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:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
-- [ Страница 1 ] --

ISSN 2079-7060

Министерство образования и науки РФ

Федеральное дорожное агентство

Российская академия архитектуры и строительства наук (РААСН)

Правительство Омской области

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

РАЗВИТИЕ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА И СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Книга 1 Омск – 2011 УДК 625.7 ББК 39.3 М 34 Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» – Омск: СибАДИ, 2011. Кн. 1, 376 с.

Печать статей произведена с оригиналов, подготовленных авторами.

Ответственность за содержание статей несут научные руководители.

Рецензирование статей проводилось председателями секций конференции.

Редакционная коллегия:

В.А. Сальников, д-р пед. наук, профессор;

А.М. Завьялов, д-р техн. наук, профессор;

А.В. Смирнов, д-р техн. наук, профессор;

С.А. Макеев, д-р техн. наук, профессор;

С.Н. Чуканов, д-р техн. наук, профессор;

Н.Г. Певнев, д-р техн. наук, профессор;

Е.Е. Витвицкий, д-р техн. наук, доцент;

Л.В. Эйхлер, канд. экон. наук, профессор;

С.С. Капралов, канд. техн. наук, доцент;

Е.В. Шаповалова, канд. техн. наук, доцент;

Е.В. Селезнева, канд. пед. наук;

Н.А. Тунгусова, канд. техн. наук.

СЕКЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯАВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ УДК 625. УЧЁТ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ДОРОЖНУЮ КОНСТРУКЦИЮ ВО ВРЕМЯ ДВИЖЕНИЯ, НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В.В. Акулов, магистрант;

А.С. Конорев, м.н.с.

Ростовский государственный строительный университет, г. Ростов-на-Дону Начиная с 01.01.2001 года и по сей день автомобильные дороги в Российской Федерации проектируются в соответствии с ОДН 218.046-01 [1]. В соответствии с данным документом все дороги проектируются с учетом воздействия на них расчетного автомобиля. Расчетный автомобиль - условная транспортная единица, параметры которой (нагрузка на колесо, давление на покрытие, диаметр круга, равновеликого площади передачи давления в зоне контакта) используют в расчетах дорожной одежды и ее элементов. Но так как по дорогам Российской Федерации передвигаются автомобили различных типов, с характеристиками не схожими с расчетным автомобилем, то для того, чтобы как можно полнее учесть их влияние на дорожную конструкцию при проектировании дорожной одежды используют суммарные коэффициенты приведения транспортного средства к расчетной нагрузке.





В соответствии с нормативным документом суммарный коэффициент приведения определяют в следующей последовательности [1]:

- в соответствии с [1,2] назначают расчетную нагрузку (Qрасч) и определяют ее параметры: расчетное удельное давление колеса на покрытие (Р) и диаметр, приведенный к кругу отпечатка расчетного колеса на поверхности покрытия (D);

- для каждой марки автомобилей в составе перспективного движения по паспортным данным устанавливают величину номинальной статической нагрузки на колесо для всех осей транспортного средства (Qn);

- умножив полученные значения Qn и расчетную нагрузку Qрасч на динамический коэффициент (Кдин), принимаемый равным 1,3 находят величины номинальных динамических нагрузок (Qдn) от колеса для каждой оси и величину расчетной динамической нагрузки (Qдрасч);

- вычисляют коэффициент приведения номинальной нагрузки от колеса каждой из осей Sn к расчетной;

- вычисляют суммарный коэффициент приведения нагрузки от рассматриваемого типа автомобиля к расчетной нагрузке. Величина рассчитанного суммарного коэффициента приведения оказывает большое влияние на назначение таких параметров как, минимальный требуемый модуль упругости конструкции (1), так же эта величина влияет на прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе.

, (1) где SNp - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды, определяемое по формуле (2);

с - эмпирический параметр.

В свою очередь величина SNp зависит от величины суммарного коэффициента приведения ( ) воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-й марки к расчетной нагрузке Qдрасч (2) Sm сум определяется в соответствии с (3).

(3) где n - число осей у данного транспортного средства, для приведения которого к расчетной нагрузке определяется коэффициент;

Sn - коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из n осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке, определяемый по (4).

(4) где Qдn - номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие (5);

Qд расч - расчетная динамическая нагрузка от колеса на покрытие (6);

p - показатель степени, принимаемый равным:

4,4 - для капитальных дорожных одежд, 3,0 - для облегченных дорожных одежд, 2,0 - для переходных дорожных одежд.

(5) (6) где Кдин - динамический коэффициент, принимаемый равным 1,3;

Qn - номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси;

Qрасч – расчетная нагрузка.

Подставив выражения (5) и (6) в выражение (4) получим(7):

(7) В результате динамический коэффициент сокращается, то есть при определении суммарного расчетного числа приложения нагрузки динамичность нагружения не учитывается. Это приводит к занижению таких параметров как: минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции;

величины суммарного расчетного числа приложения нагрузки. В результате чего уже на стадии проектирования дорожной одежды допускаются ошибки.

Кроме того, как показали исследования [3,4], реальные величины динамического коэффициента зачастую превышают установленное в ОДН 218.046-01 значение, равное 1.3, и в зависимости от ровности покрытия проезжей части, скорости движения и конструктивных особенностей транспортного средства могут достигать 2-2.5.

Сотрудниками ДорТрансНИИ РГСУ был разработан метод расчета суммарного коэффициента приведения с использованием программного комплекса «Универсальный механизм» (UM) предназначенного для автоматизации процесса исследования механических объектов, которые могут быть представлены системой абсолютно твердых или упругих тел, связанных посредством кинематических и силовых элементов. К объектам такого типа относятся, в том числе и автомобили. А так же разработанной в ДорТрансНИИ РГСУ программы ДАД «Динамика автомобиль – дорога», в основе которой заложена модель движения автомобиля по поверхности дорожного покрытия (рисунок 1).

V M b2 с2 b1 с m2 m s s Y В X Рис. 1. Модель взаимодействия «автомобиль-дорога»

Для проведения численного эксперимента по выявлению величин нагрузок, передаваемых покрытию автомобильной дороги при проезде по ней грузовых транспортных средств (с целью определения динамических коэффициентов) были разработаны модели, наиболее распространённых в РФ грузовых транспортных средств (рисунок. 2). Модели транспортных средств были разработаны с помощью программы описания объекта Uminput, предназначенной для создания, корректировки систем тел, а также для автоматизированного синтеза уравнений движения и их компиляции.

Предлагается для каждого автомобиля, в составе перспективного транспортного потока, рассчитывать динамический коэффициент с учетом ровности покрытия проезжей части и параметров транспортного потока (скорости движения, полной массы автомобилей).

Рис. 2. Наиболее распространенные виды транспортных средств на автомагистралях Юга России, для которых были созданы описывающие их математические модели Рассчитанные динамические коэффициенты предлагается использовать для расчета коэффициентов приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке (8).

(8) где, – рассчитанный с помощью программного комплекса «Универсальный механизм» и программы ДАД динамический коэффициент транспортного средства.

Рассчитанные таким образом коэффициенты приведения транспортных средств дают более полную информацию о динамическом воздействии транспортных средств на дорожную конструкцию.

Библиографический список 1. Отраслевые дорожные нормы. ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» ФГУП «Союздорнии» 2001.

2. ГОСТ Р 52748-2007 «Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения» ООО "Дорожный инженерный центр" 2008.

3. Отчет по теме НИОКР «Разработка методики оценки динамических перегрузок эксплуатируемых дорожных покрытий для расчета остаточного срока их службы»

Контракт № ОПО 47/437-1, Ростов-н/Д, 2008. – 152 с.

4. Отчет по теме НИОКР «Разработка метода оценки динамического коэффициента воздействия транспортных средств на эксплуатируемых автомобильных дорогах с учетом фактической ровности дорожных покрытий» Гос. контракт № ПО 12/112, Ростов-н/Д, 2006. – 170 с.

Научный руководитель д-р техн. наук, профессор Е.В. Углова УДК 624. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ НАСЫПЕЙ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ Е.А. Бедрин, канд. техн. наук, доцент;

А.А. Дубенков, студентка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск Мировая тенденция развития производительных сил все более отчетливо ориентируется на северные территории. Север играет важную роль и в жизни нашей страныПромышленное освоение новых районов немыслимо без развитой сети автомобильных дорог. Анализ нормативно технической литературы и отечественного практического опыта эксплуатации, автомобильных дорог показывает, что существующие конструктивно- технологические решения сооружения дорожных насыпей и их технико-экономическое обоснование на вечной мерзлоте, как правило, не обеспечиваются устойчивостью на мерзлоте.

Так по действующим техническим нормативам строительство обходится довольно дорого (что объясняется северным удорожанием работ, обычно в 2,5 и более раз), и при этом осуществляется, как правило, медленными темпами, а последующая устойчивость дорожных насыпей на мерзлоте, не смотря на нормативное исполнение, оставляет желать лучшего.

Например, рассмотрим более подробно сложившуюся ситуацию при строительстве автомобильной дороги «Чита – Хабаровск».

