m0955

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

рамного типа с внутренним горизонтальным габаритом[(1,65 + + 4,5 + 0,5) + (1,0 + 4,5 + 0,5)] × 2 = 25,6 м для пропуска под 4 х

путным полотном железной дороги Инская-Крахаль 4-х полос автодороги « Барышево – Орловка – Кольцово» (по две – в каждом направлении) и пешеходного движения.

Длина тоннеля по граням порталов– 31,2 м, минимальная высота вертикального габарита от уровня проезжей части автодороги до низа монолитной плиты покрытия– 5,15 м предусматривается со снижением скорости движения до40 км/ч на период строительства путепровода тоннельного типа, что подтверждается расчетом, приведенным в работе.

В прежнем проекте из-за условия глубины заложения верха тоннеля от подошвы шпал более 1,5 м и габарита проезда под плитой перекрытия, возникла необходимость срезки нижней части экрана на половину диаметра труб, что приводит к большому объему дополнительных работ, нерациональному использованию металлоконструкций, ослабление экрана вследствие срезки нижнего сектора экрана.

Строительство автодорожного тоннеля обеспечит безопасное и безостановочное движение автотранспорта по проектируемому участку автодороги «Барышево-Орловка-Кольцово» с пересечением участка железной дороги Инская – Крахаль в районе с. Барышево в разных уровнях с соответствующим закрытием существующих железнодорожных переездов. Оптимизация транспортного режима

61

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

данного участка дороги будет способствовать развитию и росту наукограда Кольцово.

Для расчета временного экрана из труб необходимо моделировать процессом загружения экрана при тесной взаимосвязи с производством работ по сооружению путепровода

Расчетная схема представлена в виде балки одним концом лежащей на опоре (в нашем случае это рама временной крепи) в другом – балка, опирающаяся на упругое основание. Расчетную схему данной модели можно наглядно посмотреть на рис. 2.

Рис. 2. Расчетная схема одиночной трубы экрана из труб

Для учета усиленного ядра забоя, а также грунтового массива насыпи были применены методы использования дифференциального уравнения оси изогнутой балки, лежащей на сплошном упругом основании.

В инженерной практике часто встречаются элементы -кон струкций, лежащие на упругом основании. Такие конструкции представлены следующими видами: шпалы железнодорожного пути, лежащие на насыпи, ленточные фундаменты промышленных и производственных зданий, фундаменты оснований различных сооружений, опирающиеся на грунты и др.

Расчет такой балки необходимо производить упругом основании, и приводить к решению контактной задачи между конструкцией и подстилающим основанием. Сложность решения контактных задач подобного рода общеизвестна. Вследствие этого для решения инженерных задач, связанных с расчетом балочных систем применяют приближенные методы, основной принцип которых представлен ниже.

Предварительно устанавливается зависимость между отпором и осадкой поверхности рассматриваемой конструкции. Одной из наиболее распространенных гипотез является пропорцио-

62

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

нальная зависимость между параметрами реакций грунта и осадок по гипотезе Винклера.

Данная теория легла в методику расчета единичной трубы экрана временной крепи.

Для расчетной схемы, представленной на рис. 2, была написана программа вMathcad 15. За начало координат выбрана точка перехода от балки с воздействием на нее распределенной нагрузки (в нашем случае собственный вес

трубы) и балки на упругом основании. Левая часть расчетной схемы (рис. 2) подвергается законам сопротивления материалов и строительной механики, правая часть – балка, которая лежит на упругом основании, – гипотеза расчета которого рассмотрена[2]. Ввод граничных условий (шарнирно-неподвижная опора – моделирует опирание трубы на раму временной крепи участкаI, упругое основание моделируется упругими элементами участкаII), позволяют связать аналитические формулы изгибаемой балки на участкеI с формулами Крылова, описывающими поведение упругого основани. Для увеличения скорости вычислений аналитической задачи написана программа в MathCad 15 с учетом следующих граничных условий

(M(-a) = 0 [кНм], y(-a) = 0 [м], M(b) = 0 [кНм]; Q(b) = 0 [кН]).

