Model sprężysty w projektowaniu nawierzchni drogowej podatnej a właściwości lepkosprężyste warstw asfaltowych

• Autorzy: Nagórski R. , Nagórska M. , Błażejowski K.

Warianty tytułu

EN

Elastic model in the design of flexible road pavement and the viscoelastic properties of asphalt layers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy pokazano, na podstawie przykładów obliczeń dla reprezentatywnych konstrukcji nawierzchni drogowych podatnych i standardowego obciążenia kołem pojazdu ciężkiego przy typowej i małej prędkości oraz dla rekomendowanego do projektowania (wymiarowania) tego typu nawierzchni przez przepisy techniczne modelu mechanicznego w postaci warstwowej półprzestrzeni sprężystej lub lepkosprężystej, że mimo wyraźnych właściwości lepkosprężystych warstw asfaltowych konstrukcji nawierzchni uzasadnione jest stosowanie modelu sprężystego, jeśli jako moduły sprężystości tych warstw przyjmie się moduły dynamiczne sztywności (tj. wartości zespolonych modułów sztywności) dla częstotliwości cyklu obciążenia odpowiadającej prędkości obciążenia kołem pojazdu. Do porównań wielkości mechanicznych wykorzystano model sprężysty Hooke’a oraz modele lepkosprężyste Hueta-Sayegha i Bürgersa warstw asfaltowych. Modele lepkosprężyste są bardziej adekwatne fizycznie niż sprężyste w odniesieniu do mieszanek mineralno-asfaltowych. Z drugiej strony, model sprężysty jest o wiele prostszy w zastosowaniach do analizy nawierzchni od modeli lepko-sprężystych. Chodzi nie tylko o stronę obliczeniową – wyznaczenie składowych stanu przemieszczenia, odkształcenia i naprężenia – ale także o kwestię doboru odpowiedniego, adekwatnego fizycznie modelu lepkosprężytego oraz o identyfikację wartości jego parametrów materiałowych.

EN

The paper shows, on the basis of examples of calculations for representative flexible pavement structure and standard wheel load of a heavy vehicle with a typical and a low speed and the recommended for this type of pavement by the technical rules of the design procedure (dimensioning) the mechanical model of the pavement in the form of a layered elastic or viscoelastic half-space that despite explicit viscoelastic properties of asphalt pavement layers it is reasonable to use the elastic model, if as the modules of elasticity of these layers the dynamic stiffness modules (i.e., the values of complex stiffness modules) for frequency cycle of load corresponding to the load speed by the vehicle wheel are taken. For comparisons of mechanical quantities (dsas) the Hooke's elastic and Huet - Sayegh and Bürgers viscoelastic models were used. Viscoelastic models are more adequate physically than the elastic one in relation to mineral-asphalt mixtures. On the other hand, the elastic model is much simpler when used to analyze the pavement than the viscoelastic one. It is not only the question of calculations of the dsas (displacement, strain and stress) components - but also the question of choise the appropriate, adequate physically viscoelastic model and the problem of identification of its material parameters.

Słowa kluczowe

PL

nawierzchnia drogowa; warstwa asfaltowa; model sprężysty

EN

road surface; asphalt layer; elastic model

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 3
• Strony: 4540--4553
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Nagórski R.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Instytut Dróg i Mostów, al. 00-637 Warszawa, Armii Ludowej 16

autor

Nagórska M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Instytut Dróg i Mostów, al. 00-637 Warszawa, Armii Ludowej 16

autor

Błażejowski K.

• ORLEN Asfalt sp. z o.o., 09-411 Płock, ul. Chemików 7

Bibliografia

• 1. Goodrich J. L., Asphaltic Binder Rheology, Asphalt Concrete Rheology and Asphalt Concrete Mix Properties. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, vol. 60 (1991), pp. 80- 120.
• 2. Hopman P.C., The Visco-Elastic Multilayer Program VEROAD. Heron, Vol. 41, 1996, No 1.
• 3. Huang Y.H., Stresses and Displacements in Visco-Elastic Layered Systems under Circular Loaded Areas. Proceedings of the 2nd International Conference on Asphalt Pavements, Ann Arbor 1967.
• 4. Judycki J., Modele Reologiczne Betonu Asfaltowego. Zeszyty Nauk. Pol. Gdańskiej, seria „Budownictwo Lądowe, nr 368 (1984).
• 5. Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych. GDDP – IBDiM, Warszawa 1997 oraz GDDKiA – Katedra Inżynierii Drogowej PG, Gdańsk 2013
• 6. Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych. GDDP – IBDiM, Warszawa 2001 oraz GDDKiA – IBDiM, Warszawa 2013
• 7. Lee H. J., Kim Y. R., Viscoelastic Constitutive Model for Asphalt Concrete under Cyclic Loading. Journal of Engineering Mechanics, v. 124 (1998), no 1, pp. 32-40.
• 8. Nagórski R., BłaŜejowski K., Nagórska M., Badania mieszanek mineralno-asfaltowych i analiza konstrukcji nawierzchni podatnych z uwzględnieniem trwałości nawierzchni. Raport z realizacji projektu badawczego na zlecenie ZDW Katowice i SKN Sp. z o.o. (Umowa nr WD/B/130702/1/1 z dn. 04.07.2013 r.), Instytut Dróg i Mostów Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2013
• 9. Nagórski R., BłaŜejowski K., Wiśniakowski P., Nagórska M., Analiza porównawcza właściwości materiałów Burgersa, Bogusłavskich i Zenera w świetle testów naprężenia i odkształcenia w odniesieniu do właściwości mieszanek mineralno-asfaltowych, Drogi i Mosty, Nr 1/2012, 5-32.
• 10. PN-EN 12697-26: Mieszanki mineralno-asfaltowe – Metody badań mieszanek mineralnoasfaltowych na gorąco – Część 26: Sztywność
• 11. Pronk A.C., Revival of the Huet-Sayegh Response Model. DWW-2003-29, RHED, Delft 2003.
• 12. Pronk A.C., The Variable Dashpot. DWW-2003-030, RHED, Delft 2003.
• 13. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie. Zał. 5. Projektowanie konstrukcji nawierzchni dróg. Dziennik Ustaw RP nr 43, poz. 430, Warszawa 1999.
• 14. Secor K.E., Monismith C.L., Viscoelastic Properties of Asphalt Concrete, Highway Research Board Procededings, 1962.
• 15. Shell Pavement Design Method. SPDM3.0 User manual. Shell International Oil Products BV, Bitumen Business Group 1998
• 16. Zbiciak A., Identification of Viscoelastic Properties of Asphalt-Aggregate Mixes Using Classical and Fractional Rheological Models. XXI Polish-Russian-Slovak Seminar „Theoretical Foundation of Civil Engineering”, Moscow-Arkhangelsk 2012, Proceedings, s. 187-196, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2012.
• 17. Zbiciak A., Mathematical description of rheological properties of asphalt-aggregate mixes. Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences, Vol. 61, No. 1 (2013), pp. 65-72.
• 18. Zbiciak A., Michalczyk R.: Identyfikacja doświadczalna i implementacja numeryczna modelu reologicznego mieszanki mineralno-asfaltowej. III tom serii wydawniczej „Monografie Zakładu Wytrzymałości Materiałów, Teorii Sprężystości i Plastyczności” pt. „Deformacje i wytrzymałość materiałów i elementów konstrukcji”, S. Jemioło i A. Szwed (red.), rozdz. 3, s. 41-50, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2013.