авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |

«Секция 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И МОСТОВ УДК 625. 7:624.2 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО ...»

-- [ Страница 2 ] --

УДК 625.7/ К ВОПРОСУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИНТЕТИЧЕСКОЙ АРМИРУЮЩЕЙ ПРОСЛОЙКИ В ВИДЕ СЕТКИ С АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ СЛОЕМ А.В. Василевич Национальный транспортный университет, г. Киев Развитие теоретических основ применения синтетических изделий раз ных видов является необходимым условием их обдуманного и эффективного использования.

Существует три принципиальных подхода к разработке теоретических основ решения какой-нибудь проблемы в дорожном строительстве, в том числе и проблемы эффективного использования геосинтетики:

решение проблемы в чисто эмпирической форме;

решение с использованием теоретических знаний;

решение проблемы путем объединения теоретических и эмпириче ских знаний.

В мировой практике часто преобладает первый подход, который состоит в накоплении эмпирического опыта, который базируется в значительной ме ре на инженерной интуиции. Полученные таким путем данные имеют значи тельные ограничения, которые связаны с климатическими и технологиче скими условиями и условиями эксплуатации. Значительным недостатком эм пирического подхода является также то, что накопление данных требует очень много времени.

Решение проблемы необходимо искать в развитии научных основ и практических методов на достаточно строгой теоретической базе и проверять результаты на практике.

Выяснив суть общего подхода к решению вопросов, связанных с гео синтетикой, перейдем к конкретной задаче.

При армировании асфальтобетонного слоя геосинтетической армирую щей прослойкой в виде сетки между асфальтобетоном и сеткой в зоне их контакта возникают силы и явления, которые характеризуют их взаимодей ствие. К последним относится адгезия – явление, которое состоит в сцепле нии частичек с поверхностью макроскопических тел в результате действия поля сил, которые создают межатомные и междумолекулярные связи. К меж атомным относится ионная связь, которая возникает в результате самостоя тельной ионизации поверхностей.

К другим связям, которые обуславливают адгезию, относятся протонная (водородная) связь и разного рода междумолекулярные связи, к которым принадлежат дисперсные силы, конформационные, ориентационные и ин дукционные.

Приведенные выше силы, которые обуславливают адгезию, не могут быть определены для случая сцепления геосинтетической сетки из слоя ас фальтобетона, так как для большой группы сил к настоящему времени не по лучено каких-либо количественных зависимостей.

Если бы была возможность расчета силы адгезии, то максимальное ка сательное напряжение max в зоне контакта асфальтобетона с прослойкой выразилось бы зависимостью F max f Pn ад, (1) S где f – коэффициент трения;

Pn – нормальное напряжение;

Fад – сила адге зии;

S – площадь контакта.

На практике силы адгезии учитывают путем применения эмпирических параметров и зависимость (1) записывают в виде max Pn tg аб С с б, (2) где аб – угол внутреннего трения асфальтобетона с поверхностью прослой ки с учетом действия битума;

C c – сила механического зацепления зерен ас фальтобетона за армирующую сетку;

б – силы сцепления прослойки с ас фальтобетоном, обусловленные наличием и свойствами битума.

аб зс аб мо C мо б сс Р График для определения максимального касательного напряжения Из уравнения видно, что максимальное касательное напряжение при сдвиге max в зоне контакта асфальтобетона с прослойкой зависит в одном случае от свойств минерального остова аб по отношению к размеру ячеек б, сетки, в другом – от сил сцепления обусловленных свойствами битума и материалов для пропитки сетки.

На рисунке показана последовательность определения параметров сдви га: в результате сдвига уплотненного минерального остова асфальтобетона мо сначала определяется его угол внутреннего трения мо и зацепления Сс, а потом при сдвиге асфальтобетона аб с таким же минеральным остовом определяется сцепление С в асфальтобетоне и по разности C Cc определя ется сила сцепления б.

При больших значениях внутреннего трения и зацепления минерального остова заданной прочности на сдвиг можно достичь при относительно не большом сцеплении, что обусловлено высокой вязкостью битума, а также путем применения минеральных материалов с маленькими значениями аб и Сс. Но свойства минерального материала в диапазоне эксплуатационных температур практически не изменяются, в то время как свойства битума сильно зависят от температуры. Поэтому необходимо подбирать синтетиче скую армирующую сетку соответственно гранулометрическому составу ас фальтобетона с целью повышения силы зацепления и сцепления при высоких температурах.

Библиографический список 1. Применение геосинтетики и геопластиков при строительстве и ремонте автомо бильных дорог// Труды Союздорнии. – Вып. 196. – М., 1998.

2. Зимон А.Д. Что такое адгезия. – М.: Наука, 1983. – 178 с.

3. Заднепровский Р.П. О расчете сил трения с учетом адгезии//Строительные и до рожные машины. – № 3. –1978.

4. Дорожный асфальтобетон / Под ред. Л.Б. Гезенцвея. – М.:Транспорт, 1985. –336 с.

УДК 625.731. ПРИМЕНЕНИЕ ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ТОНКОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ В.Я. Савенко, д-р техн. наук, профессор, В.И. Каськив, канд. техн.

наук, доцент, О.Г. Островерхий, канд. техн. наук, доцент Национальный транспортный университет, г. Киев На Украине, на стыке тысячелетий, в дорожной отрасли начали возрож даться эмульсионные технологии, о которых в годы политической неста бильности полностью забыли.

Начиная с 1996 года, в практику дорожного строительства вновь вво дится применение тонкослойных эмульсионно-минеральных покрытий.

Хороший симбиоз с практикой в этом вопросе выявляет наука. Уже раз работан и утвержден «Технологический регламент на устройство тонкослой ных покрытий с битумоминеральных смесей», утверждаются технические условия на литые эмульсионно-минеральные смеси и холодные асфальтобе тоны, а также ведомственные строительные нормы на устройство покрытий из этих смесей. Данные нормативные документы базируются на следующих положениях.

Как известно, на сегодняшний день в дорожной практике широко распространены катионные битумные эмульсии, а поскольку литые эмульсионно-минеральные смеси являются композитным материалом, где основным компонентом есть эмульсии, их предлагается использовать как первый классификационный признак.

Различают смеси трех видов:

на эмульсиях на основе чистого битума;

на модифицированных битумных эмульсиях на основе латекса;

модифицированных битумных эмульсиях на основе битумополи мера.

Каждый вид смеси, в свою очередь, в зависимости от максимального размера зерен минерального материала делится на типы: песчаная – 0/5 мм (0/4 мм при рассеивании на сите с квадратными отверстиями);

мелкозернистая – 0/7 (0/6);

среднезернистая – 0/10 (0/8);

крупнозернистая – 0/15 (0/11).

Исходя из этого, авторами предлагается следующая классификация сме сей:

– Литая эмульсионно-минеральная смесь – смесь, которая получается смешиванием при температуре окружающей среды в смесителе укладчика таких компонентов: каменного материала с максимальным размером зерен мм, минерального наполнителя (ей), воды и битумной эмульсии.

– Холодная литая асфальтобетонная смесь – смесь, которая получается смешиванием при температуре окружающей среды в смесителе укладчика таких компонентов: каменного материала с максимальным размером зерен мм, минерального наполнителя (ей), воды и модифицированной битумной эмульсии.

Функции первой – обеспечение шероховатости и водонепроницаемости на дорогах с небольшой интенсивностью и в качестве нижнего профилирующего слоя под двухслойное покрытие на основе холодного литого асфальтобетона.

Функции второй аналогичные, только с учетом того, что при укладке смесей получается слой толщиной 0,8–1,5 см, их целесообразно использовать на дорогах высоких категорий при больших интенсивностях движения.

В заключение хотелось бы отметить, что в русле поднятых вопросов нам было бы очень интересно мнение российских коллег.

УДК 691. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПОЛИМЕРА «ВИСКОПЛАСТ»

ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОНА Е.В.Каганович, канд. техн. наук, Г.Г.Измайлова, ст. науч. сотр.

ОАО «КаздорНИИ», г. Алматы В ОАО «КаздорНИИ» проведены лабораторные исследования эффек тивности введения в состав асфальтобетона полимерной добавки «Виско пласт», выпускаемой немецкой фирмой «Romex». Добавка «Вископласт»

создана на основе -олефина и представляет собой насыщенный углеводо родный полимер, не содержащий функциональные группы, поставляется в виде гранул. Введение добавки осуществляется непосредственно на разогре тые каменные материалы, смесь перемешивается в течение 30-40 секунд, за это время «Вископласт» расплавляется, равномерно обволакивает поверх ность минерального материала, образуя клейкую полимерную пленку, далее в смесь подается минеральный порошок и битум.

Данная технология приготовления полимерасфальтобетонной смеси с использованием добавки «Вископласт» способствует формированию более стабильной структуры материалов. Исследование свойств полимерасфальто бетона проводили на составе смеси, соответствующей требованиям ГОСТ 9128 I марки для типа Б с использованием каменных материалов различных пород (кислых и основных) и вязкого битума БНД 60/90. В качестве кон трольной смеси использовали тот же состав, но без добавки «Вископласт». В ходе исследований уточнено рациональное содержание «Вископласта». При использовании каменных материалов основных пород оно составляет 6% от массы битума, при использовании каменных материалов кислых пород – 7% от массы битума.

Показатели физико-механических и эксплуатационных свойств полиме расфальтобетона определены путем испытания образцов по методам госу дарственных стандартов ГОСТа, американских стандартов AASHTO и от дельных положений технических условий «Суперпейв». Результаты пред ставлены в таблице.

