , н а х о д я щ у ю с я на смеси, к а к к о л е б а ­
т е л ь н у ю систему с одной степенью с в о б о д ы п о д д е й с т в и е м
гармонической возмущающей силы, дифференциальное ура­
внение д в и ж е н и я в и б р о ш т а м н а в э т о м с л у ч а е
можно
за­
п и с а т ь в виде
т
dt
2
БОЗМ • sin со t — E-FШ
ш
h
• i f
(х + А / г
Л
+ ( Q » + Qn).
умр
)
где in — м а с с а в и б р о ш т а м п а и п р и с о е д и н е н н а я
масса
тона;
F„,— п л о щ а д ь в и б р о ш т а м п а ;
to — ч а с т о т а к о л е б а н и й в и б р о ш т а м п а ;
ААу„р — у п р у г а я д е ф о р м а ц и я смеси под д е й с т в и е м сил
К " Qtu
/ / — т о л щ и н а слоя смеси под в и б р о ш т а м п о м .
E-F
>. Р
Р
II
IM - /.л.
S ш = о
Вводя
о о' о з н а ч е н и я
Л
2 я„ ;
=
в о з м
и имея в виду,
Е —~
что Q„ + Qn =
-Р ,
можно
ш
дифференциальное уравнение в компактной
- ^ - -|- 2«
-
г
+ рх
Г
Q,
B
-?
выразить
форме
= <7 • sin о
2
а
бе­
С у м м и р у я р е ш е н и е у р а в н е н и я без п р а в о й части и ч а с т н о е
решение с п р а в о й ч а с т ь ю , получим
х = е-
я 1
-{ci-cosPit
. ,
.
X sin
+ Ci-sinpit)
,
2 па ю
г—
(О
+
,—;
,.о ,
-р4^ЙпГйПГ»
(
,
.
о
г
( р — (о ) -(- 4 / г ш''
2
'
г
х
2
C O S СО J .
г
П е р в ы й член р е ш е н и я , с о д е р ж а щ и й м н о ж и т е л ь е~"', пред­
с т а в л я е т с в о б о д н ы е з а т у х а ю щ и е к о л е б а н и я , т а к что п р а к т и ­
чески приходится иметь д е л о т о л ь к о с у с т а н о в и в ш и м с я про­
цессом в ы н у ж д е н н ы х к о л е б а н и й , п о д д е р ж и в а е м ы х в о з м у щ а ю ­
щей силой,
Х
~
(р
_
+
4
„г 2
S!tl(0f—
Ш
( /
,г_
( 1 )
г г
)
+
4
„
a
<
0
a
C O S СО
Амплитуда колебаний виброштампа, как видно, зависит
м о д у л я упругости В и к о э ф ф и ц и е н т а в я з к о с т и Т р о у т о н а
смеси, т а к к а к о с т а л ь н ы е величины
(Люзм, Q B , Qn.
^ш, /п) п о с т о я н н ы . П о с к о л ь к у X м а л по с р а в н е н и ю с Е,
s
от
K
А,
то
s
>. . •/=•„.
4
к о э ф ф и ц и е н т о м 2п =
м о ж н о п р е н е б р е ч ь , т. е. прене­
бречь в л и я н и е м в я з к о с т и в уплотненной смеси.
Выражения
Для а м п л и т у д ы , скорости и у с к о р е н и я
колебаний
вибро­
ш т а м п а будут иметь т о г д а вид
т
х =
h
— И Г sin со г; У =
(р- — ш')
— ~ ± — j r - cos со t;
г
а
( р — со )
2
-
-
flu)
Гр^=ГЩ
.
s
,
n
,
<°
П р и б л и ж е н н о поведение смеси при д а в л е н и я х , п р е в ы ш а ю щ и х
ее предел текучести, м о ж н о о п и с а т ь у п р у г о - п л а с т и ч н ы м т в е р ­
дым телом П р а н д т л я
(соединенные последовательно
тела
Гука и С е п - В е н а н а ) .
При определении параметров работы установки
необхо­
д и м о исходить т а к ж е из того, чтобы не т о л ь к о поверхность,
по и весь бетон ф о р м у е м о г о и з д е л и я п о л у ч а л с я
качествен­
ным. Это в о з м о ж н о в том с л у ч а е , если в смеси под вибро­
ш т а м п о м у с т р а н е н попеременный
подсос и
выдавливание
в о з д у х а в процессе ф о р м о в а н и я . А это в свою о ч е р е д ь дости­
г а е т с я при б е з о т р ы в н о м к о л е б а н и и в и б р о ш т а м п а от
смеси,
когда его а м п л и т у д а А м е н ь ш е или р а в н а упругой д е ф о р м а ­
ции с ж а т и я АИ
смеси от веса в и б р о ш т а м п а и от подрес­
соренного п р и г р у з а ( . 4 < Л / г у ) .
Сохраняя зависимость А < A A , i можно задавать любые
ж е л а е м ы е д а в л е н и я в и б р о ш т а м п а на смесь.
Г р а ф и ч е с к и процесс ф о р м о о б р а з о в а н и я и з д е л и я
может
быть
представлен
диаграммой
нагрузка — деформация —
в р е м я (рис. 3 ) . О т р е з к и А В , А В , А В
на рис. 3 соответупр
П р
y
0
0
Х
Х
P >
2
2
Рис. 3. Графическое изображение формообразования.
ствуют о с т а т о ч н ы м п л а с т и ч е с к и м д е ф о р м а ц и я м смеси под ви­
б р о ш т а м п о м при к а ж д о м его к о л е б а н и и в тот момент, когда
н а г р у з к а д о с т и г а е т п р е д е л а текучести смеси. П о с л е к а ж д о г о
к о л е б а н и я в и б р о ш т а м п а при снятии д и н а м и ч е с к о й н а г р у з к и
у п р у г а я д е ф о р м а ц и я смеси ч а с т и ч н о в о с с т а н а в л и в а е т с я (уп­
р у г а я д е ф о р м а ц и я от (Q + Qn) о с т а е т с я ) , а
пластическая
не в о с с т а н а в л и в а е т с я и р а в н а о т р е з к а м А В , A B
АВ
и т. д.
П о у с л о в и ю обеспечения б е з о т р ы в н о е ™ к о л е б а н и й
упругая
д е ф о р м а ц и я смеси от ( Q + Q ) з а д а е т с я т а к о й
величины,
чтобы з а д а в а е м а я а м п л и т у д а к о л е б а н и й
виброштампа
не
п р е в ы ш а л а ее. И л и иначе, к о г д а в о з м у щ а ю щ а я сила н а п р а в ­
л е н а вверх, у п р у г а я д е ф о р м а ц и я
(от Q +Q )
не д о л ж н а
полностью в о с с т а н а в л и в а т ь с я , т. е. с т а т и ч е с к о е д а в л е н и е не
д о л ж н о у н и ч т о ж а т ь с я полностью в е р т и к а л ь н о в в е р х н а п р а в ­
ленной в о з м у щ а ю щ е й силой. П л а с т и ч е с к и е
деформации
в
целом не и з м е н я ю т у п р у г о - в я з к о г о п о в е д е н и я смеси.
B
0
B
0
X
n
B
n
U
2
2
р
О п р е д е л и м Давление у с т а н о в к и на смесь д л я конца про­
цесса ф о р м о в а н и я . З а д а е м с я
весом Q и п р и г р у з о м Q,,.
О п р е д е л я е м у п р у г у ю д е ф о р м а ц и ю с ж а т и я смеси от (Q„ + Qn)
n
Л h
Л
=
( Q
» + <?п)-*
p.p
"ynp
П р и н и м а я A < A A , , о п р е д е л я е м из этого р а в е н с т в а воз­
м у щ а ю щ у ю силу в и б р а т о р о в Р м .
y i
p
В О З
ДА
и
Р
^
в
о
з
lE-F
"vnn
in
\ m-li
м
<
— (о-
E-F,
<
ЛА „р-/га
VHP
у
y
n
L
\
1
i_
1
\ т-Л
П р и р а с с м о т р е н и и з н а к а Рвозм. видно, что если со < р, то
Л ю з м п о л о ж и т е л ь н а , а если
т о о н а с т а н о в и т с я отрица­
тельной. С т а л о быть, когда ч а с т о т а Р з м м е н ь ш е частоты
свободных к о л е б а н и й , в ы н у ж д е н н ы е к о л е б а н и я и Р м н а ­
ходятся все в р е м я в одной ф а з е . К о г д а со > р, сдвиг ф а з
м е ж д у в ы н у ж д е н н ы м и к о л е б а н и я м и и Рвозм с т а н о в и т с я р а в ­
ным 180°.
С и л а инерции в и б р о ш т а м п а Р,
р а в н а п р о и з в е д е н и ю его
массы на у с к о р е н и е к о л е б а н и й и н а п р а в л е н а
всегда
про­
тивоположно у с к о р е н и ю .
В О
В О З
ш
р
' возм
/»„„ = {m-w
)
MaKC
т
= т- [ ( Д ' Г ^ ) ] =
'
E-F '
с
L \
ш
m-h
С и л о в о е в о з д е й с т в и е у с т а н о в к и на смесь
складывается
а л г е б р а и ч е с к и из Q , Qn. Рвозм и Р . И з г р а ф и к а (рис. 4)
В И Д Н О , Ч Т О КОГДа СО < р, Т О Рдавл — Qn +
Qn + Л ю з м + Я и и .
К о г д а 0) > р (рИС. 5 ) , Т О Р д а в л = QB + Qn — Р в о з м + Р и н .
Для
того чтобы ч а с т о т а с в о б о д н ы х к о л е б а н и й системы р =
B
=
у
'
m
.
в
h
т1
процессе ф о р м о в а н и я б ы л а б о л ь ш е
частоты со
в о з м у щ а ю щ е й силы — что особенно в а ж н о в конце процесса
формообразования, — необходимо
варьировать
величинами
Е, т, h, о, F . З д е с ь в а ж н о отметить, что у п р у г о с т ь
фунда­
мента, на котором н а х о д и т с я ф о р м а со смесью, в л и я е т на
упругость всей системы б е т о н н а я смесь — в и б р о ш т а м п . Если
он н е ж е с т к и й , то м е н ь ш е будет и у п р у г о с т ь системы б е т о н н а я
смесь — в и б р о ш т а м п . П о э т о м у ф у н д а м е н т д о л ж е н б ы т ь а б ­
солютно ж е с т к и м .
m
П р и м е р расчета установки д л я изготовления
ребрами
вверх д о р о ж н ы х плит р а з м е р о м 3 X 1 X 0 , 1 4 м из бетонной
смеси с р а с х о д о м ц е м е н т а М500 315 кг]м с В / Ц = 0,44, ж е с т ­
костью 80—120 сек, с м а к с и м а л ь н о й крупностью щ е б н я 20 мм.
3
Рис. 4. Графики амплитуды, скорости, ускорения, возмущающей силы,
силы инерции и сил ( Q + Q ) Р
< РП
B
')
P
B03M
s i n
<•> Л 2) х —
qш
(^2 _ 2)
4) v>
{Р2 - ,„!)
cos <i> 1\
И
0 3
n
sin «> /; 3) W •
.7) Р
и
н
(/»« - со»)
sin (и
t;
— т-
Ш
В конце процесса ф о р м о о б р а з о в а н и я д л я смеси м о д у л ь упру­
гости Е = 150 кг/см ,
коэффициент вязкости Троутона h =
= 11
г-сек/см .
1. В е с Q и п р и г р у з Q в ы б и р а е м с т а к и м р а с ч е т о м , что­
бы получить у п р у г у ю д е ф о р м а ц и ю смеси 0,2 мм (к концу
процесса ф о р м о в а н и я ) :
2
2
B
n
д
»уп = — р - р
;
Р
=
0 , 0 2 Х
1 5 0
Х
3 0 0 0 0
Q
B
+
Q
= 18000 кг; Q = 3400:«г;
B
n
=
Q„ = 14600 к г .
2. О п р е д е л я е м в о з м у щ а ю щ у ю силу в и б р а т о р о в :
Рвозм
= 0,020 ( °
1 5
X
4
g ° — - 3 1 4 2 ' ) X 3,46 = 11100 кг.
5
Рис. 5. Графики амплитуды, скорости, ускорения, возмущающей силы,
силы инерции и сил (Q + Q „ ) при и > р:
B
'>
w
- (р*-\.,*)
-О * -
si,)
•
_ , J -
3. О п р е д е л я е м
; 2)
"''
n
р
т
™™*'
*
5
г
"> *< > '= -
•') Р „ н =
силу инерции
_
11100x314»
~ 7150 X 30000
V
3,46X5
c o s
(р?-,,,!)
""'
2
ш
/;
'
виброштампа:
- К Й П П ^
~
' /
4. О п р е д е л я е м у д е л ь н о е д а в л е н и е у с т а н о в к и на смесь:
Р
—
' у д ~~
+ П 100 + 6800 _
30 000
_
35 900 _
зоооо ~
,
1
Л
Ю
г
/
с
2
м
•
5. С у м м а р н а я ж е с т к о с т ь п р у ж и н п р и г р у з а с = 2400 кг/см
(из о п ы т а ) .
6. Ф у н д а м е н т , на который
устанавливается
форма
со
смесью д л я ф о р м о в а н и я , в ы п о л н я е т с я из а р м и р о в а н н о г о бе­
тона с г л а д к о й и плоской верхней поверхностью. Ф у н д а м е н т
д о л ж е н б ы т ь ж е с т к и м , т я ж е л ы м , с тем чтобы к о л е б а н и я его
не п р е в ы ш а л и 0,007 мм при ч а с т о т е 50 гц.
О б е с п е ч и т ь р а в н о м е р н о е поле а м п л и т у д по всей п л о щ а д и
м о ж н о л и ш ь при ж е с т к о м в и б р о ш т а м п е . В и б р а т о р ы
соеди­
няются со ш т а м п о м без к а к и х - л и б о п р о м е ж у т о ч н ы х д е т а л е й .
Вращение вибраторов синхронизируется редуктором-синхро­
н и з а т о р о м , что о б е с п е ч и в а е т в и б р о щ т а м п у н а п р а в л е н н ы е ко-
л е б а н и я (по в е р т и к а л и ) . П о д р е с с о р е н н ы й
прйгруз
может
быть любым. Электродвигатели
привода
устанавливаются
на в и б р о ш т а м п е на упругих п р о к л а д к а х , с о е д и н я ю т с я с ре­
д у к т о р о м - с и н х р о н и з а т о р о м через п о л у ж е с т к и е м у ф т ы .
Смесь приготовляется в бетономешалке принудительного
действия в течение 5—8 мин ( д л я о д н о р о д н о с т и ) . Соответ­
ствие д о з и р у е м ы х компонентов п р о е к т н ы м
контролируется
по весу. В з а в и с и м о с т и от в л а ж н о с т и и в о д о п о г л о щ е н и я м а ­
т е р и а л о в р а с х о д в о д ы к о р р е к т и р у е т с я . К о л и ч е с т в о смеси на
одну ш т а м п о в к у д о з и р у е т с я по весу. Р а с к л а д ы в а е т с я смесь
в ф о р м е р о в н ы м слоем. О т р ы в а т ь в и б р о ш т а м п от о т ф о р м о ­
в а н н о г о и з д е л и я н у ж н о , п о д н я в одну из сторон с н е к о т о р ы м
о п е р е ж е н и е м . П р о п а р и в а ю т с я и з д е л и я по р е ж и м у 2 + 4 +
+ 2 час при т е м п е р а т у р е 80°С.
Ц Н И И М Э в с о д р у ж е с т в е с М А Д И изготовил на К а м е н н о мостском опытном з а в о д е К р а с н о д а р с к о г о к р а я в и б р о ш т а м п у ю щ у ю у с т а н о в к у и провел опыты по ф о р м о в а н и ю плит в
ф о р м а х с р е л ь е ф н ы м д н и щ е м . Д о з и р о в к а смеси и п р е д в а р и ­
тельное ее у п л о т н е н и е в ф о р м е о с у щ е с т в л я л и с ь на в и б р о п л о ­
щ а д к е в течение 1 мин, а о к о н ч а т е л ь н о е ф о р м о о б р а з о в а н и е и
у п л о т н е н и е смеси в ф о р м е — на в и б р о ш т а м п у ю щ е й у с т а н о в ­
ке. Ф о р м о в а н и е п р о д о л ж а л о с ь
0,5—2 мин.
Обследования
после н е м е д л е н н о й р а с п а л у б к и и з д е л и й п о к а з а л и , что плиты
отформовались качественно. П р и з н а к о в расслоения,
непро­
р а б о т к и смеси в т р у д н ы х м е с т а х и з д е л и я ( р е б р а , у г л ы , в ы ­
емки под б р у с о к ) и д р у г и х д е ф е к т о в в бетоне не о к а з а л о с ь .
А р м а т у р а в и з д е л и и — в п р о е к т н о м п о л о ж е н и и , х о р о ш о кон­
т а к т и р у е т с бетоном, пустот о к о л о а р м а т у р ы не о б н а р у ж е н о .
О б р а з о в а в ш и е с я в процессе ф о р м о в а н и я на поверхности пли­
ты р а к о в и н ы м о ж н о у с т р а н и т ь с л е д у ю щ и м о б р а з о м . В конце
процесса в и б р о ш т а м п в ы к л ю ч а ю т и п о д н и м а ю т , а после то­
го к а к смесь з а п о л н и т р а к о в и н ы , о п у с к а ю т снова па ф о р м у ­
емое и з д е л и е и на 10—15 сек в к л ю ч а ю т его в и б р а ц и ю . Проч­
ность о б р а з ц о в , в ы п и л е н н ы х из п р о п а р е н н ы х плит, д о с т и г а л а
7V28 = 388 кг/см , т. е. в ы ш е п р о е к т н о й .
Техническая
характеристика
установки:
Q = 3200 кг,
Q = 10 000 кг, с = 2400 кг/'см, кинетический момент в и б р а т о ­
ров К = 90 кг/см, Рвозм = 7680 кг, ч а с т о т а к о л е б а н и й вибро­
ш т а м п а со = 3000 кол/мин,
мощность двигателей виброштам­
па W = 14 кет. С этими п а р а м е т р а м и п р о в е д е н о 30 ш т а м п о ­
ваний.
2
B
n
Научный
редактор канд.
техн. наук А. С.
ИВАНКОВИЧ.
ТРУДЫ ЦНИИМЭ
1971
У Д К 634.0.383:625.731.1
С^Д.
КОДЕ Б А.
инженер
ТЕРМИЧЕСКОЕ УКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ ДЛЯ
УСТРОЙСТВА ПОКРЫТИЙ АВТОДОРОГ
Д л я ритмичной р а б о т ы л е с о з а г о т о в и т е л ь н ы х п р е д п р и я т и й
необходимы х о р о ш и е л е с о в о з н ы е а в т о д о р о г и к р у г л о г о д о в о г о
действия. П а т а к и х д о р о г а х ч а щ е всего м о ж н о встретить гра­
вийные и отчасти колейные ж е л е з о б е т о н н ы е п о к р ы т и я . О д н а ­
ко во многих л е с о з а г о т о в и т е л ь н ы х р а й о н а х нет к а м е н н ы х м а ­
т е р и а л о в , и поэтому их п р и х о д и т с я з а в о з и т ь из д р у г и х р а й о ­
нов, что намного у д о р о ж а е т с т р о и т е л ь с т в о .
В з а в и с и м о с т и от к а т е г о р и и дороги и стоимости к а м е н ­
ного м а т е р и а л а стоимость д о р о ж н о й о д е ж д ы с о с т а в л я е т обыч­
но 50—60% о б щ и х р а с х о д о в на с т р о и т е л ь с т в о а в т о м о б и л ь н о й
дороги в целом [ 2 ] .
Ш и р о к о е и с п о л ь з о в а н и е местных м а т е р и а л о в и особенно
грунтов, у к р е п л е н н ы х р а з л и ч н ы м и с п о с о б а м и , — один из пу­
тей у д е ш е в л е н и я с т р о и т е л ь с т в а дорог. О д н а к о н у ж н о иметь
в виду, что одни грунты х о р о ш о у к р е п л я ю т с я м и н е р а л ь н ы м и
в я ж у щ и м и (цементом, и з в е с т ь ю и д р . ) , а д р у г и е , н а о б о р о т ,
выгодно у к р е п л я т ь о р г а н и ч е с к и м и в я ж у щ и м и и их п р о и з в о д ­
ными (типа э м у л ь с и й ) . Ч т о ж е к а с а е т с я т а к н а з ы в а е м ы х т я ­
ж е л ы х грунтов ( г л и н и с т ы х ) , т о их л у ч ш е и в ы г о д н е е укре­
плять т е р м и ч е с к и м способом [ 1; 3; 4; 5; 6 и д р . ] .
Первые научные исследования обжига грунтов д л я дорож­
ного с т р о и т е л ь с т в а в н а ш е й с т р а н е б ы л и п р о в е д е н ы в 1926 г.
под р у к о в о д с т в о м п р о ф . П . А. З е м я т ч е н с к о г о в л а б о р а т о р и и
исследовательского дорожного
бюро в Ленинграде, а в
1927 г.—под р у к о в о д с т в о м п р о ф . М. М . Ф и л а т о в а на М о с к о в ­
ской д о р о ж н о й и с с л е д о в а т е л ь с к о й с т а н ц и и . У ж е п е р в ы е опы-
ты п о к а з а л и , что т е р м и ч е с к о е у к р е п л е н и е грунтов
вполне
о с у щ е с т в и м о и э к о н о м и ч е с к и ц е л е с о о б р а з н о , хотя все р а б о т ы
по о б ж и г у г р у н т а в е л и с ь вручную, по примитивной т е х н о л о ­
гии и с к р а й н е м а л ы м к о э ф ф и ц и е н т о м и с п о л ь з о в а н и я т е п л о ­
вой энергии.
П. А. З е м я т ч е н с к и й , М. М. Ф и л а т о в , С. С. М о р о з о в ,
В. М. Б е з р у к и д р . у с т а н о в и л и , что с т р о и т е л ь н ы е
свойства
глинистых грунтов при т е р м и ч е с к о м у к р е п л е н и и у л у ч ш а ю т с я
б л а г о д а р я тому, что при д л и т е л ь н о м
воздействии
высокой
температуры происходят коренные изменения в составе и
с в о й с т в а х грунта. В н а ч а л е он т е р я е т ф и з и ч е с к и и химически
с в я з а н н у ю воду, у т р а ч и в а е т п л а с т и ч н о с т ь , н а б у х а н и е ,
лип­
кость, а з а т е м п р и о б р е т а е т н е о б р а т и м у ю с в я з н о с т ь в р е з у л ь ­
т а т е с п е к а н и я ч а с т и ц . П р и этом грунт с т а н о в и т с я
к а к бы
м о н о л и т н ы м , не р а з м о к а е м ы м и п р и о б р е т а е т ф и з и к о - м е х а н и ­
ческие свойства, р е з к о о т л и ч а ю щ и е с я от тех, к о т о р ы е н а б л ю ­
дались до термического укрепления [ 1 ] .
Н а р я д у с д о р о ж н и к а м и т е р м и ч е с к и й способ
укрепления
грунтов з а и н т е р е с о в а л и строителей ф у н д а м е н т о в ,
добив­
ш и х с я в этой о б л а с т и б о л ь ш и х успехов. И. М. Л и т в и н о в .
В. С. П о д ъ я к о н о в , О. А. К а с п е р с к и й , В. С. П о с я д а и д р . [4—
—11] д о к а з а л и п р а к т и ч е с к у ю в о з м о ж н о с т ь и технико-эконо­
мическую целесообразность глубинного укрепления
посадоч­
ных грунтов т е р м и ч е с к и м способом под ф у н д а м е н т а м и суще­
с т в у ю щ и х и вновь с т р о я щ и х с я з д а н и й . Б о л е е того, у ж е имеет­
ся опыт с т р о и т е л ь с т в а п я т и э т а ж н ы х к и р п и ч н ы х з д а н и й
без
ф у н д а м е н т о в нулевого ц и к л а , н е п о с р е д с т в е н н о на термически
у к р е п л е н н о м грунте, т. е. з д а н и е строится к а к бы на к е р а м и ­
ческих с в а я х .
С е б е с т о и м о с т ь р а б о т по т е р м и ч е с к о й о б р а б о т к е
грунта
с о с т а в л я е т от 3 до 5 руб. за
1 м обожженного
массива.
О д н а к о она м о ж е т быть з н а ч и т е л ь н о с н и ж е н а , если у м е н ь ­
шится стоимость с ж а т о г о
воздуха,
механизации
бурения
с к в а ж и н и будет п р и м е н я т ь с я б о л е е д е ш е в о е т о п л и в о .
3
К а к следует из р а с с м о т р е н н ы х р а б о т [1 — 1 1 ] , т е р м и ч е с к о ­
му у к р е п л е н и ю п о д д а ю т с я п р а к т и ч е с к и все грунты.
Однако
для дорожного строительства наиболее в а ж н о термическое
у к р е п л е н и е глинистых грунтов. Н а л е с н ы х д о р о г а х они встре­
ч а ю т с я д о в о л ь н о часто и очень плохо п о д д а ю т с я у к р е п л е н и ю
другими способами.
Ф. П. З а х а р о в и д р . [4] п о д в е р г а л и т е р м и ч е с к о м у укреп­
л е н и ю с а р а н с к и е суглинки, о г р а н у л о м е т р и ч е с к о м с о с т а в е ко­
торых д а е т п р е д с т а в л е н и е с л е д у ю щ а я т а б л и ц а :
Частицы, %
HI
2
X
Грунт
с
m
т: О
Л
ПЫ
ТЫ
Саранска
СО
пес
Суглинок г.
2,2-2,5 м
СО
3
57
25
О.
с
глубины
15
3
О б ъ е м н ы й вес их — 1,92 г/см ; в л а ж н о с т ь — 17%,
число
п л а с т и ч н о с т и — 1 6 . П о с л е т е р м и ч е с к о г о у к р е п л е н и я при тем­
п е р а т у р е 600—800°С в течение
10—12 час п р е д е л
проч­
ности на с ж а т и е этого грунта с о с т а в и л от 9,2 д о 36 кгс/'см .
В т о ж е в р е м я при т е р м и ч е с к о й о б р а б о т к е т я ж е л ы х глин
с числом п л а с т и ч н о с т и
б о л е е 25 и т е м п е р а т у р е
обжига
1300—1500°С
предел
прочности
на
сжатие
составляет
500 кгс/см
[ 8 ] . С т о л ь б о л ь ш а я прочность о б ъ я с н я е т с я п л а в ­
л е н и е м частиц, к о т о р ы е при о с т ы в а н и и о б р а з у ю т м о н о л и т н у ю
массу.
2
2
Т а к и м о б р а з о м , п р и н ц и п и а л ь н а я в о з м о ж н о с т ь получения
из местных глинистых грунтов путем т е р м и ч е с к о й о б р а б о т к и
в ы с о к о п р о ч н о г о д о р о ж н о - с т р о и т е л ь н о г о м а т е р и а л а , пригодно­
го д л я у с т р о й с т в а д о р о ж н ы х о д е ж д , п р а к т и ч е с к и д а в н о д о ­
к а з а н а . О д н а к о д о н а с т о я щ е г о в р е м е н и нет простой и н а д е ж ­
ной м а ш и н ы , к о т о р а я бы о с у щ е с т в л я л а о б ж и г грунта при з а ­
д а н н о м т е м п е р а т у р н о м р е ж и м е н е п о с р е д с т в е н н о на дороге.
Это с д е р ж и в а е т в н е д р е н и е
в производственную
практику
такого многообещающего метода, к а к термическое укрепле­
ние грунтов д л я п о к р ы т и й .
Н е о д н о к р а т н ы е попытки,
предпринимавшиеся
в 1935—
—1960 гг., р е ш и т ь эту з а д а ч у м е х а н и з и р о в а н н ы м о б ж и г о м с
и с п о л ь з о в а н и е м э л е к т р и ч е с к о г о т о к а или с ж и г а н и е м ж и д к о г о
т о п л и в а или г а з а не у в е н ч а л и с ь успехом из-за б о л ь ш и х по­
т е р ь тепловой энергии. К р о м е того, п р и м е н я в ш а я с я
тогда
т е х н о л о г и я не п о з в о л я л а т е р м и ч е с к и о б р а б о т а т ь грунт на
т р е б у е м у ю глубину. К т о м у ж е не имелось
измерительной
аппаратуры д л я автоматического регулирования и поддержа­
ния з а д а н н о г о р е ж и м а т е р м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я н а грунт,
без чего н е л ь з я п о л у ч и т ь в ы с о к о п р о ч н ы й
и в м е с т е с тем
дешевый дорожно-строительный материал.
В н а с т о я щ е е в р е м я б у р н о е р а з в и т и е всех о т р а с л е й
про­
мышленности в нашей стране, создание термостойких
спла­
вов и д р у г и х т е р м о у с т о й ч и в ы х м а т е р и а л о в ,
высококалорий­
ного т о п л и в а и а в т о м а т и ч е с к и х у с т р о й с т в , р е г у л и р у ю щ и х его
подачу и с ж и г а н и е при з а д а н н о м т е м п е р а т у р н о м
режиме,
с о з д а л и п р е д п о с ы л к и д л я п р а к т и ч е с к о г о о с у щ е с т в л е н и я ме­
х а н и з и р о в а н н о г о о б ж и г а г р у н т а н е п о с р е д с т в е н н о на д о р о г е .
Глины — п р о д у к т р а з р у ш е н и я горных пород. Они состоят
из глинистого в е щ е с т в а и примесей. Глинистое в е щ е с т в о —
это в основном
г и д р о а л ю м о с и л и к а т ы m A l 0 - n S i 0 • рН 0.
С изменением к о л и ч е с т в а основных компонентов глинистого
в е щ е с т в а (т. е. т, п, р) и з м е н я ю т с я и его свойства.
Основными группами
глинистых
минералов
являются
каолиниты, монтмориллониты и гидрослюды.
