Программа по внеурочной деятельности;pdf

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО – ДОРОЖНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)
На правах рукописи
Корочкин Андрей Владимирович
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКА
ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКО – ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЖЁСТКОЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
С АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЕМ
Специальность 05.23.11 «Проектирование и строительство дорог,
метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание учёной степени
доктора технических наук
МОСКВА 2014
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………..…………. 5
ГЛАВА 1
Состояние вопроса. Анализ существующих теорий
и практического опыта
§ 1.1. Общие положения расчёта дорожных одежд ……………………..
17
§ 1.2. Влияние температуры на физико – механические свойства
покрытий автомобильных дорог …………………………………... 32
§ 1.3. Основные виды разрушений и деформаций асфальтобетонных
слоёв, устроенных на цементобетонных основаниях …………….
42
§ 1.4. Существующие способы ремонта цементобетонных покрытий … 58
§ 1.5. Опыт устройства тонких асфальтобетонных слоёв на
цементобетонных основаниях …………………………………….. 67
§ 1.6. Долговечность асфальтобетонных покрытий жёстких
дорожных одежд ……………………………………………………. 74
§ 1.7. Выводы по главе 1 ………………………………………………….. 78
ГЛАВА 2
Теоретические основы математического моделирования
напряжённо – деформированного состояния жёсткой дорожной
одежды с асфальтобетонным покрытием
§ 2.1. Постановка проблемы и аналитические методы моделирования
напряженно – деформированного состояния дорожной
конструкции …….………………………………………….……….
§ 2.2. Модель силового воздействия на дорожную одежду …………....
§ 2.3. Метод конечных элементов (МКЭ) как основа моделирования
нагруженного состояния дорожной конструкции ………………..
2
80
106
116
§ 2.4. Динамика напряжённо – деформированного состояния
дорожной одежды при воздействии движущегося транспортного
средства ……………………………………………………………… 127
§ 2.5. Общие рекомендации по проведению расчетов нагруженного
состояния дорожной конструкции с целью оптимизации её
эксплуатационных свойств ………………………………………… 141
§ 2.6. Выводы по главе 2 ………………………………………………….. 148
ГЛАВА 3
Расчёт фактической и перспективной нагрузок.
Определение особенностей их воздействия
§ 3.1. Общая характеристика исследуемых автомобильных дорог
и условий движения по ним ………………………..………………
150
§ 3.2. Методика проведения исследований …………………………….... 153
§ 3.3. Анализ результатов наблюдений за интенсивностью движения
и составом транспортного потока на автомобильных дорогах…..
§ 3.4. Определение расчётной нагрузки для каждой полосы
движения и всей конструкции в целом ……………………..…….
§ 3.5. Выводы по главе 3 ………………………………………………….
154
168
187
ГЛАВА 4
Экспериментальные исследования
§ 4.1. Проведение комплексных инженерно – геологических
изысканий …………………………………………………………… 189
§ 4.2. Выполнение обследования дорожной одежды …….….……..…… 226
§ 4.3. Определение прочности дорожной одежды установкой
динамического нагружения «Дина-3М» …………………..……… 251
§ 4.4. Изучение воздействия движущегося транспортного
средства на дорожную конструкцию ……………………………... 258
3
§ 4.5. Изучение опытного (экспериментального) участка
автомобильной дороги ……………………………………………... 264
§ 4.6. Выводы по главе 4 ………………………………………………….. 270
ГЛАВА 5
Технико – экономическое обоснование предлагаемых
конструктивных и технологических решений
§ 5.1. Актуальность проведения технико – экономического
обоснования ………………………………….…………….………..
272
§ 5.2. Исходные данные для выполнения расчётов ..………….………… 273
§ 5.3. Методика проведения технико – экономического обоснования ..
276
§ 5.4. Составление локальных смет на сравниваемые варианты
дорожной одежды ……………………………………….………….
§ 5.5. Расчёт технико – экономических показателей вариантов
280
конструкции дорожной одежды …………………………………… 280
§ 5.6. Расчёт экономической эффективности участков
автомобильной дороги ………………………………….………….. 292
§ 5.7. Выводы по главе 5 ……………………………………….…………. 297
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ………………………………………………….
298
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …..………………………….……. 302
ПРИЛОЖЕНИЯ ..……………………………………...…………….…..…
4
317
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. В настоящее время стремительно увеличиваются интенсивность движения транспортных средств, растут осевые
нагрузки и удельный вес грузовых автомобилей в составе транспортного
потока. Основная нагрузка ложится на автомобильные магистрали, соединяющие крупные области и районы страны.
Значительная часть автомобильных магистралей имеет жёсткую дорожную одежду, что делает возможным движение тяжёлых транспортных
средств с большой интенсивностью.
В наши дни при проектировании и строительстве автомобильных дорог максимальная расчётная нагрузка согласно СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и ГОСТ Р 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчётные схемы нагружения и габариты приближения» составляет 11,5 т. При
этом выпускаемые и поставляемые в Россию грузовые автомобили имеют
осевую нагрузку порядка 14 т (МАЗ, Scania, MAN). Обеспечить пропуск
движения столь значительной нагрузки с заданной долговечностью позволяют жёсткие конструкции.
Как правило, изначально на автомобильных магистралях была устроена жёсткая цементобетонная дорожная одежда. Далее во время эксплуатации дороги существующее цементобетонное основание перекрывалось слоями асфальтобетона. Устройство асфальтобетонных слоёв на жёсткой плите
производилось в целях улучшения эксплуатационных свойств дороги, в
частности для улучшения ровности и сцепления. Другими словами устройство асфальтобетонных слоёв применялось как технология ремонта жёсткой
дорожной одежды. При этом ранее уложенные слои асфальтобетона не снимались, что приводило к постоянному и неконтролируемому увеличению
толщины асфальтобетонных слоёв. К настоящему времени встречаются
конструкции дорожной одежды, в которых толщина асфальтобетонных слоёв, уложенных на существующее цементобетонное покрытие, достигает
40…50 см. В таких условиях конструкция работает нерационально, что приводит к преждевременному её износу и разрушению.
5
Считается, что устройство дополнительных слоёв асфальтобетонного
покрытия жёсткой дорожной одежды приводит к увеличению прочности и
долговечности конструкции. Однако в большинстве случаев наблюдается
обратная тенденция: чем больше толщина асфальтобетонных слоёв, тем
больше дефектов имеет покрытие и тем хуже его состояние.
Дорожная одежда является одним из важнейших составных элементов автомобильной дороги. Затраты на её устройство в ряде случаев достигают 60…70 % от общей стоимости строительства, а состояние дорожной
одежды в значительной степени влияет на скорость и безопасность движения.
Проектирование и строительство жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием – сложная комплексная задача, учитывающая
большое количество различных компонентов напряжённо – деформированного состояния конструкции. При расчёте основания и покрытия данных дорожных одежд необходимо учесть все факторы, оказывающие разрушающее и изнашивающее воздействие на конструкцию.
В России работы и исследования по вопросам жёстких дорожных
одежд с асфальтобетонным покрытием (комбинированных конструкций)
были проведены в 1980 – 2010 гг. Наиболее интересными работами являются труды Н.Н. Иванова, В.Ф. Бабкова, И.А. Медникова, А.М. Богуславского, В.С. Орловского, В.А. Чернигова, С.В. Коновалова, Е.Г. Чистякова,
В.Е. Тригони, Т.А. Лищицкой, А.И. Юрченко, Ю.А. Агалакова и других.
Несмотря на это, существующие положения теории прочности дорожных
одежд показывают недостаток конкретных теоретических и экспериментальных исследований, обуславливающих совместную работу двух конгломератных материалов, и отсутствие системного подхода к определению
толщины асфальтобетонных слоёв на цементобетонных основаниях.
Производственные и исследовательские организации постоянно
сталкиваются с необходимостью проведения расчётов и обоснования толщины асфальтобетонных слоёв жёсткой дорожной одежды.
Таким образом, актуальность тематики исследований и масштаб
проблем вытекают из практики проектирования, строительства и эксплуатации жёстких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием.
6
Объект исследования. Жёсткая дорожная одежда с асфальтобетонным покрытием.
Цель работы. Совершенствование методов расчёта и проектирования жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием для обеспечения достаточной прочности, долговечности и высоких транспортно –
эксплуатационных качеств автомобильной дороги.
Задачи исследований:
 оценка состояния вопроса, анализ и систематизация нормативной документации, изучение теоретических моделей и практического опыта
устройства рассматриваемой конструкции;
 определение фактической и перспективной расчётных нагрузок на конструкцию;
 выявление закономерностей воздействия расчётной нагрузки на дорожную одежду;
 постановка проблемы напряжённо - деформированного состояния жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием;
 конечно – элементный анализ моделирования нагруженного состояния
дорожной конструкции;
 разработка математической модели транспортного средства как основного источника силового воздействия на дорожную одежду;
 построение пространственной динамической модели напряжённо – деформированного состояния дорожной конструкции при воздействии
движущегося транспортного средства;
 проведение многофакторных экспериментальных исследований с целью
определения параметров, свойств и характеристик комбинированной
дорожной одежды и идентификации математической модели напряжённо– деформированного состояния конструкции;
 разработка методов расчёта жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием с применением математической модели нагруженного состояния конструкции;
 использование программного комплекса ANSYS для моделирования
нагруженного состояния дорожной конструкции;
7
 разработка и внедрение рациональных конструктивных мероприятий,
направленных на обеспечение прочности и долговечности конструкции
с поддержанием заданных транспортно – эксплуатационных показателей;
 формулирование экономических и правовых отношений обеспечения
гарантийного срока службы дорожной конструкции;
 проведение оценки технико – экономических показателей предлагаемых конструктивных решений.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались аналитические методы решения алгебраических уравнений и систем дифференциального и интегрального исчисления, структурного моделирования. Разработанные алгоритмы реализованы в программной среде
ANSYS. Экспериментальные исследования проводились согласно установленным нормативам на сертифицированном оборудовании ряда производственных и научных организаций.
Достоверность результатов. Обоснованность и достоверность
научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются правомерностью принятых исходных данных и предпосылок, использованием общепринятых математических и статистических методов, применением
классических методов теории сопротивления материалов и теоретической
механики в моделировании напряжённо – деформированного состояния
дорожной одежды, практической реализацией разработанных технологий и
конструкций.
Достоверность результатов подтверждается также большим объёмом
комплексных экспериментальных исследований по изучению параметров,
свойств, характеристик жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным
покрытием. Подтверждено соответствие результатов математического моделирования реальным физическим процессам, возникающих в напряжённо – деформированной конструкции.
Достоверность положений диссертации подтверждена положительными результатами внедрения работы в производственные и научные ор-
8
ганизации, занимающиеся проектированием, строительством и эксплуатацией автомобильных дорог.
Научная новизна. Состоит в создании и реализации принципиально
нового подхода к методике проектирования и технологии устройства
жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием на основе математического моделирования динамического напряжённо – деформированного состояния конструкции с учётом комплексного воздействия расчётной нагрузки.
Новые научные результаты состоят в следующем:
- развиты теоретические основы моделирования динамического
напряжённо – деформированного состояния дорожной конструкции;
- определены фактическая и перспективная расчётные нагрузки на
конструкцию и выявлены закономерности их воздействия;
- построена пространственная динамическая модель напряжённо –
деформированного состояния дорожной одежды при воздействии движущегося транспортного средства методом конечных элементов;
- разработан метод расчёта жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием с применением математической модели нагруженного
состояния конструкции;
- определена реальная единая модель работы дорожной конструкции
с использованием параметров, свойств и характеристик, полученных на
основе всесторонних экспериментальных исследований;
- получены количественные и качественные оценки изменения характеристик динамического напряжённо – деформированного состояния
дорожной конструкции и проведена проверка адекватности предложенных
механико – математических моделей сопоставлением с результатами
натурных экспериментов;
- усовершенствована концепция проектирования и расчёта жёсткой
дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием с обеспечением высокой прочности и оптимальных транспортно – эксплуатационных качеств.
Практическая значимость работы. Практическое значение диссертационной работы заключается в разработке концепции и алгоритма расчёта толщины асфальтобетонных слоёв жёсткой дорожной одежды. Пред9
ложена методика определения оптимальных толщин асфальтобетонного
покрытия на цементобетонном основании. Отражена технология устройства данной конструкции.
Основные положения работы в течение нескольких лет используются
в процессе проектирования, строительства и эксплуатации основных автомобильных магистралей страны, обеспечивая большую прочность и высокие транспортно – эксплуатационные качества жёсткой дорожной одежды
с асфальтобетонным покрытием. На основании предложенных автором методик разработан и утвержден стандарт организации ООО «Мостотранс»
(СТО 26231056-001-2013 «Устройство жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием»).
Совокупность научных положений, идей и практических результатов
исследований составляет новое направление в области теоретических и
натурных методов анализа и решения проблемы качества и долговечности
дорожной одежды.
Предложенные методы расчёта повышают достоверность результатов, способствуют разработке экономически рациональных конструкций и
обеспечивают надёжность и долговечность работы дорожных одежд в период строительства и эксплуатации автомобильных дорог.
Реализация результатов. Реализация результатов осуществлена на
участках действующих автомобильных дорог, имеющих жёсткую дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием:
 автомобильная магистраль М-2 «Крым»;
 автомобильная магистраль М-9 «Балтия»;
 автомобильная дорога А-107 ММК (Московское малое кольцо);
 автомобильная дорога М-51 «Байкал»;
 Алтуфьевское шоссе, г. Москва.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Динамическая математическая модель напряжённо – деформированного состояния дорожной конструкции при воздействии движущегося
транспортного средства, построенная методом конечных элементов.
2. Расчётная нагрузка на дорожную одежду и закономерность её распределения.
10
3. Метод расчёта и проектирования жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием, разработанный с применением математической модели напряжённо – деформированного состояния конструкции.
4. Условия, параметры и характеристика реальной работы дорожной
конструкции, полученные на основе всесторонних экспериментальных исследований.
5. Предложение высокоэффективных конструктивных мероприятий,
направленных на обеспечение требуемой прочности и долговечности конструкции с поддержанием высоких транспортно – эксплуатационных показателей.
6. Технико – экономическое обоснование предлагаемых решений и
технологий.
7. Внедрение разработанных и запатентованных рациональных конструкций жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.
Апробация диссертации. Основные положения и результаты исследований обсуждались на заседаниях и совещаниях научных и производственных организаций.
Апробация диссертации была представлена на российских конференциях, семинарах, симпозиумах, в том числе:
- 65, 66, 67, 68, 69, 70 научно – методических и научно – исследовательских конференциях Московского автомобильно – дорожного государственного технического университета (МАДИ), г. Москва, 2007 – 2012 гг.;
- конференции «Ремонт и содержание цементобетонных покрытий»,
г. Калуга, 2008 г.;
- научно – технической конференции «Материалы для дорожного
строительства», г. Москва, 2009 г.;
- научной конференции, посвящённой 100-летию со дня рождения
Бабкова В. Ф., г. Москва, 2010 г.;
- международной научно – практической конференции «Материалы
для дорожного строительства: ДОР-СМ», г. Москва, 2010 г.
Публикации. По теме диссертации опубликована 31 научная работа,
в том числе 28 в изданиях, включенных в перечень ВАК. Опубликована
11
одна монография и 3 учебных пособия. Также по теме исследований автором зарегистрирован один патент.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит
из введения, пяти глав, основных выводов, списка используемой литературы (162 наименования), 5 приложений. Общий объём работы 386 страниц
машинописного текста, 143 рисунка, 42 таблицы и 69 страниц приложений.
Содержание диссертационной работы.
Во введении обоснованы актуальность и практическая значимость
темы, указаны цель и задачи исследования, определены научная новизна и
применяемые методы.
В первой главе приводится состояние вопроса, анализ нормативной
документации и существующих теоретических моделей, представлен отечественный и зарубежный практический опыт эксплуатации жёстких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием. Рассмотрены особенности
работы жёсткой, нежёсткой и комбинированной конструкций дорожных
одежд. Изучена зависимость физико – механических свойств материалов
жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием от температурного воздействия. Определены основные виды разрушений и деформаций асфальтобетонных слоёв, устроенных на цементобетонных основаниях. Проанализированы их причины. Особое внимание уделено отражённым
трещинам, сдвигоустойчивости и износу асфальтобетонного покрытия.
В главе рассматриваются все существующие виды ремонта цементобетонных покрытий, в том числе виброрезонансное разрушение основания
и устройство асфальтобетонного покрытия. Проанализирован отечественный и зарубежный опыт устройства тонких и сверхтонких асфальтобетонных слоёв на цементобетонном основании. Затронуты вопросы долговечности асфальтобетонных слоёв жёсткой дорожной одежды.
Во второй главе представлены теоретические основы математического моделирования напряжённо – деформированного состояния конструкции комбинированной дорожной одежды.
12
Выполнена постановка проблемы моделирования нагруженного состояния дорожной конструкции. Разработана модель транспортного средства как основного источника силового воздействия на дорожную одежду.
С помощью метода конечных элементов (МКЭ) проведено математическое
моделирование напряжённо – деформированного состояния конструкции
жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием. Предложена
динамическая математическая модель нагружённого состояния дорожной
конструкции при воздействии движущегося транспортного средства. Получена качественная картина напряжённо – деформированного состояния.
В работе представлены созданные специально в рамках данной диссертации программный комплекс и вспомогательные модули для математического моделирования нагружённого состояния дорожной конструкции. Даны рекомендации по проведению аналитических расчётов напряжённо – деформированного состояния дорожной одежды с целью оптимизации её свойств и параметров.
В третьей главе описано определение фактической и перспективной
расчётных нагрузок на жёсткую дорожную одежду с асфальтобетонным
покрытием. Установлены особенности воздействия нагрузок. Базой для
проведения исследований послужили основные автомобильные магистрали, имеющие данную конструкцию дорожной одежды. К ним относятся
автодороги М-2 «Крым», М-9 «Балтия», А-107 ММК (Московское малое
кольцо) и Алтуфьевское шоссе (г. Москва).
Приведена подробная характеристика исследуемых автомобильных
дорог и условий движения по ним. Поскольку транспортный поток является основной нагрузкой на конструкцию дорожной одежды, изучение режимов движения транспортных средств, их распределение по полосам
движения совместно с анализом состава транспортного потока позволило
совершенствовать методику расчёта дорожной одежды, а также определить фактические и перспективные нагрузки на неё.
В главе представлена методика проведения наблюдений. Натурные
исследования позволили получить интенсивность и состав транспортного
потока на автомобильных дорогах, с учётом их распределения по полосам
движения. На основе полученных данных было проведено определение как
13
фактического, так и перспективного общего требуемого модуля упругости
для всей конструкции в целом.
Особое внимание уделено расчету требуемых модулей упругости для
каждой полосы автомобильной дороги согласно реальным (фактическим)
интенсивности движения и составу транспортного потока, движущихся по
конкретной полосе. Далее было выполнено сопоставление требуемой
прочности конструкции на каждой полосе движения, полученной из условия реального транспортного потока с прочностью, определённой для каждой полосы согласно ОДН 218.046-01. Проведённая работа и последующий
анализ позволили сделать выводы о величине фактической и перспективной нагрузках, а также выявить закономерности их распределения на дорожную одежду.
В четвёртой главе приводятся экспериментальные исследования по
теме диссертации. В рамках данной работы выполнены всесторонние комплексные экспериментальные исследования по определению параметров,
характеристик, свойств и условий работы жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием. Описаны уточнённые процессы, способствующие стабильности и долговечности конструкции.
На экспериментальных участках автомобильных дорог были проведены комплексные инженерно – геологические изыскания. Целью проведения работ было определение существующей конструкции и параметров
жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием, а также физико – механических свойств дорожно – строительных материалов, составляющих конструкцию. Данные исследования позволили в полной мере получить сведения о прочности и состоянии дорожной одежды и составляющих её элементов. Эксперименты осуществлены на тех же участках автодорог М-2 «Крым», М-9 «Балтия», А-107 ММК (Московское малое кольцо)
и Алтуфьевского шоссе, имеющих различные варианты конструкций комбинированной дорожной одежды и разные условия эксплуатации.
На рассматриваемых участках автомобильных дорог было проведено
комплексное обследование дорожной одежды. Целью проводимых исследований является выявление и анализ зависимости состояния асфальтобетонных слоёв жёсткой дорожной одежды от толщины покрытия.
14
Было выполнено определение прочности дорожной одежды установкой динамического нагружения «Дина-3М». Прочность дорожной одежды
определялась на тех же участках автомобильных дорог, где были выполнены все предыдущие исследования. Это позволило учесть результаты инженерно – геологических изысканий и комплексного обследования дороги.
Целью данных проводимых экспериментов является определение и анализ
прочности жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.
При проведении экспериментов было изучено воздействие движущегося транспортного средства на дорожную конструкцию. Для этих целей
использовалась передвижная лаборатория, включающая мобильный комплекс контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуры. В процессе проведения исследований осуществлялась запись перемещений дорожной поверхности при проезде различных транспортных средств по
специально размеченным полосам. В работе приводится выборка и анализ
обработки экспериментальных заездов – осциллограммы перемещений на
поверхности дороги.
Учёт всех возможных факторов позволил составить полную единую
картину работы жёсткой конструкции дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.
Для каждого вида экспериментальных исследований указана методика проведения работ, использованное оборудование, представлены результаты и их анализ. Полученные данные легли в основу теоретических расчетов, приведённых в главе 2, а также послужили основой для подтверждения правильности математической модели напряжённо - деформированного состояния и предлагаемых конструктивных и технологических
решений.
В главе приведён успешный опыт применения в качестве покрытия
жёсткой дорожной одежды битумоминеральной открытой горячей смеси
БМО 65/75 СП толщиной 3-4 см. Экспериментальные исследования были
проведены на автомобильной дороге М-51 «Байкал». Исследуемый участок
автомобильной дороги был построен в 2004 г. с целью подтверждения
предположений об эффективности и надёжности предлагаемой конструкции дорожной одежды.
15
В пятой главе представлено технико – экономическое обоснование
предлагаемых решений. Разработка технико – экономического обоснования заключается в сравнении по суммарным дисконтированным затратам
различных вариантов конструкции жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием. Для эффективности сравнения часть вариантов запроектирована по существующей (традиционной) технологии, другие варианты разработаны на основе предлагаемых алгоритмов и методик. При
этом сравнению подлежат как дорожные одежды на стадии реконструкции,
так и на этапе нового строительства.
Для получения достоверной экономической эффективности в работе
проведено также технико – экономическое сравнение участков автомобильных дорог, построенных с применением существующих технологий и
предлагаемых технических решений. Рассмотрены и учтены особенности
эксплуатации автомобильных дорог с различными конструктивными особенностями дорожных одежд.
В главе изложены актуальность выполнения обоснования и указанны
все необходимые исходные данные. Представлена методика проведения
технико – экономического сравнения. Для определения сметной стоимости
сравниваемых вариантов конструкции составлены локальные сметы. Приведены результаты расчётов с формированием экономических показателей:
чистый дисконтированный доход (ЧДД), индекс доходности (ИД) и срок
окупаемости (СО). Сформулированы выводы об экономической целесообразности предлагаемых конструктивных решений.
Диссертационная работа выполнена на кафедре "Изыскания и проектирования дорог" Московского автомобильно - дорожного государственного университета (МАДИ) с участием ведущей организации.
16
ГЛАВА 1
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ
ТЕОРИЙ И ПРАКТИЧЕСКОГО ОПЫТА
§ 1.1. Основные положения расчёта дорожных одежд
Под прочностью понимают свойство материала оказывать в определённых условиях и пределах сопротивление разрушению от различных
внешних физических воздействий, сопровождающихся возникновением в
нём напряжений. Применительно к дорожным одеждам под прочностью
понимают её свойство сохранять сплошность своей поверхности и ровность в допустимых пределах под воздействием многократно повторяющихся нагрузок автотранспортных средств и природно-климатических
условий в течение срока службы.
Жёсткими дорожными одеждами называют дорожные одежды, в составе которых присутствуют слои, укреплённые минеральными вяжущими. Особое внимание учёных в дорожной отрасли концентрировалось на
изучении дорожных одежд с цементобетонным покрытием. Исследование
и изучение физических процессов привело к созданию теории расчёта цементобетонных плит как плит на упругом основании.
В международной практике существует около десятка различных таких моделей, наиболее известными из которых являются: модель упругого
изотропного линейно-деформируемого полупространства и модель ФуссаВинклера. Однако существуют ряд моделей, которые являются уточнением
рассмотренных моделей. К таким относятся, модель П.Л. Пастернака с
двумя коэффициентами постели, модель И.И. Черкасова и Г.К. Клейна в
которой раздельно учитываются восстанавливающиеся и остаточные деформации, модель А.П. Синицина и другие.
Расчёт цементобетонных покрытий на основе теории упругости
впервые был разработан американским учёным Уэстенгардом, в котором
применяется модель Фусса-Винклера, предложенная отечественным учёным Фуссом и характеризующаяся коэффициентом постели (рис. 1.1).
17
Наряду с Уэстенгардом за рубежом ценный вклад в теорию расчёта внесли
такие учёные как Брэдбери, Харджер, Ольдер, Вильямс, Вильсон, и другие.
Модель Фусса-Винклера удобна с позиции её применимости, так как
требуется только один параметр грунта – коэффициент постели, или коэффициент пропорциональности между прикладываемой нагрузкой и перемещением грунта. Особенностью этой модели является локальная упругая
деформация грунта под нагрузкой, т.е. деформация грунтового массива
происходит непосредственно под нагрузкой. Такое явление хорошо описывает происходящее с грунтовым массивом в переувлажнённом состоянии и как показывают исследования, может быть использована при влажности   0,75 , когда распределительная способность грунтового основания незначительная. Коэффициент постели определяется по следующей
зависимости:
k
P
l
(1.1)
где P  интенсивность давления, МПа; l  перемещение, см.
Рис. 1.1. Модель Фусса-Винклера с коэффициентом постели k
Уэстенгардом были получены зависимости для определения напряжений и перемещений в различных сечениях цементобетонной плиты (рис.
1.2).
Формулы имеют следующий вид, соответственно для нагрузки расположенной в центральной части плиты (1.2), на краю плиты (1.3), на углу
плиты (1.4).
18
Рис. 1.2. Схема расположений нагрузок для определения напряжений
и деформаций
ц  0,275(1  )
 к  0,529(1  0,54)
P
h2
P
h
2
lg
(lg(
E  h3
k  R4
E  h3
k  R4
)  0,71)
(1.2)
(1.3)
12(1   2 )  k 0.15
0. 6
 у  2 (1  (
)

(
R
2
)
)
(1.4)
3
h
E h
где ц ,  к ,  у  наибольшие растягивающие напряжения при соответству3Р
ющем приложении нагрузки, МПа; Р – нагрузка на плиту от колеса автомобиля, кН; h – толщина плиты, см; R – радиус круга, равновеликого площади контакта колеса с покрытием, см; Е – модуль упругости бетона,
МПа; k – коэффициент постели грунтового основания, МПА/см;   коэффициент Пуассона или поперечной деформации бетона.
Прогиб (перемещение) центра плиты определяется по следующей зависимости:
Wц 
Nk
q
P
 g ( )  
 f o ( )
2
k
4

l

k
2
19
(1.5)
где q – давление в шинах колёс, МПа; k – расчётный коэффициент постели
грунтового основания, определяемый по результатам полевых испытаний
грунтов; g ( )  функция, в зависимости от приведённого радиуса нагрузки

R
;
l
f o ( )  функция, в зависимости от приведённого расстояния;
l  упругая характеристика плиты, см; Р  расчётная нагрузка, кН.
В отечественной дорожной практике в расчёте цементобетонных покрытий применяется модель упругого изотропного полупространства.
Первые исследования отражены в работах учёных Б.И. Жемочкина, М.И.
Горбунова-Посадова, В.И. Кузнецова, О.Я. Шехтер. Такие отечественные
учёные в России как Иванов Н.Н.[73], Бабков В.Ф. [78], Защепин А.Н. [79],
Власов В.З., Шехтер О.Я., Пастернак П.Л., Горецкий Л.И. [24], ГорбуновПосадов М.И.[80], Коренев Б.Г. [81], Медников И.А. [66], Зельманович
М.С., Тригони В.Е., Глушков Г.И. [69], Носов В.П. [60, 68], Малицкий
Л.С., Чернигов В.А. [25], Коновалов С.В., Каменецкий Л.Б.[82], Железников М.А. [65], Коганзон М.С., Степушин А.П. [4], Левицкий Е.Ф. [79],
Бондарева Э.Д. [62], Раев-Богословский Б.С., Апестин В.К. [61], Ушаков
В.В.[63] и многие другие внесли огромный вклад как в теорию расчёта цементобетонных покрытий, так и в решение прикладных задач.
Модель упругого изотропного линейно-деформируемого полупространства характеризуется модулем упругости грунта или модулем деформации грунта, включающая также и остаточные деформации. Грунт рассматривается как линейно деформируемое полупространство, обладающее
упругими свойствами.
Рис. 1.3. Модель упругого изотропного линейно-деформируемого
полупространства
20
Модуль упругости грунта при испытаниях определяется следующей
зависимостью:
Ео 
  р  D  (1   2 )
4l
(1.6)
где р – давление на штамп, МПа; D – диаметр штампа, см;   коэффициент Пуассона или поперечной деформации бетона; l  абсолютная деформация, см.
Отличительной особенностью модели упругого изотропного полупространства заключается в том, что при нагружении грунтового массива
осадка распространяется за пределами штампа, затухая постепенно, по мере удаления нагрузки. Наибольшая осадка находится непосредственно под
штампом. Расчёты показывают, что данная модель показывает более точные расчёты по сравнению с моделью Винклера, однако натурные исследования грунта опровергают излишние деформации за границей приложения нагрузки, а также завышенные деформации грунта. Рассматриваемая
модель показывает хорошую сходимость результатов для связных грунтов
и в условиях, когда грунт находится в сухом состоянии.
Напряжения растяжения при изгибе определяется по следующей
формуле для упругого изотропного полупространства:
i 
Мi
W
(1.7)
где  i  напряжение растяжения при изгибе от нагрузки в рассматриваемом сечении, МПа; М  изгибающий момент от нагрузки в рассматриваемом сечении плиты, Н·м; W – момент сопротивления сечения покрытия
шириной 1 см, м²;
Прогиб покрытия в центре плиты вычисляется по формуле:
i Nk
W  W1 
W
i
(1.8)
i 2
где W1  прогиб покрытия от колеса, центр отпечатка которого совпадает с
расчётным сечением, мм; Wi  прогиб покрытия от воздействия колеса,
расположенного за пределами расчётного сечения, мм;
21
2
(1   o )
W1  0,385  P 
Eo  L
(1.9)
2
(1  o )
Wi  Wi  P 
Eo  L
(1.10)
где W i  единичный прогиб покрытия, определяемый в зависимости от
приведённого расстояния  i 
ri
- приведённое расстояние от линии дейL
ствия шин до точки, в которой определяется прогиб; Ео  модуль упругости грунтового основания, МПа; L  упругая характеристика плиты, см; P –
расчётная нагрузка, кН;  o  коэффициент Пуассона для грунтового основания.
Долгое время в России расчёт дорожных одежд с цементобетонным
покрытием выполнялся по методу предельных состояний. Задача расчёта
заключалась в том, чтобы обеспечить запас прочности для предотвращения
наступления в период эксплуатации под воздействием транспортных
нагрузок и природно-климатических факторов предельного состояния. В
момент наступления предельного состояния конструкция неспособна сопротивляться внешним воздействиям, что приводит к потере несущей способности. Несущая способность покрытия обеспечивалась условием:
М р  М пр
(1.11)
где М р  расчётный момент в сечении плиты при наиболее невыгодном
расположении колёс; М пр  предельно допустимый для рассматриваемого
сечения изгибающий момент.
Существующий расчёт цементобетонных покрытий базируется на
сопоставлении расчётной прочности бетона на растяжение при изгибе и
напряжений, возникающих вследствие приложения нагрузки и температуры. Критерий прочности дорожных одежд с цементобетонным покрытием
имеет вид [67]:
К пр 
R расч
 pt
22
(1.12)
где К пр  коэффициент прочности; R расч  расчётная прочность бетона на
растяжение при изгибе;  pt  напряжения растяжения при изгибе, возникающие в бетонном покрытии от действия нагрузки, с учётом перепада
температуры по толщине плиты.
В случае, когда напряжение превысит прочность при изгибе – наступит разрушение покрытия. Возникновение напряжений в бетонном покрытии связанно с такими факторами как: временной нагрузкой; колебанием
температуры; изменением влажности цементобетона; изменением объёма
грунтов земляного полотна под влиянием намокания и высушиванием;
вспучивания грунта земляного полотна под влиянием промерзания.
Первостепенную роль играют напряжения от нагрузки, а также от
воздействия колебаний температуры и влажности. Немаловажную роль играет расположение нагрузки на покрытии, приводящая к наибольшим растягивающим напряжениям в бетоне, определяемые выше указанными
формулами Уэстенгарда и формулой (1.7).
Жёсткая дорожная одежда обладает прочностью, на порядок превышающей значения нежёсткой конструкции. В настоящее время один из
критериев расчёта нежёстких дорожных одежд это расчёт по допускаемому упругому прогибу. Ряд учёных и специалистов считают, что такой способ для жёстких дорожных одежд не применим, поскольку, на их взгляд,
не существует связи с основным показателем прочности таких покрытий –
напряжением. Указанные выше формулы по определению прогибов цементобетонных покрытий, как в центральной части плиты, так и в краевых
участках плит, позволяют рассчитывать конструкцию с позиции энергетического метода расчёта дорожных одежд предложенный Смирновым А.В.,
где энергия деформации определяется как усилие на перемещение от
нагрузки. Предложенный метод позволяет вести расчёт как для нежёстких,
так и для жёстких покрытий.
Параллельно с развитием расчёта жёстких дорожных одежд происходило развитие теории расчёта нежёстких дорожных одежд. К нежёстким
дорожным одеждам относят дорожные одежды в конструкциях которых не
23
предусмотрены конструктивные слои из материалов укреплённых минеральным вяжущим.
Появление теории расчёта нежёстких дорожных одежд прошёл целый исторический этап развития дорожной науки. Первые шаги расчёта
заключались в определении экспериментальных напряжений и в их сравнении с полученными формулами Ж. Буссинеском для однородного упругого полупространства предложенным Головачевым Е.С. по допускаемым
напряжениям. В последствии огромный вклад в развитие теории расчёта
нежёстких дорожный одежд был сделан Ивановым Н.Н., который предложил принять для расчётов нежёстких дорожных одежд расчётную схему
упругого полупространства с ведением коэффициента концентрации
напряжений необходимый для учёта отклонения свойств реальных материалов от свойств упругого тела.
В начале сороковых годов прошлого столетия под руководством
Н.Н. Иванова был предложен метод расчёта дорожных одежд нежёсткого
типа, известного как метод Союздорнии, в котором предлагается рассматривать как многослойную систему, расположенную на земляном полотне.
В основе показателя прочности предлагается учитывать модуль деформации материала. Значительный вклад в создание этой теории расчёта дорожных одежд нежёсткого типа также внесли такие учёные как Бабков
В.Ф., Бируля А.К, Покровский Г.И, Кривисский А.М, Корсунский А.М.,
Коган Б.И.
В основу метода Союздорнии была положена экспериментальная зависимость определения напряжений под дорожной одеждой, предложенная М.И. Якуниным:

Р
z
1   ( э )2
Д
(1.13)
где Р  удельное давление на поверхности дорожной одежды при данном
диаметре площадки Д передающей давление, МПа;   коэффициент для
упруго-изотропных тел, равный 2,5, для многослойных конструкций 1;
z э  эквивалентная глубина, см.
24
Широким кругом вопросов в те годы занимались такие отечественные учёные как Гезенцвей Л.Б. [8], Казарновский В.Д, Гоглидзе Л.М.,
Шехтер О.Я., Яковлев Ю.М. [42,43], Богуславский А.М. [11,12], Бельковский С.В. [14], Горелышев, Н.В.[59], Ковалёв И.В. [53], Шахназарова М.А.
[26].
Изучением и расчётом дорожных одежд за рубежом занимались:
Сюньи, Ллойд-Редер, П.Х. Хэббард, Бурмистер, Жефруа-Башель, Мак
Леода, Бенковитц, Эверс, Нейман, Стил, Пфейфер, Л.В. Нижбоер, Ф.Н.
Хвим, К.Е. Секор, С.Л. Монисмит, М. Дюрье, Пельтье и другие. В основе
расчёта и конструировании нежёстких дорожных одежд за рубежом было
положено эмпирическое назначение основных параметров конструкции
дорожных одежд на основе большого числа проведённых опытов. Например такие методы как: мичиганский метод, калифорнийский метод, канадский метод, метод групповых показателей, метод AASHO, метод CBR и
другие методы. Наибольшее распространение получил метод CBR, где общую толщину дорожной одежды назначали по эмпирическому графику, на
котором нанесены полученные экспериментальным путём кривые для различных нагрузок на колесо расчётного автомобиля.
Разногласие в расчёте нежёстких дорожных одежд по методу Союздорнии привело к созданию нового метода расчёта и конструирования
нежёстких дорожных одежд с позиции теории упругости. В начале А.К.
Бируля предложил расчёт о недопущении работы дорожных конструкций в
упруго-вязко-пластичной стадии аналогично методу Союздорнии, где
предлагает использовать величину предельно-допустимой вертикальной
деформации  р .
р 
кр
к з кн  кд
(1.14)
где кр  критическая относительная деформация, соответствующая нарушению сплошности верхнего, наиболее жёсткого слоя; к з , к н , кд  коэффициенты запаса, соответственно на недопущение накопления необратимых
деформаций в конструкции.
25
Основной идеей этого метода является убывание модуля слоёв с глубиной в соответствии с убывание сжимающих напряжений (рис.1.4).
После чего и Н.Н. Иванов предложил метод, основанный на измерении деформаций при кратковременных повторных воздействиях нагрузок
от проезжающих автомобилей, который позволяет считать деформации
обратимыми, получивший название метод МАДИ, применяемый и в настоящее время. В качестве критерия прочности дорожной одежды принимается упругий прогиб всей конструкции от расчётной нагрузки. За расчётную
нагрузку принимается один из наиболее тяжёлых – расчётных автомобилей
в составе транспортного потока, остальные автомобили приводят к расчётному.
Рис. 1.4. Распространение напряжений сжатия в конструкции дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием
Важный вклад в теорию расчёта нежёстких дорожных одежд внесли
М.В. Корсунский и А.М. Кривисский, предложившие расчёты по предельным относительным упругим удлинениям растянутой поверхности слоя
покрытия и по предельному равновесию сдвига, соответственно.
В основе метода по предельным относительным упругим удлинениям растянутой поверхности слоя покрытия М.Б. Корсунский положил зависимость:
   пр
(1.15)
26
где   относительное упругое удлинение растянутой поверхности слоя
покрытия;  пр  предельное допустимое относительное удлинение материала покрытия, получаемое опытным путём.
Л.М. Осадчая и М.Б. Корсунский рассматривали вопрос о величине
радиуса кривизны как критерия оценки прочности нежёсткой дорожной
одежды. На основе проведённых экспериментальных данных Л.М. Осадчая
получила формулу для вычисления радиуса кривизны на прочных участках
в неблагоприятный период эксплуатации дороги:
R
e

r2
b
(1.16)
20
2 r2
(1 
)
b
b
где  0  упругий прогиб по оси гибкого штампа; r  расстояние от центра
гибкого штампа; e  основание натуральных логарифмов b  показатель
степени е.
М.Б. Корсунский установил связь между радиусом кривизны и относительным удлинением на определённом расстоянии от поверхности покрытия:

