Развитие теории проектирования дорожных катков для энергоэффективного уплотнения грунтов

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………. 6
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К ЗАДАЧЕ ПОВЫШЕНИЯ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ДОРОЖНЫХ МАШИН ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ
ГРУНТОВЫХ СРЕД…………………………………………………………….. 16
1.1. Общие характеристики и классификация дорожных машин для
уплотнения грунтов………………………………………………………….. 16
1.2 Особенности статических режимов уплотнения слоев грунтовых сред
дорожными катками………………………………………………………….. 20
1.3 Особенности динамических режимов уплотнения слоев грунтовых
сред дорожными катками 28
1.4. Энергоэффективность дорожных катков при уплотнения грунтовых
слоев земляного полотна – совершенствование технологических
процессов в дорожном строительстве………………………………………. 36
1.5. Обзор методик повышения энергоэффективности работы катков
при уплотнении грунтовых сред……………………………………………. 46
1.6 Выводы по главе 1……………………………………………………….. 54
2. АНАЛИЗ СВОЙСТВ ГРУНТОВЫХ СРЕД ПРИ ИХ
ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С РАБОЧИМ ОРГАНОМ ДОРОЖНЫХ КАТКОВ
ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ПРОЦЕССА
УПЛОТНЕНИЯ …………………………………………………………………... 59
2.1 Физико-механические характеристики грунтовых сред, влияющие на
интенсивность работы дорожных катков………………………………….. 60
2.1.1 Особенности протекания деформационных процессов в
грунтовых средах при уплотнении катками…………………………… 60
2.1.2 Анализ влияния структурных характеристик грунтовой среды
на интенсивность работы дорожных катков для ее уплотнения…….. 66
2.1.3 Особенности состава грунтовых сред и их влияние на
интенсивность работы дорожных катков при их уплотнении………… 74
2.1.4 Анализ работы дорожных катков с учетом изменения
деформативных и прочностных свойств при уплотнении грунтовых
сред………………………………………………………………………... 79
2.2 Существующие подходы к описанию развития напряженнодеформированного состояния при взаимодействии РО дорожной
машины с грунтовой средой………………………………………………… 86
2.3 Особенности распределения напряжений в слое при уплотнении
грунтовых сред дорожными катками………………………………………. 94
2.4 Выводы по Главе 2………………………………………………………. 98
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
РАБОЧЕГО ОРГАНА УПЛОТНИТЕЛЯ С АКТИВНОЙ ОБЛАСТЬЮ
УПРУГОВЯЗКОПЛАСТИЧНОЙ СРЕДЫ……………………………………… 102
3.1 Модели взаимодействия рабочих органов уплотняющих дорожных
машин с упруговязкопластичной средой…………………………………… 102
3.2 Математическая модель взаимодействия рабочего органа
уплотняющей машины с упруговязкопластичной средой в рамках
подхода сосредоточенных параметров……………………………………... 105
3.2.1 Обоснование модели взаимодействия РО катка с грунтовой
средой, представленной в виде системы конечного числа
элементарных столбов с эквивалентными реологическими
характеристиками…………………………………………………………. 105
3.2.2 Математическая модель взаимодействия РО катка с
упруговязкопластичной грунтовой средой………………………………. 113
3.3 Эволюционная модель взаимодействия рабочего органа
уплотняющей машины с упруговязкопластичной грунтовой средой …... 127
3.3.1 Реализация моделей грунтовой среды для описания
взаимодействия с ней рабочего органа катка…………………………… 129
3.4 Расчетные схемы вычислительных алгоритмов математических
моделей взаимодействия рабочего органа дорожного катка и активной
области слоя уплотняемой среды…………………………………………… 140
3.4.1 Расчетная схема модели с представлением области в виде набора
элементарных столбов для описания взаимодействия РО со средой
при вибрационном уплотнении…………………………………………... 140
3.4.2 Определение деформируемой уплотняющей машиной активной
области грунтового слоя и исследование ее физико-механических
характеристик……………………………………………………………. 144
3.4.3 Расчетная схема модели с представлением области грунта в виде
набора неэквивалентных областей для обоснования режимов работы
катка……………………………………………………………………….. 153
3.5 Выводы по Главе 3……………………………………………………… 166
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ КАТКОВ ДЛЯ
УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВЫХ СРЕД………………………………………….. 168
4.1. Теоретическое обоснование исследования взаимодействия РО катка
с грунтовой средой при импульсном воздействии………………………… 169
4.2 Методика проведения экспериментальных исследований
взаимодействия РО катка и грунтовой среды……………………………… 178
4.2.1 Планирование и проведение эксперимента для определения
характера взаимодействия РО, представляемого штампами различной
формы, с грунтовой средой……………………………………………… 178
4.2.2 Экспериментальные исследования деформирования грунтов
штампами, имитирующими РО катков…………………………………. 179
4.3 Планирование, проведение и результаты эксперимента по
подтверждения адекватности модели взаимодействия РО вибрационного
катка со слоем грунтовой среды…………………………………………….. 190
4.4 Выводы по Главе 4……………………………………………………….. 206
5. ОБОСНОВАНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И
РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ КАТКОВ………………………………… 208
5.1 Обоснование механического импеданса активной области грунтового
слоя, как критерия эффективного протекания процесса уплотнения при
работе катка……………..…………………………………………………… 208
5.1.1 Обоснование активной области уплотняемого слоя грунтовой
среды в случае плоского пятна контакта с РО на энергоэффективных
режимах работы катков………………………………………………….. 216
5.2 Обоснование комплекса режимных параметров работы катков для
энергоэффективного уплотнения грунтовых сред………………………… 224
5.3 Определение комплекса режимных параметров работы
вибрационных катков для энергоэффективного уплотнения грунтов……. 242
5.4 Критерий оценки энергоэффективности деформирования
упруговязкопластичных грунтовых сред уплотняющими машинами……. 250
5.5 Выводы по Главе 5……………………………………………………….. 257
6. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ………………………. 259
6.1 Энергоэффективные конструкции вибрационных катков и рабочих
органов………………………………………………………………………… 260
6.1.1 Самоходный вибрационный каток, оснащенный
дополнительным вальцом………………………………………………... 260
6.1.2 Особенности работы энергоэффективного катка при
уплотнении грунтовых сред……………………………………………... 266
6.1.3 Валец дорожного катка специального вида………………………. 275
6.1.4 Деформируемый РО в виде гидрошины с регулируемой
жесткостью естественной адаптацией по контактному давлению……. 278
6.2 Планетарный вибровозбудитель с регулируемыми характеристиками
и цепной передачей………………………………………………………….. 281
6.3 Технологические рекомендации по энергоэффективному
уплотнению грунтов вибрационными катками…………………………… 288
6.4 Оценка эффективности использования разработанной методики
выбора энергоэффективного режима работы уплотняющей машины…… 297
6.4.1 Оценка экономической эффективности использования
энергоэффективных катков…………………………………………….. 300
6.5 Выводы по Главе 6………………………………….……………………. 302
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………….…………… 304
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………….………… 307
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акты испытаний……………………………….………….. 330
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Листинги программ………………………………………. 376
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акты внедрения…………………………………………... 378
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Патенты…………………………………………………… 381