ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА УПЛОТНЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА
ДОРОЖНЫМИ КАТКАМИ 9
1.1 Асфальтобетон и его основные свойства 9
1.2 Дорожные катки для уплотнения асфальтобетонных покрытий 17
2 ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ
КАТКОВ 30
2.1 Влияние параметров катка на напряженно-деформированное
состояние слоя асфальтобетона 30
2.2 Определение оптимальных и рациональных режимов работы катков 40
3 МЕТОДИКА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО КОМПЛЕКТА КАТКОВ 47
3.1 Обоснование методики 47
3.2 Алгоритм выбора оптимального комплекта катков 53
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ПО ВЫБОРУ ОПТИМАЛЬНЫХ
КОМПЛЕКТОВ КАТКОВ 59
4.1 Описание программы и ее возможностей 59
4.2 Рекомендации по пользованию программой 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 73
ПРИЛОЖЕНИЕ 80
Развитие промышленности и сельского хозяйства тесно связано с расширением сети автомобильных дорог, увеличением объёма работ по содержанию, ремонту и реконструкции действующих магистралей.
Выполнение этих мероприятий на базе высокоэффективной дорожно-строительной техники и оборудования обеспечивает существенную экономию материальных, энергетических и трудовых ресурсов, наряду с применением современных технологий и новых технологических операций.
В настоящее время дорожное строительство развивается в направлении увеличения прочности и долговечности дорог, что обуславливает применение для устройства дорожных одежд дорогостоящих материалов. Однако вложенные средства и затраченные усилия оказываются напрасными, если нет чётких технологических рекомендаций по производству работ.
Для экономии ресурсов, а также времени, затрачиваемого для строительства дорог с асфальтобетонным покрытием, необходимо иметь рационально подобранный комплект катков для уплотнения асфальтобетонной смеси. Если такой комплект выбран правильно, то работы, ведущиеся по уплотнению асфальтобетонной смеси, будут идти быстрее, что скажется на сроках сдачи дорожного покрытия.
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.
Важнейшим фактором в решении задачи эффективного уплотнения асфальтобетонных смесей и достижения нормативной плотности является правильный выбор типов дорожных катков и режимов их работы. Подбор оптимальных комплектов катков для уплотнения асфальтобетонных смесей является актуальной научно-технической задачей, решение которой позволит получать высококачественное асфальтобетонное покрытие, отличающееся своей прочностью и долговечностью.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - взаимодействие рабочих органов катков с уплотняемой средой.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - выявление закономерностей влияния параметров и режимов работы дорожных катков на эффективность уплотнения асфальтобетонных смесей.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработка методики и программы выбора оптимального комплекта катков с целью повышение эффективности их использования при уплотнении горячих асфальтобетонных смесей.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие частные задачи:
1. Исследовать влияние параметров и режимов работы катков на эффективность уплотнения асфальтобетона.
2. Обосновать области рациональной работы разных типов катков при укатке асфальтобетонных смесей, различных по структуре и толщине уплотняемого слоя.
3. Разработать методику выбора оптимальных комплектов катков.
4. Разработать алгоритм и программу для ЭВМ по определению рациональных областей работы катков и выбору их оптимальных комплектов.
ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ предусматривает комплексный подход, включающий:
• анализ взаимодействия рабочих органов катков с уплотняемой асфальтобетонной смесью;
• разработку аналитического описания процесса уплотнения асфальтобетона дорожными катками на различных этапах укатки;
• обоснование методики выбора оптимальных комплектов катков;
• разработку алгоритма и программы выбора комплектов катков.
По итогам работы над магистерской диссертацией можно констатировать, что все поставленные в задании для ВКР задачи выполнены полностью и получены следующие результаты:
1. Исследовано влияние параметров и режимов работы катков на эффективность уплотнения асфальтобетона. Сделан вывод, что выбор параметров и режимов работы катка следует производить из условия развития пластических деформаций по всей толщине слоя, но при этом уровень напряжений в слое не должен превышать допустимого значения.
2. Обоснованы области рациональной работы разных типов катков при укатке асфальтобетонных смесей, различных по структуре и толщине уплотняемого слоя.
3. Получены уравнения регрессии, характеризующие динамику остывания асфальтобетонной смеси при разных температурах окружающего воздуха и толщинах уложенного слоя.