1
(1.17)
Rн
1

  hн 2  
где Rн  радиус кривизны на нижней зоне покрытия;   коэффициент для
характеристики
расстояния
от
серединной
поверхности
покрытия;
h  толщина слоя;   h  расстояние от серединной поверхности.
В своём исследовании [29] Л.М. Осадчая, рассматривая связи упругого прогиба с радиусом кривизны, относительным удлинением и с предельным равновесием на сдвиг приходит к выводу, что целесообразно использовать упругий прогиб покрытия как характеристику состояния всей
конструкции. Однако, как указывает автор, для получения более надёжных
результатов прочное состояние дорожных одежд нежёсткого типа, в общем
случае, следует оценивать по двум критериям предельного состояния, величине упругого прогиба и радиуса кривизны покрытия в случае, при ко-
27
тором величина упругого прогиба недостаточна для правильной оценки
состояния конструкции.
Следует отметить и других учёных внёсших огромный вклад в исследование, расчёт и конструирование асфальтобетонных покрытий: Радовского Б.С., Васильева А.П., Гончаренко В.И. [54], Бахрака Г.С., Калужского Я.А., Миховича С.И. [28], Калашникову Т.Н. [55], Титаря В.С. [30],
Чуракину О.Е. [51], Малышева А.А. [27], Губача Л.С. [22], Носкова В.Н.
[21], Дзидзигури М.Ш. [58], Толстикова Н.П. [17], Добринского Л.К. [23],
Яцевича И.К., Барановского А.С., Голованову Л.В., Золотарёва В.А., Третьяка О.М. [31], Пономарёву С.Г. [18], Кирюхина Г.Н. [16], Страгиса В.-В.
И. [20] и других.
Рис. 1.5. Деформация нежёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием под колесом автомобиля
На протяжении нескольких десятков лет в поиске критерия прочности нежёстких дорожных одежд были выделены следующие критерии предельного состояния конструкции: величина относительного упругого прогиба, относительное удлинение, величина местного предельного равновесия на сдвиг и радиус кривизны покрытия – чаши прогиба. Однако практи28
ка эксплуатации нежёстких дорожных одежд показывает, что сделать вывод, что характеристика состояния дорожной одежды по одному из приведённых критериев предельного состояния не всегда достаточно.
Многочисленные исследования, проведённые отечественными учёными, на данный момент времени позволили выработать методику оценки
прочности конструкции включая, в себя как оценку прочности конструкции в целом, так и оценку прочности с учётом напряжений, возникающих в
отдельных конструктивных слоях и устанавливаемых с использованием
решений теории упругости. Установлены следующие критерии расчёта
нежёстких дорожных одежд: по допускаемому упругому прогибу; по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоёв; на сопротивление монолитных слоёв усталостному разрушению от растяжения при изгибе.
Зачастую после определённого срока эксплуатации цементобетонного покрытия возникает необходимость его ремонта. В связи с чем чаще
всего в качестве капитального ремонта или реконструкции выполняется
укладка асфальтобетонных слоёв поверх старого цементобетонного покрытия различной толщины. Вместе с тем имеется опыт одновременного
строительства жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.
Рис. 1.6. Схема деформируемости асфальтобетонного покрытия на
цементобетонном основании
29
Одними из первых отечественных учёных, которые внесли огромный
вклад в теорию расчёта необходимой толщины асфальтобетонного покрытия устраиваемого поверх старого цементобетонного покрытия, были: Н.Н.
Иванов, В.Ф. Бабков, И.А. Медников, А.М. Богуславский, В.С. Орловский,
В.А. Чернигов, С.В. Коновалов, Ю.А. Агалаков и другие.
Иванов Н.Н. предложил зависимость для определения необходимой
толщины асфальтобетонного слоя, устраиваемого на старом цементобетонном покрытии:
E1
E0
ha  ( H  h1 )  3
(1.18)
где: ha  требуемая толщина слоя асфальтобетона, м; h1  фактическая толщина бетонного основания, м; H – необходимая толщина слоя цементобетона под заданную нагрузку, м; E1  модуль упругости цементного бетона,
МПа; Eо  модуль упругости асфальтобетонного бетона, МПа;
Исследования, проведённые А.М. Богуславским, позволили получить зависимость, которая позволяет получить толщину асфальтобетонного слоя в зависимости от его трещиностойкости:
t  ( б  Еб   а  Еа )  е
h
R

t


L
 ( б  t   доп )
2
(1.19)
где t  градиент охлаждения;  a , б  коэффициент температурного расширения соответственно асфальтобетона и цементобетона; Eб , Еа  модуль
упругости цементобетона и асфальтобетона, МПа; R – прочность асфальтобетона на разрыв, МПа; T – время охлаждения, с;   время релаксации,
с;   коэффициент Пуассона; L – расстояние между швами в цементобетона, м;  доп  допускаемая деформация.
В.А. Чернигов предложил метод расчёта по двум предельным состояниям для назначения толщины слоя асфальтобетона: по трещиностойкости и прочности-сопротивляемости покрытия и основания от воздействия
многократно повторяющихся нагрузок.
Толщину асфальтобетонного слоя на основе предложенного метода
В.А. Чернигов предложил определять по формуле:
30
ln
Ag
An
0,26
2a
ha 
(1.20)
где Ag  предельно допускаемая амплитуда температуры за сутки на контакте покрытия с основанием, при которой температурные деформации бетонного основания не вызовут в течение суток опасных напряжений в покрытии в расчётный месяц года; а – средний коэффициент температуропроводности асфальтобетона;
Аn 
 
 Ak
2 k
(1.21)
где   коэффициент, учитывающий поглощение тепла солнечной радиации поверхностью покрытия, равный 1,9;   интенсивность максимальной
солнечной радиации при ясном состоянии неба в 12 час. 30 мин. расчётного месяца года, ккал/м² час;  k  коэффициент теплопередачи конвекцией,
принимаемый равный 22 ккал/м² час. град.; Ak  амплитуда воздуха за сутки расчётного месяца, равная половине разности между суточными максимум и минимум, назначаемая как средняя за период 25-30 лет.
Результаты многочисленных исследований [7, 8, 12, 14, 16, 29, 30,
27, 42, 43, 49, 73 и другие] показывают, что на прочность дорожной одежды в течение эксплуатации непосредственно влияют физико-механические
свойства материалов, применяемые для строительства дорожных одежд,
технология и качество строительных работ, грунтовые и поверхностные
воды, влажность грунта земляного полотна, температура покрытия, интенсивность движения и состав транспортного потока, периоды года и другие
факторы.
Следует отметить, что наряду с транспортными нагрузками на прочность
дорожной
одежды
особое
влияние
оказывают
природно-
климатические факторы: температура окружающего воздуха, влажность,
облачность, солнечная радиация, атмосферные осадки и их распределение
по сезонам года, в том числе высота снежного покрова, глубина промерзания, направление и скорость ветра. Особенно следует выделить температу31
ру окружающего воздуха и воздействие солнечной радиации, которые
напрямую формируют температурное поле в слоях конструкции дорожной
одежды, что сказывается на прочности дорожной одежды. Количество и
распределение атмосферных осадков по сезонам года имеет важное значение, поскольку от них зависит водно-тепловой режим земляного полотна и
дорожной одежды.
§ 1.2. Влияние температуры на физико-механические свойства
покрытий автомобильных дорог
Одним из недостатков покрытий автомобильных дорог является резкая зависимость их физико-механических свойств от температуры.
Изучением температурного режима асфальтобетонного покрытия занимались такие учёные как: С.В. Бельковский, А.М. Богуславский, Н.Н.
Иванов, Б.И. Ладыгин, Я.Н. Ковалёв, К.Ф. Шумчик, И.К. Яцевич, Н.В.
Матлаков, А.А. Малышев, В.Н. Гайворонский, С.В. Пономарёва, а также
зарубежные учёные Б.Г. Ричардсон, Б.Ф. Калласс, Ллойд-Редер, Н.Н.
Шенк, Сюньи, Нейман, А.Л. Штрауб и другие.
Как уже отмечалось, воздействие природно-климатических факторов
наряду с воздействием транспортных нагрузок может оказывать на дорожную одежду разрушающий характер. Наибольшее влияние оказывает температура окружающего воздуха. Повышение температуры воздуха, а следовательно и покрытия приводит к закономерному снижению жёсткости
асфальтобетонных покрытий, что приводит к увеличению упругого прогиба. Как отмечается в работе [44] в течение года прочность асфальтобетона
меняется в 20 раз из-за температурных колебаний. Температурный режим
региона прохождения автомобильной дороги оказывает значительное влияние на формирование условий работы дорожных одежд. Температура
окружающей среды оказывает существенное влияние на промерзание и оттаивания всей конструкции дорожной одежды, а также на интенсивность
испарения влаги и количество образовавшегося льда при наличии в конструкции воды. Все эти факторы оказывают существенное влияние на общую жёсткость конструкции в целом.
32
Распределение температуры в асфальтобетонном покрытии во времени описывается известным дифференциальным уравнением ФурьеКирхгофа:
с
Т
 div(T )

(1.22)
где с – удельная теплоёмкость;   плотность;   время;   коэффициент
теплопроводности.
В общем случае закон теплопроводности в дифференциальной форме, сформулированный Фурье, выражается следующей зависимостью:
dQ  
t
dFd
z
где dQ  элементарный поток тепла;
(1.23)
t
 температурный градиент (измеz
нение температуры t на расстояние z ); F  элементарная площадь, через которую проходит тепловой поток;   элементарный период времени.
Одна из первых отечественных работ по изучению температурного
режима асфальтобетонного слоя принадлежит С.В. Бельковскому. В процессе экспериментальных натурных наблюдений были получены результаты распределения температуры по толщине асфальтобетонного покрытия,
а также нижележащих слоёв основания и грунта земляного полотна (рис.
1.7).
Изучение закономерностей изменения температуры асфальтобетонного покрытия в разные периоды года показывает, что в зимний период
года между низкими температурами воздуха и температурой асфальтобетона в покрытии существует перепад и тем больший, чем резче понижение
температуры воздуха. Изменение температуры асфальтобетонного покрытия имеет иной характер в летнее-осенний период [14]. Для летнего периода года характерным является непосредственное нагревание асфальтобетона за счёт солнечной радиации.
33
34
2 – температура асфальтобетона на глубине 1,5 см от поверхности; 3 – температура асфальтобетона на глубине
Рис. 1.7. Изменение температуры в асфальтобетонном покрытии в течение суток: 1 – температура воздуха;
Как отмечает Д.И. Ганжула в жаркие сезоны под непосредственным
действием солнечных лучей температура на поверхности асфальтобетонных покрытий из-за тёмного цвета намного превышает атмосферную
(8…10°С), достигая +50°С, а иногда до +60°С, что наблюдается особенно
на городских дорогах, где движение воздуха меньше [15].
Я.Н. Ковалёвым предложена эмпирическая зависимость для определения температуры асфальтобетона от температуры воздуха на незащищённым снегом покрытии:
Т аб  0,71  Т в ,
(1.24)
где Т аб  температура асфальтобетонного покрытия, °С; Т в  температура
воздуха, °С.
Выполненные экспериментальные исследования температурного режима асфальтобетонного покрытия в натурных условиях В.Н. Гайворонским позволили заключить, что температура поверхности покрытия линейно связана с температурой воздуха:
 (n  7 

Т 0  Т в 1,5  0,5 cos
,
6 

(1.25)
где Т аб  температуры асфальтобетонного покрытия, °С; Т в  температура
воздуха, °С; n – порядковый номер месяца, начиная с января.
На основании теории теплообмена при нагреве под действием солнечной радиации Я.Н. Ковалевым предложена методика по определению
максимальной летней температуры асфальтобетонных покрытий:
t max 
J  (1  A)  0,16
 tbnc ,
c
(1.26)
где J – расчётный поток суммарной солнечной радиации, ккал/м²час; А –
коэффициент отражения солнечной радиации поверхностью асфальтобетонных покрытий;  с  суммарный коэффициент теплоотдачи на границе
«покрытие–воздух», ккал/м²час °С; tbnc – температура воздуха в пограничном слое, °С.
К.Ф. Шумчик предложил зависимость для определения расчётной
температуры асфальтобетона не только от климатических условий, но и от
величины нагрузки и физико-механических свойств асфальтобетона:
35
t расч  0,3tоп  0,7t max ,
(1.27)
где t расч  величина высокой расчётной температуры, °С; t max  величина
максимальной расчётной температуры воздуха, °С; tоп  величина сдвигоопасной температуры воздуха, которая определяется по кривой изменения
условного предела текучести асфальтобетона от температуры, °С.
А.А. Малышев предложил формулу для определения температуры
асфальтобетонного слоя с учётом теплопроводности всех слоёв конструкции дорожной одежды и подстилающего грунта [27]:
t Пi  t ВД  (t ГР  t ВД ) 
RП   Ri
,
RП  RО
(1.28)
где
n
hi
i
(1.29)
t 09  t15  t 21
,
3
(1.30)
RO  
i 1
t ВД 
где t ВД  средняя дневная температура воздуха, °С; t 09 , t15 , t 21  температура
воздуха по срочным замерам в 9, 15, 21 часов местного времени, °С;
t ГР  температура грунтового основания на уровне обреза грунтовых слоёв
(подошвы последнего не грунтового слоя дорожной одежды), °С; RO  тепловое сопротивление дорожной одежды (грунтовые слои), час·град·м²/Вт;
i  номер конструктивного слоя одежды; n  количество негрунтовых слоев
одежды; hi  толщина i-го слоя дорожной одежды, м; i  коэффициент
теплопроводности i-го слоя, Вт/час·м·град;
 R  суммарное тепловое соi
противление слоёв дорожной одежды, расположенных выше плоскости на
уровне которой определяется температура слоя (срединной плоскости
слоя) час·град·м²/Вт; RП  тепловое сопротивление покрытия (сопротивление теплопередачи покрытия) час·град·м²/Вт;
Считается, что появление трещин в асфальтобетонном покрытии
происходит по причине понижения температуры, а причиной этому является образование внутренних температурных напряжений. Проведённые
теоретические и экспериментальные исследования Пономарёвой С.Г. пока36
зали, что наличие температурного градиента по толщине асфальтобетонного слоя вызывает в нём значительные внутренние растягивающие напряжения, которые приводят к образованию трещин на покрытии [18].
Как уже отмечалось, свойства асфальтобетона резко зависят от температуры окружающей среды. Это обуславливается наличием в его структуре органического вяжущего – битума. При положительных температурах
он обладает свойствами вязкопластичного материала, а при отрицательных
– упруго и хрупкого вследствие наличия в своём составе битума.
Приведённые данные наглядно иллюстрируют зависимость сопротивления сжатию асфальтобетонных образцов от их температуры и предела прочности при изгибе [8], [30].
Таблица 1.1
Температура стандартных асфальтобе-
Прочность образцов при сжатии, МПа
тонных образцов
50°С
1-2
20°С
2,5-5
0°С
8-13
-10°С
10-17
-35°С
18-32
При понижении температуры вяжущее – битум становится более
хрупким, что приводит к появлению трещин в асфальтобетонном покрытии в зимний период года. Проведённые исследования влияние качества
битумов на работоспособность асфальтобетонных покрытий в республике
Башкортостан Кирюхиным Г.Н. [16] показали следующие результаты таблица 1.2.
Таблица 1.2
Марка битума
Температура хрупкости, °С
Трещиностойкость
покрытия, годы
БН
БН
130/200
200/300
-15
-15
-17
-21
3
4
7
более 10
БН 60/90
БН 90/130
-12
2
37
БН 90/130
Предел прочности при изгибе, МПа.
14
12
10
8
6
4
2
0
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
0
Температура, С
1
2
3
Рис. 1.8. Влияние температуры на прочность при изгибе асфальтобетонов различных типов: 1 – тип А; 2 – тип Б; 3 – тип В
Предел прочности при изгибе, МПа.
14
12
10
8
6
4
2
20
10
0
-10
-20
-30
-40
Температура, 0С
1
3
2
Рис. 1.9. Влияние температуры на прочность при изгибе образцов из
асфальтобетона на битумах различной вязкости: 1 – асфальтобетон на битуме БНД 90/130; 2 – асфальтобетон на битуме БНД 60/90; 3 – асфальтобетон на битуме БНД 40/60
38
Значительный вклад в изучение температурного режима цементобетонных покрытий в России и за рубежом внесли Л.И. Горецкий, Б.С. РаевБогословский, Г.М. Соскин, В.М. Кисляков, М.С. Зельманович, Г.Я. Резник, А.И. Смирнов, Е.С. Щетинкин, А.В. Михайлов, В.Е. Тригони, В.А.
Лапшин, Б.Н. Карпов, В.В. Ушаков, К. Эберли, П. Мари и многие другие.
Периодичность изменения температуры обычно принимается по закону гармонического колебания по функции косинуса или синуса:
t  t п
max
cos( , ) ,
(1.31)
max
где t  температура покрытия в любой момент времени  , °С; tп  мак-
симальное отклонение температуры от среднего значения на поверхности
покрытия, °С;   угловая частота колебания, рад/час.
Теоретические исследования распространения тепла при периодическом нагреве позволили Л.И. Горецкому [24] получить формулу, для определения температур по глубине цементобетонного покрытия z на поверхности в зависимости от времени  :
t , z t п
max
z
e

2a
cos(  z

) ,
2a
(1.32)
где а  коэффициент температуропроводности, м2/час.
Температурные воздействия приводят к деформации покрытия в течение эксплуатации. Возможность деформации без потери несущей способности обеспечивается устройством деформационных швов разного
назначения, разделяя покрытие на отдельные плиты.
Колебания температуры окружающей среды приводят к изменению
температуры цементобетонного покрытия, изменяя размеры и формы цементобетонных плит, выражающиеся в горизонтальных и в вертикальных
перемещениях.
Благодаря сезонным изменениям температуры окружающей среды
происходят горизонтальные перемещения плит. Понижение температуры
плиты приводит к её сокращению, а при повышении температуры плита
расширяется. В связи с этим предусматривается устройство швов сжатия и
расширения соответственно. В последнем случае существуют различные
39
точки зрения в необходимости устройства швов расширения, так как либо
каждая плита расширяется и при этом заставляет перемещаться соседние
плиты, при этом за счёт швов расширения происходит компенсация деформации всех плит прилегающих к шву, либо каждая плита расширяется
в пределах своих размеров за счёт прилегающих к ней швов сжатия.
Суточные колебания температуры (рис. 1.10) способствуют вертикальным перемещениям плит, что приводит к их короблению.
Рис. 1.10. Изменение температуры в теле цементобетонной плиты в
течение суток в зависимости от часа замера
Одной из важнейших физико-механических характеристик цементобетона, определяющей деформативность цементобетонного покрытия, является модуль упругости.
Как отмечает Л.И. Горецкий [24], что при температуре нагрева покрытия до +50°С модуль упругости уменьшается на 11,8%, а предел прочности при сжатии на 4%.
Окончательные расчёты позволили ему получить уравнение зависимости модуля упругости от температуры и прочности при сжатии:
Е  250000  595  t
и
40
(1.33)
R
89000  21,2  t
570  t
(1.34)
где E  модуль упругости бетона при нулевом загружении, МПа; R  прочность на сжатие при нулевом загружении, МПа; t  температура нагрева
Модуль упругости цементобетона, МПа .
цементобетона, °С.
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
1
2
3
4
5
6
7
Степень загружения, МПа
1
2
3
Рис. 1.11. Изменение модуля упругости цементобетона в зависимости от степени загружения при различных температурах нагрева: 1 – t=0°C;
2 – t=25°C; 3 – t=50°C
Однако важным представляется изменение температуры в течение
суток особенно в конструкциях дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием, уложенного на цементобетонное основание, так как материалы
обладают различными физико-механическими и теплофизическими свойствами, такими как модуль упругости (деформации), коэффициент линейного температурного расширения, коэффициенты теплопроводности, теплоёмкости, температуропроводности и другие.
41
§ 1.3. Основные виды разрушений и деформаций асфальтобетонных слоёв, устроенных на цементобетонных основаниях
1.3.1. Отражённые трещины в асфальтобетонном покрытии, уложенного на цементобетонное основание
Одной из неразрешимых проблем в дорожной отрасли является проблема появления на покрытии в процессе эксплуатации автомобильной дороги отражённых трещин. В первую очередь это относится к конструкциям
дорожной одежды, в составе которой в качестве нижнего слоя покрытия
или верхнего слоя основания применяются материалы, укреплённые минеральным вяжущим. Наиболее распространёнными являются слои из цементобетона, тощего бетона, песка укреплённого цементом и другие.
Как отмечалось выше, в процессе эксплуатации дорожная конструкция находится под воздействием множества различных природноклиматических факторов, к которым в первую очередь следует отнести
температуру окружающей среды, атмосферные осадки, солнечную радиацию, облачность, ветер, глубину промерзания. Огромную роль играет температура воздуха. Сезонные и суточные колебания температур приводят к
температурным деформациям а следовательно, вызывают температурные
напряжения. В связи с этим в жёстких слоях дорожных одежд появляется
необходимость в устройстве деформационных швов с шагом от 4 м. Важным является устройство деформационных швов сжатия в цементобетонных покрытиях, для обеспечения её трещиностойкости.
Именно швы, а также трещины появившиеся при эксплуатации цементобетонных покрытий, являются потенциалом к возникновению над
ними отражённых трещин после устройства по ним асфальтобетонных
слоёв. Механизм образования отражённой трещины показан на рис. 1.12.
42
Рис. 1.12. Механизм образования отражённой трещины: 1 – асфальтобетонное покрытие; 2 – цементобетонное покрытие; 3 – подстилающий
слой; 4 – поперечный шов или поперечная трещина
Образование отражённых трещин происходит в холодное время года,
когда амплитуда колебаний температуры на поверхности покрытия достигает своего максимума. Основным фактором появления отражённых трещин над швами и трещинами является сокращение плит цементобетона
при понижении температуры воздуха, что приводит к возникновению
напряжённого состояния в асфальтобетонном покрытии. Схема перемещений цементобетонного основания с учётом влияния слоя асфальтобетона
при понижении температуры воздуха представлена на рис. 1.13.
43
Рис. 1.13. Схема перемещения под слоем асфальтобетона плит цементобетонного основания в поперечном шве или трещине при понижении
температуры покрытия
Как видно из рис. 1.13 при понижении температуры покрытия деформация цементобетонной плиты составит  б , однако свободному перемещению плит препятствует слой асфальтобетона на величину  а . В
итоге фактическое перемещение цементобетонной плиты составит:
 ф   б   а ,
(1.35)
С учётом сил трения и сцепления между плитой и основанием, собственного веса слоя асфальтобетона и его упругих свойств И.В. Басурманов, Л.М. Гохман, И.И. Капанадзе предложили фактическое перемещение
цементобетонной плиты определять по формуле [72]:
1
 a  2
 ф      t 
,
4
2  Ea
(1.36)
где,   коэффициент линейного температурного расширения, °Сˉ¹;
  длина плиты, м; t  температурный перепад, возникающий при изменении температуры, °С;  а  удельный вес асфальтобетона, н/м3; Eа  модуль упругости асфальтобетона, МПа.
44
На рис. 1.14 продемонстрирован график, показывающий какое количество отражённых трещин появится в течение периода эксплуатации асфальтобетонного покрытия толщиной 5 см в зависимости от расположения
объекта [10].
Рис. 1.14. Появление отражённых трещин в зависимости от природно-климатических условий расположения объекта
Условием, исключающим образование отражённых трещин в асфальтобетонных слоях перекрытия имеет вид:
Rп 
п
Кз
,
(1.37)
где Rп  прочность покрытия на растяжение при расчётной температуре,
МПа;  п  напряжения от растяжения при расчётной температуре, МПа;
К з  коэффициент запаса.
Колебания температур вызывают напряжения двух смежных слоёв,
которые могут быть определены исходя из теории упругости как для асфальтобетонных слоёв, так и для цементобетонных по формулам (1.38) и
(1.39) соответственно.
45
 
 Т  Е
,
1 
(1.38)
где   растягивающие напряжения в асфальтобетонных слоях от температуры, МПа; Е – модуль упругости асфальтобетонного покрытия, МПа;
  коэффициент поперечной деформации Пуассона,   коэффициент
линейного температурного расширения, °Сˉ¹; Т – отклонение температуры
от равновесного значения, °С.
t 
  E  t б
,
2
(1.39)
где  t  напряжения от перепада температуры по толщине цементобетонного слоя, МПа; Е – модуль упругости цементобетонного покрытия, МПа;
  коэффициент линейного температурного расширения, °Сˉ¹; tб  пе-
репад температуры по толщине цементобетонной плиты, °С.
ha
t б  Ап  e

2 at a

h

1

e



2atб


 ,

(1.40)
где Ап – перепад температуры в течение суток на поверхности асфальтобетонного покрытия, °С;   угловая частота суточных колебаний температуры, рад/ч;  ta ,  tб  коэффициенты температуропроводности соответственно для асфальтобетона и цементобетона, м2/час.
Чернигов В.А., Субботина И.В. предложили величину напряжений в
асфальтобетонных слоях, уложенных на цементобетонное основание определять по формуле [25]:

 L
4h
,
(1.41)
где   суммарные напряжения в слое асфальтобетона, МПа;   касательные силы между покрытием и основанием дорожной одежды, МПа; L – полудлина плиты основания, м; h – толщина слоя покрытия, м.
Изучением образования отражённых трещин занимались многие
учёные в России В.Д. Казарновский, А. М. Богуславский, Л.Б. Гезенцвей,
В.А. Чернигов, В.Е. Тригони, М.С. Коганзон, Л.Б. Каменецкий, О.Н. Нагаевская, В.В. Ушаков, В.А. Кретов, Л.С. Губач и многие другие.
46
Многочисленные попытки решения этой проблемы показывают, что
на сегодняшний день нет единого решения этой проблемы. На данный момент исследования дорожной науки направлены на уменьшение количества появляющихся отражённых трещин в слоях перекрытия асфальтобетоном.
Для повышения трещиностойкости асфальтобетонных слоёв, уложенных на цементобетонное покрытие, имеющих трещины, а также регулярно расположенные деформационные швы, предусматриваются мероприятия, направленные на замедление процесса возникновения и развития
трещин или обеспечивающие регулирование против бессистемного образования трещин, которые предусматривают [67]:
- повышение трещиностойкости асфальтобетона при низкой (отрицательной) температуре;
- увеличение толщины слоя асфальтобетона (увеличение соотношения толщин слоёв покрытие-основание);
- армирование асфальтобетона и зоны жёсткого основания или между слоями с применением специальных сеток или композитных материалов;
- снижение концентрации растягивающих напряжений за счёт обеспечения участка растяжения определённой длины, обусловленной применением специальных сеток или трещинопрерывающих прослоек, что также
обеспечивает снижение трения между слоями;
- применение материалов слоёв с более низким модулем упругости и
коэффициентами линейного температурной деформации, низкомарочные
бетоны;
- нарезку деформационных швов над швами цементобетонного покрытия (рис. 1.15).
47
Рис. 1.15. Нарезка деформационных швов над швами цементобетонного покрытия: а) цементобетонное покрытие; б) асфальтобетонное покрытие
Таким образом, пути повышения трещиностойкости асфальтобетонных слоёв можно разделить на три направления рис. 1.16.
48
Пути повышения трещиностойкости
асфальтобетонных слоёв на цементобетонных основаниях
Регулирование свойств
материалов в слоях покрытия
Конструктивнотехнологические
решения
Дробление старого цементобетонного покрытия
Рис. 1.16. Пути повышения трещиностойкости асфальтобетонных
слоёв
1.3.2. Сдвигоустойчивость асфальтобетонных слоёв
Сдвиги покрытия это неровности, вызванные смещением материала
покрытия при устойчивом основании, вследствие чего на поверхности образуются наплывы, волны и складки. Сдвиги чаще всего образуются под
действием касательных сил, под действием которых образуется сдвиг по
основанию или сдвиг по материалу слоя. Основными причинами возникновения сдвигов является избыток вяжущего, недостаточная теплоустойчивость при высоких температурах и слабое сцепление с основанием.
Изучением сдвигоустойчивостью занимались многие учёные в России среди которых следует выделить: Н.Н. Иванова, В.Ф. Бабкова, А.М.
Богуславского, М.А. Шахназарову, И.А. Медникова, В.А. Захарова, Э.А.
Казарновскую, Л.С. Губача, Н.П. Толстикова, В.Н. Носкова, Д.И. Ганжула
В.-В. И. Страгиса. Слабым местом с точки зрения сдвигоустойчивости в
конструкции дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием на цементобетонном основании является междуслойная контактная поверхность.
Горизонтальные усилия, возникающие в такой конструкции в контактной
зоне под воздействием движения и торможения автотранспортных средств,
способствуют их образованию. Эти усилия должны компенсироваться
сцеплением верхнего слоя с нижним в контактной зоне. Очевидно, для того, чтобы предотвратить сдвиг покрытия по контакту необходимо создать
49
такое сцепление, которое могло бы противодействовать возникающим горизонтальным усилиям, что обеспечит сопротивление сдвигу.
Для оценки и прогнозирования устойчивости дорожных покрытий
против сдвигающих усилий широкое распространение получила теория
прочности Мора. Развитие этой теории нашла отражение в работах Н.Н.
Иванова и Д.И. Ганжула [15], где высказано предположение о возможности применения упрощённой теории предельных напряжённых состояний.
Экспериментальное подтверждение этого предположения для горячего асфальтобетона позволило заменить предельную огибающую кривую (по
О.Мору) прямой, описанной известным уравнением Кулона:
     tg  C
,
(1.42)
где   ,   - соответственно касательное и нормальное напряжение в плоскости скольжения (сдвига); tg - коэффициент внутреннего трения; С –
внутреннее сцепление.
Сопротивление сдвигу определяется на основе известного закона
Кулона по следующей формуле:
  Р   с ,
(1.43)
где   сопротивление сдвигу; Р  нагрузка;   коэффициент, зависящий
от площади действительного контакта; с  сцепление.
Н.Н. Иванов предложил формулу, которая описывает сопротивление
сдвигу материалов на органических вяжущих уравнением, аналогичным
уравнению Кулона:
  рtg  C1  С 2 ,
(1.44)
где   сдвигающее усилие; р  нормальное давление; C1 – зацепление
минеральных зёрен; C 2 – сцепление минеральных зёрен битумом.
Известно, что сопротивление сдвигу асфальтобетонного покрытия по
цементобетонному основанию, в основном зависит от площади действительного контакта основания и покрытия, а именно от степени шероховатости основания и силы сцепления между ними. Следовательно, увеличивая шероховатость поверхности цементобетонного основания и сцепление
между слоями, будет увеличиваться сопротивление сдвигу.
50
Изучением вопроса сцепления покрытия с основанием занимались
Н.Н. Иванов [73], М.А. Шахназарова [26], Н.П. Толстиков [17], В.-В. И.
Страгис [20], Ю.А. Агалаков [9].
Анализируя опытные данные, полученные при обследовании городских улиц г. Москвы, М.А. Шахназарова приходит к выводу, для того чтобы повысить устойчивость однослойных асфальтобетонных покрытий
против сдвигов их по основанию, необходимо обеспечить условие совместной работы покрытия и основания, что, очевидно, можно достигнуть
путём создания надёжного сцепления между ними рис. 1.17.
Сопротивление сдвигу, МПа
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
Нагрузка, МПа
Гладкая поверхность
Шероховатая поверхность
Рис. 1.17. Сопротивление сдвигу асфальтобетона по цементобетону в
зависимости от нагрузки
Сцепление обуславливается двумя важнейшими факторами: адгезией
и когезией. Под адгезией понимается способность вяжущего прилипать к
поверхности наполнителя, т.е. прочность на границе раздела фаз: минеральный материал – вяжущее. Когезия характеризует прочность слоя вяжущего. С физической точки зрения это сила взаимного притяжения молекул в слое вяжущего. Адгезия определяется величиной межмолекулярного
притяжения.
51
Следует отметить, что повышение температуры по толщине всей
конструкции «асфальтобетонное покрытие + цементобетонное основание»
возможно приводит к уменьшению их взаимного сцепления вследствие
различных физико-механических характеристик.
Наряду с горизонтальными усилиями, которые направлены на преодоление сил сцепления, на покрытие действуют вертикальные усилия от
нагрузки, которые прижимают покрытие к основанию, вследствие чего последние вызывают силу трения. Несомненно, что эта сила противодействует сдвигу, характеризуемая коэффициентом трения, исследования которого
были посвящены работы Л.И. Горецкого и И.В. Крагельского. Как установлено И.В. Крагельским, коэффициент трения в первую очередь зависит
от нагрузки, шероховатости и свойств материалов. Очевидно, что при изменении выше указанных параметров будет соответственно меняться
сцепление.
Н.Н. Иванов отмечает, что сопротивление трению обуславливается
главным образом крупностью частиц минерального скелета, их однородностью и окатанностью. Оно больше при крупных, одноразмерных и остроугольных частицах и несколько ниже при мелких, разноразмерных и
окатанных. Сопротивление трению сравнительно мало изменяется в зависимости от температуры и длительности приложения нагрузки, но чувствительно к содержанию вяжущего в смеси. В зависимости от крупности,
одноразмерности и окатанности частиц, а также от содержания вяжущего
коэффициент трения изменяется более в 2 раза от 0,35 до 0,85 при угле
трения от 20° до 40°. Меньшее значение коэффициента трения справедливы для окатанных, разноразмерных, мелкозернистых материалов. Коэффициент трения снижается при раздвигании крупных частиц мелкими и при
избытке вяжущего [73].
Коэффициент трения зависит от молекулярно-атомной шероховатости поверхности и не является величиной постоянной. При увеличении
нагрузки его значение уменьшается. Таким образом, коэффициент трения
может быть определён как отношение силы трения к прикладываемой
нагрузке:
52
f 
F
N
(1.45)
Предельный коэффициент трения выражается зависимостью:
f пр 
N пр
Q
(1.46)
,
где N пр  предельно сдвигающая сила; Q  давление от нагрузки.
В момент сдвига покрытия по основанию образуется сила трения,
которая противодействует этому сдвигу.
А.М. Богуславским была предложена формула срока службы асфальтобетонного покрытия по сдвигоустойчивости:
 рt   [
2  (  0,5  t ) a / 
] ,
P1 / P2
(1.47)
где  - время релаксации, с; t – время ретрадации, с; а – коэффициент равный 0,25 при температуре +50 °С;   уровень напряжения,    / R ;
  горизонтальное усилие, МПа; R – предел прочности при сжатии при
температуре +50°С, МПа.
На основе проведённых теоретических и экспериментальных исследований В.Н. Антиповым было получено уравнение для расчёта толщины
покрытия из условия сдвигоустойчивости:
h
lg T