Важнейшие
примеси в г л и н а х — к а р б о н а т ы , с у л ь ф а т ы , ж е л е з и с т ы е сое­
д и н е н и я , к в а р ц е в ы й песок и о р г а н и ч е с к и е примеси, н а п р и м е р
частицы р а з л о ж и в ш е й с я д р е в е с и н ы .
К р и с т а л л и ч е с к и е р е ш е т к и б о л ь ш и н с т в а глинистых мине­
р а л о в слоисты. И х п а р а л л е л ь н ы е слои с о д е р ж а т
кремний,
а л ю м и н и й , к и с л о р о д , а порой и м а г н и й , ж е л е з о , к а л ь ц и й , на­
трий, к а л и й . Д в а основных т и п а
кристаллических решеток
р а з н я т с я числом слоев
глинозема
(А1 0 )
и кремнезема
( S i 0 ) . П р и п о м о щ и э л е к т р о н н о г о м и к р о с к о п а у д а л о с ь уста­
новить ф о р м у к р и с т а л л о в г л и н и с т ы х м и н е р а л о в . У к а о л и н и ­
т а — это м е л ь ч а й ш и е ш е с т и у г о л ь н ы е
пластинки,
листочки,
с л ю д о п о д о б н ы е чешуйки. Ч а с т и ц ы м и н е р а л а г а л л у а з и т а у д ­
л и н е н ы . Они п р е д с т а в л я ю т собой б р у с к о в и д н ы е т р у б о ч к и не­
одинаковых размеров. Кристаллы монтмориллонита расплыв­
чатой ф о р м ы . Это м е л ь ч а й ш и е с ц е п л е н и я тонких чешуек, л и ­
сточков л и б о в о л о к о н .
2
2
3
2
2
3
2
В основе строения а т о м н ы х р е ш е т о к
большинства
гли­
нистых м и н е р а л о в л е ж а т д в а с т р у к т у р н ы х э л е м е н т а . О д и н их
них состоит из д в у х слоев п л о т н о у п а к о в а н н ы х а т о м о в кисло­
рода или г и д р о к с и л ь н ы х групп, м е ж д у
которыми
в октаэдрической к о о р д и н а ц и и р а с п о л о ж е н ы а т о м ы а л ю м и н и я , ж е ­
л е з а или м а г н и я , т а к что они р а в н о у д а л е н ы от шести ато­
мов к и с л о р о д а или г и д р о к с и л о в
(рис. 1). Т о л щ и н а
этого
Рис. 1. Схематическое изображение отдельного октаэдра
ческой сетки структуры (б):
/ — гндроксилы; 2 — алюминий,
магний
и т.
(а) и октаэдрид.
структурного элемента в структурах глинистых
минералов
р а в н а 5,06А°.
Второй э л е м е н т с т р у к т у р ы построен из к р е м н е к и с л о р о д ных т е т р а э д р о в (рис. 2 ) . В к а ж д о м т е т р а э д р е а т о м к р е м н и я
2
Рис. 2. Схематическое изображение отдельного крсмнекислородного тетра­
эдра (а) и сетки крсмнекислородных
тетраэдров, расположенных
по
гексагональному мотиву (б):
/ — атомы
к и с л о р о д а ; 2 — атомы
кремния.
р а в н о у д а л е н от четырех а т о м о в к и с л о р о д а или г и д р о к с и л ь пых групп в з а в и с и м о с т и от т р е б о в а н и й б а л а н с а с т р у к т у р ы ,
образованной тетраэдрами с атомами
к р е м н и я в их
цен­
т р а х . Т о л щ и н а этого с т р у к т у р н о г о э л е м е н т а
в
структурах
глинистых м и н е р а л о в р а в н а
4,93А°. Н е к о т о р ы е глинистые
м и н е р а л ы я в л я ю т с я в о л о к н и с т ы м и и построены из с т р у к т у р ­
ных э л е м е н т о в , отличных от о п и с а н н ы х
выше. По
своим
с т р у к т у р н ы м о с о б е н н о с т я м они подобны
а м ф и б о л а м , и их
основные с т р у к т у р н ы е э л е м е н т ы состоят из к р е м н и е в ы х
те­
траэдров, расположенных в форме двойной
цепи
состава
S i O n , к а к п о к а з а н о на рис. 3. С т р у к т у р а этого э л е м е н т а по4
Ь
Рис. 3. Схематическое изображение сдвоенных цепей
кремнекислородных тетраэдров, характерных для амфнболового структурного типа гли­
нистых минералов:
а — в перспективе;
6 — в
проекции
на
плоскость
основания
тетраэдров.
д о б н а с т р у к т у р е слоя из к р е м н е к и с л о р о д н ы х т е т р а э д р о в
в
слоистых м и н е р а л а х , с тем л и ш ь о т л и ч и е м , что она
имеет
бесконечную п р о т я ж е н н о с т ь т о л ь к о в одном
направлении.
В д р у г о м н а п р а в л е н и и она р а с п о л о ж е н а л и ш ь п р и м е р н о на
11,5А°. Цепи с в я з а н ы вместе а т о м а м и а л ю м и н и я или м а г н и я ,
р а с п о л о ж е н н ы м и т а к , что к а ж д ы й из них о к р у ж е н
шестью
«активными» атомами кислорода. Активными
являются
те
а т о м ы к и с л о р о д а , которые имеют л и ш ь одну с в я з ь с крем­
нием и, с л е д о в а т е л ь н о , н а х о д я т с я на к р а я х цепей и в вер­
шинах тетраэдров.
С у щ н о с т ь изменений, п р о и с х о д я щ и х в глинистых грун­
тах при их т е р м и ч е с к о й о б р а б о т к е , станет яснее, если их
п о д р а з д е л и т ь на д в е с т а д и и : па
процессы,
которые
про­
т е к а ю т при с р а в н и т е л ь н о невысоких
температурах
(400—
— 5 0 0 ° С ) , и па процессы, п р о и с х о д я щ и е с г р у н т а м и
при
воздействии на них высоких т е м п е р а т у р (1000—1200°С).
Н а первой с т а д и и грунт т е р я е т ф и з и ч е с к и и д а ж е до
некоторой степени химически с в я з а н н у ю воду; н а б л ю д а е т с я
з а м е д л е н и е в повышении т е м п е р а т у р ы , ибо в этот
момент
интенсивно п о г л о щ а е т с я т е п л о (идет э н д о т е р м и ч е с к а я р е а к ­
ц и я ) . А при б о л е е высоких т е м п е р а т у р а х ( 8 0 0 — 1 0 0 0 ° С ) , на­
оборот, происходит с и л ь н а я т е п л о о т д а ч а , что
можно объ­
яснить э к з о т е р м и ч е с к о й р е а к ц и е й . Н а первой
стадии
идет
потеря водных а д с о р б ц и о н н ы х пленок, с о с т о я щ и х из ориен­
т и р о в а н н ы х м о л е к у л воды в п р о с т р а н с т в е э л е к т р и ч е с к о г о по­
л я глинистых частиц. В процессе у д а л е н и я воды происходит
с т я г и в а н и е ч а с т и ц д р у г к д р у г у и полностью т е р я е т с я
ад­
с о р б ц и о н н а я способность. М е н я е т с я
отношение
глинистой
системы к воде, т е р я е т с я способность к обмену и п о г л о щ е ­
нию катионов, а т а к ж е к с м а ч и в а н и ю и г и д р а т а ц и и , что с
э л е к т р о х и м и ч е с к о й точки з р е н и я я в л я е т с я р е з у л ь т а т о м в з а ­
имного о т т а л к и в а н и я о д и н а к о в ы х э л е к т р и ч е с к и х
полей со­
прикасающихся фаз.
В т о р а я с т а д и я термической о б р а б о т к и грунтов происходит
при более высоких т е м п е р а т у р а х (800—1200°С), которые вы­
з ы в а ю т р я д изменений не т о л ь к о на поверхности
микро-
Рис. 4. Возможная перегруппировка в глинистых
гидроксильной воды.
минералах при
потере
частиц, но и в их с т р у к т у р е . П р и м е р о м т о м у м о ж е т с л у ж и т ь
в з а и м н а я п е р е г р у п п и р о в к а (рис. 4) в глинистых м и н е р а л а х
г е п т а ф и л и т о в о г о типа при потере г и д р о к с и л ы ю й воды.
К а к известно, р е к р и с т а л л и з а ц и я , с п е к а н и е и способность
твердых кристаллических веществ к химическому взаимодей­
ствию о б у с л о в л и в а е т с я п о д в и ж н о с т ь ю э л е м е н т а р н ы х ч а с т и ц
к р и с т а л л и ч е с к о й р е ш е т к и ( а т о м , или ион, или
молекула).
В том с л у ч а е , если э н е р г и я д о с т а т о ч н а д л я о т р ы в а элемен­
тарной частицы с определенного уровня решетки, возможны
обмен м е с т а м и и в о з р а с т а н и е скорости с а м о д и ф ф у з и и . С рос­
том с а м о д и ф ф у з и и обмен м е с т а м и с т а н о в и т с я в о з м о ж н ы м не
т о л ь к о м е ж д у э л е м е н т а м и одного к р и с т а л л а , но и
между
элементами двух соприкасающихся кристаллов.
О д н и м из ф а к т о р о в , п о в ы ш а ю щ и х п о д в и ж н о с т ь
элемен­
тарной ч а с т и ц ы к р и с т а л л и ч е с к о г о в е щ е с т в а , я в л я е т с я темпе­
р а т у р а ( 8 0 0 — 1 0 0 0 ° С ) . С д р у г о й стороны, с б л и ж е н и е ч а с т и ц ,
в ы з ы в а е м о е д а в л е н и е м , у м е н ь ш а е т количество энергии,
ко­
торое н е о б х о д и м о с о о б щ и т ь э л е м е н т а р н о й ч а с т и ц е д л я уско­
рения с а м о д и ф ф у з и и . Ускорение р е к р и с т а л л и з а ц и и , происхо­
д я щ е й под д а в л е н и е м , с в я з а н о с тем, что последнее с б л и ж а е т
решетки в з а и м о д е й с т в у ю щ и х частиц, у в е л и ч и в а я тем с а м ы м
общую поверхность контактов между рекристаллизирующимися з е р н а м и и число к о н т а к т о в м е ж д у ними.
Н а р я д у с этим д а в л е н и е в ы з ы в а е т н е к о т о р у ю д е ф о р м а ­
цию к р и с т а л л и ч е с к о й решетки частиц, что т а к ж е
способ­
ствует р е к р и с т а л л и з а ц и и . К р о м е того, д а в л е н и е , д е й с т в у ю щ е е
па г р а н и ц а х к р и с т а л л — к р и с т а л л , способствует п е р е д в и ж е н и ю
а т о м о в при р е к р и с т а л л и з а ц и и с г р а н и ц к р и с т а л л — к р и с т а л л
на г р а н и ц ы к р и с т а л л — п о р а и тем с а м ы м у в е л и ч и в а е т уплот­
нение при р е к р и с т а л л и з а ц и и . Это о б с т о я т е л ь с т в о
особенно
в а ж н о , т а к к а к именно оно в н а и б о л ь ш е й степени
способ­
ствует у п л о т н е н и ю и у п р о ч н е н и ю
обрабатываемого
мате­
риала.
К а к в и д и м , при у к р е п л е н и и глинистых грунтов о б ж и г о м
в них под в л и я н и е м высоких т е м п е р а т у р п р о и с х о д я т
слож­
ные ф и з и к о - х и м и ч е с к и е п р е в р а щ е н и я ; п р о т е к а ю т р е а к ц и и де­
г и д р а т а ц и и ; л е г к о п л а в к и е компоненты р а с п л а в л я ю т с я и об­
р а з у ю т с л о ж н ы е соединения; в т в е р д ы х
нерасплавившихся
ч а с т и ц а х происходит п е р е с т р о й к а к р и с т а л л и ч е с к и х решеток.
В р е з у л ь т а т е всех этих процессов о б о ж ж е н н ы е
глинистые
грунты п р и о б р е т а ю т в ы с о к у ю
прочность, водо- и
морозо­
стойкость, а т а к ж е д р у г и е п о л о ж и т е л ь н ы е свойства, которы­
ми д о л ж н ы о б л а д а т ь к а м е н н ы е м а т е р и а л ы , п р и м е н я е м ы е в
д о р о ж н о м строительстве.
в ы в о д ы
1. Н а и б о л ь ш и й э ф ф е к т при у к р е п л е н и и г р у н т о в т е р м и ч е ­
ским с п о с о б о м д о с т и г а е т с я на т я ж е л ы х ( г л и н и с т ы х ) г р у н т а х ,
хотя практически обжигу поддаются и другие грунты.
2. Н а и б о л е е в ы с о к а я п р о ч н о с т ь и
морозостойкость
при
термическом способе укрепления достигается тогда,
когда
обжиг сопровождается уплотнением грунта
в горячем
со­
стоянии.
3. Т е р м и ч е с к и й способ у к р е п л е н и я г р у н т о в м о ж н о п р и м е ­
н я т ь н е з а в и с и м о от п о г о д н ы х у с л о в и й , что з н а ч и т е л ь н о у д л и ­
няет сезон с т р о и т е л ь н ы х р а б о т .
4. О б э к о н о м и ч е с к о й ц е л е с о о б р а з н о с т и т е р м и ч е с к о г о спо­
с о б а у к р е п л е н и я г р у н т о в с в и д е т е л ь с т в у е т то, что Обжиг 1 м
г р у н т а о б х о д и т с я 3—5 р у б .
3
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Б е з р у к
В. М. Укрепление грунтов. М., «Транспорт», 1965.
2. Б е з р у к В. М. Как построить
«.Автотранспорт», 1963.
дорогу
из
цементогрунта.
3. З е м я т ч е н с к и й П. А. Методы и указания
грунтов для дорожного дела. М., ЦУМГ, 1928.
по
М.,
исследованию
4. З а х а р о в Ф. П. и др. Изменение физико-механических
свойств
г."инистого грунта, упрочненного обжигом. Ученые записки Мордовско­
го у-та № 56, 1965.
5. Л и т в и н о в И. М. Теоретические основы термического метода
закрепления грунтов. Вестник Академии строительства
и архитектуры
УССР, 1960, № 3.
6. Л и т в и н о в И. М. Основные требования к проектированию и
производству работ по термическому укреплению грунтов.
Киев, Coc­
ci ройиздат, 1959.
7. М а й д а н о в И. А. Результаты экспериментальных исследований
но упрочнению лессовидных грунтов термическим способом.
Известия
высших учебных заведений (стр-во и архитектура), 1965, № 12.
8. П о д ъ я к о н о в В. С. и др. Термохимическая обработка грун­
тов, используемых в качестве фундаментов (оснований) зданий. Ученые
записки Мордовского у-та № 56, 1965.
9. Ф и л а т о в
гом. М., 1928.
М. М. Улучшение глинистых грунтовых дорог обжи­
10. Т ю р и н И. М. Изменение физико-механических свойств пылеватых суглинков при обжиге. Материалы совещания по закреплению и
уплотнению грунтов. Киев, 1962.
11. Инструкция
по термическому
ристых (лессовидных) грунтов
Научный
И
^ "
2 0 2
укреплению
5
" ^-
редактор Р. И.
просадочиых макропо­
. М., 1956.
ВОЛОСОВА.
12
1971
ТРУДЫ ц н и и м э
УДК 634.0.383.3:625.711.83
В. Д. СОКОЛОВ,
С. А.
МУРТУЗАЛИЕВ,
М. А. ШАПОШНИКОВ,
М. П.
АРХИПОВ,
инженеры
ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
ЧЕРЕЗ ГЛУБОКИЕ БОЛОТА
П р и м е н е н и е р а з р а б о т а н н о й н а м и технологии па строи­
тельстве л е с о в о з н ы х и других а в т о д о р о г на б о л о т а х с т о р ф о м
стойчивой консистенции м о щ н о с т ь ю более 5 м у в е л и ч и в а е т
рочность т о р ф я н о г о о с н о в а н и я , с о к р а щ а е т сроки строиельства д о р о ж н ы х переходов через б о л о т а в 5—10 р а з (вре[я о с а д к и з е м л я н о г о п о л о т н а ) и р а с х о д д р е н и р у ю щ е г о груна, а с л е д о в а т е л ь н о , у д е ш е в л я е т с т р о и т е л ь н ы е р а б о т ы .
Все р а б о т ы м о ж н о р а з б и т ь на три э т а п а :
У
1. П о д г о т о в к а д о р о ж н о й полосы ( р у б к а и р а с ч и с т к а про­
секи, в о с с т а н о в л е н и е т р а с с ы , р а з б и в к а з е м л я н ы х р а б о т ) ; от­
рывка водоотводных канав вдоль будущей насыпи.
f
2. О т с ы п к а на поверхность б о л о т а д р е н и р у ю щ е г о
слоя
13 песка, р а з р а в н и в а н и е и уплотнение его; р а з б и в к а , нумера1ия и з а к р е п л е н и е к о л ь я м и м е с т о п о л о ж е н и я д р е н
согласно
[роекту; п о д в о з к а д р е н и р у ю щ е г о
грунта
д л я заполнения
;рен и с к л а д и р о в а н и е его в в а л ы или кучи из р а с ч е т а з а п о л ­
онил им 4—8 д р е н ; бурение с к в а ж и н в и б р о п о г р у ж е н и е м обадной т р у б ы , з а п о л н е н и е ее д р е н и р у ю щ и м
материалом,
плотнение последнего в и б р и р о в а н и е м ,
извлечение
обсадюй т р у б ы .
3. В о з в е д е н и е н а с ы п и д о проектных отметок.
.
Т а к к а к первый и третий э т а п ы ничем не о т л и ч а ю т с я от
• б ы ч н ы х условий постройки дорог, н и ж е будет
рассмотрена
технология
т о л ь к о второго э т а п а ,
Г
\
97
Д о устройства в е р т и к а л ь н ы х песчаных дрен в ы п о л н я ю т с я
р а б о т ы первого э т а п а . Д л я отсыпки д р е н и р у ю щ е г о слоя и
з а п о л н е н и я о б р а з о в а н н ы х т р у б о й с к в а ж и н н е о б х о д и м о при­
менять х о р о ш о д р е н и р у ю щ и й песок, не с о д е р ж а щ и й
пылев а т ы х и илистых частиц, с к о э ф ф и ц и е н т о м ф и л ь т р а ц и и не ме­
нее 5 м/сутки, что соответствует г р а н у л о м е т р и ч е с к о м у соста­
ву: зерен с м и н и м а л ь н ы м р а з м е р о м 0,2—0,6 мм д о л ж н о б ы т ь
не более 50—60%, о с т а л ь н о е — к р у п н ы е ф р а к ц и и ( р а з м е р о м
не более V20 внутреннего д и а м е т р а о б с а д н о й т р у б ы ) .
Г о р и з о н т а л ь н ы й д р е н и р у ю щ и й слой с л у ж и т д л я о т в о д а в
к а н а в ы п о с т у п а ю щ е й из д р е н воды при уплотнении
торфя­
ного о с н о в а н и я и д л я обеспечения н а д е ж н о й р а б о т ы строи­
т е л ь н ы х м а ш и н . П о э т о м у высота этого с л о я д о л ж н а быть не
менее 0,5 м и ш и р и н а на 1 —1,5 м б о л е е ш и р и н ы н а с ы п и по­
низу.
Р а б о т ы по устройству в е р т и к а л ь н ы х дрен
допускаются
при т е м п е р а т у р е не н и ж е — 5 ° С . О д н а к о н е л ь з я д о п у с к а т ь ,
чтобы д р е н и р у ю щ и й грунт с о д е р ж а л с м е р з ш и е с я к о м ь я грун­
та, л ь д а и снега. О б с а д н у ю т р у б у н у ж н о п о г р у ж а т ь на глу­
бину, п р е д у с м о т р е н н у ю проектом. Е с л и м о щ н о с т ь т о р ф я н о й
з а л е ж и п р е в ы ш а е т д л и н у о б с а д н о й т р у б ы , ее д е л а ю т с о с т а в ­
ной, с м у ф т о в ы м соединением на р е з ь б е .
Н е о б х о д и м о с л е д и т ь за тем, чтобы не о б р а з о в а л о с ь р а з ­
рывов в песчаном з а п о л н е н и и д р е н ы в р е з у л ь т а т е недостаточ­
ной в и б р а ц и и т р у б ы при ее извлечении ( о б р а з о в а н и я пустот
м о ж н о и з б е ж а т ь точной д о з и р о в к о й песка при
заполнении
к а ж д о й д р е н ы и серией к р а т к о в р е м е н н о г о
периодического
в и б р и р о в а н и я в течение 1—2 мин в процессе з а г р у ж е н и я тру­
б ы ) ; недопустим т а к ж е срез песчаной д р е н ы по поверхности
сдвига т о р ф я н ы х слоев относительно д р у г д р у г а при крутых
у к л о н а х м и н е р а л ь н о г о д н а или высоком темпе отсыпки
на­
сыпи; к р о м е того, н е л ь з я д о п у с к а т ь з а г р я з н е н и я устьев д р е н ;
чтобы и з б е ж а т ь этого, следует о с т а в л я т ь н а д ними
холмики
песка высотой д о 20 см.
Все процессы при у с т р о й с т в е в е р т и к а л ь н ы х д р е н о ф о р м ­
л я ю т с я а к т о м на с к р ы т ы е р а б о т ы . В а к т е у к а з ы в а е т с я : номер
дрен, их д и а м е т р и г л у б и н а п о г р у ж е н и я . Р а с х о д п р и в е з е н н о ­
го д р е н и р у ю щ е г о м а т е р и а л а о п р е д е л я е т с я п р о е к т о м .
При приемке работ глубину дрены и качество заполни­
теля определяют выборочно.
С к о р о с т ь отсыпки насыпи после устройства г о р и з о н т а л ь ­
ного песчаного с л о я и в е р т и к а л ь н ы х дрен
контролируется
при п о м о щ и о с а д о ч н ы х реперов, а в особо ответственных и
с л о ж н ы х у с л о в и я х — д а т ч и к а м и порового д а в л е н и я .
При
очень быстрой отсыпке насыпи м о ж е т н а р у ш и т ь с я устойчи­
вость о с н о в а н и я и п р о и з о й т и срез д р е н .
Осадка торфа замеряется осадочными реперами, установ­
л е н н ы м и на поверхности б о л о т а до отсыпки насыпи на по­
перечниках через 50—100 м. Н а к а ж д о м поперечнике уста­
н а в л и в а е т с я пять р е п е р о в : один — по оси, д в а — под б р о в к а ­
ми и д в а — у п о д о ш в откосов н а с ы п и .
Д л я н а б л ю д е н и я за я в л е н и я м и в ы п о р а т о р ф а из-под на­
сыпи на тех ж е п о п е р е ч н и к а х с обеих сторон у с т а н а в л и в а ю т ­
ся к о л ь я на р а с с т о я н и и 5; 10 и 15 м от подошвы насыпи д л я
периодической н и в е л и р о в к и .
П е р е д отсыпкой насыпи о с а д о ч н ы е репера и колья ниве­
л и р у ю т с я с п р и в я з к о й к р е п е р а м , у с т а н о в л е н н ы м вне болота.
В процессе и по окончании отсыпки насыпи
деформация
т о р ф а з а м е р я е т с я нивелировкой осадочных реперов и коль­
ев. С м е щ е н и е кольев в г о р и з о н т а л ь н о м н а п р а в л е н и и опреде­
л я е т с я с о п о с т а в л е н и е м п р о м е р о в лентой п о л о ж е н и я
до
и
после отсыпки н а с ы п и .
Д л я ' в ы п о л н е н и я этих р а б о т необходимо иметь с л е д у ю щ и е
м е х а н и з м ы и о б о р у д о в а н и е : э к с к а в а т о р Э-505-А (или Э-562,
3-801 в болотной м о д и ф и к а ц и и , при глубине б о л о т а
более
10 м — Э-125; а в т о к р а н К-Ю4 г р у з о п о д ъ е м н о с т ь ю 10 т на
а в т о м а ш и н е К р А З - 2 1 9 ) ; в и б р о п о г р у ж а т е л ь ВП-4 (или В П - 1 ,
ВП-6, В М - 9 ) ; о б с а д н у ю т р у б у д и а м е т р о м 325 мм с н а г о л о в ­
ником и с а м о р а с к р ы в а ю щ и м с я б а ш м а к о м ; копровую н а п р а в ­
л я ю щ у ю мачту с п о д в и ж н о й опорной стойкой; п е р е д в и ж н у ю
э л е к т р о с т а н ц и ю П Э С - 6 5 (или П Э С - 1 0 0 , В Э С - 3 , Ж Э С - З О - Д ,
Ж Э С - 6 0 ) ; т р а н с п о р т е р Т-80-А; з а г р у з о ч н о е устройство (бун­
кер); сварочный агрегат.
Если т р а н с п о р т е р а Т-80-А нет, з а г р у з к у обсадочной т р у б ы
д р е н и р у ю щ и м м а т е р и а л о м о с у щ е с т в л я ю т вручную.
Кран и приспособления для погружения
обсадной
тру­
бы п р е д с т а в л е н ы на рис. 1 и 2. К с т р е л е э к с к а в а т о р а / ш а р нирно п р и к р е п л я е т с я у п о р н о - н а п р а в л я ю щ а я м а ч т а 2 с телес­
копически в ы д в и г а ю щ и м с я упором 8, о б е с п е ч и в а ю щ а я вер­
тикальное положение обсадной трубы
при ее
погружении.
К к р ю к у к р а н а подвешен в и б р о п о г р у ж а т е л ь 3, соединенный
с оголовком о б с а д н о й т р у б ы . С т а л ь н а я о б с а д н а я т р у б а 5 в
верхней части имеет з а г р у з о ч н о е отверстие д л я
заполнения
трубы песком. Н и ж н я я часть т р у б ы с н а б ж е н а
специальным
с а м о р а с к р ы в а ю щ и м с я н а к о н е ч н и к о м - б а ш м а к о м 6.
Грузоподъемность установки
Q
T D
> l , 5 - ^ - / f i + q,
где d и / — д и а м е т р и д л и н а д р е н ы ;
б — о б ъ е м н ы й вес песка;
q — собственный вес т р у б ы с в и б р о п о г р у ж а т е л е м .
Рис. 1. Установка для устройства дрен.
Рис. 2. Схема загружения дрены
В состав комплексной б р и г а д ы в х о д я т :
машинист
экс­
к а в а т о р а или ш о ф е р ( V I р а з р я д а ) , п о м о щ н и к
машиниста
или ш о ф е р а (V р а з р я д а ) ; моторист п е р е д в и ж н о й
электро­
станции, он ж е э л е к т р о с в а р щ и к (V р а з р я д а ) ; д в а р а б о ч и х строителя ( I V и I I I р а з р я д о в ) .
Р а б о т ы в ы п о л н я ю т с я в такой технологической п о с л е д о в а ­
тельности:
1. У с т а н о в к а о с а д о ч н ы х реперов и кольев па
ках.
поперечни­
2. О т с ы п к а г о р и з о н т а л ь н о г о
дренирующего
(рабочего)
слоя д о устройства д р е н д л я р а б о т ы с т р о и т е л ь н ы х
машин
(рис. 3 ) .
а)
Дренирующий слой
Рис. 3. Поперечные профили готового земляного полотна.
О ц е н к а несущей способности поверхности б о л о т а м о ж е т
п р о и з в о д и т ь с я по прочности т о р ф а , о п р е д е л я е м о й к р ы л ь ч а т -
ксй на глубину т о р ф я н о й з а л е ж и . Н а и б о л е е
эффективна
к р ы л ь ч а т к а конструкции Л . С. А м а р я н а .
П р е д е л ы несущей способности поверхности б о л о т а приве­
дены в т а б л . 1.
Таблица
Прочность торфа,
< 0,02—0,06
< 0,06—0,08
0,08—0,10
> 0,12
2
кгс/см
Состояние
1
залежи
Непроходимая
Малопроходимая
Проходимая
Устойчивая
3. Устройство в е р т и к а л ь н ы х песчаных дрен
(расстояние
м е ж д у ними, их д и а м е т р и в з а и м н о е р а с п о л о ж е н и е
прини­
мается по проекту) о с у щ е с т в л я е т с я в потоке. К р а н у с т а н а в ­
л и в а ю т с т а к и м р а с ч е т о м , чтобы с одной позиции м о ж н о бы­
ло в ы п о л н и т ь к а к м о ж н о б о л ь ш е дрен. У с т а н о в и в к р а н на
а у т р и г е р ы и з а к р е п и в стрелы с н е о б х о д и м ы м выносом, к р а ­
н о в щ и к п о д н и м а е т н а п р а в л я ю щ у ю мачту, с к р е п л е н н у ю з а ­
хватным устройством с обсадной т р у б о й , и п л а в н о , без рыв­
ков, п е р е м е щ а е т их к месту у с т р а и в а е м о й д р е н ы . П р и этом
о п о р н а я стойка н а п р а в л я ю щ е й м а ч т ы ц е н т р и р у е т с я с р а з б и вочным к о л ы ш к о м д р е н ы .
4. У с т а н о в к а кольца на з а к р ы т ы е створки
конического
н а к о н е ч н и к а п р о и з в о д и т с я при приподнятой о б с а д н о й т р у б е
( п р а в и л а техники безопасности т р е б у ю т , чтобы
постановка
кольца на наконечник в ы п о л н я л а с ь при помощи
специаль­
ной р у к о я т к и ) .
5. П о с л е у с т а н о в к и п р е д о х р а н и т е л ь н о г о к о л ь ц а о б с а д н а я
груба о п у с к а е т с я на поверхность песчаной п о д у ш к и , осво- i
о о ж д а е т с я з а х в а т н о е устройство, с о е д и н я ю щ е е т р у б у с на­
п р а в л я ю щ е й мачтой, и в к л ю ч а е т с я в и б р а т о р .