В разработанных проектах для 1-й стадии строительства (возведение з/п) а/д «Чита – Хабаровск», предусматривалось возведение насыпей в зимний период из предварительно разрыхлённых скальных грунтов на полную высоту, на промёрзшее основание. Строительную осадку при этом назначали в соответствии с п.3.68 ВСН 84-89, где рекомендуется величину осадки при составлении проектной документации, принимать по справочной таблице в зависимости от свойств грунтов основания (относительной влажности и консистенции) в талом состоянии. В соответствии с действующими нормативами, проектная величина осадки предусматривалась от 10 до 25см. По результатам промеров в конце сентября, т.е. в период максимального оттаивания деятельного слоя, при сопровождении строительства характерного участка дороги на км 684- км 693, было выявлено следующее состояние двух одинаковых по грунтовым условиям участков:

- насыпь отсыпанная в апреле-мае на промороженное основание, из твёрдомёрзлых грунтов, на всю ширину по низу, высотой 1,5-2,0м, расклиненная по верху скальным грунтом, дала осадку в 20см;

- насыпь отсыпанная из скального грунта в конце июня, июле и августе на растеплённое основание, на всю ширину понизу, высотой 1,5 2,0м дала осадку до 70см.

Поставленная государственной программой строительства дороги «Амур» задача обеспечения скорейшего сквозного проезда до 2003г обязывала для сокращения сроков строительства предусматривать в проектах круглогодичную отсыпку земляного полотна. В результате была предложена круглогодичная двухэтапная отсыпка дорожных насыпей. На первом этапе – технологический проезд на всю ширину земляного полотна, для обеспечения проезда построечного транспорта и транзитного движения, а также обеспечения задела и стабилизации земляного полотна. На втором этапе – досыпка земляного полотна до проектных отметок с учётом суммарной осадки (от веса насыпи, построечного и транзитного транспорта и собственного веса оттаивающего грунта основания) в зависимости от периода отсыпки каждого этапа. При этом считалось, что летняя отсыпка с учётом суммарной осадки ускорит стабилизацию земляного полотна и снизит последующую эксплуатационную осадку. Например, ГНПП «Тындинская мерзлотная станция» по результатам обследования работы земляного полотна и его элементов на дороге «Амур», участок км 943 км 979 установила, что стабилизация осадок до уровней предусмотренных п. 6.54 СНиП 2.05.02-85, в насыпях, отсыпанных в летний период, практически заканчивается в после построечный год.

Зимняя отсыпка за счёт последующего уплотнения тела и части оттаивающего основания насыпи, удлиняет этот период до 4-5 лет. Если земляное полотно по второму принципу проектирования (с последующим допущением частичного оттаивания грунта основания), возводилось на предварительно промороженном основании, то при этом временно (на 2-3 года) устанавливался «псевдо» (ложный) мерзлотный режим, т.е. замедленного на величину полученной зимней «подзарядки»

холодом, последующего оттаивания мёрзлого основания. Это, одновременно, затягивает и время прохождения значительных осадок оттаивания, что приводит к повреждению устраиваемой дорожной одежды, не рассчитанной на сверхнормативную осадку.

Ввиду этого на промороженном основании (деятельном слое) желательно возводить насыпи преимущественно по первому принципу проектирования. Снижение же высоты насыпи, при втором принципе проектирования на 20-30% по сравнению с первым, при летней или зимней реализации второго принципа, как правило, с лихвой перекрывается значительным сверхнормативным возрастанием строительной или эксплуатационной осадки талого или оттаивающего основания (на которую необходимо повышать запас высоты отсыпки насыпи). Таким образом, заявляемой экономии от снижения объёма земляных работ при реализации второго принципа проектирования, из-за резкого (в 2-3 раза) возрастания величины строительной или эксплуатационной осадки, в действительности не происходит. Тем не менее, такая «ложная» - экономия, без учёта сверхнормативного возрастания величины осадок, учитывалась и продолжает учитываться в технико-экономических сравнениях вариантов при проектировании в условиях вечной мерзлоты. В результате федеральная автомобильная дорога «Амур», была принята к строительству по «экономичному»

второму принципу проектирования.

Руководящая отметка дорожных насыпей на вечной мерзлоте, возводимых с 1995г., для второго принципа проектирования (согласно теплотехнических расчётов, по методике ВСН 84-89), составила – 1,87м.

Сразу начавшиеся значительные, сверхнормативные осадки строящихся насыпей, заставили проектировщиков добавочно (сверхнормативно) увеличить руководящую отметку ещё на 0,3 м.

Также проектировщиками рекомендовалось осуществлять замену оттаивающих слабых грунтов и крупнообломочных грунтов с содержанием переувлажнённого глинистого заполнителя более 30%, на глубину не менее допустимой по оттаиванию. После частичной выемки слабого грунта основания, внизу, как правило, оставался обычно не оттаявший слабый грунт. Последующая отсыпка на него дренирующего скального грунта при весеннем снеготаянии, ливнях и других возможных подтоплениях земляного полотна способствовала попаданию в основание насыпи теплых вод. Это приводило к непроектному (не расчётному) растеплению и замачиванию оттаивающих мёрзлых грунтов основания с возникновением длительных, слабозатухающих и неравномерных осадок, разрушающих дорожную одежду.

С 2004 по 2010г на дороге была устроена дорожная одежда с асфальтобетонным покрытием. В середине 2010 г. аппарату представителя президента РФ по Дальневосточному округу было поручено изучить ход строительства данной дороги, в виду всё возрастающих темпов её ремонта и реконструкции уже требующих дополнительных ассигнований ещё на 41,6 млрд. рублей[1] (журнал «Автомобильные дороги» №7 за 2010г).

Из рассмотренного примера сложившейся ситуации явственно прослеживается, что дорожные насыпи в районах вечной мерзлоты на территории РФ, запроектированные по второму принципу проектирования и отсыпанные дренирующими грунтами, как правило, затем имеют сверхнормативные, слабозатухающие, неравномерные эксплуатационные осадки. Осадки длительное время повреждают дорожную одежду и ухудшают ровность автомобильных дорог, что требует проведения постоянных ремонтных работ, не учитываемых при технико экономическом сравнении конструктивно-технологических решении.

Эксплуатирующиеся в районах распространения вечной мерзлоты с допущением аналогичного, частичного оттаивания вечномёрзлого основания дорожные насыпи Канады и Аляски, более быстро и дешевле построенные, подобных проблем практически не имеют. Рассмотрение данного парадокса выявило следующее.

Большинство быстро (со средним темпом до 1000 км за 2-3 года, против 15-20 лет и более в РФ), сравнительно недорого, а главное, в последующем устойчиво (без затяжной неравномерной осадки) работающих на мерзлоте дорожных насыпей Канады и Аляски, были построены с массовым применением местных глинистых грунтов, а также различных геотекстильных материалов [2].

Местные грунты на севере Канады и на Аляске, как и в районах вечной мерзлоты РФ, наиболее широко представлены сильно и избыточно переувлажнёнными глинистыми и различными крупнообломочными грунтами, со значительным (более 30%) содержанием глинистого заполнителя. При этом многие канадские и американские специалисты, вначале считали данные грунты непригодными и не желательными для строительства дорожных насыпей в районах Севера, что находило отражение и в их рекомендациях. Однако, исходя из рыночных требований (дешевле, быстрее, и впоследствии устойчивей), их всё же широко стали применять (в переувлажнённом и недоуплотнённом, по нормативам РФ, состоянии) при строительстве дорожных насыпей на мерзлоте.

Как показывает зарубежный и отечественный опыт, проблему обеспечения быстрого, не дорогого и качественного (устойчивого и экологичного) строительства дорожных насыпей на мерзлоте, невозможно решить без обеспечения массового применения при строительстве наиболее распространённых местных некондиционных (пучинистых, переувлажнённых, мёрзлых) глинистых грунтов. При этом технико экономические сравнения вариантов конструктивно-технологических решений должны производиться с учетом достоверной информации технического состояния земляного полотна в течение жизненного цикла.

Выполненные аналитические исследования (не смотря на их незаконченность решения) позволяли авторам предложить (на основе известных) три типа конструкции земляного полотна, приведенных на рисунке 1.

Библиографический список 1. «Амур» нуждается в ремонте. «Автомобильные дороги», №7, 2010. 7 с.

2. Геотехнические вопросы освоения Севера/Под ред. Андерсленда О.Б. и Андерсона Д.М.: Пер. с англ.- М.: Недра, 1983. 551 с.

а) б) 5 1: 1:

1:4 1 : а - вид конструкции в период строительства, до оттаивания;

б - вид конструкции после оттаивания и уплотнения.

1 - ВГВМГ до строительства насыпи 2 - ВГВМГ после строительства насыпи 3 - разрыхленный мерзлый комковатый глинистый грунт 4 - верхняя часть из песчаного, крупнообломочного или скального грунта 5 - возможная укладка геотекстильной прослойки или устройство платформы распределения нагрузки из НСМ и двухосных георешеток, НСМ и геовебов с заполнителем из уплотненного песка, ПГС, щебня, укрепленного грунта и др.

а) б) 1 1:

1 :4 а - насыпь из смеси мерзлого разрыхленного суглинка в смеси;

б - без стабильного слоя.

1 - сыпучемерзлый песок (при строительстве);

2 - мерзлые комья переувлажненного глинистого грунта (при строительстве);

3 - ВГВМГ в естественных условиях;

4 - ВГВМГ после строительства.

а) б) 1:

1:

1:

5-8% 5-8% а - конструкция с бермой из суглинка;

б - коснтрукция с бермой из мохорастительного покрова.