В результате расчета в ПК Mathcad 15 были построены следующие графики.

Рис. 4. Эпюра изгибающих моментов в трубе, на первой заходке [кНм]

63

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

Рис. 5. Эпюра поперечных сил в трубе, на первой заходке [кН]

Так же был произведен расчет в программном комплексеMidas Civil, результаты, которого тоже представлены в виде графиков.

Рис. 6. Эпюра изгибающих моментов в трубе, на первой заходке [кНм]

Рис. 7. Эпюра поперечных сил в трубе, на первой заходке [кН]

В итоге так же была составлена таблица значений для сравнения аналитических результатов с результатами программы МКЭ.

64

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Таблица 1

Результаты сравнения аналитического решения с решением при помощи МКЭ

Рис. 8. Эпюра изгибающих моментов (13 заходка)

Далее расчет производился в программном комплексеMidas Civil для трубы заданного диаметра0,53 м с толщиной стенки 0,01 м с учетом постадийной разработки грунта при устойчивом забое заходкой равной 1 м и устройством временного крепления в виде рамы через 1 м. Выбраны стадии с максимальными значениями интересующих для расчета параметров.

Врезультате проведенного исследования можно сделать вывод

отом, что использование ПК Midas Civil значительно упрощает работу в решении поставленной задачи, а так же может рассчитывать конструкции с учетом по стадийности ее возведения. Результаты, полученные в ПКMidas Civil, подтверждаются аналитическими расчетами. Получение численных результатов внутренних усилий конструкции используются для дальнейшего расчета тоннельной конструкции, экрана из труб и временных конструкций на прочность и оценки деформации экрана и временных конструкций.

65

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

Библиографический список

1.Методические рекомендации по расчету временной крепи -тон нельных выработок. М., 1984 г;

2.Рекомендации по применению опережающих экранов из труб при сооружении транспортных тоннелей. М., 1988;

3.Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов. М., 2004;

4.СП 122.13330.2012. Тоннели железнодорожные и автодорожные. М.: Минрегион России, 2012. 117 с.

Научный руководитель канд. техн. наук, доц. Г.Н. Полянкин

М.В. Макаренко

(факультет «Управление процессами перевозок»)

ОСОБЕННОСТИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ И ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ГРУЗОВ ИСПОЛЬЗУЕМОГО НАЗЕМНЫМИ ВИДАМИ ТРАНСПОРТА

На сегодняшний день на рынке транспортных услуг все больше логистических компаний пестрят объявлениями о возможности подготовки и осуществления перевозки крупногабаритного тяжеловесного груза (далее КТГ). Перевозку КТГ осуществляются всеми видами транспорта. При организации таких перевозок в пределах территории Российской Федерации чаще всего используются наземные виды транспорта: железнодорожный и автомобильный.

Однако данная перевозка имеет свою специфику поэтому на каждом из видов транспорта устанавливают соответствующие и требования. В частности к таким специфическим особенностям относятся: использование специального подвижного состава удовлетворяющего конструктивным особенностям таких грузов, порядок предоставления таких транспортных средств для перевозки и др.

Рассмотрим технические возможности железнодорожного и автомобильного транспорта по используемым транспортным средствам.

Любая перевозка негабарита и/или тяжеловеса по железной дороге требует отдельного согласования между железными дорогами – участницами перевозочного процесса, другими словами – получения разрешения на перевозку. В зависимости специфиче-

66

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

ских особенностей груза и маршрута перевозки согласование технической документации для организации перевозки составляет 20 и более дней [1]. При этом в зависимости от типа подвижного состава может варьироваться и срок подачи транспортного средства по перевозку: если универсальная платформа может быть подана за 5– 7 дней, то некоторые виды железнодорожных транспортеров необходимо заказывать за 30–40 дней до планируемой даты подачи [2].

Согласование технической документации начинается с формирования предварительной заявки. Основная задача на этом этапе – осуществить правильный выбор подвижного состава.

