Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы. Цель и задачи исследований 11
1.1. Надёжность как комплексное свойство и технико-экономический показатель автомобильной дороги 11
1.1.1. Структура и свойства надёжности 11
1.1.2. Надёжность автомобильной дороги 15
1.1.3. Методы количественной оценки надёжности 17
1.2. Современное состояние конструкции и технологии строительства сборных покрытий автомобильных дорог 25
1.2.1. Конструктивные параметры сборных покрытий автомобильных дорог 25
1.2.2. Дорожные плиты 29
1.2.3. Стыковые соединения и швы 38
1.2.4. Технология изготовления плит и строительства сборных покрытий автомобильных дорог 1.3. Анализ методов расчёта сборных покрытий автодорог 48
1.4. Состояние вопроса обоснования геометрических параметров дорожных плит 52
1.5. Цель и задачи исследований 55
1.6. Выводы 56
2. Теоретические основы повышения надёжности сборных покрытий автомобильных дорог 60
2.1. Формирование надёжности автомобильной дороги 60
2.2. Разработка экономико-математической модели повышения на дёжности сборных покрытий автомобильных дорог 64
2.3. Влияние параметров сборных дорожных покрытий на условия и безопасность движения 66
2.4. Теория расчёта параметров проезжей части автомобильных дорог 71
2.4.1. Теоретические основы расчёта ширины проезжей части автомобильной дороги 71
2.4.2. Расчёт ширины полосы движения с учётом состава транспортного потока 79
2.4.3. Расчёт параметров проезжей части дороги с колейным покрытием 83
2.5. Теоретические основы расчёта усилий в элементах сборных по крытий автомобильных дорог 87
2.5.1. Обоснование методов определения усилий в элементах сборных дорожных покрытий 88
2.5.2. Приведение внешних усилий к расчётным и определение расчётной схемы продольного направления 89
2.5.3. Теория расчёта дорожных плит в продольном направлении 94
2.5.4. Расчёт дорожных плит в поперечном направлении 99
2.5.5. Определение толщины основания и учёт её при расчёте усилий в плите 100
2.5.6. Проверка плит на монтажную нагрузку 102
2.6. Выводы 105
3. Имитационное моделирование на ЗВМ процессов взаимодействия автопоездов с элементами дорожных покрытий 109
3.1. Постановка задач имитационного моделирования 109
3.2. Оптимизация параметров проезжей части автодороги с колейным покрытием 11 1
3.2.1. Математическая модель процесса взаимодействия автопоездов с параметрами проезжей части 111
3.2.2. Алгоритмы вычислений оптимальных параметров проезжей части автомобильной дороги 113 3.2.3. Формирование базы исходных данных для расчёта параметров проезжей части автодороги 117
3.3. Методика определения усилий в элементах сборных дорожных покрытий 123
3.3.1. Математическая модель процесса нагружения элементов сборного дорожного покрытия 123
3.3.2. Алгоритмы расчёта усилий в элементах сборного дорожно го покрытия 128
3.3.3. Формирование базы исходных данных для расчёта усилий в элементах сборного дорожного покрытия 146
3.4. Методика проведения оптимизации параметров сборных дорожных покрытий по оценочному критерию надёжности 150
3.4.1. Экономико-математическая модель повышения надёжности сборных покрытий автомобильных дорог 150
3.4.2. Алгоритм расчёта технико-экономических показателей сборных покрытий автомобильных дорог 161
3.4.3. Формирование базы исходных данных для расчёта технико экономических показателей сборных дорожных покрытий 168
3.5. Методика проведения оптимизации расположения монтажных узлов на дорожной плите 178
3.5.1. Математическая модель процесса нагружения дорожной плиты при монтажных и погрузочно-разгрузочных работах 178
3.5.2. Алгоритм расчёта координат расположения монтажных узлов на дорожной плите 179
3.5.3. Формирование базы исходных данных для определения оптимального расположения монтажных узлов на дорожной плите 179
4. Результаты оптимизации параметров сборных покрытий автомобильных дорог 185
4.1. Результаты оптимизации параметров проезжей части дороги с колейным покрытием 185
4.2. Результаты исследования процесса нагружения конструктивных элементов сборных дорожных покрытий 190
4.3. Результаты оптимизации параметров сборных покрытий автомобильных дорог 211
4.4. Результаты оптимизации расположения монтажных узлов на дорожных плитах 227
4.5. Выводы 231
5. Оценка эффективности оптимизации параметров сборных покрытий автомобильных дорог 235
5.1. Эффективность оптимизации параметров проезжей части автодороги 235
5.2. Оценка эффективности предлагаемых конструкций плит по материалоёмкости 238
5.3. Оценка экономической эффективности оптимизации параметров сборных дорожных покрытий 240
5.4. Выводы 240
Основные выводы и рекомендации 243
Список использованных источников
- Современное состояние конструкции и технологии строительства сборных покрытий автомобильных дорог
- Разработка экономико-математической модели повышения на дёжности сборных покрытий автомобильных дорог
- Оптимизация параметров проезжей части автодороги с колейным покрытием
- Результаты исследования процесса нагружения конструктивных элементов сборных дорожных покрытий
Введение к работе
Актуальность темы. Одним нз ведущих факторов интенсификации транспортных процессов в лесном комплексе должна сгать индустриализация дорожного строительства, позволяющая в течение короткого времени создавать высококачественные дорожные конструкции, в том числе покрытия (дорожные одежды) из сборных элементов (плит).