Из результатов испытаний следует, что добавка «Вископласт» по срав нению с обычным асфальтобетоном позволяет:

понизить водонасыщение, пористость минеральной части и остаточ ную пористость асфальтобетона;

увеличить прочность при сжатии при температурах 20, 50 и 0С и стабильность по Маршаллу;

увеличить водостойкость при длительном водонасыщении и по Мар шаллу;

повысить сцепление образцов при сдвиге (сдвигоустойчивость);

увеличить предел прочности при расколе при 0С (трещиностой кость).

Таким образом, анализ результатов испытаний позволяет сделать вывод об улучшении качества асфальтобетона с добавкой «Вископласт», а следова тельно, об увеличении его долговечности и снижении эксплуатационных за трат. В настоящее время разработан проект технических условий на полиме расфальтобетонные смеси и полимерасфальтобетон с «Вископластом» и предполагается проведение широкого опытного апробирования в производ ственных условиях.

УДК 624.2/8:625. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА Н.А.Цыценко, канд. техн. наук, Н.А. Мачина, инженер, А.Г.Белов, инженер ОАО «КаздорНИИ», г.Алматы В настоящее время при строительстве и реконструкции мостов с проле тами длиной до 24 м на автомобильных дорогах Республики Казахстан при меняются типовые конструкции деформационных швов закрытого типа. Ос новными элементами таких швов являются металлический лоток, устанавли ваемый в зазор между торцами балок смежных пролетов или между торцами балок и шкафной стенкой крайней опоры, различные заполнители лотка и за зора в бетоне выравнивающего и защитного слоев. Назначение лотка – отво дить воду, попавшую в зазор, и удерживать заполнение. Заполнение должно обеспечивать герметичность зазора и предотвращать его засорение. Такие швы рассчитаны на горизонтальные перемещения в зазоре величиной не бо лее 20 мм.

Обследование 300 мостов, проведенных с 1998 по 2002 гг. ОАО «Каз дорНИИ», выявило около 95% разрушений швов закрытого типа. Стремле ние предотвратить разрушение швов закрытого типа привело к появлению таких конструктивных решений, в которых делается попытка включить в ра боту большие участки верхних слоев асфальтобетона, воспринимающие воз действие перемещений.

Как известно из работ [1], для создания непрерывной проезжей части применяется способ, основанный на перекрытии деформационных швов ар мированным асфальтобетоном, описанных в статье И.Д.Сахаровой и Г.А.Мажуги. Конструкция шва отличается оригинальностью идеи, но доста точной сложностью исполнения: необходимость устройства углублений в плите балок, металлического окаймления торцов, прижимных приспособле ний. Кроме того, при устройстве этих швов применяются специальные мате риалы: литой асфальтобетон специально подобранного состава, сетки из спе циальных синтетических материалов, структурно усиленный асфальтобетон.

Окончательное расстройство шва происходит в весьма короткий срок экс плуатации (2-3 года). Вследствие разрушения металла лоток, как правило, устраивается из жести. Заполнение шва при этом проваливается в зазор, по сле чего на опору беспрепятственно начинают поступать вода, грязь, мусор.

Для предотвращения такого явления деформационный шов предлагается смещать за пределы зазора на расстояние 200 мм и более (рисунок). В месте сопряжения пролетного строения с береговыми опорами моста шов следует располагать над переходными плитами.

Конструкция деформационного шва:

1–асфальтобетон;

2–гидрофобный бетон;

3–лист прокатной стали;

4–лист техни ческой резины;

5–арматурная сетка;

6–арматура;

7–гидрофобный бетон;

8– мастика;

9–щебень, пропитанный мастикой Деформационный шов применяется при реконструкции старых мостов, его технология изготовления приведена ниже.

На существующий шов между смежными пролетными строениями ук ладывается слой технической резины на ширину 350 мм, на который укла дывается лист прокатной стали. На лист укладывается гидрофобный бетон по ВСН 85-68, армированный сеткой 100х100 (6 мм), и вставляется арматура, наполовину покрытая битумом и расположенная поперек моста с шагом мм. На месте будущего деформационного шва слой гидрофобного бетона прерывается деревянным брусом шириной 40 мм. После набора прочности бетона доску убирают, а шов заливают битумной мастикой «Ижора». Покры тие на мосту выполняют 2-слойным плотным асфальтобетоном, в зоне же шва покрытие заполняют на ширину 140 мм щебнем фракции 10-20 мм, про питанным той же мастикой.

Предлагаемая конструкция смещённого шва даже при появлении трещин в асфальтобетоне не допустит проникновения воды и грязи на опорные час ти, поскольку заполнение шва не проваливается, шов прост в исполнении и ремонте.

Библиографический список 1. Сахарова И.Д., Мажуга Г.А. Перекрытие деформационных швов проезжей части мостов армированным асфальтобетоном // Автомобильные дороги.– №7.– 1973.

УДК 625. 76. МЕХАНИЗАЦИЯ УДАЛЕНИЯ НЕЖЕЛАТЕЛЬНОЙ ДРЕВЕСНО КУСТАРНИКОВОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВДОЛЬ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ Ф.К.Абдразаков, д-р техн. наук, профессор, А.Д. Соловьев, канд. техн. наук, доцент Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова При эксплуатации многих объектов народного хозяйства возникает необходимость удаления нежелательной древесно-кустарниковой растительности. К таким объектам можно отнести автомобильные и железные дороги, мелиоративные каналы и гидротехнические сооружения, линии электропередачи, строительные участки и т.п. Например, интенсивное и неконтролируемое распространение данной растительности вдоль автомобильных и железных дорог способствует ухудшению их эксплуатации (затрудняет движение, разрушает дорожные покрытия, засоряет их опавшей листвой, ветками и т.д.), растущая под линиями электропередачи древесная растительность затрудняет их ремонт и нередко повреждает провода.

Для решения проблемы комплексной очистки подобных эксплуатиру емых сооружений нами предлагается технология и технические средства, позволяющие механизировать процесс удаления и утилизации данной растительности. Технология очистки включает использование трех этапов:

срезание надземной части кустарника;

удаление и утилизацию срезанной растительности;

обработку пней срезанного кустарника для предотвращения возобновления роста побегов.

Для повышения эффективности использования данной технологии необ ходимо при возможности совмещать выполнение данных операций путем использования многофункциональных машин.

Анализ литературных источников показал, что отсутствуют специа лизированные технические средства и рабочие органы для эффективного и производительного выполнения приведенных технологических операций.

Нами разработана классификация машин для обеспечения комплексной механизации очистки дорожных покрытий и мелиоративных каналов от нежелательной древесно-кустарниковой растительности (рисунок).

Машины для удаления древесно-кустарниковой растительности вдоль дорожных покрытий Химического Механического действия с одновремен- Термического действия ным угнетением пней арборицидами действия С активными рабо- С пассивными рабо Аэрозольные генераторы чими органами чими органами Опрыскиватели Газопламенные Огнеметные Кусторезы с односторон часть растительности без чающие растительность Срезающие надземную Бульдозеры с односто Срезающие и измель ронним отвалом измельчения ним отвалом Погрузчики срезанной растительности в транспортные средства Классификация технических средств для удаления древесно-кустарниковой растительности вдоль дорог и каналов Из трех типов машин (химического, термического и механического дей ствия) наиболее целесообразно использовать именно машины механического действия в связи с тем, что машины химического и термического действия оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду.

Внедрение предложенной технологии и технических средств вдоль до рожных покрытий, каналов, линий электропередачи, в лесном хозяйстве и строительстве позволит эффективно и производительно осуществлять удале ние нежелательной древесно-кустарниковой растительности, исключив тру доемкие технологические операции по корчевке пней с последующим раз равниванием поверхности.

УДК 625. РАЗРАБОТКА КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ГРУНТАХ С НИЗКОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ В УСЛОВИЯХ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ А. Н. Баранов, канд. техн. наук, доцент, Н.Д. Гайденок, д-р техн. наук, профессор, В. Ф. Чумаков, ассистент, Р. А. Ясинский, ассистент г. Красноярск На фоне общего экономического спада и разрыва экономических связей произошло резкое сокращение объемов заготовки, а следовательно, и объе мов вывозки древесины. В этих условиях строительство лесовозных автомо бильных дорог круглогодового действия повсеместно практически полно стью прекратилось и не ведется уже более 10 лет. Истощение лесных масси вов, тяготеющих к дорогам круглогодового действия, заставило перейти ле созаготовительные предприятия на сезонную вывозку (по зимникам). Основ ным недостатком зимних дорог является ограниченность периода их исполь зования. Это приводит к ограничению сезона вывозки. Сокращенный период вывозки приводит к необходимости использовать расширенный парк автопо ездов для вывозки запланированных объемов древесины. В оставшийся пе риод года основная часть автопоездов простаивает. В конечном итоге такое положение вещей приведет к тому, что затраты на вывозку древесины срав няются с прибылью, полученной от реализации этой древесины. Для нор мального функционирования леспромхозов они не должны превышать 30% от прибыли.

Общим недостатком временных дорог является недоступность лесосек после завершения лесозаготовок, а это затрудняет проведение противопо жарных мероприятий и работ по лесовозобновлению, что приводит к ухуд шению экологической обстановки. Все вышесказанное связано с необхо димостью строительства постоянных дорог.

Во второй дорожно-климатической зоне на грунтах с низкой несущей способностью из-за их повышенной влажности использование землеройной техники ограничено жарким сухим периодом года малой продолжительно сти. Для продления строительного сезона на грунтах с низкой несущей спо собностью возведение земляного полотна осуществляют и в зимнее время, когда вода в грунте находится в связном состоянии.

