2196

Точки, принадлежащие сечению № I, являются рабочими. Через каждую точку этого сечения проходит линия предполагаемого стока. В сечении II аккумулируется вода и стекает вниз по уклону. Слой стока этого сечения при его определенной ширине может оказывать влияние на результаты измерений в точках сечения I. Для пояснения этого обстоятельства рассмотрим последнюю точку № 13,

вкоторой сечения I и II пересекаются. В результате пересечения траекторий стока глубина воды в точке 13 обуславливается глубиной воды, стекающей по обоим сечениям. С увеличением ширины слоя стока в сечении II влияние будет оказываться на глубину стока и

вдругих точках сечения I. Таким образом, сечение II позволяет выявить точки сечения I, в которых увеличение глубины слоя стока имеет характер, отличающейся от предполагае-

мого по формуле (1). Сечение III необходимо для оценки возможности стока воды в поперечном направлении.

Для каждой точки сечения № I определена длина стока (расстояние течения воды от продольного водораздела до точки). Расчет длины слоя стока выполнялся по формуле:

Кратчайшие расстояния bт от продольного водораздела до каждой точки измерялись при помощи металлической рулетки. Схема определения длины слоя стока показана на рисунке 2, а результаты даны в таблице 2 .

На рисунке 3 представлен фрагмент измерения глубины слоя стока.

В ходе экспериментальных работ установлено, что направление и длина слоя стока зависит от геометрических характеристик проезжей части. Траектория стока (рисунок 3) совпадает с отрезками Lm (рисунок 2). Результаты расчета по формуле (2) соответствуют измеренной длине стоков, проходящих через точки сечения I. Так же установлено, что в сечении III сток отсутствует, а в сечении II 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.

где Rср – средняя высота выступов шероховатости покрытия, мм; hвд – величина вдавливания зерен каменного материала в шину, мм; Rг(пр) – предельные значения средней высоты выступов для гладких покрытий, 0,5

мм; тр и мах – требуемая и основная максимальная допускаемая ГИБДД (90 км/ч) скорость движения по дорогам общего пользования, км/ч.

Величина вдавливания зерен каменного материала в шину может рассчитываться по различным формулам [1, 3, 5]. При этом она зависит от ряда факторов: нагрузки на колесо, давления воздуха в шине, свойств резины беговой дорожки шины, размеров зерен каменного материала и т.п. Поэтому для разных шин значение hвд не одинаково. Ориентируясь на шину российского имитатора (ПКРС-2У), авторы рассчитали вдавливание зерен в шину (таблица 3).

Положив равенство (предельное условие) между (1) и (3) и решив полученное уравнение относительно длины слоя стока, получим формулу для определения ее критической величины:

а

Рис. 5. Схема для определения расстояний между дождеприемными устройствами

Sa Lкр L 30 i

аn к

На рисунке 6 приведены результаты расчета расстояний между дождеприемными устройствами для 5-го ливневого района.

Такие же расчеты произведены для всех 10 ливневых районов РФ. Из анализа данных, рисунок 6, следует, что имеются условия, при которых расстояния между точечными дождеприемниками достаточно мало, что указывает на целесообразность устройства линейного сплошного водоотвода.

Рис. 6. Требуемые расстояния между точечными дождеприемными устройствами наружной и подземной дождевой канализации в пятом ливневом районе

Вывод

Таким образом, формула (7) уточняет ранее предлагаемый авторами метод [2, 3] и может использоваться для расчета расстояний между точечными дождеприемными устройствами, дополняя нормативные гидравлические методы проектирования дождевой канализации.

Библиографический список

1.Александров А.С. Критерии проектирования шероховатых асфальтобетонных покрытий из условия обеспечения безопасности движения [Текст] /А.С. Александров, Н.П. Александрова, Т.В. Семенова // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2009. – №2. – С. 66 – 73.

2.Александров А.С. Обеспечение сцепных качеств асфальтобетонных покрытий городских дорог и улиц при проектировании сети дождевой канализа-

ции [Текст] / А.С. Александров, Т.В. Семенова // Вестник МАДИ (ГТУ). – 2009. - №2 (17). – С. 29 – 32.

3.Александров А.С. О проектировании шероховатости дорожных покрытий и дождевой канализации по условиям безопасности движения [Текст] /А.С. Александров, Н.П. Александрова, Т.В. Семенова // Автомобильная промышленность. – 2008. – №8. – С. 36-38.

4.Малышев А.А. Эксплуатация автомобильных дорог и безопасность дорожного движения [Текст] / А.А. Малышев // Совершенствование организации и технологии ремонта и содержания автомобильных дорог. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2001. – С. 46 –

5.Немчинов М.В. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движения автомобиля [Текст] /М.В Немчинов – М: Изд-во Транспорт, 1985.–231 с.