Опыт эксплуатации сборных покрытии автомобильных дорог на лесозаготовительных предприятиях показал их низкую надёжность, которая в первую очередь выражена значительным сокращением фактического срока службы по сравнению с нормативным в 2 — 3 раза. Низкая надёжность сборных дорожных покрытий в эксплуатации является свидетельством несоответствия норм проектирования фактическим условиям работы покрытий и их взаимодействия с подвижным составом.
Принимаемые при проектировании параметры покрытий автомобильных дорог оказывают в процессе их эксплуатации существенное влияние на условия движения автопоездов и формируют надёжность транспортной системы. Указанное выдвигает проблему повышения надёжности сборных покрытий автодорог лесных предприятий е$ число важнейших научных задач и свидетельствуете её актуальности.
Тема диссертации посвящена проблеме повышения надёжности сборных автодорожных покрытии.
Ц-Е?_ЕДЙаі!і!- Целью работы является повышение надёжности сборных покрытий автомобильных дорог лесных предприятий на стадии проектирования путём совершенствования методов определения усилий в их элементах, расчёта геометрических параметров и создания математического, информационного и программного обеспечения для автоматизированного проектирования сборных покрытии.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований являлись: транспортно-переместнтельные процессы лесных предприятий, сборные покрытия автомобильных дорог, процессы взаимодействия элементов покрытий с автопоездами.
При решении поставленных задач применялась следующие основные методы: формализация и имитационное моделирование на ЭВМ процессов взаимодействия элементов сборных покрытий с лодвихным составом.
Новизна исследовании и научные результати заключается в разработке принципиально новых методов: расчёта параметров проезжей части автомобильной дороги с колейным покрытием с учётом состава транспортного потока; определения усилий в элементах сборного дорожного покрытия с учётом характера расположения и изменения нагрузок на плитах; определения монтажных усилий в плитах; исследования влияния размеров дорожной плиты на условия и безопасность движения автопоездов.
