Моделирование демонстрирует преимущества геосетки

Apr 05, 2024

Улучшенное моделирование георешетки для использования с программным обеспечением MnDOT для проектирования дорожного покрытия, MnPAVE Flexible, позволит проектировщикам дорожного покрытия моделировать полевые испытания жесткости и устойчивости дорожных покрытий на основаниях с георешеткой и без нее. MnDOT использует результаты моделирования недавнего исследования для разработки входных данных для проектирования, которые количественно определяют преимущества георешетки с точки зрения срока службы дорожного покрытия и толщины заполнителя.

«Это инновационное исследование будет особенно полезно для проектов в районах с плохим земляным полотном. Мы тесно сотрудничали с производителем георешетки для разработки кодов, которые точно моделируют поведение георешетки в дорожном покрытии», — сказал Брюс Танквист, инженер по компьютерным приложениям для дорожных покрытий, Отдел проектирования дорожных покрытий MnDOT.

Многие автомагистрали в Миннесоте построены на мягком грунте. Эти слабые основания снижают срок службы дорожного покрытия. В прошлом древесина и цемент использовались для придания жесткости фундаменту дорожного покрытия с переменным успехом. Однако за последние 20 лет было доказано, что георешетки являются выгодным и экономически эффективным методом придания жесткости существующей конструкции дорожного покрытия.

Георешетка представляет собой жесткую полимерную ленту с отверстиями, которые соединяются с заполнителем в основании. Материал помещается в новое или восстановленное основание из заполнителя, обычно на две трети расстояния от верха основания. После укладки оставшегося заполнителя дорога покрывается асфальтом или бетоном.

Geogrid увеличивает жесткость базового слоя заполнителя, фиксируя заполнитель на месте для повышения устойчивости. Хотя преимущества георешетки наблюдались и в прошлом, они не были количественно оценены для целей проектирования дорожного покрытия, и проектировщики не смогли включить эти свойства в свои расчеты при проектировании дорожного покрытия. Георешетку иногда рассматривали как дополнительные расходы, не имеющие расчетной выгоды.

В исследовании 2016 года также была поставлена ​​задача количественно оценить преимущества георешетки в механистическом проектировании, но результаты испытаний на прогиб были неубедительными и не подтвердили надежный расчетный фактор для использования георешетки в заполнителе.

Проектировщики дорожного покрытия MnDOT запросили модель, показывающую, как использование георешетки в основании проезжей части влияет на срок службы дорожного покрытия. Исследователи использовали новое программное обеспечение для оценки поведения георешетки в различных вариантах конструкции и количественной оценки ее преимуществ для характеристик дорожного покрытия с помощью программного обеспечения для проектирования дорожного покрытия MnDOT, MnPAVE Flexible.

Обновленное программное обеспечение использовалось для расширения возможностей моделирования георешеток и тестирования смоделированных неармированных и армированных геосеткой оснований. Исследования начались с определения параметров георешетки, полезных при моделировании и в качестве входных данных для MnPAVE. Исследователи работали с производителем георешетки, чтобы указать и закодировать физические характеристики и свойства трехосной георешетки (с отверстиями треугольной формы), используемой в полевых условиях для моделирования.

Затем исследователи тесно сотрудничали с разработчиком программного обеспечения для совершенствования возможностей моделирования, расширяя предыдущую работу, посвященную двухосной геосетке (с отверстиями прямоугольной формы), включая трехосную георешетку, а также моделируя поведение геосеток в переменных параметрах для георешетки и заполнителя.

Модели георешетки и заполнителя были тщательно протестированы, корректировались характеристики георешетки и заполнителя, а также моделировались испытания динамического конусного пенетрометра (DCP) и легкого дефлектометра (LWD). Исследователи собрали результаты численного моделирования характеристик георешетки и агрегатов для использования с программным обеспечением для проектирования MnPAVE и для разработки расчетных факторов, позволяющих количественно оценить влияние георешетки на характеристики дорожного покрытия.

Полевые испытания предыдущих исследований были недостаточно подробными, поскольку они не включали конкретную структуру дорожного покрытия и состояние земляного полотна под каждым местом испытаний на прогиб. Кроме того, лабораторные испытания, в ходе которых оценивалась георешетка путем проверки ее поведения в цилиндрах размером 6 на 12 дюймов, плохо коррелировали с размерами и формами полевых установок георешеток.

Эффективное моделирование помогает количественно оценить преимущества георешеток. Моделирование, разработанное в этом исследовании, эффективно позволило устранить разрыв между полевыми и лабораторными исследованиями путем испытания сил в моделях площадью 1 квадратный фут с толщиной заполнителя от 4 до 12 дюймов, что больше подходит для оценки поведения георешетки и заполнителя в полевых условиях. .