6. П р и п о г р у ж е н и и т р у б ы к р а н о в щ и к у
н е о б х о д и м о сле­
дить з а т е м , чтобы скорость о п у с к а н и я к р ю к а а в т о к р а н а или
э к с к а в а т о р а с о о т в е т с т в о в а л а скорости з а г л у б л е н и я о б с а д н о й
т р у б ы . П р и отклонении о б с а д н о й т р у б ы
от в е р т и к а л ь н о г о
п о л о ж е н и я ее з а г л у б л е н и е п р е к р а щ а е т с я , если у с т р а н и т ь крен
не у д а с т с я , п о г р у ж е н и е п р о и з в о д я т в новом месте.
7. П о с л е п о г р у ж е н и я о б с а д н о й т р у б ы до проектной глу­
бины в и б р а т о р в ы к л ю ч а ю т и п р о и з в о д я т
загрузку
трубы
песком через с п е ц и а л ь н о е отверстие в верхней части обсад­
ной т р у б ы . Д л я облегчения з а г р у з к и п р и м е н я ю т с п е ц и а л ь н у ю
м е т а л л и ч е с к у ю воронку ( б у н к е р ) . П е с о к в б у н к е р
подается
т р а н с п о р т е р о м Т-80-А или вручную.
8. П о окончании з а г р у з к и о б с а д н о й т р у б ы песком в к л ю ­
чается в и б р а т о р (его в ы к л ю ч а ю т , когда н и ж н и й конец т р у б ы
еще з а г л у б л е н в грунт на глубину 0,5—0,8 м) и производит-
ся п о д ъ е м о б с а д н о й т р у б ы при р а б о т а ю щ е м в и б р а т о р е , б л а ­
г о д а р я чему происходит д о п о л н и т е л ь н о е у п л о т н е н и е песка в
с к в а ж и н е . П р и этом л е б е д к а а в т о к р а н а приводится в д в и ж е ­
ние т о л ь к о после в к л ю ч е н и я в и б р а т о р а ; т р у б у следует из­
в л е к а т ь м е д л е н н о и р а в н о м е р н о , без р ы в к о в .
9. Е с л и д р е н ы с д е л а н ы до отсыпки г о р и з о н т а л ь н о г о д р е ­
н и р у ю щ е г о слоя (в с л у ч а е прочных верхних слоев з а л е ж и ) ,
над ними о с т а в л я ю т песчаный х о л м и к , н е о б х о д и м ы й
для
связи д р е н ы с г о р и з о н т а л ь н ы м слоем.
10. П о с л е извлечения обсадной т р у б ы на к р ю к к р а н а или
э к с к а в а т о р а н а д е в а ю т з а х в а т н о е устройство, а
направляю­
щую мачту с трубой и в и б р а т о р о м п е р е с т а в л я ю т на новое
место д л я в ы п о л н е н и я ц и к л а на с л е д у ю щ е й д р е н е .
Д л я устройства д р е н п р и м е н я ю т з а х в а т к и длиной не ме­
нее суточной п р о и з в о д и т е л ь н о с т и у с т а н о в к и (в п р е д е л а х 25—
—50 м по ф р о н т у н а с ы п и ) .
Научный
редактор канд. техн. наук А. С.
ИВАНКОВИЧ.
112
ТРУДЫ Ц Н И И М Э
1971
УДК 634.0.383.3:634.0.237
Я. В. МИНКЁВИЧ,
Е. Э.
ЛУМАНЕ,
П. М. МАЙКЕ,
инженеры
ТРАНСПОРТНОЕ ОСВОЕНИЕ ЗАБОЛОЧЕННЫХ ЛЕСОВ
ЛАТВИИ
Опыт строительства лесных автодорог, а т а к ж е н а б л ю д е ­
ния за качеством дорог о б щ е г о п о л ь з о в а н и я п о к а з а л и , что
без н а д е ж н о г о осушения всей д о р о ж н о й полосы с о б я з а т е л ь ­
ным сбросом воды из п р и д о р о ж н ы х
каналов
устойчивое
з е м л я н о е полотно дороги на з а б о л о ч е н н ы х у ч а с т к а х возвести
н е в о з м о ж н о . Н о это о т н ю д ь не о з н а ч а е т , что при л ю б ы х
условиях д л я строительства дороги н е о б х о д и м о о с у ш а т ь весь
з а б о л о ч е н н ы й массив. З д е с ь в о з н и к а ю т д в е п р о б л е м ы : 1) л е соосушение всего з а б о л о ч е н н о г о м а с с и в а и 2) осушение з а ­
болоченной д о р о ж н о й полосы при строительстве дороги. О б е
п р о б л е м ы могут быть решены совместно или к а ж д а я в от­
дельности в з а в и с и м о с т и от того, н а с к о л ь к о интенсивно ве­
дется лесное хозяйство. П р и интенсивном лесном х о з я й с т в е
ц е л е с о о б р а з н о , р а з р а б а т ы в а я проекты л е с о о с у ш е н и я и т р а н с - i
портного освоения лесного м а с с и в а , р е ш а т ь эти вопросы ком- '
плексно, а в с л у ч а е необходимости п р е д у с м о т р е т ь р а з л и ч н у ю
очередность выполнения р а б о т .
:
И с х о д я из этих принципов, в Л а т в и й с к о й С С Р в послед­
ние годы п р о е к т и р о в а н и е и строительство а в т о д о р о г и лесоосушение ведутся комплексно. П р о е к т ы строительства
лес­
ных а в т о д о р о г без лесоосушения с о с т а в л я ю т с я т о л ь к о в тех
с л у ч а я х , когда лесной массив в целом не т р е б у е т осушения,
когда он з а б о л о ч е н , но осушение его на б л и ж а й ш е е б у д у щ е е
не п р е д у с м о т р е н о или когда в р а н е е осушенном м а с с и в е не
были проведены дороги.
В с е л е с а Л а т в и й с к о й С С Р относятся к I и I I г р у п п а м .
Рельеф
в лесах — равнинно-холмистый,
грунты — песча­
ные, супесчаные, суглинистые, глинистые и т о р ф я н ы е .
На
состоянии б о л ь ш и х лесных м а с с и в о в
пагубно
сказывается
избыточное у в л а ж н е н и е . П л о щ а д ь г и д р о м е л и о р а т и в н о г о фон­
да в г о с у д а р с т в е н н ы х л е с а х с о с т а в л я е т 976 тыс. га, или 47%
общей п л о щ а д и лесов. И з них на 1970 г. д о с т а т о ч н о интен­
сивной, систематической
сетью осушено 337 тыс. га, или
34%. Н а 75 тыс. га имеется о с у ш и т е л ь н а я сеть д а в н е г о осу­
шения, не с о о т в е т с т в у ю щ а я с о в р е м е н н ы м т р е б о в а н и я м .
Б л а г о д а р я тому, что лесное х о з я й с т в о ведется с р а в н и т е л ь ­
но интенсивно, о б щ и е о б ъ е м ы г л а в н о г о л е с о п о л ь з о в а н и я до­
ведены до у р о в н я расчетной лесосеки. Р у б к и у х о д а в к л ю ч е ­
ны в о б щ и й п л а н л е с о з а г о т о в о к и д а ю т п р и м е р н о
половину
о б ъ е м а всей з а г о т а в л и в а е м о й д р е в е с и н ы . П о с к о л ь к у в Л а т ­
вии с д а в н и х пор п р и м е н я е т с я узколесосечный способ рубок
со строгим с о б л ю д е н и е м сроков п р и м ы к а н и я , д е л я н к и рубок
главного п о л ь з о в а н и я р а з м е щ е н ы по всему лесному массиву
и о б л а д а ю т весьма о г р а н и ч е н н ы м и з а п а с а м и . С р е д н я я
пло­
щ а д ь д е л я н к и — о к о л о 2 га, а средний з а п а с д р е в е с и н ы па
ней не п р е в ы ш а е т 400 м . Р у б к и у х о д а ведутся во всех молодняках, средневозрастных и приспевающих насаждениях.
Но о б ъ е м ы в ы р у б а е м о й д р е в е с и н ы здесь, н е с м о т р я на вы­
сокую интенсивность рубок, е щ е б о л е е о г р а н и ч е н н ы .
Широко применяется
искусственное
лесовозобновление,
различные лесохозяйственные и лесоохранные
мероприятия.
Д л я в ы п о л н е н и я всех этих м е р о п р и я т и й н е о б х о д и м а
густая
сеть а в т о д о р о г и п р о е з д о в (усов) к р у г л о г о д о в о г о
действия,
но со с р а в н и т е л ь н о низкой и н е р а в н о м е р н о й интенсивностью
движения транспорта.
С о с т о я н и е а в т о д о р о ж н о й сети в л е с а х Л а т в и и в 1969 г.
о т р а ж е н о в т а б л . 1.
3
Таблица
Общая протяженность
дорог, км
Дороги общего пользо­
вания
Лесные
автодороги
с
гравийным покрытием
Лесные автодороги без
гравийного покрытия
1
Протяженность дорог
на 100 га лесной пло­
щади, км
3 230
0,17
2 565
0,13
7 547
0,38
13 342
0,68
С у щ е с т в у ю щ а я сеть лесных д о р о г в сухих лесных масси­
вах с р а в н и т е л ь н о густа, и состояние дорог здесь
намного
л у ч ш е , чем в з а б о л о ч е н н ы х местах.
В а ж н е й ш а я особенность комплексного метода
проекти­
р о в а н и я состоит в том, что о с у ш и т е л ь н а я и д о р о ж н а я
сеть
р а з м е щ а е т с я с т а к и м р а с ч е т о м , чтобы при
минимальных
о б ъ е м а х р а б о т полностью р е ш и т ь к а к о с у ш и т е л ь н ы е , т а к и
транспортные задачи.
Р а с п о л о ж е н и е осушительной сети в ы б и р а е т с я в основном
с учетом р е л ь е ф а поверхности о с у ш а е м о г о у ч а с т к а , а
при
в ы б о р е т р а с с ы дорог п о м и м о р е л ь е ф а и почвенно-грунтовых
условий п р и н и м а ю т с я во в н и м а н и е
конфигурация
лесного
м а с с и в а , н а л и ч и е д о р о г и лесосечного ф о н д а ,
направление
в ы в о з к и л е с о м а т е р и а л о в и др.
П р и определении н а п р а в л е н и я а в т о д о р о г по в о з м о ж н о с т и
д о л ж н ы быть
использованы
существующие
квартальные
просеки, если это п о з в о л я ю т почвенно-грунтовые у с л о в и я и
рельеф местности. В этом с л у ч а е м о ж н о н а и б о л е е целесооб­
р а з н о р а з м е с т и т ь о с у ш и т е л ь н у ю сеть и с о к р а т и т ь о б ъ е м л е сохозяйственных и л е с о м е л и о р а т и в н ы х р а б о т .
Желательно,
чтобы дороги с покрытием проходили по к в а р т а л ь н ы м
про­
секам в н а п р а в л е н и и с з а п а д а на восток п р и м е р н о через
к а ж д ы е 2 км. Т о г д а у д а с т с я обеспечить б о л е е б л а г о п р и я т н ы й
подход ко всем д е л я н к а м г л а в н о г о п о л ь з о в а н и я , если
они
р а с п о л о ж е н ы в н а п р а в л е н и и с с е в е р а на юг.
П р и совместном п р о е к т и р о в а н и и д о р о ж н о й и о с у ш и т е л ь ­
ной сети п о с л е д н я я по в о з м о ж н о с т и п о д к л ю ч а е т с я к д о р о г а м
или п р о е з д а м , д л я того чтобы м а к с и м а л ь н о и с п о л ь з о в а т ь от­
в а л ы грунта из к а н а л о в д л я у с т р о й с т в а д о р о г и д о миниму­
ма с о к р а т и т ь количество в о д о п р о п у с к н ы х с о о р у ж е н и й .
В повседневной п р а к т и к е в ы р а б о т а л и с ь т а к и е
основные
принципы р а с п о л о ж е н и я осушительной сети: о с у ш и т е л ь
по
в н у т р и к в а р т а л ь н о й п л о щ а д и с учетом р е л ь е ф а идет д о к в а р ­
т а л ь н о й просеки (или п р и д о р о ж н о г о к а н а л а ) , не
пересекая
ее, д е л а е т поворот и в д о л ь к в а р т а л ь н о й просеки (или д о р о ­
ги) по н а г о р н о й стороне следует д о п е р е к р е с т к а , где сопря­
г а е т с я с к а н а л о м в ы с ш е г о п о р я д к а (рис. 1).
Р а с с т о я н и е м е ж д у о с у ш и т е л я м и з а в и с и т от т и п а
лесор а с т и т е л ь н ы х условий и к о л е б л е т с я в п р е д е л а х от 80 д о
240 м (обычно 140—180 м), о б е с п е ч и в а я т а к у ю степень осу­
шения, при которой т е к у щ и й прирост н а с а ж д е н и й
между
о с у ш и т е л я м и н а х о д и л с я бы в п р е д е л а х одного к л а с с а
бо­
нитета.
В п р о е к т а х л е с о о с у ш е н и я в с т р е ч а ю т с я три основных и
наиболее целесообразных варианта размещения осушителей
на в н у т р и к в а р т а л ь н о й п л о щ а д и ; / — все осушители п р о х о д я т
п а р а л л е л ь н о длинной стороне к в а р т а л ь н ы х просек; / / — осу­
шители п р о х о д я т п а р а л л е л ь н о к в а р т а л ь н ы м п р о с е к а м , но
Рис. 1. План размещения осушительной и дорожной сети в Ницгалесском
лесничестве Даугавпилсского леспромхоза Латвийской ССР:
/,
//,
/ / / — основные
варианты
размещения осушительной
ной п л о щ а д и .
сети
по
внутрикварталь-
в д о л ь короткой стороны к в а р т а л о в ; / / / — осушители проходят
внутри к в а р т а л ь н ы х просек л и ш ь в том с л у ч а е , если это про­
д и к т о в а н о у с л о в и я м и р е л ь е ф а . П е р в ы е д в а в а р и а н т а приме­
няются на низинах с более или менее ровным р е л ь е ф о м , тре­
т и й — в местах с р е з к о в ы р а ж е н н ы м р е л ь е ф о м . Во всех с л у ч а я х
при интенсивном осушении в н у т р и к в а р т а л ь н а я п л о щ а д ь будет
осушена достаточно для прохода трелевочных, почвообраба­
тывающих и других машин и механизмов. Трелевка древе­
сины м о ж е т п р о и з в о д и т ь с я до дороги ( п р о е з д а ) в д о л ь бли­
ж а й ш е г о к а н а л а или к в а р т а л ь н о й просеки. П о к в а р т а л ь н ы м
просекам, где н а м е ч а е т с я в б у д у щ е м интенсивное д в и ж е н и е ,
проектируется один более глубокий и ш и р о к и й
осушитель
или д а ж е д в а о с у ш и т е л я по обе стороны просеки,
причем
предусматривается дополнительное разравнивание
отвала
грунта б у л ь д о з е р о м . Высота насыпи д о л ж н а б ы т ь 0,5—0,9 м,
ширина по верху 5—6 м, а ш и р и н а п р о р у б а е м о й
просеки
11 —13 ж.
Т а к и м о б р а з о м , в ходе р а б о т попутно с о з д а ю т с я п р о е з д ы
без д о р о ж н о г о п о к р ы т и я , р а с с ч и т а н н ы е на д в и ж е н и е
меха­
н и з и р о в а н н о г о т р а н с п о р т а на песчаных г р у н т а х в
течение
всего года, а на глинистых и т о р ф я н ы х — т о л ь к о зимой и в
сухое в р е м я л е т а . П р и необходимости на т а к и х
проездах
у с т р а и в а е т с я г р а в и й н о е покрытие.
Н а о с у ш а е м ы х п л о щ а д я х л е с н ы е автодороги д о л г о в р е м е н ­
ного действия п р о е к т и р у ю т с я с п р и д о р о ж н ы м и к а н а л а м и по
обе стороны дороги. Т а к и е к а н а л ы п о м и м о осушения з е м л я н о ­
го полотна дороги и п р и д о р о ж н о й
лесной
полосы
дают
в о з м о ж н о с т ь и с п о л ь з о в а т ь вынутый
грунт д л я с о з д а н и я
з е м л я н о г о полотна необходимой ш и р и н ы и высоты (при ми­
н и м а л ь н о м о б ъ е м е и расстоянии п р о д о л ь н о г о п е р е м е щ е н и я
грунта).
Расстояние между придорожными каналами принимается
т а к и м , чтобы ш и р и н а с о з д а в а е м о г о з е м л я н о г о п о л о т н а соста­
вила по верху 7—8 м. Ш и р и н а п р о р у б а е м о й просеки в т а к о м
с л у ч а е д о л ж н а быть 22—24 м ( р и с . 2 ) . Р а з м е р ы п р и д о р о ж Расстшш оси
Ыктпо ттпю
Лсстоаниеоси
канала от боки
+
того пинта
Рис. 2. Поперечный профиль дороги в насыпи и выемке на минеральных
грунтах.
ных к а н а л о в о п р е д е л я ю т с я с т а к и м р а с ч е т о м , чтобы в ы е м к а
с о о т в е т с т в о в а л а о б ъ е м у насыпи з е м л я н о г о полотна, а р а с ­
стояние п р о д о л ь н о г о п е р е м е щ е н и я б у л ь д о з е р о м
излишнего
или н е д о с т а ю щ е г о грунта не п р е в ы ш а л о 100 м. П р и глубине
п р и д о р о ж н ы х к а н а л о в 1,2—1,3 м и ш и р и н е по д н у 0,6 м, с
откосами 1:1,5 в ы е м к а п о з в о л я е т с о з д а т ь з е м л я н о е
полотно
высотой в среднем 0,6 м и ш и р и н о й 8 м. П о в е р х н о с т ь з е м л я ­
ного полотна при этом будет н а 1,6—1,8 м п р е в ы ш а т ь у р о ­
вень грунтовых в о д , который у с т а н о в и т с я м е ж д у п р и д о р о ж ­
ными к а н а л а м и после о с у ш е н и я . Т а к и м о б р а з о м , чем боль­
ше у д а с т с я понизить у р о в е н ь грунтовых в о д , т е м меньшей
м о ж е т б ы т ь высота н а с ы п и н а д п о в е р х н о с т ь ю з е м л и . П р и
этом с о б л ю д а ю т с я т р е б о в а н и я технических условий по воз­
в ы ш е н и ю поверхности з е м л я н о г о полотна н а д уровнем грун­
товых в о д .
С л е д у е т отметить, что в Л а т в и и состояние з е м л я н о г о
полотна, в о з в е д е н н о г о по т а к и м п р и н ц и п а м , не у х у д ш а е т с я
д а ж е в осенний и весенний п е р и о д ы .
П р и к о м п л е к с н о м с т р о и т е л ь с т в е осушительной и д о р о ж ­
ной сети н а и б о л е е пригоден в к а ч е с т в е в е д у щ е г о м е х а н и з м а
болотный э к с к а в а т о р Э-352. Он м о ж е т р а б о т а т ь
в любых
погодных у с л о в и я х , н а " р а з л и ч н ы х г р у н т а х и т о р ф а х
болот
I типа. Н а з а б о л о ч е н н ы х у ч а с т к а х э к с к а в а т о р
после р а с ­
корчевки просеки роет п р и д о р о ж н ы е к а н а л ы и отсыпает
грунт л ю б о й в л а ж н о с т и в з е м л я н о е полотно дороги или про­
езда. П р о д о л ь н о е п е р е м е щ е н и е и р а з р а в н и в а н и е грунта про­
изводится б у л ь д о з е р о м после д о с т а т о ч н о г о п р о с ы х а н и я . В о з ­
ведение з е м л я н о г о полотна б у л ь д о з е р о м п р и м е н я е т с я т о л ь к о
на с у х о д о л ь н ы х у ч а с т к а х дороги и т р е б у е т р а с ш и р е н и я про­
секи д о 40 м.
Н а у ч а с т к а х дорог, п р о х о д я щ и х
по г л у б о к и м
торфам,
з е м л я н о е полотно в о з в о д и т с я на х в о р о с т я н о - ж е р д я н о м
на­
стиле, который у с т р а и в а е т с я после р а с к о р ч е в к и просеки, но
до с т р о и т е л ь с т в а п р и д о р о ж н ы х к а н а л о в ( р и с . 3 ) . В основу на­
стила в д о л ь д о р о г и к л а д у т с я л а г и из м е л к о т о в а р н о г о
леса
д и а м е т р о м д о 16 см с п р о м е ж у т к а м и 1 м при о б щ е й ш и р и н е
н а с т и л а 8 м. Л а г и п о к р ы в а ю т с я х в о р о с т я н ы м н а с т и л о м тол­
щиной 20—30 см в уплотненном состоянии. Хворостяной н а ­
стил п о к р ы в а е т с я слоем т о р ф а 15—25 см и т о л ь к о потом воз­
водится з е м л я н о е полотно из м и н е р а л ь н о г о г р у н т а . П о к р ы т и е
хворостяного н а с т и л а т о р ф о м , с одной стороны, к а к бы кон­
сервирует настил, а с д р у г о й — п р е д о т в р а щ а е т « п р о с а ч и в а н и е »
минерального
г р у н т а , особенно
песка, через н а с т и л . Н а
мелких т о р ф я н ы х б о л о т а х , где д н о п р и д о р о ж н ы х
каналов
в р е з а е т с я в м и н е р а л ь н ы й грунт, п р о д о л ь н ы е л а г и под хворо­
стяным н а с т и л о м не н у ж н ы .
С л е д у е т отметить, что в Л а т в и и 6% о б щ е й п р о т я ж е н н о ­
сти з а п р о е к т и р о в а н н ы х лесных д о р о г проходит по у ч а с т к а м
с глубокими
торфами
(рис. 4 ) , 6 5 % — п о з а б о л о ч е н н ы м
песчаным и супесчаным и 2 9 % — п о суглинистым г р у н т а м .
В ы б о р конструкции д о р о ж н о й о д е ж д ы з а в и с и т
от тех­
нико-экономических условий и н а л и ч и я местных м а т е р и а л о в .
П о к р ы т и е м лесных а в т о д о р о г с л у ж и т обычно г р а в и й , в от­
дельных с л у ч а я х щ е б е н ь . Н а глинистых грунтах г р а в и й у к л а ­
д ы в а ю т на песчаную подушку. П р о ч н о с т ь п о к р ы т и я проекти­
руется соответственно V категории а в т о м о б и л ь н ы х дорог об­
щего п о л ь з о в а н и я с м и н и м а л ь н ы м м о д у л е м
деформации
300 кг/см .
Ширина
п о к р ы т и я — 5—6 м, поперечный про­
филь серповидный.
Д л я о б о б щ е н и я опыта комплексного п р о е к т и р о в а н и я лесоосушения и с т р о и т е л ь с т в а дорог б ы л с д е л а й а н а л и з
проек­
тов, с о с т а в л е н н ы х отделом лесной м е л и о р а ц и и « Л а т г и п р о в о д хоз» д л я л е с п р о м х о з о в
Л а т в и й с к о й С С Р , в которых
ком­
плексно р е ш а ю т с я вопросы о л е с о о с у ш е н и и и строительстве
автодорог. К а к п о к а з а л а н а л и з , п р о т я ж е н н о с т ь
осушитель­
ной сети на 1 га о с у ш а е м о й п л о щ а д и в ср еднем
составляет
2
Рис. 3. Поперечные профили:
А — п р о е з д а ; Б — а в т о д о р о г и на мелких т о р ф я н ы х б о л о т а х ( з е м л я н о е
п о л о т н о на
хворостяном н а с т и л е ) ; В — автодороги на г л у б о к и х т о р ф а х на
хворостяно-жердяном н а с т и л е .
92 м, в том числе п р о е з д о в по к в а р т а л ь н ы м п р о с е к а м 18 м,
или около 20%. Н а 1 га т е р р и т о р и и исследуемой
площади
п р о т я ж е н н о с т ь дорог, н а х о д я щ и х с я в х о р о ш е м
состоянии,
с о с т а в л я е т 3 м, к р о м е того, з а п р о е к т и р о в а н о е щ е 5,3 м. Если
в б у д у щ е м возникнет н е о б х о д и м о с т ь и в о з м о ж н о с т ь с о з д а т ь
г р а в и й н о е покрытие на п р о е з д а х , то о б щ а я
протяженность
т р а н с п о р т н о й сети м о ж е т достигнуть 2,63 км на 100 га.
П р и к о м п л е к с н о м решении вопросов
осушения и строи­
т е л ь с т в а дорог о б щ а я стоимость р а б о т з а к о н о м е р н о увеличи­
в а е т с я за счет д о р о ж н о - с т р о и т е л ь н ы х м е р о п р и я т и й ( т а б л . 2 ) .
О д н а к о при с р а в н е н и и средней стоимости
строительства
дорог в ы я с н и л о с ь , что при к о м п л е к с н о м решении
вопросов
оно у д е ш е в л я е т с я на 16,1%, в том числе в о з в е д е н и е з е м л я н о ­
го полотна на 22,5% ( т а б л . 3 ) .
110
Рис. 4. Автодорога на болоте с глубоким торфом на хворостяном настиле
после четырехлетней эксплуатации (Сецесское лесничество Екабпилсского
леспромхоза Латвийской С С Р ) .
Таблица
Показатели
га осушаемой площади
км канала
грунта
Стоимость строитель­
ства, руб. (в
ценах
1969 г.)
лесоосуше
ние и до­
рожное
лесоосушестроитель­
ние
ство (без
покрытия)
Повышение затрат за
счет дорожного строи­
тельства, •%
169
209
+ 24
1856
2138
+ 20
0,57
+ 16
0,06
Таблица
Показатели
Стоимость, руб.
(в ценах 1969 г.)
по дорож­
ным проек­
там
1 км дороги
2
3
Разница
стоимости
по дорожным
проектам
по ком­
плексным
проектам
руб.
11 889
9 969
— 1 920
— 16,1 •
Земляное полотно
6 444
4 992
— 1 452
-22,5
Дорожное
5 445
4 977
—
— 8,6
В том числе:
покрытие
468
в ы в о д ы
1. Б л а г о д а р я п р и д о р о ж н ы м к а н а л а м д о с т и г а е т с я н а д е ж ­
ное осушение з е м л я н о г о полотна дорог, т а к как они в к л ю ­
ч а ю т с я в о б щ у ю о с у ш и т е л ь н у ю сеть. К р о м е того,
грунт,
вынутый из п р и д о р о ж н ы х к а н а л о в , используется на возведе­
ние н а с ы п и з е м л я н о г о полотна д о р о г и .
2. М е л и о р а т и в н о - с т р о и т е л ь н ы е
работы
сопровождаются
с о з д а н и е м п р о е з д о в с шириной з е м л я н о г о полотна 5—6 м,
п о п о л н я ю щ и х о б щ у ю т р а н с п о р т н у ю сеть.
3. У л у ч ш а ю т с я у с л о в и я о р г а н и з а ц и и р а б о т и и с п о л ь з о в а ­
ние строительных м а т е р и а л о в .
4. С н и ж а ю т с я о б ъ е м ы и стоимость р а б о т .
Научный
редактор канд. техн. наук
10. И.
ПОТАПОВ.
112
1971
ТРУДЫ Ц Н И И М Э
УДК 634.0.383.3:625.731.1.001.4
А. С. ИВАНКОВИЧ,
канд. техн. наук,
Р. И. ВОЛОСОВА,
ст. научный
сотрудник
0 ПОЛЕВЫХ
ОПРЕДЕЛЕНИЯХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Д л я освоения лесных массивов в лесной п р о м ы ш л е н н о с т и
е ж е г о д н о на к а ж д ы й миллион к у б о м е т р о в вывезенной древе­
сины строится 30 км м а г и с т р а л ь н ы х дорог, 140 км веток,
830 км в р е м е н н ы х д о р о г ( у с о в ) . О д н а к о , несмотря на столь
большой объем строительства, строители л е с о в о з н ы х дорог не
имеют необходимого о б о р у д о в а н и я и знаний д л я того, чтобы
в полевых у с л о в и я х о п р е д е л я т ь г р а н у л о м е т р и ч е с к и й состав
грунтов, их о п т и м а л ь н у ю в л а ж н о с т ь , плотность и прочностные
характеристики.
О б о б щ и в р е з у л ь т а т ы л а б о р а т о р н ы х и полевых работ, м о ж ­
но д а т ь р е к о м е н д а ц и и по применению в полевых у с л о в и я х
простейших п р и б о р о в д л я о п р е д е л е н и я необходимых
пара­
метров грунтов.
В т а б л . 1 приведены п о л е в ы е способы о п р е д е л е н и я
вида
несвязных грунтов, а в т а б л . 2 — о п р е д е л е н и я вида
глини­
стого грунта. Е с т е с т в е н н а я в л а ж н о с т ь
и плотность
грун­
та в полевых у с л о в и я х о п р е д е л я е т с я п р и б о р о м
Ковалева
(см. т а б л . 3 ) .
О п т и м а л ь н у ю в л а ж н о с т ь грунта W с достаточной д л я
практических целей точностью м о ж н о о п р е д е л и т ь по ф о р м у л е
Q
W = 2 + a-W
0
T
%,
где W — предел текучести грунта, о п р е д е л я е м ы й
конусом
Васильева;
а — коэффициент, р а в н ы й : 0,54 — д л я грунтов почвен­
ного п о к р о в а л е в о б е р е ж н о й степи У С С Р ; 0,50—
T
Таблица
С п о с о б ы о п р е д е л е н и я вида несвязных
На ощупь при
Грунт
Через лупу либо
растирании
1
грунтов
простым глазом
В сухом
состоянии
1
' -Sr**?'
Галька
Гравий
Песок
(щебень)
(дресва)
крупный
Песок средний
Песок мелкий
Песок пылеватый
Галька имеет окатанную
щебень — остроугольную
форму,
Зерна крупнее ореха
составляют
(по весу) более половины образ­
ца, между ними мелкое заполне­
ние
Гравий имеет частично окатанную форму, дресва — с острыми
краями
Зерна от горошины до мелкого ореха составляют (по весу) более половины образца, между ними мел­
кое заполнение
Глинистых частиц не чувствуется
Значительное число зерен
размер гречневой крупы
То ж е
Основная
масса
имеет
размер
проса. В лупу видны только пес­
чаные частицы
»
»
Цементации нет
То ж е
имеет
Зерна слабо различаются глазом.