Значимость для теории и практики заключается в том, что предлагаемые методики дают возможность на стадии проектирования заложить требуе-
мый уровень надёжности для конкретных условий эксплуатации. Алгоритмы и программы, реализующие модели процессов взаимодействия автопоездов с параметрами проезжей части, нагружения элементов покрытия подвижной нагрузкой, расчёта параметров покрытий и проверки плит по предельным состояниям, монтажного нагружения плит обеспечивают оптимизацию параметров сборных дорожных покрытой в САПР автомобильных дорог. Научные положения выносимые на защиту:
-
Теоретические основы построения моделей повышения надёжности сборных покрытий автомобильных дорог на стадии проектирования;
-
Методика расчёта параметров проезжей части автодороги с колейным покрытием;
-
Методика расчёта усилий в элементах сборных дорожных покрытий, вызываемых нагрузкой от многоосевых автопоездов;
-
Теоретические основы расчёта монтажных усилий в дорожных плитах;
-
Математические модели процессов взаимодействия автопоездов с параметрами проезжей части, нагружения элементов покрытия подвижной нагрузкой, расчёта технико-экономических показателей и проверки по предельным состояниям, монтажного нагружения плит;
-
Алгоритмы, реализ}К>щие математические оптимизационные модели обоснования параметров сборных автодорожных покрытий;
-
Результаты определения усилий в элементах покрытия и оптимизации параметров плит и покрытий по оценочному критерию надёжности;
-
Оценка эффективности применения полученных результатов оптимизации параметров плит и покрытий.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийском молодёжном научном симпозиуме «Молодёжь и проблемы информационного и экологического мониторинга» (25 - 28 марта 1996 г., г. Воронеж); Всероссийской конференции «Комплексная продуктивность лесов и организация многоцелевого (многопродуктового) лесопользования» (13 — 14 декабря 1995 г., г. Воронеж); Всероссийской научно-технической конференции «Рациональное использование ресурсного потенциала в агропромышленном комплексе» (3 - 4 июня 1998 г., г. Воронеж); международной научно-практической конференции «Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса» (24 - 26 сентября 1998 г., г. Воронеж); ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава в ВГЛТА с 1995 по 1998 г.
Реализация работы. Рекомендации, составленные на основе предлагаемых методов расчёта параметров покрытий и результатов имитационного моделирования, выполненного в диссертационной работе, использовались Центром дорожно-мостового проектирования «ЛТЛ» (г. Воронеж) при разработке проектов ведомственных дорог в Калужской области.
Разработанные модели, алгоритмы и программы внедрены в учебный процесс ВГЛТА при выполнении курсовых и дипломных проектов и работ по специальности 260100 — «Лесоинженерное дело»/
ILsd-LjililSiUiiL Материалы диссертации опубликованы в 31 работе, включая 2 монографии.
Структура ні объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников и 18 приложений. Основное содержание работы изложено на 260 страницах машинописного текста, иллюетрирозано 67 рисунками и 3:> таблицами.
Современное состояние конструкции и технологии строительства сборных покрытий автомобильных дорог
В [51, 83, 85, 97, 105] даются следующие определения: надёжность автомобильной дороги как комплексного транспортного сооружения — это её способность обеспечивать безопасное движение со средней скоростью, близкой к оптимальной, в течение нормативного или заданного срока службы; общий отказ автомобильной дороги, как комплексного транспортного сооружения — такое её состояние, при котором не обеспечивается безопасное расчётное движение со средней скоростью, близкой к оптимальной. Приведённое определение согласно [97] можно изложить по-другому: надёжность автомобильной дороги — это вероятность обеспечения безопасного движения со средней скоростью, близкой к оптимальной, в течение нормативного или заданного срока службы.
По мнению профессоров И.А. Золотаря и В.К. Некрасова [97], наряду с понятием «общий отказ», следует различать частные отказы отдельных дорожных элементов и объектов, тогда частную надёжность отдельных элементов дороги можно рассматривать как вероятность обеспечения заданной (требуемой) их прочности или скорости движения. В.К. Некрасов и М.С. Коганзон [84] дают такое определение: надёжность — вероятность обеспечения оптимальной скорости движения транспортного потока в течение срока службы автомобильной дороги при достаточных значе ниях других показателей. Надёжность автомобильной дороги будет обеспечена, если фактическое распределение скорости на дороге данной категории нахо дится между распределениями расчётной и предельной допустимой техниче ской скорости, постепенно приближаясь к последней [84]. В.В. Сильянов [112] даёт следующее определение надёжности: вероятность обеспечения среднегодовой технической скорости транспортного потока, близкой к оптимальной в течение нормативного срока. Согласно [134], надёжность — это комплексное свойство автомобильной дороги, которое заключается в соответствии всех её элементов, сооружений и систем установленным требованиям работоспособности и качества дороги и в обеспечении выходных параметров транспортной системы близких к проектным при условии обеспечения безопасности движения в течение установленного срока эксплуатации. Отказ — событие, которое заключается в изменении критерия работоспособности в пределах больших допустимых значений.
Ю.М. Ситников [116] даёт определение надёжности дорожной одежды как свойства последней обеспечивать расчётные скорости движения автомобилей в течение установленного срока эксплуатации.