По данным профессора Зеленина, из всех известных способов разработ ки мерзлых грунтов технология с использованием рыхлителей на базе мощ ных тракторов является наименее энергоемкой. Этот способ заключается в:

разрыхлении верхнего мерзлого слоя грунта;

удалении его в отвал, так как существующая технология допускает использование ограниченного объема мерзлого грунта в насыпи (20%);

далее следует набор талого грунта из боко вых резервов;

перемещение его в насыпь;

послойное разравнивание;

послой ное уплотнение земляного полотна.

Этот способ, на наш взгляд, также имеет ряд недостатков. В процессе строительства толщина мерзлого слоя грунта увеличивается, а все известные способы предохранения грунта от промерзания приводят к дополнительным затратам и не дают должного эффекта. При любом способе предохранения грунта от промерзания к середине зимы мощность мерзлого пласта превыша ет один метр. Процесс набора и перемещения грунта в земляное полотно свя зан с его разрыхлением, а дальнейшей операцией строительства является его уплотнение. Все это приводит к дополнительным энергозатратам.

Чтобы исключить процессы разрыхления и уплотнения грунта, мы пред лагаем следующие способы возведения земляного полотна.

На подготовленном участке (корчевка пней, удаление растительного слоя) в зимнее время, после того как глубина мерзлого слоя превысит 0,7м, в боковом резерве формируют поверхность блоков путем нарезания швов в целике так, чтобы ширина блоков равнялась 0,9 м, а длина рассчитывается в зависимости от грузоподъемности механизма, использующего при переме щении блоков тело насыпи. Ширина 0,9 м рекомендована профессором Зеле ниным из-за значительных усилий, возникающих при отрыве мерзлого грун та (первый способ). При отрыве блока по границе мерзлоталого грунта ши рина блока может быть увеличена до 1,5 м (второй способ). Далее грунтовые блоки отрывают от целика и перемещают в земляное полотно. Производят укладку грунтовых блоков более плотной нижней частью в грунтовом масси ве, вверх, в тело земляного полотна, что не противоречит теории дорожного строительства. После схода снежного покрова и оттаивания земляного по лотна производится планировка и уплотнение ее поверхности.

Данный способ возведения земляного полотна позволяет значительно ускорить начало строительства дороги из-за более интенсивного просушива ния земляного полотна, так как к началу весеннего таяния снегов земляное полотно расположено выше уровня земли, а уровень стояния грунтовых вод непосредственно у дороги снижается из-за образовавшихся придорожных кюветов вследствие выемки из боковых резервов грунтовых блоков. Кроме этого, предлагаемые способы позволяют снизить энергоемкость процесса возведения земляного полотна по сравнению с существующей технологией.

УДК 625.855.3.624.042. ОЦЕНКА ДОПУСТИМОЙ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ УПРУГОСТИ НЕЖЁСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ДИАГНОСТИКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ A.M. Стрижевский ГП «РосдорНИИ»

При проведении диагностики автомобильных дорог полевые работы по оценке прочности нежёстких дорожных одежд являются наиболее трудо ёмкими. Одной из основных целей диагностики автомобильных дорог явля ется укрупнённое определение объёмов и адресов ремонтных работ. По ре зультатам оценки прочности нежёстких дорожных одежд назначают участки дорог, требующие ремонта, и определяют толщины слоев усиления. В соот ветствии с [1 и 2] при проектировании усиления существующей дорожной одежды минимальную толщину слоя усиления из материала, содержащего органическое вяжущее, следует назначать с учётом интенсивности воздей ствия движущихся автотранспортных средств (таблица). При этом в лю бом случае минимальная толщина слоя усиления из крупнозернистого ас фальтобетона не должна быть меньше 6 - 7 см, а для мелкозернистого ас фальтобетона –3 - 5 см.

Минимальные толщины слоев усиления нежёсткой дорожной одежды Приведенная интенсивность 100 200 500 1000 2000 5000 воздействия нагрузки, ед./сут Минимальная толщина сло- 7 8 10 12 13 15 ёв усиления из материала, содержащего органическое вяжущее, см Таким образом, если независимо от результатов расчёта толщину слоев усиления следует назначать не меньше допустимых значений, то, следова тельно, эти значения характеризуют допустимую точность назначения этих толщин.

Толщину слоев усиления нежёсткой дорожной одежды определяют путём послойного расчёта [1 и 2]. При этом существующая дорожная одежда рассматривается в качестве основания. Фактический модуль упругости об следуемой дорожной одежды, определённый по результатам полевых испы таний, характеризует это основание при послойном расчёте. Выполненные расчёты показали, что даже при допущении существенных погрешностей в величине этого модуля упругости (25-30%) расчётная толщина слоя усиле ния изменяется на величины, сопоставимые с минимально допустимыми толщинами этих слоёв (рисунок).

Относительная погрешность фактического модуля упругости, % Отсюда следует вывод, что, по крайней мере, при определении укруп нённых объёмов и адресов ремонтных работ по результатам диагностики автомобильных дорог при соответствующем технико-экономическом обос новании допустимо использовать менее точные, но более производительные методы оценки прочности нежёстких дорожных одежд. В частности, мож но рекомендовать для практического использования ускоренный метод оценки прочности нежёстких дорожных одежд, основанный на зависимости между коэффициентом прочности и коэффициентом надёжности дорожной конструкции [3].

Библиографический список 1. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежёсткого типа. ВСН 46-83/ Министерство транспортного строительства СССР. –М.: Транспорт, 1985. –157 с.

2. Оценка прочности нежёстких дорожных одежд. Отраслевые дорожные нормы. ОДН 218.1.052. –2002. – М., 2002. – 62 с.

3. Стрижевский A.M. Ускоренный метод оценки прочности нежёстких дорожных одежд при проведении диагностики автомобильных дорог// Тезисы докладов Всероссий ской научно-технической конференции «Новые технологии конструкции и материалы при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог общего пользования Рос сийской Федерации» /Кубанский государственный технологический университет. – Геленджик,2002. – С.44–46.

УДК 625.75+536. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОКРЫТИЙ А.Н. Шестаков, ст. преподаватель Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Негативная роль температурной неоднородности (ТН) порций асфаль тобетонных смесей в процессе строительства покрытий многопланово про является: в повышении вероятности брака;

в снижении однородности и ровности покрытий и связанной с ними экономической эффективностью строительства.

Влияние ТН на технологический процесс наиболее существенно про является после укладки смеси в уплотняемый слой и определяется:

– разностью между максимальным и минимальным значениями и на чальной температуры уплотняемого слоя (реализация ТН «по начальному условию»);

– величиной размаха значений температурного поля уплотняемого слоя (реализация ТН «по граничным условиям»).

Основные результаты выполненного нами исследования ТН смеси [1,2,3,4,5]:

1. Величина ТН определяется разностью t mt между значением стохастического температурного поля t и его математическим ожиданием m t. Обоснованы и применены меры и показатели ТН, дающие всесторон нее описание ТН.

2. Общие аналитические методы исследования ТН основаны на раз ложении общей величины ТН на сумму частных – стохастически неза висимых – видов ТН:

– разложение на сумму частных значений «по геометрическим координатам», «по времени», «по стохастическим параметрам поля»;

– разложение на сумму частных значений «по начальным усло виям» и «граничным условиям».

3. Принцип «минимальных температур» основан на соблюдении тех нологического регламента для всего объёма уплотняемой смеси.

4. Температурное поле порции смеси на всех стадиях технологическо го процесса подчиняется теплофизическим вариантам принципов «консер вативности», «смещения», Ле Шателье (по стохастическим параметрам температурного поля), составляющим основу инженерного метода «базо вой точки» Ю.Д. Арсеньева.

5. Квантильный метод построения расчётных формул температурно технологических параметров с заданным уровнем надёжности и учёт свой ств монотонной зависимости температурного поля от этих параметров (или одних величин от других) позволили усовершенствовать формулы для их расчёта.

6. Выполнено теплофизическое описание детерминированных и веро ятностных закономерностей технологических операций – транспортирова ния, перемешивания, уплотнения порций асфальтобетонной смеси. Учтена зависимость теплофизических свойств смеси от переменной плотности.

7. Обоснован вероятностный механизм влияния фактора неоднород ности параметров используемых автосамосвалов на температурно-тех нологические параметры. Этот механизм описывается вероятностной сме сью законов распределений температурно-технологических параметров, соответствующих отдельным самосвалам или их однородным группам.

Библиографический список 1. Шестаков В.Н., Шестаков А.Н. Моделирование теплофизической неодно родности строительной смеси в технологическом процессе: Тез. докл. II Межд. научно практ. конф.// Автомобильные дороги Сибири, 20–24.04.1998 г. – Омск: Изд-во СибА ДИ, 1998. – С. 49–51.

2. Шестаков А.Н., Шестаков В.Н. Результаты наблюдений за неоднородностью температурного режима смеси и плотности покрытия // Вестник КазАТК. – 2001. – №6.

– С. 34–38.

3. Шестаков А.Н., Шестаков В.Н. О влиянии стохастических факторов на веро ятностные законы распределений температур по объёму порции строительной смеси // Вопросы фундаментостроения и геотехники: Сб. науч. трудов. – Омск: Изд-во СибА ДИ, 2002. – С. 89–92.

4. Шестаков А.Н., Шестаков В.Н. Оценка неоднородности детерминированного температурного поля асфальтобетонной смеси в процессе транспортных операций // Вопросы фундаментостроения и геотехники: Сб. науч. трудов. – Омск: Изд-во СибА ДИ, 2002. – С. 101–107.

5. Шестаков А.Н. Температурное поле асфальтобетонного слоя в процессе уп лотнения // Вопросы фундаментостроения и геотехники: Сб. науч. трудов. – Омск:

Изд-во СибАДИ, 2002. – С. 121–133.