В лупу видны только
песчаные
частицы
Напоминает
пыль
жесткую
муку
или
Мелкая
мучнистая
смесь
типа
крупчатки.
Отдельные
зерна
в
массе различить простым глазом
трудно
Таблица
Способы о п р е д е л е н и я вида глинистого
Грунт
Глина
На
ощупь при растирании
2
грунта
В сухом состоянии
Через лупу
При растирании между паль­
цами
песчаных
частиц
не
чувствуется.
Комочки
раз­
давливаются с трудом
Песчинок не чувствуется
Суглинок
При растирании чувствуются
песчаные частицы.
Комочки
раздавливаются легче
Ясно видны песчинки
фоне тонкого порошка
на
Комья и куски менее твер­
ды, но от удара молотком
рассыпаются, образуя
ме­
лочь
Супесь
Преобладают песчаные
час­
тицы. Комочки раздавливают­
ся без труда
Видно большое
количество
песчаных частиц,
которые
преобладают над глинисты­
ми
Комья легко
рассыпаются
и крошатся от надавлива­
ния рукой
Твердая, в кусках
Во
влажном
состоянии
Вязкая,
пластичная,
кая, мажется
лип­
Пластичность • и
липкость
слабее, чем у глины
Непластичная
со­
При резании ножом в сыром
состоянии
Образует
шар,
который
сдавливается в лепешку, не
трескаясь по краям
Образует гладкую поверх­
ность, на которой не вид­
но песчинок
Шар дает лепешку
щинами по краям
На ощупь чувствуется при­
сутствие песчинок
При скатывании в сыром со­ При сдавливании в сыром
стоянии
стоянии
Образует длинный
ше 1 мм) шнур
(тонь­
Не
образуется
длинного
шнура
Шнур скатать не удается
с тре­
Образуется шар,
который
при легком
надавливании
рассыпается
Таблица
3
Способы о п р е д е л е н и я в л а ж н о с т и г р у н т а
Грунт
Степень
влажности
песчаный
глинистый
Сухой
Влага не видна, при сжатии в горсти быстро
рассыпается
Влажность не ощущается;
разламывается
с
большим усилием;
иногда надо
применить
молоток, чтобы разбить кусок; при растира­
нии пылит
Маловлажный
При сжатии в горсти чувствуется
влага
по
ощущению холода; при встряхивании на ладо­
ни рассыпается в комки
При сжатии чувствуется влага по ощущению
холода; цвет темнее, чем в сухом состоянии;
почти не лепится, но режется ножом
Фильтровальная
Влажный
бумага,
на
которой
лежит грунт, остается сухой либо сыреет только через
некоторое время
В руке при сжатии ощущается
влажность;
можно придать форму, которая при разжатии
сохраняется довольно долгое время
В руке ощущается влажность, "легко
лепит­
ся, но не крошится; капли воды
медленно
всасываются внутрь образца
Фильтровальная бумага, на которой лежит грунт, быстро сыреет, и на ней образуется пятно
Насыщенный
На ладони при встряхивании образует лепешку
Переувлажненный
В спокойном состоянии расползается и растекается
Капли воды расплываются на поверхности об"
разца, не всасываясь внутрь
для Архангельской, Вологодской, Пермской, Сверд­
ловской о б л а с т е й ; 0,46 — д л я т е р р и т о р и и К р а с н о ­
ярского края.
П р и подсчете о п т и м а л ь н о й в л а ж н о с т и по п р и б л и ж е н н ы м
ф о р м у л а м н е о б х о д и м о з н а т ь в л а ж н о с т ь грунта на п р е д е л е
текучести. О п р е д е л е н и е его с в я з а н о с в ы с у ш и в а н и е м грунта
в т е р м о с т а т е с п о с л е д у ю щ и м в з в е ш и в а н и е м на весах.
Для
у п р о щ е н и я в полевых у с л о в и я х р е к о м е н д у е т с я предел те­
кучести о п р е д е л я т ь с п о м о щ ь ю конуса В а с и л ь е в а непосред­
ственно в кольце от п р и б о р а К о в а л е в а . В кольце грунт до­
водится до состояния п р е д е л а текучести, после чего в л а ж ­
ность о п р е д е л я е т с я о б ы ч н ы м путем в п р и б о р е К о в а л е в а .
О п т и м а л ь н а я плотность 6 т а к ж е м о ж е т быть
определе­
на по п р и б л и ж е н н о й ф о р м у л е
0
2,6
3
1 + 2,65 W„
г/см .
М о д у л ь д е ф о р м а ц и и в полевых
условиях можно
опре­
д е л и т ь при помощи у д а р н и к а С о ю з д о р Н И И . И м о п р е д е л я е т ­
ся число у д а р о в (п) гири, с о о т в е т с т в у ю щ е е
погружению
с т е р ж н я у д а р н и к а на глубину 10 см. Величина м о д у л я де­
ф о р м а ц и и Е грунтов о п р е д е л я е т с я по з а в и с и м о с т и ,
предло­
ж е н н о й п р о ф . А. К- Б и р у л я д л я относительной
деформации
0,01, Е = 15-п
кгс/см .
И з м е н е н и е м о д у л я д е ф о р м а ц и и грунта в з а в и с и м о с т и
от
его в л а ж н о с т и м о ж н о о п р е д е л и т ь по ф о р м у л е , п р е д л о ж е н 2
2
ной п р о ф . В. М. Сиденко, Е =
кгс/см ,
где Е — м о д у л ь д е ф о р м а ц и и на г р а н и ц е текучести
грунта,
кгс/см :
д л я песка — 45; с у г л и н к а — 42; с у г л и н к а
п ы л е в а т о г о — 36; супеси п ы л е в а т о й — 30;
W — естественная в л а ж н о с т ь грунта.
З а в и с и м о с т ь м е ж д у м о д у л е м д е ф о р м а ц и и и м о д у л е м упру­
гости Е д л я второй к л и м а т и ч е с к о й зоны м о ж н о о п р е д е л и т ь
по ф о р м у л е Е = 3,25 Е .
У д а р н и к С о ю з д о р Н И И м о ж н о успешно п р и м е н я т ь
при
определении группы грунтов и к о р р е к т и р о в а н и и
норм
вы­
р а б о т к и д л я р а з л и ч н ы х грунтов на з е м л е р о й н ы х
машинах.
В т а б л . 4 п о к а з а н а з а в и с и м о с т ь группы грунтов от количест­
ва у д а р о в у д а р н и к о м .
т
2
у
у
х
Таблица 4
III
Группа грунта
Число ударов
ударника
ДорНИИ
1-4
5-8
9-15
IV
16—35
О т р у д н о с т и р а з р а б о т к и грунтов при р а б о т е с м е р з л ы м и
г р у н т а м и д а е т п р е д с т а в л е н и е т а б л . 5.
Таблица
VI
Группа грунта
Число ударов ударника Д о р Н И И
35—70
VII
70—140
5
VIII
140—280
280—550
Н е с у щ у ю способность грунтов р м о ж н о о п р е д е л и т ь
ф о р м у л а м д л я н е с в я з н ы х и м а л о с в я з н ы х грунтов
по
2
р = 0,00877 -Е
кгс/см ;
д л я с в я з н ы х грунтов
р = 0,0149 -Е
2
кгс/см .
О р и е н т и р о в о ч н о е количество проходов
автомобилей
по
грунтовым д о р о г а м , з е м л я н о м у полотну в з а в и с и м о с т и от
числа у д а р о в гири у д а р н и к а п р и в е д е н о в та'бл. 6 и 7, а ко­
личество проходов гусеничных м а ш и н по б о л о т а м — в т а б л . 8.
Н е о б х о д и м о отметить, что гиревой у д а р н и к Д о р Н И И
для
о п р е д е л е н и я проходимости грунтовых д о р о г и ц е л и н ы имеет
гирю весом 2,5 кг и д л и н у ш т а м п а
10 см, д л я о п р е д е л е н и я
з а б о л о ч е н н ы х у ч а с т к о в и болот — гирю весом 1 кг и д л и н у
ш т а м п а 20 см.
Таблица
0
1
2
5
15
30
50
100
11
12
13
14
15
16
17
и более
1
800
1 500
2 500
3 500
5 000
7 500
10 000
400
800
1500
2 500
3 500
5 000
7 500
МАЗ-200
МАЗ-509
1
2
5
15
30
50
100
200
ЗИЛ-150
ЗИЛ-585
МАЗ-200
МАЗ-509
2
5
15
30
50
100
200
400
Коли­
чество
ударов
гири
Ориентировочное коли­
чество проходов автомо­
билей до посадки на
задний мост
ГАЗ-51
ГАЗ-63
ЗИЛ-150
ЗИЛ-585
3
4
5
6
7
8
9
10
ГАЗ-51
ГАЗ-63
Коли­
чество
ударов
гири
Ориентировочное количе­
ство проходов автомоби­
лей до посадки на
задний мост
6
200
400
800
1 500
2 500
3 500
5000
119
Таблица
7
Проходимость сплошных болот и з а б о л о ч е н н ы х участков
автомобилями
Количе­
ство уда­
ров гири
Ориентировочное количество проходов автомобилей до
посадки на задний мост
проезд
7
10
15
20
25
30
35
ЗИЛ-150
ГАЗ-63
ГАЗ-69
невозможен
0
1
5
10
Г2
18
3
8
10
15
20
25
ЗИЛ-157
3
5
8
12
15
18
1
3
5
8
11
12
Таблица
Проходимость сплошных болот и з а б о л о ч е н н ы х участков
гусеничными машинами
Число уда­
ров гири
7
11
15
20
30
Ориентировочное количество проходов гусеничных машин
до посадки на днище
легкие, весом до
20 г
1
8
17
18
25
средние, весом до
40 т
проезд
1
3
5
10
тяжелые, весом
до 60 т
невозможен
0
1
2
5
Д л я в ы п о л н е н и я перечисленных в ы ш е
работ дорожног
мастера необходимо снабдить следующими приборами:
1. Д в у м я у д а р н и к а м и Д о р Н И И (с гирей 2,5 кг и 1 кг).
2. Л у п о й 2 '/2-кратного у в е л и ч е н и я .
3. П р и б о р о м К о в а л е в а .
4. Конусом В а с и л ь е в а .
5. Р у л е т к о й 10-метровой.
Н а к а ж д о й с т р о я щ е й с я дороге д о л ж н а быть о р г а н и з о в а н
полевая д о р о ж н а я лаборатория,
оснащенная
следующим:
приборами и оборудованием:
Д л я дорог с гравийным
1.
2.
3.
4.
покрытием
Н а б о р о м сит ( д л я г р а в и й н ы х м а т е р и а л о в ) .
В е с а м и техническими с р а з н о в е с о м .
Б а р а б а н о м Д е в а л я ( о п р е д е л е н и е на и с т и р а е м о с т ь ) .
Сушильным шкафом.
3J
Д л я дорог с покрытием из укрепленных грунтов
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16:
17.
18.
Ситом г р у н т о в ы м .
В е с а м и техническими с р а з н о в е с о м .
Сушильным шкафом.
Прибором для стандартного уплотнения.
Прибором Вика.
В с т р я х и в а ю щ и м столиком.
Формами для приготовления образцов.
П р е с с о м г и д р а в л и ч е с к и м 7,5 т.
Динамометром ДС-3000.
Б ю к с а м и м е т а л л и ч е с к и м и (не менее 50 ш т . ) .
Кольцами для определения объемного
веса
(2 ш т . ) .
Б у р о м д л я в з я т и я проб грунта на в л а ж н о с т ь .
Р у л е т к о й 10-метровой.
М е ш о ч к а м и д л я отбора проб (20 ш т . ) .
Вискозиметром.
Т е р м о м е т р а м и до 300°С (5 ш т . ) .
С т е к л я н н ы м и с т а к а н а м и (20 ш т . ) .
Ц и л и н д р а м и на 100 мл, 1000 мл (20 ш т . ) .
Научный
редактор
С. В.
КОНОВАЛОВ.
т
ТРУДЫ ЦНИИМЭ
УДК 625.731.1:634.0.383
И. И. ЛЕОНОВИЧ,
кандидаты
Н. П.
ВЫРКО,
техн. наук
К ВОПРОСУ ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЫСОТЫ ЗЕМЛЯНОГО
ПОЛОТНА ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
В ЗАПАДНЫХ РАЙОНАХ СССР
В н а с т о я щ е е в р е м я перед р а б о т н и к а м и лесного х о з я й с т в а
и лесной п р о м ы ш л е н н о с т и з а п а д н ы х районов, где ведется
интенсивное лесное хозяйство, р а з в и т а л е с н а я и д е р е в о о б р а ­
батывающая
промышленность, ставятся
новые з а д а ч и по
строительству дорог. Ч т о б ы строить качественные
автомо­
б и л ь н ы е дороги при м и н и м а л ь н ы х з а т р а т а х , необходимо на­
з н а ч а т ь о п т и м а л ь н ы е п а р а м е т р ы всех конструктивных
эле­
ментов. Один из т а к и х п а р а м е т р о в — м и н и м а л ь н а я
высота
з е м л я н о г о полотна.
В р а б о т а х Н. Н. И в а н о в а , А. К. Б и р у л и , Н . А. П у з а к о в а ,
I I . В. О р н а т с к о г о , В. М. С и д е н к о и д р . р а с к р ы т ы процессы,
п р о т е к а ю щ и е в з е м л я н о м полотне в р е з у л ь т а т е
колебаний
т е м п е р а т у р ы , изменения в л а ж н о с т и грунтов, в л и я н и я
раз­
личных местных ф а к т о р о в . П р о в е д я целый р я д исследований,
они у с т а н о в и л и в а ж н ы е з а в и с и м о с т и и п р е д л о ж и л и
форму­
лы д л я практических расчетов.
О п р е д е л е н и е м и н и м а л ь н о й высоты
земляного
полотна
ч а щ е всего у в я з ы в а е т с я с глубиной п р о м е р з а н и я грунтов и
миграцией в л а г и , п р о х о д я щ е й под действием
капиллярных,
осмотических и других сил.
Глубина промерзания грунтов и способы ее определения
Г л у б и н а и х а р а к т е р п р о м е р з а н и я грунта з а в и с я т от тем­
п е р а т у р ы в о з д у х а , степени у в л а ж н е н и я грунта, высоты с н е ж -
ного п о к р о в а , р а с т и т е л ь н о с т и , т и п а грунта и р я д а других ме­
теорологических и т е п л о ф и з и ч е с к и х
факторов. Одним
из
первых теоретическую ф о р м у л у д л я
определения
глубины
промерзания грунта дал Стефан
(1)
где Z — г л у б и н а п р о м е р з а н и я , м;
К — к о э ф ф и ц и е н т теплопроводности грунта в м е р з л о м
состоянии,
ккал/'м-час-град;
Т — с р е д н я я о т р и ц а т е л ь н а я т е м п е р а т у р а за период про­
м е р з а н и я , °С;
п — д л и т е л ь н о с т ь процесса п р о м е р з а н и я , час;
q — с к р ы т а я теплота л ь д о о б р а з о в а н и я ,
принимаемая
р а в н о й 80 ккал на 1 кг з а м е р з а ю щ е й в о д ы ;
со — количество з а м е р з а ю щ е й в о д ы в 1 м грунта, кг.
Е с л и величины Г и л с ч и т а ю т с я и з в е с т н ы м и , поскольку
могут быть о п р е д е л е н ы по д а н н ы м метеостанций, то величи­
ны К и со к о л е б л ю т с я д а ж е в п р е д е л а х г о д а д л я одного и то­
го ж е грунта в с в я з и с м и г р а ц и е й в л а г и в процессе п р о м е р з а ­
ния. К р о м е того, ф о р м у л а
С г е ф а н а не у ч и т ы в а е т
приток
тепла из н и ж н и х т а л ы х слоев, а т а к ж е т е п л о е м к о с т ь скелета
грунта.
Вопросы о п р е д е л е н и я г л у б и н ы п р о м е р з а н и я
грунта
по­
лучили р а з в и т и е в р а б о т а х п р о ф . В. С. Л у к ь я н о в а
[ 6 ] . Он
ввел п о н я т и я « т е п л о е м к о с т ь с к е л е т а г р у н т а » и «приток т е п л а
из н и ж н и х т а л ы х слоев». О д н а к о его ф о р м у л а
довольно
с л о ж н а , к т о м у ж е в х о д я щ и е в нее к о э ф ф и ц и е н т ы в е с ь м а не­
стабильны.
Ф о р м у л ы , в ы в е д е н н ы е д р у г и м и учеными, т а к ж е не позво­
л я ю т во всех с л у ч а я х п р а в и л ь н о о п р е д е л я т ь глубину
про­
м е р з а н и я грунтов, т а к к а к ф а к т о р ы , в л и я ю щ и е на
глубину
их п р о м е р з а н и я , с л и ш к о м м н о г о о б р а з н ы и с л а б о
изучены.
Многие и с с л е д о в а т е л и ( н а п р и м е р , п р о ф . Н . А. П у з а к о в [ 7 ] ,
А. Н . Б у д н и к о в
[1J, Н . В. С т о ц е н к о
[ 1 3 ] , П. И. Колос­
ков [ 3 ] , В. Ф. Утенков [ 1 6 ] , Г. И. Л а п к и н [4], Н . С. Темникова и др.) п р е д л а г а ю т э м п и р и ч е с к и е ф о р м у л ы , р а з р а б о т а н ­
ные на основе д а н н ы х о глубине п р о м е р з а н и я , полученных в
р е з у л ь т а т е н а б л ю д е н и я в естественных
у с л о в и я х . В этих
ф о р м у л а х основной ф а к т о р , в л и я ю щ и й на глубину
промер­
з а н и я , — с у м м а среднесуточных о т р и ц а т е л ь н ы х
температур
в о з д у х а з а з и м у . Т е п л о ф и з и ч е с к и е свойства г р у н т а , его в л а ж ­
ность, тип и д р . в них не у ч и т ы в а ю т с я . Н о к а к о в а бы ни
б ы л а степень точности учета р а з н о о б р а з н ы х ф а к т о р о в , пор а з н о м у в л и я ю щ и х на п р о м е р з а н и е г р у н т а , в л ю б о м с л у ч а е
необходимо вести н е п о с р е д с т в е н н ы е н а б л ю д е н и я . П р и строи­
тельстве д о р о г п р и х о д и т с я и м е т ь д е л о с г р у н т а м и р а з л и ч н о ъ
t o с о с т а в а и в л а ж н о с т и , причем обычно часто м е н я ю щ и м и с я .
И с с л е д о в а т ь все физико-технические свойства — д е л о весьма
т р у д о е м к о е . Вот почему мы о т к а з а л и с ь
от теоретических
формул, признав наиболее удобным и достаточно
точным
статистический метод
определения
глубины
промерзания
грунта. Он основан на статистических д а н н ы х г л у б и н ы про­
м е р з а н и я , то и расчет будет с в о д и т ь с я к ее о п р е д е л е н и ю ,
все ф а к т о р ы , о б у с л о в л и в а ю щ и е их п р о м е р з а н и е .
В том с л у ч а е , когда мы р а с п о л а г а е м д а н н ы м и о г л у б и н е
п р о м е р з а н и я грунта, весь расчет сводится к о п р е д е л е н и ю ко­
э ф ф и ц и е н т о в в а р и а ц и и C и а с и м м е т р и и C , а по ним мо­
д у л ь н о г о к о э ф ф и ц и е н т а k . П о с к о л ь к у при с т р о и т е л ь с т в е авто­
дорог р е ш а ю щ е е з н а ч е н и е имеет м а к с и м а л ь н а я г л у б и н а про­
м е р з а н и я , то и расчет будет с в о д и т ь с я к ее о п р е д е л е н и ю .
Р а с с м о т р и м расчет г л у б и н ы п р о м е р з а н и я г р у н т а на при­
мере д а н н ы х метеостанции Горки. В ы п о л н я е т с я он в с л е д у ю ­
щем п о р я д к е .
1. П о д а н н ы м многолетних н а б л ю д е н и й метеостанции
о
глубине п р о м е р з а н и я г р у н т а с о с т а в л я е т с я
таблица
глубин
п р о м е р з а н и я грунта в у б ы в а ю щ е м п о р я д к е ( т а б л . 1).
2. В ы ч и с л я е т с я с р е д н я я величина г л у б и н ы
промерзания
грунта
v
s
s
(2)
п
где 2 Hi — с у м м а п р о м е р з а н и я з а п лет, см;
п — число л е т н а б л ю д е н и й .
3. О п р е д е л я ю т с я м о д у л ь н ы е к о э ф ф и ц и е н т ы д л я
года н а б л ю д е н и й
каждого
где Hi — г л у б и н а п р о м е р з а н и я 1-го года, см.
4. О п р е д е л я е т с я к о э ф ф и ц и е н т в а р и а ц и и C
v
(4)
5. В ы ч и с л я е т с я
коэффициент асимметрии
C —
s
E(*,-l)
3
,
(«-i)-cy>'
C.
s
.(5)
Таблица
Годы
наблю­
дений
"с
Р
=
k
//,-, см
145
130
118
105
97
86
82
77
76
72
66
63
62
58
58
54
40
40
Сумма...
1429
тс
аГ
- 1
-
7Г'
см
1954
1960
1956
1963
1962
1949
1947
1950
1961
1959
1955
1946
1951
1952
1957
1948
1953
1958
1
1,8262
1,6373
1,4861
1,3224
1,2217
1,0831
1,0327
0,9698
0,9572
0,9068
0,8312
0,7934
0,7809
0,7305
0,7305
0,6801
0,5038
0,5038
+
—
0,8262
0,6373
0,4861
0,3224
0,2217
0,0831
0,0327
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
0,0302
0,0428
0,0932
0,1688
0,2066
0,2191
0,2695
0,2695
0,3199
0,4962
0,4962
(k s
If
0,6826
0,4061
0,2363
0,1039
0,0492
0,0069
0,0011
0,0009
0,0018
0,0087
0,0285
0,0427
0,0480
0,0726
0,0726
0,1023
0,2462
0,2462
—0,0001
—0,0008
—0,0048
—0,0088
—0,0105
—0,0196
—0,0196
.-0,0327
—0,1222
—0,1222
2,3566
0,6414
0,5640
0,2588
0,1149
0,0335
0,0109
0,0006
—
—
% обеспечен
ности
5,3
10,5
15,8
21,0
26,3
31,6
36,8
42,1
47,4
52,6
57,9
63,2
68,4
73,7
78,9
84,2
89,5
94,7
0,6414
17.0.37
r
°
J
=
=
_
~
3
.
U ,
q
' C
s
6. В ы ч и с л я е т с я отношение к о э ф ф и ц и е н т о в - ~ - •
C
~
v
_
0,37
z
-
7. П о в ы ч и с л е н н ы м к о э ф ф и ц и е н т а м Cj, C и их о т н о ш е н и ю
о п р е д е л я ю т с я (по способу С. И. Р ы б к и н а , Э. Г у м б е л я или
С. Н. К р и ц к о г о и М. Ф. М е н к е л я ) о р д и н а т ы к р и в ы х обеспе­
ченности, т. е. м о д у л ь н ы е к о э ф ф и ц и е н т ы .
П о С. И . Р ы б к и н у о р д и н а т ы б и н о м и н а л ь н о й кривой обес­
печенности при C = 2C
н а х о д и м по т а б л и ц е [ 5 ] . М а к с и ­
м а л ь н а я г л у б и н а п р о м е р з а н и я грунта з а д а н н о й обеспеченно­
сти при известном значении м о д у л ь н о г о к о э ф ф и ц и е н т а опре­
д е л я е т с я по ф о р м у л е
v
s
V
Нир = k -Hcp.
(6)
s
Р а с ч е т м о ж н о свести в т а б л . 2.
Таблица 2
C
v
= 0,37;
C = 2- C = 0,74;
s
v
Процент обеспечен­
ности, Р
Модульный коэффи­
циент, k
1
3
5
10
20
25
30
40
50
60
70
75
80
90
95
97
99
2,143
1,843
1,699
1,496
1,274
1,200
1,133
1,026
0,933
0,848
0,770
0,726
0,685
0,593
0,526
0,490
0,438
s
Я
п
р
= 79,4 см
Глубина промер­
зания, / /
170
147
135
119
101
95
90
81
74
65
61
58
53
47
42
39
35
П о способу Э. Г у м б е л я
числяется по ф о р м у л е
k
s
модульный
коэффициент
вы­
= l + C,(-^=-^-),
(7)
где C —коэффициент
в а р и а ц и и (C = 0,37);
у — д е й с т в и т е л ь н о е отклонение; н а х о д и м в з а в и с и м о с т и
от Ф
= 1-Р
[П];
Ун, °п — с р е д н е е и с т а н д а р т н о е о т к л о н е н и я ;
находим в за­
висимости от числа
лет наблюдений
[ 2 ] (п =
= 18 л е т ; у„ = 0,5202 и ст„ = 1,0493).
П о д с т а в л я я численное з н а ч е н и е в х о д я щ и х в ф о р м у л у (7)
величин и н а й д я з н а ч е н и е у по т а б л и ц е I I . В. С м и р н о в а [ 1 1 ] ,
получим з н а ч е н и е k ( т а б л . 3 ) , а значит, и искомую глубину
промерзания.
v
v
( у )
s
Таблица 3
C
= 0,37;
v
N
1
3
5
10
20
25
30
40
50
60
70
75
80
90
95
97
99
Ф
(
у
)
= 1 - Р
0,99
0,97
0,95
0,90
0,80
0,75
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,25
0,20
0,10
0,05
0,03
0,01
C
s
У
—1,527
—1,255
—1,097
—0,834
—0,476
—0,327
—0,186
0,087
0,367
0,672
1,031
1,246
1,500
2,250
2,970
3,491
4,600
= 0,74;
Я
с р
= 79,4 см
k = 0,815 +
+ 0,35 у
0,35-у
s
—0,535
—0,439
—0,384
—0,292
—0,166
—0,114
—0,065
0,030
0,128
0,235
0,361
0,437
0,525
0,787
1,040
1,220
1,605
0,280
0,376
0,431
0,523
0,649
0,701
0,750
0,845
0,943
1,050
1,176
1,252
1,340
1,602
1,855
2,035
2,420
см
22
30
34
41
51
56
60
67
75
84
93
100
106
127
147
161
192
П р и м е н я я способ С. Н . К р и ц к о г о и М. Ф. М е н к е л я , иеС
о б х о д и м о з н а т ь отношение ~ = 2; C = 0 , 3 7 и С , = 0,74.
v
И м е я э т и д а н н ы е , по т а б л и ц а м [12] о п р е д е л и м
к о э ф ф и ц и е н т k , а расчет г л у б и н ы п р о м е р з а н и я
г а б л . 4.
s
модульный
сведем в
Таблица 4
С
в
= 0,37; C =
s
0,74; Я
с р
= 79,4 см
2
Глубина
промерзания
^ п р , см
Процент обе­
спеченности
0,3
1
3
5
10
20
25
30
40
50
60
70
75
80
90
95
97
99
|
0,37
1,83
1,64
1,54
1,40
1,24
1,18
1,13
1,05
0,97
0,90
0,82
0,78
0,75
0,64
0,56
0,52
0,44
2,06
1,81
1,68
1,49
1,29
1.21
1,16
1,05
0,96
0,87
0,78
0,73
0,69
0,56
0,48
0,43
0,35
1
0,4
2,16
1,88
1,74
1,53
1,31
1,23
1,17
1,05
0,95
0,85
0,76
0,71
0,66
0,53
0,45
0,39
0,31
163
144
133
118
102
98
93
83
75
68
60
56
52
42
36
31
28
Д л я в ы б о р а кривой обеспеченности с р а в н и м
глубину п р о м е р з а н и я с глубиной, вычисленной
способами (табл. 5).
фактическую
различными
Таблица
Процент
обеспечен­
ности Р
5
10
20
Действительное про­
мерзание, см
145
131
105
5
Глубина промерзания (в см), вычисленная по способу
С. Н. Крицкого и
М. Ф. Менкеля
135
119
101
147
127
106
133
118
102
И з т а б л . 5 видно, что д л я о п р е д е л е н и я глубины п р о м е р ­
з а н и я грунта з а д а н н о й обеспеченности
наиболее
приемлем
способ Э. Г у м б е л я .
В том с л у ч а е , когда д а н н ы х многолетних н а б л ю д е н и й
о
глубине п р о м е р з а н и я грунтов нет, ее м о ж н о о п р е д е л и т ь по
к а р т а м изолиний средних многолетних м а к с и м а л ь н ы х глубин
п р о м е р з а н и я грунта и к а р т а м изолиний
к о э ф ф и ц и е н т а ва­
риации С . Д л я с о с т а в л е н и я карт были о б р а б о т а н ы д а н н ы е
наблюдений за глубиной п р о м е р з а н и я
грунтов
101 метеоп а н ц и и за период 16—20 лет. При наличии к а р т
изолиний
средней многолетней
м а к с и м а л ь н о й глубины
промерзания
и к о э ф ф и ц и е н т а в а р и а ц и и С„ расчет ведется в с л е д у ю щ е м
порядке.
и
1. По карте изолиний о п р е д е л я е т с я к о э ф ф и ц и е н т в а р и а ­
ции Cv
2. П о т а б л и ц а м Э. Г у м б е л я или С. И. Р ы б к и н а и в за­
висимости от C и з а д а н н о й обеспеченности п р и н и м а е т с я мо­
дульный к о э ф ф и ц и е н т k .
3. С р е д н я я многолетняя м а к с и м а л ь н а я глубина
промер­
зания о п р е д е л я е т с я по к а р т е .
4. З а т е м по ф о р м у л е (6) о п р е д е л я е т с я глубина п р о м е р з а ­
ния грунта под с н е ж н ы м покровом з а д а н н о й обеспеченности.
