1577

Таблица 4 – Рекомендуемые значения вдавливания зерна каменного материала в шину

12

На рисунке 5 приведена схема для расчета расстояний между дождеприемными устройствами.

Из анализа расчетной схемы следует, что для обеспечения сцепных качеств необходимо выполнение условия

При этом расстояние между дождеприемными устройствами определяется по формуле:

а

На рисунке 6 приведены результаты расчета расстояний между дождеприемными устройствами для пятого ливневого района.

Рисунок 6 – Требуемые расстояния между точечными

14

условия, при которых расстояния между дождеприемными устройствами достаточно малы, что указывает на целесообразность устройства поверхностного линейного водоотвода дождевой канализации.

В четвертой главе выполнено два блока натурных экспериментов на городских дорогах города Омска. Целью являлась оценка адекватности расчетов коэффициента сцепления по формуле (1) и полной глубины слоя стока по зависимости (7) данным эксперимента.

Из формулы (7) следует, что для расчета полной глубины слоя стока необходимо знать геометрические характеристики и параметры шероховатости покрытия улицы, на которой планируется выполнить измерения, а также интенсивность дождя в период измерений. Для этого на улице Орджоникидзе произведены измерения ширин и уклонов в створах между дождеприемными колодцами, а также параметров шероховатости покрытия. Выполненный анализ дождемеров позволил изготовить конструкцию, позволяющую определять интенсивность дождя во время выпадения осадков. Для измерения глубины стекающей воды принят участок улицы Орджоникидзе между дождеприемными колодцами №1 и №2. На этом участке выделены три сечения, в пределах которых нанесены точки синей краской. На рисунке 7 дан план разбивки

Рисунок 7 – Схема разбивки участка ул. Орджоникидзе для измерения глубины слоя стока

15

формируется дополнительный сток воды. Это объясняется тем, что стекающая вода аккумулируется в прибордюрной части и далее течет в продольном направлении. Ширина этого стока зависит от интенсивности дождя, геометрических характеристик проезжей части и расстояния между дождеприемниками. Глубина стока в сечении №II имеет наименьшее значение в самой высокой точке, расположенной возле колодца № 1, а наименьшее – №2.

На рисунке 10 приведены результаты расчета и экспериментальные значения глубины слоев стока, проходящих через точки сечения № I.

Из данных рисунка 10 следует, что формула (7) дает вполне удовлетворительные результаты при расчете глубины слоя стока и может быть применена при решении задачи о расчете расстояний между дождеприемными устройствами.

Рисунок 10 – Экспериментальная и расчетная глубина слоя стока в точках сечения I:

1 - 3 – измеренные значения глубины слоя стока при а = 0,17, 0,32

и 0,54, мм/мин; 4 - 6 – вычисленные значения

глубины слоя стока при а = 0,17, 0,32

и 0,54, мм/мин.

Вторым блоком экспериментальных работ является измерение коэффициентов сцепления на шероховатых покрытиях при различной глубине слоя воды. Для этого был выполнен анализ мобильных приборов, в ходе которого установлено, что российские и зарубежные имитаторы увлажняют покрытие фиксированным расходом воды, позволяющим получить водный слой толщиной до 2 мм. Для того, чтобы при измерениях можно было регулировать толщину водного слоя, все мобильные приборы нуждаются в совершенствовании, которое достаточно сложно осуществить без помощи специалистов в приборостроении. Поэтому было принято решение измерять коэффициент сцепления портативным прибором ППК. Измеренные портативными приборами коэффициенты сцепления соответствуют скорости движенияИзмерение60 км/чпараметров. шероховатости покрытия выполнено методом «песчаного пятна». Для этого применена стандартная методика, без каких - либо изменений. Суть этой методики заключается в измерении средней глубины впадин и высоты выступов шероховатостей покрытия.

В целях предотвращения стекания воды с участка покрытия, находящийся в пределах траектории движения имитатора, устанавливали деревянные рамки,

17

которые по контуру в местах соприкосновения с покрытием обкладывались алебастром. Подготовленная таким образом площадка показана на рисунке 11.

Затем на покрытие подавали воду и проверяли герметичность площадки. В случае обнаружения утечки воды производили повторную герметизацию деревянных рамок, а при отсутствии течи производилось измерение глубины водного слоя. Проверка герметичности показана на рисунке 12.

Всоответствии с правилами экспериментальных исследований определено требуемое число испытаний для обеспечения точности и надежности. Для этого выполнены постановочные эксперименты (минимум 4) и определены наибольшее абсолютное отклонение от среднего, а также средняя квадратическая ошибка. При помощи этих статистик вычислено необходимое число испытаний. Исходя из этого, по улицам Арктическая и Чернышевского для каждой глубины водного слоя произведено по 30 испытаний. Результаты испытаний статистически обработаны в соответствии с требованиями, выдвигаемыми математической статистикой к обработке малых выборок.

Втаблицах 5 и 6 приведены расхождения экспериментальных данных результатов расчета, полученные по формуле (1) при скорости движения 60 км/ч, глубине водного слоя и средней высоте выступов, в результате дополнительных измерений.