1 - песок, гравий или крупнообломочный грунт;

2 - вяломерзлый и оттаявший грунт бокового резерва;

3 - берма из мохорастительного покрова снятого с поверхности бокового резерва;

4 - ВГВМГ в естественных условиях;

5 - ВГВМГ после строительства.

Рис. 1. Конструкции земляного полотна УДК 624.138. РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ Е.А. Бедрин, канд. техн. наук, доцент;

Е.А. Киселева, студентка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск В районах дорожного строительства, где нет каменных материалов, возникает необходимость в перевозках их за сотни километров, что увеличивает первоначальную стоимость этих материалов примерно в 4-6 раз и является главной причиной удорожания строительства [1].

В связи с этим в условиях рыночной экономики при строительстве и ремонте автомобильных дорог прослеживается тенденция к применению конструкций и технологий, требующих для их реализации меньших затрат энергии и ресурсов.

Одной из наиболее эффективных возможностей снижения стоимости строительства и затрат ресурсов является использование в конструктивных слоях дорожных одежд укрепленных грунтов и других местных материалов.

В настоящее время в России построено и эксплуатируется свыше 30 тыс. км дорог, где использованы укрепленные грунты для строительства дорожных оснований и покрытий. Во всем мире площадь конструктивных слоев из укрепленных грунтов на дорогах и аэродромах превышает 3 млрд. м2 [1]. Таким образом, широкое применение методов укрепления грунтов в дорожном строительстве является не отдаленной перспективой, а совершившимся фактом.

Укрепленные грунты применяют для устройства слоев оснований и повышения прочности верхней части земляного полотна на дорогах с интенсивным движением;

для строительства покрытий облегченного типа на местных дорогах;

покрытий и оснований аэродромов, площадей, автомобильных стоянок и т.д.

Дальнейшее развитие рассматриваемой технологии идет по пути совершенствования существующих и разработки новых методов укрепления с применением известных и нетрадиционных вяжущих и вторичных ресурсов, создание новых эффективных грунтосмесительных машин, разработки современных методов экспресс - контроля.

В настоящее время на основе патентной информации в России насчитывается более 200 методов укрепления грунтов и местных материалов, и количество их растет с каждым годом.

Наибольшее распространение в нашей стране и за рубежом получили грунты, укрепленные минеральными вяжущими.

В настоящее время разработано и внедрено большое количество составов и способов укрепления грунтов неорганическими вяжущими материалами:

портландцементом, золоцементным вяжущим, известью, молотыми шлаками, шлако-щелочными вяжущими и др.

Исследования, выполненные в России, США, Англии, Франции, Японии, Канаде, Германии и других странах [2, 3], показали, что укрепление грунтов цементом является весьма эффективным, наиболее дешевым и универсальным методом. Факторами формирования структуры укрепленного грунта являются:

качество приготовленной смеси, характер ее уплотнения и ряд других процессов.

На эти процессы, вызывая их ускорение, замедление, направленную активность, можно влиять, используя специальные добавки химических веществ или изменяя технологию производства работ.

По условиям технико-экономической целесообразности для укрепления желательно использовать любые местные материалы (грунты). Однако это не всегда возможно осуществить по той причине, что некоторые виды грунтов не поддаются эффективному укреплению и оказывает агрессивное действие на процессы твердения вяжущих веществ и формирование структурно механических свойств укрепленных грунтов [4].

Указанные причины требуют разработки новых методов укрепления, позволяющих сочетать положительные качества отдельных вяжущих веществ и других химических добавок и устраняющих их отрицательные особенности.

В задачу новых методов входит решение следующих наиболее важных для дорожного строительства вопросов:

- расширение видов грунтов, пригодных для эффективного их укрепления вяжущими материалами (кислые, сильно гумусированные и засоленные грунты);

- обеспечение оптимальных условий для активного протекания процессов твердения и структурообразования с получением более высокой прочности, водо- и морозостойкости и других полезных свойств;

- повышение физико-химической активности грунта и направление ее на обеспечение формирования более прочных связей в зоне микроконтактов вяжущих веществ с поверхностью частиц и микроагрегатов грунта (повышение адгезионного сцепления);

- создание условий, обеспечивающих производство работ в неблагоприятные периоды года: обработка переувлажненных грунтов и выполнение работ при отрицательных температурах, что обеспечивает продление сроков строительного сезона;

- повышение деформативности и уменьшение истираемости укрепленных грунтов с повышенной жесткостью.

Исследования, выполненные в ОАО «Омский СоюзДорНИИ» [5] и патентный анализ показали, что проблема может быть решена путём введения в смеси полимеров. За рубежом, в более чем 30 странах мира, широко применяются полимеры, основой которых является латекс и целлюлоза. В некоторых странах (Австралия, Таиланд, страны Тихоокеанского региона и юго-восточной Азии, Центральной Америки) такие смеси получили наибольшее распространение. Там вообще отказались от технологий, где предусматривается перевозка дискретных материалов к месту укладки.

В России применение таких технологий единично и, к сожалению, поставляемые к применению полимерные добавки из-за рубежа зачастую не соответствуют своим стандартам, а их стоимость не дает экономической эффективности в сравнении со стандартными технологиями (с применением щебеночных слоев основания).

Одним из первых отечественных аналогов полимерной добавки (состоящей из редиспергируемых порошков и минеральных композиций) для производства полимерцементогрунта является «NIСOFLOK» (выпускаемая в Санкт-Петербурге ООО «Никель»).

На сегодняшний день строительство опытных участков с применением полимерцементогрунта с добавкой «NIСOFLOK» произведено в Нижегородской области, Чувашской республики, Иркутской области (при строительстве а/д «Чита-Хабаровск»), Якутии. В ходе строительства опытных участков в обязательном порядке проводилось их инженерно-лабораторное сопровождение (выполнялось силами ОАО «Омский СоюзДорНИИ»), которое позволило определить оптимальные составы смесей и рациональные режимы ее приготовления и устройства основания.

Применение указанной добавки позволили получить следующие основные результаты (по сравнению с укрепленным материалом без добавки):

- повысить водостойкость на 50 %;

- повысить коэффициент морозостойкости на 20 %;

- повысить показатели прочности на сжатие и на растяжение при изгибе на 30 % и 35 % соответственно;

- повысить сцепление поверхности слоя основания с покрытием из асфальтобетонной смеси (здесь отметим, что при применении в качестве материала слоя покрытия ЩМА, получены наилучшие результаты);

- после зимне-весенней эксплуатации опытных участков дорог, устроенных на земляном полотне из пучинистых грунтов, сохранены их эксплуатационные характеристики;

- сохранение влажности грунта земляного полотна на определенном устойчивом уровне.

Проводимый мониторинг в течение трех лет опытных участков автомобильных дорог указывает на сохранение ими своих транспортно эксплуатационных характеристик на уровне сдачи их в эксплуатацию. В таблице 1 приведены значения модуля упругости полимерцементгрунта опытного участка построенного в 2008 г. (по данным ОАО «Омский СоюзДорНИИ»), которые выше нормативных более чем в два раза, за исключением участков, где были нарушены технологические режимы его устройства.

Полученные результаты по применению полимерцементгрунтовых смесей в дорожном строительстве на сегодняшний день заинтересовали дорожников из несколько регионов России (Татарстан, Чувашия, Якутия, Новосибирская обл., Краснодарский край, Мурманская обл. и др.), а также стран СНГ (Белоруссия, Казахстан). В том числе и в Омской области есть интерес к данной технологии, так в 2011 г. планируется строительство опытного участка.

Таблица Значение модуля упругости полимерцементогрунта (проектной марки М 40) Номер Модуль Примечание Номер Модуль Примечание точки упругости точки упругости исследо- материала, исследо- материала, вания МПа вания МПа 1 1210 16 2 1100 17 3 1180 18 4 1200 19 5 1200 20 6 1080 21 7 1250 22 8 1050 23 9 1300 24 10 1280 25 11 1220 26 12 1240 27 13 350 28 Нарушение Нарушение 14 400 29 рецепта рецепта 15 410 30 Учитывая актуальность затронутого направления развития технологии укрепления грунтов, авторами проведены экспериментальные работы использования добавки «NIСOFLOK» с учетом местных грунтов.

Результаты испытания полимерцементогрунта представлены в таблице 2. Показатели физико-механических свойств укрепленных материалов показывают, что все три состава полимерцементогрунта, подвергаемых испытанию, соответствуют требованиям материала I класса прочности.

Для отслеживания динамики набора прочности образцы подвергались испытанию и в промежуточные сроки – 3, 7, 14 суток (см. рисунок 1).

На основе рисунка 1 отметим, что применение полимерной добавки для приготовления полимерцементогрунта позволяет ускорить процесс его набора прочности, что значительно сокращает технологический перерыв, между его устройством и открытием движения по укрепленному слою основания.

В таблице 3 приведена сравнительная характеристика свойств полимерцементгрунта (при добавлении 10 % вяжущего от грунта). По данным испытания образцов укрепленного грунта с применением полимерно минеральной композиции «NIСOFLOK» наблюдается снижение водоцементного отношения.

Проведенные исследования и результаты опыта применения полимерной добавки «NIСOFLOK» говорят об эффективности (необходимости) развития технологий дорожного строительства с полимерцементгрунтовыми смесями.