6.Новизенцев В.В. Скорость, дорожные условия и безопасность движения [Текст] /В.В. Новизенцев, Д.В. Оськин //Наука и техника в дорожной отрасли.

– 2007, № 3. – С. 7–10.

7.Hiersche E.U. Vergleichsmessungen zwischen dem Stuttgarter Reibungsmesser und der Sideway-force Coefficient Routine Investigation Machine im Hinblick auf Ihre Einsatzmoglichkeiten im Rahmen des Managements der Stra.enerhaltung, Forschungsauftrag Nr.: 04.129 G 85 C Forschungsgesellschaft fur Stra.enund Verkehrswesen FGSV, Bonn 1989, S. A7.33-41.

8.Kamplade J., Schmitz H. Erfassen und Bewerten der Fahrbahngriffigkeit mit den Messverfahren SRM und SCRIM Forschungsberichte, S.33-41, A10-A14, Bundesanstalt fur Stra.enwesen, Bereich Stra.enverkehrstechnik, Bergisch Gladbach 1984.

9.Wehner B., Schulze K.-H., Dames J., Lange H. Untersuchungen uber die Verkehrssicherheit bei Nasse Forschung Stra.enbau und Stra.enverkehrstechnik BMV, Heft 189, Bonn 1975, P. 3-31.

10.Stutze T. Volkswirtschaftlich gerechtfertigte Interventionswerte fur die Erhaltung von Bundesautobahnen /Dissertation von der Fakultät VI - Bauingenieurwesen und Angewandte Geowissenschaften der Technischen Universität Berlin zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Ingenieurwissenschaften – Berlin 2004. – 187 p.

EXPERIMENTAL EVALUATION OF DEEP-LAYER FLOW OF WATER ON ASPHALT PAVEMENT DURING THE RAINY SEASON

A.S. Aleksandrov, T.V. Semenova

The methodology and results of experimental evaluation of the depth of the layer of water flow, which is formed on the asphalt concrete during rain. Using the experimental data on the trajectory of water flow, the methodology of

calculation of the distances between the devices for water drainage.

Александров Анатолий Сергеевич – кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» Сибирской государственной автомобильно – дорожной академии (СибАДИ), Основное направление научных исследований - проектирование, строительство и эксплуатация автомобильных дорог; проектирова-

УДК 625.855.2

ние дорожных конструкций. Общее количество опубликованных работ - 50

E-mail: aleksandrov00@mail.ru

Семенова Татьяна Викторовна - доцент кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» Сибирской государственной автомобильно – дорожной академии (СибАДИ), Основное направление научных исследований - проектирование, строительство и эксплуатация автомобильных дорог. Общее количество опубликованных работ: 9.

E-mail: semenova_tv@sibadi.org

Установим зависимости, характеризующие влияние на продолжительность промерзания

tпр таких теплофизических и температурных

параметров, как:

C и – объемная теплоемкость и тепло-

проводность материала теплового диода; в Tз

и Tзв – температура замерзания материала

телового диода и среднезимняя температура воздуха, соответственно.

Иначе говоря, выявим следующие закономерности:

сти) замерзшей и незамерзшей воды материала теплового диода; ск – объемная мас-

са скелета грунта; – удельная теплота плавления льда; g – ускорение свободного падения.

Для этого воспользуемся трансцендентным уравнением [5]

довой амплитудой; а – температуропроводность теплового диода; tл – продолжитель-

ность летнего периода; h – высота теплового диода.

Решения tпр будем находить численными

методами, в частности, методом подбора. Для облегчения расчета воспользуемся

следующим приближенным соотношением [5]:

tл tпр tл 13,1 10 3 1,67 10 6 tл tпр (7)

Для проведения вычислительного эксперимента выберем следующие значения параметров. Неварьируемые значения параметров для всех экспериментов: м;

T0 1,206 град.

Для установления зависимостей (1), (2) и

(5) неварьируемыми значениями параметров

tл 2190 час, а вариация других параметров

будет производиться по следующему алгоритму:

(5 шагов);

g ск W Wн 6500 8500 ккалм3 ;

шаг 500 (5 шагов).

Значения теплофизических параметров материала теплового диода соответствует торфу при различных значениях плотности и влажности.

Вывод Качественный анализ исследуемых зависимостей показал возможность оптимизации величин и C (рисунок 2) и минимизации величины F (рисунок 4).

Библиографический список

1.Завьялов А. М. Аппарат математического моделирования процессов промерзанияпротаивания грунтов / А. М. Завьялов, Е. А. Бедрин, М. А. Завьялов // Омский научный вестник. – № 3 (93). – 2010. – С. 8-10.

2.Завьялов А. М. Моделирование температурного поля массива многолетнемерзлых грунтов / А. М. Завьялов, Е. А. Бедрин, М. А. Завьялов, В. Н. Лонский // Вестник СибАДИ. – № 3 (17). – Омск: Изд-во СибАДИ, 2010. – С. 49-52.