,
Д 2  [0,11R lg 2  h / P  E / E  1,25  10Q / P ]
1
2
P1 / P2
(1.48)
где h – толщина покрытия, м; Д – диаметр отпечатка колеса, м; Т – заданная продолжительность срока службы покрытия, с; R – предел прочности
асфальтобетона при температуре +50°С, МПа;  - время релаксации, с;
P / P2 - кинетическая характеристика; P0 - удельное давление в пневматике
колеса автомобиля, МПа; E1  модуль упругости асфальтобетона, МПа;
E2  модуль упругости основания, МПа; Q – горизонтальное усилие, кН; P
– вертикальное усилие, кН.
53
1.3.3. Износ дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием
На протяжении 20 лет отмечается значительное увеличение парка автотранспортных средств в России [85], а следовательно и интенсивности
движения на дорогах. Это означает, что интенсивность воздействий на покрытие многократно возросло, вследствие чего можно высказывать мнения
о значительном увеличении интенсивности износа всех существующих видов покрытий.
Износ покрытий является приоритетной задачей во всех странах, в
связи с тем, что покрытие может не исчерпать свои транспортноэксплуатационные показатели и отвечать нормативным требованиям,
например по прочности дорожной одежды. Износу дорожных покрытий
уделялось и уделяется огромного внимание как у нас, так и за рубежом. В
лице отечественных учёных А.В. Макарова, А.К. Бируля, В.К. Некрасова,
Э.Г. Подлиха, И.А. Медникова, В.А. Астрова, М.В. Немчинова, А.П. Васельева, К.К. Бурвиса, В.М. Юмашева, М.В. Борового, А.Г. Мамедова, И.Н.
Христолюбова, Ю.В. Кузнецова и других, сделан огромный вклад в изучении этого процесса. Из зарубежных учёных можно выделить Дахира
С.Х.М, Муллена В.Г., Хегмона Р.Р., Мейера В.И., Грая Ж.Г., Реннингера
Ф.А., Леса Г., Чарифа Р.Л., Виллиамса А.Р., Янделла В.О., Шамбара П.
Износостойкость дорожных покрытий в первую очередь зависит от
шероховатости покрытия и, особенно от его текстуры, а также других немаловажных составляющих: интенсивности и состава транспортного потока, применяемых материалов для верхних слоёв дорожной одежды,
свойств каменных и вяжущих материалов, применяемой технологии
устройства слоёв, характеристик автотранспортных средств и природноклиматических условий.
Проведённые исследования М.В. Немчинова, В.А. Астрова, М.В. Борового показывают, что износ покрытия происходит наиболее интенсивно
в первые годы эксплуатации покрытия. Так, по мнению М.В. Борового это
объясняется износом плёнки битума, частичного доуплотнения верхнего
слоя покрытия, сглаживанием шероховатости и уменьшением остроугольности выступов на поверхности зёрен щебня.
54
Износ поверхностных обработок, устроенных на различных каменных материалов фракцией 20…40 по полосе наката, продемонстрировано
на рис. 1.18 [32].
Ряд исследователей особое внимание уделяют пыли, образующейся
на покрытии в течение эксплуатации покрытия под воздействием автотранспортных средств от шин, особенно в конструкциях, где предусмотрены шипы. Образующаяся пыль играет роль абразива и включается в интенсивный процесс износа дорожного покрытия [32, 33]. Факторы, оказывающие непосредственное влияние на процесс износа покрытия, можно пред-
Максимальный износ по полосе наката,
мм
ставить в виде следующее блок-схемы (рис. 1.19).
7
6
5
4
3
2
1
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Количество проходов автомобилей, млн.
Гранит
Доломит
Известняк
Рис. 1.18. Зависимость максимального износа по полосе наката в зависимости от каменных материалов, применяемых в поверхностной обработке
Значительную роль в износе покрытия играет шероховатость, где
общее уменьшение макрошероховатости может быть описано уравнением
М.В. Немчинова [6].
R  a  exp  b  M   C ,
55
(1.49)
где М  число прошедших автомобилей; a, b, c  коэффициенты, зависящие
соответственно от размера щебня, твёрдости покрытия и состава транспортного потока.
М.Б. Корсунский предложил формулу для определения среднего
значения уменьшения толщины покрытия за год вследствие износа:
hсрг  a  b 
N
,
1000
(1.50)
где a  коэффициент, зависящий в основном от погодоустойчивости покрытия и климатических условий; b  показатель, зависящий от прочности
материала покрытия, степени его увлажнения, состава и скорости движения; N  интенсивность движения, авт./сут.
Снижение макрошероховатости асфальтобетонных покрытий (в %
от начальной) в зависимости от количества проходов расчётного автомобиля по истираемости, согласно [45], имеет вид:
hи 
Н ср
(1  Rи / 100)
,
(1.51)
где Rи  снижение шероховатости покрытий от шлифующего воздействия
транспортной нагрузки, %; Н ср  средняя глубина впадин шероховатости,
мм.
56
Износ дорожных
покрытий
Дорожное
покрытие
Условия
эксплуатации
Автомобиль
Тип покрытия
Нагрузка на колесо
Состав движения
Вид вяжущего и
его содержание
Конструкция шины
Интенсивность
движения
Технология
устройства
Тип рисунка
протектора
Климатические
факторы
Петрографический
состав каменных
материалов
Давление воздуха в
шине
Состав дорожной
пыли и грязи
Минералогический
состав каменных
материалов
Динамические
качества
Скорость движения
Физ.-мех. свойства
каменных материалов
Геометрические элементы дороги
Состояние
водоотвода
Режим движения
транспортных
средств
Ровность проезжей
части
Условия ремонта и
содержания
Рис. 1.19. Факторы, влияющие на износ дорожных покрытий
57
§ 1.4. Существующие способы ремонта цементобетонных покрытий
В начале 50-х годов прошлого столетия получили широкое распространение конструкции дорожных одежд с цементобетонным покрытием.
Как правило, цементобетонные покрытия устраивались на дорогах с тяжёлым и интенсивным движением. Эксплуатация таких покрытий показала
свою состоятельность и они зарекомендовали себя как надёжные покрытия
со значительным сроком службы.
На сегодняшний день расчётный срок службы при проектировании
конструкции дорожной одежды с цементобетонным покрытием составляет
25 лет. Опыт эксплуатации цементобетонных покрытий в России показал,
что фактический срок службы достигает 30…40 лет. В таких странах как
Германия, Австрия, Бельгия, Голландия и в других европейских странах
это является обычным делом. Существуют примеры как у нас, так и за рубежом, где срок службы достигает более 50 лет. Несмотря на такое преимущество по сравнению с асфальтобетонным покрытием, значимой проблемой, является их ремонт. Большие затраты на проведение ремонта, технологическая сложность, а иногда и невозможность восстановить покрытие до первоначальных транспортно-эксплуатационных качеств привело к
простому перекрытию их асфальтобетонными слоями.
В настоящее время существует три основных направления ремонта
цементобетонных покрытий: устройство слоёв из асфальтобетона поверх
старого цементобетонного покрытия без нарушения его сплошности;
устройство слоёв из асфальтобетона с предварительным дроблением старого цементобетонного покрытия на отдельные фрагменты с тщательным
уплотнением полученного дробленого материала; устройство слоя усиления из бетона, армобетона, фибробетона поверх старого цементобетонного
покрытия.
Первое направление ориентировано на перекрытие старого цементобетонного покрытия слоями из асфальтобетона значительной толщины.
Асфальтобетонные слои устраиваются одно-, двух- и трёхслойными. Общая толщина асфальтобетонных слоёв может достигать 30 см в зависимо58
сти от природно-климатических условий и параметров транспортного потока, а также от расстояния между поперечными швами в связи с различными деформативными свойствами асфальтобетона и цементобетона.
Для обеспечения трещиностойкости слоя перекрытия применяют
различные технические решения, например: асфальтобетонные смеси с добавками различных полимерно-битумных вяжущих или смеси армированные различными волокнами; использование прослоек крупнопористой
структуры; укладку геосинтетических материалов как над существующими
деформационными швами и трещинами цементобетонного покрытия или
по всей площади бетонного покрытия, так и непосредственное армирование слоя перекрытия асфальтобетона. Наиболее распространённые виды
конструкций из асфальтобетонных слоёв представлены на рис. 1.20.
Ко второму направлению относится способ предварительной фрагментации, т.е. дробление цементобетонных плит. Основная идея заключается в уменьшении горизонтальных перемещений отдельных фрагментов
цементобетонного покрытия. Выделяют три способа фрагментации цементобетонных плит: растрескивание и уплотнение; разламывание и уплотнение; дробление.
Наибольшее распространение получил метод предварительного
дробления покрытия, который позволяет уменьшить появление отражённых трещин в слоях перекрытия в асфальтобетоне. Широкое распространение в США получил метод деструктурирования цементобетонных покрытий методом виброрезонансного разрушения, а также и в других странах, в том числе в недавнее время данная технология прошла апробацию в
республике Беларусь и в России [74]. Рассматриваемая технология обеспечивает деление цементобетонных плит на фрагменты и сохранность, целостность нижележащих слоёв основания (рис. 1.21).
Для фрагментации применяют виброразрушитель RB-500, после
прохода которого в верхней части бетон разрушается на фрагменты от 0 до
70 мм, в нижней фрагменты разрушенного бетона составляют от 100 до
150 мм (рис. 1.22).
Машина RB-500, имея рабочий орган, обеспечивает низкоамплитудные колебания 13 мм с частотой 44 Гц и силой не менее 8,9 кН. По сравне59
Рис. 1.20. Конструкции жёстких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием
60
Рис. 1.21. Схема метода виброрезонансного разрушения цементобетонного покрытия
Рис. 1.22. Размер частиц: а) в верхней части дроблённого цементобетона; б) в нижней части дробленного цементобетона
нию с другими методами разрушения цементобетонного покрытия виброрезонансный метод обеспечивает микрорастрескивание бетона, образующиеся фрагменты в диапазоне от 50 до 150 мм плотно прилегают друг к
другу рис. 1.23. После прохода виброразрушителя для уплотнения достаточно от двух до четырёх проходов десятитонного гладковальцового
виброкатка при этом на поверхности виброразрушенного слоя модуль
упругости достигает порядка 340 МПа [74].
61
Рис. 1.23. Принципиальные схемы разрушения цементобетона в зависимости от применяемой технологии
Растрескивание и разламывание цементобетона достигается проходом разрушителей по типу копёр с несколькими молотами [158]. Данная
технология заключается в проходе машины, имеющей несколько молотов,
которые совершают ударные воздействия, получившая название гильотина
(рис. 1.24).
Рис. 1.24. Разрушители по типу копёр с несколькими молотами
62
Разрушитель по типу копёр разрушает поверхность цементобетона
на фрагменты различных размеров, в том числе и крупные, что затрудняет
выемку и удаление разрушенного бетона рис. 1.25. В отличие от виброрезонансного способа разрушители по типу копёр совершают ударные воздействия с низкой частотой и высокой амплитудой.
Рис. 1.25. Размер частиц разрушенного цементобетонного покрытия:
а) более крупные; б) мелкие
Данный способ обычно применяется для обычного цементобетона,
так как в случае разрушения армированного цементобетона арматура не
отделяется от бетона, что затрудняет его выемку. Значительным недостатком этой технологии является внедрения разрушенного бетона нижней части его поверхности в слой основания или в тело земляного полотна под
действием ударов молотов. Однако этот способ нашёл большое применение за рубежом, особенно в США, когда преследуется цель устройства
63
слоёв асфальтобетона поверх старого цементобетонного покрытия для
уменьшения количества появления отражённых трещин рис. 1.26.
Рис. 1.26. Устройство асфальтобетонного покрытия после разрушения цементобетонного покрытия гильотиной с несколькими молотами
Разламывание старого цементобетонного покрытия может осуществляться и другой технологией с помощью машины Impactor-3000H рис. 1.27
[159].
Рис. 1.27. Разламывание цементобетонного покрытия машиной Impactor-3000H
64
Данная технология заключается в многократном проходе машины,
обеспечивающая разрушение цементобетонного покрытия. В среднем размер получаемых фрагментов разрушенного покрытия толщиной 38 см составляет 30…36 см, что обеспечивает возможность погрузки фрагментированного материала погрузчиками и вывоза полученного фрагментированного материала с места разрушения рис. 1.28.
Рис. 1.28. Размер фрагментов цементобетона после многократного
прохода машины Impactor-3000H
Этот способ разламывания применяется преимущественно с целью
удаления старого цементобетонного покрытия с последующим устройством новой дорожной одежды. Однако существует возможность использования в качестве основания под устройство асфальтобетонного слоя после нескольких проходов уплотняющих катков.
Третье направление ремонта цементобетонного покрытия ориентировано на применение слоёв усиления из цементобетона. Существует два
метода усиления цементобетонного покрытия – это метод сращивания и
наращивания [1]. Метод сращивания заключается в полной связи с поверхностью старого покрытия с новым слоем усиления, при котором осуществляется полное совмещение швов в слое усиления со швами нижележащего
покрытия (рис. 1.29).
65
Рис. 1.29. Усиление цементобетонного покрытия методом сращивания: 1 – слой усиления из монолитного цементобетона; 2 – коллоидноцементный клей; 4 – старое покрытие; 5 – основание; 6 – грунт земляного
полотна; 7 – деформационный шов
Устройство слоёв усиления из монолитного бетона методом наращивания осуществляется по раздельным прослойкам, обеспечивающим независимые температурные деформации слоёв покрытия (рис. 1.30).
Рис. 1.30. Усиление цементобетонного покрытия методом наращивания: 1 – слой усиления из монолитного цементобетона; 3 – разделительная
прослойка; 4 – старое покрытие; 5 – основание; 6 – грунт земляного полотна; 7 – деформационный шов
С целью предотвращения в слоях усиления отражённых трещин, выполняют армирование верхнего слоя покрытия. Арматуру располагают в
нижней части плиты, но не по всей площади, а только в местах концентрации изгибающих моментов. К таким местам относят краевые участки плит
и места швов.
Следует иметь ввиду, что при применение материалов при ремонте
цементобетонного покрытия слои перекрытия имеют различные модули
66
упругости по сравнению со старым покрытием. В этом случае определяют
прочность на растяжение при изгибе, эквивалентную толщине плиты из
разномодульных материалов, приведённую к толщине материала с
наибольшим модулем упругости, а затем определяют требуемую толщину
усиления [71]:
hус  h'экв  hст.п.  3
Ест.п.
,
Е ус
(1.52)
где hэкв  толщина однородной плиты, см; Ест.п.  модуль упругости материала старого покрытия, эквивалентный по жёсткости на изгиб старому покрытию и слою усиления, МПа; hст.п.  толщина старого покрытия, см;
Е ус  модуль упругости материала, используемого для усиления, МПа;
hус  толщина усиления, см.
В качестве слоёв усиления применяют обычный цементобетон, армированный бетон, фибробетон и модифицированный бетон. Устройство
слоёв усиления из непрерывно армированного бетона может составлять от
10 до 12 см, которые укладывают непосредственно на старое цементобетонное покрытие без устройства изолирующих и выравнивающих прослоек. Для армирования применяют арматуру периодического профиля, диаметром, обеспечивающим минимальное раскрытие трещин. Армирование
покрытия осуществляется плоскими сварными или вязанными сетками,
сварными каркасами, отдельными арматурными стержнями.
§ 1.5. Опыт устройства тонких асфальтобетонных слоёв на цементобетонных основаниях
Устройство асфальтобетонных слоёв на старое цементобетонное покрытие выявило ряд преимуществ и недостатков данной конструкции. К
недостаткам следует отнести относительно слабую сдвигоустойчивость,
трещиностойкость, износостойкость. Однако следует отметить, что данные
дефекты и деформации относятся в равной степени как к жёстким, так и
нежёстким конструкциям.
67
Традиционным способом ремонта цементобетонных покрытий является перекрытие их асфальтобетонными слоями значительной толщины. В
соответствии с отраслевыми дорожными нормами на проектирование нежёстких дорожных одежд толщину слоёв из материалов, содержащие органическое вяжущее и укладываемых на верхний слой основания из материалов, укреплённых цементом, для ограничения появления отражённых
трещин на покрытии нужно принимать, как правило, не менее толщины
слоёв, укреплённых цементом. При этом минимальная толщина слоёв
должна соответствовать требованиям, приведённым в таблице 2.3 [67]. Таким образом на автомобильных магистралях с большой интенсивностью
движения (более 2000 авт./сут) толщина асфальтобетонных слоёв на цементобетонном основании составит 18 см. При этом класс бетона по прочности на растяжение при изгибе Btb должен быть 0,8 МПа, а средняя прочность бетона на растяжение при изгибе – 1,0 МПа. При прочности бетона
Btb=2,8 МПа допускается устраивать толщину асфальтобетонных слоёв не
менее 16,5 см.
Считается, что вместо увеличения толщины слоя за счёт более правильной ориентации минеральных зёрен возможно повысить прочность
слоя и как следствие, трещиностойкость покрытия [1].
В последнее время в мировой практике широкое распространение
получили тонкие слои износа, а также ультратонкие. Слои износа в первую
очередь необходимы для восстановления эксплуатационных показателей,
устраиваемых как на асфальтобетонных покрытиях, так и цементобетонных. Их устройство выполняется с целью обеспечения требуемой шероховатости покрытия и улучшения ровности покрытия, а также для защиты
поверхности покрытия от вредного воздействия эксплуатационных и климатических факторов.
Применение однослойных асфальтобетонных покрытий на цементобетонных основаниях в России началось с 1929 г в городе Москве, более
широкое применение относится к 1950-1955 гг. [26]. Толщина устраиваемых слоёв на магистральных улицах г. Москвы в некоторых случаях достигала 4…4,5 см.
68
Рассматривая задачу о повышении устойчивости однослойных асфальтобетонных покрытий, М.А. Шахназарова [26] отмечает, что однослойные асфальтобетонные покрытия разрушаются значительно быстрее
двухслойных. Однако наряду с этим, как показало обследование, имеются
отдельные участки с однослойным асфальтобетонным покрытием существенно не отличающиеся по своим эксплуатационным показателям от
двухслойных покрытий.
Ремонт цементобетонных покрытий тонкими асфальтобетонными
слоями показывает свою состоятельность в таких странах как Германия,
Франция, Италия, Венгрия, США, а также в странах ближнего и дальнего
зарубежья. Существует опыт применения тонких слоёв и в России. Так
например, А.В. Вишневский в своей работе [19] приводит данные о применении тонких асфальтобетонных слоёв толщиной 2,5…5,0 см на автомобильных дорогах Новосибирской, Кемеровской областях и в Алтайском и
Забайкальском краях.
На основе разработанных технических условий ТУ 218 РСФСР 60188 «Смеси битумоминеральные открытые для устройства макрошероховатого слоя дорожных покрытий» [75] Ю.А. Агалаков [9] провёл исследование работоспособности тонких асфальтобетонных слоёв толщиной до 5 см
с
повышенным
содержанием
щебня,
оценив
их
транспортно-
эксплуатационные показатели и изменение их в течение эксплуатации дороги в реальных условиях. По результатам опытно-производственных исследований дана оценка работоспособности тонких асфальтобетонных покрытий с повышенным содержанием щебня, уложенных на жёсткое основание, где работоспособность предлагаемых тонких слоёв в 2,5-3 раза
больше, чем нормативная. Автор исследований объясняет это тем, что на
границе взаимодействия тонких слоёв с жёстким основанием в процессе
эксплуатации возникают большие сжимающие напряжения. Это способствует созданию более прочной и компактной структуры асфальтобетона,
которая выдерживает большую разрушающую нагрузку, чем в толстых
слоях.
Обобщив полученные экспериментальные данные, А.Ю. Агалаков
рекомендует следующие минимальные допустимые толщины асфальтобе69
тона на цементобетонных основаниях с известными значениями сдвиговых
характеристик, приведённых в [83] (таблица 1.3).
Таблица 1.3
Минимальные допустимые толщины асфальтобетона на цементобетонных основаниях по результатам Ю.А. Агалакова
Минимальная
Вид асфальтобетонной смеси
Допускаемое соСцепление, МПа
противление срезу,
МПА
толщина асфальтобетонного покрытия, см
(для дорог общего
пользования)
Крупнозернистая
смесь, горячая на
0,30
0,48
3
0,27
0,43
4
0,20
0,22
8
0,17
0,187
13
0,15
0,135
0,13
0,117
БНД 90/130
То же на БНД
130/200
Мелкозернистая
смесь, горячая на
БНД 90/130
То же на БНД
130/200
Песчанная смесь
горячая на БНД
90/130
То же на БНД
130/200
При любой толщине
произойдёт сдвиг
При любой толщине
произойдёт сдвиг
Положительный опыт применения тонких слоёв из асфальтобетона
имеется в республике Беларусь [84]. Технология включает в себя после
подготовительных работ устройство трещинопрерывающей мембраны,
распределение щебня фракции 10…15 мм с последующим устройством
защитного тонкого слоя из мелкозернистого асфальтобетона рис. 1.31.
70
Рис. 1.31. Конструкция тонкослойного асфальтобетонного покрытия
на старом цементобетонном основании в республике Беларусь: 1 – асфальтобетон 2,5…3,0 см; 2 – щебень фракции 10…15 мм; 3 – битумополимерное вяжущее; 4 – старое цементобетонное покрытие
Устройство трещинопрерывающей мембраны заключается в распределении битумополимерного вяжущего с расходом 2,5…2,8 л/м² , и температурой 175…185°С. После чего производится распределение технологического слоя щебня, обработанного битумом фракции 10…15 мм, с расходом 8…10 кг/м². Данный слой служит для обеспечения сплошности мембраны при передвижении асфальтоукладочной техники во время укладки
защитного слоя асфальтобетона. Непосредственное устройство защитного
слоя из асфальтобетона допускается выполнять на следующие сутки, но не
позднее 3-х суток после устройства технологического слоя из щебня.
В Германии тонкие слои устраивают из холодного асфальтобетона на
автомагистралях с интенсивностью движения 70 000 авт/сут. Как отмечает
автор обзора [9], что после пяти лет эксплуатации данные слои находились
в хорошем состоянии и имели шероховатую поверхность.
Во Франции разработаны классы тонких асфальтобетонных покрытий, которые делятся на тонкие слои толщиной 35…50 мм и особо тонкие
толщиной менее 30 мм, а также разрешено использование предварительно
приготовленных промышленным способом тонких ковриков, которые впоследствии приклеиваются к цементобетонным покрытиям. Такие коврики
обладают большей трещиностойкостью, но меньшей износостойкостью
[9].
71
Широкое распространение в недавнем времени получила технология
устройства тонких слоёв износа на основе эмульсионно-минеральных смесей. Одной из таких смесей является защитный слой износа типа Сларри
Сил, состоящий из катионоактивной битумной эмульсии, дроблёного щебня, минерального материала, химических добавок и воды. Роли компонентов смеси таковы: битум связывает смесь и придаёт смеси пластичность,
долговечность и обеспечивает адгезию; щебень и минеральные наполнители обеспечивают стойкость к нагрузкам; химические добавки регулируют
скорость формирования смеси на дороге. Наряду с такими преимуществами, как низкой чувствительностью к воздействию температур, активной
адгезией к покрытию, высокой водонепроницаемостью, низкой шумностью и малого выброса каменного материала, слой износа Сларри Сил
обеспечивает долговечность слоя от 3 до 5 лет при толщине слоя от 5 до 15
мм. В общем случае толщина устраиваемого слоя определяется размером
самого крупного зерна щебня в смеси [160].
Рис. 1.32. Устройство слоя износа Сларри Сил на цементобетонном
покрытии в Новосибирской области
В США поверх старого цементобетонного покрытия хорошо зарекомендовал себя ультратонкий слой из горячей асфальтобетонной смеси No72
vaChip. Применяют три типа зернового состава А, В и С с максимальным
размером зёрен 4,75; 9,5 и 12,5 мм, что позволяет устраивать толщину слоя
соответственно 12,5; 16 и 19 мм. Содержание вяжущего в смеси находится
в интервале от 4,6 до 5,8%. Перед распределением смеси под давлением
укладочной машиной происходит распределение эмульсии в количестве
0,7-1,0 л/м2 в зависимости от состояния перекрываемого покрытия при
температуре 50…80°С. Не более чем через 5 сек после распределения
эмульсии
производится
устройство
смеси,
имеющей
температуру
145…165°С со скоростью 10…30 м/мин. После чего необходимо произвести уплотнение смеси двумя проходами девятитонного катка со стальными
вальцами. Открытие движения разрешается сразу после уплотнения в случае температуры слоя ниже 85°С. Срок службы слоя в США показал свою
состоятельность и составляет до 10 лет [161, 162].
Рис. 1.33. Устройство ультратонкого слоя NovaChip поверх цементобетонного покрытия
Защитный слой из холодной литой смеси Ralumac широко применяется в США. Это микропокрытие толщиной 10…15 мм и больше, устраиваемое из плотной смеси каменных материалов и эмульсии на ПБВ. Слой
Ralumac исправляет продольные неровности, заполняет неглубокую колею
73
и сохраняет существующее асфальтобетонное или цементобетонное покрытие. Перед нанесением на цементобетонное покрытие поверхность
увлажняют, в случае большой пористости поверхности необходима подгрунтовка. Смесь состоит из мелкозернистого каменного материала плотного зернового состава, медленно распадающейся эмульсии, минерального
порошка и добавки, которая регулирует время распада. Упомянутые компоненты приготовляются в передвижной установке, после чего поступают
в короб-распределитель с помощью которого смесь укладывается на покрытие без укатки. В случае если на цементобетонном покрытии наблюдается значительная глубина колеи, то с помощью специального коробараспределителя заполняют колею, а после формирования материала в колее производят укладку защитного слоя на всю ширину проезжей части.
§ 1.6. Долговечность асфальтобетонных покрытий жёстких дорожных одежд
Долговечность дорожных покрытий продиктована усталостными явлениями, происходящими в материале. Очевидно, что усталостные явления
чрезвычайно присуще покрытиям автомобильных дорог, так как последние
находятся непосредственно под воздействием многократно повторяющихся нагрузок.
Усталостная прочность асфальтобетона – это способность материала
сопротивляться действию циклических нагрузок. В процессе многократных циклических воздействий нагрузок в асфальтобетонных покрытиях
происходит накопление микродефектов с постепенным снижением прочности во времени.
Усталость асфальтобетонов описывается следующими выражениями
[87]:

1
)   lg N ,
t
n1
(1.53)

1
)   lg N ,
t
n2
(1.54)
lg(
lg(
74
где N  число повторных нагрузок, которое выдерживает асфальтобетон до разрушения;  ,   амплитуда напряжения относительной деформации в каждом цикле нагрузка-разгрузка;  t  однократное разрушающее
напряжение (предел прочности) при данной длительности кратковременного нагружения;
 t  предельное относительное удлинение при данной
длительности нагружения; n1 , n2  коэффициенты усталости, зависящие от
состава и свойств асфальтобетона.
Зарубежный подход к проектированию дорожных одежд ориентирован на усталость материала изгибаемого слоя и считается главным для
определения требуемой толщины слоев конструкции [88]. Как отмечается
в выше указанном литературном источнике, важный вывод получен в ходе
разработки «Руководства по механико-эмпирическому проектированию
новых и реконструируемых дорожных одежд» (США), в котором большое
внимание уделено вопросам усталостного трещинообразования. Исследования показали, что наибольшему усталостному разрушению подвержены
асфальтобетонные покрытия толщиной 7,6…12,7 см, увеличение или
уменьшение толщины асфальтобетонного покрытия приводит к повышению его усталостной долговечности.
Одной из наиболее общих формул для оценки скорости роста усталостных трещин при умеренных частотах нагружения является [14].
K12fc  K12max
K12max  K12min
dl
V
  (
 ln 2
),
2
2
dN
K1 fc
K1 fc  K1 min
(1.55)
где l  длина трещины; N  число циклов нагружения; K1max , K1min  максимальное и минимальное значение коэффициентов интенсивности напряжений K i в течение цикла нагружения (величина K зависит от длины
начальной трещины, действующих напряжений и конфигураций элемента
конструкции);   постоянная материала; K1 fc  циклическая вязкость разрушения (критическое значение коэффициента интенсивности напряжений
при усталости).
В работе Чистякова Е.Г. [86] выполнена попытка оценки циклической долговечности при наличии в элементе конструкции усталостных
75
трещин, где расчёт производится на основе интегрирования уравнения роста трещин по длине трещин при постоянной амплитуде напряжений в
следующем порядке:
- методами дефектоскопического контроля устанавливается ориентация и размеры трещины;
- выбирается расчетная схема, для которой подбирается из справочной
литературы формула коэффициента интенсивности напряжения;
- устанавливаются эксплуатационные режимы нагружения
(  max ;    max   min ;
 min
) , по которой для принятой расчётной схемы
 max
рассчитываются параметры цикла нагружения
( К max ; К  К max  К min ; R 
К min
);
К max
- для данного композиционного материала, асимметрии цикла и частоты нагружения определяются параметры кинетической диаграммы
усталостного разрушения и уравнения роста усталостной трещины;
- на основе критерия Ирвина для принятой расчетной схемы и эксплуатационного режима нагружения и циклической трещиностойкости
устанавливаются размеры не распространяющейся lth и критической
lc трещины соответственно;
- определяется зависимость размера распространяющейся трещины
от числа циклов загружения;
- определяется циклическая долговечность.
Интересными с точки зрения появления трещин в асфальтобетонных
покрытиях на цементобетонных основаниях представляются исследования,
проведённые В.Е. Тригони, Т.П. Лещицкой, А.И. Юрченко [90], где расчёт
толщины асфальтобетонного слоя, с позиций линейной механики разрушения, сводится к анализу проведения вероятной наиболее опасной трещины размером «L». С позиций механики разрушения исследовалось влияние отношения толщин цементобетонной плиты и слоя асфальтобетона на
безразмерный коэффициент интенсивности напряжений. На графике рис.
1.34 видно, что при фиксированной толщине слоя асфальтобетона и посто-
76
янных напряженных вдали от трещины уменьшение толщины цементобетона приводит к снижению безразмерного коэффициента интенсивности
напряжений (при постоянной относительной длине трещины L/М) и тем
самым - к увеличению критической длины трещины и повышению долговечности покрытия.
Рис. 1.34. Влияние отношения толщин слоев цементобетона (h1) и
асфальтобетона (h2) на коэффициент интенсивности напряжений (КI): L длина трещины; σ -напряжение; ЕI = 35000 МПа.; Е2 = 1000 МПа ; Ез = 35
МПа
Как отмечают авторы статьи [88], повышение усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий должно быть всесторонним и комплексным, включающим в себя: на стадии проектирования нежестких дорожных одежд проводят расчет усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий с учетом особенностей нагружения при заданных климатических условиях в различные периоды года; анализ эффективности конструктивных решений по повышению усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий; проведение испытаний усталостной прочности асфальтобетонных смесей при многократном нагружении для подбора составов, обеспечивающих заданные эксплуатационные свойства асфальтобетона; на стадии эксплуатации автомобильных дорог – расчет характеристик
динамического воздействия транспортных средств с учетом фактической
77
ровности дорожных покрытий; расчет усталостной долговечности эксплуатируемых асфальтобетонных покрытий и прогнозирование остаточного
ресурса дорожных покрытий с учетом реального нагружения; проведение
испытаний усталостной прочности асфальтобетона, отобранного из покрытия.
§ 1.7. Выводы по главе 1
1. Существующие положения теории прочности дорожных одежд
показывают отсутствие теоретических и экспериментальных исследований, обуславливающих совместную работу двух конгломератных материалов и системный подход к определению толщины асфальтобетонных слоёв
на цементобетонных основаниях.
2. Назначение толщины асфальтобетонных слоёв на цементобетонных основаниях базируется на утверждении согласно «Методическим рекомендациям по проектированию жёстких дорожных одежд» [67], где толщина слоя зависит от интенсивности движения транспортных средств и
величины прочности цементобетона на растяжение при изгибе. Однако
очевидно, что данная методика не обеспечивает надёжности и долговечности конструкции.
3. В настоящее время устройство асфальтобетонных слоёв покрытия
на цементобетонном основании является одной из технологий ремонта
жёстких дорожных одежд, направленных на повышение их транспортно –
эксплуатационных качеств. Также имеется опыт одновременного строительства жёсткого основания с асфальтобетонным покрытием.
4. Основным видом разрушений и деформаций асфальтобетонных
слоёв, устроенных на цементобетонных основаниях, является появление
отражённых трещин. Существующие методы устранения отражённых трещин приводят к бесконтрольному наращиванию асфальтобетонных слоёв
жёсткой дорожной одежды. При этом предотвратить появление отражённых трещин не представляется возможным даже значительной толщиной
перекрываемого слоя. Все усилия направлены на замедление процесса возникновения и развития количества отражённых трещин.
78
5. Технология предварительной фрагментации цементобетонных покрытий, в том числе виброрезонансное разрушение, с последующим применением фрагментированного бетона в качестве основания под асфальтобетонные слои перекрытия приводит к значительному снижению общей
прочности жёстких дорожных одежд.
6. Срок службы жёстких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием значительно превосходит долговечность нежёстких конструкций,
а также жёстких дорожных одежд без асфальтобетонного покрытия.
7. Проанализированный отечественный и зарубежный опыт устройства жёстких дорожных одежд показывает, что существует устойчивая мировая тенденция устройства асфальтобетонных слоёв износа толщиной от
5 см до 10 см на цементобетонном основании.
79
ГЛАВА 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО – ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ ЖЁСТКОЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ С
АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЕМ
§ 2.1. Постановка проблемы и аналитические методы моделирования напряжённо – деформированного состояния дорожной конструкции
Для целей исследования напряженно – деформированного состояния
дорожной одежды в рамках данной диссертации, по отношению к большинству существующих теорий, требуется расширение динамической модели в области учета упругих свойств дороги. В настоящей работе автомобильная дорога рассматривается в виде нового объекта – «Дорожная конструкция».
Базовой методологией при решении задачи построения научного
описания автомобильных дорог является системный анализ. Целесообразно включать в этап научно – исследовательских работ жизненного цикла
дороги как экспертные, так и теоретические модели функционирования
дорожной конструкции, а также базы данных по физическим свойствам
дорожно-строительных материалов, интегрированных со средствами программной поддержки расчетов по оптимизации качества дорожных конструкций.
Локальная модель функционирования дорожной конструкции, показанная на рис 2.1, включает в себя все блоки, для которых проводились
теоретические разработки в рамках диссертации в увязке с общими проблемами управления качеством дорожных одежд.
Использование расширенной модели «ДОРОГА – ТРАНСПОРТНОЕ
СРЕДСТВО» позволяет учесть все основные элементы системы и их взаимодействие:
- «ДОРОГА» рассматривается как пространственная динамическая
система с многослойной дорожной одеждой с учетом реальных инерцион-
80
ных, упругих, реологических свойств используемых в дорожной конструкции материалов;
- использование в современном транспортном процессе на автомобильных дорогах многоосных транспортных средств делает актуальным
формирование расчетной нагрузки на элементы дорожной конструкции с
учетом сложного пространственного характера нагрузок;
- в разработанных методах учтен временной фактор при формировании расчетного воздействия.
Дорожная конструкция как объект исследования её внутреннего
напряженного состояния показана на рис. 2.2.
Будем рассматривать бесконечную цементобетонную плиту на песчаном основании, нагруженную нагрузкой Q, равномерно распределённой
по кругу отпечатка шины радиусом rш (рис.2.2).
Разумеется, такая задача решается точно в рамках теории упругости
и теории пластичности. При этом целесообразно принять ряд параметров и
допущений, значения которых из экспериментальных данных известны
весьма приближенно. Решение задачи оказывается довольно трудоемким.
Далее мы принимаем два основных допущения:
1) учитывая, что касательные напряжения в песке незначительны,
пренебрежем ими и будем считать, что давление песка на плиту (отсчитанное от статического) пропорционально вертикальному перемещению плиты;
2) учитывая, что радиус отпечатка шины rш намного меньше эффективного (эквивалентного) радиуса чаши прогиба rэ (rш≈18…20 см, rэ≈4…5
м), заменим распределенную нагрузку q сосредоточенной нагрузкой Q.
При этом, в силу принципа Сен-Венана, деформации (напряжения) вдали
от места приложения нагрузки (практически за пределами круга отпечатка)
изменяются весьма незначительно. Позже мы рассмотрим и распределенную нагрузку.
При этих двух допущениях получаем расчетную схему, показанную
на рис. 2.3.
81
Динамические модели транспортных средств, формирующие точечное силовое воздействие на дорожную
поверхность
Динамическая модель, моделирующая линейнопротяженное воздействие
движущегося транспортного средства на дорожную
конструкцию («бегущая
волна»)
Аналитический
анализ
непрерывных
моделей
дорожной
конструкции
Конечно-элементная модель рабочего тела
дорожной конструкции
Анализ колееобразования и
изменения микропрофиля
Модель поля распределения напряжений в элементах рабочего тела
дорожной конструкции
Индекс силовых напряжений в рабочем теле дорожной конструкции
Индекс разрушающих
напряжений при действии циклических
нагрузок
Гипотезы прочности дорожной конструкции
Гипотезы усталостной
долговечности дорожной конструкции
Анализ прочности дорожной конструкции
Анализ долговечности
дорожной конструкции
АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ
АНАЛИЗ КАЧЕСТВА АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ
Рис. 2.1. Модель функционирования дорожной конструкции
82
Характеристики транспортной нагруженности автомобильной дороги (параметры транспортного потока)
Температурные и другие изменения
внешней среды функционирования
Банк данных по характеристикам микропрофилей дорог
83
Рис. 2.3. Позиционирование элементов дорожной конструкции и
компоненты напряженного состояния :
- верхний слой (асфальтобетон);
- средний слой (цементобетон);
- нижний слой (основание (щебень, песок));
- подстилающий грунт.
84
«Пружиной» на рис. 2.2 подчеркивают, что касательными напряжениями пренебрегаем, y – прогиб на расстоянии ρ от точки приложения
нагрузки, y0 – прогиб в точке приложения нагрузки, h – толщина плиты, Δ
– некоторая эквивалентная толщина основания, опирающегося на жесткое
основание.
Величину Δ оценим позже. Кроме того, будем считать, что основание имеет некоторый эквивалентный модуль упругости Е0, который также
оценим позже.
Для этой расчетной схемы удается получить очень простую формулу
для чаши прогиба y=y(ρ). Рассмотрим бесконечный сегмент пластины с
достаточно малым углом γ. Вершина сегмента находится в точке О – точке
приложения силы Q (рис. 2.4).
g
O
r
dr
Рис. 2.4. Сегменты пластины
Этот сегмент можно рассматривать как плиту переменного сечения
на упругом основании, поскольку в радиальных сечениях напряжений
быть не может в силу центральной симметрии. Для такой плиты выполняется дифференциальное уравнение:
E  I  y IV  q ,
где Е – модуль упругости балки (цементобетона);
момент инерции сечения на расстоянии ρ от центра:
I
1
     h3 ,
12
85
а распределенная нагрузка:
q     
E0
 y.

Поскольку сила, приходящаяся на площадку длинной dρ (рис. 2.4)
dq     
где E0 
E0
 y  d ,

y
- давление в точке с координатой ρ.

Теперь дифференциальное уравнение принимает вид:
E
1
 E      h 3  y IV      0  y  0
12

или после сокращения на γ·ρ:
E
1
 E  h 3  y IV  0  y  0 .
12

(2.1)
Корни характеристического уравнения:
E
1
 E  h 3  4  0  0
12

1 4  4
12  E0
Eh
3


  0,5  i  0,5 .
Тогда общее решение уравнения (2.1):
y  e  k  C1  cos k  C2  sin k   e k C3  cos k  C4  sin k  ,
где
k 4
3  E0
3
,
(2.2)
Eh 
а С1…С4 – постоянные интегрирования, которые находятся из граничных и
начальных условий.
В силу граничных условий на бесконечность С3=С4=0, постоянные
С1 и С2 находим из начальных условий: y(0)=y0 , y'(0)=0.
Тогда С1=С2=y0, и окончательно уравнение чаши прогиба принимает
вид:
86
y  y0  e  k  cos k  sin k  ,
(2.3)
где k дается формулой (2.2). Соответствующий график показан на рис. 2.5.
1,00
Вертикальное перемещение, мм
0,75
0,50
0,25
0,00
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
-0,25
-0,50
Расстояние от центра чаши прогиба, м
Рис. 2.5. Форма чаши прогиба
Для определения прогиба в центре чаши y0 воспользуемся очевидным условием: суммарная сила со стороны основания равна приложенной
силе Q.
2 
Q
0 0
y
E0
   d  d

или учитывая, что:
e  k  cos k  sin k  
1
 (1  i)  e  k 1 i   (1  i)  e  k 1 i 
2

и интегрируя по φ, получаем:
87

E
Q    y0  0 



(1  i )  e  k 1 i   (1  i)  e  k 1 i      d .

0
Теперь, интегрируя по частям, получаем:
Q  y0   
E0 1
 ,
 k2
(2.4)
или
Q k2 
y0 
.
  E0
(2.5)
Далее можно определить приведенную жесткость:
Cпр
E  E0  h 3
Q

 
.
y0
3 
(2.6)
Объем чаши прогиба:
2 
V 
0 0
y    d  d  y0   
1
k2
.
(2.7)
Эквивалентная площадь чаши прогиба:
Sэ 
V
1
  2 .
y0
k
(2.8)
Тогда эквивалентный радиус чаши прогиба:
1
E  h3  
rэ   4
.
k
3  E0
(2.9)
Чтобы найти напряжения изгиба пластины, найдем кривизну чаши
прогиба в радиальном направлении:
kи  y ' '  2  y0  k 2  cos k  sin k   e  k .
(2.10)
Тогда относительная деформация на поверхности плиты (как верхней, так и нижней):
  y ' '
и напряжение изгиба:
88
h
2
 и  E    E  h  y0  k 2  cos k  sin k   e  k .
Используя формулу (2.5), получаем:
и 
Q
 E  h  k 4  e  k cos k  sin k  ,
  E0
а используя формулу (2.2) для величины k, находим:
и 
3Q
 h
2
 e  k cos k  sin k  .
(2.11)
Отсюда следует очень интересный факт: напряжение изгиба в центре
чаши прогиба вообще не зависит от свойств основания и от модуля упругости плиты.
0 
3Q
 h
2
.
(2.12)
Заметим, однако, что это лишь для принятой расчетной схемы рис.
2.3, где действует сосредоточенная сила. Тем не менее, выражение (2.12)
может служить хорошей основой для дальнейших уточнений.
График напряжения изгиба имеет вид (рис. 2.6). При построении
данного графика использован метод конечных элементов, представленный
в разделе 2.3.
В случае нагрузки, равномерно распределенной по кругу радиуса rш ,
формулу (2.11) можно считать справедливой лишь при ρ > rш , а при ρ < rш
можно приближенно заменить параболой, сопрягая ее в точке ρ = rш с основным значением по формуле (2.11) по величине σи и ее производной по
ρ. Учитывая, что:
y ' ' '  4  y0  k 3  e  k  cos k
находим, что:
 'и  2   0  k  e  k  cos k .
89
Напряжение в цементобетонном слое, МПа
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Толщина асфальтобетонного покрытия, см
Рис. 2.6. Зависимость напряжений в цементобетонном слое от толщины асфальтобетонного покрытия
Тогда парабола даст прибавку к значению σ и при ρ = rш :
   0  k  r  e  krш  cos krш
и значения изгибающего момента в центре площадки контакта:
 ц   0  e  krш  (1  krш )  cos krш  sin krш .
(2.13)
Учитывая, однако, что rш << rэ можно пользоваться и более приближенной формулой:
 ц   0  1  krш  .
(2.14)
Для распределенной нагрузки можно найти и точное решение, хотя
оно оказывается более громоздким. При ρ < rш дифференциальное уравнение для прогиба принимает вид:
E
1
 E  h 3  y IV  0  y  P0 ,
12

(ρ < rш )
где P0 – давление в площадке контакта (обычно принимают P0 =0,6 МПа).
90
Общее решение этого уравнения:
y1  e  k  C1  cos k  C2  sin k   e k C3  cos k  С 4  sin k  
P0  
E0
а при ρ > rш :
y2  e  k  C5  cos k  C6  sin k  .
Из уравнений следует:
С3 = С1, С4 = -С2.
(2.15)
Тогда уравнение можно несколько упростить:
P0  

(
k

k
)

C

(
k

k
)

C

k

C

k

C


1
s1
s2
2
c1
5
s1
6
 c1 c2
E0

 ( k  k )  C  ( k  k )  C  k  C  k  C  0
s1
s2
1
c1
c2
2
s1
5
c1
6

(k s  k s )  C1  (kc  kc )  C2  k s  C5  k c  C6  0
2
1
2
1
1
 1
(kc1  kc2 )  C1  (k s1  k s 2 )  C2  k c1  C5  k s1  C6  0
Теперь исключаем С5 и С6.
P0  

k

C

k

C


s2
2
 c2 1
2  E0

k s  C1  k c  C2  0
 2
2
Откуда
C1  C3  
P0  
 k c1 ,
2  E0
(2.16)
C2  C4  
P0  
 k s1 .
2  E0
(2.17)
Зная значения С1 и С2, нетрудно найти и значения С5 и С6, например,
из уравнений:
91
kc1  C5  k s1  C6  (kc1  k c2 ) C1 (k s1  k s 2 )  C2

 k s1  C5  k c1  C6  (k s1  k s 2 )  C1  (k c1  kc 2 )  C2
Откуда


C5  k c2  (kc1  k c 2 )  C1  (k s1  k s 2 )  C2 

 k s 2  (k s1  k s 2 )  C1  (k c1  kc 2 )  C2


(2.18)

C6  kc2  (k s1  k s 2 )  C1  (k c1  kc 2 )  C2 

 k s 2  (kc1  k c2 )  C1  (k s1  k s 2 )  C2

Таким образом, уравнение чаши прогиба y1 и y2 (2.15), (2.16) построено.
''
Но нас больше интересует значение кривизны y1 , которое сразу дает
напряжение изгиба.
y1' '  e  k  k 2 
 e k
P0  
  k s1  cos k  k c1  sin k 
E0


P 
k2  0
  k s1  cos k  k c1  sin k
E0


Кривизна в центре площадки:
y ' '' (0)  2  k 2 
P0  
 k s1 .
E0
Подставляем
P0 
Q

 rш2
,
получаем
y ' ' ' (0)  2  k 4 
и с учетом (2.2) y ' ' ' (0)  
6Q
3

k s1
Q

  E0 (krш ) 2
k s1
  h  E (krш )
92
2
.
(2.19)
Окончательно для напряжения изгиба получаем:
0 
h
3Q
 E  y ' ' (0) 
 f (krш ) ,
2
2
 h
(2.20)
где
f (krш ) 
e  krш  sin krш
(krш ) 2
.
Заметим, что теперь, при распределенной нагрузке значение σ0 значительно отличается от значения (2.12), полученного для сосредоточенной
силы Q.
Следует отметить, что формула (2.20) является достаточно точной,
поскольку мы использовали единственное допущение: давление основания
на грунт пропорционально вертикальному прогибу.
Интересно сравнить формулу (2.20) с аппроксимирующей зависимостью (3.9) рекомендаций [67]. Но сначала надо оценить величину эффективного модуля упругости Е0 и величину эффективной толщины основания Δ.
Поскольку полученные решения для σ0 отличаются, следует провести их дополнительный анализ. При определении y0 (2.5) было использовано уравнение равновесия (2.4). Таким образом, главный вектор сил, действующих на плиту (сегмент), равен нулю. Непосредственно проверяем,
что главный момент также нулевой:

M0 

y
00
E0 2
   d  d  0 .