Эффективность материалов обусловливается их высокими показателями прочности, морозо- и водоустойчивости. Эффективность технологий и конструкций обусловливается возможностью получения водонепроницаемых, морозостойких, монолитных, трещиностойких слоев дорожной одежды, а также снижением себестоимости строительства за счет сокращения сроков, применения местных грунтов, снижения толщины и количества конструктивных слоёв одежды.

Таблица Физико-механические показатели полимерцементогрунта Плотность Предел прочно- Марка Коэф-т укреплен. сти водонасыщен- по прочности и Состав смеси, W, моро- Водонасы материала, ных образов, морозо зостой- щение, % % % г/см МПа стойкости кости. (класс проч влаж. сг. Rсж,28 Rизг, ности) 1 2 3 4 5 6 1-я смесь Грунт -100% М Цемент (I класс) 13,3 2,19 1,93 7,3 2,1 0,81 3, М400-8% F NICOFLOK 10% Вода-13,2% 2-я смесь Грунт -100% М Цемент 14,5 1,97 8,4 2,3 0,82 2,1 (I класс) М400-10% 2, F NICOFLOK 10% Вода-14,2% 3-я смесь Грунт -100% Цемент М М400- 2, 14,7 2,28 1,99 8,9 2,3 0,82 (I класс) 12% F NICOFLOK 10% Вода-14,5% Примечание – W,% - влажность водонасыщенных образцов при испытании;

грунт– суглинок легкий;

указанное содержание добавки приведено от вяжущего.

Таблица Сравнительная характеристика Содержание полимерно- Прочность при Водоцементное Прочность на минеральной композиции растяжении на отношение сжатие, МПа «Nicoflok» изгиб,МПа нет 0,81 5,2 1, 0,7% 0,74 6,0 1, 0,8% 0,71 7,6 1, 0,9% 0,69 7,8 2, 1,0% 0,67 8,4 2, Динамика набора прочности График изменения прочности на изгибRизг 7, характеристики, МПа 7, 6, Прочностные 5,2 5,5 График изменения прочности на сжатие Rсж 4,5 4, 3, Значение прочности на сжатие 2,5 1, 2,4 при котором допускается 1, 2,2 открывать движение 0, 1, транспорта и устраивать вышележащие слои 0, 28 Время, сутки 3 7 Рис. 1. Динамика набора прочности лабораторных образцов Библиографический список 1. Ольховиков В.М. Отечественные и зарубежные комплексные методы укрепления грунтов// Обзорная информация. Информавтодор. – М., 2004. – №6. – с. 1-26.

2. Безрук В.М. Основные принципы укрепления грунтов. – М.: Транспорт, 1965. – 346 с.

3. Гончарова Л.В. Основы искусственного улучшения грунтов. – М.: МГУ, 1973. –375 с.

4. Дежина Н.С., Трусов Т.А., Старцев И.Б. и др. Проведение исследований по применению укрепленных грунтов в дорожном строительстве севера и Сибири, в том числе в районах вечной мерзлоты, с составлением предложений. Научно-технический отчет Омского филиала СоюздорНИИ, Омск, 1978.

5. Методические рекомендации по применению полимерцементгрунтовых смесей для опытного строительства дорожных одежд. № ОС-1099-р., ОАО «Омский СоюзДорНИИ» 2003.

УДК 625.731. ВОПРОСЫ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИ УКРЕПЛЕНИИ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА Е.В. Верейкин, Б.С. Насымбаев, студенты Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск Откосы земляных сооружений – одно их самых уязвимых мест дорожных конструкций. В зависимости от расположения земляного полотна на местности, рельефа, инженерно-геологической обстановки, гидрометеорологических условий откосы могут иметь различные очертания, высоту, протяженность вдоль трассы. Конструктивные особенности откосных частей во многом определяются назначением дорожной конструкции.

Особенность работы грунтов и пород в поверхностных слоях откосных частях земляных сооружений – это наличие активной зоны, в пределах которой возможно существенное изменение их физико-механических свойств по сравнению со свойствами основного массива. В пределах этой потенциально опасной зоны срабатывает «механизм» нарушения местной устойчивости, приводящей к образованию локальных деформаций.

Формирование активной зоны происходит под влиянием совокупности внешних и внутренних силовых воздействий и физико-механических процессов выветривания. К числу внешних относятся силовые воздействия паводковых и поверхностных вод, ветровая нагрузка, технологические процессы сооружения земляного полотна [1].

Особенности напряженного состояния поверхностных слоев откоса позволяет выделить основные показатели: наличие нормальных растягивающих напряжений, сгущение в пределах контура и параллельно ему величин максимальных касательных напряжений, а также их концентрация в месте перелома контура или возле его подошвы.

Физико-механические процессы выветривания воздействуют на грунты и породы в поверхностных слоях откосных частей в период строительства и на протяжении всего срока службы земляных сооружений. Они обусловлены погодно-климатическими факторами: увлажнением, промерзанием, высушиванием. Существенное значение имеет диффузное выщелачивание и химические реакции в компонентах грунта. Погодно-климатические факторы определяют температурно-влажностные воздействия на грунты и породы поверхностных зон откосов: циклические набухание-высушивание и промерзание-оттаивание, их совместное влияние. В результате многократных циклических воздействий происходит постепенное уменьшение прочности грунта или пород как за счет изменения их плотности влажности, так и за счет структурных изменений [2]. Наблюдается рост активной зоны.

Различают две группы локальных деформаций. К первой относятся деформации, возникающие в поверхностях слоях откосов неподтапливаемых земляных сооружений, ко второй – деформация подтапливаемых откосов [3].

Первая группа локальных деформаций откосов включает следующие виды нарушений местной устойчивости: деформации эрозионные и локальные скольжения, осыпи, вывалы, оплывины, выносы и деформации пластического течения. Вторая группа локальных деформаций включает нарушения местной устойчивости: локальные обрушения, размывы подошвы откосов, вмятия и ударные разрушения, динамические и фильтрационные сплывы [2].

Необходимость и целесообразность укрепления откосов дорожных насыпей и выемок устанавливают только на основе оценки местной устойчивости. Оценка может быть выражена качественно, когда при определенных условиях достаточно иметь данные о составе и состоянии грунтов, чтобы судить о характере поведения поверхностных слоев откоса в тех или иных условиях, и количественно на основе разработанных расчетных методов. Качественной оценкой устанавливают: вероятность и характер возникновения деформаций в поверхностных слоях высоких откосов, необходимость назначения специальных мероприятий и укрепление поверхности откосов [2].

Для проведения качественной оценки местной устойчивости необходимы данные физико-механических свойств грунтов и пород, слагающих поверхностные слои откосов: естественная влажность для откосов выемок;

оптимальная влажность для откосов насыпей;

пределы пластичности;

влажность на границе усадки;

объемная усадка;

зерновой состав (количество песчаных, пылеватых и глинистых частиц);

коэффициенты пористости выветрелой и невыветрелой горных пород;

временные сопротивления на одноосное сжатие в водонасыщенном и воздушно-сухом состоянии;

объемная масса выветрелой и невыветрелой горных пород. В случае трещиноватых пород определяется количество и протяженность ее трещин.

Количественная оценка местной устойчивости нужна для уточнения принятой конструкции подтопляемых, а также высоких (выше 12 м) откосов насыпей и сухих выемок, выемок глубиной не менее 3 м при наличии водоносных уровней. Расчетную схему и метод расчета назначают в зависимости от ожидаемых деформаций в поверхностных слоях откосов.

В основу количественной оценки местной устойчивости откосов с учетом возможности развития в пределах активной зоны деформаций локального скольжения или пластического течения положены следующие критерии: 1) недопущение полного нарушения устойчивости поверхностных слоев (в пределах активной зоны) откоса с образованием некоторой поверхности скольжения;

2) ограничение пластических деформаций в поверхностных слоях активной зоны [2].

Обеспечить устойчивость и стабильность грунта в пределах активной зоны поверхностных слоев откосов можно следующими способами: регулированием величины активной зоны при помощи защитных или изолирующих конструкций;

применением специальных несущих конструкций компенсирующих уменьшение прочности грунта в пределах активной зоны;

изменением конфигурации откосной части;

комбинации этих способов. Принцип регулирования величины активной зоны зависит от степени реакции глинистых грунтов на погодно-климатические факторы в соответствии с классификацией глинистых грунтов [1].

Отсутствует в практике проектирования четкая классификация современных рациональных типов конструкций укрепления. Одно из основных требований: тип укрепления откосов насыпей и выемок необходимо принимать в зависимости от физико-механических свойств грунтов, слагающих откосы земляного полотна, погодно-климатических и гидрометеорологических факторов, гидрологического режима подтопления, высоты насыпи и глубины выемки, наличия местных материалов для укрепительных работ. [2].

Первоочередными задачами по проектированию укрепительных сооружений являются продолжение исследований по обоснованию критериев всех факторов гидрометеорологических воздействий и их пространственно временного проявления, обоснованию условий применяемости различных типов укреплений, а также разработка основополагающего документа по проектированию конструкций укреплений откосов.

Библиографический список 1. Львович Ю.М. Укрепление откосов земляного полотна автомобильных дорог. – М.:

Транспорт, 1979. – 159 с.

2. Львович Ю.М. Влияние циклического промерзания-оттаивания и набухания высушивания на сопротивляемость глинистых грунтов сдвигу. В сб.: Вопросы инженерной геологии. – М.: Наука, 1970, с. 106-116.