В связи с тем что к а р т ы изолиний г л у б и н ы
промерзания
грунта построены с учетом с н е ж н о г о покрова, д л я определе­
ния расчетной глубины п р о м е р з а н и я необходимо ввести по­
п р а в о ч н ы е к о э ф ф и ц и е н т ы , которые у ч и т ы в а л и бы тип и теп­
лопроводность грунта, р а с т и т е л ь н ы й покров и т. д. С учетом
- J T U X к о э ф ф и ц и е н т о в ф о р м у л а д л я о п р е д е л е н и я глубины про­
м е р з а н и я грунта (без с н е ж н о г о п о к р о в а ) будет иметь вид:
v
s
Hwp
где Н,
— k$fo]\kf
(8)
— с р е д н я я м а к с и м а л ь н а я многолетняя глубина
про­
м е р з а н и я грунта, о п р е д е л я е м а я но к а р т е
изоли­
ний, см;
k —модульный
коэффициент,
определяемый
но
та­
б л и ц а м в зависимости от С,, и процента
обеспе­
ченности;
к, - коэффициент, у ч и т ы в а ю щ и й
тип грунта,
расти­
тельный покров и т. д.;
k — коэффициент, у ч и т ы в а ю щ и й в л и я н и е с н е ж н о г о по­
крова.
О т с ю д а вывод: применив карты изолиний и ф о р м у л у (8),
м о ж н о д л я л ю б о г о района с т р о и т е л ь с т в а о п р е д е л и т ь расчет­
ную глубину п р о м е р з а н и я грунта, в которой у ч и т ы в а е т с я как
вероятность повторения п р о м е р з а н и я , т а к и д р у г и е
харак­
теристики грунта.
р
x
u
Влагонакопление в земляном полотне
И з м е н е н и е в л а ж н о с т и грунта — р е з у л ь т а т
непрерывного
п е р е м е щ е н и я влаги в нем. О ц е н к а водного р е ж и м а
грунтов
м о ж е т быть д а н а на основе а н а л и з а его водного б а л а н с а
tfrp = q-s + (<7а + q„ -h <7к) — {q
- f q,r + <7„ ).
w
P
(9)
где q p — количество воды, н а х о д я щ е й с я в грунте к концу
рассматриваемого периода;
<7 — з а п а с в л а г и в грунте к н а ч а л у р а с с м а т р и в а е м о г о
периода;
</ — количество а т м о с ф е р н ы х
осадков, выпавших
за
расчетный период;
q — количество в л а г и , поступившей в
рассматривае­
мый поверхностный слой грунта из н и ж е л е ж а щ и х
слоев (в том числе в р е з у л ь т а т е д е й с т в и я отрица­
тельных температур);
r
3
а
n
q — количество в л а г и ,
поглощенной из
атмосферы в
форме пара;
q — количество и с п а р и в ш е й с я в л а г и ;
q„ — поверхностный сток за р а с с м а т р и в а е м ы й период;
q — п р о с а ч и в а н и е в г л у б и н н ы е слои.
В ф о р м у л е (9) первое в ы р а ж е н и е в с к о б к а х
представ­
л я е т приток воды в грунт, второе — р а с х о д .
K
M
np
И с п а р е н и е , сток и п р о с а ч и в а н и е в л а г и в з е м л я н о м полот­
не во многом з а в и с я т от в о д о п р о н и ц а е м о с т и и т е п л о п р о в о д ­
ности д о р о ж н о й о д е ж д ы , ф о р м ы з е м л я н о г о полотна, а т а к ж е
от к л и м а т и ч е с к и х условий. П о э т о м у при а н а л и з е
изменения
в л а ж н о с т и грунтов н е о б х о д и м о всю д о р о ж н у ю
конструкцию
рассматривать комплексно.
Удельный приток в л а г и в процессе з а м е р з а н и я
грунта
д л я 1-го типа местности (сухие м е с т а ) , по
исследованиям
п р о ф . I I . А. П у з а к о в а [ 7 , 8 ] , м о ж е т быть определен по ф о р ­
муле
200*г К — » )
И — —
—
—— , % от о б ъ е м а ,
Уа„(1/а -/ )
н
0
(10)
а 1
где k — средний к о э ф ф и ц и е н т м о л е к у л я р н о й в л а г о п р о в о д ности,
см /сутки;
(Do — м о л е к у л я р н а я в л а г о е м к о с т ь г р у н т а ;
<о — в л а ж н о с т ь грунта, р а в н а я утроенной
гигроскопи­
ческой в л а ж н о с т и : о> = З ш ;
un — п а р а м е т р , о п р е д е л я ю щ и й
зависимость
глубинь
п р о м е р з а н и я от п р о д о л ж и т е л ь н о с т и з и м ы ;
2
2
н
н
г
<ц — п а р а м е т р , о п р е д е л я ю щ и й глубину п р о н и к а н и я
в
грунт изотермы — 3°С, при которой
практически
прекращается перемещение
пленочной
воды
в
грунт.
Увеличение в л а ж н о с т и верхних слоев грунта за счет ми­
грации влаги из более глубоких слоев происходит
в
зоне
м е ж д у и з о т е р м а м и — 3°С и 0°С.
Д л я 2-го типа местности (сырые
места
с
избыточным
у в л а ж н е н и е м в о т д е л ь н ы е периоды г о д а )
удельный
приток
г л а г и во в р е м я п р о м е р з а н и я грунта м о ж е т б ы т ь определен по
формуле
ii = 80 (с»с,- - « > „ ) j / " - ^ "
%
о
т
объема,
(11)
где со о с — о с е н н я я в л а ж н о с т ь грунта з е м л я н о г о полотна;
k — к о э ф ф и ц и е н т к а п и л л я р н о й в л а г о п р о в о д н о с т и грун­
та,
см /сутки.
Д л я 3-го типа местности ( м о к р ы е места с постоянным из­
быточным у в л а ж н е н и е м ) у д е л ь н ы й приток влаги равен
K
2
ii = 2k
K
%
о
т
о б ъ
е а,
М
(12)
»>к—капиллярная влагоемкость грунта;
Н — глубина з а л е г а н и я г р у н т о в ы х вод, см;
Нпп—глубина
п р о м е р з а н и я з е м л я н о г о полотна, см.
З н а я величину у д е л ь н о г о притока в л а г и , м о ж н о
решить
вопрос о расчетном расстоянии
м е ж д у у р о в н е м грунтовых
вод и нижней границей п р о м е р з а н и я грунтов.
где
Коррекция тепловых и водных процессов земляного п о л о т н а
К о р р е к ц и я т е п л о в ы х и водных процессов з е м л я н о г о по­
лотна сводится к м е р о п р и я т и я м , о б е с п е ч и в а ю щ и м уменьше­
ние миграции влаги в зону п р о м е р з а н и я , у м е н ь ш е н и е иучип о о б р а з о в а н и й , а т а к ж е увеличение устойчивости и прочности
дороги. О д н о из первых и о б я з а т е л ь н ы х
м е р о п р и я т и й — от­
вод воды и н е д о п у щ е н и е как притока ее к полотну извне, т а к
и у в л а ж н е н и я снизу. П о с л е д н е е м о ж н о достичь устройством
в о д о н е п р о н и ц а е м ы х и з о л и р у ю щ и х прослоек, т. е. к а п и л л я р ­
ных п р е р ы в а т е л е й . И з о л и р у ю щ и е
прослойки
могут
быть
устроены из д р е н и р у ю щ и х м а т е р и а л о в , через которые
ка­
п и л л я р н а я вода не п о д н и м а е т с я (песок, г р а в и й ) , или из водо­
н е п р о н и ц а е м ы х м а т е р и а л о в (толь,
укрепленный
битумом,
грунт и т. п.). Т о л щ и н а прослоек д о л ж н а быть не
менее
10—20 см. Чем в ы ш е к о э ф ф и ц и е н т
фильтрации,
тем
она
меньше.
Р о л ь и з о л и р у ю щ е г о слоя м о ж е т и г р а т ь уплотненный связ­
ный грунт, т а к к а к он при о п т и м а л ь н о й в л а ж н о с т и , по д а н ­
ным проф. В. М. Б е з р у к а , практически не пропускает капил­
л я р н о й воды и почти не в о д о н а с ы щ а е т с я . Т а к и м
образом,
устройство уплотненных слоев с у щ е с т в е н н о п о в ы ш а е т устой­
чивость водного р е ж и м а полотна. О д н а к о при периодическом
п р о м е р з а н и и и о т т а и в а н и и м о ж е т произойти
разуплотнение
этой прослойки. П о э т о м у уплотненные слои следует располо­
ж и т ь н и ж е глубины п р о м е р з а н и я з е м л я н о г о полотна. П р е д о ­
т в р а т и т ь подток воды при з а м е р з а н и и грунта м о ж н о ,
уве­
личив высоту насыпи. Если ж е по к а к и м - л и б о
причинам
увеличить высоту насыпи н е в о з м о ж н о , в л а г о н а к о п л е н и е
мо­
жет быть у м е н ь ш е н о введением т е п л о и з о л и р у ю щ и х прослоек,
которые у м е н ь ш а ю т глубину п р о м е р з а н и я . Д л я
теплоизоли­
р у ю щ и х прослоек п р и м е н я ю т с я т о р ф , ш л а к и др. Толщину
прослойки м о ж н о о п р е д е л и т ь по ф о р м у л е проф. Н. В. О р натского
X
(13)
=
где Ah— т р е б у е м о е поднятие г р а н и ц ы п р о м е р з а н и я ;
hi — т о л щ и н а д о р о ж н о й о д е ж д ы ;
й — к о э ф ф и ц и е н т т е м п е р а т у р н о й проводимости грунта
полотна, з а м е н я е м о г о т е п л о и з о л и р у ю щ и м и
мате­
риалами;
cti — к о э ф ф и ц и е н т т е м п е р а т у р н о й
проводимости
ма­
териала одежды;
« 2 — то ж е т е п л о и з о л и р у ю щ е г о м а т е р и а л а .
В тех с л у ч а я х , когда влияние д о р о ж н о г о м а т е р и а л а
не­
в е л и к о (а ~ « i ) , т о л щ и н а т е п л о и з о л и р у ю щ е г о слоя может
быть р а с с ч и т а н а по ф о р м у л е
X
—
(14)
Ц е л ь описанных в ы ш е м е р о п р и я т и й — не допустить
вла­
гу в р а б о ч у ю зону полотна, п р е д о т в р а т и т ь п у ч и н о о б р а з о в а ние. О б р а з о в а н и е пучин о б у с л о в л е н о : 1) наличием
пучинистого грунта, 2) п е р е н а с ы щ е н и е м грунта водой, 3)
промер­
з а н и е м грунта. Д о с т а т о ч н о у с т р а н и т ь хотя бы один из этих
ф а к т о р о в , и п у ч и н о о б р а з о в а и и я не произойдет.
Расчетные схемы и формулы для определения
минимальной высоты насыпи
Устойчивость и прочность з е м л я н о г о полотна во
многом
з а в и с я т от п р а в и л ь н о в ы б р а н н о й высоты его. Многочислен­
ные полевые н а б л ю д е н и я и и с с л е д о в а н и я р а б о т ы
земляного
полотна, а т а к ж е и с с л е д о в а н и е м и г р а ц и и в л а г и [ 7 , 9 ] в про­
м е р з а ю щ и х грунтах п о з в о л я ю т с о с т а в и т ь р а с ч е т н у ю
схему,
н е о б х о д и м у ю д л я о б о с н о в а н и я в о з в ы ш е н и я бровки з е м л я н о г о
полотна н а д уровнем грунтовых вод.
Д л я решения вопроса о в о з в ы ш е н и и
бровки
земляного
полотна над уровнем грунтовых вод м о ж н о в ы д е л и т ь
ряд
х а р а к т е р н ы х с л у ч а е в (рис. 1).
Т а к как на решение вопроса о высоте насыпи з е м л я н о г о
полотна у р о в е н ь грунтовых вод и глубина п р о м е р з а н и я грун­
та влияния не о к а з ы в а ю т (рис. 1,о), ее н е о б х о д и м о
назна­
чать, исходя из д р у г и х условий ( м и н и м а л ь н о г о о б ъ е м а з е м л я ­
ных работ, обеспечения поверхностного стока воды, предо­
твращения снегозаносимости и т. д . ) .
М и н и м а л ь н о е в о з в ы ш е н и е бровки
полотна
(рис. 1,6)
с к л а д ы в а е т с я из глубины
промерзания
грунта
земляного
полотна A M I плюс м и н и м а л ь н о е р а с с т о я н и е м е ж д у
границей
п р о м е р з а н и я п уровнем грунтовых вод /и
Я
н
= Аг. п +
А ,
(15)
д
где А . п — г л у б и н а п р о м е р з а н и я грунта по ф о р м у л е ( 8 ) , см;
Ал — м и н и м а л ь н ы й з а п а с в о з в ы ш е н и я бровки
полотна
н а д уровнем грунтовых вод, см.
В основу р а с ч е т а (Ал) п о л о ж е н о р е г у л и р о в а н и е
притока
влаги в процессе п р о м е р з а н и я
грунта
земляного
полотна
[ 7 , 8 ] . М и н и м а л ь н о е з н а ч е н и е его
можно определить
по
формуле
г
(16)
У
зад«
где k — к о э ф ф и ц и е н т ф и л ь т р а ц и и грунта,
s — всасывающая
а — климатический
сила грунта,
см;
коэффициент,
^ з а д — у д е л ь н ы й допустимый
см/сутки;
приток
2
см /сутки;
влаги.
З н а ч е н и е в с а с ы в а ю щ е й силы 5 и к о э ф ф и ц и е н т а
ции k д л я р а з н ы х грунтов приведено з т а б л . 6 [ 8 ] .
фильтра­
Таблица
Наименование
Коэффициент филь­
трации к, см/сутки
грунта
от 80 до 8
8—0,1
1—0,08
0,1—0,001
0,001 и менее
Пески мелкие
Супеси
Пылеватые грунты
Суглинки пылеватые
Глинистые грунты
с;'
Всасывающая
S, см
С
сила
от 4 до G
6—70
15-90
70—3400
3400 и более
'••ШШш
•
Условные обозначение
Мерзлый грунт
•':•.[: Влажный грунт
=г=
Рис. 1. Расчетные схемы для определения
Горизонт Щнтойьи Ш
минимальной
высоты
насыпи:
а — уровень грунтовых в о д р а с п о л о ж е н на б о л ь ш о й г л у б и н е , т. е. приток влаги не
влияет на глубину п р о м е р з а н и я з е м л я н о г о полотна;
б—уровень
грунтовых в о д
р а с п о л о ж е н на такой глубине, что приток влаги с у щ е с т в е н н о
влияет на глубину
п р о м е р з а н и я ; в — глубина п р о м е р з а н и я грунта' б о л ь ш е глубины з а л е г а н и я грунтоHi.rx в о д ; г — грунт не п р о м е р з а е т ; 0 — з е м л я н о е полотно р а с п о л о ж е н о на б о л о т е ,
а уровень грунтовых в о д с о в п а д а е т с поверхностью з е м л и .
Значение климатического коэффициента и
по известной ф о р м у л е п р о ф . Н. А. П у з а к о в а
а
=
определяется
2 Т
где 7" — п р о д о л ж и т е л ь н о с т ь з и м ы д л я д а н н о г о р а й о н а ,
;(17)
сутки.
Удельный допустимый приток в л а г и м о ж е т б ы т ь опреде­
лен по ф о р м у л а м (10), (11), (12) или по у п р о щ е н н о й ф о р м у ­
ле вида
2 з а д = 1 - у
18
ГЙГ '
< >
3
где А Д — о б ъ е м н ы й и у д е л ь н ы й вес г р у н т а , г/см ;
о) — в е с о в а я к а п и л л я р н а я в л а ж н о с т ь грунта д о з а м е р ­
з а н и я , %.
Д л я основных типов грунтов у д е л ь н ы й приток в л а г и при­
веден в т а б л . 7.
Таблица
Наименование
7
Допустимый приток влаги
грунта
Супеси мелкие
Супеси
Пылеватые грунты
Суглинки тяжелые
Глинистые грунты
0,22—0,26
0,12—0,20
0,14—0,20
0,09—0,13
0,07—0,11
П р о и з в е д я п о д с т а н о в к у и п р е о б р а з о в а н и я , получим окон­
чательное в ы р а ж е н и е д л я о п р е д е л е н и я в о з в ы ш е н и я
бровки
з е м л я н о г о полотна н а д уровнем грунтовых в о д д л я д а н н о й
расчетной схемы
Я„ «
А.
Г
+ -J^Q—
п
U )
9
•
"г. п
зад
М и н и м а л ь н о е в о з в ы ш е н и е бровки з е м л я н о г о полотна д л я
третьего с л у ч а я (рис. \,в) м о ж н о о п р е д е л и т ь из в ы р а ж е н и я
Я„=2А .
Г
П
+ А - Я . в,
4
(20)
г
где Н . в — глубина з а л е г а н и я у р о в н я грунтовых вод, см.
П о д с т а в л я я з н а ч е н и е Лд из ф о р м у л ы (16) и учтя ф о р м у ­
лу (17), получим о к о н ч а т е л ь н о е в ы р а ж е н и е д л я определе­
ния м и н и м а л ь н о й высоты насыпи н а д уровнем грунтовых вод
Г
H =2h .
H
r
л
-Н ;
г
в
+ -
~
п
г.
-
.
(21)
п зад
П о четвертой расчетной схеме
(рис. 1,г) м и н и м а л ь н а я
высота насыпи з е м л я н о г о полотна н а д уровнем
грунтовых
вод о п р е д е л я е т с я исходя из с л е д у ю щ и х п р е д п о с ы л о к . П р и
в о з в е д е н и и з е м л я н о г о полотна на местности с высоким уров­
нем грунтовых вод в о з н и к а е т г р а д и е н т в л а ж н о с т и , который
изменяется с изменением уровня грунтовых
вод.
Наличие
•градиента в л а ж н о с т и о б у с л о в л и в а е т поток снизу вверх ж и д ко-и п а р о о б р а з н о й в л а г и , т. е. м и г р а ц и я влаги происходит в
р е з у л ь т а т е в л а г о п р о в о д н о с т и . П р и н и м а я эти предпосылки и
• п р е о б р а з о в ы в а я некоторые д а н н ы е в ф о р м у л е д л я определе­
н и я в о з в ы ш е н и я бровки полотна над уровнем грунтовых вод,
'Предложенной проф. В. М. С и д е и к о и С. Л. Гридневым | Н ) | ,
лолучим
И
"
=
П Г { | Д
WP
-
0.5
!
W,f
fо,4 W, +
"ж
-{W
p
-
0,5
k
kT,+
L
r )j,
(22)
T
где W — р а с ч е т н а я в л а ж н о с т ь з е м л я н о г о
полотна
(0,55-0,70);
WT — предел текучести;
Т —длительность
периода в л а г о п а к о п л е н и я , час;
а ' — к о э ф ф и ц и е н т миграции д в у х ф а з н о й в л а г и , изме­
н я ю щ и й с я в п р е д е л а х от 2 , 9 - 1 0 ~ д о 8 - 1 ( ) ~ ж / ч о с ;
k — к о э ф ф и ц и е н т ф и л ь т р а ц и и , м/час.
Высота насыпи на болотах (рис. 1,д) д о л ж н а
решаться
на основе д а н н ы х геологических о б с л е д о в а н и й с учетом типа
болота, его глубины, р е л ь е ф а , м и н е р а л ь н о г о д н а , водного ре­
ж и м а т о р ф я н о й з а л е ж и , типа дороги и н а л и ч и я
местных
грунтов.
p
р
ж
6
П. А. Д р о з д д л я о п р е д е л е н и я высоты насыпи на
рекомендует ф о р м у л у
//„=-§-,
.
2
5
2
болотах
(23)
где р — у д е л ь н о е д а в л е н и е ,
кгс/см ;
Т — о с а д к а насыпи, см;
Е — м о д у л ь упругости,
кгс/см .
Таким образом, для определения минимальной
высоты
з е м л я н о г о полотна необходимо п р а в и л ь н о
в ы б р а т ь расчет­
ную схему и и с п о л ь з о в а т ь при этом с о о т в е т с т в у ю щ и е расчет­
ные ф о р м у л ы .
2
выводы
1. О п р е д е л е н и е м и н и м а л ь н о й высоты з е м л я н о г о
полотна
связано с характером водных и тепловых
процессов, про­
и с х о д я щ и х в нем. Н е о б х о д и м о у ч и т ы в а т ь глубину п р о м е р з а ­
ния грунта, его ф и з и к о - м е х а н и ч е с к и е свойства,
миграцию
влаги, наличие з а щ и т н о г о и т е п л о и з о л я ц и о н н ы х
конструк­
тивных слоев, условия с о о р у ж е н и я з е м л я н о г о полотна.
2. О п р е д е л я т ь глубину
промерзания
грунтов з а д а н н о й
обеспеченности р е к о м е н д у е т с я статистическим методом, если
есть д а н н ы е метеорологических н а б л ю д е н и й , а если их нет, то
используются к а р т ы изолиний.
3. И с к у с с т в е н н ы м р е г у л и р о в а н и е м Еодно-теплового
про­
цесса м о ж н о в л и я т ь на прочность з е м л я н о г о полотна и на его
параметры.
4. М и н и м а л ь н а я высота з е м л я н о г о полотна
лесовозных
а в т о д о р о г в ы ч и с л я е т с я в соответствии с п р е д л о ж е н н ы м и рас­
четными с х е м а м и .
ЛИТЕРАТУРА
1. Б у д п и к о в А. Н. Формула для определения глубины промерза­
ния для водопроводных труб. — Журнал «Водоснабжение и санитарная
юхпика», 1938, № 7.
2. Г у м б е л ь
Э. Статика экстремальных значений. М., «Мир», 1965.
3. К о л о с к о в П. И. Изучение роли сезонной мерзлоты в
ровании почв. — Журнал «Мерзлотоведение», 1946, № I .
форми­
4. Л а п к и и Г. И. Определение глубины промерзания грунтов
целей фундаменгостроения. М., Госстройиздат, 1955.
5. Л е б е д е в
метеоиздат, 1955.
для
В. В. Гидрология и гидрометрия в задачах. Л., Гидро-
6. Л у к ь я н о в В. С. Методика расчета глубины промерзания грун­
тов, М., Трансжелдориздат, 1951.
7. П у з а к о в Н. А. Водно-тепловой режим земляного полотна авто­
мобильных дорог. М., Автотрансиздат, 1960.
8. Регулирование водного режима дорожных оснований, вып. V I . М.,
Дориздат, 1946.
9. Р ю к л и Р. Морозоопасность дорожных
оснований. — В кн.:
«Влияние промерзания на устойчивость дорожных оснований». М., Дор­
издат, 1948.
10. С и д е н к о В. М., Г р и д н е в С. А. Возвышение бровки земляно­
го полотна над уровнем грунтовых вод в южных районах. — Журнал
«Автомобильные дороги», 1967, № 4.
11. С м и р н о в Н. В., Д у н и н - Б а р к о в с к и й И. В. Курс
вероятностей и математической статистики. М., «Наука», 1965.
12. С о к о л о в с к и й Д . Л. Речной сток. Л., Гидрометеоиздат,
теории
1950.
13. С т о ц е н к о
тока. Владивосток,
Н. В. Сезонное промерзание грунтов Дальнего ё о с 1952.
14. Технические указания по проектированию автомобильных
лесозаготовительных предприятий. М., Гинролестранс, 1964.
дорог
15. Т у л а е в А. Я. Регулирование водных режимов земляного полот­
на на автомобильных дорогах. — В кн.: «Проектирование и возведение
земляного полотна железных
и автомобильных дорог». М., изд-во
АН СССР, 1950.
16. У т е н к о в В. Ф. Промерзание грунтов. — Бюллетень «Строитель­
ная техника», 1945, № 16.
Научный
редактор канд. техн. наук Ю. Н.
ПОТАПОВ.
112
ТРУДЫ
1971
цниимэ
УДК 625.03:629.1-445.75
В. Я. ХЛУД,
инженер
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ
ЖЕСТКОСТИ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ РОСПУСКА
ЛЕСОВОЗНОГО АВТОПОЕЗДА НА ВЕЛИЧИНУ
ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ГРАВИЙНЫХ ДОРОГ
На лесовозных дорогах эксплуатируются
автопоезда
с
неподрессоренными р о с п у с к а м и , поскольку воз хлыстов, об­
л а д а я упругой гибкостью, обеспечивает п о в ы ш е н и е погло­
щ а ю щ е й способности упругих
элементов
системы:
авто­
мобиль + роспуск + п а к е т хлыстов [ 1 ] . И в с а м о м деле, воз
из х л ы с т о в среднего д и а м е т р а при р а с п о л о ж е н и и
комлевой
части их на конике б а з о в о й м а ш и н ы вполне м о ж е т компенси­
р о в а т ь отсутствие рессор роспуска. Н о и в этом с л у ч а е неподрессоренный роспуск будет о к а з ы в а т ь б о л ь ш о е
воздей­
ствие на дорогу при п р о х о ж д е н и и неровностей, если ч а с т о т а
его собственных к о л е б а н и й совпадет с частотой в о з м у щ е н и я .
Н а л и ч и е неровностей приводит к з н а ч и т е л ь н ы м р а з р у ш е ­
ниям д о р о ж н ы х о д е ж д , особенно в период весеннего
пере­
у в л а ж н е н и я , когда дорога не м о ж е т р а б о т а т ь в с т а д и и упру­
гих д е ф о р м а ц и й под воздействием
тех д и н а м и ч е с к и х на­
грузок, которые в о з н и к а ю т в системе и не могут б ы т ь ком­
пенсированы упругими э л е м е н т а м и
(хлысты, колеса
рос­
пуска).
Исследования жесткости воза хлыстов [ 2 , 3 ] показали,
что она имеет ш и р о к и й д и а п а з о н и з а в и с и т от д л и н ы п а к е т а
и числа в е р т и к а л ь н ы х р я д о в хлыстов в нем. П р и увеличении
числа р я д о в с 1 д о 6 ж е с т к о с т ь у в е л и ч и в а е т с я с 0,0043 д о
0,0119. Эти и с с л е д о в а н и я
относятся к г р у з а м ,
сформиро­
в а н н ы м из п а к е т а хлыстов. П о л е с о в о з н ы м д о р о г а м К р а с н о ­
дарского края перевозятся лесные грузы, размеры
которых
Позволяют из двух-трех хлыстов с ф о р м и р о в а т ь полноценный
воз. К т а к и м г р у з а м относятся полухлысты к а в к а з с к о й пихты
и бука длиной 16—18 м, д и а м е т р о м в верхнем отрубе 150 см
и н и ж н е м 80 см.. Они под собственным весом не п р о г и б а ю т с я
и к а ж д ы й полухлыст м о ж н о р а с с м а т р и в а т ь к а к б а л к у не­
большой гибкости. Гибкость этих п о л у х л ы с т о в не м о ж е т ком­
пенсировать отсутствие рессор у роспуска.
При переезде неровностей частота колебаний ж е с т к о б а л а н с и р н о г о роспуска с ж е с т к и м грузом в о з р а с т а е т , а следо­
в а т е л ь н о , у в е л и ч и в а ю т с я и д и н а м и ч е с к и е силы воздействия
колеса на дорогу [ 1 ] . Т а к и м о б р а з о м , д и н а м и ч е с к о е воздей­
ствие а в т о л е с о в о з а на дорогу з а в и с и т от того, из каких эле­
ментов с ф о р м и р о в а н а система и в к а к о м сочетании она ра­
ботает. Сочетание
жесткобалансирный
роспуск + гибкий
груз менее воздействует на дорогу, чем сочетание ж е с т к о б а ­
л а н с и р н ы й роспуск + ж е с т к и й груз, как и система, где жест­
кость подрессоренной части м е н ь ш е ж е с т к о с т и груза, т. е.
при р а б о т е подрессоренного роспуска.
Н а б л ю д е н и я з а работой д о р о ж н о г о покрытия п о к а з а л и ,
что р а з р у ш е н и е дороги происходит от д и н а м и ч е с к о г о воздей­
ствия прицепа в зависимости от ж е с т к о с т и его с а м о г о и пе­
р е в о з и м о г о г р у з а . В связи с этим К а в к а з с к и й
филиал
Ц Н И И М Э в 1968—1969 гг. провел с р а в н и т е л ь н ы е экспери­
м е н т а л ь н ы е и с с л е д о в а н и я по о п р е д е л е н и ю
воздействия на
г р а в и й н у ю дорогу неподрессоренного и подрессоренного рос­
пусков в сочетании с р а з л и ч н о й ж е с т к о с т ь ю груза. И с п ы т а н и я
проводились в Г у з е р и п л ь с к о м л е с п р о м х о з е в августе и д е к а б ­
ре 1969 г.
В декабре выпало
наибольшее
количество
осадков —
118,7 мм, что н а м н о г о п р е в ы ш а е т с р е д н е м е с я ч н у ю норму, и
S T O T месяц отнесен к периоду с м а к с и м а л ь н ы м
увлажнением
грунта з е м л я н о г о полотна.
А в т о п о е з д был с ф о р м и р о в а н из т я г а ч а М А З - 5 0 1 Б и рос­
пуска 2-Р-15Т с ж е с т к о б а л а н с и р н о й подвеской и рессорным
роспуском Т М З - 9 8 - 7 0
конструкции
Кавказского
филиала.
С р а в н и т е л ь н ы е испытания п р о в о д и л и с ь на одном из участков
лесовозной дороги с шириной п р о е з ж е й части 5,5 м, т о л щ и ­
ной г р а в и й н о г о покрытия, у оси 28,6 см с модулем д е ф о р м а ­
ции 275 кгс/см
при Е = 225 кгс/см . Д о р о ж н а я о д е ж д а вы­
полнена из о п т и м а л ь н о й гравийной смеси, взятой из г р а в и й ­
ных к а р ь е р о в горной реки Б е л о й , без сортировки по ф р а к ­
циям.
Г р у з : 2 х л ы с т а к а в к а з с к о й пихты д и а м е т р о м от 125 д о
143 см, длиной 18 м и 17 д у б о в ы х хлыстов д и а м е т р о м 24—
—32 см, длиной 16—20 м на в о з . П е р в ы е отнесены к ж е с т к и м
х л ы с т а м , вторые — к гибким.