УДК 625.7+ 505. ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ Л.М. Карташкова Оренбургский государственный университет Система изучения и оценки природных условий для целей дорожного строительства должна разрабатываться, опираясь на положение о взаимо связи и взаимообусловленности в природе. «Вся доступная нам природа образует некую систему, некую совокупную связь тел». Объектами изуче ния и оценки в этой системе являются взаимосвязанные и взаимообуслов ленные компоненты природы. Так как строительство автомобильных дорог приводит к изменениям и нарушениям структуры и связей компонентов природы, то в эту деятельность должны включаться вопросы охраны при роды и рационального использования природных ресурсов. Значит одним из важнейших вопросов должно стать при проектировании автомобильных дорог природоохранное районирование.

Природоохранное районирование выявляет и сохраняет уникальные природные территориальные комплексы, обеспечивает разумное использо вание природных ресурсов, предусматривает последствия дорожного строительства. Все данные, которые будут получены в результате дорож ного районирования, позволят учесть многие факторы, влияющие на вы бор вариантов трассы дороги, а также на методы ее строительства и экс плуатации. Задача проектирования а/д в настоящее время усложняется природоохранными требованиями, которые постоянно возрастают с рос том автомобилизации. Все проектные решения, связанные с охраной при роды, должны быть увязаны системой «природный территориальный ком плекс – автомобильная дорога».

Одновременно с проложением трассы дороги возникает вопрос об её связи с окружающей средой: изменить или сохранить существующий ландшафт. Учитывая технические нормативы, приспособление дороги к требованиям охраны окружающей среды все в большем объеме сводится к использованию подземного пространства. Сооружают тоннели, выемки, подземные переходы. Эти меры не только уменьшают распространение транспортного шума, но и приводят к улучшению состава воздуха на доро ге, а главное, при этом ландшафт дорогой не затрагивается и возле насе ленных пунктов уменьшается потребность в шумозащитных экранах.

При строительстве дорог требуются большие площади земельных угодий, а изъятие земли из сельскохозяйственного использования – наибо лее важный фактор воздействия дорог на антропогенную среду. Поэтому необходимо уменьшать размеры полосы отвода за счет увеличения кру тизны откосов и уменьшения числа транспортных развязок.

Особенность автомобильных дорог заключается в том, что из всех ви дов инженерных сооружений она более полно взаимодействует с окру жающей средой, захватывая большие районы в разных направлениях. По этому в задачи проектирования автомобильных дорог входит сохранение экологического равновесия в зоне влияния дороги. Разнообразие связей дороги с окружающей средой нуждается в анализе всех факторов как по ложительных, так и отрицательных.

Разработка экологических принципов дорожного строительства учи тывает условия работы не только инженерного сооружения, но и природы.

В этих условиях дорожная наука должна обеспечить решение следующих задач: изучение закономерностей развития природных территориальных комплексов, определение их устойчивости под влиянием дорожного строительства, долгосрочный прогноз взаимодействия дороги и природы.

Библиографический список 1. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. – М., 1988.

2. Арский Ю.М., Данилов-Данильян В.И.,Залиханов М.Ч. Экологические про блемы: что происходит, кто виноват и что делать? – М., 1997.

3. Сытник К.М. Биосфера. Экология, охрана природы. – Киев, 1987.

4. Чистик О.В. Экология. – Минск: ООО «Новое знание», 2001.

УДК 625. ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ СНЕГОПАДА ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ И ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО ЗИМНЕМУ СОДЕРЖАНИЮ ДОРОГ Н.Б. Сакута, доцент, канд. техн. наук, И.Н. Гайнулина, инженер Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия В требованиях к уровню зимнего содержания автомобильных дорог [1] имеется понятие допустимой толщины снега и сроков выполнения ра бот. Чтобы рассчитать потребность в ресурсах для зимнего содержания ав томобильных дорог, необходимо знать интенсивность снегопада.

В настоящее время метеорологические службы расчет интенсивности снегопада не ведут. Информация, которую предоставляют метеослужбы и которая имеется в справочниках общего пользования, не может быть ис пользована для расчетов (см. параметры формулы (1)).

Вопросы совершенствования системы метеорологического обеспече ния дорожного хозяйства были рассмотрены в «Концепции метеорологи ческого обеспечения дорожного хозяйства Российской Федерации» [2].

«Концепция…» определила: необходимость оперативного получения ме теорологической информации на начало производства работ;

набор пара метров, которые необходимы дорожным подразделениям, в том числе ин тенсивность снегопада iсн.

iсн=f (qос, tсн, ), (1) где qос – количество выпавших осадков за снегопад, мм;

tсн – продолжитель ность каждого снегопада, ч;

– плотность слоя снега на покрытии на дан ный снегопад, г/см3:

=f (tвозд, W), (2) где tвозд – температура воздуха;

W – относительная влажность воздуха.

Расчеты потребности в машинах для дорожных предприятий, обслу живающих автомобильные дороги общего пользования Нижневартовского района, показали, что при изменении интенсивности снегопада на одну единицу изменяется количество машин, необходимое для содержания сети дорог. Кроме того, меняется принципиальная схема работы машин на сети дорог. Поэтому даже в благоприятных условиях, когда дорожные подраз деления будут получать метеорологическую информацию перед производ ством работ, все равно возникнут затруднения при планировании потреб ности в ресурсах для зимнего содержания сети дорог.

Все вышесказанное обуславливает потребность в наличии расчетного значения интенсивности снегопада, которое необходимо не только для вы полнения плановых расчетов, но и для фактического производства работ.

Предложенный метод определения расчетной интенсивности снегопа да основан на выборе оптимального значения в зависимости от интеграль ного эффекта, получаемого при осуществлении работ по зимнему содер жанию:

T, (3) ЧДД ( Rt Зt ) (1 Е )t t где Rt – результаты, достигаемые при in интенсивности снегопада, руб.;

Зt – затраты, осуществляемые при in интенсивности снегопада, руб.;

Т – горизонт расчета, который определяется продолжительностью зим него периода.

В формуле (3) затраты Зt связаны со стоимостью выполнения работ и выражены в виде транспортной составляющей, которая отражает снижение издержек от обеспечения требуемой скорости движения и условий по безопасности обустройства в зимний период.

Средняя скорость транспортного потока при производстве работ опре деляется характерным состоянием дороги зимой.

Как при планировании мероприятий, так и при выполнении расчетов необходимо отметить следующие особенности: если фактическая интен сивность снегопада будет больше расчетного значения, то транспортные издержки возрастут при неизменных результатах и уровень содержания будет ниже требуемого;

если же фактическая интенсивность снегопада бу дет меньше расчетной, то транспортные издержки снизятся, а уровень со держания будет выше требуемого.

В данной методике предлагается производить учет затрат и издержек на каждую интенсивность снегопада с учетом количества их случаев.

Результат может быть получен как в виде одного значения, так и в ви де интервалов.

Библиографический список 1. Временное руководство по оценке уровня содержания автомобильных дорог/ ФДС России. – М.: Информавтодор, 1997. – 63 с.

2. Концепция метеорологического обеспечения дорожного хозяйства. – М., 1999.

– 18 с.

УДК 504:656 (072.8) КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЙ НА РАСХОД ТОПЛИВА И УРОВЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИДОРОЖНОЙ ПОЛОСЫ С.В. Алексиков канд. техн. наук, Л.Б. Алексикова инженер, М.Н. Сидоренко, аспирант Волгоградская архитектурно-строительная академия Экологическая и энергетическая оценки проектных решений, прини маемых при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных до рог, невозможны без расчета расхода топлива автотранспортом на единицу длины автомобильной дороги. Регрессионно-корреляционный анализ пока зал, что общая эмиссия вредных веществ в атмосферу от автотранспорта, оцениваемая как приведенная токсичность вредных веществ, тесно зависит от расхода топлива (рис.1), коэффициент корреляции составляет 0,96.

В условиях интенсивных инфляционных процессов энергетическую оценку состояния автомобильной дороги и эффективность принимаемых решений целесообразно выполнять в физических единицах расхода топли ва на участок дороги. С этой целью исследовалось влияние состояния ав томобильной дороги, интенсивности и состава транспортного потока на расход топлива. Состояние дороги оценивалось следующими показателя ми: ровностью покрытия, коэффициентом сцепления, наличием укреплен ных обочин. Исследования выполнены по результатам обследования дорог III технической категории в условиях равнинной местности Волгоградской области, выполненных специалистами кафедры ИПТС ВолгГАСА, «Рос дорнии» и «Дорпроект». Расход топлива определялся расчетным путем, в зависимости от скорости автомобилей и их технических характеристик, влияющих на расход ГСМ.

Прив еденная токсичность Т, кг СО сут 8000 Т = 24,513 Q - 1954, 0 100 200 300 400 Расход топлив а, л/сут Q на км Рис.1. Зависимость приведенной токсичности от расхода топлива Математическая обработка позволила установить комплексное влияние указанных факторов на расход топлива:

Q C O N 1 a 2 S 3 4, (1) где Q – расход топлива, тыс.л. в год на 1 км дороги;

N – интенсивность движения, авт/сут (850 авт/сут N 3100 авт/сут);

– доля легковых авто мобилей в составе транспортного потока;

– коэффициент сцепления.

Коэффициенты уравнения (1) 1, 2, 3, 4, отражающие влияние каждого из указанных факторов на общий расход топлива, приведены в таблице.

Состояние обочин Значения коэффициентов уравнения (1) Со 1 2 3 Без укрепления 0,2105 1,000 -0,618 0,079 -0, Укрепление щебнем 0,2245 1,000 -0,611 0,064 -0, В результате применения функции (1) коэффициент множественной корреляции расхода топлива от дорожных условий достиг 0,97–098, что доказывает эффективность ее использования для описания исследуемого процесса. Точность аппроксимации уравнением (1) подтверждается срав нительным анализом расхода топлива, приведенного на рис.2.