4. Разработана методика выбора оптимального комплекта катков, позволяющая повысить эффективность их использования при уплотнении горячих асфальтобетонных смесей. Методика позволяет оценить возможности любого катка, определить его место в технологическом процессе и подобрать оптимальный состав комплекта катков для выполнения требуемого объема работ в заданные сроки.
5. Разработаны алгоритм расчета и программа для ЭВМ по выбору оптимальных комплектов дорожных катков. Программа, помимо построения областей рациональной работы катков и подбора их оптимальных комплектов, позволяет видеть ход всех ведущихся расчетов и получать технологическую схему работы оптимального комплекта.
6. Для практического использования результатов магистерской диссертации разработано Руководство по пользованию программой для ЭВМ по выбору оптимальных комплектов катков.
1) Андрейченко Ю.А. Радиационная технология уплотнения асфальтобетонных покрытий / Ю.А. Андрейченко, В.В. Бадалов, С.С. Процуто [и др.]. - Текст: непосредственный // Тр. СоюздорНИИ. - 1972. - Вып. 61. - С. 19-38.
2) Бадалов В.В. Рациональный режим уплотнения асфальтобетонной смеси / В.В. Бадалов, А.А. Шестопалов. - Текст: непосредственный // Автомобильные дороги. - 1972. - №6. - С. 18.
3) Батраков O.T. Теоретические основы уплотнения грунтов земляного полотна и слоев дорожных одежд катками на пневматических колесах: специальность 05.23.14: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Батраков Олег Трифонович. - Москва, 1979. - 30 с.
- Текст: непосредственный.
4) Дорожный асфальтобетон / под редакцией Л.Б. Гезенцвея. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Транспорт, 1985. - 350 с. - Текст: непосредственный.
5) Емельянов Р.Т. Исследование процесса уплотнения асфальтобетонной смеси по ширине укладки / Р.Т. Емельянов, А.П. Прокопьев, А.С. Климов - Текст: непосредственный // Строительные и дорожные машины. - 2009. - № 7.
- С. 12-17.
6) Захаренко А.В. Дорожные катки: теория, расчет, применение: монография / А.В. Захаренко, В.Б. Пермяков, Л.В. Молокова. - Санкт- Петербург: Лань, 2018. - 328 с. - Текст: непосредственный.
7) Зубанов М.П. Вибрационные машины для уплотнения бетонных смесей и грунта. / М.П. Зубанов. - Москва: Машиностроение, 1964. - 195 с. - Текст: непосредственный.
8) Зубков А.Ф. Сопоставление параметров вибрационных и статических катков для уплотнения асфальтобетонных смесей / А.Ф. Зубков, Н.Я. Хархута. - Текст: непосредственный // Тр. СоюздорНИИ. - 1975. - Вып. 84. - С. 124-132.
9) Иванченко, С.Н. Научные основы формирования рабочих органов дорожных машин для уплотнения асфальтобетонных смесей: специальность: 05.05.04: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Сергей Николаевич Иванченко; Санкт-Петербургский технический университет. - Санкт-Петербург, 1997. - 482 с. - Текст: непосредственный.
10) Иванченко С.Н. Рациональные температурные диапазоны укатки
асфальтобетонных дорожных покрытий самоходными катками / С.Н. Иванченко. - Текст: непосредственный // Исследование строительных и
дорожных машин. - Ярославль, 1990. - С. 41-46.
11) Калерт А.А. Усовершенствование дорожных покрытий на Северо- Западе СССР в предстоящем пятилетиим / А.А. Калерт. - Текст: непосредственный // Автомобильные дороги. - 1966. - №1. - С. 19-20.
12) Калужский Я.А. Уплотнение земляного полотна и дорожных одежд. / Я.А. Калужский, О.Т. Батраков. - Москва: Транспорт, 1971. - 158 с. - Текст: непосредственный.
13) Катки комбинированного действия: обзор / под редакцией С.А.
Варганова. - Москва: ЦНИИТЭстроймаш, 1974. - 41 с. - Текст:
непосредственный.
14) Коваленко Ю.Я. Исследование самоходных вибрационных катков для
уплотнения асфальтобетонных смесей: специальность: 05.05.04: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Коваленко Юрий Яковлевич. - Ленинград, 1979. - 23 с. - Текст:
непосредственный.
15) Кондрашов Н.А. Исследование и расчет параметров многофункционального катка для уплотнения асфальтобетонных дорожных покрытий: специальность: 05.05.04: диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Кондрашов Никита Александрович / Санкт- Петербургский Политехнический университет Петра Великого. - Санкт- Петербург, 2016. - 152 с. - Текст: непосредственный.