То есть плита уравновешена.
Далее рассмотрим подробнее решение (2.3). Именно рассмотрим
кривизну плиты (напряжения изгиба) с точки зрения сопротивления материалов при малых значениях kρ, с точностью до малых первого порядка.
93
'
Прежде всего, заметим, что из-за угла наклона плиты y в круговых
волокнах радиуса ρ на поверхности плиты возникает относительная деформация:
  y '
h
.
2
Тогда в вертикальных радиальных сечениях возникают нормальные
напряжения:
 p  y '
h
E,
2
причем, верхние волокна сжаты, а нижние растянуты.
Учитывая далее, что эти напряжения по боковым поверхностям плиты направлены под углом γ друг к другу, получаем распределенный изгибающий момент, действующий на плиту:
M '
dM 
1
    p   h2 .
d
3
Учитывая, что
y '  2  y0  k  e  k  sin k ,
получаем
1
sin k
M '   y0  h 3  k  e  k 
 E  ,
3

или с точностью до малых первого порядка
1
M '   y0  h 3  k 2  Е  (1  k )   .
3
(2.21)
Изгибающий момент в сечении с координатой ρ с точностью до малых первого порядка:
1
1

M и   y0  h 3  k 2  Е      (1   k )  Q 
,
3
2
2
или с учетом (2.5) и (2.2)
94
Mи 
1 Q
      (1  k ) ,
2 
или
3Q
и 
  h2
 (1  k ) ,
(2.22)
 (1  2  k ) .
(2.23)
но согласно (2.11)
и 
3Q
 h
2
Разумеется, что уравнение (2.1) является приближенным, поскольку
не учитывается распределенный момент М′. Поэтому выражение (2.22)
следует считать более точным, чем (2.23). Но уравнение (2.1) дало очень
хорошее первое приближение для чаши прогиба (2.3) и его следует лишь
немного корректировать, чтобы для  и получить выражение (2.22).
Учитывая, что
2
y  y0  (1  k 2   2   k 3   3  ...) ,
3
член третьего порядка надо уменьшить вдвое. Это можно сделать, напри3 1
мер, множителем (1  ( k ) )
.
Тогда
y  y0  e  k  (cos k  sin k ) 
1
3 3
1 k 
.
(2.24)
Приближенная формула (2.24) дает очень хорошие результаты. С одной стороны, в первом приближении получаем формулу (2.22), а с другой
стороны – главный момент сил от давления основания:
 
M0 

0 0
y
E0 2
   d  d .

теперь приблизительно равен суммарному распределенному моменту

1
sin k  k
M p   y0  h 3  k  E   
e
 d
3

0
95
и плита находится в равновесии.
Отметим, что приближенное решение (2.10) получено на основе элементарных (и совершенно обязательных) условий равновесия как плиты в
целом, так и всех сечений.
Как известно, решение (2.3) является точным для бесконечной однородной плиты на упругом основании. Точным будет и приведенное выше
решение для распределенной нагрузки. Однако, это решение оказывается
ошибочным для однородной пластины. Дело в том, что в процессе решения мы получаем либо отношение малых чисел, либо разность больших,
поэтому даже небольшая неточность в исходных уравнениях приводит к
большим ошибкам.
Заметим также, что для сосредоточенной нагрузки и для однородной
плиты и для однородной пластины мы получаем одну и ту же кривизну в
"
2
нуле, k  2  y0  k , но по разным причинам. Для однородной плиты это
изгибающий момент в точке О приложения нагрузки. Для сегмента пластины изгибающий момент в точке О, конечно, равен нулю, а кривизна в
окрестности нуля обусловлена, прежде всего, распределенным моментом
М ' , который для сегмента является внешней нагрузкой, а для пластины –
внутренней.
Эквивалентный радиус чаши прогиба (2.9) имеет простой геометрический смысл: это радиус основания цилиндра, имеющего тот же объём,
что и чаша прогиба, при той же высоте y0. Однако в формуле (2.9) мы имеем два до сих пор неизвестных параметра: эквивалентная толщина основания Δ, эквивалентный модуль упругости основания Е0. Эти параметры
должны быть выражены через параметры исходной модели.
Предположим, что радиус чаши прогиба r меняется пропорционально глубине основания z по закону:
r  rэ  z .
Такая закономерность подтверждается и решениями теории упругости. Относительная деформация основания на глубине z
96

Q
E0    (rэ  z )
2
,
тогда вертикальное перемещение на поверхности в центре площадки

0
y0    dz 
Q
1
 .
E0   rэ
(2.25)
Если в основании не один, а два слоя с модулем упругости Е1 и Е2, ,
то
h1



0
h1
Q
dz
Q
dz
y0 



,
  E1 (rэ  z ) 2   E 2 (rэ  z ) 2
или
y0 
 h
Q
1
1 
 .

  1 
 rэ  h1  rэ  E1 E2 
(2.26)
Приравнивая (25) и (26), получаем
 h
1
1
1 
,

  1 
E0  rэ rэ  h1  rэ  E1 E2 
откуда
E0  E2 
rэ  h1
.
E2
rэ 
 h1
E1
(2.27)
Если основание состоит из трёх слоёв (последний слой полубесконечный), то сначала находим эквивалентный модуль упругости последних
двух слоёв по формуле:
97
E 2 э  E3 
rэ  h1  h2
,
E3
rэ  h1 
 h2
E2
а затем находим Е0 по формуле (2.27), где вместо Е2 подставляем Е2э.
Аналогично, начиная с двух последних слоёв, находим Е0 и в случае,
когда основание состоит из n слоёв.
Заметим, что формула (2.27), полученная из простых физических соображений, является более предпочтительной по сравнению с формулой
3.12 «Методических рекомендаций» [67] тем более, что формула в «рекомендациях» с её весьма сомнительными параметрами (D и hэ) не удовлетворяет даже очевидному условию Е0= Е2, если Е1= Е2.
Учитывая далее, что согласно (2.5) и (2.9)
y0 
Q

 E0  rэ2
,
и сравнивая с (2.25), получаем, что эквивалентная толщина основания:
  rэ .
Теперь согласно (2.9):
rэ  4
E  h 3  rэ
,
3  E0
откуда
rэ  h  3
E
.
3  E0
(2.28)
Поскольку выражение для Е0 (2.27) зависит от rэ, а выражение для rэ
(2.28) зависит от Е0, то можно использовать последовательные приближения: сначала принять Е0= Е2, получить rэ (2.28), затем уточнить Е0 (2.27) и
т. д. Обычно третьего приближения оказывается вполне достаточно: значение rэ стабилизируется.
Заметим, что формула (2.28) отличается от формулы (3.11) «Методических рекомендаций» для упругой характеристики плиты [67] лишь мас-
98
штабом. С учетом этого масштаба формула для изгибающего момента (3.9)
«Рекомендаций» принимает вид (без учета коэффициентов условий работы, влияния штыревых соединений и температурного коробления):
и 
r 
Q 
 0,1488  1,282  lg ш 

rэ 
h2 
(2.29)
а согласно (2.22) напряжения изгиба на границе площадки контакта шины:
и 
3  Q  rш 
 1  
rэ 
  h2 
.
(2.30)
Учитывая, однако, что от распределенной нагрузки
Q
P0 

 rш2
,
напряжение изгиба
p 
Q
  h2
.
Напряжение изгиба в центре площадки будет больше примерно на
тридцать процентов:
и 
3Q
 h
(1,3 
2
rш
)
rэ
.
(2.31)
При rш/rэ≈0,2 формулы (2.29) и (2.31) дают примерно одно и то же
значение как показано на рис. 2.7.
99
Изгибные напряжения, МПа
Формула мет. указаний
Предлагаемая формула
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
Относительный радиус чаши прогиба
Рис. 2.7. Сравнение расчетных формул для изгибающего напряжения
1 - расчет по формуле (2.29), 2 - расчет по формуле (2.31)
Для асфальтобетонного покрытия с цементобетонным основанием
кроме напряжения растяжения от изгиба σИ, рассмотренного выше, большое значение имеет напряжение в асфальтобетоне и цементобетоне, а также касательное на их стыке.
Наибольшая поперечная нагрузка балки (сегмента с углом γ), очевидно, будет на границе площадки контакта шины:
Q 
Q
 .
2 
(2.32)
Это поперечное сечение показано на рис. 2.8 а.
100
a)
b
Ea
E
ha

h
b
б)
Рис. 2.8. Расчётное поперечное сечение
ha – толщина асфальтобетона, h – толщина цементобетона
Ширина сечения:
b  rш   .
(2.33)
Вместо сечения, показанного на рис. 2.3, можно рассматривать сечение из цементобетона, показанное на рис. 2.8 б.
Здесь Ea – модуль упругости асфальтобетона, E – модуль упругости
цементобетона, а смещение центра тяжести сечения от центра тяжести
слоя цементобетона:
101
Ea h  ha

E
2 .
E
h  ha  a
E
ha 
 
(2.34)
Теперь для определения искомого касательного напряжения τ можно
воспользоваться формулой Журавского
 
Qy  S x
( I x  b)
,
где (Qy=Qγ) и b даются формулами (2.32) и (2.33), статический момент
площадки отсеченной части сечения (на рис. 2.8б эта площадь заштрихована).
S x  b  ha 
Ea  h  ha


  ,
E  2

(2.35)
а момент инерции сечения:
2
1 3
1 Ea 3 E a
 h  ha
 
2

Ix  b
 h  h   
 ha 
 ha  
 
 12
12
E
E
2

 

.
(2.36)
После сокращения на γ и b окончательно получаем:
E a  h  ha


 
Q
E  2



2
2  rш 1 3
1 Ea 3 Ea
 h  ha

2
 h  h   
 ha 
 ha  
 
12
12 E
E
 2

ha 
(2.37)
На основе представленных расчётов построен график зависимости
напряжений в асфальтобетоне в зависимости от толщины слоя (рис. 2.9).
При построении данного графика использован метод конечных элементов,
представленный в разделе 2.3. В расчете приняты следующие значения па3
раметров дорожной конструкции : Q  55  10 Н, rш=180 мм, h=150 мм,
ha=100 мм, E  3  10 4 МПа, E a  3  103 МПа. Этот график показывает,
что основываясь на принятой модели, увеличение высоты слоя асфальтобетона до определенного значения увеличивает касательные напряжения.
102
Только при достаточно большой высоте начинается достаточно медленное
снижение напряжений. То есть оптимальная высота слоя асфальтобетонного покрытия в данном случае имеет значение до 0,1 м.
Напряжение в асфальтобетонном слое, МПа
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Толщина асфальтобетонного покрытия, см
Рис. 2.9. График зависимости напряжений в асфальтобетоне от толщины покрытия
Для расчета напряжений в дорожной конструкции при движении
транспортного средства требуется рассмотрение системы «дорожная конструкция - транспортное средство». Расчетная схема такой модели показана на рис. 2.10. В этой модели транспортное средство представлено
подрессоренной и неподрессоренной массами
упругими и демпфирующими элементами (cа
(mа,mк),
соединенные
,cк ,bа ,bк). Дорожная кон-
струкция представлена обобщенной массой движущихся элементов дорожной конструкции (mд) и упругими элементами (cд
,bд). Предлагаемая
модель позволяет учесть взаимное влияние колес, расположенных на одной оси.
103
Обобщенная масса (mд) определяется на основе формы упругой линии (2.3) по формуле

mд    2    B  h  (e  k    (cos(k   )  sin(k   )) 2 d
0
.
(2.38)
Рассматривается переезд транспортного средства через единичную
неровность, описываемую уравнением
H (t ) 
Hн
v t
2   L
(1  cos( ))  (t 
)
2
L
v
.
(2.39)
Дифференциальные уравнения движения для этой системы записаны
в следующем виде:
m а zа  cа  ( z a  z к )  bа  ( za  zк )
m к zк  cа  ( z к  z а )  bа  ( zк  zа )  cк  ( zд  z к ) 
bк  ( zд  zк )  cк  H (t )
(2.40)
m д zд  с д zд b д  zд c к ( zд  z к ) b к ( zд  zк )  cк  H (t )
Приведенная жесткость определяется на основе формулы (2.6)
В приложении № 1 описан программный комплекс (модуль) «Расчет характеристик силового воздействия транспортного средства на дорожную одежду», в котором реализованы описанные в этом разделе алгоритмы.
104
mа
δа
mк
mа
δк
cк ,bк
cа ,bа
Zа
h(t)
mк
Кинематическое
воздействие одиночной неровности
Zк
md
md
c d ,b d
Zx(x)
S=V*t
x
Zd
Площадка контакта
силового взаимодействия транспортного средства
и конструкции дорожной одежды
Рис. 2.10. Расчетная схема системы «ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
– ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО» при переезде транспортного средства
через одиночную случайную неровность
Результаты численного эксперимента, основной целью которого было определение изгибного напряжения в процессе движения транспортного
средства с использованием, показали, что динамическое напряжение в дорожной конструкции в несколько раз превосходит статическое значение.
105
§ 2.2. Модель силового воздействия на дорожную одежду
На рис. 2.11-а показано построение системы «Дорога – Транспортное
средство», основанное на традиционных принципах. Для целей исследования напряженно-деформированного состояния дорожной одежды было
проведено значительное расширение динамической модели в области учета упругих свойств дороги. Также предлагаемая модель позволяет учесть
взаимное влияние колес, расположенных на одной оси, на конструкцию.
На рис. 2.11-б показано построение системы «Дорога – Транспортное
средство», в которой учитывается силовое взаимодействие «дорожной
конструкции» и транспортного средства.
Механическая система, принятая в качестве основы для построения динамической модели, показана на рис. 2.12. Рассматривается трехмассовая расчетная схема, состоящая из подрессоренных масс, неподрессоренных масс и движущихся масс дорожной конструкции. Вектор обобщенных координат (базисный вектор)
 za 
z  ,
 k
 z d 
который включает последовательно следующие параметры: перемещения
подрессоренных масс; перемещения неподрессоренных масс и перемещения материального тела, эквивалентного движущимся массам дорожной
конструкции.
106
а)
ТРАНСПОРТНОЕ
СРЕДСТВО
КИНЕМАТИЧЕСКОЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ
ДОРОЖНЫХ
НЕРОВНОСТЕЙ
(МИКРОПРОФИЛЬ)
ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
б)
ТРАНСПОРТНОЕ
СРЕДСТВО
СИЛОВОЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ТРАНСПОРТНОГО
СРЕДСТВА И
ДОРОЖНОЙ
КОНСТРУКЦИИ
КИНЕМАТИЧЕСКОЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ
ДОРОЖНЫХ
НЕРОВНОСТЕЙ
(МИКРОПРОФИЛЬ)
ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Рис. 2.11. Принципы построения системы «ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ – ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО» а) традиционная «Автомобильная» система;
б) новые принципы построения системы для оценки нагруженного
состояния дорожной конструкции
107
mа
δа
mк
mа
δк
cк ,bк
cа ,bа
Zа
h(t)
mк
Кинематическое
воздействие реального микропрофиля
Zк
md
c d ,b d
md
Zx(x)
Zd
x
S=V*t
Площадка контакта
силового взаимодействия транспортного средства
и конструкции дорожной одежды
Рис.2.12. Расчетная схема модели «ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ –
ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО» для движения по дороге с реальным микропрофилем
Математическое описание модели далее даётся в матричном виде.
Главная структура системы определяется следующими параметрами:
число степеней свободы
n,
число упругих связей
s,
число степеней подвижности тел d.
108
Конструктивные параметры модели транспортного средства и дорожной конструкции:
Ca - жесткость упругих элементов подвески транспортного средства,
Ck - жесткость шины,
Cd - эквивалентная жесткость дорожной конструкции,
ba
- коэффициент демпфирования элементов подвески транспорт-
ного средства,
bk
- коэффициент демпфирования шины,
bd
- коэффициент демпфирования дорожной конструкции,
ma - подрессоренные массы,
mk
md
- неподрессоренные массы,
- масса материального тела, эквивалентного движущимся эле-
ментам дорожной конструкции. Для расчета этого параметра используется
форма упругой деформации дорожной конструкции.

md   d  2    Bd  hd  (e  k  (sin(k )  cos(k ))) 2 d .
0
В это уравнение входит масса единицы длины, которая определяется
средней плотностью материала дорожной конструкции γd, шириной полотна дорожной конструкции Bd, высотой подвижных слоев дорожной конструкции hd.
Указанные параметры используются при формировании структурных матриц.
Матрица демпфирования
ba
BF    0
 0
0
bk
0
0
0 .

bd 
109
(2.41)
Матрица жесткости
c a
CF    0
 0
0
0
0 .

cd 
ck
0
(2.42)
Кинематическая матрица для связи параметров деформации упругих
и демпфирующих элементов
    a
k
 d  и обобщенными коор-
динатами
 T
z a 
  X F  z k  ,
 
 z d 
(2.43)
где
 1 0 0
 X F    1 1 0 .
 0  1 1
(2.44)
Матрица инерционных параметров
ma
E I    0
 0
0
mk
0
0 
0 .

m d 
(2.45)
Кинематическая матрица подвижности инерционных объектов
1 0 0
 X I   0 1 0 .
0 0 1
(2.46)
110
На основе структурных матриц формируются матрицы передаточной
функции.
Инерционная матрица
 A  X I EI X I T
.
(2.47)
Матрица демпфирования
B   X F BF X F T
.
(2.48)
Матрица жесткости
C   X F CF X F T .
(2.49)
Воздействие дорожных неровностей h=h(t) задается двумя матрицами.
Для высоты неровности
 0 
CR    c k  .
 ck 
(2.50)
Для скорости изменения высоты неровности
 0 
BR    b k  .
 bk 
(2.51)
Объединенная матрица передаточной функции является функциональной матрицей аргумента ω - частоты воздействия
C    A 2
D ( )   
 B 
 B  
.
C    A 2 
(2.52)
Объединенный вектор воздействия
C 
R R ( )   R  .
BR  
111
(2.53)
Комплексная передаточная функция определяется матричным выражением
RI ( )  D( )1R R ( ).
(2.54)
Из этой матрицы выделяются две подматрицы.
Действительная компонента передаточной функции
Re( )  RI 1..n .
(2.55)
Мнимая компонента передаточной функции
Im( )  RI n 1..2n .
(2.56)
Для формирования выходной характеристики – перемещения дорожной поверхности – задается вектор
S   0
0 1
(2.57)
и параметр производной воздействия.
p  0 ,1…2
Окончательно
получаем
(2.58)
амплитудно-частотную
характеристику
(АЧХ)
F ( ) 
2
((S Re( )) 2  (S Im( )) ) 2 p .
(2.59)
Входное воздействие - кинематическое воздействие микропрофиля
задаётся спектральной плотностью высот неровностей
K ( ) 
D0  v

2
.
(2.60)
По известной АЧХ и спектральной плотности высот неровностей
K(ω) находится спектральная плотность силового воздействия транспортного средства на дорожную поверхность
K z ( )  (cd ) 2  ( F ( ) ) 2  K ( ) ,
(2.61)
где используется параметр сd эквивалентной жесткости дорожной конструкции.
112
В окончательном виде для этой величины имеем расчетную формулу
E  E0  h3
cd  
,
3 
(2.62)
где E- модуль упругости бетонного слоя,
E0- модуль упругости подстилающего слоя,
h - высота бетонного слоя,
Δ - эквивалентная высота подстилающего слоя.
Для формирования вычислительного алгоритма по описанной выше
модели используются следующие первичные исходные данные:
fa - статическое перемещение подрессоренных масс,
fk - статическое перемещение неподрессоренных масс,
ψk - относительный коэффициент демпфирования неподрессоренных
масс,
ψd - относительный коэффициент демпфирования дорожной конструкции.
По этим первичным исходным данным определяются конструктивные (физические) параметры:
-жесткость упругих элементов подвески транспортного средства
ca 
ma  g
,
fa
(2.63)
-коэффициент демпфирования элементов подвески транспортного
средства
b a  2  a  c a ma ,
(2.64)
(ma  mk )  g
fk
,
(2.65)
-жесткость шины
ck 
113
-коэффициент демпфирования шины
b k  2  k  ck  mk
,
(2.66)
-коэффициент демпфирования дорожной конструкции
b d  2  d  cd  md .
(2.67)
Выходными расчетными величинами функционирования дорожной
конструкции являются параметры, характеризующие изгибное напряжение
в дорожной конструкции.
Статическое изгибное напряжение под действием собственного веса
транспортного средства
 ст 
3  g  (ma  mk ) 10 6
 h
2
.
(2.68)
Среднеквадратические величины изгибных напряжений под действием колебаний транспортного средства во всей полосе частот

3  10
6


(
0
d 
1
K ( ))d
 z
.
  h2
(2.69)
Коэффициент динамичности во всей полосе частот

100   d
.
 ст
(2.70)
Полоса низких частот (до значения ω1)
1
3  10 6 
 d1 

0
(
1
K z ( ))d

 h
2
114
.
(2.71)
Коэффициент динамичности в полосе низких частот
1 
100   d 1
 ст
.
(2.72)
Верхняя полоса частот (от значения ω1)

3 10
6


(
1
K z ( ))d

1
d2 
  h2
.
(2.73)
Коэффициент динамичности в верхней полосе частот
2 
100   d 2
.
 ст
(2.74)
В заключении рассмотрим результаты численного моделирования.
Следует отметить важную особенность АЧХ для перемещения точек
на поверхности дорожной конструкции: на высоких частотах АЧХ сохраняется постоянной. То есть на дорожную конструкцию передается весь
спектр воздействий дорожных неровностей.
Наибольший практический интерес имеет расчет среднеквадратических величин напряжений дорожной конструкции. Ниже приводятся соответствующие расчетные данные.
Из приведенных данных следует важный для прогнозирования
напряженного состояния дорожной конструкции вывод о том, что практически вся доля напряжений дорожной конструкции формируется в области
высоких частот воздействия от дорожных неровностей.
115
§ 2.3. Метод конечных элементов (МКЭ) как основа моделирования нагруженного состояния дорожной конструкции
Базовый объект для построения модели жизненного цикла дорожной
конструкции – рабочее тело. Его можно представить как обособленный
объём дорожной конструкции, включающий все составные части, в котором можно проследить все процессы вне связи с внешними частями. На
данном этапе научной проработки проблемы определен базовый объект с
ограниченным набором свойств. Дорожная конструкция зафиксирована в
виде
трехслойной
конструкции
асфальтобетон-цементобетон-
подстилающий слой (песок). Рабочее тело дорожной конструкции, объём
которого V, разбивается на элементы (рис. 2.13). На границе заданны поверхностные силы P, и на элементы действуют объёмные силы Q (рис.
2.14). Структурные части предлагаемой модели МКЭ :
 слой дорожной конструкции;
 элементы - упорядоченные треугольные объёмы в каждом слое дорожной конструкции с заданными физическими свойствами материала. В
частности, в их число включены:
- модуль упругости,
- коэффициент Пуассона,
- коэффициент температурного расширения,
- температурное состояние рабочего слоя.
Этот список физических параметров материалов дорожной конструкции
является открытым для расширения на последующих этапах научной разработки;

узлы – вершины элементов.
По границам рабочего тела задаются граничные условия. Физически
это означает выполнение условия неподвижности элементов на границе.
Исходя из обеспечения этого требования, выбираются фактические параметры протяженности рабочего тела.
На основе принципа минимума потенциальной энергии поле перемещений узлов конечно-элементной сетки, удовлетворяющее уравнениям
116
равновесия и совместимости для двухмерной задачи упругости, минимизирует функционал, заданный уравнением [115]


V
1 T
{ } {Q}dV  { }T {Q}dV  { }T {P}dS
2


V
S
(2.75)
Векторы деформации и напряжений определяются матрицами.
KC { }  {F },
(2.76)
где {F} – вектор узловых сил.
Это основное матричное уравнение МКЭ. Компоненты матрицы
жесткости определяются координатами узлов элементов и их упругими характеристиками: модулем упругости (E) и коэффициентом Пуассона ν).
Поэтому достаточным условием является определенность вектора нагрузки (узловых сил).
Используются специальные таблицы (таблицы 2.1) для записи данных об элементах и узлах (значения параметров в таблицах условные).
В программном модуле узловые силы, перемещения и их индексы
размещаются в векторах последовательными парами значений: на четных
позициях вертикальные компоненты, на нечетных - горизонтальные.
Моделирование и анализ работы дорожной конструкции в реальных
эксплуатационных условиях требует привлечения мощных средств математического моделирования на основе метода конечных элементов. Для
дальнейших исследований используется математический комплекс
ANSYS. Расчётная модель, реализованная в данном программном комплексе, показана на рис. 2.15.
117
Рис 2.13. Конечно – элементное представление рабочего тела дорожной конструкции (фрагмент)
118
Заданные поверхностные силы - P
Рис 2.14. Рабочее тело дорожной конструкции - трехмерное представление
Объединение матриц жесткости элементов в глобальную матрицу
производится по следующему правилу: член глобальной матрицы является
суммой членов из матриц жесткости всех элементов, примыкающих к узлу
с выбранной степенью свободы.
Основное уравнение МКЭ представляет собой систему линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Если какое-то узловое перемещение задано, то число неизвестных уменьшается на единицу. При этом элементы
соответствующего столбца глобальной матрицы следует умножить на заданное перемещение и результаты умножения вычесть из заданных узловых сил. После этого соответствующие строка и столбец, а также соответствующие элементы вектора сил, могут быть удалены.
119
120
2.15. Элементы построения модели дорожной конструкции на основе метода конечных элементов (МКЭ)
Структура таблицы исходных данных с информацией об элементах
Коэффициент Пуассона
Плотность материала элемента
Таблица 2.1
ν
γ
Номер элемента
1
2
1
3
3
2
Модуль упругости
Номера узлов окружающих элемент
E,
Узел -1
Узел -2
Узел -3
001
01
28
02
10
0.2
1
002
02
29
03
10
0.2
1
003
03
30
04
10
0.2
1
004
04
31
05
10
0.2
1
005
05
32
06
10
0.2
1
МПа
кг/м3
Таким образом, требуется решить систему уравнений.
K { }  F  .
(2.77)
В реализованном программном комплексе для решения этой системы
используется итерационный метод Левенберга-Маркардта. После решения
уравнений программный модуль возвращает в общем векторе заданные узловые перемещения, ранее из него удаленные.
Код программного модуля приведен в приложении № 2.
Фрагмент модели конструкции, реализованный в программном комплексе ANSYS, показан на рис. 2.16.
121
Рис. 2.16. Фрагмент модели конструкции, реализованной в программном комплексе ANSYS
Граничные условия конечно - элементной модели дорожной конструкции (частный случай) представлены на рис. 2.17.
122
123
2.17. Граничные условия конечно - элементной модели дорожной конструкции (частный случай)
Заключительным этапом серии расчетных экспериментов является
нахождение характеристик динамического нагруженного состояния дорожной конструкции. В соответствии с описанной выше методикой путем
моделирования
в
комплексе
ANSYS
рассчитывались
амплитудно-
частотные характеристики (АЧХ) для вертикальной и горизонтальной
компонент тензора напряжений. По этим результатам, соединенным с расчетом спектральных плотностей силового воздействия на дорожное покрытие от движущегося транспортного средства определялись дисперсии
и средние квадратические величины компонент напряжений.
Выборочные результаты решений расчётов методом конечных элементов приведены на рис. 2.18 и 2.19. Итоговые (ключевые) зависимости, полученные конечно - элементным анализом, отображены на рис.
2.6 и рис. 2.9.
124
Рис. 2.18. Данные расчетов характеристик вертикального напряжения при движении транспортного средства по автомобильной дороге, имеющей жёсткую дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием
125
Рис. 2.19. Данные расчетов характеристик горизонтального напряжения при движении транспортного средства по автомобильной дороге, имеющей жёсткую дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием
126
§ 2.4. Динамика напряжённо – деформированного состояния дорожной одежды при воздействии движущегося транспортного средства
В общей постановке задачи о действии подвижной нагрузки на дорожную конструкцию необходимо учитывать массу как нагрузки, так и самой
дорожной конструкции.
Пусть груз веса Р (нагрузка на ось транспортного средства) равномерно движется со скоростью v вдоль бесконечной балки, лежащей на сплошном
однородном упругом основании (рис. 2.20). Схема показана в проекции на
вертикальную плоскость.
Отличительной чертой этой задачи является возможность стационарного режима движения, при котором прогиб под грузом остается все время
постоянным, а груз (реакция транспортного средства на дорожную поверхность) движется по горизонтали. Картина изгиба оси плиты будет неизменной, но равномерно движущейся со скоростью движения груза и как бы сопровождающей груз. Поэтому для транспортного средства, изгиб плиты будет выглядеть все время одинаково; это явление целесообразно назвать бегущей изгибной волной.
Задачей является определение величины увеличения влияния нагрузки
с учётом динамического воздействия. Решения приводятся в проекции на
вертикальную плоскость.
Основание балки будем считать линейно деформируемым и следующим гипотезе:
r = ~ky,
где r — интенсивность реакции основания, у — прогиб, k — коэффициент
пропорциональности, характеризующий жесткость основания и называемый
коэффициентом постели.
127
V*t
P
ξ
z
Z
f
Рис. 2.20. Модель перемещения груза вдоль плиты на упругом основании (проекция на вертикальную плоскость)
Пусть z — абсцисса текущего сечения плиты, отсчитываемая от некоторого неподвижного начала координат, t — время.
Тогда дифференциальное уравнение изгиба плиты записывается в
форме
EI
4 y
z
4
 m
2 y
t
2
 ky
.
(2.78)
Здесь правая часть представляет собой интенсивность нагрузки в точке
в момент времени t и состоит из двух членов: инерционной нагрузки (m —
масса единицы длины плиты) и реакции упругого основания. Перепишем
уравнение (2.78) в форме
128
4 y
z
4
2 y
 b2 y  0 ,
(2.79)
m
k
b2 
2 EI
EI .
(2.80)
 2a
t
2
где
2a 
Решение этого уравнения будем искать в виде
y  f ( z  vt )
(2.81)
.
Здесь аргумент (z-vt) представляет собой абсциссу текущего сечения
плиты, отсчитываемую от подвижного начала координат, совмещенного с
грузом. Нашей задачей является выяснение вида вновь введенной функции
f(z — vt).
Если обозначать штрихами дифференцирование этой функции по ее
аргументу, то нужные нам производные функции у запишутся в виде
4 y
z
 f
4
IV
( z  vt )
2 y
t
2
 v 2 f '' ( z  vt )
.
(2.82)
Теперь уравнение в частных производных (2.78) переходит в следующее обыкновенное дифференциальное уравнение:
f
IV
 2av 2 f ''  b 2 f  0 .
(2.83)
Для транспортного средства, кривая изгиба остаётся неизменной во
времени. Можно сказать, что уравнение (2.83) и представляет собой дифференциальное уравнение бегущей волны (для движущегося наблюдателя (z —
vt) — абсцисса сечения). Линейное дифференциальное уравнение имеет постоянные коэффициенты. Приведем окончательный результат:
f  e  a (C1sin   C2 cos  )  e a (C 3sin   C4 cos  ) , (2.84)
где
129
  z  vt .
Здесь величины α и β определяются через коэффициенты уравнения
(2.83) по формулам:
b  av 2

2
,
b  av 2

2
.
(2.85)
Будем считать, что решение (2.84) относится к той части бегущей волны, которая расположена впереди движущегося груза (т. е. при ξ >0). Для
другой части волны (при ξ<0) уравнение изогнутой оси имеет ту же форму:
f1  e a ( D1 sin   D2 cos  )  e a ( D 3 sin   D4 cos  ) , (2.86)
но, конечно, с другими значениями постоянных.
Для полного решения задачи необходимо найти восемь постоянных Сi
и Di, входящих в выражения (2.84) и (2.86). Для этого следует воспользоваться условиями:
на бесконечности
f 0
при    .
при    , f1  0
Под грузом
f (0)  f1 (0)
f ' (0)  f1' (0)
f '' (0)  f1'' (0)
f1''' (0)  f ''' (0) 
P
EI
Из этих условий находим четыре постоянные:
D1  D2  C3  C4  0 .
130
Для определения остальных постоянных из условия под грузом находим:
C1   D3  
C2  D 2  
P
,
2 EI ( 2   2 )
P
2 EI ( 2   2 )
.
Таким образом, бегущая волна (рис. 2.21) имеет совершенно симметричную форму и для анализа, полученных результатов, достаточно рассмотреть, например, часть волны при   
f 
Pe 
2 EI ( 2   2 )
( sin    cos  )
(2.87)
.
2,00
1,75
Вертикальное перемещение, мм
1,50
1,25
1,00
0,75
0,50
0,25
0,00
-0,25
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
-0,50
-0,75
-1,00
Расстояние от центра чаши прогиба, м
Рис. 2.21. Форма «бегущей волны», рассчитанная по формуле 2.87
Наибольший интерес представляет значение прогиба под грузом, т. е.
при   0
131
f (0)  
P
2 EI ( 2   2 ) .
(2.88)
Для того чтобы выявить влияние скорости v на величину f (0), подставим сюда выражения параметров α и β, данные в формуле (2.85). Тогда
найдем
f (0)  
P
EI 2(b  v 2 )
.
(2.89)
В частности, при v= 0, т. е. в случае неподвижного груза, получим известный результат для прогиба fст под силой, приложенной к бесконечно
длинной плите на упругом основании. При скорости v >0 прогиб под грузом
будет превосходить величину fст . Отношение  = f / fст можно назвать коэффициентом динамичности:

1
mv 2
1
2 kEI
.
(2.90)
Для применения этого соотношения к анализу свойств дорожной конструкции введем в расчет её параметры:
B- ширина рабочего тела,
Hб- высота бетонного слоя,
Hпс- высота подстилающего слоя ,
Eпс - модуль упругости подстилающего слоя ,
Eб - модуль упругости бетонного слоя,
γб- плотность бетонного слоя.
Подставив эти параметры в формулу для вычисления динамического
коэффициента, получим
132
1
 б BH б v 2

1
Eпс B
BH б3
2
Eб
H пс
12
.
(2.91)
После упрощений имеем

1
1
 б v2
Eпс Eб H б
3H пс
.
(2.92)
Из этой формулы непосредственно видно влияние всех параметров системы. С ростом скорости v динамический коэффициент увеличивается и при
определенной скорости стремится к бесконечности.
v
2 kEI
m .
(2.93)
Для дорожной конструкции формула примет вид
v
Eпс Eб H б
H пс 3
б
.
(2.94)
Найденное значение скорости является критическим. На рис. 2.22
изображен график изменения коэффициента динамичности от скорости движения транспортного средства.
133
2,0
Коэффициент динамичности
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
0
5
10
15
20
25
Скорость движения транспортного средства, м/с
Рис. 2.22. Расчет динамического коэффициента
При значениях v, меньших критического, бегущая волна будет носить
колебательный характер, но с убывающими амплитудами.
К полученным результатам нужно относиться с известной осторожностью хотя бы потому, что мы игнорировали инерционные и демпфирующие
свойства основания; в то же время именно эти свойства будут проявляться
тем более заметно, чем быстрее движется груз и чем динамичнее весь процесс в целом. Тем не менее, полученное решение качественно верно отражает
тенденцию прогибов дорожной конструкции к увеличению при росте скорости движения груза.
Развитием модели упругой дорожной конструкции является расчетная
схема, показанная на рис. 2.23. В этой расчетной схеме дорожная конструкция представлена частично-элементной динамической системой. В этой схеме инерционные линейные звенья соединены упругими и демпфирующими
шарнирами.
134
F2
X=V*t
La
F1 Воздействие от перед-
ней и задней оси транспортного средства
MFi yi
Шарнир с упругим и
вязким сопротивлением
φi
m- масса частичного элемента
αi
2
C, Н/м
Погонная жесткость
основания
hFi
Y
Δ длина частичного элемента
Рис. 2.23. Упругая линия поверхности частично-линейной модели рабочего тела дорожной конструкции
Положение системы задаётся вектором обобщенных координат
1 
 
q   2 
 ... 
 
 n 
Для формирования уравнений движения введём вектор кинематических параметров элементов упругой системы
135
X
 y1 
1 
 
 y2 
 2 
y  ... 
 
... 
 
 yn 
 n 
(2.95)
.
Связь между введенными векторами задаётся с помощью линейного
преобразования
y  Bq .
(2.96)
Матрица [B] имеет следующую структуру

2
1



1
B    

1


1

 ...