1 8 0 0, 1 6 0 0, Расход топлива фактический тыс.л/год 1 4 0 0, 1 2 0 0, 1 0 0 0, 8 0 0, 6 0 0, 4 0 0, 2 0 0, 2 0 0,0 4 0 0,0 6 0 0,0 8 0 0,0 1 0 0 0,0 1 2 0 0,0 1 4 0 0,0 1 6 0 0,0 1 8 0 0, Р а с х о д то п ли в а п о фо р м у л е (1 ) ты с. л/ г о д Рис.2. Зависимость между фактическим и насчитанным по формуле (1) расходом топлива для дорог III т.к. с неукрепленными обочинами Анализ уравнений показывает, что расход топлива автотранспортом в годовом цикле в наибольшей степени зависит от интенсивности и состава транспортного потока. Из дорожных условий наибольшее влияние оказы вают сцепные качества покрытия, особенно в зимний период. Вторым по значимости дорожным фактором является ровность покрытия.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Одним из основных показателей, определяющих экологические и энергетические показатели дороги, является расход топлива.

2. Расход топлива, а следовательно, и степень загрязнения окружаю щей среды в годовом цикле в основном зависит от интенсивности и соста ва движения. Из дорожных условий наибольшее влияние оказывает со стояние покрытия по сцепным показателям, особенно в зимний период.

Поэтому для снижения энергетических затрат на перевозку грузов и пас сажиров (расход топлива) весьма важно обеспечить качественное зимнее содержание дорог.

3. При оценке проектного решения по экологическим и энергетиче ским показателям работы дороги целесообразно учитывать комплексное влияние дорожных условий на расход топлива. Для этих целей эффективно использование уравнений множественной регрессии вида (1).

Библиографический список 1. Павлова Е.И. Экология транспорта. – М.: Транспорт, 2000. –247 с.

2. Васильев А.А. Проектирование дорог с учетом влияния климата на условия движения. – М.: Транспорт, 1986. –248 с.

3. И.Е.Евгеньев, Б.Б.Каримов. Автомобильные дороги в окружающей среде. – М.:

Трансдорнаука, 1997. –286 с.

УДК 504: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЙ НА СРЕДНЮЮ СКОРОСТЬ ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА С.В. Алексиков, канд. техн. наук, М.Н. Сидоренко, аспирант И.С. Алексиков, инженер Волгоградская архитектурно-строительная академия Главным показателем, влияющим на экономическую эффективность работы дороги, является средняя скорость транспортного потока, которую можно считать экономической характеристикой дороги. Как показывают исследования Н.С. Королева [1], повышение средней технической скоро сти на 1 % позволяет поднять выработку на один автомобиль на 0,77%, увеличение производительности труда на 23%.

Поэтому при реконструкции и ремонте дорог главной задачей следует считать не увеличение максимальной скорости одиночного расчетного ав томобиля, а увеличение среднегодовой скорости транспортного потока.

В.Е.Кагановичем и А.В.Грико [2] предложена зависимость расчета суммарных приведенных затрат в зависимость от средней скорости транс портного потока:

N C 0,13 v1,5 0,9, (1) v где С – суммарные приведенные затраты на строительство и эксплуатацию автомобильной дороги;

N – интенсивность движения, авт./сут;

v – средняя скорость транспортного потока, км/ч.

Выражение (1) свидетельствует о том, что обеспеченная технически ми параметрами и эксплуатационными характеристиками дороги в реаль ных условиях эксплуатации средняя, среднесезонная и среднегодовая ско рости транспортного потока – один из главных показателей качества доро ги, ее технического уровня и совершенства.

Статистика показывает, что на уровень аварийности, а следовательно и на транспортно-эксплуатационные затраты, в наибольшей степени ока зывают влияние следующие дорожные факторы [2]:

1. Скользкое покрытие – 51,5–71,9%.

2. Ровность покрытия – 9,8–22,5%.

3. Плохое состояние обочин – 4,8–5,2%.

4. Плохое содержание дорог в зимнее время – 4,7–7,6%.

Для разработки экономико-математической модели работы дорожной сети выполнены исследования влияния дорожных условий на среднюю скорость транспортного потока. Исследования выполнены на дорогах III технической категории в равнинной местности. Интенсивность движения N изменялась в диапазоне от 850 до 3100 авт./сут, ровность покрытия S – от 50 (отличная) до 180см/км (неудовлетворительная), коэффициент сцеп ления f – от 0,25 (снежный накат на покрытии) до 0,75 (сухое шероховатое покрытие), доля легковых автомобилей в составе потока изменялась от 38 до 60%. Корреляционно - регрессионный анализ показал слабую зави симость средней скорости потока v от каждого из вышеперечисленных факторов отдельно (коэффициент парной корреляции изменяется от –0, до 0,2). Исключение составляет зависимость средней скорости транспорт ного потока от сцепных качеств покрытия (коэффициента сцепления f), ко эффициент корреляции достигает 0,93.

Результаты выполненного корреляционного анализа позволили сде лать вывод о необходимости учета комплексного влияния дорожных усло вий на среднюю скорость транспортного потока. Поэтому для практиче ских расчетов нами предложены уравнения множественной регрессии (2) и (3), которые получены путем математической обработки статистической информации для автомобильных дорог Волгоградской и Астраханской об ластей:

а) для дорог с обочинами, укрепленными растительным грунтом, V 93,28 N 0,027 a 0,305 S 0,156 f 1,228 ;

(2) б) для дорог с обочинами укрепленными щебнем, 0, 026 0, 312 0,179 1, V 103,62 N S f. (3) В результате применения производственной функции коэффициент множественной корреляции скорости потока от дорожных факторов соста вил 0,97, что доказывает эффективность ее использования для описания исследуемого процесса. Анализ уравнений показывает, что средняя ско рость в годовом цикле в наибольшей степени зависит от сцепных качеств покрытия, особенно в зимний период. Вторым по значимости фактором является доля легковых автомобилей в потоке.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

4. Одним из основных показателей, определяющих экономическую эффективность работы дороги, является средняя скорость транспортного потока.

5. На среднюю скорость транспортного потока в равнинной местно сти основное влияние оказывают интенсивность и состав транспортного потока, ровность и сцепные качества покрытия, укрепление обочин. При этом наибольшее влияние оказывают сцепные качества покрытия, особен но в зимний период.

6. При разработке экономико-математической модели работы дороги целесообразно учитывать комплексное влияние дорожных условий на ско рость автомобилей. Для этих целей эффективно использование уравнений множественной регрессии вида (2) и (3).

Библиографический список 1. Королев Н.С. Эффективность работы автомобильного транспорта.–М.: Транс порт, 1981. – 231 с.

2. Васильев А.А. Проектирование дорог с учетом влияния климата на условия движения. – М.: Транспорт, 1986. –248 с.

УДК 625. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТИ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ УСЛОВИЙ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ В.А. Гриценко, преп., В.Н. Шестаков, д-p техн. наук, профессор Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия В Челябинской обл. до 400 км дорожных конструкций подвержены пучинообразованию, что зачастую связано со специфическими природ ными условиями этой области. Особенностью природных условий облас ти является ее расположение во II2, III и IV дорожно-климатических зо нах. Изучение природных особенностей области и сопоставление их с признаками дорожно-климатических зон согласно СНиП 2.05.02-85 позволило уточнить границы этих зон [1].

Для обеспечения морозоустойчивости дорожных конструкций за частую принимаются специальные конструктивные решения, назначае мые на основе соответствующих технико-экономических расчётов. Од ним из таких решений является теплоизоляция дорожных конструкций с применением высокоэффективных теплоизоляторов.

Большое количество промышленных предприятий обуславливает на личие техногенных грунтов. Дорожное строительство обладает высокой материалоёмкостью и может обеспечить утилизацию этих грунтов.

Для устройства морозозащитных слоев дорожных конструкций на территории области выделены источники получения техногенных и природных грунтов с обоснованием соответствующих транспортных схем их перевозки. Наряду с этими грунтами рассмотрена технико-эконо мическая целесообразность обеспечения морозоустойчивости конструк ций применением пенополистирольных армированных фиброй (ПАФ) плит «ЗЛАТПЛАСТ».

По результатам расчётов равнопрочных нежёстких дорожных конст рукций на морозоустойчивость сделаны следующие выводы [2]:

1. При первой схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна, независимо от группы грунта по степени пучинистости, глубины залега ния расчетного УГВ от низа дорожной одежды и дорожно климатической зоны, морозозащитный и теплоизолирующий слои уст раивать нет необходимости. Исключение составляют дорожные конст рукции, находящиеся в IV ДКЗ при V группе грунта по степени пучини стости и глубине залегания расчетного УГВ – 2,5 м. В этих условиях необходимо устраивать теплоизолирующий слой из плит ПАФ «ЗЛАТПЛАСТ» – 4 см.


2. При второй схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна морозозащитный слой необходим только при V группе грунта земляного полотна, независимо от дорожно-климатической зоны и глубины залега ния расчетного УГВ. Теплоизолирующий слой следует устраивать при любых условиях толщиной 4 см.

3. При третьей схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна рассмотрены три глубины залегания расчетного УГВ от низа дорожной одежды: 0,5, 1,5, 3,0 м. Установлено, что морозозащитный слой той или иной мощности требуется всегда. При глубине залегания расчетного УГВ 0,5 м V группе грунта во II2 и III ДКЗ толщина теплоизолирующего слоя должна составлять 6 см, а в остальных случаях – 4 см.

