Введение к работе
Актуальность темы. Среди множества причин, способствующих неудовлетворительному текущему состоянию автомобильных дорог стран, значительное место занимают причины, связанные с недостаточным учетом существенно изменившихся параметров транспортных потоков. За последние двадцать лет на дорогах страны существенно возросла интенсивность движения, и изменился состав движения. При этом в составе движения наблюдается устойчивое повышение доли многоосных транспортных средств с осевыми нагрузками, превышающими расчетные осевые нагрузки, на которые были изначально рассчитаны дорожные одежды эксплуатируемых автомобильных дорог. Тенденция увеличения доли тяжелых многоосных транспортных средств частично учтена для строящихся дорог введением нормативной нагрузки 115 кН/ось, однако для эксплуатируемых дорог отсутствует нормативный документ, регламентирующий процесс проектирования усиления дорожной одежды с учетом тенденции в изменении состава движения. При этом как для новых, так и для эксплуатируемых дорог добавляется проблема международного транзита, допускающего нагрузки до 130 кН на ось.
Выдающийся вклад в разработку и внедрение метода расчета нежестких дорожных одежд внесли крупнейшие ученые Н.Н.Иванов, А.М.Кривисский, М.Б.Корсунский, Б.И.Коган, Н.А.Пузаков, А.Я.Тулаев, В.Д.Казарновский, П.И.Теляев, Ю.М.Васильев, Ю.М.Яковлев, А.О.Салль, В.К.Апестин, А.Е.Мерзликин, А.К.Бируля, Б.С.Радовский, А.В.Смирнов, С.К.Иллиополов, В.П.Матуа, Е.В.Углова и другие ученые. Благодаря их усилиям и многолетним исследованиям была создана, развита и внедрена в практику методика расчета нежестких дорожных одежд, которая легла в основу действующих в настоящее время нормативных документов: ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» и ОДН 218.1.052-2002 «Оценка прочности нежестких дорожных одежд».
Отсутствие методики, регламентирующей процесс проектирования дорожных одежд при их усилении с учетом возросших осевых нагрузок, явилось побудительным мотивом для выполнения настоящей диссертационной работы. Наибольшую сложность представляет выбор расчетной нагрузки на основе анализа тенденций в изменении состава движения.
Требования к свойствам материалов и параметры конструктивных слоев в значительной мере зависят от параметров нагрузки принятой в качестве расчетной. В настоящее время усиление существующих нежестких дорожных одежд производят согласно действующим нормам ОДН 218.052-2002, где в качестве расчетной нагрузки используется осевая нагрузка 100 кН. К существенным недостаткам указанной методики можно также отнести отсутствие расчетов по критериям сдвига и изгиба материалов конструктивных слоев усиливаемой конструкции.
Таким образом, в части назначения величины расчетной нагрузки и выполнения требований к конструкции по условиям сдвигоустойчивости конструктивных слоев из несвязных материалов и растяжения при изгибе монолитных слоев, имеет место несогласованность методик, изложенных в ОДН 218.046-01 и ОДН 218.052-2002. Подобная несогласованность приводит к невозможности оценки равнопрочности дорожной одежды для существующих и вновь проектируемых дорог в части расчетов на осевую нагрузку более 100 кН.
Цель работы – повышение работоспособности дорожной конструкции за счет совершенствования проектирования усиления нежестких дорожных одежд.
Задачи исследования:
установить взаимосвязь осевых нагрузок и грузоподъёмности многоосных транспортных средств, представленных в составе движения на автомобильных дорогах региона;
провести статистический анализ результатов взвешивания автотранспортных средств на автомобильной дороге «Астрахань – Махачкала» и разработать рекомендации по назначению параметров расчетной нагрузки;
разработать предложения по определению остаточного «плитного эффекта» конструкций дорожных одежд по результатам полевых обследований;
усовершенствовать методику усиления нежестких дорожных одежд.
Научная новизна выполненной работы состоит в следующем:
разработана новая расчетная схема усиления существующей нежесткой дорожной одежды с учётом частичной утраты усиливаемым слоем «плитного эффекта» При этом поврежденные слои усиливаемой дорожной одежды представляются в виде квазиоднородного полупространства с учетом потери «плитного эффекта», но с допущением, в соответствие с решением М.Б.Корсунского, того, что нижний монолитный слой старой дорожной одежды не обладает в полной мере сопротивлением изгибу;
на основе корреляционного анализа установлена взаимосвязь осевых нагрузок многоосных транспортных средств от их грузоподъемности;
в результате статистической обработки данных весового контроля установлены особенности и параметры функций плотности распределения коэффициентов перегрузки большегрузных автомобилей;
предложена методика количественной оценки «плитного эффекта» усиливаемой конструкции на основе материалов диагностики.
Положения, выносимые на защиту
-
Практические рекомендации по учету воздействия многоосных автотранспортных средств при назначении расчетных нагрузок.
-
Методика усиления нежестких дорожных одежд с учетом прогнозируемого повышения расчетных осевых нагрузок.
Практическая ценность
Использование результатов работы позволяет более эффективно проектировать усиление нежестких дорожных одежд для автомобильных дорог с интенсивным движением многоосных транспортных средств. Предлагаемая методика обеспечит в значительной мере соответствие параметров дорожной одежды действующим нагрузкам от реального потока транспортных средств и будет способствовать увеличению межремонтных сроков дорожных одежд.
Реализация результатов работы
Разработанная усовершенствованная методика передана ЗАО «Проектный институт «Дагдорпроект», ООО ИПТС «Транспроект» и принята для практического использования в опытном порядке при реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог М-29 «Кавказ» и «Махачкала-Астрахань».
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на следующих научных конференциях:
-
Современные методы повышения долговечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения. Региональная научно-практическая конференция, 26-27 ноября 2009 г., г. Махачкала.
-
Влияние сети автомобильных дорог на социально- экономическое развитие региона. Научно-практическая конференция, 20-21 мая 2010г, г. Махачкала/ Махачкалинский филиал МАДИ.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 12 печатных трудах, в том числе 1 статья опубликована в журнале, входящем в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и библиографического списка из 117 наименований, 2 приложения. Общий объем работы составляет 161 страница.