16) Костельов М.П. Технологические возможности и особенности устройства асфальтобетонных покрытий в неблагоприятных погодно-климатических условиях / М.П. Костельов. - Текст: непосредственный // Дорожная техника: каталог-справочник. - Санкт-Петербург, 2002. - С. 46-52.
17) Костельов М.П. Рациональные режимы уплотнения асфальтобетонной
смеси / М.П. Костельов, Т.Н. Сергеева, Л.М. Посадский. - Текст:
непосредственный // Автомобильные дороги. - 1980. - №6. - С. 20-22.
18) Линейцева Л.И. Исследование процесса реверсирования дорожных катков: специальность: 05.05.04: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Линейцева Людмила Ивановна. - Ленинград, 1986. - 18 с. - Текст: непосредственный.
19) Ложечко В.П. Методика подбора оптимального комплекта катков / В.П. Ложечко. - Текст: непосредственный // Современные проблемы теории машин. - 2019. - № 8. - C.85-90.
20) Ложечко В.П. Научные основы создания дорожных катков с автоматизированным оборудованием: специальность: 05.05.04: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Ложечко Виктор Петрович; Санкт-Петербургский технический университет. - Санкт-Петербург, 1997. - 396 с. - Текст: непосредственный.
21) Ложечко В.П. Регулирование силового воздействия вибрационных катков при уплотнении асфальтобетонных смесей / В.П. Ложечко. - Текст: непосредственный // Наземные транспортно-технологические комплексы и средства: сборник научных трудов. -Тюмень: ТИУ, 2019. - С. 129-134.
22) Ложечко В.П. Строительные и дорожные машины. Машины для
уплотнения грунтов и асфальтобетонных смесей: учебное пособие / В.П. Ложечко, А.А. Шестопалов. - Санкт-Петербург: Издательство
Политехнического университета, 2006. - 71с. - Текст: непосредственный.
23) Маслов А.Г. Вибрационные машины и процессы в дорожном строительстве / А.Г. Маслов, В.М. Пономарь. - Киев: Будхвельник, 1985. - 128 с. - Текст: непосредственный.
24) Машины для уплотнения грунтов и дорожно-строительных материалов / под редакцией С.А. Варганова, Г.С. Андреева. - Москва: Машиностроение, 1981. - 240 с. - Текст: непосредственный.
25) Мханна Б. Выбор параметров вибрационных катков для уплотнения
асфальтобетонных смесей в условиях САР: специальность: 05.05.04:
диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Мханна Бассам. - Ленинград, 1987. - 148 с. - Текст: непосредственный.
26) Носков С.К. К вопросу об уплотнении асфальтобетона вибрированием / С.К. Носков. - Текст: непосредственный // Гидро- и теплоизоляционные материалы и конструкции. - Москва: Госстройиздат, 1955. - С. 118-136.
27) Носов С.В. Разработка технологий уплотнения дорожных асфальтобетонных смесей и грунтов на основе развития их реологии: специальность: 05.23.11: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Носов Сергей Владимирович; Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. - Воронеж, 2014. - 366 с. - Текст: непосредственный.
28) Островцев Н.А. Самоходные катки на пневматических шинах / Н.А.
Островцев. - Москва: Машиностроение, 1969. - 104 с. - Текст:
непосредственный.
29) Отчет о НИР. Оптимизация режимов уплотнения асфальтобетона катками, используемыми в ПО "Ленавтодор". - Ленинград: ЛИИ, 1989. - 124 с. - Текст: непосредственный.
30) Пермяков В.Б. Аналитическое описание процесса уплотнения асфальтобетонной смеси вибрационным катком / В.Б. Пермяков, В.В. Дубков, В.С. Серебренников. - Текст: непосредственный // Омский научный вестник. - Омск, 2008. - № 1(64). - С. 67-71.
31) Пермяков В.Б. Совершенствование теории, методов расчета и конструкций машин для уплотнения асфальтобетонных смесей: специальность: 05.05.04: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Владислав Борисович Пермяков; Санкт-Петербургский технический университет. - Санкт-Петербург, 1992. - 412 с. - Текст: непосредственный.
32) Пособие по строительству асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов (к СНИП 3 06.03-85 и СНиП 3.06.06-88): издание официальное: введен впервые: дата введения: 1991-01-01. Москва: СоюздорНИИ, 1991. - 162 с. - Текст: непосредственный.