4. По результатам технико-экономической оценки полученных вари антов конструкций дорожных одежд более выгодными являются конст рукции с морозозащитным слоем из техногенного грунта, чем конст рукции с морозозащитным слоем из природного грунта.

Конструкции с теплоизоляционным слоем из плит ПАФ «ЗЛАТ ПЛАСТ» могут конкурировать с вышеприведёнными конструкциями только в случае, если стоимость плит не будет превышать 4800 руб./м3.

Согласно введённой системе кодов (например, IV.3.V.1,5: IV-номер дорожно-климатической зоны;

3-схема увлажнения рабочего слоя зем ляного полотна;

V-группа грунта по степени его пучинистости;

1,5 глубина залегания расчетного УГВ от низа дорожной одежды) плиты ПАФ «ЗЛАТПЛАСТ» выгодно применять в районах: Верхне Уфалейском (11.3.111.0,5, II.3.IV.O,5, IL3.V.O,5, II.3.V.1,5), Ашинском (II.3.V.1,5), Кунашакском (III.3.V.O,5), Верхнеуральском (III.3.V.O,5), Брединском (IV.3.V.O,5), Чесменском (IV.3.III.O,5, IV.3.V.O,5),На гайбакском (IV.3.V.O,5), Октябрьском (IV.3.V.O,5).

Библиографический список 1. Приданникова Н.Ю., Гриценко В.А. Особенности природных условий Челя бинской области в связи с дорожным строительством//Материалы Межд. науч.-практ.

конф.«Проблемы автом. дорог России и Казахстана.– Омск: Изд-во СибАДИ, 2001.– 56 с.

2. Обоснование технико-экономической целесообразности строительства не жестких дорожных конструкций с теплоизоляционными слоями из плит ПАФ «ЗЛАТПЛАСТ» в условиях Челябинской области: Отчет по НИР/СибАДИ.– Омск, 2002.–94 с.

УДК 691.168: 666.964. РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ В ОМСКОЙ ОБЛАСТИ СПОСОБОМ ХОЛОДНОГО РЕСАЙКЛИНГА С.Ф.Филатов, канд. техн. наук, И.Н.Христолюбов, канд. техн. наук, В.В.Шипицын, инженер Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Концепция ресайклинга дорожных одежд как способ их восстановле ния относительно нова. С начала 90-х годов фирма Wirtgen выпускает спе циальные машины для восстановления дорожных одежд способом холод ной регенерации.

Технология холодной регенерации заключается в измельчении мате риала покрытия преимущественно посредством холодного фрезерования, перемешивания смеси на дороге или в специальных установках (с добав лением или без добавления вяжущего, нового скелетного материала и дру гих необходимых добавок), распределении полученной смеси в виде слоя и уплотнении. Поверх регенерированного слоя укладывают одно- или двух слойное асфальтобетонное покрытие или устраивают поверхностную об работку.

Холодная регенерация асфальтобетонных покрытий выгодно отлича ется от традиционных способов ремонта, прежде всего, своей экономично стью. Технология холодной регенерации по ресурсосбережению не имеет себе равных, т.к. она позволяет наиболее эффективно использовать мате риал старой дорожной одежды. Устранение трещин в старом покрытии на всю или большую часть глубины исключает появление отражённых тре щин в вышеуложенных слоях покрытия. Кроме того, проведение работ без разогрева материала наносит минимальный вред окружающей среде.

Государственное унитарное предприятие Омскавтодор с 2001 года благодаря научно-методической поддержке СибАДИ проводит опытные работы по ремонту асфальтобетонного покрытия методом холодной реге нерации с применением фрезы WR 2500 фирмы Wirtgen.

Так, на автомобильной дороге Тюмень-Омск производились работы по ремонту покрытия, ранее устроенного из горячей асфальтобетонной смеси. Следует отметить, что большинство участков покрытия данной до роги было построено из холодных асфальтобетонных смесей. Проверка физико-механических показателей асфальтобетона в старом покрытии по казала, что они соответствуют проектным (тип Бх, марка II). Однако вы росшие за последнее время интенсивность и изменение состава движения привели к ускоренному разрушению покрытия, выразившемуся в появле нии таких дефектов, как колея, волны и наплывы.

В процессе производства работ использовались два ремонтных соста ва смесей. Первый состав: асфальтовый гранулят – 100%;

битум вязкий 2% от массы гранулята. Битум вводился во вспененном состоянии. Для вспенивания битума вводилась вода в количестве 2% от массы битума.

Температура нагрева битума при приготовлении пены составляла 160 170°С.

Работы выполнялись при температуре воздуха от +10 до +15 °С. При этой температуре наблюдалось неудовлетворительное обволакивание ас фальтового гранулята битумом. Поэтому был применен второй состав сме си: асфальтовый гранулят – 100%;

разжиженный битум – 2,24% от массы гранулята. Разжиженный битум вводился при температуре 90-110 °С. Ас фальтовый гранулят в этом случае полностью обволакивался битумом и хорошо уплотнялся.

Проверка качественных показателей отобранной непосредственно из - под фрезы смеси второго состава показала, что полученная смесь отве чает требованиям, предъявляемым к горячим пористым асфальтобетонам, применяемым в нижних слоях покрытия.

Для ремонта наиболее разрушенных участков покрытия был разрабо тан состав асфальтогранулобетонной смеси с использованием стабилиза тора, улучшающего свойства холодного асфальтобетона. Из отечествен ных и зарубежных публикаций (напр., [1,2] известна возможность улучше ния асфальтобетонов путём введения в них цемента в количестве 3-6% от массы гранулята.

Для лабораторных исследований асфальтовый гранулят готовили пу тём фрезерования асфальтобетонного покрытия фрезой на дороге. В полу ченный таким способом гранулят вводили портландцемент М 400 в коли честве 5% от массы гранулята и воду. Поиск оптимальной влажности сме си осуществляли путём изменения водоцементного отношения (В/Ц) в ин тервале от 0,2 до 0,6.

В ходе лабораторных испытаний было установлено, что для приме няемых материалов В/Ц смеси составляет 0,4. Установлено также, что вве дением в смесь цемента удалось увеличить прочность холодного асфаль тобетона с 1,1 до 3,0 МПа, то есть в три раза. Полученный показатель со ответствует пределу прочности при сжатии при 20 °С горячему плотному асфальтобетону.

УДК 625. ПРИМЕНЕНИЕ ОБЛЕГЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ В НАСЫПЯХ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ А.В.Смирнов, д-р техн. наук, профессор Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Развитие индустрии производства «легких» материалов в России ма рок Flormate, Styrofoam, пенопластов и пенополистиролов предопределяет их эффективное использование в высоких насыпях земляного полотна ав томобильных дорог на подходах к мостам, путепроводам и на переходах через глубокие лога и овраги. Если в основании высоких насыпей залегают слабые, сильно и длительно деформируемые грунты: суглинки в мягко – и текучепластичном состоянии, лессовые, высокопористые грунты, сапропе ли и заторфованные грунты, то осадки насыпей протекают в течение 10 лет и достигают 0,51 м. При этом разрушается полностью дорогостоящая до рожная конструкция. Осадки насыпей той же высоты, масса которых уменьшена путем введения в сечение насыпи ядра облегчения из указан ных «легких» материалов, уменьшаются в три раза, что сохраняет дорож ную конструкцию и её транспортные качества. Однако применение облег ченных материалов для указанных целей сдерживается неумеренно высо кой ценой облегченных материалов (до 200 $ м3) и не приносит явной вы годы транспортным строителям.

УДК 625. ЗИМНИЙ СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ БИТУМОМ С.Ф. Филатов, канд. техн. наук, доцент, А.В. Буш, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Потребность в топливно-энергетических и других материалах выну ждает промышленность осваивать новые территории, богатые природными ресурсами. На сегодняшний день эти территории находятся в неблагопри ятных климатических и гидрологических условиях. Для их освоения необ ходимы колоссальные экономические и материальные вложения.

Особенно стало актуальным решение проблемы в использовании пе реувлажненных глинистых грунтов, занимающих большие территории.

Применение данного грунта как строительного материала ограничивается или запрещается существующими нормативными документами. Целью данного исследования является расширить рамки применения переувлаж ненных глинистых грунтов, разработав и предложив технологию примене ния их как материала, укреплённого вязким разжиженным битумом.

Проблема укрепления переувлажненных глинистых грунтов заключа ется в том, что в период положительных температур они находятся в пла стичном состоянии (из-за повышенной влажности), что затрудняет произ водить с ними какие-либо технологические операции, кроме того, стано вится невозможно передвижение строительной техники.

Рассмотрев водно-тепловой режим данного грунта в течение года в период отрицательных температур, выяснилось: содержание свободной воды уменьшается, что уменьшает пластичность материала, но увеличива ет его прочность. В работах ряда научных коллективов установлена зави симость прочности мерзлого грунта от температуры среды, к тому же по явление новой строительной техники дает возможность разрушать мерз лые грунты. Вышеперечисленное стало основой для проведения исследо вания, целью которого являлось привязать общие выводы к частным усло виям. Для исходного грунта, взятого с различной влажностью, были полу чены значения прочности при сжатии для температуры –10 и –20 С, после чего их сравнили с показателями прочности асфальтобетона, который спо собны измельчить дорожная фреза немецкой фирмы «Wirtgen» WR-2500 и дробильно-сортировочные агрегаты.


Полученные результаты привели к решению проблемы по измельче нию и перемешиванию, заключающейся к переносу работ с летнего на зимний период. Но для получения материала, способного воспринимать нагрузки в процессе работы в качестве слоя дорожной одежды, необходи мо решить ряд задач, связанных с режимом формирования структурообра зования.