0
0 0 0 0


0 0 0
2

1 0 0 0


0 0

2
1 1 0 0


 
0
2
1 1 1 0

... ... ... ... .
0
0
0
(2.97)
Матрица жесткостей определяется коэффициентом жесткости упругого
основания подстилающего слоя - погонной жесткостью основания (С).
136
0
c
 c  2
0
C    12
0
0
0
0
0
0

0 0

c 0
0 ... .
(2.98)
... 0

... 0
m 0
... 0 .
(2.99)
Инерционная матрица имеет вид
m

0
M   
0
 0
0
m  2
12
0
0
Матричная запись системы дифференциальных уравнений движения
BT M Bq  BT C Bq   q  bq  BT  f .
(2.100)
Движущаяся нагрузка задаётся вектором обобщенных сил переменной
структуры
 f   0 0 ... ...
T
Fi M Fi ... ... ... .
(2.101)
Для формирования этого вектора воздействий от подвижной нагрузки
F используются соотношения:
i=ЦЕЛАЯ_ЧАСТЬ(x/Δ)+1 ,
M F i ( ДРОБНАЯ _ ЧАСТЬ( x )  0.5)  F  

(2.102)
.
(2.103)
На основе приведенных здесь теоретических предпосылок разработан
программный комплекс (модуль) для моделирования действия подвижной
нагрузки на дорожную конструкцию. Программный комплекс (модуль) приведен в приложении № 3.
На рис. 2.24 приведены примеры расчетов по разработанной методике.
Рассматривалось движение двухосного автомобиля. Параметры автомобиля
137
соответствовали экспериментальному автомобилю. Это дало возможность
сравнивать полученные расчетные и экспериментальные результаты.
Из приведенных результатов можно сделать следующий предварительный вывод: зона деформации дорожной конструкции при воздействии
движущегося транспортного средства занимает большое по протяженности
пространство дорожной конструкции и значительно превосходит размеры
чаши прогиба одиночного точечного воздействия непосредственно вблизи
контакта шины с дорогой.
Полученные качественные закономерности взаимодействия транспортного средства с дорожной конструкцией подтверждены также экспериментально, как показано на рис. 2.25.
Вертикальные перемещения в слоях дорожной конструкции при
движении по её поверхности подвижной динамической расчётной нагрузки показаны на рис. 2.26 (точки 1-7, расположенные сверху вниз, приняты
в соответствии с рис. 2.13).
138
а)
0,2
0,1
Перемещения, мм
0
-0,1
0
1
2
3
4
5
6
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
-0,6
-0,7
Время, с
б)
0,2
Перемещения, мм
0,1
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
Время, с
Рис. 2.24. Форма «бегущей волны» на поверхности рабочего тела дорожной конструкции – а) скорость 10 м/с; б) скорость 20 м/с
139
прогиб1
прогиб2
0,06
П
е
р
е
м
е
щ
е
н
и
я,
с
м
0,04
0,02
0
-0,02
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-0,04
-0,06
-0,08
-0,1
-0,12
-0,14
-0,16
Время, с
Рис. 2.25. Экспериментальные графики упругих деформаций дорожной
конструкции при воздействии движущегося транспортного средства
Рис. 2.26. Вертикальные перемещения в слоях дорожной конструкции (точки 1-7, расположенные сверху вниз) при движении по её поверхности подвижной динамической расчётной нагрузки
140
§ 2.5. Общие рекомендации по проведению расчетов нагруженного состояния дорожной конструкции с целью оптимизации её эксплуатационных свойств
В настоящей главе рассмотрен ряд теоретических положений и основанных на них вычислительных алгоритмов расчета напряжённо – деформированного состояния дорожной конструкции. В соответствии с постановкой проблемы решаются две основные задачи:
1) анализ прочности дорожной конструкции;
2) анализ долговечности дорожной конструкции.
Для решения этих задач предложены модели объектов. Так как имеются различные возможности реализации этих моделей, в данном разделе
обобщены варианты построения вычислительных алгоритмов. Поскольку
принципиальные подходы к формированию структуры вычислительных
алгоритмов для двух обозначенных задач во многом совпадают, остановимся подробнее на анализе долговечности дорожной конструкции.
Обоснование предлагаемой методики оценки усталостной долговечности дорожной конструкции поясним следующими выкладками.
В линейной механике разрушения скорость разрушения при действии циклической нагрузки выражается соотношением
v  C  (K ) n ,
(2.104)
где K изменение коэффициента интенсивности напряжений,
С – константа материала.
Изменение коэффициента интенсивности напряжений выражается
соотношением
K   M  l ,
(2.105)
где  - изменение напряжения в заданной точке рабочего тела дорожной конструкции;
M,l - константы, характеризующие зону разрушения.
Имеем
v  C  (  M  l ) n .
Переструктурируем это соотношение
141
(2.106)
v
  n .
C  M l
(2.107)
То есть мы разделили характеристики напряженного состояния и
скорость разрушения дорожной конструкции. Если ограничиться только
относительной оценкой скорости разрушения, то её можно получить на
основе расчета поля напряжений в рабочем теле и отвлечься от констант,
характеризующих материал и зону разрушения.
Введенную здесь количественную меру для оценки долговечности
дорожной конструкции назовем индекс усталостного напряжения
(ИУН). Если решается ограниченная задача оптимизации геометрических
параметров дорожной конструкции при использовании уже выбранных материалов, то можно ограничиться расчетом ИУН.
Различные варианты вычислительного алгоритма для анализа долговечности дорожной конструкции показаны на рис. 2.27.
В первом варианте используются окончательные расчетные формулы
для критических напряжений. В данном исследовании в качестве критических напряжений приняты максимальные изгибные напряжения в бетонном слое.
Во втором варианте точечное воздействие или воздействие, распределенное по площади контакта шины с дорожной поверхностью, включается как заданное в конечно-элементной модели дорожной конструкции.
На выходе этой модели дорожной конструкции рассчитывается поле
напряжений во всех точках рабочего тела.
В третьем варианте напряженное состояние формируется граничными условиями на дорожной поверхности при движении транспортного
средства. Это явление теоретически объяснено и экспериментально подтверждено в диссертации. Граничные условия на поверхности определяются формой «бегущей волны». На выходе этой модели дорожной конструкции также рассчитывается поле напряжений во всех точках рабочего
тела.
142
Характеристики
микропрофиля
дорожной
поверхности
Характеристики
дорожной
конструкции
Характеристики
транспортного
средства
Модель системы
«Транспортное средство –
Дорожная конструкция»
Модель формирования
пространственной
конфигурации деформации
дорожной конструкции при
движении транспортного средства
(«бегущая волна»)
3 вариант
расчетного
алгоритма
1 вариант расчетного
алгоритма
2 вариант
расчетного
алгоритма
Точечное силовое воздействие
транспортного средства на
дорожную конструкцию
Конечно-элементная модель рабочего тела
дорожной конструкции
Поле напряжений в рабочем теле
дорожной конструкции
Индекс усталостного напряжения
Параметры зоны
разрушения
(M, l ….. )
 n
Физико-механические
и усталостные характеристики материала
(C…..)
Расчет скорости усталостного разрушения дорожной конструкции и
n
определение ресурса её долговечности v  C  (  M  l )
Рис. 2.27. Рабочая схема связи элементов вычислительного алгоритма
для анализа долговечности дорожной конструкции
143
Так как основным источником внешних силовых воздействий на дорожную конструкцию является микропрофиль дорожной поверхности с
движущимся транспортным средством, который рассматривается как стохастический процесс, то во всех вариантах характеристики напряжений
рассматриваются также как случайные величины. Оценкой этих величин
являются среднеквадратические значения.
В первом и втором вариантах входной величиной является среднеквадратическое значение силового воздействия во всем диапазоне частот.
В третьем варианте входной величиной является среднеквадратическое значение силового воздействия в низкочастотном диапазоне частот.
Это объясняется тем, что явление «бегущей волны» возможно только для
процессов, идущих со сравнительно небольшими скоростями. Из анализа
спектральной плотности силового воздействия можно отметить, что низкочастотная область силового воздействия лежит в очень узкой полосе частот. Это учитывается при расчете формы «бегущей волны».
По разработанным алгоритмам и программам проводилась серия
расчетов. Примеры расчетных экспериментов приведены на рис. 2.28, 2.29.
В данной серии расчетов варьировалась толщина асфальтобетонного слоя.
В них рассматривалось движение «бегущей волны», которая двигалась со
скоростью транспортного средства.
144
Индекс усталостного напряжения
асфальтобетона
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Толщина асфальтобетонного покрытия, см
Рис. 2.28. Зависимость индекса усталостных напряжений в слое асфальтобетона от толщины покрытия
Индекс усталостного напряжения в
цементобетоне
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Толщина асфальтобетонного покрытия, см
Рис. 2.29. Зависимость индекса усталостных напряжений в слое цементобетона от толщины асфальтобетонного покрытия
145
Характерной особенностью работы дорожной конструкции в условиях проведенных численных экспериментов является сложный и неоднозначный характер зависимости выходных параметров от варьируемого параметра – толщины слоя асфальтобетона. Можно предположить, что
наиболее опасным для работоспособности дорожной конструкции является
рост напряжений в асфальтобетонном слое и касательных напряжений на
границе асфальтобетон-цементобетон в широком диапазоне изменения варьируемого параметра. Почти во всем диапазоне происходит рост индекса
усталостного нагружения слоя асфальтобетона, что является причиной
снижения долговечности дорожной конструкции. Однако концепция жёсткой дорожной одежды состоит в максимальном использовании цементобетонного основания как несущего элемента конструкции. Цементобетон относительно успешно справляется с транспортными нагрузками даже без
устройства асфальтобетонных слоёв. В связи с этим устройство асфальтобетонного слоя толщиной 10…12 см создаст оптимальные условия работы
жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием и повысит
транспортно – эксплуатационные качества автомобильной дороги.
Вместе с тем, в диссертационной работе нашли отражение модели
многоциклового внешнего воздействия, позволяющие с большой достоверностью получить пространственно – временные деформации конструкции и её элементов. Затраченная работа А, направленная на разрушение
дорожного покрытия, увязана с напряжённо – деформированным состоянием слоистой конструкции дорожной одежды. Получены численные зависимости, характеризующие величину напряжёний и деформаций под
воздействием подвижной динамической нагрузки (рис. 2.24 и 2.26).
Отличительной чертой решаемой задачи является возможность стационарного режима движения, при котором прогиб под грузом остается все
время постоянным, а груз (реакция транспортного средства на дорожную поверхность) движется по горизонтали. Картина изгиба оси плиты будет неизменной, но равномерно движущейся со скоростью движения груза и как бы
сопровождающей груз. Поэтому для транспортного средства, изгиб плиты
146
будет выглядеть все время одинаково; это явление целесообразно назвать бегущей изгибной волной.
Эффект «бегущей волны» позволил глубже понять суть процессов,
происходящих в конструкции при движении реального расчётного транспортного средства. Качественные закономерности взаимодействия транспортного средства с дорожной конструкцией подтверждены экспериментально.
В процессе теоретических исследований была доказана ключевая
роль дорожного покрытия в обеспечении безопасности дорожного движения с экономической составляющей. Поскольку покрытие дорожной одежды воспринимает и распределяет подавляющее количество внешних усилий и напряжений, ему отводится первостепенная роль при моделировании
работы дорожной конструкции.
Основа концепции работоспособности дорожного покрытия была
получена путём исследования матрицы характеристик дорожного полотна
как слоистой системы. Важная роль было отведена самодиагностике состоянию дорожной одежды. Для реализации данной цели предложены методики визуализации необходимости замены асфальтобетонного покрытия
жёсткой дорожной одежды. Данными положениями также была подтверждена выдвинутая концепция работы жёсткой дорожной одежды, заключающаяся в максимальном использовании цементобетонного основания
как несущего элемента конструкции.
Выполненные исследования позволили выработать методику и алгоритм управления напряжённо – деформированным состоянием жёсткой
дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием. Результатом проведённой работы также стало формулирование и осуществление экономических и правовых отношений обеспечения гарантийного срока службы дорожной конструкции
В главе представлены созданные специально в рамках данной диссертации программный комплекс и вспомогательные модули для математического моделирования нагружённого состояния дорожной конструкции. Даны рекомендации по проведению аналитических расчётов напряжённо – деформированного состояния дорожной одежды с целью оптимизации её свойств и параметров.
147
§ 2.6. Выводы по главе 2
1. Для реализации целей исследования напряженно – деформированного состояния жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием было выполнено значительное расширение динамической модели в
области учета упругих свойств дороги. В диссертации дорога рассматривается в виде нового объекта – «Дорожная Конструкция».
2. Для построения пространственной динамической модели напряжённо – деформированного состояния дорожной конструкции при воздействии движущегося транспортного средства был использован метод конечных элементов (МКЭ), позволивший в полной мере учесть все многообразие факторов, воздействующих на конструкцию, а также физикомеханические свойства дорожно-строительных материалов.
3. Предложена рациональная конструкция жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием. Для её расчёта и обоснования был использован программный комплекс ANSYS по моделированию нагружённого состояния дорожной конструкции, который позволил выполнить численные эксперименты для всех необходимых условий работы и различных
сочетаний элементов. Получены количественные и качественные оценки
изменения характеристик динамического напряжённо – деформированного
состояния дорожной конструкции, такие как деформации, напряжения,
структурные изменения и т.д.
4. Расчёт силового взаимодействия транспортного средства и дорожной конструкции выявил свойство дорожной одежды воспринимать
весь частотный спектр воздействий, при этом наибольшая доля дисперсии
напряжений (более 90 %) расположена в области высокочастотного резонанса.
5. Проведение расчётов на основе математической модели напряжённого состояния позволило обнаружить и обосновать эффект, который
сопровождает движение транспортного средства – «бегущая волна». Тео-
148
ретически доказана зависимость реакции дорожной конструкции на транспортное средство в зависимости от его скорости. В области эксплуатационных скоростей доля динамической прибавки составляет порядка 30%.
6. Выполненные теоретические расчёты показали рост внутренних
напряжёний и индекса усталости в асфальтобетонном слое при увеличении
толщины покрытия до 20…30 см. В области 5…10 см наблюдается минимум указанных напряжений, также они убывают к 45…50 см.
7. В результате проведения расчётов установлено, что внутренние
напряжения и индекс усталости в цементобетоне уменьшаются по мере
увеличения толщины асфальтобетонного покрытия. Это вызвано тем, что
асфальтобетонные слои с ростом толщины воспринимают всё большую
часть нагрузки, приходящуюся на конструкцию, разгружая тем сам жёсткое основание. Однако концепция жёсткой дорожной одежды состоит в
максимальном использовании цементобетонного основания как несущего
элемента конструкции. В связи с этим устройство асфальтобетонного покрытия толщиной более 10…12 см представляется нерациональным.
149
ГЛАВА 3
РАСЧЁТ ФАКТИЧЕСКОЙ И ПЕРСПЕКТИВНОЙ НАГРУЗОК.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ
§ 3.1. Общая характеристика исследуемых автомобильных дорог
и условий движения по ним
Транспортный поток является основной нагрузкой на конструкцию
дорожной одежды. Изучение режимов движения транспортных средств, их
распределение по полосам движения, совместно с анализом состава транспортного потока, позволит совершенствовать методику расчёта дорожной
одежды, а также определить фактические и перспективные нагрузки на
неё.
Жёсткие дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями расположены преимущественно на многополосных проезжих частях автомобильных магистралей. Поскольку на автомобильных магистралях осуществляется интенсивное движение как легковых, так и большегрузных
автомобилей, то при расчёте основания и покрытия дорожных одежд необходимо учесть все факторы, оказывающие разрушающее и изнашивающее
воздействия на конструкцию.
Как правило, изначально на автомобильных дорогах была устроена
жёсткая цементобетонная дорожная одежда. Далее во время эксплуатации
дороги существующая цементобетонная дорожная одежда перекрывалась
слоями асфальтобетона. Устройство асфальтобетонных слоёв сверху жёсткой плиты производилось в целях улучшения эксплуатационных свойств
дороги, в частности для улучшения ровности и сцепления. Однако ранее
уложенные слои асфальтобетона при этом не снимались, что приводило к
постоянному и неконтролируемому увеличению толщины асфальтобетонных слоёв. К настоящему времени встречаются конструкции дорожной
одежды, в которых толщина асфальтобетонных слоёв, уложенных на существующее цементобетонное покрытие, достигает 40…50 см. В таких усло-
150
виях комбинированная конструкция работает нерационально, что приводит
к преждевременному её износу и разрушению.
В настоящей главе приведены результаты исследований движения
транспортных потоков на автомобильных магистралях, выполненных в
2003-2009 гг. Определение расчётных нагрузок проводилось на тех же автомобильных дорога, на которых впоследствии были проведены экспериментальные исследования, изложенные в главе 4 (М-2 «Крым», М-9 «Балтия» и А-107 ММК).
Работы включали:
 исследование интенсивности и состава транспортного потока на автомобильных дорогах, с учётом их распределения по полосам движения;
 определение общего требуемого модуля упругости для всей конструкции в целом;
 расчет требуемых модулей упругости для каждой полосы автомобильной дороги, согласно реальной (фактической) интенсивности движения
и составу транспортного потока, движущихся по каждой полосе;
 сопоставление требуемой прочности конструкции на каждой полосе
движения, полученной из условия реального транспортного потока с
прочностью, определённой для каждой полосы согласно ОДН 218.04601.
Участки исследуемых автомагистралей, на которых выполнялись
наблюдения, расположены в Московской области, относятся к дорогам I-А
технической категории и различаются числом полос движения. Так, на основном протяжении рассматриваемых участков автодорога М-2 «Крым»
имеет три полосы движения в каждом направлении, дороги М-9 «Балтия»
имеет по две полосы в каждом направлении на первом участке и по одной
на втором. Участок Малой Московской Кольцевой дороги (ММК) имеет на
всём протяжении две полосы в обе стороны.
Автомобильная магистраль М-2 «Крым» является самой загруженной движением из всех рассматриваемых. Автором исследовался наиболее
151
характерный участок данной автомагистрали от Московской кольцевой автомобильной дороги (км 20) до км 70.
На основной части протяжения магистраль имеет по три полосы
движения в каждом направлении. Ширина обочин на участке от км 20 до
км 33 составляет в среднем 3,5 м. Укреплённая полоса имеет асфальтобетонное покрытие шириной 2,7…2,8 м. На участке км 34 – км 39 ширина
обочины несколько больше и составляет 3,75…3,9 м. При этом ширина
укреплённой полосы существенно снижается до 0,75 м. Далее, на участке
км 40 – км 70, ширина обочины находится в пределах 4,0…4,5 м, ширина
укреплённой полосы - 2,7…3,1 м. Состояние обочин и укреплённой полосы на всём протяжении рассматриваемого участка дороги, в целом, удовлетворительное.
На автомобильной магистрали М-9 «Балтия» исследовался участок
км 21 – км 92.
На этом участке магистраль имеет две полосы движения в каждом
направлении. Ширина обочин составляет в среднем 3,75 м. Укреплённая
полоса имеет асфальтобетонное покрытие, и её средняя ширина составляет
2,2 м. Следует отметить хорошее состояние обочин и укреплённой полосы
на всём протяжении дороги.
Ограждение на значительном протяжении дороги отсутствует. А в
тех местах, где оно установлено –располагается в непосредственной близости от бровки земляного полотна.
Наблюдения за движением по Малой Московской Кольцевой дороге
А-107 ММК
также проводились на наиболее загруженном движением
участке от Можайского (А-100) до Ленинградского шоссе (М-10).
На всем протяжении этого участка проезжая часть имеет по одной
полосе движения в каждом направлении. Ширина обочин составляет 1,02,0 м. Укреплённая полоса имеет асфальтобетонное покрытие, и её ширина
составляет в среднем 0,5 м. Состояние обочин и укреплённой полосы на
всём протяжении исследуемого участка, в целом, удовлетворительное. Для
152
этой дороги характерно достаточно большое количество грузового транспорта, особенно в будние дни.
§ 3.2. Методика проведения исследований
Работы по исследованию интенсивности движения и состава транспортного потока были организованы специальным образом. На каждом из
выбранных створов находились люди из расчета один человек на каждую
полосу движения. При этом фиксировалась интенсивность движения
транспортного потока в течение суток. Люди менялись каждые два-три часа, во избежание утомления и получения ошибочных данных. Одновременно с интенсивностью фиксировался и состав транспортного потока.
Следует отметить и то, что интенсивность движения измерялась как
в летние месяцы, при наибольшей загрузки пригородных участков автомагистралей, вследствие достаточно большого количества автолюбителей,
добирающихся к своим дачным участкам. Так и в зимние месяцы, во время
общего спада интенсивности движения.
Кроме того, исследования проводились в разные дни недели, что
позволило отразить изменение интенсивности движения в будние, выходные и праздничные дни. Тем самым фактически удалось получить периоды
минимальной и максимальной загрузки автомагистралей.
Интенсивность движения определялась непрерывно в процессе измерений и фиксировалась каждые 5 минут. Транспортный поток был разделён на следующие группы автомобилей:
- легковые;
- грузовые, грузоподъёмностью до 2 т;
- грузовые, грузоподъёмностью от 2 до 5 т;
- грузовые, грузоподъёмностью более 5 т;
- автопоезда;
- автобусы.
Определение модулей упругости проводилось согласно
ОДН
218.046-01. Несмотря на то, что данный документ распространяется на не153
жёсткие дорожные одежды, применение его в диссертации позволяет получить представление о величине воздействующей и перспективной
нагрузках. Тем самым мы определим расчётную нагрузку и особенность её
воздействия на конструкцию.
Так, на автомагистрали М-2 «Крым», было выбрано четыре характерных участка для исследований, отражающих изменения в геометрии
дороги (числом полос движения), составе и интенсивности движения
транспортного потока. В дальнейшем было разбито четыре створа, приблизительно в середине каждого из участков. Это позволило получить
наиболее полные данные о характере движения на всем протяжении автомагистрали от МКАД до км 70.
На автомагистрали М-9 «Балтия» было выбрано два участка для проведения исследований. Один – четырехполосный и другой – двухполосный. На этих участках были разбиты створы для измерений интенсивности
движения и состава транспортного потока. Данные участки достаточно
сильно отличаются по характеру движения, а интенсивность на двухполосном участке существенно ниже.
На Малой Московской Кольцевой дороге А-107 ММК принят один
участок для измерений, от Можайского (А-100) до Ленинградского шоссе
(М-10). Этот участок наиболее сильно загружен, так как соединяет две
важные транспортные артерии страны. В намеченном створе, так же как и
на остальных магистралях были измерены интенсивность движения и состав транспортного потока. Характерной особенностью является и то, что
на этом участке практически отсутствует сезонное колебание интенсивности движения, а в составе транспортного потока достаточно большой процент грузовых автомобилей.
§ 3.3. Анализ результатов наблюдений за интенсивностью движения и составом транспортного потока на автомобильных дорогах
С целью изучения особенностей движения автомобилей на автомагистралях были поставлены и решены следующие основные задачи:
154
1. Определена интенсивность движения автомобилей с распределением автомобилей по полосам;
2. Определен состав транспортного потока также с распределением
автомобилей по полосам движения.
Для решения данной задачи в период 2003 – 2009 гг. были проведены
исследования режимов движения транспортного потока на всех рассматриваемых автомагистралях.
Указанные автомагистрали имеют существенные отличия по загруженности и условиям движения. Наиболее загруженными дорогами являются М-2 «Крым» и М-9 «Балтия». При этом интенсивность движения относительно равномерна в разные дни недели и незначительно увеличивается в выходные и праздничные дни.
Автомобильная дорога А-107 ММК наименее загружена из перечисленных, но на ней зафиксирована большая неравномерность интенсивности движения. Существенное увеличение интенсивности легковых автомобилей наблюдается в праздничные и выходные дни, что связано с поездками граждан за город. В будние дни преобладает грузовой транспорт.
Автомобильная магистраль М-2 «Крым»
В результате первичного ознакомления было выделено 4 характерных участка, которые отличались друг от друга основными показателями,
такими как числом полос движения, интенсивностью движения, составом
транспортного потока и скоростью движения (таблица 3.1).
Таблица 3.1
Местоположение
Местоположение
Число полос движе-
участка
створа измерений
ния (в одном направ-
(км от МКАД)
(км от МКАД)
лении)
1
0-10,5
6,0
3
2
10,5-18,7
13,0
2+2
3
18,7-28,0
19,0
3
4
28,0-50,0
36,0
2
№
участка
155
Первый участок, протяженностью 10,5 км автодороги М-2 «Крым»,
обеспечивает 6-ти полосное движение транспорта с разделительной полосой с газоном. Данный участок характеризуется большими значениями интенсивности движения и высокими показателями скорости. Также наблюдается большая доля грузового транспорта в потоке, которая составляет в
среднем около 20-30%.
Следующий участок автодороги М-2 «Крым», общей протяженностью 8,2 км, обеспечивает 8 полос для движения транспорта. Причем, имеется 4 полосы для транзитного потока и 4 полосы для местного движения.
Противоположные направления разделены разделительной полосой с газоном, транзитный поток отделяется от местного при помощи разделительной полосы, шириной 4,0 м. Эти участки характеризуются небольшими
перепадами интенсивности транспортного потока относительно друг друга. Интенсивность на этих участках заметно выше, чем на первом, однако
на скоростной режим это не оказывает практически никакого влияния. Доля грузового транспорта в потоке также составляет около 20…30%.
Участок №3, длиной 9,3 км, имеет 6 полос для движения с разделительной полосой с газоном. На четвертом участке, длиной 22,0 км, 4 полосы движения с разделительной полосой с газоном. На этих двух участках
ширина обочины находится в пределах 4,0…4,5 м, ширина укреплённой
полосы - 2,7…3,1 м.
Среднесуточная интенсивность движения на автомагистрали М-2
«Крым», на участке №1, в 2003 году составила 60670 авт./сут. В 2004 г. интенсивность движения составила уже 73569 авт./сут. А в 2009 г. – 94256
авт./сут. Таким образом, увеличение интенсивности движения за 5 лет составило 55,4 %. На участке №2 и №3 среднее увеличение интенсивности
движения за 1 год составило 14,7% и 20,0% соответственно. На участке
№4 интенсивность движения увеличилась с 29230 авт./сут в 2003 г. до
37000 авт./сут в 2004 г. и до 56439 авт./сут в 2009 г. Увеличение интенсивности движения на этом участке за 5 лет составило 93,1 %, в среднем за
год – 18,6%.
156
Таблица 3.2
Участок автомобильной магистра-
Среднее увеличение
2003 г.
2004 г.
2009 г.
интенсивности дви-
ли
жения за 1 год
Участок №1
60670
73569
94256
авт./сут
авт./сут
авт./сут
87318
118800
авт./сут
авт./сут
38700
77400
авт./сут
авт./сут
29230
37000
56439
авт./сут
авт./сут
авт./сут
Участок №2
-
Участок №3
-
Участок №4
11,1 %
14,7%
20,0%
18,6 %
Состав транспортного потока на автомобильной магистрали М-2
«Крым» представлен в таблице 3.3. Анализ полученных данных показывает, что основную долю транспортного потока составляют легковые автомобили.
Таблица 3.3
№
1
2
3
4
Тип транспортного средства
Легковые автомобили
Процент в транспортном
потоке
91,1
Грузовые автомобили
2,6
грузоподъёмностью до 2 т
Грузовые автомобили
1,0
грузоподъёмностью от 2 до 5 т
Грузовые автомобили
0,8
грузоподъёмностью более 5 т
5
Автопоезда
2,9
6
Автобусы
1,6
Распределение интенсивности движения на всех участках приводится на рисунках 3.1. – 3.4. Данные приведены для среднего уровня загрузки
автомобильной дороги (2600 – 3100 авт./час в одном направлении).
157
Рис. 3.1. Распределение интенсивности движения по полосам движения на 1-ом участке автомагистрали М-2 «Крым», %
Рис. 3.2. Распределение интенсивности движения по полосам движения на 2-ом участке автомагистрали М-2 «Крым», %
158
Рис. 3.3. Распределение интенсивности движения по полосам движения на 3-м участке автомагистрали М-2 «Крым», %
Рис. 3.4. Распределение интенсивности движения по полосам движения на 4-ом участке автомагистрали М-2 «Крым», %
159
Обращает на себя внимание существенное различие состава транспортного потока по полосам движения (таблицы 3.4 – 3.6).
Результаты наблюдений по крайней левой полосе движения приведены в таблице 3.4.
Таблица 3.4
№
1
2
3
4
Тип транспортного средства
Легковые автомобили
Процент в транспортном
потоке
97,2
Грузовые автомобили
0,9
грузоподъёмностью до 2 т
Грузовые автомобили
0,7
грузоподъёмностью от 2 до 5 т
Грузовые автомобили
0,5
грузоподъёмностью более 5 т
5
Автопоезда
0,4
6
Автобусы
0,3
Результаты наблюдений по средней полосе движения приведены в
таблице 3.5.
Таблица 3.5
№
1
2
3
4
Тип транспортного средства
Легковые автомобили
Процент в транспортном
потоке
90,2
Грузовые автомобили
1,7
грузоподъёмностью до 2 т
Грузовые автомобили
1,5
грузоподъёмностью от 2 до 5 т
Грузовые автомобили
1,4
грузоподъёмностью более 5 т
5
Автопоезда
1,6
6
Автобусы
3,6
Результаты наблюдений по правой полосе движения приведены в
таблице 3.6.
160
Таблица 3.6
№
1
2
3
4
Тип транспортного средства
Легковые автомобили
Процент в транспортном
потоке
80,1
Грузовые автомобили
4,6
грузоподъёмностью до 2 т
Грузовые автомобили
3,4
грузоподъёмностью от 2 до 5 т
Грузовые автомобили
3,0
грузоподъёмностью более 5 т
5
Автопоезда
5,1
6
Автобусы
3,8
На основании проведённых наблюдений стало очевидно, что состав
и интенсивность движения по всем полосам, даже при обычных условиях,
практически идентичны. Следовательно, нагрузка на дорожную конструкцию между двумя полосами распределяется равномерно. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчёте жёстких дорожных одежд.
Автомагистраль М-9 «Балтия»
На этой магистрали было выделено два характерных участка, которые отличались друг от друга числом полос движения, интенсивностью
движения, составом транспортного потока и скоростью движения (таблица
3.7.).
Первый участок, протяженностью 28,2 км, автодороги М-9 «Балтия»
обеспечивает 4-х полосное движение транспорта с разделительной полосой
с газоном. Данный участок характеризуется большими значениями интенсивности движения и высокими показателями скорости. Также наблюдается большая доля грузового транспорта в потоке, особенно в будние дни,
которая составляет в среднем около 20…25%.
161
Таблица 3.7
Местоположение
Местоположение
Число полос движе-
участка
створа измерений
ния (в одном направ-
(км от МКАД)
(км от МКАД)
лении)
1
21,0-49,2
31,7
2
2
49,2-92,0
60,0
1
№
участка
Второй участок автодороги М-9 «Балтия», общей протяженностью
42,8 км, обеспечивает 2 полосы для движения транспорта. Интенсивность
на этом участке заметно ниже, чем на первом, однако на скоростной режим
это не оказывает практически никакого влияния. Доля грузового транспорта в потоке также составляет около 20…30%.
Следует отметить хорошее состояние обочин и укреплённой полосы
на всём протяжении дороги.
Среднесуточная интенсивность движения на автомагистрали М-9
«Балтия», на участке км 21 – км 49, в 2003 году составила 35190 авт./сут. В
2004 г. интенсивность движения составила уже 41628 авт./сут. А в 2009 г. –
68932 авт./сут. Таким образом, увеличение интенсивности движения за 5
лет составило 95,9 %. На участке км 49 – км 92 интенсивность движения
увеличилась с 16102 авт./сут в 2003 г. до 19000 авт./сут в 2004 г. и до 38000
авт./сут в 2009 г. Увеличение интенсивности движения на этом участке за
5 лет составило 136 %.
Изменение среднесуточной интенсивности движения по годам представлено в таблице 3.8.
162
Таблица 3.8
Участок автомобильной маги-
Среднее увеличение
2003 г.
2004 г.
2009 г.
интенсивности дви-
страли
жения за 1 год
Участок №1
Участок №2
35190
41628
68932
авт/сут
авт/сут
авт/сут
16102
19000
38000
авт/сут
авт/сут
авт/сут
19,2 %
27,2 %
Отличительной особенностью данной автомагистрали является
большая неравномерность движения. Значительная загруженность дороги
наблюдается в выходные и праздничные дни.
Ввиду большой неравномерности движения и состава транспортного
потока на автомобильной магистрали М-9 «Балтия» приведены данные для
максимальной и минимальной интенсивности движения.
Наблюдения за интенсивностью движения и составом транспортного
потока позволили сделать следующие выводы. Минимальная интенсивность в одном направлении наблюдалась в ранние утренние часы (таблица
3.9.).
Таблица 3.9
№
1
2
3
4
Тип транспортного средства
Легковые автомобили
Процент в транспортном
потоке
89,7
Грузовые автомобили
1,1
грузоподъёмностью до 2 т
Грузовые автомобили
1,1
грузоподъёмностью от 2 до 5 т
Грузовые автомобили
4,2
грузоподъёмностью более 5 т
5
Автопоезда
2,5
6
Автобусы
1,4
163
Максимальная интенсивность движения в одном направлении
наблюдалась в мае месяце и в конце августа, в субботу, в первой половине
дня (2009 г.). Пик интенсивности движения наблюдался с 11-00 до 12-00.
Распределение интенсивности и состава транспортного потока показано в
таблице 3.10.
Таблица 3.10
№
1
2
3
4
Тип транспортного средства
Легковые автомобили
Процент в транспортном
потоке
89,6
Грузовые автомобили
3,9
грузоподъёмностью до 2 т
Грузовые автомобили
1,0
грузоподъёмностью от 2 до 5 т
Грузовые автомобили
1,1
грузоподъёмностью более 5 т
5
Автопоезда
3,4
6
Автобусы
0,9
Обращает на себя внимание постоянная доля легковых автомобилей
в транспортном потоке независимо от уровня загрузки дороги. Распределение грузовых автомобилей по грузоподъёмности при максимальной загрузке дороги по отношению к минимальной загрузке несколько меняется.
При максимальной загрузке среди грузовых автомобилей преобладают автомобили с грузоподъёмностью более 5 т (50…60 % от общего количества
грузовых автомобилей). Автомобили грузоподъёмностью до 2 т и от 2 до 5
т распределены в равных долях (по 20…25 % от общего количества грузовых автомобилей). При минимальной загрузке среди грузовых автомобилей преобладают автомобили с грузоподъёмностью до 2 т (50…60 % от
общего количества грузовых автомобилей). Автомобили грузоподъёмностью от 2 до 5 т и свыше 5 т распределены в равных долях (по 20…25 %
от общего количества грузовых автомобилей).
Такое соотношение групп автомобилей может быть объяснено тем,
что наибольшая загрузка автомобильной дороги «Балтия» наблюдается в
выходные дни, когда преобладает движение легковых автомобилей. Поток
164
грузовых автомобилей также не ослабевает, а по автопоездам даже увеличивается: порожние автомобили в конце недели (пятница, суббота) покидают город Москву, а груженные, осуществляя международные перевозки,
движутся в город, в основном, по воскресеньям, доставляя грузы к началу
следующей недели; такой смешанный состав транспортного потока в условиях высокой загрузки вызывает снижение средней скорости движения.
Распределение состава транспортного потока по полосам движения приводится на рисунке 3.5. Данные приведены для среднего уровня
загрузки автомобильной магистрали (2000 – 2200 авт./час в одном направлении).
56,0
54,2
54,0
52,0
50,0
48,0
45,8
46,0
44,0
42,0
40,0
Левая полоса движения
Правая полоса движения
Рис. 3.5. Распределение транспортного потока по полосам движения
на автомагистрали М-9 «Балтия», %
Состав транспортного потока по полосам движения приводится в
таблицах 3.11. и 3.12.
165
Таблица 3.11
№
1
Тип транспортного средства
Легковые автомобили
2,0
грузоподъёмностью до 2 т
Грузовые автомобили
3
1,6
грузоподъёмностью от 2 до 5 т
Грузовые автомобили
4
потоке
91,3
Грузовые автомобили
2
Процент в транспортном
1,6
грузоподъёмностью более 5 т
5
Автопоезда
2,3
6
Автобусы
1,2
Таблица 3.12
№
1
2
3
4
Тип транспортного средства
Легковые автомобили
Процент в транспортном
потоке
88,1
Грузовые автомобили
2,5
грузоподъёмностью до 2 т
Грузовые автомобили
1,5
грузоподъёмностью от 2 до 5 т
Грузовые автомобили
2,1
грузоподъёмностью более 5 т
5
Автопоезда
4,2
6
Автобусы
2,1
На основании проведённых наблюдений стало очевидно, что условия
движения и уровень загрузки (z ~ 0,5) на автодороге М-9 «Балтия» наиболее соответствуют условиям движения по автомобильной магистрали.
166
Малая Московская Кольцевая дорога А-107 ММК
Для данной автомобильной дороги характерно достаточно высокое
количество грузовых автомобилей, особенно в сравнении с другими магистралями Московской области. В составе транспортного потока данных
транспортных средств около 45%.
Среднесуточная интенсивность движения на Малой Московской
Кольцевой дороге А-107 ММК, на участке от Можайского (А-100) до Ленинградского шоссе (М-10), в 2009 году составила 12488 авт/сут.
Состав транспортного потока по полосам движения приводится в
таблице 3.13.
Таблица 3.13
№
1
2
3
4
Тип транспортного средства
Легковые автомобили
Процент в транспортном
потоке
65,01
Грузовые автомобили
11,55
грузоподъёмностью до 2 т
Грузовые автомобили
4,04
грузоподъёмностью от 2 до 5 т
Грузовые автомобили
7,86
грузоподъёмностью более 5 т
5
Автопоезда
10,19
6
Автобусы
1,35
Обращает на себя внимание достаточно высокое количество грузовиков в составе транспортного потока. Это является следствием того, что
данная дорога используется в качестве транзитной для большого количества автомобилей, особенно грузовых. Такая тенденция сохраняется, в основном, в будние дни. В выходные и праздники – состав транспортного
потока такой же, как и на большинстве магистралей с абсолютным преобладанием легковых автомобилей. Также в составе транспортного потока
167
достаточно мало автобусов. Это объясняется тем, что данная дорога является объездной и не связывает города Московской области с центром.
Важной особенностью является то, что при таком составе транспортного потока, наряду с узкими обочинами, малым числом полос движения и
высокой интенсивностью движения, на этом участке Малой Московской
Кольцевой дороги совершается очень много обгонов. Причем как легковыми автомобилями грузовых, так и грузовыми грузовых.
§ 3.4. Определение расчётной нагрузки для каждой полосы движения и всей конструкции в целом
Исходя из транспортно – эксплуатационных требований, согласно
СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и ГОСТ Р 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчётные схемы нагружения и габариты приближения»
в качестве расчётного принимается автомобиль с наибольшей нагрузкой на
одиночную ось 115 кН (11,5 тс) с расчетным диаметром следа колеса D=40
см. Руководствуясь действующими нормативными документами по расчёту конструкции дорожных одежд, при определении приведённой интенсивности движения (Nр), необходимо учитывать полосность.
Рис. 3.6. Воздействие расчётной нагрузки Р=115 кН (11,5 тс)
168
Однако в настоящее время изменилась не только интенсивность
движения и состав транспортного потока – изменился характер движения.
Транспортный поток распределяется по полосам движения иначе, чем это
предусмотрено действующими нормативными документами. Поэтому было проведено сравнение модулей упругости, полученных двумя различными способами. В первом случае, общий модуль упругости определялся по
формуле, учитывающий коэффициент полосности, во втором случае общий модуль упругости определялся исходя из интенсивности движения,
полученной непосредственно для каждой полосы в процессе наблюдений.
Определим требуемый модуль упругости для каждого из участков,
для каждой полосы движения, согласно ОДН 218.046-01.
Автомобильная магистраль М-2 «Крым»
Участок 1
Определим общий модуль упругости в соответствии с методом, предложенным в ОДН 218.046-01, учитывающий коэффициент fпол.
Величина Np приведенной интенсивности на последний год срока
службы определяется по формуле
Nр = fпол Σ Nm Sm сум , ед/сут
где
f пол
- коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним;
n-
общее количество различных марок транспортных средств в
составе транспортного потока;
Nm - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных
средств m-й марки;
Sm cум - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную
одежду транспортного средства т-й марки к расчетной нагрузке Qрасч.
169
Число проездов транспортных средств в сутки в обоих направлениях
на данном участке составляет Nm = 94256 авт./сут.
Таблица 3.14
Суммарный
Интенсивность
Приведенная ин-
коэффициент
движения,
тенсивность движе-
приведения
авт./сут
ния, авт./сут
ЗИЛ – 130
0,111
2451
272,0
МАЗ – 500А
0,563
943
530,7
Вольво F89 – 32 (6x4)
1,951
754
1471,1
2,097
2733
5732,0
0,491
1508
740,5
Тип транспортного
средства
Вольво F89 – 32 (6x4) +
ОдАЗ - 9370
Икарус - 250
Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке
на поверхности конструкции на первой полосе за срок службы определяют
по формуле:
N p1  0,3  8746,3  17,2  125  0,7  1,49  5883942 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Е тр 1  98,65(lg(  N p )  C ) ,
где С – эмпирический параметр, принимаемый равным для расчетной
нагрузки на ось (С = 3,20 для нагрузки 115 кН).
Етр1  98,65(lg(5883942)  3,20)  352 МПа.
Е общ  Е тр  К пртр , где К пртр - требуемый коэффициент прочности дорож-
ной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый в зависимости
от требуемого уровня надежности. Требуемый уровень надежности равен
0,98, следовательно, для автомобильной дороги II категории К пртр  1,50 .
Е общ1  Е тр  К пртр  352  1,50  528 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет Еобщ1
= 528 МПа.
170
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на второй полосе за срок
службы:
N p 2  0,2  8746,3  17,2  125  0,7  1,49  3922628 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2  98,65(lg 3922628)  3,20)  335 МПа.
Е общ 2  Е тр  К пртр  335  1,50  503 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет Еобщ2
= 503 МПа.
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на третьей полосе за срок
службы:
N p 3  0,05  8746,3 17,2 125  0,7 1,49  980657 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 3  98,65(lg 980657)  3,20)  275 МПа.
Еобщ 3  Етр  К пртр  275  1,50  413 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет Еобщ3
= 413 МПа.
Теперь определим общий модуль упругости в соответствии с методом, предложенным в нормативном документе, учитывающий интенсивность движения на самих полосах.
Расчётная приведённая интенсивность движения для первой полосы
движения Nр 1= 3889 авт./сут; для второй полосы - Nр 2= 3057,6 авт./сут; для
третьей полосы - Nр 3= 1686,3 авт./сут.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для первой полосы.
Для расчета воспользуемся формулой:
171
K
N
P
 0,7  N
P
C