Д л я о п р е д е л е н и я н а г р у з о к на конике т я г а ч а и роспуска
хлысты в з в е ш и в а л и с ь
на 20-тонном
электрокабель-кране.
2
2
тр
Критерием воздействия а в т о п о е з д а па д о р о ж н у ю
одежду
служил в е р т и к а л ь н ы й прогиб д о р о ж н о й о д е ж д ы ,
поскольку
он в н а и б о л ь ш е й мере отвечает расчетному состоянию не­
жестких д о р о ж н ы х о д е ж д по величине допустимой д е ф о р м а ­
ции и х а р а к т е р и з у е т н а п р я ж е н н о е состояние г р а в и й н ы х до­
рожных одежд [ 4 ] .
В е р т и к а л ь н а я д е ф о р м а ц и я и з м е р я л а с ь при п о д в и ж н о й на­
грузке с п о м о щ ь ю
индуктивного
датчика
конструкции
И. И. З а к т р а г е р а и Н. А. К о п ы л о в о й ( Л е н и н г р а д с к и й ф и л и а л
С о г о з д о р Н И И ) . С о г л а с н о р а з р а б о т а н н о й нами методике, из­
мерения в е р т и к а л ь н о й д е ф о р м а ц и и п р о и з в о д и л и с ь на ровном
участке дороги и с искусственными неровностями (высотой
п р и м е р н о 5 и 7,5 см с и н у с о и д а л ь н о г о п р о ф и л я с отношением
высоты неровности Н к д л и н е L к а к 1:6). В ы б р а н н а я высота
искусственных неровностей с о о т в е т с т в о в а л а высоте неровно­
стей, в с т р е ч а ю щ и х с я на л е с о в о з н ы х д о р о г а х К р а с н о д а р с к о г о
края Н е р о в н о с т и на д о р о г а х з а м е р я л и с ь с п о м о щ ь ю
трех­
метровой рейки и л и н е й к и .
Р о в н о с т ь покрытий опытного участка о ц е н и в а л а с ь по
просветам под т р е х м е т р о в о й рейкой.
П р и с р а в н и т е л ь н ы х испытаниях роспусков п р и н и м а л и с ь
н а г р у з к и на ось, б л и з к и е к р а с ч е т н ы м , и н а г р у з к и , соответ­
ствующие ф а к т и ч е с к и м .
С о г л а с н о методике эксперимента
заезды
производились
по э т а п а м :
1. Груз жесткий, роспуск ж е с т к о б а л а н с и р п ы й .
2. Груз жесткий, роспуск подрессоренный.
3. Груз гибкий, роспуск ж е с т к о б а л а н с и р п ы й .
4. Груз гибкий, роспуск подрессоренный.
^
Н а к а ж д о м э т а п е с о в е р ш а л о с ь по 6—8 з а е з д о в на одной
скорости д в и ж е н и я а в т о п о е з д а . З а м е р я л и с ь полные, упругие
и остаточные д е ф о р м а ц и и грунтового основания
дорожной
одежды.
1
Н а р я д у с в е р т и к а л ь н о й д е ф о р м а ц и е й и з м е р я л а с ь ширина
активной д е ф о р м и р у е м о й зоны путем у с т а н о в к и четырех дат­
чиков на поперечнике дороги. Д в а д а т ч и к а у с т а н а в л и в а л и с ь
но осям колеи а в т о м о б и л я на расстоянии 192 см, о с т а л ь н ы е —
па расстоянии 32—64 см по обе стороны от оси с п а р е н н ы х ве­
дущих колес т я г а ч а . Э т о п о з в о л и л о о п р е д е л и т ь ширину ак­
тивной зоны д е ф о р м а ц и и колен с п а р е н н ы х колес в зависи­
мости от р а з л и ч н ы х ф а к т о р о в .
Э л е к т р и ч е с к а я схема и з м е р и т е л ь н о г о к а п а л а п о к а з а н а на
рис. 1. П о д б о р о п р е д е л е н н о г о числа витков и сечения прово­
да индуктивных к а т у ш е к д а т ч и к а с соответствующей часто­
той г е н е р а т о р а позволили п р о и з в о д и т ь л и н е й н ы е измерения
перемещения якоря в п р е д е л а х 0,4—6 мм, а т а к ж е
выпол­
нять з а м е р ы с пределом измерений д о 20 мм.
Рис. 1. Электрическая схема измерительного канала.
Источником питания я в л я л с я генератор переменного тока
типа ГЗ-24 с рабочим н а п р я ж е н и е м 22 в и частотой 2200 гц.
Н е п о д в и ж н а я часть д а т ч и к а ( я к о р ь ) с к р е п л е н а с н а п р а в ­
л я ю щ и м штоком резьбовым соединением, а
направляющий
шток — накидной гайкой с верхней частью репера. П о д в и ж ­
ная часть, п р е д с т а в л я ю щ а я д и а м а г н и т н ы й корпус с индук­
тивными к а т у ш к а м и при упругой
деформации
грунтового
основания дороги, с о в е р ш а е т о с а д к у , а я к о р ь входит в ин­
д у к т и в н ы е катушки и изменяет в з а и м о д е й с т в и е магнитных це­
пей. И з м е н е н и е величины з а г л у б л е н и я якоря п р о п о р ц и о н а л ь ­
но величине д е ф о р м а ц и и . Н а п р а в л я ю щ и й шток и н а к и д н а я
гайка я к о р я при у с т а н о в к е прибора з а щ и щ е н ы обсадной тру­
бой д и а м е т р о м 20 мм, длиной 180 мм. К о р п у с д а т ч и к а н и ж е
ребрового выступа от з а щ е м л е н и я грунтом з а щ и щ е н м е т а л л и ­
ческим кольцом д и а м е т р о м 60 мм, шириной 50 мм. В качест­
ве регулировочных реостатов
использованы
потенциомеры
типа ППЗ-11 (220 ом) и П П 1 - 3 (24 ом).
Выпрямительные
мосты с о б р а н ы из п о л у п р о в о д н и к о в ы х д и о д о в типа Д - 7 .
Д л я регистрации и з м е р я е м ы х
прогибов
использовался
о с ц и л л о г р а ф ОТ-24. П р о г и б ы д о р о ж н о й о д е ж д ы
измерялись
в четырех т о ч к а х по оси поперечника лесовозной
дороги.
Т о л щ и н а д о р о ж н о й о д е ж д ы б ы л а переменной
в
пределах
16—28,6 см. К а ж д ы й д а т ч и к п о д к л ю ч а л с я к о б щ е м у к а б е л ю
в соединительной коробке, помещенной на продольной оси
дороги. Ч т о б ы у м е н ь ш и т ь длину к а б е л я , п и т а ю щ е г о д а т ч и к ,
п е р е д в и ж н а я т е н з о л а б о р а т о р и я у с т а н а в л и в а л а с ь за кюветом
на оси поперечника э к с п е р и м е н т а л ь н о г о у ч а с т к а . Э т о позво­
л и л о у м е н ь ш и т ь потери тока звуковой частоты.
Приборы
и з о л и р о в а л и с ь от в л а г и . Корпус д а т ч и к а ( в ы ш е
кругового
к о л ь ц а ) п о к р ы в а е т с я мастикой из битумного л а к а и кани-
фоли, ,а чтобы п р е д о т в р а т и т ь п о п а д а н и е в л а г и
на
индук­
ционные к а т у ш к и , отверстие под п л у н ж е р з а п о л н я е т с я техни­
ческим в а з е л и н о м . По метке на п л у н ж е р е и нониусу микро­
метра к о н т р о л и р у е т с я
величина
остаточной
деформации.
О с ц и л л о г р а ф , б а л а н с и р о в о ч н ы й мост и г е н е р а т о р р а з м е ш а ­
лись в п е р е д в и ж н о й тензометрической л а б о р а т о р и и .
О б р а з е ц о с ц и л л о г р а ф и ч е с к о й записи прогиба
дорожной
о д е ж д ы при д в и ж е н и и а в т о л е с о в о з а , п о к а з а н на рис. 2. П р и -
Рнс. 2. Осциллограмма записи вертикальных деформаций
роги при проходе автолесовоза.
гравийной до­
боры з а к л а д ы в а л и с ь в д о р о ж н о е полотно на н а и б о л е е х а р а к ­
терном д л я лесовозной дороги участке,
который
позволял
производить и з м е р е н и я , не м е ш а я в ы в о з к е л е с а . Т а к к а к из­
мерения
производились в неблагоприятный
период
года,
у ч и т ы в а л а с ь н е о б х о д и м о с т ь иметь р а з в о р о т н о е
кольцо наи­
меньшей длины д л я з а е з д о в в л ю б ы х у с л о в и я х .
З а к л а д к а д а т ч и к о в в д о р о ж н о е полотно — с а м ы й ответ­
ственный момент, ибо н а р у ш е н и е целостности
дорожной
о д е ж д ы з е м л я н о г о полотна в з н а ч и т е л ь н о й
мере
снижает
полноценность полученных д а н н ы х о д е ф о р м а ц и и . П р и
за­
к л а д к е и извлечении приборов берутся
пробы
материала
конструктивных слоев д о р о ж н о й о д е ж д ы и п о д с т и л а ю щ е г о
грунта д л я о п р е д е л е н и я их ф и з и к о - м е х а н и ч е с к и х свойств.
Н е с м о т р я на н е б л а г о п р и я т н ы е
климатические
условия,
а п п а р а т у р а во время полевых испытаний р а б о т а л а устойчиво
и н а д е ж н о . О б р а б о т к а о с ц и л л о г р а ф и ч е с к и х записей
произ­
в о д и л а с ь путем з а м е р а о р д и н а т в е р т и к а л ь н ы х д е ф о р м а ц и й
от ведущей оси т я г а ч а и осей роспусков, а т а к ж е
отметок
пути и времени. П о р е з у л ь т а т а м э к с п е р и м е н т а , о б р а б о т а н н ы м
с п о м о щ ь ю приемов м а т е м а т и ч е с к о й статистики, г р а ф и ч е с к и
строились искомые з а в и с и м о с т и .
Н а рис. 3 п о к а з а н ы з а в и с и м о с т и д и н а м и ч е с к о г о прогиба
д о р о ж н о й о д е ж д ы от воздействия оси т я г а ч а на ровном участ­
ке дороги с н а г р у з к о й на ось 5,2—7,7 т при переменной ско­
рости д в и ж е н и я . К р и в ы е б х а р а к т е р и з у ю т воздействие осей
подрессоренного и ж е с т к о б а л а н с и р н о г о роспусков. Величина
д и н а м и ч е с к о г о прогиба в д и а п а з о н е скоростей 5—10
км/час
несколько у м е н ь ш а е т с я и остается постоянной при увеличе-
1.0
an
P--I7m
ш
м
15
P-ttm
21 ]f.KM/Wt
P--5.5m
20 Vmfyac
Рис. Л. Зависимость динамического прогиба дорожной одежды от ско­
рости движения и нагрузки на автопоезд на ровном участке дороги.
нии скорости. П о д р е с с о р е н н о с т ь роспуска и гибкость груза
на ровном участке не в л и я ю т на величину д и н а м и ч е с к о г о
воздействия на дорогу.
Величина в е р т и к а л ь н о й д е ф о р м а ц и и
дорожной
одежды
в о з р а с т а е т с увеличением н а г р у з к и на ось. К р и в ы е а ( р и с . 4 )
^ 0
w
!0
v.hm/ш
8)
ч
1.1 Ч Ч.
1.2
W
jjgjT ч
'Ч У
Я'
п и Чт
10 UtmfnK
Рис. 4. Зависимость динамического прогиба дорожной одежды от скоро­
сти движения и нагрузки на автопоезд при чередующихся неровностях
Л = 5 см:
роспуск рессорный;
роспуск ж е с т к о б а л а н е и р н ы й ;
/, I ' , 2, 2' — груз гибкий;
3,3',
4,4' — груз ж е с т к и й .
п о к а з ы в а ю т в о з д е й с т в и е оси т я г а ч а , к р и в ы е б — осей
рос­
пуска при д в и ж е н и и а в т о п о е з д а с рессорным и ж е с т к о б а л а н сирным р о с п у с к а м и , через ч е р е д у ю щ и е с я неровности
высо­
той 5 см с гибкими и ж е с т к и м и х л ы с т а м и . А в т о п о е з д с рес­
сорным роспуском и гибкими х л ы с т а м и о к а з ы в а е т
макси­
м а л ь н о е д и н а м и ч е с к о е в о з д е й с т в и е на д о р о г у от осей рос­
пуска при скорости
12—20 км/час, при этом
динамическое
воздействие в о з р а с т а е т д о 1,76. П р и д в и ж е н и и а в т о п о е з д а с
рессорным роспуском и гибкими х л ы с т а м и по ч е р е д у ю щ и м с я
неровностям со скоростью, п р е в ы ш а ю щ е й 10 км/час,
частота
собственных к о л е б а н и й системы с о в п а д а е т с частотой
воз­
м у щ а ю щ е й силы, т. е. происходит я в л е н и е р е з о н а н с а .
Автопоезд с рессорным роспуском
и жестким
грузом
( к р и в ы е 4') с н и ж а е т д и н а м и ч е с к о е воздействие на дорогу по
с р а в н е н и ю с воздействием а в т о п о е з д а с ж е с т к о б а л а н с и р н ы м
роспуском и ж е с т к и м грузом. В о з д е й с т в и е рессорного
рос­
пуска при скорости 12—20 км/час, при этом д и н а м и ч е с к о е
воздействия ж е с т к о б а л а н с и р н о г о роспуска с ж е с т к и м грузом.
В этой системе величина д и н а м и ч е с к о г о прогиба
д л я оси
т я г а ч а у м е н ь ш а е т с я на 0,3, а д л я осей р о с п у с к а — н а 0,25.
П р и д в и ж е н и и рессорного и ж е с т к о б а л а н с и р н о г о роспус­
ков с ж е с т к и м грузом о т м е ч а е т с я н е р а в н о м е р н о с т ь
воздей­
ствия осей роспуска ( к р и в ы е 3', 4'). П е р в а я
ось роспуска
в ы з ы в а е т у в е л и ч е н и е д и н а м и ч е с к о г о прогиба на 0,1—0,3 в
з а в и с и м о с т и от скорости д в и ж е н и я .
Ч е р е д у ю щ и е с я д о р о ж н ы е неровности при д в и ж е н и и жесткобалансирных
роспусков с ж е с т к и м грузом
увеличивают
д и н а м и ч е с к и й прогиб о д е ж д ы при д в и ж е н и и со скоростью
до 12 км/час, а при рессорном роспуске с ж е с т к и м
грузом
д и н а м и ч е с к и й прогиб у в е л и ч и в а е т с я при д в и ж е н и и со ско­
ростью, п р е в ы ш а ю щ е й 20 км/час.
И з м е н е н и е ж е с т к о с т и всей системы ведет к и з м е н е н и ю
д и н а м и ч е с к о г о в о з д е й с т в и я на д о р о г у в е д у щ е й
оси т я г а ч а
при о д и н а к о в ы х н а г р у з к а х ( к р и в ы е 2,4 на рис. 4 ) . Э т о под­
т в е р ж д а е т н а л и ч и е связи м е ж д у т я г а ч о м + роспуск + х л ы ­
сты при к о л е б а н и я х всей системы, величина которой з а в и с и т
от ж е с т к о с т и системы [ 5 ] . П р и д в и ж е н и и а в т о п о е з д а по не­
ровностям в о з д е й с т в и е в е д у щ е й оси т я г а ч а
возрастает
с
повышением ж е с т к о с т и всей системы.
О величине м и н и м а л ь н о г о и м а к с и м а л ь н о г о д и н а м и ч е с к о ­
го прогиба в з а в и с и м о с т и от системы а в т о п о е з д а д а е т пред­
ставление табл. I .
Таблица
Наименование си­
стемы (автопоезда)
Величина дина­
Нагрузка на
ось, т
мического про­
гиба от тягача
веду­
рос­ мини­
щую
макси­
пус­ маль­
тяга­
мальная
ка
ча
ная
1
Величина динами­
ческого прогиба от роспуска
максимини­
мальмальная
ная
Тягач + рессорный
рос­
пуск + гибкие хлысты
5,9
3,9
0,70
1,28
1,0
1,76
Тягач + рессорный
рос­
пуск + жесткие хлысты
5,2
4,5 '
0,65
1.36
0,9
1,24
Тягач + жесткобзлансирный роспуск + гибкие
хлысты
5,9
3,9
0,84
1,24
0,95
1,15
Тягач + жссткобалаисирный
роспуск + жест­
кие хлысты
5,2
4,5
0,83
1,2
0,65
1,48
В Ы В О Д Ы
1. П р и в ы в о з к е л е с а а в т о п о е з д а м и с рессорным и ж е с т к о б а л а н с и р н ы м р о с п у с к а м и при гибком и ж е с т к о м г р у з е
по
ровным г р а в и й н ы м д о р о г а м величина д и н а м и ч е с к о г о проги­
ба з а в и с и т ог н а г р у з к и на ось т я г а ч а и роспуска.
2. П р и д в и ж е н и и по ч е р е д у ю щ и м с я неровностям д и н а м и ­
ческий прогиб д о р о ж н о й о д е ж д ы от в о з д е й с т в и я рессорного
роспуска на 0,25 меньше, чем от ж е с т к о б а л а н с и р н о г о .
3. Н а и б о л е е выгодна в с м ы с л е д и н а м и ч е с к о г о воздействия
па д о р о г у система: подрессоренный роспуск -4- ж е с т к и е хлы­
сты или ж е с т к о б а л а н с и р н ы й роспуск -4- гибкие х л ы с т ы .
4. С о ч е т а н и е рессорный роспуск + г и б к и е х л ы с т ы при дви­
ж е н и и по ч е р е д у ю щ и м с я н е р о в н о с т я м со скоростью с в ы ш е
15 км/час в ы з ы в а е т у в е л и ч е н и е д и н а м и ч е с к о г о
прогиба
до
1,8 при н а г р у з к е на ось роспуска 3,9 т.
5. Н а ровных д о р о г а х , где нет выбоин, волн и имеется
коврик износа, ж е с т к о с т ь роспуска и г р у з а не в л и я е т на ве­
личину д и н а м и ч е с к о г о прогиба д о р о ж н о й о д е ж д ы .
6. В е л и ч и н а д и н а м и ч е с к о г о прогиба от в о з д е й с т в и я веду­
щей оси т я г а ч а з а в и с и т пе т о л ь к о от н а г р у з к и на ось, но и
ж е с т к о с т и всей системы: т я г а ч + роспуск + х л ы с т ы .
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Л а х Е. И. Исследование вертикальной динамики
лесовозного
автомобильного поезда. — В кн.: Труды Ц Н И И М Э , сб. 14, Химки, 1960.
2. Г а с т е в Б. Г. Основы динамики лесовозного подвижного соста­
ва. М., «Лесная промышленность», 1967,
3. Ц о ф и н 3. С. Исследование геометрических статистических ха­
рактеристик пакетов хлыстов. — В кн.: Труды Ц Н И И М Э , сб. 42, Химки,
1963.
4. И в а и о в Н. Н. Обоснование расчетных параметров для нежестчих дорожных покрытий.
5. З а ц е р к о в н ы й И. Г. Исследование коэффициента распределе­
ния масс лесовозных автомобилей и его влияния на частоту колебаний.
Лесная, бумажная и деревообрабатывающая
промышленность, вып. 2
Киев, 1965.
Научный
редактор канд. техн. наук А. С.
ИВАНКОВИЧ.
112
1971
ТРУДЫ ц н и и м э
УДК 625.85:634.0.383.4
А. В. ЯЩЕНКО,
ст. научный
сотрудник
ЛАБОРАТОРНЫЕ И С С Л Е Д О В А Н И Я ^ ПРИМЕНЕНИЮ
В АВТОДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ СМОЛ
О с о б о г о в н и м а н и я при с т р о и т е л ь с т в е
лесовозных
автоДорог з а с л у ж и в а е т применение д л я у к р е п л е н и я г р у н т о в д р е ­
весных г а з о г е н е р а т о р н ы х смол ( Д С ) . О н и могут б ы т ь получе­
ны в к а ж д о м крупном л е с п р о м х о з е в р е з у л ь т а т е
энергохи­
мической п е р е р а б о т к и отходов д р е в е с и н ы .
В л а б о р а т о р н ы х и с с л е д о в а н и я х по изучению
вяжущих
свойств Д С б ы л а и с п о л ь з о в а н а г а з о г е н е р а т о р н а я
смола
с
опытно-промышленной энергохимической установки Верховского л е с п р о м х о з а А р х а н г е л ь с к о й о б л а с т и .
Характеристика
этой с м о л ы п р и в е д е н а в т а б л . 1.
Таблица
Наименование показателей ДС
Удельный вес при 20°С, г/см?
Влажность по Дину и Старку, %
Содержание в весовых процентах на без­
водную смолу, %:
механических примесей
растворимых в воде кислот
летучих кислот
веществ, нерастворимых в бензине
нейтральных вещестэ
смоляных кислот
фенолов
Разгонка по Энглеру, %:
фракция до 10б°С
Количество
1,08—1,1
16-25
0,5—1,3
0,4—0,7
0,78—2,4
21—26
28—35
19—20
8-11
10-15
1
фракция до 300°С
пек
Кислотное число,
м
г
К
0
г
Вязкость, сек:
при 30°С Сзо
при 60°С С о
5
6
5
34—52
46—58
Н
236—324
80
8
К а к видно из т а б л . 1, Д С — очень с л о ж н о е многокомпо­
нентное в е щ е с т в о , в состав которого в х о д я т р а з л и ч н ы е орга­
нические соединения, т а к и е , к а к м а с л а , ф е н о л ы , о р г а н и ч е с к и е
кислоты, пек, а т а к ж е в о д а . П о с к о л ь к у в д р е в е с н ы х
смолах
с о д е р ж и т с я б о л ь ш о е количество п о в е р х н о с т н о а к т и в н ы х соеди­
нений, они п р и м е н я ю т с я в качестве поверхностноактивной д о ­
бавки к б и т у м а м д л я о б р а б о т к и р а з л и ч н ы х м и н е р а л ь н ы х м а ­
териалов, в том числе и грунтов. К р о м е того, д р е в е с н ы е с м о л ы
н а ш л и применение к а к э м у л ь г а т о р при получении битумных
эмульсий. П о в е р х н о с т н о а к т и в н ы е
вещества, содержащиеся
в д р е в е с н ы х с м о л а х , не т о л ь к о у л у ч ш а ю т у с л о в и я с м а ч и в а ­
ния ( о б в о л а к и в а н и я ) частиц грунта битумом, но и о б р а з у ю т
на поверхности грунта, н а с ы щ е н н о г о ионами к а л ь ц и я , хемос о р б ц и о н н ы е соединения, в р е з у л ь т а т е чего в о з р а с т а е т сце­
пление пленки б и т у м а с поверхностью ч а с т и ц грунта.
И с с л е д о в а н и я м и Л . Н . Я с т р е б о в о й [ 1 ] у с т а н о в л е н о , что
н а и б о л е е высокие прочность, водо- и морозостойкость г р у н т а
д о с т и г а ю т с я при введении в битум органических кислот и
фенолов, а в грунты — извести. В в е д е н и е у к а з а н н ы х анионоа к т и в н ы х д о б а в о к к битуму без п р е д в а р и т е л ь н о г о у л у ч ш е н и я
свойств грунта д о б а в к о й извести д а е т , к а к п о к а з а л и исследо­
в а н и я , меньший э ф ф е к т д а ж е при с о д е р ж а н и и в грунте в
з н а ч и т е л ь н о м количестве (15%) к а р б о н а т а к а л ь ц и я .
П р и м е н е н и е м Д С в качестве основного в я ж у щ е г о д л я
укрепления грунтов не д о с т и г а е т с я н е о б х о д и м а я водоустой­
чивость и м е х а н и ч е с к а я прочность их [ 2 , 3 ] .
У ч и т ы в а я п о л о ж и т е л ь н ы е р е з у л ь т а т ы п р и м е н е н и я древес­
ных смол в к а ч е с т в е п о в е р х н о с т н о а к т и в н о й д о б а в к и при вве­
дении в грунты извести, а т а к ж е исходя из теоретических
предпосылок, н а м и и с с л е д о в а л а с ь в о з м о ж н о с т ь применения
Д С с д о б а в к о й извести в к а ч е с т в е основного в я ж у щ е г о д л я
у к р е п л е н и я грунтов.
П о с к о л ь к у в Д С с о д е р ж и т с я б о л ь ш о е количество поверх­
ностноактивных соединений — органических кислот и ф е н о л о в ,
а т а к ж е в о д н а я ф а з а , м о ж н о п р е д п о л о ж и т ь , что введение
в грунты а к т и в н ы х д о б а в о к ( н а п р и м е р , С а ( О Н ) ) будет спо­
собствовать как образованию
к а л ь ц и е в ы х солей
органиче­
ских кислот, с в я з а н н ы х х е м о с о р б ц и о н н о с поверхностью час­
тиц г р у н т а , т а к и о б р а з о в а н и ю этих соединений в о б ъ е м н о й
2
ф а з е д р е в е с н о й смолы, а при о п р е д е л е н н ы х у с л о в и я х — и
г и д р о с и л и к а т о в к а л ь ц и я в у к р е п л е н н о м грунте.
Ч т о б ы установить в з а и м о д е й с т в и е Д С с а к т и в н ы м и до­
б а в к а м и , нами и з у ч а л о с ь не т о л ь к о изменение
прочности,
подо- и морозостойкости грунтов, у к р е п л е н н ы х Д С с д о б а в ­
ками, но и изменение свойств самой смолы после введения в
нее р а з л и ч н ы х д о б а в о к . В качестве д о б а в о к были исследова­
ны и з в е с т ь - п у ш о н к а с а к т и в н о с т ь ю 70% С а О + M g O и порт­
л а н д - ц е м е н т м а р к и 400. У д е л ь н а я поверхность этих д о б а в о к
с о с т а в л я е т 0,5 м /г. Д л я с р а в н е н и я были в з я т ы т а к ж е инерт­
ные порошки — м а р ш а л и т с удельной поверхностью 0,5 м /г
и б е л а я с а ж а с удельной поверхностью 2,8 м /г. П о химиче­
скому составу они п р е д с т а в л я ю т кремнезем — S i 0 . И з м е н е ­
ние свойств с а м о й смолы при введении в нее у к а з а н н ы х до­
б а в о к и с с л е д о в а л о с ь на когезиометре, при этом были опреде­
лены величина когезии и в я з к о с т ь . К р о м е того, о п р е д е л я л о с ь
изменение кислотного числа древесной смолы до и после вне­
сения д о б а в о к ( т а б л . 2 ) .
2
2
2
2
Таблица
6
Вязкость т . 10 ,
Наименование
вяжущего
Древесная смола (ДС)
Д С + 1% С а ( О Н )
ДС + 2% »
ДС + 4% »
ДС + 6% »
ДС -г 1 % цемента
ДС -f 3% »
д с -v 6% »
ДС + 1 % белой сажи
Д С + 3%
»
»
Д С + 6%
»
»
ДС + 3% маршалита
ДС + 6%
»
2
Когезия,
кг/см
2
0,1
0,24
0,39
2,25
4,3
0,15
0,24
1,05
0,11
0,15
0,20
0,12
0,15
2
пуаз Кислот­
ное
условно
неразрушен­
число
разрушен­
ной струк­
ной струк­ мгКОН
туры
туры
г
0,2
1,0
1,5
21,4
—
0,4
1,0
—
0,2
0,3
0,4
0,2
0,25
0,01
0,04
0,1
0,5
—
0,02
0,04
—
0,01
0,02
0,03
0,01
0,01
200
137
97,8
48,5
10,0
181,0
137,5
75,0
199,0
197,0
190,0
198,0
196,0
К а к видно из т а б л . 2, при введении в Д С извести или
цемента кислотное число ее у м е н ь ш а е т с я с увеличением ко­
личества д о б а в к и . При этом р е а к ц и я в з а и м о д е й с т в и я
носит
экзотермический х а р а к т е р . П р и введении ж е в Д С м а р ш а л и га или белой с а ж и кислотные числа остаются
практически
без и з м е н е н и я , хотя у д е л ь н а я поверхность последней в 6 р а з
превышает удельную
поверхность
извести и цемента. Эти
д а н н ы е п о з в о л я ю т п р е д п о л о ж и т ь , что при в з а и м о д е й с т в и и Д С
с д о б а в к о й извести и цемента происходит о б р а з о в а н и е к а л ь ­
циевых солей органических кислот.
О б изменении с т р у к т у р ы Д С при в з а и м о д е й с т в и и
ее с
известью или цементом говорит т а к ж е у в е л и ч е н и е когезии и
вязкости смолы. Н а п р и м е р , при введении в Д С
извести в
количестве 4% по о б ъ е м у когезия в слое с м о л ы
толщиной
20 мк в о з р а с т а л а в 22,5
раза, а вязкость
неразрушенной
структуры — в 107 р а з . Введение ж е белой с а ж и в количест­
ве 4% по о б ъ е м у у в е л и ч и в а л о когезию и в я з к о с т ь Д С толь­
ко в 1,5 р а з а , н е с м о т р я на то что у д е л ь н а я поверхность бе­
лой с а ж и в 6 р а з б о л ь ш е , чем извести.
Т а к и м о б р а з о м , в р е з у л ь т а т е в з а и м о д е й с т в и я Д С с актив­
ными в е щ е с т в а м и (известью или цементом) ее с т р у к т у р а в
целом и з м е н я е т с я , и с м о л а из ж и д к о г о состояния
превра­
щ а е т с я в у п р у г о - в я з к о е или (при б о л ь ш о м количестве из­
вести) в т в е р д о е н е р а с т в о р и м о е в воде в е щ е с т в о .