Понятие о работе и работоспособности дороги было введено профессором А.К. Бируля ещё в 1934 г. [29]. Работоспособность дороги — грузонапряжённость в брутто-тоннах за период службы одежды с поправкой за счёт средней скорости движения за этот же период. Работоспособность дорожной одежды — способность (свойство) одежды как инженерного сооружения удовлетворять на заданном уровне основные требования автомобильного движения. Работоспособность по ровности покрытия: вес автомобилей (брутто тонн), пропущенных дорожной одежды от момента сдачи дороги в эксплуатацию до падения ровности (по показателям толчкомера) до заданной нормы. Работоспособность по прочности одежды соответствует весу автомобилей (брутто-тонн), пропущенному одеждой от момента сдачи дороги в эксплуатацию до падения показателя прочности ниже требуемого.
В [134] дано следующее определение: работоспособность автомобильной дороги — это такое её состояние, при котором все выходные характеристики транспортной системы находятся в установленных допустимых пределах, обеспечивается безопасность движения, а параметры, характеризующие дорогу и её составные части, не выходят за допустимый уровень. Под полной работоспособностью дороги следует понимать массу груза (брутто-тонн), которая перемещена по ней за данный период времени. Т.В. Боброва [78] даёт определение надёжности производственного процесса дорожно-строительных работ, понимая её как вероятность сохранения функциональности его параметров под воздействием случайных факторов.
Надёжность автомобильной дороги — свойство сложное и зависящее от многих действующих факторов, что усложняет возможность четко сформулировать его определение. Большинство исследователей [51, 83, 85, 105] считают основным определением надёжности обеспечение удобства и безопасности движения. Вопрос определения конкретного критерия количественной оценки надёжности автомобильной дороги ещё не решён и здесь существуют серьезные разногласия, например, в монографии [97], написанной разными авторами в качестве критерия в начале принята средняя скорость движения автомобилей, а в последних разделах — среднетехническая. Эти положения ставят проблему дальнейших исследований условий работы дорог и выявления стабильных критериев оценки надёжности автомобильной дороги, которые были бы связаны только с конструкцией и особенностями эксплуатации последней. Применяемые в настоящее время критерии зависят не только от конструкции дороги и её эксплуатации, но и от погодных условий, опыта, квалификации и психофизиологического состояния водителя.
В целом можно сделать заключение о том, что существующие знания по теории надёжности не в достаточной степени применимы к таким системам, как автомобильная дорога и в частности к её отдельному конструктивному элементу — дорожной одежде. Необходимо установление жесткой терминологии по проблемам надёжности автомобильной дороги и на её основе формирование системы оценки надёжности.
Разработка экономико-математической модели повышения на дёжности сборных покрытий автомобильных дорог
К преимуществам битумоминеральных плит можно отнести возможность их изготовления на асфальтобетонных заводах в зимнее время, а также вывозку и укладку в покрытие тоже зимой [107]. Положительным качеством таких плит является высокая жесткость при низких температурах, что дает возможность вообще не армировать плиты, предназначенные к вывозке и укладке в холодное время года [107 .
Битумоминеральные плиты, как правило, используются в качестве сборных оснований под монолитные покрытия [107, НО]. Недостатком таких конструкций является невозможность обеспечения требуемой ровности покрытия, что усложняет условия движения автотранспорта и не дает широкого внедрения битумоминеральных плит в производство [107].
Асфальтобетонные плиты используются, как правило, на городских улицах и тротуарах в стесненных условиях, где невозможно использовать асфаль-тоукладочную и отделочную технику. Отличительным преимуществом данных плит можно считать приобретение ими взаимного сцепления, при движении автомобилей в теплое время года [НО]. Таким образом, сборное покрытие превращается в монолитное. Широкого распространения асфальтобетонные плиты не получили из-за слабой прочности на растяжение при изгибе, что не позволяет создавать конструкции крупных размеров, работающих под подвижной динамической нагрузкой.
Конструкции сборных покрытий (сплошных и колейных) из полимер-цементного бетона подробно описаны в [42]. В качестве вяжущих для полимерных бетонов используются синтетические смолы и неорганические вещества. Крупный заполнитель может отсутствовать. Армируют полимербетонные конструкции алюмоборосиликатным щёлочестойким стекловолокном [42]. Основным преимуществом полимерных бетонов является высокая коррозионная стойкость, что дает возможность их использования в течение длительного времени в местах с неблагоприятными гидрологическими условиями. Недостатки — сложность технологии и вредность производства смол, используемых в таких бетонах. Судить о том, что полимербетон дешевле цементного и других сложно, из-за особенностей производства: катализаторы, вредность, условия хранения и транспортировки веществ, используемых в производстве: серная кислота, бензол, аммиак.