Одной из таких задач является применение вязкого битума при отри цательных температурах. Проблема применения – это вязкость битума.

Изменить её возможно либо при нагреве битума, либо при введении раз жижителя. Для изменения вязкости предлагается применять разжижитель.

Для этого исходный битум (БНД 90/130) разжижали керосином в различ ных пропорциях с целью подобрать состав, позволяющий работать при температурах – 10 и –20 С. Были установлены расходы для проведения работ при различных температурах.

УДК 625.762. К ВОПРОСУ РАСЧЕТА ШЕРОХОВАТЫХ ПОКРЫТИЙ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ЗЕРЕН КАМЕННОГО МАТЕРИАЛА Н.П. Александрова инженер, аспирантка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Потребительские свойства автомобильных дорог, скорость, безопас ность во многом зависят от сцепных качеств покрытий. В целях обеспече ния надежного сцепления шины транспортного средства с дорожным по крытием при неблагоприятных погодных условиях, покрытие должно быть шероховатым.

Зерна каменного материала под воздействием автомобильного транс порта подвергаются шлифованию, втапливанию в материал покрытия и отрыву от него 1–3, что приводит к недопустимому снижению коэффи циента сцепления шины с покрытием.

Поэтому разработка метода расчета сроков службы шероховатых по крытий является актуальной задачей дорожной отрасли.

Одним из наиболее значимых факторов изменения параметров шеро ховатости покрытия в процессе эксплуатации дороги является отрыв зерен каменного материала от подложки. В настоящее время известен ряд работ, в которых рассмотрены вопросы устойчивости каменного материала в би тумной 2, 7 и ледяной подложке 6. Следуя данным работам, отрыв зер на каменного материала происходит в том случае, когда крутящий момент оказывается больше удерживающего.

Расчеты, выполненные по данным методикам, позволяют определить продолжительность стадии эксплуатации до начала процесса интенсивного отрыва зерен от подложки. Однако данная работа не дает ответ на вопрос о сроке службы покрытий до начала процесса выкрашивания.

Произведем анализ распределения напряжений вертикального сжатия по глубине монолитного покрытия при передаче давлений через зерна ка менного материала (рис. 1).

В соответствии с этой схемой нагрузка от колеса транспортного сред ства воспринимается зернами, которые в момент проезда оказываются в пределах площади отпечатка колеса. Каждое из зерен каменного материала распределяет воспринимаемое усилие по своей опорной площади. Поэтому покрытие воспринимает давление не по всей площади колеса, а лишь в от дельных местах, контактирующих с нижней поверхностью выступов ше роховатостей. Воспринимаемое от каждого зерна давление распределяется по толщине монолитной плиты. Благодаря этому напряжения вертикально го сжатия затухают по глубине. Диаметр зерна много меньше диаметра от печатка колеса автомобиля, что вызывает быстрое затухание давлений по глубине плиты. Однако на некоторой глубине на напряженно– деформированное состояние в вертикальном сечении, расположенном под центром зерна, начинают оказывать влияние соседние зерна. Вследствие данного обстоятельства на некоторой глубине происходит наложение на пряжений, что на эпюре распределения напряжений будет выглядеть в ви де «скачка».

dз dз dз dз dз dз dз рз рз рз рз рз рз рз L L dз Рис. 1. Расчетная схема передачи нагрузки шероховатостями на монолитный слой и распределение давления в слое В межзерновом пространстве наблюдается подобная картина, но уро вень напряженного состояния ниже, чем в сечениях, расположенных под центрами зерен. Следовательно, участки покрытия, расположенные под зернами каменного материала, будут испытывать более высокие пластиче ские деформации по сравнению с участками покрытия межзернового про странства (рис. 2).

Рис. 2. Схема пластического де формирования покрытия в сечениях, расположенных под центром зерен и межзерновом пространстве Вследствие данного обстоятельства материал подложки и покрытия испытывает растягивающие напряжения. По мере увеличения разности пластических деформаций под центром зерна и в межзерновом простран стве величина растягивающего напряжения увеличивается. В конечном итоге подложка или верхняя зона покрытия, расположенная вблизи зерна, испытывает хрупкое разрушение, что приводит к выкрашиванию шерохо ватостей из монолитного слоя.

Нами выполнен цикл теоретических и экспериментальных исследова ний, позволяющих определить период эксплуатации шероховатого покры тия до начала процесса выкрашивания.

Библиографический список 1. Немчинов М.В. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движе ния автомобиля.– М.: Изд-во Транспорт, 1985.– 231 с.

2. Смирнов А.В., Малышев А.А., Агалаков Ю.А. Механика устойчивости и раз рушения дорожных конструкций. – Омск: СибАДИ, 1997. – 91 с.

3. Христолюбов И.Н. Обеспечение сцепных качеств дорожных покрытий: Авто реф. дис… канд.техн.наук. – М., 1988. –17 с.

4. Александрова Н.П., Александров А.С., Голубенко В.В. Прогнозирование изно са поверхностной обработки, обусловленного втапливанием зерен в покрытие// Мате риалы Второй Международной научно-технической конференции 21–23 мая 2002 года.

Ч. 1. – С. 243–251.

5. Плотникова И.А. и др. Эффективность применения различных вяжущих при устройстве поверхностных обработок// Труды Союздорнии: Повышение транспортно эксплуатационных качеств дорожных и аэродромных покрытий. – С. 74-83.

6. Смирнов А.В., Сибагатулин Р.А. Устойчивость зернистых материалов на обле денелых покрытиях дорог //Труды СибАДИ.– Омск: Изд-во СибАДИ,2001.–Вып.4, ч.2.– С.94–100.

7. Хвоинский Л.А. Исследование и разработка методов обеспечения устойчиво сти дорожных конструкций автомобильных дорог Западной Сибири: Авто реф…канд.техн.наук. – Омск, 2001. – 17 с.

УДК 625. ЗИМНИЙ СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ КОМПЛЕКСНЫМ ВЯЖУЩИМ С.Ф. Филатов, канд. техн. наук, доцент, И.В. Буренков, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Повышение темпов строительства при одновременном снижении стоимости способствует применению экономичных местных материалов.

Одним из таких материалов являются грунты, укрепленные цементом.

На значительной территории России располагаются глинистые грун ты, находящиеся, как правило, в переувлажненном состоянии. Использо вание их в качестве дорожно-строительных материалов невозможно из-за налипания на рабочие органы строительных машин, а также невозможно стью измельчения до требуемых размеров. Осушение грунтов путем вве дения активных и инертных добавок влечет за собой значительное удоро жание работ. Осушение за счет действия солнечной радиации зачастую не возможно из-за короткого летнего периода и частых дождей. Из-за небла гоприятных грунтово-геологических условий использование глинистых грунтов в конструкциях даже при их влажности, близкой к оптимальной, влечет за собой дополнительные затраты при эксплуатации.

Одним из вариантов решения проблемы использования переувлаж ненных глинистых грунтов в дорожном строительстве является примене ние зимних технологий. При замораживании грунтов происходит повыше ние их механической прочности, характеризующейся сопротивлением сжатию, вследствие чего становится возможным их измельчение и обра ботка вяжущими материалами. С появлением в последнее время мощных дорожных фрез это осуществимо непосредственно на месте проведения работ. Наиболее традиционным вяжущим при укреплении грунтов в лет ний период является цемент. Имеется опыт обработки грунтов цементом в зимний период.

Анализ «зимней технологии» позволит выявить ряд недостатков при использовании в качестве вяжущего цемента:

снижение прочности укрепленного грунта по сравнению с кон трольными образцами, изготовленными при положительных тем пературах;

отрицательное влияние знакопеременных температур на форми рующуюся структуру цементогрунта;

необходимость использования солей при химической разморозке грунтов для уплотнения цементогрунтовой смеси;

невозможность использования глинистых грунтов с повышенной влажностью.

Учитывая эти недостатки, наиболее перспективными для использова ния являются комплексные вяжущие на основе шлаков и белитовых шла мов и зол. Использование этого вида вяжущих дает возможность набора прочности при наступлении положительных температур и создание на те плый период года резерва негидративного вяжущего, кроме того, основные процессы твердения будут происходить после оттаивания слоя укреплен ного грунта. Поэтому повреждение структуры возникает вследствие влия ния деструктивных процессов, обусловленных переходом части воды в лед, самозалечиваются. Медленное твердение вяжущего способствует дли тельному сохранению тиксотропных свойств вяжущего, что и обеспечива ет возможность строительства при отрицательных температурах. Помимо всего прочего, медленнотвердеющие вяжущие обладают высокой влаго ёмкостью, что позволяет решить проблему избыточного переувлажнения грунта, доводя его влажность до оптимальной.

УДК 625.731. ПОСТРОЕНИЕ КОНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА МНОГОСЛОЙНОЙ ПОЛИАРМИРОВАННОЙ ПЛИТЫ С.А. Матвеев, канд. техн. наук, профессор, В.В.Соковиков, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия В настоящее время в практике дорожного строительства все шире применяются различные геосинтетические материалы. Дорожные одежды, армированные объемными георешетками, имеют повышенную жесткость и сдвигоустойчивость.

Целью данной работы является разработка математической модели расчета многослойной плиты, армированной объемными георешетками.

Рассмотрим многослойную плиту, состоящую из m слоев. Обозна чим толщины слоев h1,h2,…,hm. Пусть координатная плоскость XY совпада ет с верхней поверхностью пакета слоев, а ось Z направлена вниз (рис. 1).