3. Перезвонников Б.Ф., Селивестров В.А., Афонина М.И. Укрепление подтопляемых откосов автомобильных дорог. – М., 2009. – 60 с.– (Автомоб. дороги и мосты: Обзор.

информ./ ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР»;

Вып.5).

Научный руководитель ст. преподаватель В.А. Шнайдер УДК 625.7/ ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГРУНТАХ А.А. Губенко, А.Н. Иванченко, Е.А. Носов, студенты Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск Изучение фильтрации воды в грунтах и различных пористых материалах представляет большой практический интерес при строительстве автомобильных дорог. Фильтрационные расчеты используются при проектировании подпорных гидротехнических сооружений (земляные плотины, перемычки, дамбы), водопроводящих каналов, дренажных систем, при осушении грунтового основания земляного полотна.

Фильтрационные расчеты позволяют определить необходимое оборудование и выбрать способ производства работ при понижении уровня грунтовых вод в строительных котлованах и в основаниях инженерных сооружений. Процесс фильтрации – это движение жидкости в пористой или трещиноватой средах. Пористая среда – физическое тело, имеющее в своем объеме пустоты произвольных размеров и форм.

Пористая среда может быть представлена горными рыхлыми и трещиноватыми породами, искусственными сыпучими материалами, волокнистыми минеральными и синтетическими изделиями и другими телами, содержащими внутри себя пустоты (поры). Движение жидкости в ней возможно только в том случае, когда поры и трещины сообщаются между собой.

На свойства пористой среды влияют размер, форма и объём пор, удельная поверхность твердой составляющей, её химический состав, а жидкость, фильтрующая в ней, в свою очередь, обладает различными физическими свойствами (плотность, вязкость, упругость). Пористая среда вместе с находящейся в ней жидкостью, на которую действуют массовые и поверхностные силы, представляет собой гидравлическую систему, которая изучается в теории фильтрации. Пористость материала (n) определяется как отношение объёма пор (Wn) ко всему объёму материала (W). Для оценки фильтрационной среды используется параметр, называемый коэффициентом пористости, который определяется как отношение объема пор к объему твердых частиц материала, составляющих его скелет (Wm).

Жидкость в виде реального потока, перемещающегося в пористой среде, движется непосредственно через поры. Поровые каналы в материалах и их горных породах имеют разнообразную форму и размеры.

Расход жидкости, проходящей через поры всего объёма материала, называется фильтрационным расходом. Средняя скорость в порах среды находится как отношение скорости фильтрации к значению пористости материала.

Область пористой среды, заполненная движущейся жидкостью, называется областью фильтрации. Если в области фильтрации гидростатические напоры и скорости изменяются во времени, то такая фильтрация является неустановившейся. Фильтрация считается установившейся, когда напоры и скорости в определенных точках области фильтрации не зависят от временного фактора. Частным случаем фильтрации является движение подземных вод в пористых и трещиноватых горных породах. Подземные воды подразделяются на грунтовые и артезианские.

Средняя скорость фильтрационного потока определяется по формуле Эта линейная зависимость является основным законом фильтрации Дарси. Коэффициент k получил название коэффициента фильтрации, который имеет размерность скорости и является постоянным для данного песка или другого пористого материала [1]. Понятие фильтрации неразрывно связано с водопроницаемостью (способность грунтов пропускать через свою толщу воду под влиянием силы тяжести).

Водопроницаемость является чрезвычайно важным свойством грунтов.

Её необходимо учитывать при использовании грунта для возведения насыпей, при устройстве водоотводных и осушительных (дренажных) сооружений, при расчётах скорости уплотнения грунта под нагрузкой. Водопроницаемость значительно зависит от степени их уплотнения. Коэффициент фильтрации при уплотнении грунта изменяется в линейной зависимости от коэффициента пористости. В сильно уплотненных глинистых грунтах тонкие поры между частицами заполнены замкнутой капиллярной и связанной водой. При малых значениях гидравлического градиента фильтрующаяся вода не может преодолеть вязкого сопротивления смещения водных плёнок, адсорбированных на грунтовых частицах и практически закрывающих тонкие поры между частицами и находящихся в порах пузырьков защемленного воздуха. Движение её через грунт оказывается возможным лишь при превышении критического значения гидравлического градиента, которое называют начальным градиентом. До этого значения коэффициент фильтрации ничтожно мал, и грунты можно считать практически водонепроницаемыми [2].

Вопрос водоотвода в дорожном строительстве является очень важным. Система водоотвода состоит из ряда сооружений и конструктивных мероприятий, предназначенных для перехвата и отвода воды, поступающей к земляному полотну, или для преграждения доступа в верхнюю часть земляного полотна. Целью её устройства является предотвращение переувлажнения земляного полотна, обеспечение постоянного безопасного режима влажности грунтовых оснований дорожных одежд.

Для отвода поверхностной воды, выпадающую на дорогу в виде осадков и притекающую к ней, придают выпуклое очертание поперечному профилю земляного полотна и дорожной одежды;

планируют и укрепляют обочины;

устраивают боковые водоотводные канавы или используют для этого резервы у дорожных насыпей;

устраивают нагорные канавы, перехватывающие воду, которая стекает по склонам местности к дороге.

Для обеспечения стока воды с покрытия поперечный уклон проезжей части, направленный от середины к обочинам, должен быть тем больше, чем меньше ровность поверхности покрытия, так как вода, испытывая сопротивление стеканию, может застаиваться в неровностях поверхности и просачиваться в покрытие. Обочинам придают больший поперечный уклон, чем покрытию, так как на их поверхности при эксплуатации могут появляться неровности, вызванные заездом автомобилей, а застои воды даже на укрепленной обочине приводят к переувлажнению земляного полотна. В зависимости от типа грунта земляного полотна и типов покрытий обочины устраивают с уклоном на 10-20‰ большем, чем покрытие (40 ‰). Если обочины не укреплены или вдоль покрытия не уложены краевые полосы, условия работы краев покрытия резко ухудшаются, что часто вызывает их обламывание [3].

Процессы фильтрации и водопроницаемости грунтов необходимо обязательно учитывать при проектировании автомобильных дорог, так как самый главный враг инженерных сооружений – вода. В современных условиях строительства и проектирования часто используются геосинтетические материалы, которые хорошо обеспечивают дренажные, защитные и укрепительные свойства откосных частей и тела насыпи.

Библиографический список 1. Ухин Б.В., Мельников Ю.Ф. Инженерная гидравлика. Под редакцией Б.В. Ухина. / Учебное пособие – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов,2007. – 344 с.

2. Бабков В.Ф., Бкзрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов: Учеб. пособие для автомоб. дор. спец. вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986. – 239 с.

3. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1: Учебник для вузов. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1987. – 368 с.

Научный руководитель ст. преподаватель В.А. Шнайдер УДК 656. АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ОРГАНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ НА ТРАНСПОРТНОМ ПЕРЕСЕЧЕНИИ В ГОРОДСКИХ УСЛОВИЯХ С.С. Дубровский, студент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск Организация движения на транспортном пересечении зависит от его типа.

Выбор типа транспортного пересечения определяется многими факторами, которые необходимо рассматривать комплексно, определяя влияние каждого в отдельности и в совокупности. Рассмотрим характер и степень влияния основных общепринятых факторов, по которым выбирают тип транспортных пересечений в разных уровнях в городских условиях [1, 2]:

- размеры движения транспорта;

- интенсивность право- и левоповоротных потоков;

- интенсивность движения пешеходных потоков;

- технико-экономическая оценка ;

- условия рельефа местности и гидрогеологические условия.

Непосредственно на организацию движения на транспортном пересечении влияют такие факторы, как:

- безопасность движения транспорта и пешеходов;

- схема организации движения общественного транспорта;

- наличие подземных инженерных сетей;

- учет отрицательного воздействия транспорта на окружающую среду;

- наличие свободной территории, характер прилегающей к узлу застройки;

- архитектурно-композиционные требования.

Выбор типа транспортного пересечения в разных уровнях для конкретных условий представляет собой весьма сложную задачу, он должен быть наиболее прогрессивным и рациональным. Очень часто влияние различных факторов создает конфликтующие требования, и рациональное решение приходится принимать в ущерб тем или иным положениям.

В городских условиях очень актуален вопрос о полноте транспортной развязки. Полные транспортные развязки требуют для своего размещения больших площадей, найти которые в городе, особенно в условиях сложившейся застройки, часто невозможно. Кроме того, не всегда интенсивность левоповоротных потоков оправдывает затраты на строительство для них специальных съездов. Часто считается, что для достижения необходимой пропускной способности пересечения достаточно обеспечить непрерывное движение по главному (как правило, прямому) направлению, а поворачивающие потоки развязать с помощью светофорного регулирования, или вообще убрать то направление, интенсивность движения по которому наименьшая. Наряду с интенсивностью движения на каком-либо направлении, рассматривают и количество конфликтных точек пересечения потоков. Учитывая эти факторы, иногда принимается такое решение организации движения на транспортном узле, которое не дает возможности использовать то направление, на котором не обеспечивается нормативная безопасность движения, и которое считается экономически невыгодным из-за малой интенсивности движения на нем.


При анализе вариантов организации движения на транспортном пересечении по общепринятым показателям не учитывается удобство, доступность направлений движения, которую обеспечивает развязка.