В дорожном строительстве полимербетонные плиты могли бы использоваться в заболоченной местности, на невысоких насыпях с большой высотой капилярного подъема воды, хотя А.К. Бобарыкин [31] указывает, что прочность полимербетона недостаточна для восприятия динамических нагрузок.
В настоящее время в ВГЛТА под руководством профессора В.И. Харчев-никова разработано несколько модификаций древесностекловолокнистого полимербетона на основе фурфуролацетонового мономера (ФАМ). Отличительной особенностью такого бетона является то, что для его изготовления используются отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности: опилки для производства фурфурола. Для армирования используется древесная щепа определенного фракционного состава (16-20% от массы исходной смеси), которая образует устойчивые водородные связи с ФАМ, при этом значительно возрастает модуль упругости при растяжении (изгибе), что позволяет воспринимать значительные динамические нагрузки. В данный момент этот материал используют для железнодорожных шпал, но не исключено его внедрение в строительство автомобильных дорог.
С целью снижения материалоемкости колейных дорог [124] в некоторых леспромхозах пошли на замену железобетонных плит металлопрокатом (швеллер, двутавр). При этом расход металла на 1 км дороги оставался приблизительно таким же (24.. .26 т), но значительно уменьшилась масса всего покрытия (1 км железобетонной колейной однопутной дороги 700-800 т). Металлическое покрытие не обеспечивает требуемого сцепления с движителями автомобилей, что ухудшает условия движения и снижает скорость, особенно в сырую погоду. Эта проблема решилась путем нанесения сварных капель на рабочую поверхность, что позволило резко увеличить коэффициент сцепления [124]. Еще одним недостатком покрытий из металлопроката является слабая устойчивость, что не позволяет их использовать на больших уклонах, кроме того, требуются дополнительные мероприятия по защите металла от коррозии.
Известны случаи использования в дорожном строительстве резины и отработавших резинотехнических изделий [11, ПО]. В чистом виде резина не пригодна для дорожных покрытий, по причине низкого коэффициента сцепления, слабой износостойкости, она может применяться для водоотводных и водопропускных сооружений, изолирующих прослоек. Существует конструкция дорожной одежды [2] на покрытие которой уложены половинки (продольно-разрезанные), отработавших автомобильных резинокордовых шин, последние прикреплены к верхнему слою одежды шпильками, достающими до дренажной прослойки. Такая конструкция хорошо работает в условиях обледенения, так как при наезде колеса на полушину, последняя деформируется, и тем самым кромка льда обламывается и скатывается в зазоры между резинокордами.
Плиты могут выступать в роли оснований под асфальтобетонные покрытия [7, 101], особенность таких дорожных одежд заключается в чередовании жестких и упругих слоев. Для оснований под асфальтобетон рекомендуется [7] плиты выполнять со скосами торцов в верхней части плиты на 1/3—1/4 их толщины, это позволяет увеличивать толщину слоя покрытия в наиболее опасных сечениях — над стыковыми соединениями и тем самым повысить трещино-стойкость покрытия и снизить расход асфальтобетона.
Оптимизация параметров проезжей части автодороги с колейным покрытием
В результате проведённого теоретического анализа значений параметров проезжей части автомобильной дороги, определяемых по формулам М.С. Зама-хаева и Н.Ф. Хорошилова, получены следующие результаты: значения ширины полосы движения и колесопровода, определенные по этим формулам не совпадают и их графики не имеют точек пересечения; значения рассчитанные по М.С.Замахаеву больше значений, полученных по формулам Н.Ф.Хорошилова; для колесопроводов и симметричных полос наименьшие отклонения в значениях находятся в точке с абсциссой V = 20 ± 3 м/с, при этом относительная разница составляет 7%, что довольно значительно (7 см на 1м); для несимметричных полос наименьшая разница соответствует скорости у = 15 м/с и составляет меньше 1%.