3.Завьялов А. М. Математическая модель деятельного слоя грунта, функционирующего как тепловой диод / А. М. Завьялов, М. А. Завьялов, Е. А. Бедрин // Омский научный вестник. – № 2 (100). – 2011. – С. 9-13.

4.Завьялов А. М. Влияние теплового диода на мощность подстилающих вечномерзлых грунтов / А. М. Завьялов, М. А. Завьялов, Е. А. Бедрин // Вестник СибАДИ. – № 1 (19). – Омск: Изд-во СибАДИ, 2011. – С. 25-28.

5.Фельдман, Г. М. Методы расчета температурного режима мерзлых грунтов / Г. М. Фельдман.

–М.: Наука, 1973. – 254 с.

REVEALING THE DEPENDENCES OF THERMAL DIODE FREEZING TIME FROM THERMOPHYSICAL PARAMETERS

OF ITS CONDITION

E. A. Bedrin, M. A. Zavyalov, A. M. Zavyalov

Qualitative characteristics of thermal diode freezing time dependences from thermophysical and temperature parameters of its condition such, as are established: heat conductivity, volume thermal capacity, intensity of transients. Both temperatures of thermal diode material freezing and average winter air are received.

Завьялов Александр Михайлович – д-р техн. наук, проф., академик РАЕН, проректор по научной работе Сибирской государственной автомо- бильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований – динамика рабочих процессов строительных и дорожных машин. Имеет 255 опубликованных работ, в том числе 3

монографии. E-mail: nis@sibadi.org

Завьялов Михаил Александрович – д-р техн. наук, профессор кафедры «Высшая математика» Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований – транспортное строительство. Имеет более 50 опубликованных работ.

E-mail: zavyalov_ma@sibadi.org.

Бедрин Евгений Андреевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Экономика и управление дорожным хозяйством» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований – разработка ресурсосберегающих технологий в дорожном строительстве. Имеет более 35 опубликованных работ. E-mail: Bedrin-ea@yandex.ru

Введение

В течение ряда лет в СибАДИ ведутся исследования по широкому кругу вопросов использования различных геосинтетических материалов в дорожных конструкциях [1-3]. При этом некоторые конструктивнотехнологические решения показали перспективные результаты, например – армирование геосетками (георешетками) ледовых переправ.

Основная часть

Для оценки эффективности применения геосинтетических материалов в качестве арматуры для льда был выполнен расчет на прочность ледовых образцов балок. На рисунках 1 и 2 представлены схема действия нагрузок на образец-балку и поперечное сечение балки – соответственно.

Площадь поперечного сечения образца (A) м2 определяется по формуле

где b – ширина поперечного сечения образца, м; h – высота поперечного сечения образца, м.

Площадь основного поперечного сечения

Здесь b2 – ширина поперечного сечения арматуры, м; 2 – высота поперечного сечения арматуры, м;

На рисунке 2 Y, Z – главные центральные оси площади А; Z1 – главная центральная ось площади А1; С – центр тяжести площади А1; E1 – модуль упругости льда; E2 – модуль упругости арматуры.

При действии нагрузки балка испытывает две стадии напряженно-деформированного состояния.

Рис. 1. Расчетная схема действия нагрузок: F

– сила, приложенная к образцу; l – расстояние между опорами.

Рис. 2. Поперечное сечение образца

Первая стадия развивается от момента нагружения до момента образования первой трещины, нормальной к его продольной оси. Первая трещина образуется в опасном сечении под нагрузкой при достижении растягивающими напряжениями значений, равных расчетному сопротивлению льда на растяжение ( 2 = Rизг). Рассмотрим данную стадию более подробно.

Определим положение нейтральной оси Z0 поперечного сечения армированного образца.

Статический момент сечения льда (S1) и арматуры (S2) относительно нейтральной оси равны соответственно

где y1 – расстояние от нейтральной оси Z0 до оси Z1, м.

где y2 – расстояние от нейтральной оси Z0 до центра тяжести поперечного сечения арматуры, м:

здесь a – расстояние от центра тяжести поперечного сечения арматуры до нижней грани поперечного сечения образца, м;

Момент инерции J2 сечения арматуры относительно нейтральной оси Z0:

Момент инерции J1 площади А1 относительно нейтральной оси Z0:

Модуль упругости и момент инерции приведенного сечения:

Eприв J E1Jприв .

Если учесть, что

dA dA dA 0,

Aсж Aраст

тогда статический момент армированного сечения относительно нейтральной оси должен быть равен нулю:

Напряжения в основной части поперечного сечения, состоящей из льда ( h2 y h1):

Здесь М – изгибающий момент в опасном сечении:

4