Ни Гуанцунг, инженер кафедры гражданского строительства и архитектуры
провинция Шаньдун, г. Цзинань
Ni Guangcong, Engineer of the Department of Civil Engineering and Architecture
5001, Haitang Road, Jinan City, Shandong Province, 250023
Артем Николаевич Тиратурян, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры автомобильных дорог
344003,г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Artem N. Tiraturyan, Dr.Sci. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Motorways Department
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Евгения Владимировна Углова, доктор технических наук, профессор кафедры автомобильных дорог
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Evgeniya V. Uglova, Dr.Sci. (Eng.), Professor of the Motorways Department
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Андрей Викторович Воробьев, инженер кафедры автомобильных дорог
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Andrey V. Vorobev, Engineer of the Motorways Department
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344003
Introduction. In recent years, one of the main trends in the field of testing road structures has become field study of their large-scale models at the accelerated load facility (ALF). It can significantly reduce the cost of selecting the most economical and durable pavement designs. However, the results obtained on the ALF are often relative, since they practically do not correlate with the results of laboratory and field tests on real objects. This study is aimed at a comprehensive investigation of the response of a road structure to a dynamic load, the establishment of patterns of fatigue failure of asphalt concrete layers during the accelerated testing and full-scale tests on real objects.
Materials and Methods. During testing, an accelerated load facility was used, located on the territory of the ShanDong Transport University. When conducting field tests, a dynamic loading unit with a falling weight FWD Primax 1500 was used, which recorded the deflection bowl on the surface of the structure under study. To record the dynamic response in the arrangement of the road structure, a complex of strain gauge sensors was used, which made it possible to register both compressive stresses and tensile strains in different layers. The results obtained under natural conditions were compared to the results obtained on the mathematical FEM model.
Results. The research results have shown that the thickness of the lower coating layer is the main factor affecting the amount of vertical deformation of the pavement, which must be taken into account at the design stage of the pavement structure. Thus, with a thickness of the upper layer of the base of 10 cm, the vertical deformation was 100 µm, and with a thickness of 20 cm – 55 µm, provided that the overall strength of the structure was ensured. The number of load application cycles on the ALF had a minimal effect on the selected asphalt concrete samples during split tensile tests.
Discussion and Conclusion. The adequacy of the results obtained in the course of accelerated testing of road structures was shown through a comprehensive comparison of numerical simulation data and full-scale tests, and the adequacy of the applied calculation methods was validated. The results of the study can be further applied in the road industry to develop and improve the regulatory framework for the design of non-rigid pavement under conditions of increased loads and heavy traffic.
Введение. Одним из главных трендов в области испытаний дорожных конструкций в последние годы стали натурные исследования их крупномасштабных моделей на установках ускоренного тестирования (ALF). Это позволяет значительно уменьшить затраты на выбор наиболее экономичных и долговечных конструкций дорожных одежд. Однако результаты, полученные на установках ALF, зачастую являются относительными, так как практически не увязываются с результатами лабораторных и полевых испытаний на реальных объектах. Поэтому целью данного исследования явилось комплексное изучение отклика дорожной конструкции на динамическую нагрузку, установление закономерностей усталостного разрушения асфальтобетонных слоев при испытаниях на ускоренное тестирование и при натурных испытаниях на реальных объектах.
Материалы и методы. При проведении испытаний использовалась установка ускоренного тестирования, находящаяся в Шаньдунском транспортном университете. Полевые испытания проходили с применением установки динамического нагружения с падающим грузом FWD Primax 1500, которая осуществляет регистрацию чаши прогиба на поверхности обследуемой конструкции. Для регистрации динамического отклика в структуре дорожной конструкции использовался комплекс тензометрических датчиков, позволяющих отмечать как сжимающие напряжения, так и растягивающие деформации в различных слоях. Результаты, полученные в натурных условиях, были сопоставлены с результатами, полученными на математической МКЭ-модели.
Результаты исследования. Результаты исследования показали, что толщина верхнего слоя основания является основным фактором, влияющим на величину вертикальной деформации дорожного покрытия, который необходимо учитывать на стадии проектирования конструкции дорожной одежды. При толщине верхнего слоя основания в 10 см вертикальная деформация — 100 мкм, а при толщине в 20 см — 55 мкм при условии обеспеченности общей равнопрочности конструкции. Количество циклов приложения нагрузки на установке ускоренного нагружения имеет минимальное влияние на отобранные образцы асфальтобетона при испытаниях прочности на раскол.
Обсуждение и заключение. Путем комплексного сопоставления данных численного моделирования и натурных испытаний показана их тождественность результатам, полученным в ходе ускоренного тестирования дорожных конструкций, обоснована адекватность применяемых расчетных методик. Результаты исследования могут быть применены в дорожной отрасли для разработки и совершенствования нормативной базы при проектировании нежестких дорожных одежд в условиях повышенных нагрузок и интенсивного движения транспорта.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.