Таблица 5 – Простая ошибка результатов расчета и экспериментальных данных по улице Арктическая

Простая ошибка эмпирической формулы относительно математического ожидания при активной средней высоте выступов (мм), %

Таблица 6 – Простая ошибка результатов расчета и экспериментальных данных по улице Чернышевского

Простая ошибка эмпирической формулы относительно математического ожидания при

18

активной средней высоте выступов (мм), %

В пятой главе разработаны рекомендации по назначению конструкций системы дождевой канализации поверхностного водоотвода для городских дорог и улиц. Рекомендации составлены для дорог и улиц города Омска.

Приведены результаты расчета расстояний между дождеприемными устройствами в зависимости от дорог и улиц с различными уклонами стока и разной категории при вариации средней высоты выступов шероховатости от 1 до 5 мм; такие параметры шероховатости обеспечивают требуемый уровень шумаПредставленные. расстояния между дождеприемными устройствами существенно меньше нормативных значений. Обусловлено это тем, что в предлагаемом методе расчета глубина и длина слоя стока ограничиваются критическими значениями, превышение которых приводит к недопустимому снижению коэффициента сцепления. Нормативные методы расчета эти параметры слоя стока не ограничивают. Поэтому при расчете расстояний между дождеприемными устройствами по нормативной методике следует ожидать недопустимое уменьшение коэффициента сцепления в период дождя расчетной интенсивнРазработаннс и. ый метод расчета расстояний между дождеприемными устройствами позволяет дать рекомендации по выбору системы поверхностного водоотвода дождевой канализации и по назначению расстояний между дождеприемными устройствами для городских дорог различных категорий при разных параметрах шероховатости покрытий.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.Установлена математическая связь коэффициента сцепления со скоростью движения транспортных средств, средней высотой выступов шероховатости покрытия, вдавливанием зерна каменного материала шероховатого покрытия в шину и глубиной стекающей воды.

2.Выявлено, что количество и тяжесть дорожно-транспортных происшествий коррелирует с коэффициентом сцепления шины. Взаимосвязь количества ДТП с коэффициентом сцепления подчиняется логарифмической зависимости. Установлено, что коэффициенты сцепления, при которых можно гарантировать отсутствие ДТП по причине скользкости, невозможно обеспечить обычными мероприятиями по содержанию дорог. Уровень содержания дорог позволяет повысить требуемые значения коэффициентов сцепления до 0,47 для начального периода эксплуатации дороги и 0,42 - для конечного периода.

3.Установлено, что вдавливание зерна каменного материала в шину зависит от свойств шины, нагрузки на колесо, давления воздуха в шине, количества зерен, находящихся в пределах контактной площади шины и покрытия, геометрических характеристик зерен и гранулометрического состава

19

геометрических характеристик зерен и гранулометрического состава смеси, применяемой для устройства шероховатой поверхности. При расчете коэффициентов сцепления или требуемых параметров шероховатости, а также критической глубины слоя стока вдавливание зерен в шину необходимо вычислять для шины имитатора (ПКРС-2У) или принимать по таблице 4 автореферата.

4. Установлено, что на величину расстояний между точечными дождеприемными устройствами, требуемую из условий обеспечения коэффициента сцепления шины и покрытия, существенное влияние оказывают геометрические характеристики проезжей части (продольный и поперечный уклон, расстояние от оси до кромки покрытия, параметры шероховатости покрытия), интенсивность дождя, величина вдавливания зерен в шину и скорость движения транспортного средства. Поэтому расчет расстояний между точечными дождеприемными устройствами является индивидуальной задачей для дорог и улиц различных категорий, расположенных в разных ливневых районах. При этом для различных условий движения и разных погодно - климатических условий наиболее рациональными является различные системы поверхностного водоотвода дождевой канализации. При требуемой скорости движения 60 км/м и средней высоте выступов шероховатости покрытия 3 мм на дорогах общегородского значения, расположенных в четвертом ливневом районе, необходимо назначать расстояния между дождеприемными устройствами 14 м. При уменьшении средней высоты выступов шероховатости покрытия на этих же дорог до 2 мм и 1 мм расстояния между дождеприемными устройствами уменьшаются до 12 и 9 м соответственно. Такие же выводы следуют при анализе результатов расчета по дорогам, расположенным в других ливне5вых. Длярайонахавтомобильных. и городских дорог Омской области разработаны рекомендации по выбору системы водоотвода и назначению расстояний между дождеприемными устройствами. При уклоне стока до 1 о/оо на всех дорогах необходима линейная система водоотвода. Такой же линейный водоотвод необходим для магистральных улиц общегородского значения с 6 - ти и 8 - ми полосной проезжей частью при уклонах стока до 5 о/оо. С увеличением уклона стока и параметров шероховатости может применяться точечная система водоотвода. При этом при уклонах стока до 20 о/оо целесообразно применять линейный водоотвод из закрытых лотков, снабженных точечными дождеприемными устройствами через 3 – 25 м в зависимости от геометрических характеристик проезжей части и параметров шероховатости покрытия. Во всех остальных случаях может применяться закрытая точечная система водоотвода дождевой канализации с расстояниями между дождеприемными устройствами от 25 до 45 м в зависимости от геометрических характеристик проезжей части и параметров шероховатости покрытия.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

20