Транспортное пересечение, если рассматривать этот объект как продукт, должно быть доступно как можно большему числу потребителей, т.е. водителей и пассажиров. К тому же в городе транспортное пересечение тесно взаимосвязано с соседними элементами улично-дорожной сети. И если мы снимаем нагрузку с транспортного узла, убирая какое-либо направление, то автоматически увеличиваем интенсивность движения на прилегающих улицах, проездах и соседних пересечениях.

Поэтому необходимо рассмотреть еще один критерий при выборе типа транспортной развязки, а именно ввести нормативный коэффициент возможных направлений (1).

Квн = Кв/Кн, (1) где Кв – количество возможных направлений движения, Кн – количество необходимых направлений на пересечении.

Квн = 1 - нормативный коэффициент.

Если данный коэффициент К1, это значит, что при движении по такому пересечению нет возможности попасть на одно или несколько из направлений.

В число возможных направлений движения следует включить обратное движение, т.е. возможность развернуться на транспортном пересечении и уехать в обратном направлении. В условиях города это имеет важное значение, когда необходимый вам объект (жилое или общественное здание, въезд в микрорайон и т.п.) находится на противоположной стороне улицы с непрерывным движением.

Весомость коэффициента Квн при сравнении вариантов организации движения можно определить, проанализировав плюсы и минусы в результате исключения движения в каком-либо направлении. Положительными сторонами являются увеличение безопасности движения и уменьшение стоимости транспортного пересечения, а вот увеличение интенсивности движения по остальным направлениям, уменьшение пропускной способности на них, снижение удобства движения, перепробег, транспортные потери, ущерб от ДТП – это отрицательные показатели.

Сравним и оценим несколько вариантов организации движения с помощью коэффициента возможных направлений, чтоб показать как он работает на практике, на примере транспортного пересечения в городе Москве.

На данном пересечении главными направлениями являются Ленинградский проспект, улица 1-я Тверская-Ямская, улица Грузинский Вал, улица Бутырский Вал, улицы 1-я и 2-я Бретские. По Брестским улицам движение транспорта одностороннее, по остальным – двустороннее. В вариантах №1, №2, №4 движение по улице 1-я Бретская осуществляется в направлении к площади Белорусского вокзала, по улице 2-я Бретская – от нее. В варианте №3 направления движения поменяли местами.

Рассмотрим количество доступных направлений при движении с направления «ул. Грузинский Вал» (рис. 1 – 4):

Рис. 1. Схема транспортного пересечения Вариант Рис. 2. Схема транспортного пересечения Вариант Мы видим, что при первом варианте транспортного пересечения, доступно четыре направления – Ленинградский проспект, ул. Бутырский Вал, ул. 1-я Тверская-Ямская, ул. 2-я Бретская. Возврат на ул. Грузинский Вал возможен через другую развязку, расположенную на Лениградском проспекте, но с большим перепробегом.

Квн = Кв/Кн = 4/5 = 0, При втором варианте пересечения доступны четыре направления из пяти необходимых. Возврат на ул. Грузинский Вал через другую развязку.

Квн = 0, Рис. 3. Схема транспортного пересечения Вариант На этом пересечении возможно уехать лишь по двум направлениям.

Нет выезда на ул. 1-ю Тверскую-Ямскую, 1-ю Бретскую, отсутствует возврат на ул. Грузинский Вал.

Квн = 2/5 = 0, Рис. 4. Схема транспортного пересечения Вариант При четвертом варианте все направления движения доступны, в том числе возврат на ул. Грузинский Вал.

Квн = 5/5 = Каждый вариант организации движения на транспортном пересечении оценивают по общему коэффициенту возможных направлений, который находят как среднее арифметическое из коэффициентов, полученных при оценке движения с каждого из главных направлений (Таблица 1).

Таблица Таблица сравнения Квн Значение коэффициента Квн Направление Вариант№1 Вариант№2 Вариант№3 Вариант№ ул. Грузинский Вал 0,8 0,8 0,4 Общий 0,8 0,8 0,8 коэффициент Коэффициент возможных направлений дает бальную оценку вариантам движения с основных направлений, что очень удобно при анализе, помогает в процессе сравнения выбрать такое решение, в котором концентрируются достоинства и максимально снижаются недостатки всех рассматриваемых вариантов, что является важным вопросом при выборе решения организации движения на транспортном пересечении. Очевидно, что чем ближе коэффициент к единице, тем удобнее транспортное пересечение для потребителей.

Библиографический список 1. Дубровин Е.Н., Ланцберг Ю.С. Изыскание и проектирование городских дорог. – М.:

Транспорт, 1981. – 471 с.

2. Лобанов Е.М. Транспортная планировка городов: Учебник для студентов вузов. – М.:

Транспорт, 1990. – 240с.

Научный руководитель ст. преподаватель Р.Н. Гладкий УДК 625.7/ СУФФОЗИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ГРУНТОВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ Е.Д. Кольб, студент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск Характеристики фильтрационно-суффозионных свойств грунтов являются важнейшими исходными данными для проектирования земляного полотна и искусственных сооружений, предназначенных для водоотвода. При фильтрации подземная вода совершает разрушительную работу. Из пород вымываются составляющие мелкие частицы. Этот процесс сопровождается оседанием поверхности земли, провалами, воронками. Суффозия – вынос подземными водами мелких минеральных частиц из обломочных горных пород (грунтов). Механическая суффозия – размыв грунта фильтрационным потоком, проявляющийся в виде отрыва и перемещения отдельных его частиц и целых агрегатов внутри пор или трещин. При химической суффозии вода растворяет частицы пород и выносит продукты разрушения. При одновременном действии этих двух видов суффозии применяют термин химико-механическая суффозия. Суффозионная устойчивость – сохранение частицами грунта своего первоначального положения при воздействии на них фильтрационного потока [1].

Суффозия нескального грунта, возникающая в теле или в основании гидротехнического сооружения, может рассматриваться в зависимости от характера ее проявления как внешняя или внутренняя. Внешняя суффозия – это разрушение грунта фильтрационным потоком, проявляющееся в виде: 1) поверхностного размыва (эрозии) грунта потоком, протекающим внутри обратного фильтра дренажа, по щелям (например, под подошвой сооружения) или внутри полых трещин в скальном массиве, кровля которого сложена мелкозернистым грунтом;

2) отрыва и выноса частиц грунта непосредственно с его поверхности и из приконтактной зоны на участках разгрузки фильтрационного потока (нисходящего или восходящего), например, при выходе в дренаж;

3) выпора на отдельных участках основания целых объемов грунта, который при этом обычно разуплотняется под действием фильтрационных сил.

Суффозионная устойчивость несвязного грунта в зоне его контакта с другим более крупнопористым грунтом или материалом дренажа существенно зависит от направления фильтрационного потока по отношению к направлению силы тяжести. При нисходящем потоке грунт оказывается более устойчивым вследствие образования в контактной зоне сводиков из отдельных сравнительно крупных частиц, а при восходящем потоке такие сводики не образуются.

Внутренняя суффозия нескальных грунтов различается на объемную и фронтальную (рис. 1). Объемная суффозия, возникающая сразу во всем объеме однородного грунта, где градиенты напора фильтрационного потока достигают «критических» значений, при которых начинается перемещение мелких незащемленных частиц заполнителя в порах скелета грунта.

Интенсивность объемной суффозии (массовый расход транспортируемых потоком частиц заполнителя) возрастает по мере увеличения градиента напора (рис. 1, а). Разновидностью внутренней суффозии является выщелачивание содержащихся в грунте водорастворимых минералов (химическая суффозия).

При фронтальной суффозии (рис. 1, б) происходит отрыв и перемещение мелких частиц грунта, заполняющих в определенной зоне поры его скелета, когда процесс суффозии развивается сразу на достаточно больших участках поверхности, ограничивающей внутри грунта эту зону.

В результате фронтальной суффозии может произойти резкое изменение проницаемости грунтовой толщи и ее деформативных свойств: контактный размыв мелкозернистого пропластка в слоисто-неоднородной толще грунта (рис. 1, в), в результате которого могут произойти значительные деформации основания;

канальная суффозия, возникающая в виде так называемых грифонов, когда наиболее мелкие частицы грунта во взвешенном состоянии перемещаются по каналам сосредоточенных выходов фильтрационного потока из толщи основания (рис. 1, г).

Рис. 1. Схемы четырех разновидностей внутренней суффозии нескальных грунтов:

а - объемная;

б - фронтальная;

в- контактный размыв мелкозернистого пропластка;

г – канальная Проявление любого из первых пяти видов внешней суффозии обусловлено возможностью свободного перемещения в порах обратного фильтра или в неплотностях (щелях) под подошвой сооружения отдельных частиц грунта, либо их агрегатов, которые под действием фильтрационных сил оказались оторванными от контактной поверхности. Для предотвращения этих видов внешней суффозии достаточно правильно подобрать обратный фильтр по крупности зерен его материала исходя из условия «непросыпаемости» частиц защищаемого грунта и сохранения их устойчивости в зоне контакта с обратным фильтром.


Необходимым условием возникновения первых трех разновидностей внутренней суффозии в нескальных основаниях (исключая суффозию при возникновении грифонов), является возможность перемещения мелких «незащемленных» частиц в поровых каналах грунта. Данное условие с некоторым запасом может быть выражено неравенством:

d м d 0, (1) где dм – размер мелких частиц (заполнителя грунта);

d0 – расчетный поперечник поровых каналов в грунте (рис. 2).