Для таких перевозок на железной дороге используетсяот крытый универсальный и специальный подвижной состав:

–к универсальным вагонам относят полувагоны и платформы отличающиеся по грузоподъемности. Грузоподъемность таких вагонов может изменяться в пределах от 63 до 71 т. При этом грузоподъемность таких вагонов нового поколения с нагрузкой на ось 25 т может доходить до 75 т;

–к специальному подвижному составу относятся вагонытранспортеры. Техническая характеристика транспортеров приведена в табл. 1.

Таблица 1

Техническая характеристика транспортеров

67

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

Продолжение табл. 1

Как видно из таблицы модельный ряд транспортеров отличается по следующим принципам:

–по типу конструкции. На сети железных дорог РФ используются следующие типы транспортеров: пл – площадочный, пт – платформенный, кл – колодцевый, сч – сочлененный, сц – сцепной;

–количество осей: от 4 до 32;

–грузоподъемность: 62…500 т.;

–допустимая скорость движения 80…120 км/ч;

–габаритным размерам.

Особенности конструкции разных типов транспортеров показаны на рис. 1–5.

Рис. 1. Восьмиосный транспортер платформенного типа (модель 14-6055)

Рис. 2. Восьмиосный транспортер колодцевого типа (модель 14-6056)

68

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 3. Шестнадцатиосный транспортер площадочного типа

(модель 14-6046)

Рис. 4. Шестнадцатиосный сцеп тридцатидвухосного транспортера сцепного типа (модель 14-138)

Рис. 5. Двадцативосьмиосный транспортер сочлененного типа

(модель 14-135)

Разнообразие парка транспортеров используемы для перевозки КТГ на железнодорожном транспорте обусловлено спецификой их применения:

–колодцевого типа используются для перевозки крупногабаритных грузов, имеющих большую высоту или диаметр (до 5100 мм) при малой ширине (до 2350–2650 мм), например, обечайки, кольца, шестерни большого диаметра и др.;

–платформенного типа – для перевозки длинномерных крупногабаритных грузов. В отличие от универсальных железнодорожных платформ не имеют бортов и оборудованы металлическим полом с отверстиями для крепления грузов;

–площадочного типа – для перевозки КТГ различной конфигурации, в том числе имеющих большую высоту;

69

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

–сцепного типа – для перевозки длинномерных, в том числе тяжеловесных грузов преимущественно цилиндрических или с плоскими опорами с передачей веса груза на две сцепленные между собой специальные грузонесущие секции. Для размещения

икрепления груза секции оборудованы турникетными опорами;

–сочлененного типа – для перевозки тяжеловесных трансформаторов, парогенераторов, статоров турбогенераторов и др. крупногабаритных грузов. Несущими элементами, являются две несущие консоли, которые через систему балок опираются на ходовые части. В конструкции предусмотрены гидравлические устройства подъема и опускания груза для обеспечения бескрановой погрузки

ивыгрузки.

Что касаемо автомобильных перевозок

Такие перевозки, как правило, самые быстрые, простые в планировании, и позволяют контролировать груз во время перевозки.

Проектирование схемы транспортировки включает в себя разработку маршрута, подбор автотранспортного средства, определение параметров транспортно-логистической цепи(время, стоимость и др.), оформление пакета документов:

–документы на груз (Товарно-транспортная накладная);

–документы на самоходную технику ПСМ(паспорт самоходной машины) или ПТС (паспорт транспортного средства);

–доверенность на перевозку от собственника груза;

–разрешение на перевозку КТГ.

Разрешение на перевозку крупногабаритного груза выдается органами ГИБДД на основании согласований с организациями, в чьем ведении находятся дороги, по которым проходит маршрут. На согласование маршрута перевозки отводится от7 дней до 20 дней. Срок действия разрешения указывается в заявлении, исходя из протяженности маршрута, обычно 30–60 сут. Оформление разрешения является обязательной составляющей любого проекта по перевозке КТГ, в противном случае отсутствие документов повлечет за собой ряд неприятностей (остановка перевозки, помещение груза на штраф стоянку до подвоза документов до выяснения собственника груза и оформления разрешения). Соответственно сроки доставки могут увеличиться на неопределенное время, а значит, и стоимость.

70