Предположим, что для Y всего пакета справедливы гипотезы Кирхгофа – Лява:

u ( x, y, z ) u 0 ( x, y) zu1 ( x, y );

v x, y, z vо x, y zv1 x, y ;

h X w( x, y, z) w( x, y ).

h w Здесь u1 x ;

Hm hi w ;

v1 hм y w - перемещения слоя Z вдоль оси Z;

Рис. 1. Схема расположения слоев u 0, vо – перемещения слоя, совпадающего с координатной плоскостью ХУ.

Закон деформирования i-го cлоя запишем в следующем виде:

i x А11 x А12 y А13 xy ;

i i i i y А21 x А22 y А23 xy ;

i i i i xy А31 x А32 y А33 xy.

i i i Здесь Аijk – элементы матрицы упругих характеристик i-го слоя;

i x, i y, i xy, x, y – напряжения и деформации i-го слоя.

Используя для решения задачи МКЭ, рассмотрим прямоугольный пластинчатый конечный элемент с 20 степенями свободы. В каждом узле имеется по пять степеней свободы, две из которых описывают мембран ные, а три – изгибные деформации в плите.

При формировании матрицы жесткости конечного элемента исходим из выражения потенциальной энергии в форме H H mT 1mTTT dz W u C D ADCu dz.

0 2 0 Здесь Hm – общая толщина плиты, состоящей из m слоев;

вектор u0 – вектор перемещений точек координатной плоскости XY;

1 0 z x x 0 1 z y ;

D = 0 0.

С, D – матрицы дифференцирования: С = ;

y 0 0 1 y x Аi11 Аi 12 Аi i Аi 22 Аi 23.

А – матрица упругих характеристик i-го слоя : A = Аi i i Аi 32 Аi А Выражение потенциальной энергии представим в следующем виде:

W 1 T K 0, m К ФТ x, y C T z DT Ai DC z Ф x, y dz.

где i 1hi Здесь – вектор узловых перемещений;

Ф x, y - 3 20 – мерная матри ца функций формы.

Матрицу жесткости конечного элемента получаем путем интегрирова ния выражения К0 по области конечного элемента.

K K 0 d.

Получившаяся матрица жесткости конечного элемента многослойной плиты К имеет размерность 20х20.

УДК 625. ОЦЕНКА НДС ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ С КОНСТРУКТИВНО-АНИЗОТРОПНЫМИ СЛОЯМИ С.А. Матвеев, канд. техн. наук, профессор, Е.А. Мартынов, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Целью работы является оценка влияния физико-механических свойств материалов конструктивных слоев и их геометрических парамет ров на напряженно-деформированное состояние конструкции дорожной одежды [1], состоящей из асфальтобетонного покрытия, решетчатой це ментобетонной плиты сборного основания и нижнего слоя основания из цементогрунта.

Основные принципы моделирования и пути расчета данной конст рукции дорожной одежды изложены в работах [2, 3], где выделены два направления исследования.

Первое направление приводит к замене исследуемой конструкции ор тотропной плитой с приведенными цилиндрическими жесткостями, опре деляемыми из условия эквивалентности прогибов [4]. Первое направление представляет принцип осреднения жесткостей.

Второе направление основано на аппроксимации решетчатой плиты пространственной стержневой конструкцией в виде системы перекрест ных балок с переменной по длине формой сечения [5].

Эти подходы дают весьма грубое приближение расчетной схемы к реальной конструкции и не позволяют решить вопрос моделирования на пряженно-деформированного состояния всей конструкции дорожной оде жды в целом.

Более предпочтительным для аппроксимации конструкции дорожной одежды с решетчатой плитой в основании является использование объем ных конечных элементов (КЭ).

Для КЭ моделирования рассмотрим расчетную схему дорожной оде жды, представленную на рис. 1. Решетчатая плита имеет размеры в плане 3,0х1,5 м и толщину 16 см. Отверстия решетчатой плиты на глубину 2 см заполнены материалом верхнего слоя (асфальтобетоном), остальной объем отверстий заполнен материалом нижнего слоя основания.

Конструктивные слои аппроксимированы объемными восьмиузловы ми изопараметрическими КЭ. Грунтовое основание моделируется объем ными КЭ высотой 1,1 м, что соответствует активной зоне грунта в дорож ных одеждах. Размер грунтового основания в плане на 0,5 м больше раз мера дорожной одежды.

Граничные условия задачи: при z = 1,4 м, ux = 0, uy = 0, uz(w) = 0.

Рис.1. Расчетная схема дорожной одежды [1]:

1 – асфальтобетон;

2 – цементобетонная решетчатая плита;

3 – цементогрунт;

4 – грунтовое основание Физико-механические характеристики исследуемой конструкции представлены в таблице.

Толщина, Модуль уп- Коэффициент Плотность, Материал т/м см ругости, МПа Пуассона Асфальтобетон 4 55 0,20 2, Цементобетон ре 16 24500 0,15 2, шетчатой плиты Цементогрунт 10 120 0,22 1, Грунтовое основа 100 50 0,35 1, ние (суглинок) Данные характеристики материалов конструктивных слоев соответ ствуют экспериментальным данным опытного участка, построенного в рамках работы [4].

Статическая нагрузка величиной 50 кН действует на прямоугольную площадку, равную 855 см2, эквивалентную по площади отпечатку колеса расчетного автомобиля группы А1 и расположенную в центре плиты. Учи тывался также собственный вес дорожной одежды, который задавался распределенной по объему КЭ нагрузкой интенсивностью, равной объем ному весу материала конструктивного слоя.

Адекватность расчетной схемы оценить можно путем сравнения про гибов, полученных теоретически с экспериментальными данными [4]. Со поставление результатов показывает, что максимальное расхождение не превышает 4 %, следовательно, расчетная схема адекватна опытному уча стку [4].

Полученная расчетная схема позволяет теоретически исследовать НДС дорожной одежды с решетчатой плитой в основании в зависимости от физико-механических свойств материалов и геометрических парамет ров конструкции. В качестве примера на рис. 2 приведена зависимость главных напряжений 1 от толщины и класса бетона решетчатой плиты.

1, МПа 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, h 2, cм 6 10 14 18 22 Рис. 2. Зависимость главных напряжений 1 от толщины h2 и класса бетона решетчатой плиты:

1– В10 (Е2=13500 МПа);

2– В15 (Е2=17000 МПа);

3– В20 (Е2=20000 МПа);

4– В30 (Е2=24500 МПа) Библиографический список 1. Патент № 1538607 РФ, 5/06. Дорожная одежда / Б.З. Шаяхметов, В.П. Ники тин, В.М. Сикаченко. – 4163981/23-33;

Заявлено 10.11.86;

Опубл. 03.90.– Бюл. №3.

2. Матвеев С.А., Сикаченко В.М., Лаптев О.П. Моделирование дорожной одеж ды с решетчатой плитой в основании и пути расчета // Изв. вузов. Строительство.– 1996.–№ 3. – С.93-95.

3. Матвеев С.А., Сикаченко В.М., Лаптев О.П. Комбинированная дорожная оде жда с асфальтобетонным покрытием на сборном основании из решетчатых плит // Ав томобильные дороги.– 1995.– № 3-4. –С. 23-34.

4.Сикаченко В.М. Разработка конструкции и оценка напряженно деформированного состояния жесткой дорожной одежды со сборным основанием из решетчатых плит: Автореф. дис... канд. техн. наук. – Омск, 1995. – 23 с.

5. Матвеев С.А., Лаптев О.П. Анализ напряженно-деформированного состояния решетчатой плиты на упругом основании // Изв. вузов. Строительство.– 1997.– № 12. – С.95-98.

УДК 625.731. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ АРМИРОВАННОГО ГРУНТА МКЭ С.А. Матвеев, канд. техн. наук, профессор, Е.А. Мартынов, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия В настоящее время в практике дорожного строительства все шире применяются различные геосинтетические материалы. Дорожные одежды, армированные геосетками, плоскими и объемными георешетками, имеют повышенную жесткость и сдвигоустойчивость.

Целью данной работы является оценка влияния геометрических пара метров объемной георешетки и ее месторасположения в насыпи на проги бы дорожной одежды.

Для расчета грунта, армированного объемной георешеткой Geoweb, в программном комплексе «ЛИРА-Windows» вер. 8.1 разработана конечно элементная расчетная схема (рис. 1).

Рис.1. Расчетная схема дорожной одежды Грунт аппроксимирован объемными восьмиузловыми изопараметри ческими КЭ с тремя степенями свободы в узле. В качестве основания и за полнения георешетки рассматривался суглинок и песок. Модуль упругости суглинка Егр1 = 40 МПа, что соответствует тяжелому суглинку при относи тельной влажности 0,7Wт (Wт – влажность на границе текучести), коэффи циент Пуассона гр1 = 0,35. Модуль упругости песка Егр2 = 120 МПа, что соответствует песку средней крупности, коэффициент Пуассона гр2 = 0,30.

Георешетка аппроксимирована четырехузловыми пластинчатыми КЭ.

В каждом из узлов КЭ имеется по шесть степеней свободы. Для расчетов принималось два типа георешетки – высотой 150 и 200 мм. Ячейки в обо их случаях ромбовидной формы размером 200х200, 300х300 и 400х400 мм, что соответствует стандартной секции Geoweb. Физико-механические свойства георешетки принимались на основании ранее проведенных экс периментов: Ер = 393 МПа, р = 0,4.

Статическая нагрузка, соответствующая нагрузке от расчетного ав томобиля класса А1 величиной 50 кН, действует на площадку, равную см2.

Граничные условия задачи: U = 0, V = 0, w = 0 при z = 1,2 м, что соот ветствует высоте активной зоны грунта дорожной одежды.

Некоторые результаты расчетов для случая расположения георешет ки на поверхности грунта приведены на рис. 2 и в табл. 1, 2.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.