T
1
CЛ
q
Т
рдг
К ,
n
где Nр - приведенная интенсивность на последний год службы дорожной
одежды, авт./сут;
Трдг – расчетное число расчетных дней в году, соответствующих
определенному
состоянию
деформируемости
конструкции
(Трдг= 125 дней, табл. П.6.1 ОДН);
Кn - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (Кn = 1,49, табл. 3.3 ОДН);
Кс – коэффициент суммирования (Кc = 17,2, табл. П.6.3 ОДН);
Тсл – расчетный срок службы (Тсл = 15 лет, табл. П.6.2 ОДН); q – показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобилей по годам.
N
P1
 0,7  3889 
17, 2
 125  1,49  5036096
(15  1)
1,04
авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр  98,65(lg(  N p )  C ) ,
где С – эмпирический параметр, принимаемый равным для расчетной
нагрузки на ось (С = 3,20 для нагрузки 115 кН).
Етр1  98,65(lg(5036096)  3,20)  345 МПа.
Еобщ  Етр  К пртр , где К пртр - требуемый коэффициент прочности дорож-
ной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый в зависимости
от требуемого уровня надежности (табл. 3.1. ОДН). Требуемый уровень
надежности равен 0,98, следовательно, для автомобильной дороги II категории К пртр  1,50 .
Еобщ1  Етр  К пртр  345  1,50  518 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1= 518 МПа.
172
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для второй полосы.
N
P2
 0,7  3057,6 
17,2
 125  1,49  3959467 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2  98,65(lg 3959467)  3,20)  335 МПа.
Еобщ 2  Етр  К пртр  335  1,50  503 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2= 503 МПа.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для третьей полосы.
N
P3
 0,7  1686,3 
17,2
 125  1,49  2183689,36 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр3  98,65(lg(2183689,36)  3,20)  310 МПа.
Еобщ 3  Етр  К пртр  310  1,50  465 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ3= 465 МПа.
Участок 2
Число проездов транспортных средств в сутки в обоих направлениях
на данном участке составляет Nm = 118800 авт./сут.
Таблица 3.15
Суммарный
Интенсивность
Приведенная ин-
коэффициент
движения,
тенсивность движе-
приведения
авт./сут
ния, авт./сут
ЗИЛ – 130
0,111
3089
342,9
МАЗ – 500А
0,563
1188
668,8
Вольво F89 – 32 (6x4)
1,951
950
1854,2
2,097
3445
7224,6
0,491
1901
933,3
Тип транспортного
средства
Вольво F89 – 32 (6x4) +
ОдАЗ - 9370
Икарус - 250
173
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на первой полосе (транзит)
за срок службы:
N p1Т  0,35  4409,5  17,2  125  0,7  1,49  3460845 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1Т  98,65(lg(3460845)  3,20)  329 МПа.
Еобщ 1Т  Етр  К пртр  329  1,50  494 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1Т = 494 МПа.
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на второй полосе (транзит)
за срок службы:
N p 2Т  0,2  4409,5  17,2  125  0,7  1,49  1977626 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2Т  98,65(lg1977626)  3,20)  305 МПа.
Еобщ 2Т  Етр  К пртр  305  1,50  458 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2Т = 458 МПа.
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на первой полосе (местная
сеть) за срок службы:
N p1М  0,35  6614,3  17,2  125  0,7  1,49  5191267 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1М  98,65(lg 5191267)  3,20)  347 МПа.
Еобщ1 М  Етр  К пртр  347  1,50  520 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1М = 520 МПа.
174
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на второй полосе (местная
сеть) за срок службы:
N p 2 М  0,2  6614,3  17,2  125  0,7  1,49  2966438
авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2 М  98,65(lg 2966438)  3,20)  323 МПа.
Еобщ 2 М  Етр  К пртр  323  1,50  484 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2М = 484 МПа.
Определяем модуль упругости, учитывающий интенсивность движения на полосах.
Расчётная приведённая интенсивность движения для первой полосы
движения (транзит) Nр 1т = 3493,6 авт./сут , для второй полосы (транзит) Nр 2т = 1334,2 авт./сут., для первой полосы (местная сеть) - Nр 1м = 4670,1
авт./сут., для второй полосы (местная сеть) - Nр 2м = 2035,3 авт./сут.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для первой полосы (транзит).
N
P1Т
 0,7  3493,6 
17,2
 125  1,49  4524069 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1Т  98,65(lg(4524069)  3,20)  341 МПа.
Еобщ1Т  Етр  К пртр  341  1,50  511 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1Т = 511 МПа.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для второй полосы (транзит).
N
P 2Т
 0,7  1334,2 
17,2
125 1,49  1727734 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
175
Етр 2Т  98,65(lg(1727734)  3,20)  300 МПа.
Еобщ 2Т  Етр  К пртр  300  1,50  449 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2Т = 449 МПа.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для первой полосы (местная сеть).
N
P1 М
 0,7  4670,1 
17,2
 125  1,49  6047588 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1М  98,65(lg(6047588)  3,20)  353 МПа.
Еобщ1 М  Етр  К пртр  353  1,50  530 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1М = 530 МПа.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для второй полосы (местная сеть).
N
P2М
 0,7  2035,3 
17,2
 125  1,49  2635630 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2 М  98,65(lg(2635630)  3,20)  318 МПа.
Еобщ 2 М  Етр  К пртр  318  1,50  477 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2М = 477 МПа.
Участок 3
Число проездов транспортных средств в сутки в обоих направлениях
на данном участке составляет Nm = 77400 авт./сут.
176
Таблица 3.16
Суммарный
Интенсивность
Приведенная ин-
коэффициент
движения,
тенсивность движе-
приведения
авт./сут
ния, авт./сут
ЗИЛ – 130
0,111
2012
223,4
МАЗ – 500А
0,563
774
435,8
Вольво F89 – 32 (6x4)
1,951
619
1208,1
2,097
2245
4706,9
0,491
1238
608,1
Тип транспортного
средства
Вольво F89 – 32 (6x4) +
ОдАЗ - 9370
Икарус - 250
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на первой полосе за срок
службы:
N p1  0,3  7182,2  17,2  125  0,7  1,49  4831717 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1  98,65(lg(4831717)  3,20)  344 МПа.
Еобщ1  Етр  К пртр  344  1,50  516 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1= 516 МПа.
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на второй полосе за срок
службы:
N p 2  0,2  7182,2  17,2  125  0,7  1,49  3221145 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2  98,65(lg 3221145)  3,20)  326 МПа.
Еобщ 2  Етр  К пртр  326  1,50  490 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2= 490 МПа.
177
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на третьей полосе за срок
службы:
N p 3  0,05  7182,2 17,2 125  0,7 1,49  805286,2
авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр3  98,65(lg 805286,2)  3,20)  267 МПа.
Еобщ3  Етр  К пртр  267  1,50  400 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ3= 400 МПа.
Определяем модуль упругости, учитывающий интенсивность движения на полосах.
Расчётная приведённая интенсивность движения для первой полосы
движения Nр 1= 4435,4 авт./сут , для второй полосы - Nр 2= 2586,4 авт./сут.,
для третьей полосы - Nр 3= 1350,2 авт./сут.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для первой полосы.
N
P1
 0,7  4435,4 
17,2
 125  1,49  5743661 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1  98,65(lg(5743661)  3,20)  351 МПа.
Еобщ1  Етр  К пртр  351  1,50  527 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1= 527 МПа.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для второй полосы.
N
P2
 0,7  2586,4 
17,2
 125  1,49  3349282 авт./сут.
1,04(151)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
178
Етр 2  98,65(lg 3349282)  3,20)  328 МПа.
Еобщ 2  Етр  К пртр  328  1,50  492 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2= 492 МПа.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для третьей полосы.
N
P3
 0,7  1350,2 
17,2
 125  1,49  1748324 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр3  98,65(lg(1748324)  3,20)  300 МПа.
Еобщ 3  Етр  К пртр  300  1,50  450 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ3= 450 МПа.
Участок 4
Число проездов транспортных средств в сутки в обоих направлениях
на данном участке составляет Nm = 56439 авт./сут.
Таблица 3.17
Суммарный
Интенсивность
Приведенная ин-
коэффициент
движения,
тенсивность движе-
приведения
авт./сут
ния, авт./сут
ЗИЛ – 130
0,111
1467
162,9
МАЗ – 500А
0,563
564
317,8
Вольво F89 – 32 (6x4)
1,951
452
880,9
2,097
1637
3432,2
0,491
903
443,4
Тип транспортного
средства
Вольво F89 – 32 (6x4) +
ОдАЗ - 9370
Икарус - 250
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на первой полосе за срок
службы:
179
N p1  0,35  5237,1  17,2  125  0,7  1,49  4110377 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1  98,65(lg(4110377)  3,20)  337 МПа.
Еобщ1  Етр  К пртр  337  1,50  505 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1= 505 МПа.
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на второй полосе за срок
службы:
N p 2  0,2  5237,1  17,2  125  0,7  1,49  2348787 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2  98,65(lg 2348787)  3,20)  313 МПа.
Еобщ 2  Етр  К пртр  313  1,50  469 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2= 469 МПа.
Определяем модуль упругости, учитывающий интенсивность движения на полосах.
Расчётная приведённая интенсивность движения для первой полосы
движения Nр 1= 3549 авт./сут , для второй полосы - Nр 2= 1731,2 авт./сут.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для первой полосы.
N
P1
 0,7  3549 
17,2
 125  1,49  4595809 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1  98,65(lg(4595809)  3,20)  342 МПа.
Еобщ1  Етр  К пртр  342  1,50  512 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1= 512 МПа.
180
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для второй полосы.
N
P2
 0,7  1731,2 
17,2
 125  1,49  2241833 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2  98,65(lg 2241833)  3,20)  311 МПа.
Еобщ 2  Етр  К пртр  311  1,50  466 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2= 466 МПа.
Автомагистраль М-9 «Балтия»
Участок 1
Число проездов транспортных средств в сутки в обоих направлениях
на данном участке составляет Nm = 68932 авт./сут.
Таблица 3.18
Суммарный
Интенсивность
Приведенная ин-
коэффициент
движения,
тенсивность движе-
приведения
авт./сут
ния, авт./сут
ЗИЛ – 130
0,111
758
84,2
МАЗ – 500А
0,563
758
426,9
Вольво F89 – 32 (6x4)
1,951
2895
5648,4
2,097
1723
3613,8
0,491
965
473,8
Тип транспортного
средства
Вольво F89 – 32 (6x4) +
ОдАЗ - 9370
Икарус - 250
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на первой полосе за срок
службы:
N p1  0,35  10247,1 17,2  125  0,7  1,49  8042513 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1  98,65(lg(8042513)  3,20)  366 МПа.
181
Еобщ1  Етр  К пртр  366  1,50  548 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1= 548 МПа.
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции на второй полосе за срок
службы:
N p 2  0,2  10247  17,2  125  0,7  1,49  4595722 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2  98,65(lg 4595722)  3,20)  342 МПа.
Еобщ 2  Етр  К пртр  342  1,50  512 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2= 512 МПа.
Определяем модуль упругости, учитывающий интенсивность движения на полосах.
Расчётная приведённая интенсивность движения для первой полосы
движения Nр 1= 4753,8 авт./сут , для второй полосы - Nр 2= 3607,9 авт./сут.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для первой полосы.
N
P1
 0,7  4753,8 
17,2
 125  1,49  6155976 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр1  98,65(lg(6155976)  3,20)  354 МПа.
Еобщ1  Етр  К пртр  354  1,50  531 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1= 531 МПа.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для второй полосы.
182
N
P2
 0,7  3607,9 
17,2
 125  1,49  4672083 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр 2  98,65(lg 4672083)  3,20)  342 МПа.
Еобщ 2  Етр  К пртр  342  1,50  513 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ2= 513 МПа.
Участок 2
Число проездов транспортных средств в сутки в обоих направлениях
на данном участке составляет Nm = 38000 авт./сут.
Таблица 3.19
Суммарный
Интенсивность
Приведенная ин-
коэффициент
движения,
тенсивность движе-
приведения
авт./сут
ния, авт./сут
ЗИЛ – 130
0,111
1482
164,5
МАЗ – 500А
0,563
380
213,9
Вольво F89 – 32 (6x4)
1,951
418
815,5
2,097
1292
2709,3
0,491
342
167,9
Тип транспортного
средства
Вольво F89 – 32 (6x4) +
ОдАЗ - 9370
Икарус - 250
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы:
N p  0,55  4071,2  17,2  125  0,7  1,49  5021204 авт./сут.
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр  98,65(lg(5021204)  3,20)  345 МПа.
Еобщ  Етр  К пртр  345  1,50  518 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ= 518 МПа.
183
Определяем модуль упругости, учитывающий интенсивность движения на полосах.
Расчётная приведённая интенсивность движения на полосе Nр = 3669,5
авт./сут.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы для первой полосы.
N
P
 0,7  3669,5 
17,2
 125  1,49  4751852 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр  98,65(lg(4751852)  3,20)  343 МПа.
Еобщ  Етр  К пртр  343  1,50  514 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ1= 514 МПа.
Автомобильная дорога А-107 ММК (Московское малое кольцо)
Число проездов транспортных средств в сутки в обоих направлениях
на данном участке составляет Nm = 12488 авт./сут.
Таблица 3.20
Суммарный
Интенсивность
Приведенная ин-
коэффициент
движения,
тенсивность движе-
приведения
авт./сут
ния, авт./сут
ЗИЛ – 130
0,111
1442
160,1
МАЗ – 500А
0,563
505
284,0
Вольво F89 – 32 (6x4)
1,951
982
1915,0
2,097
1273
2668,5
0,491
169
82,8
Тип транспортного
средства
Вольво F89 – 32 (6x4) +
ОдАЗ - 9370
Икарус - 250
Определяем суммарное расчетное число приложений расчетной
нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы:
N p  0,55  5110,4  17,2  125  0,7  1,49  6302899 авт./сут.
184
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр  98,65(lg(6302899)  3,20)  355 МПа.
Еобщ  Етр  К пртр  355  1,50  533 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ= 533 МПа.
Определяем модуль упругости, учитывающий интенсивность движения на полосах.
Расчётная приведённая интенсивность движения составляет Nр =
5110,4 авт./сут.
Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной
нагрузки за срок службы.
N
P
 0,7  5110,4 
17,2
 125  1,49  6617758 авт./сут.
1,04(15 1)
Определяем требуемый модуль упругости по формуле:
Етр  98,65(lg(6617758)  3,20)  357 МПа.
Еобщ  Етр  К пртр  357  1,50  536 МПа.
Таким образом, расчётный (общий) модуль упругости составляет
Еобщ= 536 МПа.
Сравнение полученных данных приведено в таблице 3.21. Для
наглядности распределение расчётной нагрузки по полосам движения
представим на рис. 3.7 и 3.8.
185
600,0
527,0
492,0
500,0
Модуль упругости, МПа
450,0
400,0
300,0
200,0
100,0
0,0
3-я
2-ая
1-ая
Полоса движения
Рис. 3.7. Распределение общего требуемого модуля упругости по полосам движения, определённого на основе натурных исследований
600,0
516,0
490,0
Модуль упругости, МПа
500,0
400,0
400,0
300,0
200,0
100,0
0,0
3-я
2-ая
1-ая
Полоса движения
Рис. 3.8. Распределение общего требуемого модуля упругости по полосам движения, определённого на основе ОДН (fпол)
186
Таблица 3.21
Магистраль
Номер по-
Еобщ, определен-
магистра-
лосы дви-
ный через коэф.
ли
жения
fпол (ОДН), МПа
1
528
518
2
503
503
3
413
465
1
494
511
2
458
449
1
520
530
2
484
477
1
516
527
2
490
492
3
400
450
1
505
512
2
469
466
1
548
531
2
512
513
2
1
518
514
1
1
533
536
М-2 «Крым»
1
2
3
«Балтия»
М-9
4
ММК
Еобщ, определенный
Участок
1
через интенсивность
движения на полосе,
МПа
§ 3.5. Выводы по главе 3
1. На сегодняшний день на основных автомобильных дорогах, имеющих жёсткую дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием,
наблюдается достаточно высокая интенсивность движения транспортных
средств. Отмечены пиковые значения в 14000…15000 авт./сут на каждую
полосу движения с большой долей грузовых автомобилей. При этом перспективные значения интенсивности движения подходят к максимально
возможной пропускной способности дороги и составляют 18000…20000
авт./сут на полосу.
187
2. На жёсткую дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием
воздействует расчётная нагрузка, соответствующая требуемому общему
модулю упругости конструкции 500…550 МПа. Одновременно с этим отмечено высокое изнашивающее воздействие транспортного потока на дорожное покрытие. Перспективное значение расчётной нагрузки за срок
службы дороги (25…30 лет) соответствует требуемому общему модулю
упругости конструкции порядка 700…800 МПа.
3. Ввиду сильно изменившегося состава транспортного потока, интенсивности и характера движения в целом, существующий метод расчета,
предложенный в ОДН 218.046-01, использующий коэффициент полосности fпол , не отражает в полной мере загруженность автомагистралей. Разница в требуемой прочности на смежных полосах движения составляет не
более 5…10 %.
4. В настоящее время важным моментом является обстоятельство,
что в случае возникновения дорожно – транспортного происшествия, даже
незначительного, весь транспортный поток устремляется на одну из полос
движения, свободных для проезда. Это в 2…2,5 раза увеличивает разрушающее воздействие на дорожную одежду. Также это относится к производству ремонтных работ на автодороге. Проведённые исследования позволяют сделать заключение о необходимости проектирования и расчёта
единой по всему поперечному профилю (равнопрочной по всей ширине
проезжей части) конструкции дорожной одежды.
5. При возможном сроке службы цементобетонного основания порядка 40…45 лет применение верхнего слоя конструкции из асфальтобетона небольшой толщины в качестве защитного слоя и слоя износа существенно повышает долговечность дорожной одежды. Правильно запроектированная и устроенная комбинированная дорожная одежда, состоящая
из цементобетонного основания и асфальтобетонных слоёв покрытия, в
полной мере соответствует требованиям, предъявляемым к дорожным
одеждам на автомобильных магистралях. Полученная конструкция сочетает в себе достаточную прочность, значительную долговечность и высокие
транспортно – эксплуатационные качества.
188
ГЛАВА 4
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
§ 4.1. Проведение комплексных инженерно – геологических
изысканий
На экспериментальных участках автомобильных дорог были проведены комплексные инженерно – геологические изыскания. Целью проведения работ было определение существующей конструкции и параметров
жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием, а также физико – механических свойств дорожно – строительных материалов, составляющих конструкцию. Данные исследования позволили в полной мере получить сведения о прочности, состоянии дорожной одежды и составляющих её элементов.
Экспериментальные исследования были выполнены на автомобильных дорогах, имеющих жёсткую дорожную одежду с асфальтобетонным
покрытием. Эксперименты проводились на участках автодорог М-2
«Крым», М-9 «Балтия» и А-107 ММК (Московское малое кольцо), имеющих различные варианты конструкции жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием и разные условия эксплуатации. Сочетание и
разнообразие всех возможных факторов позволили составить полную картину работы конструкции.
4.1.1. Методика проведения работ
Комплекс инженерно – геологические работ производился буровыми
установками и комплектом специализированных станков ПБУ-1ВС, УКБ12/25С, Hilti DD 130 (рис. 4.1). Все работы проводились в соответствии с
СП 11-105-97 «Инженерно-геологические изыскания для строительства». В
процессе инженерно-геологических изысканий пробурено порядка 700
скважин. Общий метраж бурения составил более 1400 п.м. Для анализа работы и состояния конструкции были произведены полевые, лабораторные
189
и камеральные работы. В процессе буровых работ отбирались образцы
нарушенной и ненарушенной структуры, монолиты, а также производились
гидрогеологические наблюдения в скважинах. Далее были определены физико-механические свойства всех дорожно-строительных материалов, составляющих конструкцию.
Инженерно – геологические работы проводились на полосе движения, что позволило получить точные значения параметров конструкции
(рис. 4.2).
Рис. 4.1. Проведение инженерно – геологических изысканий на экспериментальном участке
Эффективным методом определения свойств дорожно – строительных материалов в конструкции является лабораторный способ. Дорожные
лаборатории, в которых осуществляются исследования, оснащены самым
современным оборудованием, прошедшим аттестацию.
190
Рис. 4.2. Расположение геологического оборудования в поперечном
профиле
Перед поступлением образца асфальтобетона или цементобетона в
лабораторию из существующего дорожного полотна проводится полевой
этап изысканий. Согласно нормативным документам, пробоотбор должен
проводиться по оси дороги или на участке покрытия на расстоянии не менее 0,5 м от края покрытия.
Основной способ бурения, который используется при отборе образцов дорожной одежды, является вращательный с промывкой. Одним из
примеров машин для отбора проб из дорожной одежды являются буровые
установки, оснащённые алмазной коронкой, которая позволяет отбирать
верхние и нижние слои различной толщины. После прохождения мощности дорожной одежды, керн изымается специальными щипцами для выемки керна, диаметром от 50…200 мм. Размеры сторон кубовидных образцов
191
изменяются от 5 до 10 см. После взятия керна из дорожно-асфальтового
покрытия обязательно проводятся работы по заделке отверстия асфальтобетонной смесью. Взятые образцы нумеруют и упаковывают (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Образцы (монолиты) жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием
Кубовидную форму, а также определённые размеры для цилиндров,
придают в лаборатории с помощью дисков с алмазным напылением. Затем
пробы поступают в испытательную лабораторию. Керн высушивается при
комнатной температуре, обмеряется. Фиксируется фактическая толщина
слоя асфальтобетона.
Приведём основные лабораторные определения качества для кернов
дорожной одежды, необходимые для определения параметров дорожной
одежды :
192
1. Определение прочности при сжатии асфальтобетона. Предел
прочности асфальтобетона определяют при температуре (20±2) °С для сухих и водонасыщенных образцов. Для сухих образцов при температуре
(50±2) °С и (0±2) °С. При определении прочности образцы выдерживают в
течение 1 часа в воздушной среде при температуре (20±2) °С. Для определения прочности в водонасыщенном состоянии используют образцы, прошедшие испытание на водонасыщение и набухание. Насыщенные водой
образцы, после взвешивания на воздухе и в воде, снова помещают в воду
на 10…15 минут, с температурой 20…50°С. Перед испытанием образец
протирают фильтровальной бумагой. Для установки образца на нижнюю
плиту пресса, используют специальные приспособления, повышающие
точность приложения нагрузки по вертикальной оси образца. Скорость деформирования образца, ход поршня (3,0±0,3) мм/мин, с допуском 0,5 мм.
За разрушающую нагрузку принимают максимальные показания силы измерителя. Предел прочности при сжатии асфальтобетонного образца определяют с точностью до 0,01 МПа по формуле:
Rсж 
P 2
10
F
,
где Р - разрушающая нагрузка, Н;
F - первоначальная площадь поперечного сечения образца, см2;
10-2 - коэффициент пересчета, МПа.
За результат определения принимают округленное до первого десятичного знака среднеарифметическое значение испытаний трех образцов.
2. Определение средней плотности (с учётом имеющихся в нём пор),
определяют гидростатическим взвешиванием отобранных трёх образцов,
предварительно очищенных мягкой тканью от налипших частей и взвесей.
Образец керна взвешивают с точностью до 0,01 г на воздухе. Затем
опускают в воду на 30 мин, при температуре воды (20±2) °С. Необходимо
следить, чтобы уровень воды в сосуде был выше поверхности образца не
менее чем на 20 мм и при взвешивании не было пузырьков. По прошествии
193
времени образцы взвешивают вторично. Сначала взвешивают образец на
воздухе, затем в воде с той же температурой.
Среднюю плотность образца из смеси rm, по ГОСТ 12801-98, п.7,
г/см3 вычисляют по формуле
rm 
gr B ,
g 2  g1
где g - масса образца, взвешенного на воздухе, г;
rв - плотность воды, равная 1 г/см3;
g1 - масса образца, взвешенного в воде, г;
g2 - масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде и вторично
взвешенного на воздухе, г.
За результат определения средней плотности принимают округленное до второго десятичного знака среднеарифметическое значение результатов определения средней плотности трех образцов. В случае расхождения между наибольшим и наименьшим результатами параллельных определений превышает 0,03 г/см3 – необходимо провести повторные испытания, с вычислением среднеарифметического из шести значений.
3. При проведении лабораторных исследований контролируется предел прочности на растяжение при изгибе цементобетона.
Как правило, образцы бетона хранятся в нормальных условиях в течение 28 суток, а непосредственно перед испытанием они выдерживаются
от 2…4 часов в помещении лаборатории. За это время их измеряют с точностью до 1%. Опорные грани кубовидных образцов балок выбирают так,
чтобы сжимающая сила, при испытании на сжатие, была направлена параллельно слоям кладке бетонной смеси в форме. При испытании бетона
на растяжение при изгибе следует применять специальное устройство (рис.
4.4).
194
Рис. 4.4. 1 - образец; 2 - шарнирно неподвижная опора; 3 - шарнирно
подвижная опора (ГОСТ 10180-90)
При установке на опорную плиту пресса испытательное устройство
должно быть тщательно центрировано по его оси, продольная ось траверса
должна совпадать в плане с осью образца. Отклонение между точками
приложения нагрузки и опорами не должна превышать 2 мм от заданных
размеров. Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, является величиной разрушающей нагрузки. Предел прочности для растяжения
при изгибе для каждого образца определяется по формуле:
Rtt  
Fl
ab
2
k
w
,
где F - разрушающая нагрузка, Н (кгс);
a, b, l - соответственно ширина, высота поперечного сечения призмы
и расстояние между опорами при испытании образцов на растяжение при
изгибе, мм (см);
 - масштабные коэффициенты для приведения прочности бетона к
прочности бетона в образцах базовых размера и формы (таблица №5,
ГОСТ 10180-90);
kw - поправочный коэффициент для ячеистого бетона, учитывающий
влажность образцов в момент испытания, значение масштабных коэффициентов берётся из таблиц (таблица №6, ГОСТ 10180-90).
При установке на нижнюю опорную плиту пресса кубических образцов для испытания их на сжатие также необходимо осуществлять центрирование, используя риски на плите. Напряжение в образце при его нагружении должно возрастать непрерывно со скоростью 0,6±0,2 МПа/с.
195
4. Предел прочности дорожного бетона на сжатие каждого образца
куба или половинки балки определяют по формуле:
R сж a
где
F
,
A
F - разрушающая нагрузка, Н (кгс);
А - площадь рабочего сечения образца, мм2 (см2);
 – масштабные коэффициенты для приведения прочности бетона
к прочности бетона в образцах базовых размера и формы (таблица №5,
ГОСТ 10180-90).
4.1.2. Экспериментальные исследования на автомобильной дороге М-2 «Крым»
При проведении экспериментальных работ в рамках данной диссертации на автомобильной дороге М-2 «Крым» в 2006-2007 годах были проведены комплексные инженерно – геологические работы. Исследовался
участок от Москвы до границы с Украиной, протяженностью 654 км. Рассматриваемая автомобильная дорога проходит по территории пяти областей: Московской, Тульской, Орловской, Курской и Белгородской. Таким
образом было изучено состояние жесткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием в трёх дорожно – климатических зонах: II, III и IV.
Рассматриваемый участок автодороги имеет от 2-х до 8-ми полос
движения.
Изначально при строительстве автомобильной дороги была запроектирована и построена жёсткая цементобетонная дорожная одежда. Во время
многолетней эксплуатации автодороги при проведении ремонтных работ
существующая дорожная одежда перекрывалась слоями асфальтобетона.
По результатам исследования толщина цементобетонной плиты находится в пределах от минимального значения 18 см до максимального 28 см.
196
Результаты статистической обработки измерений толщины цементобетона
показаны на рис. 4.5.
30,0
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Толщина цементобетона, см
Рис. 4.5. График изменения толщины цементобетонной плиты на автомобильной дороге М-2 «Крым»
Коэффициент вариации толщины цементобетонной плиты составил
Квар=10,1 %. Средняя толщина цементобетона по всему участку составила
hср=23,59 см. Следует отметить, что преобладает конструкция толщиной
22…26 см, что несколько выше значений, отмеченных на других автомобильных магистралях.
Во время многолетней эксплуатации автодороги при проведении ремонтных работ существующая дорожная одежда перекрывалась слоями асфальтобетона. Данные мероприятия проводились в целях улучшения транспортно – эксплуатационных качеств дороги. Толщина слоёв из асфальтобетона находится в пределах от 7 см до 46 см (рис. 4.6). Необходимо отметить,
что на рассматриваемой автомобильной дороге имеются участки неперекрытые асфальтобетоном, с цементобетонным покрытием, но их протяжение незначительно.
197
50,0
45,0
40,0
% образцов
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
5-10
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
40-45
45-50
Толщина асфальтобетона, см
Рис. 4.6. График толщины асфальтобетона
Средняя толщина асфальтобетонных слоёв по всему участку составила hср=15,66 см. Коэффициент вариации толщины асфальтобетона составил
Квар=53,4 %, что связано с неравномерностью проведения ремонтных работ. Необходимо отметить, что преобладают слои толщиной 8…20 см, что
несколько ниже значений, преобладающих на других автомобильных магистралях.
В результате проведения лабораторных работ были получены прочностные показатели материалов, составляющих конструкцию. Итоговые
результаты статистической обработки измерений прочности цементобетона
показаны на рис. 4.7 и 4.8.
Средняя прочность цементобетонного основания на сжатие составляет Еср=29,3 МПа. Коэффициент вариации прочности цементобетона на сжатие составил Квар=4,7 %. Прочность материала имеет относительно невысокий разброс, на основании чего можно сделать вывод об однородности
конструкции. Преобладают значения в диапазоне от 25 до 32,5 МПа, что
свидетельствует о высокой прочности элемента конструкции. Состояние
цементобетона также оценивается как высокое. Самая маленькая прочность
цементобетона была выявлена в Белгородской области (16…20 МПа).
198
Средняя прочность цементобетона на растяжение при изгибе составила Е=4,35 МПа. Коэффициент вариации прочности цементобетона на растяжение составил Квар=13,6 %. Преобладают значения в диапазоне от 4,0
до 5,5 МПа.
Согласно приложению 1, табл. 6 ГОСТ 26633-91 «Бетоны», из условия растяжения при изгибе цементобетон относится к классу Вtb 3,6 (средняя прочность бетона согласно нормативному документу R=47,1 кгс/см2).
Данному классу соответствует ближайшая марка бетона по прочности Ptb
45. Но, принимая во внимание коэффициент вариации, марка и класс возможно будут несколько ниже.
Результаты статистической обработки измерений прочности асфальтобетона при температуре 200 С показаны на рис. 4.9.
40,0
35,0
% образцов
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
15,0-17,5 17,5-20,0 20,0-22,5 22,5-25,0 25,0-27,5 27,5-30,0 30,0-32,5 32,5-35,0
Прочность образцов, МПа
Рис. 4.7. График распределения прочности цементобетона на сжатие
199
30,0
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
3,0-3,5
3,5-4,0
4,0-4,5
4,5-5,0
5,0-5,5
5,5-6,0
6,0-6,5
Прочность образцов, МПа
Рис. 4.8. График распределения прочности цементобетона на растяжение при изгибе
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
1,5-2,0
2,0-2,5
2,5-3,0
3,0-3,5
3,5-4,0
4,0-4,5
Прочность образцов при температуре 20 С, МПа
Рис. 4.9. График прочности асфальтобетона при 200 С
200
4,5-5,0
Согласно приложению 1, табл. 6 ГОСТ 26633-91 «Бетоны» [111], цементобетон, расположенный в конструкции дорожной одежды на рассматриваемом участке, относится к классу В22,5 (средняя прочность бетона согласно нормативному документу R=294,7 кгс/см2). Данному классу соответствует ближайшая марка бетона по прочности М300. Но, принимая во внимание коэффициент вариации, марка и класс возможно будут несколько
ниже.
Коэффициент вариации прочности асфальтобетона при испытаниях
при 200 С составил Квар=25,3 %. Большой разброс значений обусловлен
разными дорожно – климатическими зонами, в которых расположена и эксплуатируется автомобильная дорога М-2 «Крым».
Результаты статистической обработки измерений прочности асфальтобетона при температуре 500 С показаны на рис. 4.10.
Анализ результатов исследований комбинированной дорожной
одежды показал, что толщина асфальтобетонных слоёв варьируется в
больших пределах, в то время как толщина цементобетона относительно
постоянна. При этом цементобетон находится в хорошем состоянии и обладает достаточно высокой прочностью. Прочность и состояние асфальтобетонных слоёв конструкции различны, что связано с изменчивостью
условий эксплуатации и места расположения участков.
201
30,0
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0,6-0,8
0,8-1,0
1,0-1,2
1,2-1,4
1,4-1,6
1,6-1,8
1,8-2,0
Прочность образцов при температуре 50 С, МПа
Рис. 4.10. График прочности асфальтобетона при 500 С
Коэффициент вариации прочности асфальтобетона при испытаниях
при 500 С составил Квар=24,9 %, что также связано с разным состоянием
материала и переменой дорожно – климатических зон.
Средняя плотность цементобетона составила Pср=2,43 г/см3 (рис.
4.11). Коэффициент вариации плотности Квар=2,1 %. Преобладающая
плотность цементобетонных образцов составляет 2,40…2,45 МПа.
Обращает на себя внимание малый разброс значений плотности цементобетона, что подтверждено значением коэффициента вариации и указывает на однородность структуры.
202
50,0
45,0
40,0
% образцов
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
2,20-2,25
2,25-2,30
2,30-2,35
2,35-2,40
2,40-2,45
2,45-2,50
2,50-2,55
Плотность образцов, г/см3
Рис. 4.11. График плотности цементобетона на автодороге М-2
«Крым»
Результаты исследования жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием на автомобильной дороге М-2 «Крым» подтверждают,
что возможный срок службы цементобетона может составить порядка 40
лет. При этом использование комбинированной дорожной одежды с слоями износи из асфальтобетона небольшой толщины существенно повышает
долговечность и транспортно – эксплуатационные показатели дорожной
одежды.
Согласно СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» [141] в России
приняты 5 дорожно – климатических зон, отличающихся условиями работы автомобильной дороги и дорожных сооружений. Важным аспектом
проектирования и расчёта дорожных одежд является учёт влияния той или
иной дорожно – климатической зоны на функционирование конструкции.
Поскольку рассматриваемая автомобильная дорога проходит по территории 3-х дорожно – климатических зон, необходимо отдельно рассмот203
реть их влияние на характеристики жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.
Особенно важно правильно учёсть влияние природных факторов на
дорожную одежду, состоящую из материалов, содержащих одновременно
органические и неорганические вяжущие. Данная конструкция применяется на магистральных дорогах. Целью части проводимой работы является
изучение влияния особенностей работы комбинированной дорожной
одежды в трёх дорожно – климатических зонах (II, III и IV) с определением состояния и параметров основных слоёв, составляющих конструкцию.
Распределение толщины асфальтобетона по участкам автодороги, относящимся к разным дорожно – климатическим зонам, показано на рис.
4.12.
30,0
Средняя толщина, см
25,0
24,62
20,0
15,0
11,54
11,84
III
IV
10,0
5,0
0,0
II
Дорожно - климатическая зона
Рис. 4.12. График изменения толщины асфальтобетонных слоёв в зависимости от дорожно – климатической зоны
Отклонение толщины асфальтобетона на первом участке (II ДКЗ) от
средней величины составляет 57,2 % в сторону её увеличения, на втором
участке (III ДКЗ) – 26,3 % и на третьем участке (IV ДКЗ) – 24,4 % в сторону
204
уменьшения. Таким образом, толщина асфальтобетонных слоёв существенно различается по протяжению дороги. Это связано как с разной загружённостью дороги и различным финансированием эксплуатирующих организаций, которые обслуживают тот или иной участок, так и с изменчивостью
климатических условий. На рис. 4.12 видно, что толщина асфальтобетонных
слоёв во II ДКЗ в два раза выше, чем на остальном протяжении. Данное обстоятельство связано с большими и частыми перепадами положительных и
отрицательных температур во II ДКЗ, и как следствие, повышенному образованию трещин. Для ликвидации дефектов покрытия в частности, трещин,
поверх существующих слоёв производилась укладка нового асфальтобетонного покрытия. Необходимо учесть, что толщина асфальтобетонных слоёв
на существенно большем протяжении трассы (III и IV ДКЗ) составляет в
среднем 11-12 см и обеспечивает достаточно высокие транспортно – эксплуатационные качества автомобильной дороги. При этом данные слои
находятся в удовлетворительном состоянии. Таким образом, целесообразно
сделать вывод о достаточности указанной толщины нежёстких слоёв, качество которых возможно улучшить путём определённых изменений технологии устройства.
Также в результате проведения лабораторных испытаний была получена прочность асфальтобетонных слоёв, составляющих покрытие дорожной одежды. Распределение прочности асфальтобетона при 20 0С и 50 0С по
участкам автодороги, относящимся к разным дорожно – климатическим зонам, показано на рис. 4.13 и 4.14.
205
4,0
3,62
Средняя прочность при 20 С, МПа
3,5
2,68
3,0
2,57
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
II
III
IV
Дорожно - климатическая зона
Рис. 4.13. График изменения прочности асфальтобетона при 20 0С в
зависимости от дорожно – климатической зоны
1,6
Средняя прочность при 50 С, МПа
1,4
1,38
1,2
1,01
1,0
0,98
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
II
III
IV
Дорожно - климатическая зона
Рис. 4.14. График изменения прочности асфальтобетона при 50 0С в
зависимости от дорожно – климатической зоны
206
Отклонение прочности на первом участке от средней величины составляет 15,7 % в сторону её увеличения, на втором участке – 14,4 % в сторону её уменьшения и на третьем участке – 17,9 % также в сторону уменьшения.
Средняя прочность асфальтобетонных слоёв при 50 0С по всему
участку дороги составила Еср=1,17 МПа. Коэффициент вариации прочности
асфальтобетона при 50 0С составил Квар=24,9 %. Отклонение прочности на
первом участке от средней величины составляет 17,9 % в сторону её увеличения, на втором участке – 13,7 % в сторону её уменьшения, и на третьем
участке – 16,2 % также в сторону уменьшения.
Таким образом прочность асфальтобетонных слоёв различается по
дорожно – климатическим зонам. Анализ изменений прочности асфальтобетона наглядно показывает, что с увеличением номера дорожно – климатической зоны его прочность уменьшается.
По результатам изучения жесткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием её прочность следует считать достаточной для любой
интенсивности и состава движения автомобилей, имеющих право для передвижения по автомобильным дорогам общего пользования. Лабораторные
исследования показали, что цементобетон находится в хорошем состоянии
и обладает высокой прочностью. Все последующие работы по перекрытию
цементобетонной плиты асфальтобетоном являются не усилением, а ремонтом конструкции, поскольку направлены на устранение трещин, дефектов и
восстановление транспортно – эксплуатационного состояния дорожной
одежды.
4.1.3. Экспериментальные исследования на автомобильной дороге М-9 «Балтия»
При выполнении данной диссертационной работы в 2007 г. на автомобильной магистрали М-9 «Балтия» рассматривался участок км 17 – км
84 (прямое и обратное направления).
207
Данный участок автодороги относится к Iа категории и имеет 4-6 полос движения. Автомобильная дорога соединяет Москву со странами Балтии и Калининградской областью.
Строительство автодороги Москва - Рига начато в январе 1976 г. на
основании приказа Министра строительства и эксплуатации автомобильных
дорог РСФСР № 2 от 6.01. 1976 г.
Первый пусковой комплекс принят в эксплуатацию в 1981 г.
Изначально на автомобильной магистрали была устроена жёсткая дорожная одежда из цементобетона. Толщина цементобетонной плиты оценивается от минимального значения 17 см до максимальной 24 см. Результаты
статистической обработки измерений толщины цементобетона показаны на
рис. 4.15.
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
17
18
19
20
21
22
23
24
Толщина цементобетона, см
Рис. 4.15. График распределения толщины цементобетонной плиты на
автомобильной дороге М-9 «Балтия»
Средняя толщина составляет 20,17 см. Коэффициент вариации толщины цементобетонной плиты составил Квар=9,6 %.
208
В целях улучшения транспортно – эксплуатационных качеств, при
проведении ремонтных работ, существующая дорожная одежда перекрывалась слоями асфальтобетона. Толщина слоёв из асфальтобетона доходит до
42 см (рис. 4.16).
60,0
50,0
% образцов
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
5-10
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
40-45
Толщина асфальтобетона, см
Рис. 4.16. График распределения толщины асфальтобетона
Средняя толщина асфальтобетона составляет hср=24,27 см. Коэффициент вариации толщины асфальтобетона составил Квар=28,9 %.
Толщина цементобетонной плиты по протяжению рассматриваемого
участка приведена на рис. 4.17. Необходимо сказать, что согласно ранее
разработанному проекту толщина цементобетонной плиты составляет 20 см
на всём протяжении участка. По данным инженерно – геологических изысканий в поперечном сечении в пределах одного направления движения
толщина цементобетонной плиты практически одинакова. Это опровергает
имеющее место предположение об устройстве цементобетона разной толщины для различных полос движения в одном направлении.
Толщина асфальтобетонных слоёв усиления (ремонта) по протяжению
рассматриваемого участка приведена на рис. 4.18.
209
24,0
23,0
Толщина, см
22,0
21,0
20,0
19,0
18,0
17,0
16,0
15,0
15
25
35
45
55
65
75
85
Километраж автомагистрали
Прямое направление
Обратное направление
Среднее значение в прямом направлении
Среднее значение в обратном направлении
Рис. 4.17. Отклонение толщины цементобетонной плиты по протяжению участка
40,0
Толщина, см
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
15
25
35
45
55
65
75
85
Километраж автомагистрали
Прямое направление
Обратное направление
Среднее значение в прямом направлении
Среднее значение в обратном направлении
Рис. 4.18. Толщина асфальтобетонных слоёв усиления (ремонта) по
протяжению участка
210
50,0
45,0
40,0
% образцов
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
28-29
29-30
30-31
31-32
32-33
33-34
Прочность образцов, МПа
Рис. 4.19. График распределения прочности цементобетона на сжатие
Результаты статистической обработки измерений прочности цементобетона показаны на рис. 4.19.
Средняя прочность цементобетонной плиты на сжатие по всему
участку дороги составила Еср=31,1 МПа. В основном конструкция имеет
прочность плиты порядка 30…32 МПа. Коэффициент вариации прочности
на сжатие составил Квар=4,7 %.
Согласно приложению 1, табл. 6 ГОСТ 26633-91 «Бетоны» [111], цементобетон, расположенный в конструкции дорожной одежды на рассматриваемом участке, относится к классу В25 (средняя прочность бетона согласно нормативному документу R=327,4 кгс/см2). Данному классу соответствует ближайшая марка бетона по прочности М350.
Результаты исследований прочности цементобетона на растяжение
при изгибе показаны на рис. 4.20.
211
35,0
30,0
% образцов
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
3,0-3,5
3,5-4,0
4,0-4,5
4,5-5,0
5,0-5,5
5,5-6,0
6,0-6,5
Прочность образцов, МПа
Рис. 4.20. График распределения прочности цементобетона на растяжение при изгибе
Средняя прочность цементобетонной плиты на растяжение при изгибе
составила Еср=4,48 МПа. Коэффициент вариации прочности на растяжение
при изгибе Квар=16,2 %. Преобладающая прочность плиты на растяжение
составляет 4,5…5,0 МПа. Однако в пределах полученного разброса значений (от 3,5 до 6,0 МПа) прочность распределяется достаточно равномерно,
плавно возрастая к преобладающему значению.
Согласно приложению 1, табл. 6 ГОСТ 26633-91 «Бетоны», из условия
растяжения при изгибе цементобетон относится к классу Вtb 3,6 (средняя
прочность бетона согласно нормативному документу R=47,1 кгс/см2). Данному классу соответствует ближайшая марка бетона по прочности Ptb 45.
Результаты статистической обработки измерений прочности асфальтобетона при температуре 200 С показаны на рис. 4.21.
212
30,0
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
3,6-3,8
3,8-4,0
4,0-4,2
4,2-4,4
4,4-4,6
4,6-4,8
4,8-5,0
Прочность образцов при температуре 20 С, МПа
Рис. 4.21. График распределения прочности асфальтобетона при 200 С
Средняя прочность образцов асфальтобетона при температуре 200 С
составляет Е=4,23 МПа. Коэффициент вариации прочности асфальтобетона
при испытаниях при 200 С равен Квар=6,7 %.
Результаты статистической обработки измерений прочности асфальтобетона при температуре 500 С показаны на рис. 4.22.
213
60,0
50,0
% образцов
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
1,2-1,3
1,3-1,4
1,4-1,5
1,5-1,6
1,6-1,7
1,7-1,8
1,8-1,9
Прочность образцов при температуре 50 С, МПа
Рис. 4.22. График распределения прочности асфальтобетона при 500 С
Средняя прочность образцов асфальтобетона при температуре 500 С
составляет Е=1,46 МПа. Коэффициент вариации прочности асфальтобетона
при испытаниях при 500 С составил Квар=9,5 %.
Средняя плотность цементобетона составила Pср=2,28 г/см3 (рис.
4.23). Коэффициент вариации плотности Квар=2,45 %. В целом плотность
цементобетонных образцов составляет 2,35 – 2,50 МПа.
Разброс значений плотности цементобетона мал, что подтверждено
значением коэффициента вариации и указывает на монолитность структуры.
214
50,0
45,0
40,0
% образцов
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
2,20-2,25
2,25-2,30
2,30-2,35
2,35-2,40
2,40-2,45
2,45-2,50
2,50-2,55
Плотность образцов, г/см3
Рис. 4.23. График распределения плотности цементобетона
Анализ результатов показывает, что толщина асфальтобетонных слоёв усиления жёсткой дорожной одежды варьируется в больших пределах, в
то время как толщина цементобетона относительно постоянна. При этом
цементобетон находится в хорошем состоянии и обладает достаточно высокой прочностью. Состояние и прочность асфальтобетонных слоёв конструкции различны на разных участках автомобильной магистрали. В ряде
случаев прочность асфальтобетона невысокая, что оказывает влияние на
состояние покрытия.
Результаты исследования подтверждают, что возможный срок службы цементобетона может составить порядка 40…45 лет. При этом в случае
использование асфальтобетона небольшой толщины исключительно как
слоя износа существенно повышается долговечность дорожной одежды.
215
4.1.4. Экспериментальные исследования на автомобильной дороге А-107 ММК (Московское малое кольцо)
Исследования были проведены на участке автомобильной дороги А107 от Можайского (А-100) до Ленинградского шоссе (М-10) в апреле мае 2009 года. Рассматриваемый участок автодороги имеет протяженность
порядка 90 км и 2 полосы движения.
Изначально на данном участке Московского малого кольца была запроектирована и построена жёсткая цементобетонная дорожная одежда. Далее, как и на других рассматриваемых автомобильных дорогах, во время
многолетней эксплуатации автодороги существующая дорожная одежда перекрывалась слоями асфальтобетона.
По результатам инженерно – геологических изысканий толщина цементобетонной плиты находится в пределах от минимального значения 15
см до максимального 23 см. Результаты статистической обработки измерений толщины цементобетона показаны на рис. 4.24.
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Толщина цементобетона, см
Рис. 4.24. График изменения толщины цементобетонного основания
на участке ММК
216
Средняя толщина цементобетонной плиты составляет hср=17,78 см.
Коэффициент вариации толщины цементобетона составил Квар=12,8 %.
Следует отметить, что преобладает конструкция толщиной 15…20 см. Данное значение несколько ниже отмеченных на других автомобильных магистралях. Так, например, средняя толщина цементобетона на автомагистрали
М-2 «Крым» hср=23,59 см, а на автомагистрали М-9 «Балтия» - 20,17 см.
Результаты лабораторных исследований прочности цементобетона
представлены на рис. 4.25. Средняя прочность цементобетонной плиты на
сжатие по всему участку дороги составила Еср=40,4 МПа (411,96 кгс/см2).
Преобладает конструкция с прочностью плиты порядка 30…45 МПа. Коэффициент вариации прочности на сжатие составил Квар=28,7 %.
30,0
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
40-45
45-50
50-55
55-60
Прочность образцов, МПа
Рис. 4.25. График распределения прочности цементобетона на сжатие
Согласно приложению 1, табл. 6 ГОСТ 26633-91 «Бетоны», цементобетон, расположенный в конструкции дорожной одежды на рассматриваемом участке ММК, относится к классу В30 (средняя прочность бетона согласно нормативному документу R=392,9 кгс/см2). Данному классу соответствует ближайшая марка бетона по прочности М400.
217
Обращает на себя внимание большой разброс значений прочности
цементобетонной плиты (от 14,1 до 56,9 МПа), что подтверждено высоким
коэффициентом вариации. Однако средняя прочность цементобетонной
плиты на сжатие на рассматриваемой автодороге существенно превышает
аналогичные значения на других автомобильных магистралях. Так, например, на ММК, средняя прочность цементобетона на сжатие на 37,6 % больше, чем на автомагистрали М-2 «Крым» и на 29,7 % выше, чем на автомагистрали М-9 «Балтия».
Результаты исследований прочности цементобетона на растяжение
при изгибе показаны на рис. 4.26.
35,0
30,0
% образцов
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
3,5-4,0
4,0-4,5
4,5-5,0
5,0-5,5
5,5-6,0
6,0-6,5
6,5-7,0
7,0-7,5
7,5-8,0
Прочность образцов, МПа
Рис. 4.26. График распределения прочности цементобетона на растяжение при изгибе
Средняя прочность цементобетонной плиты на растяжение при изгибе
составила Еср=6,12 МПа (62,41 кгс/см2). Коэффициент вариации прочности
на растяжение при изгибе Квар=20,4 %. Преобладающая прочность плиты
на растяжение составляет 7,0…7,5 МПа. В пределах полученного разброса
218
значений (от 3,5 до 8,0 МПа) прочность распределяется достаточно равномерно, плавно возрастая к преобладающему значению.
Согласно приложению 1, табл. 6 ГОСТ 26633-91 «Бетоны», из условия растяжения при изгибе цементобетон относится к классу Вtb 4,8 (средняя прочность бетона согласно нормативному документу R=62,9 кгс/см2).
Данному классу соответствует ближайшая марка бетона по прочности Ptb
60. Но, принимая во внимание коэффициент вариации, марка и класс бетона
возможно будут несколько ниже.
По результатам инженерно – геологических изысканий толщина асфальтобетонных слоёв конструкции находится в пределах от минимального
значения 12 см до максимального 44,5 см. Результаты статистической обработки измерений толщины асфальтобетона на рассматриваемом участке
Московского малого кольца показаны на рис. 4.27.
35,0
30,0
% образцов
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
40-45
Толщина асфальтобетона, см
Рис. 4.27. График изменения толщины асфальтобетонных слоёв
Средняя толщина асфальтобетона составляет hср=23,95 см. Коэффициент вариации толщины асфальтобетона составил Квар=31,46 %. Разброс
219
значений толщин асфальтобетона, обуславливающих коэффициент вариации, на комбинированных дорожных одеждах традиционно велик. Следует
отметить, что преобладает конструкция толщиной 20…25 см. Данное значение практически совпадает с результатами исследования на автомобильной
магистрали М-9 «Балтия», на которой средняя толщина слоёв асфальтобетона составляет hср=24,27 см. Однако на автодороге М-2 «Крым» средняя
толщина асфальтобетонных слоёв, уложенных поверх цементобетона, составляет hср=15,66 см.
Результаты лабораторных исследований прочности асфальтобетона
при температуре t=20 0C представлены на рис. 4.28. Средняя прочность на
сжатие по всему участку дороги составила Еср=4,19 МПа. Преобладает конструкция с прочностью асфальтового покрытия порядка 4,0-4,5 МПа. Коэффициент вариации прочности на сжатие при 20 0С составил Квар=21,9 %,
что связано с различным состоянием покрытия.
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
2,0-2,5
2,5-3,0
3,0-3,5
3,5-4,0
4,0-4,5
4,5-5,0
5,0-5,5
5,5-6,0
Прочность образцов при температуре 20 С, МПа
Рис. 4.28. График распределения прочности асфальтобетона при 20 0С
Согласно табл. 4 ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные,
аэродромные и асфальтобетон» [109], предел прочности на сжатие при тем220
пературе t=20 0C для асфальтобетона должен быть не менее 2,5 МПа. Следовательно, расположенные в конструкции дорожной одежды на рассматриваемом участке ММК слои асфальтобетона практически с двухкратным
запасом обеспечивают требуемую стандартами прочность.
Обращает на себя внимание большой разброс значений прочности (от
2 до 6 МПа), что подтверждено высоким коэффициентом вариации. Однако
средняя прочность асфальтобетона на сжатие на рассматриваемой автодороге совпадает со значением, полученным на автомобильной магистрали М-9
«Балтия» (Еср=4,23 МПа). Но оба эти значения существенно превышают
аналогичные значения на М-2 «Крым» - Еср=3,13 МПа. Во многом это связано с качеством строительства и влиянием дорожно – климатических зон
(автомобильная магистраль М-2 «Крым» большей частью расположена в III
и IV дорожно – климатических зонах).
30,0
25,0
% образцов
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0,25-0,50 0,50-0,75 0,75-1,00 1,00-1,25 1,25-1,50 1,50-1,75 1,75-2,00 2,00-2,25