П р и введении извести и смолы в грунт
взаимодействие
этих компонентов з н а ч и т е л ь н о с л о ж н е е . В в е д е н н а я в грунт
Д С будет р а с т е к а т ь с я и о б в о л а к и в а т ь тонкой пленкой по­
верхность м и н е р а л ь н ы х частиц и г р у н т о в ы х а г р е г а т о в . П р и
в з а и м о д е й с т в и и и м е ю щ и х с я в составе с м о л ы
поверхностноа к т и в н ы х в е щ е с т в с грунтом п о л я р н а я
ч а с т ь их
молекул
будет прочно а д с о р б и р о в а т ь с я
на поверхности
грунтовых
частиц, а и н а к т и в н а я часть ( у г л е в о д о р о д н ы й р а д и к а л ) будет
о р и е н т и р о в а т ь с я в о б р а т н у ю сторону. Т а к и м
образом,
на
поверхности м и н е р а л ь н ы х частиц и грунтовых а г р е г а т о в об­
р а з у е т с я г и д р о ф о б н а я пленка, к о т о р а я будет п р е п я т с т в о в а т ь
с м а ч и в а н и ю поверхности грунта водой. Степень
гидрофобности г р у н т а будет з а в и с е т ь не т о л ь к о от н а л и ч и я в Д С пов е р х н о с т н о а к т и в н ы х в е щ е с т в , но и от свойств
поверхности
м и н е р а л ь н ы х частиц, которые в свою очередь о п р е д е л я ю т с я
их х и м и к о - м и н е р а л о г и ч е с к и м составом. Н а л и ч и е на поверх­
ности грунтовых частиц катионов Са, M g , Fe будет
способ­
с т в о в а т ь х е м о с о р б ц и о н н о м у в з а и м о д е й с т в и ю с м о л ы с грун­
том. В то ж е в р е м я , к а к это видно из т а б л . 2, Д С о б л а д а е т
весьма м а л ы м и м е ж м о л е к у л я р н ы м и с и л а м и сцепления
(ко­
г е з и и ) , которые недостаточны д л я прочного с к л е и в а н и я
от­
д е л ь н ы х ч а с т и ц грунта и м и к р о а г р е г а т о в в монолит. Н а п р и ­
мер, л а б о р а т о р н ы е о б р а з ц ы из песчаных грунтов р а з р у ш а ю т ­
ся или сильно д е ф о р м и р у ю т с я после их изготовления
под
действием собственного веса. В о б р а з ц а х ж е с в я з н ы х грунтов
н е б о л ь ш а я прочность в в о д о н а с ы щ е н н о м
состоянии хоть и
д о с т и г а е т с я , но л и ш ь з а счет сил в з а и м н о г о п р и т я ж е н и я
частиц г и д р о ф о б и з и р о в а н н о г о грунта.
П р и п р е д в а р и т е л ь н о м введении извести в н е с в я з н ы е грун­
ты, с одной стороны, происходит м о д и ф и к а ц и я поверхности
частиц грунта, в ы р а ж а ю щ а я с я в изменении з н а к а з а р я д а и
повышении активности к х е м о с о р б ц и о н н о м у в з а и м о д е й с т в и ю
с Д С . С другой стороны, известь в з а и м о д е й с т в у е т в о б ъ е м ­
ной ф а з е с м о л ы , у в е л и ч и в а я ее в я з к о с т ь и когезию, а следо-
в а т е л ь н о , и прочность с м о л о г р у н т а . П р и д о б а в к е извести в
суглинистые грунты происходит ф и з и к о - х и м и ч е с к о е
взаимо­
действие ее с г л и н и с т о - к о л л о и д н ы м и ч а с т и ц а м и , в х о д я щ и м и
в состав грунта, с н а с ы щ е н и е м обменных катионов к а л ь ц и е м
и образованием гидросиликата
к а л ь ц и я , вследствие
чего
у м е н ь ш а е т с я г и д р о ф и л ь н о с т ь грунта и у п р о ч н я е т с я его струк­
тура. Н а с ы щ е н и е поверхности глинистых частиц
кальцием
о б у с л о в л и в а е т п р о т е к а н и е х е м о с о р б ц и о н н ы х процессов взаи­
модействия грунта со смолой. О д н а к о основная прочность
суглинистых грунтов, т а к ж е к а к и несвязных, достигается
в з а и м о д е й с т в и е м извести в о б ъ е м н о й ф а з е Д С .
Д л я у с т а н о в л е н и я о п т и м а л ь н о г о с о д е р ж а н и я д о б а в о к из­
вести и смолы д л я у к р е п л е н и я грунтов н а м и были проведе­
ны л а б о р а т о р н ы е и с с л е д о в а н и я по у к р е п л е н и ю песчаного и
суглинистых грунтов р а з л и ч н ы м и
дозировками Д С
и из­
вести (рис. 1,2).
Рис. 1. Изменение прочности и объемного веса среднезернистого песка в
условиях влажного хранения в зависимости от дозировок извести и дре­
весной смолы:
I;
1,5:
2;
3;
4 — дозировки
активной извести;
пунктирная
скелета грунта.
линия — о б ъ е м н ы й
вес
А н а л и з рис. 1 п о к а з ы в а е т , что при укреплении
грунтов
Д С отсутствует о б ы ч н а я д л я н е с в я з н ы х грунтов, у к р е п л е н н ы х
органическими в я ж у щ и м и ( б и т у м о м ) , з а к о н о м е р н о с т ь , когда
м а к с и м у м прочности с о в п а д а е т с м а к с и м у м о м плотности, а
при д а л ь н е й ш е м увеличении б и т у м а , что ведет к п о н и ж е н и ю
плотности, у м е н ь ш а е т с я прочность. Установлено, что м а к с и ­
м а л ь н о е повышение прочности после в о д о н а с ы щ е н и я о б р а з ­
цов происходит при о д н о в р е м е н н о м
увеличении
дозировок
смолы и извести, д а ж е несмотря на некоторое с н и ж е н и е о б ъ ­
емного веса скелета о б р а з ц о в при б о л ь ш о м количестве вво-
димой в грунт древесной смолы. Н а п р и м е р , прочность водон а с ы щ е н н ы х о б р а з ц о в среднезернистого песка, укрепленного
8% Д С и 2% С а ( О Н ) , с о с т а в л я е т 28,6 кг/см
и объемный
вес скелета грунта равен 1,88 г/см , а у к р е п л е н н о г о 16% Д С
и 4% Са ( О Н ) 2 — с о о т в е т с т в е н н о 60,2 кг/см
и 1,83
г/см .
А н а л о г и ч н а я з а в и с и м о с т ь н а б л ю д а е т с я и при укреплении
Д С суглинистых грунтов (рис. 2 ) . П о с к о л ь к у при т а к о й за2
2
3
2
3
Рис. 2. Изменение прочности и объемного веса легкого суглинка в усло­
виях влажного хранения в зависимости от дозировок извести и смолы:
0;
1;
2;
3;
4 — дозировки
активной извести;
пунктирная
с к е л е т а грунта.
линия — о б ъ е м н ы й
вес
кономерности (с увеличением д о з и р о в о к древесной
смолы
и извести у в е л и ч и в а е т с я и прочность)
невозможно
уста­
новить о п т и м а л ь н о е с о д е р ж а н и е в я ж у щ е г о в г р у н т а х , н а м и
б ы л а и с с л е д о в а н а морозостойкость с м о л о г р у н т о в при р а з л и ч ­
ном с о д е р ж а н и и смолы и извести, а т а к ж е
деформативная
способность и износостойкость их (известь в суглинистые
грунты в в о д и л а с ь з а сутки до с м е ш е н и я со смолой) ( т а б л . 3 ) .
К а к видно из т а б л . 3, морозоустойчивость
смологрунтов,
так ж е к а к и их прочность после в о д о н а с ы щ е н и я , в о з р а с т а е т
с увеличением д о з и р о в о к смолы и извести. О д н а к о получен­
ные д а н н ы е свидетельствуют, что если д л я песка и легкого су­
глинка морозоустойчивость д о с т и г а е т с я при внесении в них
1,5% извести, то д л я д о с т и ж е н и я морозоустойчивости более
т я ж е л о г о с у г л и н к а н е о б х о д и м о внести 3%
извести.
При
3
Наименование грунта
р а з р
Прочность I
лов
замо|
оттаивания,
5
ОгаX
О
О
Песок
среднезернистый
Суглинок легкий
Суглинок
тяжелый
я
о
_
8
8
8
12
12
12
16
1,5
3
1,5
3
4
4
8
8
8
12
12
14
14
14
1,5
3
1,5
3
1,5
3
4
_
8
8
8
12
12
14
14
14
1,5
3
1,5
3
1.5
3
4
R
с:
и
>.
а.
с
>.
общая
X
Разрушается
20,0
5,8
4,7
20,5
7,0
24,0
34,0
5,1
35,0
5,0
5,7
51,0
а.
о
а> о—
Ч
тосле
кру-
Относитель­
ная дефор­
мация при
—
сжатии
га
CD е -10— при
V s ^ 0.25 Р
* !
Истираемость
1000 оборотов
га, г/см*
Дозировка
от веса
грунта, %
Доля упр угой
мации от 1эбщей
Таблица 3
при изготовлении
2,6
45,0
2,4
51,0
2,6
2,4
2,5
35,8
2,2
2,5
49,0
2,0
50,0
2,3
2,5
49,1
2,2
2,8
разр.
19,0
28,0
25,5
38,0
27,0
42,0
47,0
22,0
8,7
6,9
10,0
7,4
11,0
7,7
7,5
3,0
3,5
2,9
3,7
2,7
3,8
4,0
34,4
50,8
29,0
50,0
24,6
49,4
53,4
2,8
2,8
3,0
2,5
2,7
2,3
2,4
2,8
разр.
разр.
25,0
3,0
31,0
6,0
32,5
38,0
24,0
8,0
6,2
10,0
7,5
12,0
8,0
7,0
2,0
3,0
2,3
3,4
2,5
3,6
3,5
25,0
48,4
23,0
45,4
20,8
45,0
50,0
4,0
4,0
4,2
3,5
3,7
3,3
3,5
4,2
д а л ь н е й ш е м увеличении д о з и р о в о к смолы и извести морозо­
стойкость грунтов в о з р а с т а е т .
С л е д у е т особо отметить, что поскольку процесс в з а и м о ­
действия извести с суглинистым грунтом п р о т е к а е т во вре­
мени, то морозоустойчивость с м о л о г р у н т а р е з к о у м е н ь ш а е т с я ,
если о д н о в р е м е н н о с известью ввести в суглинистый грунт и
д р е в е с н у ю смолу, тогда к а к д л я песчаных и супесчаных грун­
тов время в з а и м о д е й с т в и я извести с грунтом не имеет з н а ч е ­
ния. Н а п р и м е р , легкий суглинок, у к р е п л е н н ы й 8% Д С и 3%
С а ( О Н ) , при введении извести за сутки д о с м е ш е н и я грун­
та со смолой имел прочность после 15 ц и к л о в
заморажива­
ния — о т т а и в а н и я 28 кг/см , а при о д н о в р е м е н н о м внесении
в грунт извести и смолы — т о л ь к о 19 кг/см . Т я ж е л ы й сугли­
нок, у к р е п л е н н ы й тем ж е количеством в я ж у щ и х , имел проч2
2
2
2
ность соответственно 25 и 14 кг/см .
Повышенная
морозо­
стойкость суглинистых с м о л о г р у н т о в при введении
извести
за сутки до с м е ш е н и я со смолой д о с т и г а е т с я ,
по-видимому,
б л а г о д а р я о б р а з о в а н и ю в у к р е п л е н н о м грунте г и д р о с и л и к а ­
тов к а л ь ц и я .
П р о в е д е н н о е н а м и и с с л е д о в а н и е д е ф о р м а т и в н о с т и ( т а б л . 3)
п о к а з а л о , что величина о б щ и х относительных
деформаций
суглинистых с м о л о г р у н т о в
в водонасыщенном
состоянии
без извести очень в е л и к а и с о с т а в л я е т при 0,25 Я р 22 —
— 2 4 - Ю , при этом упругих д е ф о р м а ц и й в о о б щ е не н а б л ю ­
д а е т с я . П р е д в а р и т е л ь н о е ж е введение в с м о л о г р у н т ы извести
резко с н и ж а е т о б щ и е д е ф о р м а ц и и и способствует росту упру­
гих д е ф о р м а ц и й . Н а п р и м е р , при введении в суглинки 1,5%
извести величина о б щ е й
относительной
деформации
сни­
ж а е т с я в 2—3 р а з а , а у п р у г а я в о з р а с т а е т от 0 д о 2—3 • 10 .
А н а л и з т а б л . 3 п о к а з ы в а е т т а к ж е , что к а к в н е с в я з н ы х , т а к и
в суглинистых г р у н т а х при одном и том ж е количестве Д С
о б щ и е относительные д е ф о р м а ц и и с ростом д о з и р о в о к извести
у м е н ь ш а ю т с я , а д о л я упругих в о з р а с т а е т , и н а о б о р о т :
при
увеличении в и з в е с т к о в а н н о м грунте
количества Д С
про­
исходит постепенное в о з р а с т а н и е о б щ и х д е ф о р м а ц и й , а д о л я
упругих п а д а е т . С л е д у е т отметить, что по
деформативности
смологрунты занимают промежуточное
положение
между
ц е м е н т о г р у н т а м и и б и т у м о г р у н т а м и и, и з м е н я я
дозировки
смолы и извести, мы м о ж е м п о л у ч а т ь более или менее деформативный материал.
А н а л и з д а н н ы х по истираемости
( т а б л . 3)
показывает,
что износостойкость с м о л о г р у н т о в з а в и с и т от д о з и р о в о к к а к
смолы, т а к и извести. С увеличением д о з и р о в о к Д С при од­
ном и том ж е количестве извести износостойкость смологрун­
тов в о з р а с т а е т , а с ростом д о з и р о в о к извести при одной и
гей ж е д о з и р о в к е Д С постепенно у м е н ь ш а е т с я . Суглинистые
смологрунты при этом п о д в е р ж е н ы
большему
истиранию,
чем песчаные.
И т а к , подводя итог проведенным
лабораторным
иссле­
д о в а н и я м по у к р е п л е н и ю грунтов Д С , м о ж н о у т в е р ж д а т ь , что
с изменением д о з и р о в к и смолы и извести п о л у ч а е т с я р а з л и ч ­
ный по прочности и д е ф о р м а т и в н о с т и м а т е р и а л , и рекомен­
довать следующие оптимальные дозировки вяжущих:
а) при у к р е п л е н и и
н е с в я з н ы х грунтов — 6—8%
ДС и
1,5% извести;
б) при укреплении суглинистых грунтов ( н а ч и н а я с лег­
ких и к о н ч а я т я ж е л ы м и р а з н о в и д н о с т я м и ) — 8 — 1 2 % Д С -и
2—3% извести.
С м о л о г р у н т н у ж н о з а щ и т и т ь от износа б и т у м н ы м коври­
ком (поверхностной о б р а б о т к о й ) . К р о м е того, ф о р м и р о в а н и е
и упрочнение с т р у к т у р ы с м о л о г р у н т о в происходит к а к
при
в о з д у ш н о м , т а к и при в л а ж н о м р е ж и м е , не с в я з а н н о м с
р а 3
- 3
я
у д а л е н и е м в о д ы . Этот ф а к т имеет б о л ь ш о е з н а ч е н и е , т а к
как при у к р е п л е н и и грунтов во I I д о р о ж н о - к л и м а т и ч е с к о й
зоне часто с о з д а ю т с я н е б л а г о п р и я т н ы е
погодные
условия,
з а м е д л я ю щ и е и с п а р е н и е воды из слоя у к р е п л е н н о г о грунта.
С т р о и т е л ь с т в о и и с п ы т а н и я опытных у ч а с т к о в с покрыти­
ем из с м о л о г р у н т а [4] п о д т в е р д и л и техническую в о з м о ж ­
ность их п р и м е н е н и я на л е с о в о з н ы х а в т о д о р о г а х . П р и м е н е ­
ние с м о л о г р у н т о в ы х покрытий н а и б о л е е выгодно в л е с п р о м ­
хозах, и м е ю щ и х энергохимические у с т а н о в к и .
ВЫВОДЫ
1. Д С о б л а д а е т весьма м а л ы м и м е ж м о л е к у л я р н ы м и сила­
ми сцепления ( к о г е з и и ) , н е д о с т а т о ч н ы м и д л я прочного склеи­
в а н и я отдельных частиц грунта в монолит.
2. Введение в Д С активной д о б а в к и (извести) з н а ч и т е л ь ­
но у в е л и ч и в а е т в я з к о с т ь и когезию смолы и и з м е н я е т ее
структуру в целом. П р и этом Д С из ж и д к о г о состояния пе­
реходит в у п р у г о - в я з к о е или (при б о л ь ш о м количестве из­
вести) в т в е р д о е н е р а с т в о р и м о е в воде в е щ е с т в о .
3. М е х а н и ч е с к а я прочность грунтов, у к р е п л е н н ы х
ДС,
з н а ч и т е л ь н о в о з р а с т а е т при введении в них извести, к о т о р а я
способствует не т о л ь к о изменению поверхностных
свойств
грунта и о б р а з о в а н и ю к а л ь ц и е в ы х солей органических ки­
слот и ф е н о л о в , с в я з а н н ы х х е м о с о р б ц и о н н о с п о в е р х н о с т ь ю
частиц грунта, но и о б р а з о в а н и ю этих соединений в о б ъ е м ­
ной ф а з е смолы, а т а к ж е при у к р е п л е н и и суглинистых грун­
тов и г и д р о с и л и к а т о в к а л ь ц и я .
4. П р и у к р е п л е н и и грунтов Д С и известью м о ж н о в а р ь и ­
р о в а н и е м количества д о б а в о к этих в е щ е с т в п о л у ч а т ь у к р е ­
пленные грунты с р а з л и ч н о й прочностью и д е ф о р м а т и в н о с т ь ю ,
а т а к ж е водо- и морозостойкостью. П о э т о м у
количество
у к р е п л я ю щ и х д о б а в о к ( с м о л а + известь) о п р е д е л я е т с я кон­
структивными требованиями.
ЛИТЕРАТУРА
1. Б е з р у к В. М., Я с т р е б о в а Л . Н., Л ю б и м о в а Т. Ю. Со­
временные методы строительства дорожных оснований и покрытий из
грунтов, укрепленных цементом, известью, битумом. М., Автотрансиздат,
1960.
2. К о л б а с Н. С. Новые методы укрепления грунтов для дорожных
целей. — В кн.: Научные труды ЛТА, вып. 96. Л., 1961.
3. К о м и с с а р о в а В. А. Стабилизация грунтов лесовозных дорог
побочными продуктами лесоперерабатывающей промышленности. Лесная
промышленность за I квартал 1960 г. — В кн.: Информационный сборник
1ехнико-экономических показателей, № 1 (8). М., 1960.
4. Я Щ е н к о А. В. Укрепление грунта
«Лесная промышленность», 1968, № 7.
Научный
газогенераторной
редактор канд. техн. наук А. С.
смолой. —
ИВАНКОВИЧ.
112
ТРУДЫ ц н и и м э
1971
УДК 629.114.3-59:625.711.812
А. Н. ПИКУШОВ,
канд.
техн.
наук
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ УКЛОНОВ И ДЛИНЫ
СПУСКОВ ГОРНОЙ ДОРОГИ ПО УСЛОВИЮ СОХРАНЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ ТОРМОЗОВ
В горных у с л о в и я х н а д е ж н о с т ь т о р м о з о в
существенно
влияет на скорость д в и ж е н и я и п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь автопоез­
да. В свою очередь от скорости и условий д в и ж е н и я
авто­
поезда з а в и с и т степень н а г р е в а н и я и у м е н ь ш е н и я
надеж­
ности т о р м о з о в . К а к видим, здесь существует
взаимосвязь.
Чтобы яснее п р е д с т а в и т ь ее себе, р а с с м о т р и м
р а б о т у тор­
мозов на спусках.
Ч е м круче спуски на дороге, тем интенсивнее используют­
ся а в т о м о б и л ь н ы е т о р м о з а . Н а м а л ы х у к л о н а х , когда состав­
л я ю щ а я веса, н а п р а в л е н н а я п а р а л л е л ь н о дороге, меньше сум­
мы сил с о п р о т и в л е н и я , т о р м о з а о х л а ж д а ю т с я . Если величина
уклона дороги т а к о в а , что силы с о п р о т и в л е н и я
движению
меньше с о с т а в л я ю щ е й веса а в т о п о е з д а , д е й с т в у ю щ е й в на­
п р а в л е н и и д в и ж е н и я , т о а в т о п о е з д р а з г о н я е т с я . В этом слу­
чае д л я п о д д е р ж а н и я скорости на уровне, о б е с п е ч и в а ю щ е м
безопасность движения, автопоезд притормаживается. При
этом д в и г а т е л ь используется к а к т о р м о з . Н о поскольку тор­
м о з н ы е в о з м о ж н о с т и д в и г а т е л я о г р а н и ч е н н ы , наступает мо­
мент, когда в действие в с т у п а ю т колесные т о р м о з а .
Уклон
дороги, на котором н а ч и н а ю т п р и м е н я т ь с я колесные т о р м о з а ,
назовем критическим ( i p ) - Е г о з н а ч е н и е м о ж н о о п р е д е л и т ь
по ф о р м у л е
K
13
)
(1)
где G а — о б щ и й вес а в т о п о е з д а , кг;
Nr — м о щ н о с т ь т о р м о ж е н и я д в и г а т е л е м ,
кгм/сек;
v — с к о р о с т ь д в и ж е н и я а в т о п о е з д а , км [час;
7j
— к. п. д. т р а н с м и с с и и ;
k — приведенный к о э ф ф и ц и е н т сопротивления в о з д у х а ,
кг • сек /м*;
F — л о б о в а я поверхность а в т о м о б и л я , м ;
Л — к о э ф ф и ц и е н т , у ч и т ы в а ю щ и й д о п о л н и т е л ь н о е сопро­
т и в л е н и е в о з д у х а от груза и прицепа.
Т о р м о з н у ю м о щ н о с т ь д в и г а т е л я при принудительном про­
в о р а ч и в а н и и м о ж н о о п р е д е л и т ь по эмпирической ф о р м у л е [1]
a
a
Tp
2
2
a
iV, «
t
Л/тд
=
в • V *п
716 2 " (
Д
0,1047-е-
Л
+
6
1/л-Лдв {А +
п
л
• д в ) - С,
или
кгм!сек,
fi-Лдв)
(2)
где е, А, В — о п ы т н ы е к о э ф ф и ц и е н т ы ;
Vh — л и т р а ж д в и г а т е л я , л.
Т а к и м о б р а з о м , при д в и ж е н и и а в т о п о е з д а на спуске тор­
мозная м о щ н о с т ь д в и г а т е л я з а в и с и т от числа его о б о р о т о в ,
которое в свою очередь з а в и с и т от скорости д в и ж е н и я и пере­
даточного числа т р а н с м и с с и и :
* У р . к"'к. n »
- t
я
«дв
,оч
оЗГГГ
•
к
П р и т о р м о ж е н и и д в и г а т е л е м число его о б о р о т о в не д о л ж ­
но п р е в ы ш а т ь м а к с и м а л ь н о е з н а ч е н и е п .макс,
поэтому при
увеличении скорости д в и ж е н и я
на с п у с к а х
нужно
пере­
ходить на в ы с ш у ю передачу, а при уменьшении — на
более
низкую передачу, чтобы получить б о л ь ш у ю т о р м о з н у ю мощ­
ность д в и г а т е л я . Т а к и м о б р а з о м , д л я к а ж д о г о д и а п а з о н а ско­
ростей д в и ж е н и я на спусках м о ж е т б ы т ь принято
вполне
определенное п е р е д а т о ч н о е отношение / „ (рис. 1), а следова­
тельно, д л я л ю б о й скорости д в и ж е н и я может б ы т ь подсчи­
тана т о р м о з н а я м о щ н о с т ь д в и г а т е л я .
Н а спусках с уклоном больше
критического
(i
> 4р)
д л я п о д д е р ж а н и я безопасной скорости д в и ж е н и я применяют­
ся колесные т о р м о з а . М о щ н о с т ь т о р м о ж е н и я д о л ж н а
быть
ав
к
cn
а удельная мощность торможения
"гг
с п
=
-
где 2 F ~— с у м м а р н а я поверхность т о р м о з н ы х н а к л а д о к ,
(*»>
2
см .
Рис- 1. Зависимость числа оборотов двигателя от скорости
автопоезда со ступенчатой коробкой передач.
движения
Т е м п е р а т у р а поверхности трения колодочного т о р м о з а в
л ю б о й момент д в и ж е н и я а в т о п о е з д а на спуске с уклоном
б о л ь ш е критического м о ж е т б ы т ь о п р е д е л е н а , н а п р и м е р , по
к р и т е р и а л ь н о м у у р а в н е н и ю н а г р е в а н и я т о р м о з а , выведенно­
му н а м и д л я процесса д л и т е л ь н о г о т о р м о ж е н и я [ 2 ] .
У р а в н е н и е имеет вид:
где ^ т — т е м п е р а т у р а поверхности трения б а р а б а н а , °С;
t — т е м п е р а т у р а о к р у ж а ю щ е й среды, °С ( ^ > 0 ) ;
а,а —
коэффициенты температуропроводности материа­
ла б а р а б а н а и воздуха,
м /час;
d — внутренний д и а м е т р б а р а б а н а , м;
v — скорость д в и ж е н и я , м/.час;
.
т — в р е м я , час;
/Vrf
— у д е л ь н а я мощность торможения,
кгм/сек-см ;
NTF„ — у д е л ь н а я м о щ н о с т ь т о р м о ж е н и я , п р и н я т а я
за
м а с ш т а б и з м е р е н и я , 0,699
кгм/сек-см .
П
0
0
в
2
a
2
c n
2
К а к видно из у р а в н е н и я (5), т е м п е р а т у р а н а г р е в а н и я по­
верхности трения т о р м о з а на спуске з а в и с и т от мощности
т о р м о ж е н и я , скорости и .времени д в и ж е н и я . П р о ц е с с измене­
ния т е м п е р а т у р ы поверхности трения во времени при нагре­
вании т о р м о з а з а в и с и т в основном от мощности т о р м о ж е н и я
и скорости д в и ж е н и я а в т о п о е з д а .
З а в и с и м о с т ь т е м п е р а т у р ы н а г р е в а н и я поверхности трения
т о р м о з а от мощности т о р м о ж е н и я имеет х а р а к т е р , близкий к
линейному. П р и повышении мощности т о р м о ж е н и я темпера­
тура поверхности трения растет. Д л я одного и того ж е мо­
мента времени от н а ч а л а
торможения
интенсивность
на­
р а с т а н и я т е м п е р а т у р ы тем больше, чем меньше
скорость
д в и ж е н и я , т а к к а к в этом случае условия о х л а ж д е н и я х у ж е .
В л и я н и е скорости д в и ж е н и я не о д и н а к о в о в
различные
моменты времени. В п е р в ы е моменты д л и т е л ь н о г о т о р м о ж е ­
ния скорость д в и ж е н и я о к а з ы в а е т несущественное
влияние
па процесс н а г р е в а н и я т о р м о з а . Это о б ъ я с н я е т с я тем, что
процесс т е п л о о т д а ч и в о к р у ж а ю щ у ю среду, з а в и с я щ и й , при
прочих р а в н ы х у с л о в и я х , от скорости д в и ж е н и я , еще не с т а л
р е ш а ю щ и м в тепловом
балансе тормоза. В
последующие
моменты скорость д в и ж е н и я о к а з ы в а е т
все
возрастающее
влияние па т е м п е р а т у р у н а г р е в а н и я т о р м о з а . И вот т о г д а - т о
процесс теплоотдачи в о к р у ж а ю щ у ю среду п р и о б р е т а е т ре­
ш а ю щ е е значение, т а к как т е м п е р а т у р н ы й н а п о р в о з р а с т а е т .
С к о р о с т ь д в и ж е н и я а в т о м о б и л я в л и я е т на
температуру
н а г р е в а н и я поверхности трения т о р м о з а тем
больше,
чем
б о л ь ш е мощность т о р м о ж е н и я . Это о б ъ я с н я е т с я т а к ж е
все
в о з р а с т а ю щ и м значением теплоотдачи при увеличении мощ­
ности т о р м о ж е н и я . Чем б о л ь ш е мощность т о р м о ж е н и я , тем
р а н ь ш е наступает интенсивный процесс теплоотдачи в окру­
ж а ю щ у ю среду, а с л е д о в а т е л ь н о , р а н ь ш е с к а з ы в а е т с я изме­
нение скорости д в и ж е н и я а в т о м о б и л я .
При повышении т е м п е р а т у р ы коэффициент трепни
тру­
щейся п а р ы с н и ж а е т с я , а с л е д о в а т е л ь н о , у м е н ь ш а е т с я
на­
д е ж н о с т ь т о р м о з о в . Д л я с о х р а н е н и я ее необходимо, чтобы
т е м п е р а т у р а поверхности трения т о р м о з а не п р е в ы ш а л а до­
п у с к а е м у ю величину — 11!т „• Д о п у с к а е м а я т е м п е р а т у р а опре­
деляется но р е з у л ь т а т а м изучения ф р и к ц и о н н ы х качеств тру­
щихся
материалов. Д л я
фрикционного
материала
типа
6КХ-1, н а п р и м е р , р а б о т а ю щ е г о в п а р е с чугуном, ^
=
= 150-7- 180°С.
до
11т
М о щ н о с т ь т о р м о ж е н и я , которую способны р а з в и в а т ь ко­
лодочные т о р м о з а без перегрева
N ., о п р е д е л я е т с я по
допускаемой температуре ( / п т
) из у р а в н е н и я
нагревания
тормоза.
Tf
Д 0 1 |
После преобразования
имеем:
_,0,2373 lg \ - ^ - ) + !,1Ы8
t
2М>
п т
у/
Л'
ДОН
доп
T
Тогда условие н а д е ж н о с т и т о р м о з о в
поезда на спуске з а п и ш е т с я т а к :
< N
NJF
(6)
X N F. •
а-т \o,.'i8io
984 .25 ( ± 1 )
при
движении
авто­
.