Расчёт ширины полосы движения с учётом состава транспортного потока. Зависимости, представленные в 2.4.1 не позволяют определить ширину полосы движения для транспортного потока, в котором присутствуют автопоезда с разными габаритными размерами и скоростями движения. Данная задача актуальна в современных условиях для лесных предприятий, так как на их внутренних дорогах в транспортном потоке вместе со специализированными лесовозными автопоездами присутствуют и автомобили общего назначения. Специализированный лесовозный подвижной состав имеет габаритные размеры, значительно превышающие габариты автомобилей общего назначения. Эта задача может быть решена следующим образом.
Будем считать, что транспортный поток на у-ой полосе А;-го дороги представлен К видами транспортных средств, причём каждое из г-го типа имеет определённые размерные (габаритная ширина d , ширина наибольшей колеи Sj ) и эксплуатационные (технически возможная скорость движения hnax v на данном участке) характеристики. Ширину полосы Ckj для конкретного типа транспортного средства можно определить одним из методов, представ ленных в 2.4.1. В результате можно получить ряд значений k,, i = \...K.
Ширина полосы к не может быть принята минимальной из полученного ряда по условию обеспечения удобства и безопасности движения, и максимальной по экономическим соображениям, а, следовательно, необходимо искать оптимальное значение Ск, которые находятся в интервале между С и Ск
Так как Ск Ск , то не все автопоезда смогут двигаться с технически возмож ной скоростью по причине того что ширина полосы для них будет уже необходимой. Скорости таких транспортных средств должны быть ограничены по причине обеспечения безопасности движения. Сущность ограничения скорости заключается в её пересчёте через значение ширины полосы Ск в зависимости Sit ua,di. В общем виде скорость автопоезда /-ro типа v,-, ограниченная шириной полосы Ск, может быть выражена зависимостью: v(.=/(s ,4,CA). (2.23) Закон, по которому определяется v.- через St , d;, устанавливается кон кт")етным методом пяс -гёта С і В тябттитте 2 ППИВРТТРТ-ГТ-ІТ rhonivrvrnvr ТТТТСГ оттпеГГРТТР нИЯ скоростей ограниченных шириной полосы в зависимости от её типа и метода расчёта ширины.
Количество типов автопоездов, скорость которых ограничивается шириной полосы, зависит от величины Ск. При больших значениях С количество типов транспортных средств с ограниченной скоростью будет меньше, а математическое ожидание скорости движения автопоездов — больше. Несомненно, что оптимальная ширина полосы движения должна обеспечить наибольшее значение математического ожидания скорости, но в то же время значение Ск должно соответствовать минимуму затрат на строительство и эксплуатацию дороги. Основываясь на полученных доводах можно сделать заключение о том, что оптимальное значение ширины полосы следует искать по отношению её значения к математическому ожиданию скорости М\у). Такой критерий обоснован в работах [18, 20, 21].
В конечном счёте, при определении ширины полосы движения надо установить её значение и соответствующие скорости автопоездов, что необходимо для установления параметров проезжей части колейного покрытия.
Результаты исследования процесса нагружения конструктивных элементов сборных дорожных покрытий
Имитационное моделирование на ЭВМ процессов взаимодействия транспортных средств с элементами сборных дорожных покрытий позволило получить значения параметров и характеристик последних на основе которых сформулированы следующие выводы.
Оптимальная ширина полосы движения соответствует минимуму отношения её значения к математическому ожиданию скоростей движения автопоездов, ограниченных данным значением ширины полосы. Минимум оценочного критерия соответствует не максимальному значению ширины полосы, но близкому к нему. Расхождения между оптимальным и максимальным значениями ширины полос движения не одинаковы для полос разных типов. Для полос типа II указанные расхождения довольно значительные, а для полос типа I составляют всего лишь 2 — 3 см.
Ввиду того, что оптимальная ширина полосы меньше максимальной, то скорости движения некоторых автопоездов снижаются вследствие их ограничения по ширине полосы. Как показали результаты расчётов скоростей, ограниченных шириной полос движения, снижение их происходит только лишь для крупногабаритных автопоездов.
Оптимизация ширины проезжей части однополосной дороги с движением транспортных средств в обоих направлениях позволила установить, что оптимальная ширина соответствует максимальной для конкретного состава транспортного потока.