Прочность образцов при температуре 50 С, МПа
Рис. 4.29. График распределения прочности асфальтобетона при температуре 50 0С
Результаты лабораторных исследований прочности асфальтобетона
при температуре t=50 0C представлены на рис. 4.29. Средняя прочность на
221
сжатие по всему участку дороги при данной температуре составила
Еср=1,41 МПа. Преобладает конструкция с прочностью покрытия 1,50-1,75
МПа. Коэффициент вариации прочности на сжатие составил Квар=30,8 %,
что также связано с различным состоянием покрытия.
Согласно табл. 4 ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные,
аэродромные и асфальтобетон» [109], предел прочности на сжатие при температуре t=50 0C для асфальтобетона должен быть не менее 1,1-1,2 МПа.
Таким образом, и по данному критерию расположенные в конструкции дорожной одежды слои асфальтобетона обеспечивают требованиям стандарта.
При расчёте конструкции дорожной одежды по различным критериям
необходимо принимать во внимание структуру материала. В связи с этим
были определены значения плотности цементобетонных и асфальтобетонных образцов.
Данные измерения плотности цементобетонных образцов приведены
на рис. 4.30.
Средняя плотность цементобетона составила Pср=2,42 г/см3. Коэффициент вариации плотности Квар=1,8 %. Преобладающая плотность цементобетонных образцов составляет 2,40…2,45 МПа.
Средняя плотность асфальтобетонных образцов составила Pср=2,35
г/см3. Коэффициент вариации плотности Квар=2,5 %. Преобладающая
плотность асфальтобетонных образцов составляет 2,30…2,40 г/см3 (рис.
4.31).
222
70,0
60,0
% образцов
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
2,20-2,25
2,25-2,30
2,30-2,35
2,35-2,40
2,40-2,45
2,45-2,50
2,50-2,55
Плотность образцов, г/см3
Рис. 4.30. График распределения плотности цементобетона
40,0
35,0
% образцов
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
2,20-2,25
2,25-2,30
2,30-2,35
2,35-2,40
2,40-2,45
Плотность образцов, г/см3
Рис. 4.31. График распределения плотности асфальтобетона
223
2,45-2,50
Образцы испытываемых кернов приведены на рис. 4.3. На представленной фотографии видно, что связанные слои асфальтобетона сохранили
сцепление при проведении инженерно – геологических работ. Однако границу слоёв определить возможно.
При определении физико-механических свойств асфальтобетонных
слоёв, входящих в конструкцию дорожной одежды, был выявлен ряд закономерностей. Так, во время анализа материалов было замечено, что прочность испытываемых образцов зависит от толщины асфальтобетонных слоёв, составляющих конструкцию. При этом, чем больше толщина асфальтобетонных слоёв, тем меньше прочность образцов.
Согласно «Методическим рекомендациям по проектированию жёстких дорожных одежд» [67] толщина асфальтобетонных слоёв на цементобетонном основании регламентируется табл. 2.3. Однако максимальная прочность бетона на растяжение при изгибе в указанной таблице составляет 3,5
МПа (рис. 4.32). При данной прочности минимальная толщина асфальтобетонных слоёв должна быть не менее 16,5 см (для нагрузки более 2000
авт/сут). Проведённые автором исследования показали, что величина прочности бетона на растяжение при изгибе на Московском малом кольце составляет в среднем 6,12 МПа. Следуя эмпирическим зависимостям, при существующей прочности цементобетонного основания толщину асфальтобетонных слоёв можно уменьшить до 13-14 см. А при укладке геосинтетических материалов – до 8-10 см.
224
Минимальная толщина асфальтобетона, см
20,0
19,0
18,0
17,0
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
Прочность бетона на растяжение при изгибе, МПа
Рис. 4.32. Минимальная толщина асфальтобетона в зависимости от
прочности бетона на растяжение при изгибе
По результатам изучения цементобетонного основания и асфальтобетонного покрытия жесткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием можно сделать вывод, что при значительных толщинах асфальтобетона работа конструкции становится малоэффективной. Это приводит к
преждевременному разрушению дорожной одежды.
Согласно полученным результатам, прочность асфальтобетонных образцов значительно зависит от толщины асфальтобетонных слоёв. Данная
закономерность была выявлена как для прочности при температуре 20 0С,
так и при 50 0С. Повышенное разрушение и снижение прочности вызваны
большими внутренними напряжениями, возникающие в асфальтобетонных
слоях при увеличении их толщины.
В целом, прочность жёсткой дорожной одежды считается достаточной
для любой интенсивности движения автомобилей. Лабораторные исследо225
вания показали, что цементобетон находится в хорошем состоянии и обладает достаточной прочностью. Все последующие работы по перекрытию
цементобетонной плиты асфальтобетоном являются не усилением, а ремонтом конструкции, поскольку направлены на устранение трещин, ликвидацию колейности и восстановлению транспортно – эксплуатационного состояния дорожной одежды.
§ 4.2. Выполнение обследования дорожной одежды
На экспериментальных участках автомобильных дорог было проведено комплексное обследование дорожной одежды. Целью проводимых
исследований является выявление и анализ зависимости состояния асфальтобетонных слоёв жёсткой дорожной одежды от толщины покрытия.
Для получения единой картины экспериментальные работы были
выполнены на тех же участках автомобильных дорог, что и предыдущие
исследования (М-2 «Крым», М-9 «Балтия» и А-107 ММК (Московское малое кольцо)). Учёт всех возможных факторов (данных инженерно – геологических изысканий, величины и распределение расчётной нагрузки) позволил составить полную картину работы жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.
4.2.1. Методика проведения работ
Обследование и диагностика покрытия существующей дорожной
одежды автомобильных дорог выполнено в соответствии с ОДН 218.1.0522002 «Оценка прочности нежёстких дорожных одежд» и ДНД МО016(*)/2007 «Методика оценки технико – эксплуатационного состояния
автомобильных дорог и улиц Московской области». Количество, разновидность и виды дефектов на дорожном покрытии устанавливались на основе визуальной оценки. Все дефекты, обнаруженные на покрытии, подразделяются на виды в соответствии с характерными особенностями (табл.
4.1 и 4.2).
226
Таблица 4.1
Вид дефекта
Характерные особенности дефекта покрытия
1
2
Трещины:
Поперечные и косые трещины, расположенные на расстоянии более
одиночные
15 - 20 м друг от друга
отдельные
Поперечные и косые трещины, расположенные примерно на одинаковом расстоянии друг от друга. Расстояние между соседними трещинами - 10 - 15 м
редкие
Поперечные и косые трещины (нередко с ответвлениями), не связанные между собой. Среднее расстояние между соседними трещинами - 4 - 10 м
частые
Поперечные и косые трещины с ответвлениями, иногда связанные
между собой, но, как правило, не образующие замкнутых фигур.
Среднее расстояние между соседними трещинами - 1 - 4 м
Сетка трещин
Поперечные и продольные трещины, развитые в зоне полос наката и
образующие замкнутые, преимущественно четырехугольные фигуры с расстоянием между сторонами менее 1 м. Нередко сопровождаются просадками, колейностью и волнообразованием
Колейность
Плавное искажение поперечного профиля дорожного покрытия, локализованное вдоль полос наката. На покрытиях, устроенных с применением вяжущих, обычно сопровождается продольными трещинами и сеткой трещин
Просадки
Резкое искажение профиля покрытия, имеющее вид впадины с
округлыми краями. На покрытиях, устроенных с применением вяжущих, просадки сопровождаются сеткой трещин, нередко охватывающей также и зоны покрытия, непосредственно к ним прилегающие
Волны
Закономерное чередование (через 0,5 - 2,0 м) на покрытии впадин и
гребней, в поперечном направлении по отношению к продольной
оси дороги. Как правило, имеют место на дорогах с переходными
типами покрытий
Проломы
Полное разрушение дорожной одежды на всю ее толщину с резким
искажением профиля покрытия
Выкрашивание
и Поверхностные разрушения покрытия за счет потери отдельных зе-
шелушение
рен минерального материала и отслаивания вяжущего
Выбоины
Местные разрушения дорожного покрытия, имеющие вид углублений с резко выраженными краями
227
1
Сдвиги
2
Смещение покрытия, наблюдающееся обычно на крутых спусках, в
местах остановок и торможения автомобилей. Иногда в местах
сдвига наблюдаются разрывы покрытия
Открытые пучины Взбугривание покрытия с сеткой трещин. Сопровождается выдавливанием грунта на поверхность покрытия в момент проезда под колесом автомобиля
Таблица 4.2
№
Наименование, описание дефекта
Рисунок
1
2
3
1.
Продольные, поперечные, косые трещины не образующие замкнутых фигур,
с расстоянием между трещинами более
2-3 метров; не сопровождающиеся неровностями в продольном и (или) поперечном профилях; связаны, как правило,
с температурными деформациями асфальтобетонного покрытия
2.
Продольные, поперечные трещины, связанные с жестким основанием не образующие замкнутых фигур, с регулярным
расстоянием между трещинами, с шириной раскрытия менее 2-3 см; не сопровождающиеся неровностями в продольном и (или) поперечном профилях;
связаны с температурными деформациями жестких (цементобетонных или цементо- грунтовых) слоев дорожной
одежды
228
№
3.
Наименование, описание дефекта
Частые трещины, сетка трещин образуют замкнутые фигуры; с расстоянием
между трещинами менее 1 -2 метров; с
шириной раскрытия менее 1-2 см; не
сопровождающиеся неровностями в
продольном и (или) поперечном профилях; связаны, как правило, со старением
асфальтобетона и температурными деформациями
4.
Просадки
плавные искажения продольного и поперечного профиля; диаметром не более
1,5-2,0 метров; глубиной под трехметровой рейкой не более 3-5 см, не сопровождающиеся трещинами; связаны, как
правило, с недостаточной капитальностью конструкции, необеспеченностью
водоотвода и неоднородностью по
длине дороги сезонных процессов
уплотнения - разуплотнения грунтов
земляного полотна и слоев дорожной
одежды
5.
Обламывание кромок покрытия на ширину не более 0,3-0,5 м; представляет из
себя сетку трещин, образующих замкнутые на край дорожной одежды фигуры; связано, как правило, с недостаточной шириной дорожной одежды и с
недостаточной капитальностью конструкции
229
Рисунок
№
6.
Наименование, описание дефекта
Колейность
плавные искажения поперечного профиля; образуется за счет износа верхнего слоя по полосам наката; не сопровождается
продольными
трещинами;
глубиной под трехметровой рейкой менее 2-3 см; связана, как правило, с несоответствием качества асфальтобетона
верхнего слоя, интенсивности движения
и фактическому сроку между ремонтами
7.
Выкрашивание
разрушения верхнего слоя асфальтобетона, происходящие за счет потери частью поверхности покрытия минеральных частиц; глубиной под трехметровой
рейкой до 2-3 см; представляет из себя
начальную стадию развития выбоин;
связано, как правило, с низким качеством асфальтобетона
8.
Пластические деформации
чередование на покрытии впадин и
гребней через 0,5- 5,0 метров; не сопровождаются трещинами; глубиной под
трехметровой рейкой не более 2-3 см;
связаны, как правило, со сдвиговыми
деформациями в слоях, содержащих
органическое вяжущее
230
Рисунок
№
9.
Наименование, описание дефекта
Заплаты ямочного ремонта прошлых лет
по состоянию покрытия на границе заплаты нельзя определить скрытый дефект; площадь заплат не превышает 510%
10.
Раскрытые трещины шириной раскрытия более 2-3 см и глубиной более одного слоя; часто связаны с потерей прочности конструкции за счет деформации
грунта земляного полотна и (или) слоев
основания; как правило, сопровождаются одиночными, частыми и сеткой трещин
11.
Частые трещины, сетка трещин образуют замкнутые фигуры; с расстоянием
между трещинами менее 1 -2 м; сопровождаются неровностями в продольном
и (или) поперечном профилях более 3-5
см под трехметровой рейкой; связаны,
как правило, с несоответствием фактической прочности конструкции параметрам движения
12.
Просадки
плавные искажения продольного и поперечного профиля; диаметром более
1,5-2,0 метров; глубиной под трехметровой рейкой более 3-5 см, сопровождающиеся трещинами; связаны, как
правило, с потерей прочности конструкции за счет неоднородности по
длине дороги сезонных процессов,
уплотнения - разуплотнения грунтов
земляного полотна и слоев дорожной
одежды
231
Рисунок
№
13.
Наименование, описание дефекта
Обламывание кромок покрытия на ширину более 0,3-0,5 м; представляет собой сетку трещин, образующих замкнутые на край дорожной одежды фигуры;
часто при обламывании кромок асфальтобетон краевых участков отсутствует;
связано, как правило, с несоответствием
фактической прочности и ширины конструкции параметрам движения
14.
Колейность
плавные искажения поперечного профиля; часто сопровождается продольными трещинами; глубиной под трехметровой рейкой более 2-3 см; образуется за счет несоответствия прочности
конструкции параметрам движения,
может быть связана со сдвиговыми деформациями в грунте земляного полотна и в слоях дорожной одежды
15.
Проломы
достаточно резкие искажения поперечного и продольного профиля; сопровождаются трещинами и сеткой трещин;
глубиной под трехметровой рейкой более 3-5 см; может сопровождаться выдавливанием на поверхность грунта или
материала нижележащих слоев; образуются при проезде в расчетный период
транспорта с нагрузкой на ось, значительно превышающей расчетную
232
Рисунок
№
16.
Наименование, описание дефекта
Пучинообразование
взбугривание сетки трещин, мелкая сетка трещин; могут сопровождаться выдавливанием на поверхность грунта или
материала нижележащих слоев; образуется за счет процессов зимнего промерзания пучиноопасных грунтов земляного полотна
17.
Выбоины
разрушения верхнего слоя асфальтобетона, происходящие за счет потери частью поверхности покрытия минеральных частиц; глубиной под трехметровой
рейкой более 3-5 см; представляют собой последующую стадию развития выкрашивания; связаны, как правило, с
низким качеством асфальтобетона
18.
Пластические деформации чередование
на покрытии впадин и гребней через
0,5-5,0 метров; могут сопровождаться
трещинами; глубиной под трехметровой
рейкой более 2-3 см; связаны, как правило, со сдвиговыми деформациями в
слоях дорожной одежды и верхних слоях земляного полотна
19.
Заплаты ямочного ремонта прошлых лет
по состоянию покрытия на границе заплаты можно определить, что скрытый
дефект связан с потерей прочности;
площадь заплат превышает 10-15%
233
Рисунок
4.2.2. Обследование дорожной одежды на автомобильной дороге
М-2 «Крым»
Основой научных исследований послужило обследование дорожной
одежды, проведенное на данной дороге в 2006 – 2007 гг. Эксперимент
осуществлялся на всём протяжении автомагистрали – от Москвы до границы с Украиной. Протяжённость экспериментального участка составила
654 км.
После проведения инженерно – геологических изысканий, были
определены два участка, протяжённостью 50 км каждый. Рассматриваемые
участки имеют приблизительно одинаковую конструкцию основания дорожной одежды и схожие геологические условия. Отличие состоит только
в толщине асфальтобетонных слоёв. Участки условно назовём № 1 и № 2.
Участок № 1 имеет следующую конструкцию дорожной одежды:
- асфальтобетон, толщина слоя от 8 до 16 см;
- цементобетон, толщина слоя от 18 до 20 см;
- щебень, толщина слоя от 14 до 18 см;
- песок, толщина слоя от 60 до 110 см.
Участок № 2 имеет следующую конструкцию дорожной одежды:
- асфальтобетон, толщина слоя от 23 до 48 см;
- цементобетон, толщина слоя от 19 до 20 см;
- щебень, толщина слоя от 15 до 21 см;
- песок, толщина слоя от 58 до 130 см.
Таким образом, конструкции дорожных одежд на сравниваемых
участках практически идентичны, за исключением толщин асфальтобетонных слоёв. По результатам лабораторных испытаний, физико – механические свойства всех материалов, составляющих обе конструкции, также
имеют близкие, сопоставимые значения.
Количество выбоин на 100 м протяжения для рассматриваемых участков автомобильной магистрали приводится на рис. 4.33. На большей части
протяжения участка № 1 количество выбоин не превышает 4 на 100 м протяжения. Участки с количеством выбоин более 5 на 100 м не превышают 20
% протяжения. На участке № 2 преобладающим является от 5 до 8 выбоин
234
на 100 м протяжения. При этом протяжение дороги с количеством выбоин
более 8 на 100 м превышает 5 %.
Распределение величины колеи для экспериментальных участков приведено на рис. 4.34. Колейность с глубиной до 3–х см составляет 28 км протяжения участка № 1. Необходимо отметить, что на 17 км протяжения
участка колея отсутствует. Значение колеи от 3-х до 5-ти см для первого
участка составляет чуть менее 5 км протяжения (менее 10 %). На участке №
2 преобладает колея до 3-х см и от 3-х до 5 см. Протяжение участка с величиной колеи более 5 см приблизительно равно протяжению участка без колеи и составляют в сумме порядка 20 % длины рассматриваемого участка.
35,0
Протяжение участка, км
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
1-2
3-4
5-6
7-8
Более 8
Число выбоин на 100 м протяжения
Участок № 1
Участок № 2
Рис. 4.33. Распределение выбоин на 100 м протяжения для каждого
экспериментального участка
235
30,0
Протяжение участка, км
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
Нет колеи
Колейность до 3 см Колейность от 3 до 5 Колейность более 5
см
см
Величина колеи
Участок № 1
Участок № 2
Рис. 4.34. Распределение колеи для каждого экспериментального
участка
35,0
Протяжение участка, км
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
1...4
4…10
10…15
15…20
20…50
Шаг трещин, м
Участок № 1
Участок № 2
Рис. 4.35 Распределение шага трещин для каждого экспериментального участка
236
Шаг поперечных трещин по участкам представлен на рис. 4.35. Распределение трещин указывает на существенную разницу в количестве трещин, имеющих шаг от 1 до 4 м. На участке № 2 их количество в 4 раза выше, чем на участке № 1. На обоих экспериментальных участках преобладают трещины с шагом от 4 до 15 м.
В результате анализа результатов проведенного исследования выяснилось, что состояние асфальтобетонного покрытия лучше на участке № 1.
На данном экспериментальном участке толщина асфальтобетона находится
в пределах от 8 до 16 см.
Для наглядности представлены фотографии, характерные для рассматриваемых участков. На рис. 4.36 приводится фотография покрытия
для участка № 1. Толщина асфальтобетона в данном сечении составляет 12
см. Какие либо дефекты покрытия практически отсутствуют. Ни продольные, ни поперечные трещины не обнаружены. Колеи также нет.
На рис. 4.37 представлена фотография участка № 2. На данном
участке отмечены колейность по левой и правой полосе глубиной от 3-х до
5 см, трещины с шириной раскрытия до 2 см с шагом 1-4 м, продольные
трещины с шириной раскрытия до 2 см.
237
Рис. 4.36. Состояние покрытия на участке № 1
Рис. 4.37. Состояние покрытия на участке № 2
238
Большая толщина асфальтобетона образуется в результате систематической укладки новых слоёв поверх существующих. При этом достаточных ремонтных работ ранее уложенных слоёв не производится. Все работы
по перекрытию цементобетонной плиты асфальтобетоном являются не усилением, а восстановлением транспортно – эксплуатационного состояния дорожной одежды. При этом состояние покрытия большей частью лучше на
участках с меньшей толщиной асфальтобетона. Как показали проведённые
исследования, при прочих равных условиях состояние покрытия с толщиной асфальтобетона 8…16 см существенно лучше, чем состояние покрытия,
имеющее толщину асфальта более 20 см. Вероятно это связано с тем, что
уложенный на жёсткое основание асфальтобетон большой толщины начинает деформироваться и разрушаться быстрее, чем тонкослойное покрытие.
Причиной этого могут быть напряжения, возникающие в конструкции со
значительными толщинами асфальтобетона.
4.2.3. Обследование дорожной одежды на автомобильной дороге
М-9 «Балтия»
В рамках данной диссертации в 2007 г. на автомобильной магистрали М-9 «Балтия» км 17 – км 84 (прямое и обратное направления) было выполнено обследование дорожной одежды.
Прямое и обратное направления имеют в целом идентичную конструкцию дорожной одежды, различаются только величиной асфальтобетонных слоёв.
Распределение величины колеи по прямому и обратному направлениям автомагистрали приведено на рис. 4.38 и 4.39. Колея распределена относительно равномерно по участкам обеих направлений. Колейность с глубиной до 3–х см составляет 60…70 % протяжения. Необходимо отметить что
на 20…30 % участков колея отсутствует. Значение колеи от 3-х до 5-ти см
для прямого направления составляет чуть более 5 % протяжения, для обратного направления – порядка 3 %. Величина колеи более 5 см зарегистрирована не была.
239
Шаг поперечных трещин по прямому и обратному направлениям автомагистрали приведен на рис. 4.40 и 4.41. Распределение трещин практически идентично на рассматриваемых участках. На обоих направлениях
преобладают трещины с шагом от 4 до 15 м. Протяжение участков с шагом
трещин 1-4 м незначительно и составляет не более 4 %.
Количество выбоин на 100 м протяжения для рассматриваемых участков автомобильной магистрали приводится на рис. 4.42 и 4.43. На большей
части протяжения количество выбоин не превышает 4 на 100 м протяжения.
Участки с количеством выбоин более 5 на 100 м протяжения не превышают
10 %.
80,0
70,0
% протяжения участка
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
Нет колеи
Колейность до 3-х см
Колейность от 3-х до 5-и см
Величина колеи
Рис. 4.38. Рисунок распределения величины колеи для прямого
направления
240
80,0
70,0
% протяжения участка
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
Нет колеи
Колейность до 3-х см
Колейность от 3-х до 5-и см
Величина колеи
Рис. 4.39. Рисунок распределения величины колеи для обратного
направления
30,0
% протяжения участка
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
1-4 м
4-10 м
10-15 м
15-20 м
20-50 м
Шаг трещин
Рис. 4.40. Шаг трещин в процентном распределении длины участка
для прямого направления
241
35,0
% протяжения участка
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
1-4 м
4-10 м
10-15 м
15-20 м
20-50 м
Шаг трещин
Рис. 4.41. Шаг трещин в процентном распределении длины участка
для обратного направления
70,0
% протяжения участка
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
1-2
3-4
5-6
7-8
Количество выбоин на 100 м протяжения
Рис. 4.42. Количество выбоин на 100 м протяжения для прямого
направления
242
60,0
% протяжения участка
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
1-2
3-4
5-6
7-8
Количество выбоин на 100 м протяжения
Рис. 4.43. Количество выбоин на 100 м протяжения для обратного
направления
На основании проведённого анализа можно сделать вывод об удовлетворительном состоянии покрытия дорожной одежды. На значительной части протяжения состояние можно отнести к хорошему. Высокая оценка состояния асфальтобетонного покрытия свойственна жёстким дорожным
одеждам.
Целью исследований являлось выявление закономерностей состояния асфальтобетонных слоёв усиления в зависимости от толщины этих
слоёв.
В результате проведения исследований выяснилось, что состояние
покрытия на одних участках лучше, порой существенно, чем на других.
Сравнению подлежали участки с разной толщиной асфальтобетонных слоёв. Для большей достоверности для сравнения выбирались места с приблизительно одинаковыми геологическими условиями и однотипной конструкцией дорожной одежды. Разница была лишь в величине усиления из
асфальтобетонных слоёв.
243
Для примера рассмотрим состояние дорожной одежды на км 71+800,
прямое направление (от Москвы). На данном участке отмечены колейность
по левой и правой полосе глубиной до 5 см, трещины с шириной раскрытия до 1 см с шагом 4-10 м, продольные трещины с шириной раскрытия до
2 см, выбоины (3-4 на 100 м площадью до 0,04 м2), сетки трещин с шириной раскрытия до 2 см, выкрашивание и шелушение (рис. 4.44).
Рис. 4.44. Состояние покрытия на км 71+800 прямое направление (от
Москвы)
Теперь рассмотрим участок км 48+700, прямое направление. Состояние дорожной одежды приведено на рис. 4.45. Из дефектов можем отметить лишь небольшую колейность по левой полосе движения глубиной до
3 см, отсутствие продольной трещины и редкие поперечные трещины с
шириной раскрытия до 1 см с шагом 10-20 м.
Инженерно - геологические работы проводились по поперечным сечениям. В каждом поперечном сечении устраивалось по 4 скважины глу-
244
биной 2,0 м. Скважины располагались на полосе движения на расстоянии
1,0 м от разметки, обозначающей границу проезжей части со стороны обочины и разделительной полосы. После проведения полевых буровых работ
выполнялся весь комплекс камеральных и лабораторных исследований дорожно-строительных материалов, составляющих конструкцию.
Рис. 4.45. Состояние покрытия на км 48+700 прямое направление (от
Москвы)
В результате анализа данных инженерно – геологических изысканий
получаем следующие конструкции:
на участке км 48
- песок среднезернистый 80 см;
- щебень 25 см;
- цементобетон 22 см;
- асфальтобетон 9 см.
на участке км 71
- песок среднезернистый 70 см;
245
- щебень 21 см;
- цементобетон 20 см;
- асфальтобетон 29 см.
Конструкции дорожной одежды на сравниваемых участках практически идентичны. Толщина песчаного подстилающего слоя более 50 см,
что абсолютно достаточно для полного осушения конструкции. Толщина
щебёночного основания в одном случае составляет 25 см, в другом 21 см.
Важно, что в обоих сравниваемых вариантах толщина щебёночного материала больше рекомендуемых нормами 15 см. Толщина цементобетона отличается всего на 2 см. Таким образом, сравниваемые варианты жёсткой
дорожной одежды считаем равнопрочными и достаточными для любой интенсивности движения автомобилей. Лабораторные исследования показали,
что цементобетон, щебень и песок находятся в хорошем состоянии.
Все последующие работы по перекрытию цементобетонной плиты
асфальтобетоном являются по сути не усилением, а ремонтом конструкции.
Толщина асфальтобетона на сравниваемых участках существенно отличается. Так на участке км 48 толщина асфальтобетона составляет 9 см, на км 71
– 29 см. Именно этот момент является отличительной особенностью сравниваемых вариантов. При этом состояние покрытия на первом участке лучше, чем на втором.
4.2.4. Обследование дорожной одежды на автомобильной дороге
А-107 ММК (Московское малое кольцо)
Основой научных исследований послужило обследование дорожной
одежды, проведенное на данной дороге в 2009 г. Обследования были проведены на участке автомобильной дороги А-107 от Можайского (А-100) до
Ленинградского шоссе (М-10).
На основании результатов инженерно – геологических изысканий
были определены два участка, протяжённостью 20 км каждый. Рассматриваемые участки имеют схожую конструкцию основания дорожной одежды
и равные геологические условия. Разница заключается только в толщине
асфальтобетонных слоёв. Участки назовём № 1 и № 2.
246
Участок № 1 имеет следующую конструкцию дорожной одежды:
- асфальтобетон, толщина слоя от 9 до 14 см;
- цементобетон, толщина слоя от 16 до 19 см;
- щебень, толщина слоя от 15 до 20 см.
Участок № 2 имеет следующую конструкцию дорожной одежды:
- асфальтобетон, толщина слоя от 20 до 35 см;
- цементобетон, толщина слоя от 16 до 18 см;
- щебень, толщина слоя от 16 до 21 см.
Конструкции дорожных одежд на сравниваемых участках практически идентичны, за исключением толщин асфальтобетонных слоёв. По результатам лабораторных испытаний, физико – механические свойства всех
материалов, составляющих обе конструкции, также имеют близкие, сопоставимые значения.
Количество выбоин на 100 м протяжения для рассматриваемых участков автомобильной магистрали приводится на рис. 4.46. На участке № 1 количество выбоин незначительное. На участке № 2 количество выбоин значительно выше.
Распределение величины колеи для экспериментальных участков приведено на рис. 4.47. Колейность с глубиной до 3–х см составляет 11,5 км
протяжения участка № 1. Необходимо отметить, что на 6 км протяжения
участка колея отсутствует. На участке № 2 имеется значительный объём колеи более 5 см.
247
10,0
9,0
Протяжение участка, км
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
1-2
3-4
5-6
7-8
Более 8
Число выбоин на 100 м протяжения
Участок № 1
Участок № 2
Рис. 4.46. Распределение выбоин на 100 м протяжения для каждого
экспериментального участка А-107 ММК
14,0
Протяжение участка, км
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
Нет колеи
Колейность до 3 см Колейность от 3 до 5 Колейность более 5
см
см
Величина колеи
Участок № 1
Участок № 2
Рис. 4.47. Распределение колеи для каждого экспериментального
участка А-107 ММК
248
14,0
Протяжение участка, км
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
1...4
4…10
10…15
15…20
20…50
Шаг трещин, м
Участок № 1
Участок № 2
Рис. 4.48. Распределение шага трещин для каждого экспериментального участка А-107 ММК
Шаг поперечных трещин по участкам представлен на рис. 4.48. Распределение трещин указывает на разницу в количестве трещин, имеющих
шаг от 1 до 4 м. На участке № 2 их количество в несколько раза выше, чем
на участке № 1.
В результате анализа результатов проведенного исследования выяснилось, что состояние асфальтобетонного покрытия лучше на участке № 1.
Необходимо отметить, что на данном экспериментальном участке толщина
асфальтобетона находится в пределах от 9 до 14 см.
Для дополнительной наглядности представлены фотографии, характерные для рассматриваемых участков. На рис. 4.49 приводится фотография покрытия для участка № 1. Толщина асфальтобетона в данном сечении составляет 10 см.
249
Рис. 4.49. Состояние покрытия на участке № 1
Рис. 4.50. Состояние покрытия на участке № 2
250
На рис. 4.50 представлена фотография участка № 2. На данном
участке отмечены разрушение покрытия, продольные трещины с шириной
раскрытия более 2 см.
Детальный анализ результатов обследования показывает, что толщина асфальтобетонных слоёв усиления жёсткой дорожной одежды оказывает существенное влияние на состояние покрытия. В ряде случаев на участках дороги с толщиной асфальтобетонных слоёв 8…14 см состояние покрытия оказывается значительно лучше, чем на участках с толщиной асфальтобетонных слоёв более 20 см.
Результаты исследования подтверждают, что жёсткая дорожная
одежда обладает значительной прочностью и долговечностью. При этом
как значительные толщины слоёв из асфальтобетона приводят к преждевременному разрушению покрытия. Для эффективной работы данной конструкции дорожной одежды при её проектировании и строительстве необходимо предусмотреть специальные мероприятия по предотвращению образования отражённых трещин.
§ 4.3. Определение прочности дорожной одежды установкой динамического нагружения «Дина-3М»
Прочность дорожной одежды определялась на тех же экспериментальных участках автомобильных дорог, где были выполнены все предыдущие исследования (М-2 «Крым», М-9 «Балтия» и А-107 ММК (Московское малое кольцо)). Это позволило учесть результаты инженерно – геологических изысканий и комплексного обследования дороги, а также величину воздействующей нагрузки. Целью проводимых экспериментов является определение и анализ прочности жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.
4.3.1. Методика проведения работ
Для определения прочности дорожной одежды использовалась установка динамического нагружения «Дина-3М». Схема установки приведена
251
на рис. 4.51.
Используемое
оборудование
имеет
сертификат
№
РОСС
RU.МТ22.Е04482, выданный Федеральным агентством по техническому
регулированию и метрологии.
Комплектация устройства:
-акселорометр;
-модуль питания;
-модуль запуска определения прогиба;
-фильтр нижних частот;
-модуль аналого-цифрового преобразования;
-компьютер типа Notebook;
-программное обеспечение;
-комплект кабелей для соединения устройств.
Рис. 4.51. Схема установки «Дина-3М»
252
Технические характеристики устройства:
№
Параметр
1.
Диапазон определения прогиба, мм
2.
Абсолютная допустимая погрешность измерения,
Значение
от 0,005 до 3
+-0,02
мм
3.
Цена единицы наименьшего разряда показаний, мм
0,001
4.
Номинальное входное напряжение модуля питания,
12,6
В
5.
Максимальный ток потребления акселерометром,
30
мА
Общие характеристики:
№
Параметр
Значение
1.
Длина, мм
2920
2.
Ширина, мм
1600
3.
Высота, мм
1900
4.
Колея колес, мм
1395
5.
Масса снаряжённого транспортного средства, кг
675
6.
Полная масса транспортного средства, кг
750
7.
Нагрузка на сцепное устройство, кг
70
Буксировка оборудования осуществляется легковым автомобилем.
Общий вид устройства приведён на рис. 4.52.
253
Рис. 4.52. Общий вид оборудования
Методика проведения измерений устройством «Дина-3М» следующая.
При подаче команды СТАРТ с компьютера, который находится в салоне передвижной дорожной лаборатории, запускается программа опроса
аналогового входа модуля аналого-цифрового преобразования, расположенного там же. Одновременно из модуля аналого-цифрового преобразования на модуль запуска определения прогиба, расположенного в корпусе
разъема ХР 10, поступает сигнал, который преобразуется в сигнал запуска
определения прогиба (рис. 4.53). Он поступает на установку ДИНА-3М и
запускает двигатель для поднятия груза. Груз после достижения заданной
высоты падает вниз и производит удар по штампу (рис. 4.54). В результате
удара дорожное покрытие прогибается, рабочая поверхность акселерометра получает ускорение и акселерометр формирует аналоговый сигнал, несущий информацию о полученном ускорении. Он проходит через фильтр
нижних частот, который расположен в корпусе разъема XS12, в модуль
аналого-цифрового преобразования, который преобразует его в цифровую
254
форму, т.е. в цифровой сигнал. Этот сигнал поступает в компьютер и запускает выполнение программы вычисления величины прогиба, а именно
программы двойного интегрирования этого сигнала. Вычисленный двойной интеграл сигнала акселерометра является величиной прогиба дорожного покрытия.
Рис. 4.53. Аналогово – цифровое оборудование
Величина прогиба, а также графики сигнала акселерометра и значения первого и второго интегралов выводятся на монитор компьютера. На
основании данных результатов определяется прочность конструкции.
255
Рис. 4.54. Рабочее оборудование установки «Дина-3» в действии
4.3.1. Результаты исследования прочности дорожной одежды установкой «Дина-3М»
Результаты определения прочности дорожной одежды на автомобильных дорогах М-2 «Крым», М-9 «Балтия» и А-107 ММК представлены
на рис. 4.55 – 4.57.
256
25,0
% Испытаний
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
300
400
500
600
700
800
900
1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Прочность дорожной одежды, МПа
Рис. 4.55. Прочность дорожной одежды на автодороге М-2 «Крым»
25,0
15,0
10,0
5,0
10
00
11
00
12
00
13
00
14
00
15
00
16
00
17
00
18
00
19
00
20
00
21
00
90
0
80
0
70
0
60
0
50
0
40
0
0,0
30
0
% Испытаний
20,0
Прочность дорожной одежды, МПа
Рис. 4.56. Прочность дорожной одежды на автодороге М-9 «Балтия»
257
20,0
% Испытаний
15,0
10,0
5,0
40
0
50
0
60
0
70
0
80
0
90
0
10
00
11
00
12
00
13
00
14
00
15
00
16
00
17
00
18
00
19
00
20
00
21
00
22
00
23
00
24
00
25
00
0,0
Прочность дорожной одежды, МПа
Рис. 4.57. Прочность дорожной одежды на автодороге А-107 ММК
По результатам изучения жесткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием установкой динамического нагружения «Дина-3М»
можно сделать вывод, что данная конструкция обладает большой прочностью. При этом наличие на жёстком основании асфальтобетонных слоёв
небольшой толщины значительно улучшает условия работы и повышает
транспортно – эксплуатационные качества конструкции.
§ 4.4. Изучение воздействия движущегося транспортного средства на дорожную конструкцию
Основная цель проведенного эксперимента состояла в изучении процессов, происходящих в жёсткой дорожной одежде с асфальтобетонным
покрытием при воздействии движущегося транспортного средства. Главное явление – деформация дорожной конструкции. Исследования проводились на покрытии дорожной одежды. Исходя из этих целей, была подготовлена передвижная лаборатория для проведения эксперимента непосред258
ственно в реальной дорожной обстановке на действующей автомобильной
дороге.
4.4.1. Методика проведения работ и используемое оборудование
Передвижная лаборатория включала в себя мобильный комплекс
контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуры для записи перемещений дорожной поверхности. Принципиальная схема мобильного
комплекса приведена на рис. 4.58. Комплекс в развернутом для проведения
эксперимента виде показан на рис. 4.59.
При подготовке эксперимента на поверхности дороги закреплялись
два высокочувствительных датчика ускорений, технические параметры которых приведены в таблице 4.3. Схема установки датчиков на дороге показана на рис. 4.62.
В соответствии с принципиальной схемой сигналы датчиков после
усиления проходили через интеграторы, собранные на основе операционных усилителей аналого-вычислительного комплекса АВК-2. Для использования в мобильной установке операционные усилители были модернизированы. После двойного интегрирования сигнал, соответствующий перемещениям точек поверхности дороги, поступал в аналого-цифровой преобразователь (АЦП), технические параметры которого приведены в таблице 4.4. Выходная оцифрованная информация поступала в компьютер и обрабатывалась специальной программой PowerGraf, адаптированной для
данного АЦП. Дальнейшая обработка полученной информации проходила
в стационарной лаборатории.
В процессе эксперимента автомобиль проезжал с заданным скоростным режимом около датчиков по предварительно размеченной колее. Рабочие моменты проведения эксперимента показаны на рис. 4.60, 4.61.
259
Компьютер
Аналого-цифровой
преобразователь
Автомобиль
Силовое
воздействие
Усилители и
интеграторы
«Бегущая
волна»
Датчик ускорений
ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Рис. 4.58. Принципиальная схема контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуры
Усилители и
интеграторы
Аналого-цифровой
преобразователь
Блоки
питания
Компьютер
Датчики
ускорений
Рис. 4.59. Комплект оборудования
260
Рис. 4.60. Проезд автомобиля в момент проведения исследований
Рис. 4.61. Рабочий момент эксперимента
261
Технические характеристики датчика ускорения – акселерометр f
АТ1104 приведены в таблице 4.3.
Таблица 4.3
1
Внешний вид
2
Диапазон измерения ускорения, g
± 10
3
Номинальное выходное напряжение на диапазоне из-
±5
мерения, В
4
Класс точности
А
5
Погрешность крутизны выходной характеристики:
± 0,5
0
отклонение при температуре +21±4 С, не более, %
6
Нелинейность, не более, % от диапазона
7
Частотная характеристика:
0,5
нижняя частота, Гц
0
полоса пропускания по уровню 3 дБ, Гц
8
Напряжение электропитания, В
9
Потребляемый ток, мА
700
± (10,8 … 13,2)
20
0
10
Диапазон рабочих температур, С
11
Габариты, мм
12
Масса, не более, г
-50 … +60
29,5х28,5х16
15
Полоса наката
Датчик №1,
Канал 1,2
10-30 см
Датчик №2,
Канал 3
20 см
Рис. 4.62. Схема установки датчиков на дороге
262
Технические характеристики модуля коммутации АЦП Е14-140
представлены в таблице 4.4
Таблица 4.4
1
Количество каналов
16 дифференцированных или 32 с общей
«землёй»
2
Разрядность АЦП, бит
16
3
Входное сопротивление, не менее, Мом
10
4
Эффективная разрядность, бит
13,2
5
Максимальная частота преобразования, кГц
400
6
Межканальное прохождение, дБ
78
7
Время установления, мкс
8
8
Выходной диапазон, В
±5
9
Выходной ток на 1 канал TTL, не более, мА
±4
10
Суммарное потребление от всех выходов (TTL, ЦАП,
0,5
внешние выходы питания), не более, Вт
11
Питание
От шины USB
В соответствии с программой эксперимента проводилась серия заездов транспортных средств с различной массой со скоростями 40-60-80
км/ч. В заключении программы были проведены заезды с искусственным
препятствием. Это позволило получить дополнительную информацию для
комплексного моделирования напряжённо – деформированного состояния
жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.
263
4.4.2. Результаты исследований
Выборка обработки экспериментальных работ приведена на диаграмме, включенной в рис. 4.63.
прогиб1
прогиб2
0,06
П
е
р
е
м
е
щ
е
н
и
я,
с
м
0,04
0,02
0
-0,02
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-0,04
-0,06
-0,08
-0,1
-0,12
-0,14
-0,16
Время, с
Рис. 4.63. Выборка обработки экспериментальных работ – осциллограммы перемещений (прогибов) на поверхности дороги
§ 4.5. Изучение опытного (экспериментального) участка автомобильной дороги
С целью подтверждения предположений об эффективности и надёжности предлагаемой конструкции дорожной одежды был изучен опытный
участок автомобильной дороги. Экспериментальные исследования были
проведены на автомобильной дороге М-51 «Байкал» от Челябинска через
Курган, Омск, Новосибирск, Кемерово, Красноярск, Иркутск, Улан – Уде,
до Читы км 1260+000 – км 1272+000 и км 1317+000 – 1327+000 в Новоси264
бирской области за период 2004 – 2010 гг.
Конструкция дорожной одежды имеет следующий вид:
- песчаный слой толщиной до 50 см, уложенный на всю ширину земляного плотна;
- цементобетонное основание толщиной 18…20 см;
- покрытие толщиной 3…4 см.
В качестве покрытия используется битумоминеральная открытая горячая смесь БМО 65/75 СП. Данная смесь обладает высокой эластичностью и деформативностью для сопротивления появлению возможных дефектов. Состав и свойства битумоминеральной открытой горячей смеси
БМО 65/75 СП приведены в приложении № 4. Для предотвращения образования отражённых трещин над деформационными швами цементобетонного основания укладывается трещинопрерывающая прослойка.
Порядок и технология устройства цементобетонного основания показаны на рис. 4.64.
Рис. 4.64. Оборудование для укладки цементобетонного основания
265
Далее производится нарезка поперечных швов (рис. 4.65).
Рис. 4.65. Нарезка поперечных швов в цементобетонном основании
Заливка поперечных швов показана на рис. 4.66.
Внешний вид готового цементобетонного основания приводится на
рис. 4.67.
266
Рис. 4.66. Оборудование для заливки поперечных швов
Рис 4.67. Уложенное цементобетонное основание
267
Укладка битумоминеральной смеси толщиной 3…4 см после трёхкратной подгрунтовки основания показано на рис. 4.68.
Рис. 4.68. Укладка битумоминеральной смеси
Готовая конструкция тонкослойного покрытия из битумоминеральной смеси на цементобетонном основании приводится на рис. 4.69.
268
Рис. 4.69. Готовая конструкция дорожной одежды
Наблюдения за состоянием жёсткой дорожной одежды с покрытием
из битумоминеральной смеси проводились ежегодно, начиная с момента
постройки (2004 г.). Вплоть до настоящего времени (2010 г.) на покрытии
каких – либо дефектов не отмечено, оценка покрытия – «хорошо» и «отлично». Таким образом, устроенная конструкция жёсткой дорожной одежды со слоями из битумоминеральной смеси небольшой толщины хорошо
себя зарекомендовала. Обладая высокой прочностью, данная конструкция
обеспечивает высокие показатели ровности, сцепления и сопротивления
образованию трещин.
В связи с вышесказанным, в качестве покрытия жёстких дорожных
одежд для повышения транспортно - эксплуатационных качеств рекомендуется использование тонких слоёв литого асфальтобетона, битумоминеральной открытой горячей смеси (БМО 65/75 СП), щебёночно – мастичного асфальтобетона, обладающих достаточной деформативностью и стабильностью. Толщина слоёв должна составлять порядка 4…6 см. В случае
269
применения асфальтобетона для устройства покрытия целесообразно
устройство слоя толщиной 6…10 см.
§ 4.6. Выводы по главе 4
1. Анализ результатов экспериментальных исследований показывает,
что на автомобильных дорогах с жёсткой дорожной одеждой толщина цементобетона относительно постоянна (коэффициент вариации менее 10 %),
материал находится в хорошем состоянии и обладает достаточно высокой
прочностью (25…62 МПа). При этом толщина и прочность асфальтобетонных слоёв жёсткой дорожной одежды варьируется в больших пределах. К
настоящему времени встречаются конструкции дорожной одежды, в которых толщина асфальтобетонных слоёв, уложенных на цементобетонное покрытие, достигает 40…50 см. Столь высокие значения толщин вызваны постоянной и неконтролируемой укладкой новых слоёв поверх существующих.
2. Выполненное обследование жёсткой дорожной одежды выявило
зависимость состояния асфальтобетонного покрытия от его толщины. На
некоторых участках, имеющих толщину покрытия в пределах 8…14 см,
его состояние значительно лучше, чем на участках с большой толщиной
асфальтобетонного слоя (20…50 см). Не редко при большой толщине покрытия отмечены множество выбоин, продольных и поперечных трещин,
образование колеи и др. дефекты.
3. Определение прочности дорожной одежды установкой динамического нагружения «Дина-3М» показало большую несущую способность
цементобетонной дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием. Полученное минимальное значение прочности составляет порядка 450 МПа, в
то время как максимальные значения доходят до 2500 МПа.
4. Результаты углублённого исследования воздействия движущегося
транспортного средства на дорожную конструкцию подтверждают, что дорожная одежда с цементобетонным основанием обладает значительной
прочностью и способностью обеспечить пропуск расчётной перспективной
нагрузки. Применение в качестве покрытия слоёв асфальтобетона неболь270
шой толщины существенно повышает транспортно – эксплуатационные
показатели автомобильной дороги.
5. Экспериментальные исследования показали, что возможный срок
службы цементобетона может составить порядка 40…45 лет. При этом в
случае использования асфальтобетона небольшой толщины, исключительно как слоя износа, существенно повышается долговечность дорожной
одежды. Значительные толщины слоёв из асфальтобетона приводят к нерациональной работе конструкции и преждевременному разрушению покрытия. Для эффективной работы данной конструкции дорожной одежды
при её проектировании и строительстве необходимо предусмотреть специальные мероприятия по предотвращению образования отражённых трещин
(устройство трещинопрерывающих прослоек).
6. В качестве покрытия (слоя износа) жёсткой дорожной одежды для
повышения транспортно - эксплуатационных качеств дорожной одежды
возможно использование тонких слоёв литого асфальтобетона, битумоминеральной открытой горячей смеси (БМО 65/75 СП), щебёночно – мастичного асфальтобетона, обладающих достаточной деформативностью и стабильностью.
7. Проведённые экспериментальные исследования выявили высокую
сходимость реальной работы конструкции с данными, полученными путём
математического моделирования напряжённо – деформированного состояния жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.
271
ГЛАВА 5
ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
ПРЕДЛАГАЕМЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
§ 5.1. Актуальность проведения технико – экономического обоснования
Глава посвящена экономическому анализу вариантов устройства дорожной одежды и участков автомобильных дорог, сравнению и выбору
наиболее эффективных конструкций и обоснованию принятого решения.
При выборе конструкции дорожной одежды исходят не только из ее
прочности и надежности. Дорожная одежда должна быть также и экономичной и, возможно, менее материалоемкой, особенно в части расхода дефицитных материалов. Экономичность конструкции определяют по результатам сопоставления вариантов с оценкой сравнительной экономической эффективности капитальных вложений по действующим нормативным документам. Выбор конструкции дорожной одежды и покрытия обосновывают технико-экономическим анализом вариантов.
Технико-экономическое обоснование (ТЭО) — это анализ, расчет и
оценка экономической целесообразности осуществления предлагаемого
проекта, в нашем случае — выбор наиболее экономичных вариантов дорожной одежды и участков автомобильных дорог.
Главным назначением ТЭО является обоснование бюджетной эффективности реализуемого проекта. Технико – экономическое обоснование
имеет следующие разделы:
 исходные
положения,
в
которых
отражается
техническая
возможность и экономическая целесообразность реконструкции и нового
строительства различных вариантов;
 основные решения и показатели по эффективности, сравнение
вариантов и расчет технико-экономических параметров;
272
 обоснование эффективности инвестиций;
 оценка рискованности проекта;
 выводы и предложения.
Технико-экономическое обоснование является необходимым исследованием, в ходе которого проводится ряд работ по сопоставительной
оценке затрат и результатов, установлению эффективности использования,
срока окупаемости вложений. В главе приводится информация о причинах
выбора предлагаемых решений, принятых в проекте, результаты их применения и экономические расчеты эффективности.
В процессе разработки новой техники, прогрессивной технологии,
проведения научных исследований, опытно-конструкторских работ возможны различные методы исследования, могут быть созданы различные
варианты новой техники и технологии. В результате появляется необходимость выбора наиболее рационального варианта. На основе сравнительного анализа возможных вариантов решения того или иного технического,
организационного и других вопросов ТЭО дает возможность объективно
определить, какой из вариантов в данных конкретных условиях является
наиболее рациональным.
§ 5.2. Исходные данные для выполнения расчётов
Исходными данными являются четыре варианта дорожных одежд:
два для нового строительства и два для реконструкции.
Конструктивные слои сравниваемых вариантов дорожных одежд реконструируемых участков и нового строительства представлены в таблицах 5.1 и 5.2. При этом варианты 1 и 3 запроектированы из условия применения предлагаемых технологий, а варианты 2 и 4 предполагают традиционные методы.
273
Таблица 5.1
Варианты устройства дорожных одежд для реконструкции
Вариант 1
Покрытие из плотного мелкозернистого асфаль5 см
тобетона I марки типа А
Выравнивающий слой из плотной мелкозерни-
7 см
стой асфальтобетонной смеси II марки типа Б
Слой битума (битумной эмульсии)
Трещинопрерывающая прослойка
Ремонт поверхности цементобетонной плиты
Фрезерование асфальтобетона (полное удаление
старого покрытия)
Межремонтный срок службы конструкции – 6 лет
Срок службы конструкции – 18 лет
Вариант 2
Верхний слой покрытия из плотного мелкозер5 см
нистого асфальтобетона I марки типа А
Нижний слой покрытия из плотного мелкозерни-
6 см
стого асфальтобетона I марки типа Б
Выравнивающий слой из крупнозернистой пори-
6 см
стой асфальтобетонной смеси II марки
Ремонт асфальтобетонного покрытия (заделка
ям, трещин)
Межремонтный срок службы конструкции – 4 года
Срок службы конструкции – 16 лет
274
Таблица 5.2
Варианты устройства дорожных одежд для нового строительства
Вариант 3
5 см
Покрытие из плотного мелкозернистого асфальтобетона I марки типа А
7см
Выравнивающий слой из плотной асфальтобетонной смеси II марки типа Б
Слой битума
Трещинопрерывающая прослойка
18 см
Покрытие из цементобетона В30 М-400
Межремонтный срок службы конструкции – 6 лет
Срок службы конструкции – 18 лет
Вариант 4
5 см
Верхний слой покрытия из плотного мелкозернистого асфальтобетона I марки типа А
7 см
Средний слой покрытия из плотного мелкозернистого асфальтобетона I марки типа Б
Нижний слой покрытия из крупонозернистой
9 см
пористой асфальтобетонной смеси II марки
7 см
Выравнивающий слой из крупнозернистой пористой асфальтобетонной смеси II марки
18 см
Покрытие из цементобетона В7,5 М-100
Межремонтный срок службы конструкции – 4 года
Срок службы конструкции – 16 лет
275
Как видно из выше представленных таблиц, верхним покрытием для
всех вариантов является мелкозернистый асфальтобетон I марки А. Однако, варианты различаются по технологии строительства, количеству слоев
и срокам службы. В процессе расчетов предстоит определить, какие из
конструкций являются наиболее целесообразными.
§ 5.3. Методика проведения технико – экономического обоснования
Технико-экономическое сравнение вариантов конструкций дорожных одежд производится для выявления наиболее экономически эффективного варианта как для строительства, так и реконструкции.
Сравнение и выбор наиболее экономически эффективного из вариантов проводится по критерию минимума суммарных дисконтированных затрат на строительство, ремонт и содержание дорожных конструкций по
формуле:
T
Рi  Кi  
где
Рi –
С it
(1  Е ) t
 min
(5.1)
суммарные дисконтированные затраты на строительство,
ремонт и содержание i-ой конструкции дорожной одежды, тыс. руб.;
К i – затраты на строительство i-ой дорожной одежды, тыс. руб.
Затраты на строительство каждой из рассматриваемых конструкций
соответствуют итогу сметной стоимости в надлежащей локальной смете.
С it
– затраты на проведение ремонта i-ой конструкции дорожной
одежды в год t, тыс. руб.
Затраты на ремонт складываются из стоимостей проведения ремонтов, которые назначаются процентом от стоимости.
t 
1
(1  Е) t
– коэффициент дисконтирования разновременных затрат;
Е – ставка дисконтирования, %;
Т – срок сравнения вариантов, соответствующий максимальному из
сроков службы сравниваемых конструкций, годы.
276
В заключение строится график изменения суммарных дисконтированных затрат во времени и выбирается оптимальная конструкция дорожной одежды [135].
Экономические методы расчета эффективности предусматривают
сопоставление стоимостных показателей результатов и затрат по сравнительным вариантам. Для этого необходимо произвести расчет общественной эффективности, учитывающей социально-экономические и эстетические последствия того или иного инженерного решения.
Экономическая эффективность строительства автомобильной дороги
выявляется путем сопоставления капитальных вложений и прибыли, получаемой в результате работы. Расчет эффективности сводится к определению чистого дисконтированного дохода (ЧДД), внутренней нормы доходности (ВНД), индекса доходности (ИД) и т. д. В качестве критерия эффективности принят срок окупаемости инвестиций, т.е. тот год, когда суммарное значение ЧДД станет положительной величиной. Если срок окупаемости не превышает 10…11 лет, то проект можно считать выгодным.
Чистый дисконтированный доход или ЧДД – это разница между
суммарными дисконтированными выручками от реализации проекта и
суммарными дисконтированными затратами на его реализацию на протяжении всего расчетного периода. ЧДД рассчитывается по формуле:
Ò
ЧДД  
Ï
Ò