33) Путк А.И. Пневмоколесные катки. Основы теории и расчета основных параметров и режимов работы / А.И. Путк. - Таллинн: Валгус, 1985. - 144 с. - Текст: непосредственный.
34) Путк А.И. Температурный режим асфальтобетонной смеси при ее
уплотнении катками на пневматических шинах / А.И. Путк. - Текст:
непосредственный // Автомобильные дороги. - 1975. - № 3. - С. 8-9.
35) Реклейтис Г. Оптимизация в технике: в 2 книгах. Кн. 1. Перевод с английского / Г. Реклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел. - Москва: Мир, 1986. - 349 с. - Текст: непосредственный.
36) Руденская И.М. Органические вяжущие для дорожного строительства / И.М. Руденская, А.В. Руденский. - Москва: Транспорт, 1984. - 229 с. - Текст: непосредственный.
37) Рыбьев И.А. Асфальтовые бетоны: учебное пособие / И.А. Рыбьев. - Москва: Высшая школа, 1969. - 396 с. - Текст: непосредственный.
38) Сергеева Т.Н. К вопросу уплотнения асфальтобетонных смесей / Т.Н. Сергеева, А.Я. Башкарев. - Текст: непосредственный // Тр. СоюздорНИИ. - 1975. - Вып. 84. - С. 124-132.
39) Сиденко В.М. Технология строительства автомобильных дорог: в 3 частях. Ч. 2. / В.М. Сиденко, О.Т. Батраков, А.И. Леушин. - Киев: Вища школа, 1970. - 325 с. - Текст: непосредственный.
40) Смоленцева В.А. Эффективность уплотнения грунтов и дорожно-строительных материалов специальными шипами / В.А. Смоленцева. - Текст: непосредственный // Тр. СоюздорНИИ. - 1975. - Вып. 84. - C. 170-178.
41) Соловьев В.В. Расчет затрат на эксплуатацию строительных машин: учебно-методическое пособие / В.В. Соловьев, А.П. Корчагин, А.Д. Разуваев. - Москва: РУТ (МИИТ), 2018. - 52 с. - Текст: непосредственный
42) Хархута Н.Я. Оптимизация параметров силового воздействия на слой асфальтобетонной смеси при его уплотнении его катками / Н.Я. Хархута, Е.Л. Стефанюк. - Текст: непосредственный // Строительные и дорожные машины: сборник научных трудов. - Ярославль: ЯПИ, 1978. - С. 34-36.
43) Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов: теория, расчет и конструкции / Н.Я. Хархута. - Ленинград: Машиностроение, 1973. - 176 с. - Текст: непосредственный.
44) Хархута Н.Я. Методы и средства уплотнения асфальтобетонных дорожных покрытий / Н.Я. Хархута. - Текст: непосредственный // Исследование рабочих процессов строительных и дорожных машин: сборник научных трудов. - Ярославль: ЯПИ, 1983. - С. 12-15.
45) Цытович Н.А. Механика грунтов / Н.А. Цытович. - Москва: Высшая школа, 1983. - 288 с. - Текст: непосредственный.
46) Чабуткин Е.К. Исследование динамики шин самоходных катков:
специальность: 05.05.04: автореферат диссертации на соискание ученой
степени кандидата технических наук / Евгений Константинович Чубуткин. - Ленинград, 1978. - 15 с. - Текст: непосредственный.
47) Шестопалов А.А. Интенсификация процесса уплотнения асфальтобетонных смесей укаткой с вакуумированием: специальность: 05.23.11: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Александр Андреевич Шестопалов; Московский автомобильно-дорожный институт. - Москва, 1988. - 440 с. - Текст: непосредственный.
48) Якунин О.А. Исследование процесса охлаждения слоев асфальтобетонной смеси / О.А. Якунин, Н.В. Горелышев. - Текст: непосредственный // Тр. СоюздорНИИ. - 1972. - Вып.61. - C. 88-97.
49) Hirsch V. Lernen von den Strassen: Offenporige Asphalt [Text] / V. Hirsch, O.Ripke // Strasse und Autobahn. - 2008. - Vol. 59. - №. 1. - P. 12-19.
50) Pellinen T.K. Asphalt mix master curve construction using sigmoidal fitting function with non-linear least squares optimization [Text] / T.K. Pellinen, M.W. Witczak, R.F. Bonaquist // Geotechnical Special Publication. - 2003. - P. 83-101.