Гидромеханическое условие возникновения внутренней суффозии заключается в способности фильтрационного потока перемещать в порах грунта мелкие его частицы. Это условие может быть записано в виде неравенства:

i iсф, (2) где i – градиент напора фильтрационного потока в грунте;

iсф – градиент напора, при котором возникает внутренняя суффозия.

Условия суффозионного разрушения связных грунтов, характеризуемые индексом пластичности Ip 0,03, будут существенно отличаться от условий, при которых возникает суффозия грунтов несвязных.

Критическая скорость движения воды в порах обратного фильтра определяется по формуле:

, (3) где D0,– гидравлический эквивалентный диаметр пор грунта или зернистого материала;

– скорость фильтрации;

– коэффициент формы сечений поровых каналов в грунте.

При оценке фильтрационной прочности основания следует учитывать, что механическая суффозия может представлять опасность лишь в случаях, когда имеются условия для транспортировки (удаления) фильтрационным потоком продуктов суффозии за пределы той зоны, где развивается суффозия.

Если же зона оказывается замкнутой, то суффозионные процессы в ней быстро затухают после незначительного переотложения мелких частиц и закупорки ими участков выхода фильтрационного потока из этой зоны.

Рис. 2. Вспомогательное графическое построение для определения расчетного диаметра пор зернистого материала d Одним из самых главных моментов в оценке устойчивости грунта к внутренней суффозии является определение расчетного поперечника d поровых каналов в грунте, который примерно равен просвету в местах их сужений и может быть принят в качестве гидравлически эквивалентного диаметра поровых каналов (рис. 2). Величину d0 надо определять, основываясь на геоструктурных и фильтрационных характеристиках грунта.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что необходимость использования обратного фильтра экономически целесообразна по отношению к замене грунта в теле инженерных сооружений.

В настоящее время в качестве обратного фильтра используются геосинтетические материалы. Суффозийный процесс сопровождается кольмотацией грунта (геотекстиля): осаждением или закупориванием пор фильтра. Необходимо обязательно учитывать кольматационные свойства при устройстве обратных фильтров.

Библиографический список Ананьев В.П. Инженерная геология: Учебн. для строит. спец. вузов /В.П.

1.

Ананьев, А.Д. Потапов. – 4-е изд. М.: Высш. шк., 2006. – 575 с.

2. Рекомендации по методике лабораторных испытаний грунтов на водопроницаемость и суффозийную устойчивость. П 12-83. ВНИИГ. Ленинград. – г.

Научный руководитель ст. преподаватель В.А. Шнайдер УДК 005.6:625.7/. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СРО В СООТВЕТСТВИИ С ЗАКОНОМ «О ТЕХНИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ»

К.А. Кузнецов, Е.А. Постолатий, А.Л. Калинин, студенты Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск Качество выполнения дорожно-строительных работ всегда было очень важным и деликатным вопросом. ФЗ №184 от 27 декабря 2002г « О техническом регулировании» был первой ступенью в улучшении качества строительных услуг. Этот закон регулирует отношения на всех этапах строительства (от изысканий до сдачи в эксплуатацию), а также определяет права и обязанности участников проведения работ. Затем был введен ФЗ №148, который отменяет лицензии. Создаются саморегилируемые строительные организации (СРО). Осуществлять деятельность в строительстве смогут только те организации, которые получат свидетельство о членстве в строительной саморегулируемой организации, на осовании которой выдается свидетельство о допуске к определенным видам строительных работ. Отмена лицензирования и введение свидетельства о допуске к дорожно-строительным работам, выдаваемое специалистами-строителями, безусловно повышает качество работ, но не обеспечивает дальнейшего развития. Основные принципы системы управления качеством производства и услуг в рыночной экономике закреплены в международных стандартах MS ISO 9000 (ГОСТ Р ИСО 9001-2001.Изм. ИУС 10-2003, ГОСТ Р ИСО 19011-2003). Нельзя пренебрегать заложенными в эти стандарты принципами, обобщающими международный опыт повышения качества производства в любых отраслях промышленности и сельского хозяйства. Это приведет государство к большим экономическим потерям, а предприятия к банкротству.

Основные цели создания СРО заключаются в обеспечении положений закона «О техническом регулировании» № 184-ФЗ от 27.12.2002г. в строительстве, а именно, наиболее полное удовлетворение требований потребителя, заказчика по качеству строительства. При этом СРО должны: 1) обеспечить предупреждение возможности причинения вреда жизни, здоровью или имуществу физических или юридических лиц, здоровью животных, растений, а также объектам культурного наследия;

2) обеспечить внедрение системы всемерного повышения качества на всех этапах строительства.

Для продолжения своей деятельности предприятия должны вступить в СРО. Основные требования к некоммерческим организациям:

1) для организаций, выполняющих инженерные изыскания необходимо:

– объединение ее членов не менее 50 индивидуальных предпринимателей или юридических лиц;

– создание компенсационного фонда из взносов ее членов в размере 500000 рублей на члена или 150000руб. на члена СРО в случае, если все члены привлечены к страхованию гражданской ответственности.

2) для организаций, предоставляемых строительные услуги:

– необходимо объединение членов не менее 100 индивидуальных предпринимателей или юридических лиц;

– создание компенсационного фонда из взносов ее членов в размере 1000000руб. на одного члена или в случае страхования гражданской ответственности членов организации – размер фонда равняется 300000 руб. на члена.

Руководство в СРО осуществляют (рис. 1):

1) постоянно-действующий коллегиальный орган управления (Совет НП СРО);

2) исполнительный орган СРО – это президент и, подчиненная ему, исполнительная дирекция.

Все пункты ФЗ №148 направлены:

а) на обеспечение внедрения системы всемирного повышения качества на всех этапах строительства;

б) на выполнение ФЗ №184 «О техническом регулировании».

Однако в законе отсутствует положение о защите коммерческой тайны членов СРО, а также нет положения о цивилизованной конкуренции между членами СРО.

Рис. 1. Структура СРО Внедрение новых технологий и нормативов остается на усмотрение организации. Законом оно не оговаривается. Проведение конкурса на право выполнения работ может стимулировать рост внедрением в производственный процесс инновационных технологий.

На первых этапах ввода допусков на право проведения работ у организаций возникнут трудности с оформлением необходимой документации, компенсационным фондом и объединением необходимого количества юридических лиц или индивидуальных предпринимателей в союз. Для решения этой возможной проблемы необходимо ужесточить контроль за СРО. Контроль осуществляется Национальным объединением СРО.

Возможна монополизация одной СРО в своем регионе. В законе упущен тот факт, что существуют малочисленные сферы производства и для набора необходимого количества членов приходится брать в свои ряды все предприятия этого направления из других регионов включительно. В соответствии с допуском о проведении работ, составу работ СРО приходится искать узконаправленных специалистов. Такой разнообразный состав СРО затрудняет принятие и внедрение узконаправленных стандартов и нормативов.Затруднен клнтроль качества работ членов СРО. С ведением СРО Институты, НИИ и другие научные центры окончательно потеряли возможность применить свою научную базу в производственных работах, что нарушает систему подготовки кадров.

ФЗ №148 является существенной ступенью в улучшении качества строительства в соответствии с международными стандартами. Но закон имеет ряд недоработок:

– создание фондов;

– неоговорено создание узконаправленных СРО;

– отсутствие пунктов внедрения новых методов, инноваций, нормативов в производственный процесс;

– ужесточение контроля над соблюдением СРО и ее обязательств;

– ограничение возможности ВУЗов и НИИ в принятии участия в производственном процессе.

Библиографический список 1. Холмянский И.А. Качество, стандартизация, сертификация в дорожном строительстве: учебное пособие. – Омск: СибАДИ, 2009. – 156 с.

2. Сборник «Дороги и мосты». Выпуск 23/1. Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное Дорожное агентство (РОСАВТОДОР). – М.: 2010. – 265 с.

Научные руководители: д-р техн. наук, профессор И.А. Холмянский;

ст. преподаватель В.А. Шнайдер УДК 625. ИССЛЕДОВАНИЕ АРМИРОВАННОЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ ПУТЕМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Е.А. Мартынов, канд. техн. наук, доцент;

Н.Н. Литвинов, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск Уже долгое время проявляется интерес к дорожным одеждам, армированным геосетками и георешетками. Считается, что они способны улучшить работу конструкции и сократить расход материалов, тем самым повышая надежность и экономичность конструкции.

Исследованию этих качеств армирования посвящена эта статья.

В качестве предмета исследования выбрана двухслойная дорожная одежда, приведенная на рисунке 1.

В [1] исследованы реальные дорожные конструкции с различными геометрическими и жесткостными характеристиками. На основании анализа этих данных для эксперимента выбираются варьируемые параметры, значение которых изменяется от минимального до максимального.

В качестве метода исследования выбран численный эксперимент.

