توجه به زوال خاک بستر خاکی پایدار در طراحی تحلیلی روسازی راه
چکیده
تثبیت خاک بستر جاده ممکن است خواص مکانیکی آن را بطور قابل توجهی بهبود بخشد، با این حال این مواد تحت اثر ترکیبی بار ترافیک تجمعی یا تراکمی و هوازدگی در طول زمان بدتر شده و عملکرد خو را از دست می دهند. هر چند که، روشهای فعلی طراحی جاده به بدتر شدن خاک تثبیت شده بی توجه هستند و در نتیجه استفاده از آنها ممکن است ناشی از زیر- طراحی آسفالت های جاده ای و به عنوان نتیجه تعمیر و نگهداری برنامه ریزی نشده و / یا گسیختگی زودرس جاده باشد. این تحقیق نتایج حاصل از یک برنامه تحقیقاتی کار تجربی ترکیبی، تحلیلی، و عددی است که روشی را جهت توسعه بکار برده بود که می توانست برای نخستین بار برای طراحی دقیق آسفالت های جاده ای ترکیبی خاک بستر تثبیت شده و برای پرداختن به این موضع مورد استفاده قرار گیرد. یک برنامه آزمایشی گسترده متشکل از آزمون دوام یا پایایی آزمایشگاهی برای تعیین رفتار مکانیکی خاک تثبیت شده بستر، از نظر مدول یا ضریب برجهندگی و تغییر شکل دائمی، تحت دوره های تر و خشک انجام شد. نتایج آزمون های دوام یا پایایی به منظور معتبر ساختن یک معادله پیش بینی تحلیلی مورد استفاده قرار گرفته بود که تغییراتی که بعد از دوره تر و خشک برای مواد رخ می دهد را در نظر داشت. این نتایج تجربی کاهش مدول یا ضریب برجهندگی پس از 25 چرخه تر و خشک سه نوع خاک بستر دانه ای نرم تثبیت شده با مقادیر مختلفی از سیمان و آهک را نشان می دهد. به منظور تکرار کافی وابستگی تنش عملکرد بسترهای تثبیت شده ای برای طراحی تحلیلی روسازی یا سنگ فرش ها، دو معادله مربوط به مدول برجهندگی خاک تثبیت شده و تاب فشردگی ساده (UCS) ایجاد شدند. معادلات پیشرفته همراه با یک مدل المان متناهی عددی یک سطح یا روسازی جاده برای تعیین بیشتر مورد استفاده قرار گرفت.
معرفی
سنگفرش یا روسازی و سطح جاده یک سیستم ساختاری است که برای یک دوره پیش تعیین شده از نظر زمانی و به منظور مقاومت در برابر اثرات ترکیبی ترافیک و محیطی طراحی شده است، به طوری که بستر آن به اندازه کافی محافظت شده و هزینه های عملیاتی خودرو و ایمنی آن در محدوده قابل قبول حفظ می شود (McElvaney و Snaith، 2002). هنگامی که طراحی ساختاری پیاده رو یا سنگفرش جاده با استفاده از فرآیند تحلیل یک مدل عددی با ساختار روسازی انجام می شود، برای تعیین تنش ها، تغییر شکل نسبی یا افزایش طول نسبی و تغییر شکل در مکان های مهم در ساختار پیاده رو یا سنگفرش نیز مورد استفاده قرار می گیرد. این مدل ها نیازمند توصیف مقدار مدولیا یا ضریب برجهندگی مناسبی برای مواد آسفالت جاده هستند. تنش بحرانی، افزایش طول نسبی و تغییر شکل خیلی مشخص از طریق ضرایب و تکرار آزمایشات آزمایشگاهی بار برای تدوین و فرمول بندی طراحی با مقادیر مجاز مقایسه شده است. اگرچه مدول یا ضریب انعطاف پذیر و مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی بسیاری از خاک های دانه ای بستر، بطور قابل توجهی تحت تاثیر تغییرات در رطوبت است. در نتیجه این خاکها اغلب باید به وسیله ابزار مکانیکی یا شیمیایی تثبیت شوند (لیتل، 1987؛ بل، 1996؛ ادیسون و Polma، 2007؛ سولانکی و همکاران، 2010؛ مسیر و همکاران، 2012؛ جیمسون، 2013؛ باورز و همکاران ، 2013؛ رسول و همکاران، 2015). با این وجود، خاک تثبیت شده هنوز هم می تواند زوال قابل توجهی با تکرار بار و هوازدگی تجربه کند (برای مثال کار وو و همکاران را ببینید، 2011).
abstract
The stabilisation of road subgrade soil may improve its mechanical properties considerably, however under the combined effect of cumulative traffic load and weathering these materials deteriorate over time and lose performance. However, current road design procedures neglect such deterioration of stabilised soils and consequently their use may result in the under-design of road pavements and as a result unplanned maintenance and/or premature road failure. To address this, this research presents the results of a research programme marrying experimental, analytical and numerical work which was used to develop a methodology which can be used for the first time to design accurately road pavements incorporating stabilised subgrade soils. An extensive experimental programme was carried out consisting of laboratory durability tests to determine the mechanical behaviour of stabilised subgrade soils, in terms of resilient modulus and permanent deformation, under cycles of wetting and drying. Results of the durability tests were used to validate an analytical predictive equation which considers the changes that take place to the material after cycles of wetting and drying. The experimental results show a decrease in the resilient modulus after 25 cycles of wetting and drying cycles for three types of fine grained subgrade soils stabilised with varying amounts of lime-cement. In order to adequately replicate the stress dependency of the performance of the stabilised subgrades for analytical pavement design, two equations were developed that relate the resilient modulus of a stabilised soil with unconfined compressive strength (UCS). The developed equations were utilised with a numerical finite element model of a road pavement to determine the most appropriate road pavement designs, on an engineering basis, for a variety of stabilised soils.
Introduction
The road pavement is a structural system which is designed, for a predetermined period of time, to withstand the combined effects of traffic and the environment so that the subgrade is adequately protected and that vehicle operating costs and safety are maintained within acceptable limits (McElvaney and Snaith, 2002). When carrying out the structural design of road pavements using an analytical process a numerical model of the pavement structure is used to determine the stresses, strains and deformations at critical locations within the pavement structure. Such models require the characterisation of appropriate resilient modulus values for the materials comprising the road pavement. The critical stresses, strains and deformations so determined are compared with allowable values determined via repeated load laboratory experiments to formulate the design. The resilient modulus and resistance to permanent deformation of many fine-grained subgrade soils however is affected considerably by changes in moisture content. As a result these soils often require stabilisation by mechanical or chemical means (Little, 1987; Bell, 1996; Addison and Polma, 2007; Solanki et al., 2010; Rout et al., 2012; Jameson, 2013; Bowers et al., 2013; Rasul et al., 2015). Nevertheless, stabilised soils can still experience notable deterioration with load repetition and weathering (see for example Wu et al., 2011).
چکیده
معرفی
برنامه تجربی
معادله دوام
ضریب یا مدول غیرخطی برجهندگی
تجزیه و تحلیل بخش روسازی
زوال تدریجی مدول برجهندگی
نمونه طراحی روسازی
نتایج
abstract
Introduction
Experimental programme
Durabilty equation
Resilient modulus nonlinearity
Pavement section analysis
Progressive deterioration of resilient modulus
Pavement design example
Results
Concluding discussion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه