2567

51

Пролетные строения могут быть представлены различными видами конструкций, в том числе:

-железобетонные:ребристоебездиафрагменное,ребристоедиафрагменное, плитное,плитно-ребристое,П-образныеплиты,тавровыеребристыебалки.

-стальные:балка со сплошной стенкой, коробчатое, двутавровые балки, сквозные фермы, гибкая арка с жесткой затяжкой, прогоны (пакетиз рельс).

-сталежелезобетонные: балка со сплошной стенкой.

Площадь опор на 1 м2 мостового сооружения также отличается из-за вида конструкций, количества промежуточных опор.

Аналогичные выводы можно сделать, сравнив площади укрепления регуляционных сооружений, длину деформационных швов и ограждений безопасности проезжей части.

Полученные результаты анализа конструктивных элементов мостовых сооружений будут использованы для формирования структуры проектирования организации работ по содержанию мостовых сооружений.

Библиографический список

1.«Классификация работ по капитальному ремонту, ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования и искусственных сооружений на них» утвержденаприказом МинтрансаРоссииот12ноября2007г. № 160.

2.Методические рекомендации по содержанию мостовых сооружений на автомобильныхдорогах.–М.:РОСДОРНИИ, 1999.

3.Шестериков В.И. Оценка и прогнозирование состояния мостов на автомобильных дорогах в системе управления их эксплуатацией: диссертация на соискание ученой степени докторатехническихнаук. – Москва, 2004.–330с.

Научный руководитель д-р техн. наук, профессор А.В. Смирнов Главный консультант канд. техн. наук Н.Б. Сакута

УДК 625.71.8

АНАЛИЗ ПОВЕДЕНИЯ УПРУГОГО ПОЛУПРОСТРАНСТВА ЧИСЛЕННЫМ МЕТОДОМ

С.А. Охрименко, студент; Е.Е. Витвицкая, студентка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск

Для исследования процессов разрушения дорог, аэродромов, любых поверхностей, по которым перемещается транспортное средство, необходимо знать динамические характеристики поверхностей проезда. Такими характеристиками свойств поверхности могут выступать:

вертикальный динамический прогиб – U;

скорость вертикальных колебаний – U';

ускорение вертикальных колебаний – U'';

частота вертикальных колебаний – V.

52

Получаемые численным методом величины позволяют сравнивать их

сдопусками, при которых эти поверхности не разрушаются. I. Свойства полупространства и схема нагружения.

Полупространство характеризуется модулем упругости – E,

коэффициентом Пуассона - , плотностью - , скоростью распространения продольных волн – С, коэффициентом затухания - λ0.

Вертикальная нагрузка поверхности полупространства представляется синусоидальной функцией вида:

(1)

где p - колесная нагрузка, распределенная по площадке диаметром D, t – текущее время, T0 - время приложения нагрузки, T0 = D / V, D – диаметр площади распределения нагрузки, V - скорость движения нагрузки.

II. Алгоритмы расчета.

В период от 0 до tф формируется фронт напряжений сжатия, длина которого равна:

(2)

где С0 определяется по формуле

(3)

здесь g – ускорение свободного падения.

Среднее напряжение до момента t = T0 в пределах фронта волны сжатия определяется как:

(4)

Вертикальные перемещения поверхности полупространства по оси z до времени t<T0 равны:

(5)

Упругое перемещение поверхности полупространства после t>T0 будет равно:

(6)

Частота колебаний вычисляется по формуле:

(7)

где N – число полных колебаний системы, tп – время до полного затухания колебаний.

53

Скорость и ускорение перемещения полупространства вычисляются численным методом (метод конечных разностей):

(8)

где U'i – скорость перемещения поверхности в данной точке, Ui–перемещение поверхности в данной точке,Ui+1–перемещение поверхности вследующей точке, t–изменение времени между двумя соседними точками.

(9)

гдеU''i –ускорениеперемещенияповерхностивданнойточке,U'i–скорость перемещенияповерхностивданнойточке,U'i+1–скоростьперемещения поверхностивследующейточке, t–изменениевременимеждудвумясоседними точками.

III. Исходные данные к расчету

Расчет произведен при следующих свойствах нагрузок и упругого полупространства:

колесная нагрузка P принимает значения 5 кН, 50 кН, 55 кН, 65 кН число осей n от 2 до 4;

модуль упругости Е принимает значения 100 МПа, 400 МПа, 1000 МПа;

скорость V принимает значения 5 км/ч, 20 км/ч, 40 км/ч, 60 км/ч, 80

км/ч, 100 км/ч, 120 км/ч, 140 км/ч, 160 км/ч, 180 км/ч;

плотность среды ρ0= 2.5 кг/см3;

коэффициент затухания напряжений в среде λ0= 0,01 см-1;

IV. Результаты, выводы.

54

55

модуля упругости среды E.

Рис. 7. Перемещение поверхности при двухосной нагрузке в зависимости от колесной нагрузки:

а) – колесная нагрузка P=4 кН, расстояние между осями 2,8 м; б) – колесная нагрузка P=50 кН, расстояние между осями 4,2 м; в) – колесная нагрузка P=65 кН, расстояние между осями 4,2 м

56

Вывод: с увеличением вертикальной подвижной нагрузки на поверхность полупространства с 50 кН до 65 кН вертикальное перемещение U увеличивается незначительно (рис. 7. б, в), однако, частота колебаний системы легкового автомобиля (рис. 7. а) гораздо выше грузовых.

57

Рис. 8. Перемещение поверхности при двухосной нагрузке в зависимости от скорости движения

а) – скорость движения 5 км/ч; б) – скорость движения 40 км/ч; в) – скорость движения 100 км/ч

Вывод: с увеличением скорости движения транспортного средства V по поверхности упругого полупространства в диапазоне от 5 до 100 км/ч обнаруживается переход квазистатических форм изгиба поверхности полупространства в колебательный многоцикловой процесс (рис. 8).

Библиографический список

1.Смирнов А. В. Механика дорожных конструкций: Учебное пособие / А. В. Смирнов, А. С. Александров. - Омск: СибАДИ, 2009. - 212 c.

2.Дисковский И. А. Задачаоб определении перемещений и напряжений в полубесконечной упругой полуплоскости при приложении к ее границе ударной сосредоточенной нагрузки / И. А. Дисковскии, М. Г. Рыбка, В.В. Тупицын. // Тр. Николаевского кораблестроительного института. Строительнаямеханика корабля.–Николаев, 1968.– Вып. 25.

3.Смирнов А. В. Изменение прогибов дорожной одежды при движении автомобилей / А. В. Смирнов, А. Г. Малофеев// Автомобильные дороги. – 1972. – №6.

4.Смирнов А. В. Колебания дорожных одежд при воздействии автомобилей / А. В. Смирнов, А. Г. Малофеев// Автомобильные дороги. – 1972. – №7.

5.Смирнов А. В. Динамика дорожных одежд автомобильных дорог. – Омск: Зап. Сиб. Кн. Изд-во, 1975. – 182с.

Научный руководитель д-р техн. наук, профессор А.В. Смирнов, с участием д-ра техн. наук, профессора Б.Н. Епифанцева

УДК 625.731

БОРЬБА С ПУЧИНАМИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

А.Б. Самойленко, аспирант; Е.Н. Самойленко, студентка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск

На территории Западной Сибири до 4…5 % протяженности автомобильных дорог подвержены пучинообразованию. Объясняется такое положение не только ошибками при проектировании, нарушением технологии строительства земляного полотна и неудовлетворительным содержанием дороги, но и тем, что некоторые традиционные мероприятия по обеспечению морозоустойчивости дорожных конструкций иногда не дают ожидаемого эффекта.

Пучинами называют деформации дорожных одежд и земляного полотна, проявляющиеся зимой во взбугривании и потере ровности покрытия, а в период оттаивания при проезде автомобилей - в проломах одежды, вызванных снижением прочности переувлажненных грунтов. Факторами, влияющими на появления пучин являются: интенсивное

58

морозное влагонакопление (W max >(0,7…0,75) W тек); медленное и глубокое промерзание пучинистых грунтов [1, 2].

Для ликвидации пучинообразования обычно применяют отвод подземных (дренаж) и поверхностных вод (уполаживание откосов, устройство берм), замену пучинистого грунта совместно с устройством различных гидроизолирующих, армирующих прослоек, теплоизоляционных слоев[3].

При производстве работ этими методами необходимо полное закрытие движения со строительством временных объездных дорог, что создает неудобства для участников движения и увеличивает затраты на ремонт.

Одним из перспективных методов ликвидации пучинообразования является химическое закрепления грунтов земляного полотна.

К настоящему моменту разработаны различные способы химического закрепления грунтов (цементация, аммонизация, смолизация, битумизация и др.). Область их применения ограничивается коэффициентом фильтрации грунтов и они не применяются для глинистых грунтов.

В70-е годы в БелДорНИИ был разработан способ укрепления грунтов земляного полотна инъекцией укрепляющих растворов. Укрепляющие растворы вводились в грунт земляного полотна через инъекторы, которые устанавливались вертикально, для чего в местах установки вскрывалась дорожная одежда. Для этого применялись химические растворы, которые в течение заданного времени превращаются в гелеобразующие вещества, цементирующие грунт.

Вкачестве таких растворов применялись водный раствор этил- и метилсиликонатов натрия (ГКЖ-10, ГКЖ11), водный раствор силиката натрия (жидкое стекло) с серной кислотой, водный раствор концентрата бардяного жидкого (КБЖ) с бихроматом калия. Подобные мероприятия возможны только на незасоленных грунтах с коэффициентом фильтрации 0,01-0,2 м/сутки и коэффициентом пучения не более 1%, что существенно ограничивает применение данного способа.

Внастоящий момент разработан способ ликвидации пучинообразования дорожных конструкций управляемым защелачиванием глинистых грунтов земляного полотна[4]. Суть способа заключается в том, что в пучинистый грунт земляного полотна инъекцируют двухкомпонентный раствор (гидроксид натрия (2 – 7,5 н концентрации) с добавкой извести (1-2% от массы рабочего раствора)), через инъекторы, размещенные под дорожной одеждой горизонтально. Способ позволяет выполнять работы по ликвидации пучинообразований дорожных конструкций без закрытия движения на ремонтируемом участке, что, в отличие от сложившейся практики, позволит снизить материальные и трудовые затраты.

59

Обработка глинистых грунтов растворами NaOH с добавкой извести позволяет уменьшить их степень пучинистости до непучинистого или слабопучинистого состояния.

На рисунке 1. представлена схема размещение инъекторов и зон защелачивания грунта земляного полотна.

Рис. 1. Схема размещения инъекторов и зон защелачивания грунта земляного полотна

Область применения способа:

1.число пластичности 3-25;

2.пористость грунта не ниже 35;

3.содержание гипса не более 6%;

4.действительная скорость грунтовых вод не более 1 м/сут;

5.температура инъекцируемых пород не ниже 00С;

6.температура раствора не ниже 100С (желательно 50-600С).

Библиографический список

1.Сиденко В.М. Эксплуатация автомобильных дорог/ В.М.Сиденко, С.И.Михович -М., Транспорт, 1976.- 288с.

2.Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд. Под ред.

Н.А.Пузакова, И.А.Золотаря, В.М.Сиденко-. М., Транспорт, 1971.- 416с.

3.Типовые решения по восстановлению несущей способности земляного полотна и обеспечению прочности и морозоустойчивости дорожной одежды на пучинистых участках автомобильныхдорог:утв. Росавтодором 14.06. 2000.-М.:Росавтодор, 2001.- 101с.

4.Патент на изобретение №2407859 "Способ ликвидации пучинообразования дорожной конструкции управляемым защелачиванием грунта" /А.Б.Самойленко, В.М.Глушков, В.Н.Шестаков; №2009121985; заявл.08.06.2009; опубл.27.12.2010.

60