Расчет конструкции проводился в ПК Lira [2]. Расчетная модель представлена объемными конечными элементами. Размеры в плане:

1,6х1,6м;

высота от 1,32 до 1,64м. Шаг сетки в плане 4х4 см, толщина верхнего слоя – переменная, толщина нижнего слоя – 1,16м. По высоте сетка 4х4 см для верхнего слоя, для нижнего: первый ряд – 4см, остальные – 8см. Всего модель насчитывает 33760 элементов. Армирование моделировалось стержнями сечением 10х1мм, с шагом 4 см. Закрепление от бокового смещения по осям, и от вертикального – по подошве второго слоя. Конструкция загружена расчетной нагрузкой – 60кН, распределенной по площадке 32х32 см.

Рис. 1. Расчетная схема Эксперимент планировался исходя из метода математического планирования эксперимента[3], который позволяет теоретически обоснованно установить минимальное число и состав экспериментов, получив при этом зависимости между изучаемым параметром и влияющими на него факторами.

В качестве влияющих факторов в эксперименте были выбраны:

1. Модуль упругости первого слоя 2. Модуль упругости второго слоя 3. Модуль упругости арматуры 4. Толщина верхнего слоя Интервалы варьирования были назначены исходя из среднего значения факторов.

Результаты выбора приведены в табл. 1:

Таблица Условия планирования численного эксперимента Факторы Уровень варьирования Интервал натуральный кодированный варьирования -1 0 + вид вид E1, МПа X1 400 1700 3000 (первый слой) E2, МПа X2 100 550 1000 (второй слой) E3, МПа X3 4000 102000 200000 (арматура) h1, м X4 16 32 48 Таким образом, планируемый эксперимент является четырехфакторным, для которого предпочтительным является трехуровневый композиционный план типа В4, близкий по свойствам к оптимальному.

Матрица планирования плана В4 представлена на табл. 2:

Таблица Матрица планирования Точки Матрица планирования плана X1 X2 X3 X 1 +1 +1 +1 + 2 +1 +1 +1 - 3 +1 +1 -1 + 4 +1 +1 -1 - 5 +1 -1 +1 + 6 +1 -1 +1 - 7 +1 -1 -1 + 8 +1 -1 -1 - 9 -1 +1 +1 + 10 -1 +1 +1 - 11 -1 +1 -1 + 12 -1 +1 -1 - 13 -1 -1 +1 + 14 -1 -1 +1 - 15 -1 -1 -1 + 16 -1 -1 -1 - 17 +1 0 0 18 -1 0 0 19 0 +1 0 20 0 -1 0 21 0 0 +1 22 0 0 -1 23 0 0 0 + 24 0 0 0 - В матрице за уровень «-1» принято минимальное значение фактора, «0» - среднее, «+1» - максимальное.

По полученным результатам строим уравнение регрессии в кодированном виде для горизонтальных нормальных напряжений второго слоя:

x2=(6.9385+2.14170X1-2.0395X2-0.5491X3-1.7331X4 0.6991X12+1.2565 X22+0.2311 X32-0.2471 X42 0.8423X1X2+0.1102X1X3-0.7534X1X4+0, X2X3+0.6965X2X4+0.3062X3X4) По уравнению регрессии строим график зависимости нормальных напряжений при различных модулях упругости арматуры.

Рис. 2. График зависимости горизонтальных нормальных напряжений от модуля упругости второго слоя Из графика видно, что наибольший эффект армирования x min 196кПа e 1 1 48% x max 132кПа достигается при малом модуле упругости нижнего слоя, где e - эффект армирования, % xmin - напряжения при минимальном модуле упругости арматуры;

xmsx - напряжения при максимальном модуле упругости арматуры.

Библиографический список 1. Типовые конструкции дорожных одежд городских дорог. Москва, Стройиздат, 2. Гензерский Ю.В., КуценкоА.Н., Марченко Д.В., Слободян А.Е., Титок В.П. Примеры расчета и проектирования. Приложение к учебному пособию Лира 9.2 / К:, Издательство НИАСС, 2006 –124 с.

3. Рекомендации по применению методов математического планирования эксперимента в технологии бетона. М., НИИЖБ Госстроя СССР. 1982, с. 103.

Научный руководитель д-р техн. наук, профессор С.А. Матвеев УДК 625. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗНАЧЕНИЙ МОДУЛЕЙ УПРУГОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ В.В. Мизонов, А.Н. Тиратурян, инженеры Ростовский государственный строительный университет, г. Ростов-на-Дону Современная автомобильная дорога представляет собой сложное инженерное сооружение, подвергающееся непрерывному воздействию природных факторов, и движущегося потока многоосных транспортных средств, с нагрузками на ось нередко превышающими нормативные. В таких условиях особую актуальность приобретает задача своевременной диагностики состояния дорожной конструкции.

На данный момент диагностика состояния дорожной одежды осуществляется по показателю общего модуля упругости дорожной одежды. Будучи достаточно информативным с точки зрения оценки общей несущей способности дорожной одежды, данный показатель не позволяет выявить наиболее ослабленный элемент дорожной одежды, являющийся очагом растущих разрушений.

В мировой практике оценка состояния дорожной конструкции выполнятся с использованием метода «обратного» расчета (backcalculation) [1].

Метод обратного расчета основывается на экспериментальной регистрации чаши динамических прогибов на поверхности дорожной конструкции с помощью установок динамического нагружения. По математической модели входными данными для которой служат проектные величины модулей упругости, коэффициентов Пуассона, плотностей слоев дорожной конструкции, осуществляется построение проектной чаши динамических прогибов поверхности дорожной конструкции. Восстановление эксплуатационных значений динамических модулей упругости слоев дорожной одежды осуществляется таким образом, чтобы смещения точек покрытия, рассчитанные по модели, имели наименьшее отклонение от замеренных (до 5 %) в полевых условиях величин.

В РГСУ была разработана механико-математическая модель многослойного полупространства системы «дорожная конструкция – грунт» [2, 3]. Данная модель позволяет производить анализ динамического напряженно-деформированного состояния системы дорожная конструкция – грунт при динамическом воздействии. На основе данной механико математической модели был разработан программный комплекс, позволяющий производить «обратное» вычисление динамических модулей упругости элементов эксплуатируемых дорожных конструкций.

Адекватность данной модели подтверждается результатами экспериментальной регистрации чаш динамических прогибов дорожной конструкции на строящемся участке автомобильной дороги М4 «ДОН».

Экспериментальная регистрация производилась поэтапно, по мере завершения строительства каждого конструктивного элемента дорожной конструкции. Для регистрации чаш динамических прогибов применялся мобильный виброизмерительный комплекс ДорТрансНИИ.[4] Конструкция дорожной одежды приведена в таблице 1. Проектные и расчетные чаши динамических прогибов поверхности дорожной конструкции приведены на рисунке 1.

Таблица Конструкция дорожной одежды на строящемся участке автомобильной дороги Элементы дорожной конструкции Расчетные Тощий Щебень по способу Грунт земляного характеристики бетон заклинки полотна Модуль упругости (E), 1000 350 МПа Плотность (), кг/м3 2000 1600 Коэффициент 0.3 0.3 0. Пуассона () Толщина (h), м 0.2 0.2 ------ а б 2 2 в Рис. 1. Расчетные и экспериментальные чаши динамических прогибов на строящемся участке автомобильной дороги М4 ДОН (1- расчетная чаша динамических прогибов, 2 – экспериментальная чаша динамических прогибов) На графике а приведена чаша динамических прогибов зарегистрированная на поверхности слоя песчаного основания, на графике б чаша динамических прогибов зарегистрированная на поверхности слоя щебеночного основания, на графике в – чаша динамических прогибов зарегистрированная на поверхности слоя тощего бетона.

По результатам проведенного эксперимента была проведена корректировка механико-математической модели многослойного полупространства дорожная конструкция - грунт.

Большой интерес при апробации расчетной модели представляет расчет эксплуатационных значений динамических модулей упругости элементов дорожной конструкции, на участках с большой степенью поврежденности. Экспериментальная регистрация чаш динамических прогибов дорожной конструкции была проведена в расчетный период в марте 2011 г. на автомобильной дороге IV т.к. «г. Ростов-на-Дону – сл.

Родионово-Несветайская-г.Новошахтинск-х.Ленинаван – а/д «Ростов-на Дону – Таганрог». На этом участке планируется провести усиление существующей дорожной конструкции. Для восстановления фактических значений модулей упругости слоев дорожной конструкции на стадии эксплуатации была использована математическая модель многослойного полупространства «дорожная конструкция – грунт», разработанная в РГСУ. Конструкция дорожной одежды приведена в таблице 2:

Таблица Конструкция дорожной одежды Элементы дорожной конструкции Расчетные Грунт земляного характеристики Покрытие Основание полотна Модуль упругости (E), 2500 350 МПа Плотность (), 2350 1600 кг/м Коэффициент 0.3 0.3 0. Пуассона () Толщина (h), м 0.14 0.23 ------ На рисунке 2 приведены расчетная и экспериментальная чаши динамических прогибов дорожной конструкции до и после корректировки.

Рис. 2. Расчетная (1) и экспериментальная(2) чаши динамических прогибов (слева до корректировки, справа после корректировки) Рассчитанные значения модулей упругости элементов эксплуатируемой дорожной конструкции приведены в таблице 3.

Таким образом, следует отметить серьезное снижение модулей упругости элементов дорожной конструкции. Результаты, полученные в ходе «обратного» расчета подтверждаются результатами лабораторных испытаний материала слоев дорожной конструкции. Данный способ может стать хорошим подспорьем при выборе технических решений, применяемых при реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
 



Похожие работы:





 
© 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.