В результате расчёта параметров проезжей части автомобильной дороги с колейным покрытием установлено, что ширина колёсопровода зависит от состава транспортного потока и скоростей движения автопоездов в нём. Во всех вариантах расчётов с разными исходными данными ширина колёсопровода получилась значительно больше 1 м.
Имитационное моделирование нагружения дорожных плит нагрузкой от колёс автопоезда КрАЗ-6437+ГКБ-9362 позволило установить, что требуемая толщина основания зависит от длины и ширины плиты, а так же способа соединения плит между собой. Увеличение длины и ширины плиты приводит к снижению толщины основания. Более сложная зависимость толщины основания от толщины плиты. Толщина основания может быть не чувствительна к изменению толщины плиты, или незначительно увеличиваться или уменьшаться с увеличением толщины плиты при определённых значениях длины и ширины. Такая сложная закономерность изменения во многом обусловлена влиянием гибкости и массы плиты. Изменения толщины основания при фиксированных плановых размерах плиты не велики и составляют не более 2 см. что не может играть существенной роли.
Закономерность изменения экстремальных изгибающих моментов в продольном направлении имеет сложный скачкообразный характер и обуславливается дискретностью процесса нагружения расчётной плиты, которая появляется в виду целого количества колёс, размещающихся на расчётной плите и смежных с ней.
Отрицательный экстремальный момент изменяется незначительно и увеличивается пропорционально длине и толщине плиты. Значения отрицательного момента колеблются в пределах от 5 до 8 кНм.
Положительный экстремальный момент сложно изменяется, как по длине, так и по толщине плит, причём, с увеличением длины наблюдается стабильная обратная зависимость от толщины. Наименьшие по абсолютной величине положительные экстремальные моменты относятся к плитам длины, которых близки к 3,0 и 4,5 м.
Увеличение ширины плиты приводит к существенным снижениям продольных изгибающих моментов в них, но при этом возрастают поперечные моменты. Существенным фактором, обуславливающим данные изменения, является гибкость плиты.
Гибкость плиты оказывает существенное влияние на величину продольного положительного момента, возрастание которого отмечается для наиболее тонких плит, в плитах шарнирно-сочленённых конструкций колёсопроводов, так как она обуславливает направления реактивных усилий на торцах расчётной плиты.
Экстремальные значения расчётных моментов в плите возникают при нахождении на ней колеса конкретной (расчётной) оси, при этом положение данного колеса характеризуется некоторой относительной координатой. Номер и координата расчётной оси зависят от многих факторов, характеризующих конструкцию автопоезда и дорожного покрытия, а их числовые значения можно определить путём сравнения величин моментов, рассчитанных для разных осей автопоезда при варьировании относительной координаты в пределах от О до 1.
Исследования процессов нагружения дорожных плит автопоездом КрАЗ-6437+ГКБ-9362 показали, что максимальный отрицательный момент в плитах возникает от приложения колёс задней тележки автомобиля к принимающему или сдающему торцам расчётной плиты, при этом относительная координата равняется 1 или О соответственно. Максимальный положительный момент в плите возникает при различных координатах положения колёс автомобиля, он может быть от колёс первой, второй и третьей оси. Указанный факт существенно зависит от гибкости плиты, для более гибких плит максимальный положительный момент возникает от колёс первой оси.
Оптимальные параметры дорожной плиты соответствуют минимуму суммарных приведённых денежных затрат на строительство и эксплуатацию покрытия с учётом эксплуатационных потерь. Для конкретных природных, производственных и экономических условий оптимальные параметры плиты определяются имитационным моделированием на ЭВМ.
Имитационные эксперименты по оптимизации конструктивных параметров дорожных плит и покрытий в целом показали, что более эффективными по экономическим показателям являются плиты с минимальной толщиной при условии удовлетворения требований по прочности, выносливости и трещино-стойкости.
При монтажных, погрузочно-разгрузочных работах усилия, возникающие в плитах, зависят от расположения монтажных узлов (петель), оптимальное положение которых на плите определяется по минимуму суммарного момента, представляющего собой сумму абсолютных значений положительного и отрицательного моментов в конкретном опасном сечении. Закономерность изменения координат положения монтажных узлов существенно зависит от плановых размеров плиты.