TF
П р и р а в н я в в ы р а ж е н и я (4,о) и ( 6 ) , получим:
3,6-1 F
( '"' ''"ддоо и
v
0,2373 lg ( —
I/
. r f \0,20«
984,25
Решим
^
1
) + 1,1Ы8
/
)
это у р а в н е н и е относительно
('сп
д
о
п
—f)-
N..
N
T
(^пдоп
—
i)
—
г /
"доп
+
(7)
<У"а
3,6-2 F
По
уравнению
(7)
построим
зависимость
значения
f)
скорости д в и ж е н и я . П о с к о л ь к у д о п у с к а е м а я
мощность ( A ' r f ) з а в и с и т от скорости и времени д в и ж е н и я ,
зависимость ( 1 с п
— f) — <р (v*)
необходимо построить при
р а з л и ч н ы х з н а ч е н и я х времени. Удобнее построить эту за­
висимость д л я р а з л и ч н ы х значений
пути ( 5 ) , т а к к а к в
в ы р а ж е н и е пути входит и скорость ( v ) , и время
движения
(т) (рис. 2 ) .
Н а рис. 2 п о к а з а н а
в качестве п р и м е р а
номограмма,
построенная по у р а в н е н и ю (7) д л я а в т о м о б и л я М А З - 5 0 1 Б с
полезной н а г р у з к о й 5000 кгс. П о л ь з у я с ь этой н о м о г р а м м о й ,
м о ж н о о п р е д е л и т ь д о п у с к а е м ы й уклон дороги
(»
) при
д в и ж е н и и а в т о п о е з д а с известной скоростью на спуске за('•'"доп
—
о
т
Д 0 1 1
a
С11Д01|
данной д л и н ы или о п р е д е л и т ь д о п у с к а е м у ю д л и н у спуска с
известным уклоном (U») при д в и ж е н и и с з а д а н н о й скоростью.
П р и д в и ж е н и и па одной и той ж е п е р е д а ч е по участку опре-
ли
4.
да
№
гш
2000
т
№
4000
(кпЫ^бООО
ЦП
_ '6000
10
Рис. 2. Номограмма для определения допустимых уклонов и длины спус­
ков по условию сохранения надежности тормозов.
деленной длины повышение скорости
п о з в о л я е т несколько
увеличить д о п у с к а е м ы й уклон дороги. Это о б ъ я с н я е т с я тем,
что мощность т о р м о ж е н и я ,
которую
должны
развивать
колесные т о р м о з а , в о з р а с т а е т п р о п о р ц и о н а л ь н о первой сте­
пени скорости д в и ж е н и я , тогда к а к м о щ н о с т ь т о р м о ж е н и я
двигателем растет п р о п о р ц и о н а л ь н о
второй степени
ско­
рости д в и ж е н и я (см. ф о р м у л ы (2) и ( 3 ) . К р о м е того, при
увеличении скорости д в и ж е н и я по тому ж е участку сокра­
щ а е т с я в р е м я д в и ж е н и я , а с л е д о в а т е л ь н о , и степень н а г р е в а пня т о р м о з а к концу
спуска. В р е з у л ь т а т е
допускаемый
уклон дороги у в е л и ч и в а е т с я .
П р и переходе на более высокую передачу
допускаемый
уклон дороги р е з к о с н и ж а е т с я , т а к к а к у м е н ь ш а е т с я число
оборотов д в и г а т е л я при той ж е скорости д в и ж е н и я , 'а с т а л о
быть, и его т о р м о з н а я
мощность. С увеличением
длины
спусков д о п у с к а е м ы й уклон дороги с н и ж а е т с я при д в и ж е н и и
с любой скоростью, ибо в о з р а с т а е т в р е м я д в и ж е н и я , а зна­
чит, и н а г р е в а н и е т о р м о з а .
П р и м е р построения н о м о г р а м м ы ( /
Автомобиль
Дано:
а
= 7,71X10
2
2 F = 4232 см :
ну час;
S)
МАЗ-501Б
1
G., = 12575 кга
1)=<р(о„;
С|
d = 0.44 м\
•—
= 5,7
час/м:
а = 62,5X10 -
пт
=
доп
=
3
а
2
м /час;
—т = 0,323 час;
180°С;
to = 20°С
11,15 л;
1о = 9,81;
'р.к =
1,18;
кущ =
1,79;
в =
1,15:
6
'к п, = '
<•к. n
1
7
'к. II,, = 3,40;
;
= 1,00;
п
'к. Пу
I V
А = 0,7;
= 0,542 м;
N
в I = 0,0005;
2
=0,699
TF
= 0,78;
кгм/сек.см
П о с л е д о в а т е л ь н о с т ь построения н о м о г р а м м ы :
1. О п р е д е л е н и е п е р е д а т о ч н ы х чисел д л я р а з л и ч н ы х диа­
пазонов скорости д в и ж е н и я .
П о ф о р м у л е (3) строится г р а ф и к n — f(v ; i .„) (см. рис. 1)
и г р а ф и ч е с к и о п р е д е л я ю т с я д и а п а з о н ы скорости
движения
на р а з л и ч н ы х п е р е д а ч а х ( т а б л . 1).
AB
a
K
Таблица
Диапазоны скорости, км/час
Передача
до 11,0
11,li— 20,6
20,7 - 37,0
37,1 - 45,5
Передаточное
число КПП
в КПП
II
III
IV
V
3,40
1,79
1,00
0,78
2. О п р е д е л е н и е мощности т о р м о ж е н и я д в и г а т е л е м
д в и ж е н и и с р а з л и ч н о й скоростью ( т а б л . 2 ) .
Расчетная формула:
Л/
Тд
=
7 1 6
^
д в
2
при
(0,7 + 0,0005 • ид ).
и
Таблица
Передача
III
IV
и ,
а
км/час
»ДВ,
Об/МШ1
N_.
кем/се к
11
15
20
1110
1530
2040
1870
3000
4700
21
26
32
37
1190
1470
1810
2100
2070
2840
3900
4930
38
1690
1860
2000
3490
4065
4560
V
45
1
2
3. В ы ч и с л е н и е
допускаемой
(табл. 3).
Расчетная формула:
мощности
торможения
+ 0,266-lg v - 0,5810 Ig f ^ j
0,266-lg ( " ^ j ~ lg 984,25 + lg
a
1,1518 + 0,2373 lg ^ i j
Таблица
f ,
км/час
a
1
11
15
20
21
26
S, м
2
дг
т, сек
3
TF
non '
1
4
1100
2200
4000
5000
6000
7000
360
720
1300
1630
1960
2280
0,937
0,588
0,464
0,453
0,324
0,272
2000
3000
4000
5000
6000
7000
480
720
960
1200
1430
1670
0,840
0,634
0,528
0,461
0,418
0,354
2000
3300
4000
5000
6000
7000
360
600
720
900
1080
1250
1,152
0,793
0,655
0,600
0,536
0,490
2100
3500
4200
5000
6000
7000
360
600
720
850
1020
1200
1,77
0,807
0,700
0,629
0,575
0,509
2600
3460
4325
5190
6000
7000
360
480
600
720
830
970
1,263
1,000
0,854
0,752
0,716
0,617
кгм
сек. см
2
3
2
3
225
360
480
600
720
2000
.3200
42(Ю
5325
6390
4
2,028
1,350
1,070
0,910
0,800
и т. д.
4. В ы ч и с л е н и е ( < с п
д о п
/ ) ( т а б л . 4) по р а с ч е т н о й ф о р м у л е :
"дом
3,6-1 F
Таблица
v
4
км/час
11
15
20
21
26
32
37
38
42
45
'
0,126
0,136
0,149
0,104
0,110
0,118
0,124
0,111
0,116
0,119
И т. д.
5. П о с т р о е н и е з а в и с и м о с т и ( 4 - п
— / ) = tp(v )
(рис. 2 ) .
П р и м е р ы определения допускаемых уклонов и длины спусков
из у с л о в и я с о х р а н е н и я н а д е ж н о с т и т о р м о з о в
при
заданной
с к о р о с т и д в и ж е н и я п о к а з а н ы с т р е л к а м и на этом ж е р и с у н к е .
a
доп
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Г а п о я и Д. Т. Исследование автомобильных
трансмиссий с гидрозамедлителем. М., 1964.
А
гидродинамических Ц
2. П и к у ш о в А. Н. Определение температуры поверхности трения А
барабана колесного колодочного тормоза лесовозного автомобиля. — В кн.: Ц
Труды Ц Н И И М Э , сб. 82. Химки, 1967.
Научный
редактор канд.
техн. наук
Л. Д.
ДАРАГАН.
ТРУДЫ
112
1971
ЦНИИМЭ
УДК 625.731.1:634.0.383.2
И. А. СКИБА,
Г. И. ШЕЛОПАЕВ,
инженер,
доцент
РАЙОНИРОВАНИЕ ЛЕСНОЙ ТЕРРИТОРИИ
КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
ГРУНТОВ
И н т е н с и в н о е освоение многолесных
районов
Краснояр­
ского к р а я , где сосредоточено 22% лесных богатств
Совет­
ского С о ю з а , потребует коренного у л у ч ш е н и я технологии и
о р г а н и з а ц и и лесосечных
и транспортных
работ. В лес­
промхозах Красноярского края у ж е внедряется
передовая
технология лесосечных работ с применением
новых треле­
вочно-транспортных м а ш и н . Ш и р е с т а л и
и с п о л ь з о в а т ь ко­
л е с н ы е т р е л е в о ч н ы е т р а к т о р ы , применение которых в о з м о ж ­
но здесь на 55,5% лесопокрытой п л о щ а д и , что по э к с п л у а т а ­
ционному з а п а с у с о с т а в л я е т 1360,9 млн. л [ 5 ] . В многолесных р а й о н а х С р е д н е - С и б и р с к о г о плоскогорья в б а с с е й н а х рек
А н г а р ы , Ч у н ы и их притоков
(леспромхозы
Мотыгинский,
Богучанский, Кежемский,
Казачинский,
Тасеевский, О н а Чунский, Д о л г о - М о с т о в с к о й и д р . ) , п р е о б л а д а ю т
древостой
I I I бонитета со средним з а п а с о м 250—300 л на 1 га и о б ъ ­
емом хлыста 0,76 ж . С е в е р н е е ш и р о к о р а с п р о с т р а н е н ы со­
сняки I V бонитета с з а п а с о м 180—200 м на 1 га.
3
3
3
А
О д н а к о с у щ е с т в у ю щ а я ныне т е х н о л о г и я
и организация
лесосечных р а б о т не д о с т а т о ч н о полно у ч и т ы в а е т
грунтовые
условия, от которых з а в и с и т п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь и н о р м а л ь ­
ная э к с п л у а т а ц и я т р е л е в о ч н о - т р а н с п о р т н ы х м а ш и н .
Отсюда
в с т а л а з а д а ч а провести р а й о н и р о в а н и е лесной п л о щ а д и по
п о к а з а т е л я м , в л и я ю щ и м на проходимость и п р о и з в о д и т е л ь ­
ность этих м а ш и н .
В основу р а й о н и р о в а н и я лесных п л о щ а д е й В. Н. Ш и т о в
[5] п р е д л о ж и л п о л о ж и т ь р а й о н и р о в а н и е их по несущей спо­
собности грунтов. Это п о з в о л я е т н а р я д у с методикой оценки
проходимости р а з р а б о т а т ь технические у с л о в и я на новые ма­
шины и в ы д е л и т ь л е с о з а г о т о в и т е л ь н ы е р а й о н ы , где исполь­
з о в а н и е определенных типов м а ш и н и м е х а н и з м о в
наиболее
выгодно. О с н о в н ы м и к р и т е р и я м и оценки проходимости
ма­
ш и н могут с л у ж и т ь у д е л ь н о е д а в л е н и е д в и ж и т е л я на грунт и
н-есушая способность грунта. Все оценочные критерии
по
п р о х о д и м о с т и грунтовых поверхностей
связаны
с такими
п о к а з а т е л я м и , как в л а ж н о с т ь , ф и з и к о - м е х а н и ч е с к и е свойства
и степень уплотнения грунтов. Все эти п о к а з а т е л и с о д е р ж а т ­
ся в м а т е р и а л а х г и д р о м е т е о с л у ж б ы .
В методике р а з р а б о т к и к а р т р а й о н и р о в а н и я В. Н. Ш и т о в
п р е д л а г а е т с л е д у ю щ и й способ о п р е д е л е н и я несущей способ­
ности грунтовых поверхностей лесных п л о щ а д е й
[ 5 ] : вопервых, д л я р а с с м а т р и в а е м о г о лесного р а й о н а по почвенной
к а р т е о п р е д е л я е т с я почвенно-грунтовая х а р а к т е р и с т и к а лес­
ной п л о щ а д и ; во-вторых, по а г р о к л и м а т и ч е с к о м у справочнику
о п р е д е л я ю т с я среднемноголетние з а п а с ы продуктивной вла­
ги в почвах и гидрологические константы, соответствующие
физической х а р а к т е р и с т и к е почвы [ 1 ] . Д л я определения рас­
четных в л а ж н о с т е й грунтов мы в о с п о л ь з о в а л и с ь д а н н ы м и
метеостанций за многие годы, о б р а б о т а н н ы е по статистиче­
скому методу, п р е д л о ж е н н о м у
п р о ф . А. К. Б и р у л е й
и
проф. В. М. С и д е н к о [ 3 ] .
По вычисленным коэффициентам вариации и асимметрии,
з н а ч е н и я м средних м а к с и м а л ь н ы х в л а ж н о с т е й
и таблицам
о р д и н а т интегральной кривой р а с п р е д е л е н и я получены
сле­
д у ю щ и е з н а ч е н и я расчетных в л а ж н о с т е й д л я грунтов откры­
того поля р а з н о й обеспеченности (в числителе — в % от ве­
са сухого грунта, в з н а м е н а т е л е — в % от г р а н и ц ы текучести
грунта):
Таблица 1
Обес пе че
Н Н0
с ть, %
Станции
1
Агинское
Боготол
Богучаны
1
3
5
10
20
50
95
99,9
2
3
4
5
6
7
8
9
34
92
33
89
32
85
30
81
29
79
26
71
21
57
17
46
44
100
41
93
39
89
37
84
34
78
30
68"
22
50
16
37
29
91
27
84
25
78
24
75
22
69
19
59
13
41
9
28
37
too
34
92
33
89
31
84
29
79
25
68
18
49
13
35
Бея
87
29
79
27
73
25
68
23
62
19
52
11
30
8
22
Дзержинское
29
91
27
85
26
82
24
75
23
72
20
63
15
47
11
35
Долгий
34
92
33
89
32
86
30
81
28
76
26
70
20
54
16
44
28
88
25
79
24
75
22
69
19
60
16
50
9
28
6
19
48
110
44
100
42
96
39
89
36
82
30
69
20
46
13
30
Казачинское
31
97
29
91
28
87
27
84
25
78
23
72
18
56
14
44
Кежма
29
91
27
85
25
78
23
72
21
66
18
57
11
35
7
22
Красноярск
26
100
24
92
23
89
22
85
21
81
18
69
13
50
10
39
Легостаево
29
91
27
85
26
82
25
75
23
72
20
63
15
47
11
35
Солянка
36
97
34
92
33
89
31
84
29
79
25
68
18
49
13
35
Таштып
43
98
39
89
37
85
34
78
31
71
27
62
17
53
11
25
Ярцево
47
107
43
99
40
91
37
85
33
75
28
64
16
37
9
20
Большая My рта
Мост
Ермаконское
Енисейск
К а к известно, прочность грунтов з е м л я н о г о полотна
на­
з н а ч а е т с я в з а в и с и м о с т и от расчетной
влажности
грунтов.
А п о с л е д н я я о п р е д е л я е т с я на основе теории вероятности по
методу « а н а л о г а » , который з а к л ю ч а е т с я в сопоставлении па­
р а л л е л ь н ы х н а б л ю д е н и й з а в л а ж н о с т ь ю грунтов в поле, про­
водимых а г р о м е т е о с т а н ц и я м и , и в г р у н т а х з е м л я н о г о полот­
на с ц е л ь ю у с т а н о в л е н и я к о э ф ф и ц и е н т а к о р р е л я ц и и
между
ними [ 2 ] .
Д л я у с т а н о в л е н и я к о э ф ф и ц и е н т а к о р р е л я ц и и были сопо­
с т а в л е н ы з н а ч е н и я р а с ч е т н ы х в л а ж н о с т е й грунтов открытого
поля и грунтов з е м л я н о г о полотна, к л и м а т и ч е с к и х и гидро­
логических условий исследуемого р а й о н а .
С р е д н е е значение к о э ф ф и ц и е н т а
ной обеспеченности с о с т а в и л о
W
n
а*ср =
с р
корреляции для различ­
земляного полотна
W
p
= 0,91.
аналога
Следовательно, в рассматриваемых
условиях
увлажнение
грунтов з е м л я н о г о полотна а т м о с ф е р н ы м и о с а д к а м и и грун­
товыми в о д а м и с о с т а в л я е т 9 1 % от в л а ж н о с т и
грунтов
от­
крытого поля.
П о расчетным
влажностям
грунтов
открытого
поля
( т а б л . 1) и к о э ф ф и ц и е н т у к о р р е л я ц и и а
= 0,91 о п р е д е л я е м
р а с ч е т н ы е в л а ж н о с т и грунтов з е м л я н о г о полотна с г р а в и й н ы м
покрытием д л я ю ж н о й части К р а с н о я р с к о г о к р а я (в % от
границы текучести).
с р
Таблица
Обеспеченность,
2
%
Станции
Агинское
Боготол
Вогучаны
Большая Мурта
Бея
Дзержинское
Долгий Мост
Ермаковское
Енисейск
Казачинское
Кежма
Красноярск
Легостаево
Солянка
Таштып
Ярцево
1
3
5
10
84
91
83
91
79
83
84
80
92
88
83
91
83
88
89
98
81
84
76
84
72
77
81
72
91
83
77
84
77
84
81
90
77
81
71
81
67
75
78
68
87
79
71
81
74
81
77
83
74
76
68
76
62
68
74
63
81
77
66
77
68
76
71
77
20
72
71
63
72
57
65
69
55
74
71
60
74
66
72
65
68
П о д а н н ы м т а б л . 2 м о ж н о построить изолинии расчетных
в л а ж н о с т е й грунтов з е м л я н о г о полотна д л я различной
обе­
спеченности. П р и н и м а я д л я дорог I — I I категории повторяе­
мость расчетной в л а ж н о с т и 1 р а з в 20 лет (обеспеченность в
5 % ) , строим изолинии р а с ч е т н ы х в л а ж н о с т е й грунтов з е м л я ­
ного полотна д л я р а с с м а т р и в а е м о й лесной т е р р и т о р и и К р а с ­
ноярского к р а я .
Увеличение расчетной в л а ж н о с т и с юга на север р а с с м а т ­
р и в а е м о й т е р р и т о р и и о б ъ я с н я е т с я тем, что в этом ж е
на­
п р а в л е н и и у в е л и ч и в а е т с я с у м м а в ы п а д а е м ы х о с а д к о в , а ис­
парение у м е н ь ш а е т с я . Г л у б и н а у с т а н о в и в ш и х с я
грунтовых
той Е
0
(ри-с. 1) восстановим п е р п е н д и к у л я р до кривой, соог
в г р у н т а х з е м л я н о г о полотна.
П р и увеличении высоты насыпи в л а ж н о с т ь грунта умень­
ш а е т с я . В л а ж н о с т ь м о ж е т быть у м е н ь ш е н а устройством водо­
н е п р о н и ц а е м ы х покрытий и обочин или д р е н а ж е й [ 2 , 3 , 4 ] .
' Р а с ч е т н ы й м о д у л ь д е ф о р м а ц и и грунта (Е ) о п р е д е л я е т с я
по г р а ф и к у (рис. 2) в з а в и с и м о с т и от в л а ж н о с т и .
Величина несущей
способности
грунтов
определяется
по ф о р м у л е [ 5 ] : а) д л я несвязных и м а л о с в я з н ы х
грунтов
Р = 0,00877• Еа, б) д л я связных грунтов
Р = 0,0149• Е ,
где Р — п р е д е л ь н а я н е с у щ а я способность грунта,
кг/см ;
Ео — расчетный м о д у л ь д е ф о р м а ц и и грунта, кг/'см .
П о х а р а к т е р у у в л а ж н е н и я о п р е д е л я е м д о м и н и р у ю щ и й вид
почвенно-грунтовой поверхности, в о с п о л ь з о в а в ш и с ь д л я этого
о б о б щ е н н ы м г р а ф и к о м расчетного м о д у л я д е ф о р м а ц и и , пред­
л о ж е н н ы м проф. Н. А. П у з а к о в ы м [ 2 ] . И з точки с о р д и н а 0
0
2
2
0
10 20
30 40 50 60 70 8 0 W.%
Рис. 1. График расчетных модулей деформации грунтов:
/ — глинистый грунт и т я ж е л ы й суглинок;
2 — суглинок; 3 — л е г к и й
суглинок
и
т я ж е л а я супесь; 4 — легкая с у п е с ь
крупнозернистая;
.5 — легкая
супесь
мелко­
з е р н и с т а я ; б — с у п е с ь и легкий суглинок лылеватый.
той Е (рис. 1) восстановим п е р п е н д и к у л я р д о кривой, соот­
ветствующей группе грунтов и типу местности по х а р а к т е р у
у в л а ж н е н и я , из которой
опускаем
перпендикуляр
на ось
абсцисс.
Полученные параметры
несущей
способности
грунтов
( т а б л . 3) соответствуют с а м о м у н е б л а г о п р и я т н о м у - расчетно0
Таблица
3
Расчетные модули д е ф о р м а ц и и (Ео) и несущая с п о с о б н о с т ь грунтов
(/') в зависимости от влажности
в »/ от границы текучести
грунта
и
Наименование грунта
W = 70
Ео
Глинистый
и тяжелый
суглинистый
Суглинистый
Легкий
суглинок и тя­
желая супесь
Легкая супесь
крупно­
зернистая
Легкая супесь мелкозер­
нистая,
песок
пылеватый
Легкий суглинок
пылеватый
1 Р
W = 80
W = 75
Ей 1
Р
| £о
1
Р
W = 85
£о
1
Р
200
125
2,9
1,80
160
100
2,38
1,49
130
80
1,93
1,19
100
75
1,49
1,08
95
1,41
80
1,19
65
0,97
50
0,75
260
2,28
250
2,18
230
2,01
200
1,75
150
1,31
20
1,05
ПО
0,96
100
0,88
100
0,88
90
0,79
80
0,70
70
0,62
му с о с т о я н и ю г р у н т а в весенний п е р и о д . В д р у г о е ж е в р е м я
года н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь г р у н т а
увеличивается.
Поэтому
п р и в е д е н н ы е д а н н ы е могут б ы т ь и с п о л ь з о в а н ы в р а б о т а х при
обосновании
конструкции
новых
трелевочно-транспортных
машин, применяемых в многолесных районах Сибири, а так­
же для выбора устойчивых д о р о ж н ы х конструкций
лесовозпых а в т о д о р о г .
ЛИТЕРАТУРА
1. Агроклиматический справочник по Красноярскому краю. М., Гидрометеоиздат, 1961.
2. П у з а к о в Н. А. Водно-тепловой режим земляного полотна авто­
мобильных дорог. М., Автотрансиздат, 1960.
3. С и д е н к о В. М. Расчет и регулирование водно-теплового режима
дорожных одежд и земляного полотна. М., Автотрансиздат, 1962.
4. Ш е л о п а е в Г. И. Водно-тепловой режим и устойчивость авто­
мобильных дорог в избыточно увлажненных районах" Сибири. — В кн.:
Труды Ц Н И И М Э , сб. 72. Химки, 1966.
5. Ш и т о в В. Н. К вопросу районирования лесных площадей по
несущей способности грунтов. — В кн.: Труды Ц Н И И М Э , сб. 15, вып. 4.
Химки, 1960.
Научный
редактор канд.
техн. наук
В. И.
ШИТОВ.
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
Введение
3
A. С. И в а н к о в и ч. О расчете нежестких одежд лесовозных
дорог
5
B. И. К о т л я р . Исследование взаимодействия лесовозного авто­
поезда с дорожным покрытием из цементогрунта
.
.
.
. . 12
Ю. М. А н а с т а с ю к . Влияние подвижной нагрузки па напря­
женное состояние грунта земляного полотна
21
B. И. К о т л я р . К расчету динамических прогибов цементногрунтового покрытия лесовозных дорог
.
.
.
.
.
.
31
Б. Н. С м и р н о в , А. И. Х о л о п о в и А. П. К у д р я в ц е в а .
Исследование воздействия подвижной нагрузки на конец плиты и
взаимодействия последней с основанием автодорог
.
.
.41
И. В. Ш а т о в, А. П. Г р и г о р ь е в и А. М. Г о р б у и о в.
Исследование предварительного напряжения арматуры
дорожных
железобетонных плит
52
И. В. Ш а т о в, А. М. Г о р б у н о в , А. П. Г р и г о р ь е в . О стен­
довых испытаниях дорожных предварительно напряженных железо­
бетонных плит
.
.
.
.
.
.
61
A. П. К у д р я в ц е в а , Е. В. А к с е н о в а . Испытание образцов
и.ч песчаного бетона па морозостойкость
72
Б. Н. С м и р н о в ,
Г. И. Ц а р а п к и н, С. В. К о н о в а л о в .
О применении виброштампования при изготовлении железобетонных
изделий
79
C. Д. К о д е б а . Термическое укрепление грунтов для устрой­
ства покрытий автодорог
. . .
.
.
.
.
.
.
.
89
B. Д. С о к о л о в , С. А. М у р т у з а л и е в, М. A. I l l а п о ш н ик о в, М. П. А р х и п о в. Технология устройства земляного полотна
через глубокие болота
97
Я. В. М и н к е в и ч, Е. Э. Л у м а н е, П. М. М а й к е. Транспорт­
ное освоение заболоченных лесов Латвии
.
.
.
.
.
. . 104
A. С. И в а н к о в и ч, Р. И. В о л о с о в а . О полевых определе­
ниях физико-механических свойств грунтов
.
.
.
.113
И. И. Л е о н о в и ч, Н. П. В ы р к о. К вопросу об определении
высоты земляного полотна
лесовозных
автомобильных
дорог в
западных районах СССР
.
.
.
.
.
.
.
.
.
122
B. Я. X л у д. Экспериментальные исследования влияния жест­
кости рессорного подвешивания роспуска лесовозного автопоезда па
величину вертикальных деформаций гравийных дорог
.
.
139
А. В. Я щ е н к о. Лабораторные исследования по применению в
автодорожном строительстве газогенераторных смол
.
.
.
148
А. Н. П и к у ш о в. Определение допускаемых уклонов и длины
(пусков горной дороги по условию сохранения надежности тормозов. 158
И. А. С к и б а, Г. И. Ш е л о п а е в. Районирование лесной терри­
тории Красноярского края г.о несущей способности грунтов.
. 167
CONTENTS
Page
Preface
.
.
.
.
.
.
•
• •
•
•
• 3
A. S. I ' v a n k o v i c h . Calculation of non-hard
surface-dressing
ol logging roads
.
•
•
. . .
5
V. I . К о 11 у a r. Investigations into the interaction between the
truck and trailer unit and the soil cement road surface.
.
.
.
12
Yu. M . A n a s t a s y u k . Influence of the movable load on the
stressed status of the road bed
21
V. I . K o t l y a ' r . Calculation of dynamic sags on the soil cement
logging road surface
.31
B. N . S m i r n o v , A. I . H o l o p o v , A. P. K u d r y a v t s e v a .
Study of the influence of movable load on the slab end and the
interaction of the latter with the truck road sub-base.
.
. . .
41
I. V. S h a t o v ,
A. P. G r i g o r j e v , A. M . G о r b u n о v.
Investigations into the prestressed framework of the reinforced
concrete road slabs.
.52
I . V. S h a t o v , A. M . G o r b u n o v , A. P. G r i g o r j e v , Stand
tests of the prestressed reinforced concrete road slabs.
. .
.
.61
A. P. K u d r y a v t s e v a ,
E. V. А к s e n о v.
Frost-resistance
tests of sand concrete samples
72
B. N. S m i r n o v , G. I . T s a г a p к i n, S. V. К о n о v a I о v.
Use of vibro-punching in manufacturing concrete products.
79.
S. D. К о d с b a. Thermal strengthening of soil for truck road
surface
.
.
. . 89
V. D. So к о I о v, S. A. M u r t u s a l i c v , M . A. S h a p о s h n i k о v, M . P. A г к h i p о v. Techniques of road bed construction over
.deep swamps.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.97
Ya. V. M i n к e v i с h, I . E. L u m a n с, P. M. M а у к e. Road
building in forests located in swampy areas of Latvia
104
A. S. I v a n k o v i c h , R. I . V o l o s o v a . Definition of physicalmechanical properties of soil under field conditions.
.
113
I. I . L e o n o v i c h , N. P. V у г к о. The hight of the bed of the
logging truck roads in the Western regions of the USSR.
. . 122
V. Ya. H l o o d . The experimental study of the effect of rigidity
of the truck trailer spring suspension on the value of gravel road
vertical deformations
139
Л. V. Y a t s с h e n к о. Laboratory investigations into the use of
gas-producer resins in the truck road construction.
.
148
A. N. P i к u s h о v. Determination of maximum gradients
and
length of slope of a mountain road in accordance with the brake
reliability
158
I. A. S к i b a, G. I . S h e l o p a e v . Distribution of forested area
in Krasnoyarsky region according to bearing capacity of the soils.
. 167
Ответственный редактор канд. техн. наук д. А. Абрамов.
Редактор М. Д. Важнин.
Технический
редактор М. Д.
Беззубцева.
Корректоры Г. А. Бычкова, М. И.
Хлебникова.
Бумага 60 X 90'/
Тираж 1300
16
Подписано к печати I0/III-71 г.
Печ. л. 11
Цена 77 коп.
Типография
ЦНИИМЭ
Л-117253
Заказ 402
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа