Совершенствование неразрушающего метода определения механических характеристик элементов многослойных конструкций на примере дорожных одежд

Сведения об авторах
  • Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия
  • Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия
  • Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия

Аннотация

Рассматривается актуальная проблема совершенствования метода неразрушающего контроля состояния нежестких дорожных одежд. В дополнение к разработанному ранее подходу к определению механических параметров материалов конструктивных слоев нежестких дорожных одежд на основе решения обратной коэффициентной задачи о восстановлении эксплуатационных модулей упругости, обеспечивающих заданные поля смещений, был разработан подход, позволяющий определять параметры рассеяния энергии в структуре многослойной дорожной одежды на основе корректировки динамических петель гистерезиса, регистрируемых в полевых условиях и рассчитываемых с использованием математической модели динамического НДС. Приведены результаты численного моделирования динамических петель гистерезиса для двух различных вариантов многослойных конструкций. Показаны возможности корректировки формы петель гистерезиса и их площади путем варьирования тангенсов углов потерь энергии в слоях многослойной среды и модуля упругости однородного полупространства.Комплексная корректировка значений модулей упругости конструктивных слоев дорожных одежд и расчетных петель динамического гистерезиса позволила полностью учесть процессы затухания энергии на удалении от точки приложения нагрузки. В ходе корректировки было установлено, что значения модулей упругости слоев дорожной одежды и тангенсов углов потерь в них оказывают комплексное влияние на площади динамических петель гистерезиса и характера затухания энергии на удалении от точки приложения нагрузки. При этом в наибольшей степени на площадь динамических петель гистерезиса влияние оказывает модуль упругости подстилающего полупространства, не ограниченного по толщине (что привело к увеличению модуля упругости подстилающего полупространства со 120 и 150 МПа для вариантов дорожной конструкции с укрепленным и неукрепленным основанием до 170 и 160 МПа соответственно), а уменьшение рассеиваемой энергии на удалении от точки приложения нагрузки связано, в первую очередь, с тангенсом угла потерь энергии в полупространстве. Полученные значения тангенсов углов потерь, очевидно, связаны с закономерностями рассеяния энергии на границах контактирующих слоев дорожной одежды, а также учитывают все возможные аномалии и расслоения в рассчитываемых конструкциях В рамках данной статьи впервые получены расчетные петли гистерезиса на поверхности дорожной одежды, рассчитана энергия деформирования, исходя из их площадей, и доказана возможность их сопоставления с зарегистрированными экспериментально.

Ключевые слова

диссипация энергиимногослойная конструкциямодуль упругостипетля гистерезисаустановка ударного нагружения

Литература

  1. 1.Asphalt pavement design optimisation: A case study using viscoelastic continuum damage theory / L.D. Bueno [et al.] // International Journal of Pavement Engineering. – 2022. – Vol. 23, no. 4. – P. 1070–1082. Scholar
  2. 2.Shojaeifard M., Baghani M., Shahsavari H. Rutting investigation of asphalt pavement subjected to moving cyclic loads: An implicit viscoelastic–viscoplastic–viscodamage FE framework // International Journal of Pavement Engineering. – 2020. – Vol. 21, no. 11. – P. 1393–1407. Scholar
  3. 3.Gkyrtis K., Armeni A., Loizos A. A mechanistic perspective for airfield pavements evaluation focusing on the asphalt layers’ behaviour // International Journal of Pavement Engineering. – 2021. – P. 1–14. Scholar
  4. 4.Determination of complex modulus gradients of flexible pavements using falling weight deflectometer and artificial intelligence / Y. Deng [et al.] // Materials and Structures. – 2020. – Vol. 53, no. 4. – P. 1–17. Scholar
  5. 5.Khan Z. H., Tarefder R.A., Hasan M.A. Field characterization of pavement materials using falling weight deflectometer and sensor data from an instrumented pavement section // Transportation Research Record. – 2020. – Vol. 2674, no. 4. – P. 205–221. Scholar
  6. 6.Prediction of critical responses in full-depth asphalt pavements using the falling weight deflectometer deflection basin parameters / B. Park [et al.] // Construction and Building Materials. – 2022. – Vol. 318. – P. 126019. Scholar
  7. 7.White G. Use of falling weight deflectometer for airport pavements // Civil Infrastructures Confronting Severe Weathers and Climate Changes Conference. – Springer, Cham, 2018. – P. 119–133. Scholar
  8. 8.Monitoring the evolution of the structural properties of warm recycled pavements with Falling Weight Deflectometer and laboratory tests / L.P. Ingrassia [et al.] // Road Materials and Pavement Design. – 2021. – Vol. 22, no. sup1. – P. S69–S82. Scholar
  9. 9.Bodin D., Jameson G. Strategy for an improved mechanistic-empirical flexible pavement treatment design. – 2021. – No AP-R650-21. Scholar
  10. 10.Characterizing Existing Asphalt Concrete Layer Damage for Mechanistic Pavement Rehabilitation Design / D. Ayyala [et al.] // United States. Federal Highway Administration, 2018. – No FHWA-HRT-17-059. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 1, 2023)

Показаны 12 из 15

Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
29.05.2023
В выпуске
29.05.2023
Выпуск
№ 1 (2023)
Поделиться