Материал: 2458

Технологиистроительства

Георешетка образована из плоских металлопластиковых полос, соединенных между собой под углом 90° и наложенных друг на друга по высоте

поочередно. Металлопластиковые полосы состоят из несущей части и покрытия. Несущая часть полос – стальные волокна из пружинной проволоки

диаметром 0,6 мм расположенных на определенном расстоянии друг от друга без переплетения. Покрытие полос – полиэтилен низкого давления.

Соединение металлопластиковых полос между собой осуществляется методами термической сварки. В зависимости от прочности, число проволок в

полосе может составлять от 3 до 9 штук. Шаг ячейки может быть произвольным. Для наиболее полного исследования были рассмотрены георешетки марок РД-30, РД-60 и РД-90, армирование которых составляет 3, 6 и 9 проволок соответственно. Такой выбор армирующего материала

соответствует всему диапазону прочностей. Всего в испытании применялось девять типоразмеров армирующего материала: по размеру ячейки – 50х50,

75х75, 100х100 мм, по прочности – РД-30, РД-60, РД-90, что соответствует прочности 30, 60 и 90 кН/м соответственно.

Щебень фракции 40-70 мм отсыпался послойно с уплотнением на заранее уплотненный слой песка. Общая толщина щебня в уплотненном состоянии составила 200 мм. Нагружение осуществлялось через круглый штамп диаметром 33 см, который имитирует отпечаток колеса расчетного

автомобиля. Нагрузка прикладывалась через гидравлический домкрат

ступенями по 10 кН и достигала 50 кН. Испытательная схема приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Штамповые испытания в лабораторных условиях: а) схема испытания; б) общий вид установки.

Основным контролируемым параметром являлся прогиб на поверхности, который определялся с помощью индикаторов часового типа, установленных на

верхней поверхности штампа. Измерения проводилось как при нагружении, так и при разгружении конструкции для выделения упругой составляющей прогиба,

который используется при вычислении модуля упругости. В качестве

контрольной величины определялась величина прогиба неармированной конструкции.

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015

Анализ полученных экспериментальных данных показывает, что

армирование стальной георешеткой позволяет снизить упругий прогиб системы "щебень-песок" до 41,1 %. Из общего ряда данных выпадают значения,

полученные для георешетки с ячейкой 100х100 мм и прочностью 60 кН/м. Для

данной конструкции прогиб увеличился на 9,2 %, что объясняется, скорее всего, недоуплотнением щебня в данной серии экспериментов.

Сопоставление теоретических и экспериментальных значений говорит об адекватности предложенной расчетной схемы для конструкции, армированной плоской георешеткой, расхождение не превышает 6 %.

Для экспериментального исследования дорожной одежды, армированной

объемной георешеткой, в 2002 г. были построены и обследованы опытные

участки на автомобильной дороге Ханты-Мансийск – Нягань (ПК 326+00 ПК

329+50). Всего было построено пять опытных участков и базовый. Конструкции

дорожных одежд опытных и базового участков представлены на рисунке 6. Средние эквивалентные модули упругости для каждой

экспериментальной конструкции дорожной одежды получены в результате

статистической обработки результатов замеров упругих прогибов в

контрольных точках для каждой ступени нагружения. Результаты натурных

исследований приведены на рисунке 7. Как следует из анализа диаграммы на рисунке 7, введение армирующих элементов не только не повысило общий

модуль упругости, но и значительно его снизило (падение модуля достигает

3,46 раза). Данный факт особенно проявлялся в конструкциях с армированным слоем щебня. Несоответствие между теоретическими исследованиями и

натурными испытаниями, на наш взгляд, связано со следующими факторами:

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015

Технологиистроительства

Рис. 6. Проектные конструкции дорожных одежд опытных (1–5) и базового (Б) участков

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015

Технологиистроительства

Рис. 7. Эквивалентные модули упругости дорожных одежд:

1, 2, 3, 4, 5 – одежды с использованием геосинтетики; База – базовая конструкция

1.Для армированного основания использован щебень слишком крупных

фракций 40–80 мм, иногда 80–130 мм, вместо щебня фракции 20–40 мм с расклинцовкой фракциями 0–20 мм. Погодные условия осложняли опытное

строительство: в процессе строительства дорожных одежд постоянно шли

дожди, избыточно увлажнявшие основание.

2.При заполнении ячеек решетки крупным фракционированным щебнем происходит их значительное деформирование, щебень плохо уплотняется, имеют место разрывы стенок георешетки (рис. 8).

3.При уплотнении щебня и песка объемная георешетка играла роль демпфера, не позволяя достичь требуемого коэффициента уплотнения.

Рис. 8. Состояние георешеток Geoweb после уплотнения в них щебня

Выводы

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования дорожных конструкций, армированных плоскими и объемными георешетками позволяют сделать следующие выводы:

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015

Технологиистроительства

1.Эффект армирования проявляется на грунтах с низким модулем упругости. При повышении модуля упругости слоя, эффект армирования

снижается.

2.Эффект армирования возникает вследствие того, что дискретный слой,

который не воспринимает растягивающие напряжения, за счет механического зацепления с георешеткой включается в работу на всей толщине, а не только в

сжатой зоне, т.е. возникает "плитный эффект".

3.Предложена методика расчета армированного слоя по технической

теории изгиба плит с использованием метода Бубнова-Галеркина как многослойной плиты на упругом основании. Армированный неоднородный слой при этом заменяется на однородную анизотропную плиту с обобщенными упругими свойствами.

4.Сопоставление теоретических и экспериментальных значений прогибов конструкции, армированной плоской георешеткой, говорит об адекватности

предложенной расчетной схемы, расхождение не превышает 6 %.

5.Расхождение теоретических и экспериментальных значений прогибов

конструкции, армированной объемной георешеткой связано, в первую очередь,

стехнологическими проблемами при строительстве опытных участков и использовании материалов не предназначенных для этого.

6.Для построения расчетной модели, более адекватно учитывающую работу

слоев дорожной одежды необходимо учитывать дискретность материалов и их

неупругую работу.

7.Для расчетов упругих прогибов необходимо знать значения модулей упругости армирующих материалов, которые в настоящее время не определяются.

Библиографический список.

1.Матвеев, С.А. Армированные дорожные конструкции: моделирование и расчет. / С.А. Матвеев, Ю.В. Немировский. – Новосибирск: Наука, 2006. – 348 с.

2.Александров, А.В. Сопротивление материалов. Основы теории упругости и пластичности / А.В. Александров, В.Д. Потапов. – М.: Высшая школа, 2002. – 400 с.

3.Матвеев, С.А. Экспериментально-теоретические исследования армированного основания дорожной одежды / С.А. Матвеев, Е.А. Мартынов, Н.Н. Литвинов // Вестник СибАДИ.

–2015. – № 4 (44). – С. 80-86.

4.Матвеев, С.А. Экспериментальные исследования материала георешетки Geoweb. / С.А. Матвеев, Е.А. Мартынов // Образование, наука и техника (Сборник научных статей). Вып. 2.

–Ханты-Мансийск: ЮГУ, 2004. – С. 108-113.

5.СТО 30478650-001-2012. Георешетка дорожная армированная РД.

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015