Ct 

Ê


,

(1  Å ) t 
(1  E ) t 
(5.2)
где I - эффекты, получаемые в результате улучшения дорожных
условий;
К - капитальные вложения в строительство автомобильной дороги;
Ct - ежегодные затраты на эксплуатацию автомобильной дороги;
Е - ставка дисконтирования;
∆П = ∆Стр + ∆Спасс + ∆Сдтп,
277
(5.3)
С тр
- экономия на транспортных расходах в результате улучшения
дорожных условий.
∆Стр = 365 · Nt · Sпр · lпр,
(5.4)
где N t – интенсивность движения в год t;
lпр – длина проектируемой дороги;
Sпр – себестоимость проезда по проектируемой дороге, руб./авт-км.
∆Спасс – экономия времени пребывания в пути пассажиров.
∆Спасс = 365 · Ntпасс · R · γ · Счел-ч · [lпр/Vпр],
(5.5)
где R – пассажировместимость транспортного средства; Rлегк =4 чел;
Rавт =50 чел;
 – коэффициент использования пассажировместимости; γ легк =0,6;
γ авт =0,7;
Счел-ч – стоимость 1 чел-часа пребывания в пути пассажиров;
Счел-ч=30 руб.;
lпр – длина проектируемой дороги;
vпр – скорость транспортного средства в проектируемых условиях;
∆Сдтп – потери от ДТП.
∆Сдтп = 365 · ∆Сti · Nt · lпр · k,
(5.6)
где Cti - средние потери от ДТП, Cti =8310 руб.
N t – интенсивность движения в год t;
lпр – длина проектируемой дороги;
k - коэффициент аварийности. Для традиционного способа устрой-
ства дорожной одежды k составляет 0,003, для предлагаемого способа
устройства дорожной одежды – 0,0027.
278
Обязательным условием признания проекта эффективным является
положительное значение ЧДД проекта. При сравнении альтернативных
проектов предпочтение отдаётся проекту с большим значением.
Внутренняя норма доходности или ВНД отражает относительную
величину прибыльности проекта. Этот показатель характеризует принципиальную целесообразность инвестирования проекта.
ВНД - это такая норма дисконта Е, при которой ЧДД обращается в 0,
при всех больших значениях Е - отрицателен, при всех меньших значениях
Е - положителен. Если не выполнено хотя бы одно из этих условий, счита-
ется, что ВНД не существует.
Величина ВНД может быть определена или методом подбора при
расчете приведенных эффектов и затрат для разных значений Ен или графически. Значение Ен, соответствующее равенству приведенных затрат и
результатов и определит величину ВНД. Графически можно изобразить
зависимость ЧДД и принятой Ен.
Индекс доходности (ИД) – отношение суммы дисконтированных
эффектов к величине дисконтированных затрат.
ИД 
ЧДД
1
КВ
,
(5.7)
где ЧДД – чистый дисконтированный доход,
КВ – капитальные вложения.
ИД характеризует
относительную отдачу проекта к вложенным
средствам. Проект признается эффективным, если ИД>1.
Сроком окупаемости называется продолжительность периода от
начального момента до момента окупаемости. Моментом окупаемости
называется тот наиболее ранний момент времени в расчетном периоде, после которого текущий чистый доход ЧД становится и в дальнейшем остается неотрицательным.
При оценке эффективности срок окупаемости, как правило, выступает только в качестве ограничения. Критерием эффективности срока окупаемости является его минимально возможное значение [134].
279
§ 5.4. Составление локальных смет на сравниваемые варианты
дорожной одежды
Для определения сметной стоимости строительства составляется
сметная документация, состоящая из локальных смет, локальных сметных
расчетов, объектных смет, объектных сметных расчетов, сметных расчетов
на отдельные виды затрат, сводных сметных расчетов стоимости строительства, сводок затрат и др.
Локальные сметы являются первичными сметными документами и составляются на отдельные виды работ и затрат по сооружениям на основе
объемов, определившихся при разработке рабочей документации.
Стоимость работ в локальных сметах в составе сметной документации
может приводиться в двух уровнях цен: в базисном уровне, определяемом
на основе действующих сметных норм и цен в текущем уровне, определяемом на основе цен, сложившихся ко времени составления смет или прогнозируемых к периоду осуществления строительства.
В данной главе локальные сметы составлены в базисных ценах с пересчетом в текущие цены по четырем вариантам дорожных одежд и представлены в приложении № 5.
§ 5.5. Расчёт технико – экономических показателей вариантов
конструкции дорожной одежды
Расчет технико-экономических показателей вариантов конструкции
дорожной одежды сводится в таблицу. В этой главе составлены две таблицы по сравниваемым вариантам реконструкции и нового строительства.
Для того чтобы составить таблицу технико-экономических показателей,
необходимо знать стоимость капитального ремонта, ремонта и содержания
дорожной одежды. Эти стоимости представлены в таблице 5.3.
280
Таблица 5.3
Стоимость капитального ремонта, ремонта и содержания дорожных
одежд с асфальтобетонным покрытием, в %
Тип покрытия
Капитальный ремонт
Ремонт
Содержание
а/б
40%
4%
0,50%
Данная стоимость определяется процентным соотношением от стоимости строительства (реконструкции) 1м2 дорожной одежды.
В таблицах 5.4 и 5.5 приводится результат расчета техникоэкономических показателей вариантов дорожных одежд с указанием их
сроков службы.
Таблица 5.4
Расчет технико-экономических показателей вариантов 1 и 2
реконструкции дорожной одежды
Тип
№п/п
покрытия
Стоимость
Стоимость
реконструк-
кап. ремон-
ции 1 м2
та 1 м2 д.
д. о., руб.
о., руб.
Сроки службы
Стои-
д. о., лет
мост ре-
Содержа-
монта
ние 1 м2,
до кап.
1 м2 д.
руб.
ремон-
до ре-
та
монта
о., руб.
вар 1
а/б
18772,73
7509,09
750,91
93,86
18
6
вар 2
а/б
17074,33
6829,73
682,97
85,37
16
4
Как видно из таблицы, стоимость реконструкции по первому варианту выше, чем по второму. Однако, срок службы первой конструкции больше, чем второй.
281
Таблица 5.5
Расчет технико-экономических показателей вариантов 3 и 4
устройства дорожной одежды
Тип
№п/п
покрытия
Стоимость
Стоимость
устройства
кап. ремон-
1 м2
та 1 м2 д.
д. о., руб.
о., руб.
Стоимость
ремонта
1 м2 д.
о., руб.
Содер-
Сроки службы
д. о., лет
жание 1
м2, руб.
до кап.
до ре-
ремонта
монта
вар 3
а/б
32812,03
13124,81
1312,48
164,06
18
6
вар 4
а/б
40464,41
16185,76
1618,58
202,32
16
4
Из таблицы видно, что стоимость устройства дорожной одежды по
третьему варианту ниже, чем по четвертому, а также, срок службы этой
дорожной одежды больше. Среди этих двух вариантов, третий безусловно
выгоднее, но и по первым двум вариантам и по этим двум, мы проведем
расчет дисконтированных затрат.
Определение дисконтированных затрат вариантов
конструкции дорожной одежды
Дисконтированные затраты определяются по всем вариантам дорожных одежд, представленных в исходных данных.
Дисконтированием затрат называется приведение их разновременных значений к их ценности на определенный момент времени. Этот момент называется моментом приведения.
Основным экономическим нормативом, используемым при дисконтировании, является норма дисконта, выражаемая в долях единицы или в
процентах в год. Дисконтирование денежного потока на n-ом шаге осуществляется путем умножения его значения на коэффициент дисконтирования
t .
Расчет дисконтированных затрат сводится в таблицу. По проекту количество лет принимается равным 35 годам. В таблицу заносятся данные о
282
стоимости реконструкции (устройства) дорожной одежды из локальных
смет, а также данные о стоимостях капитального ремонта, ремонта и содержания из таблиц 5.4 и 5.5 и производится расчет дисконтированных затрат Di [150].
Расчет дисконтированных затрат по первому варианту реконструкции дорожной одежды сведен в таблицу 5.6.
Таблица 5.6
Расчет дисконтированных затрат по варианту 1 (на 1м2)
Годы
Кдор,
руб.
Скр, руб.
Ср,
Ссод,
руб.
руб.
βt
Pi, руб.
1
18772,73
0
18772,73
0
0
1
0
0
0
93,86
0,89
18856,54
2
0
0
0
93,86
0,80
18931,36
3
0
0
0
93,86
0,71
18998,17
4
0
0
0
93,86
0,64
19057,83
5
0
0
0,00
93,86
0,57
19111,09
6
0
0
750,91
93,86
0,51
19539,08
7
0
0
0,00
93,86
0,45
19581,53
8
0
0
0,00
93,86
0,40
19619,44
9
0
0
0,00
93,86
0,36
19653,29
10
0
0
0,00
93,86
0,32
19683,51
11
0
0
0,00
93,86
0,29
19710,50
12
0
0
750,91
93,86
0,26
19927,33
13
0
0
0,00
93,86
0,23
19948,84
14
0
0
0,00
93,86
0,20
19968,05
15
0
0,00
0,00
93,86
0,18
19985,20
16
0
0,00
0,00
93,86
0,16
20000,51
17
0
0,00
0,00
93,86
0,15
20014,18
18
0
7509,09
0,00
93,86
0,13
21002,86
19
93,86
0,12
21013,76
20
93,86
0,10
21023,49
21
93,86
0,09
21032,18
22
93,86
0,08
21039,94
283
Годы
Кдор,
Ср,
Ссод,
руб.
руб.
βt
Pi, руб.
93,86
0,07
21046,86
93,86
0,07
21102,52
25
93,86
0,06
21108,04
26
93,86
0,05
21112,97
27
93,86
0,05
21117,37
28
93,86
0,04
21121,30
29
93,86
0,04
21124,81
93,86
0,03
21153,01
31
93,86
0,03
21155,80
32
93,86
0,03
21158,30
33
93,86
0,02
21160,53
34
93,86
0,02
21162,52
35
93,86
0,02
21164,30
руб.
Скр, руб.
23
24
750,91
30
750,91
За рассматриваемый срок для данного покрытия потребуется провести один капитальный ремонт на восемнадцатом году и четыре текущих
ремонта на шестом, двенадцатом, двадцать четвертом и тридцатом годах
эксплуатации. Суммарные дисконтированные затраты на тридцать пятый
год составят 21164,30 руб.
Расчет дисконтированных затрат по второму варианту реконструкции дорожной одежды представлен в таблице 5.7.
Таблица 5.7
Расчет дисконтированных затрат по варианту 2 (на 1м2)
Годы
Кдор,
руб.
Скр, руб.
Ср,
Ссод,
руб.
руб.
βt
Pi, руб.
0
17074,33
0
0
0,00
1
17074,33
1
0
0
0
102,45
0,89
17165,80
2
0
0
0
102,45
0,80
17247,47
3
0
0
0
102,45
0,71
17320,39
4
0
0
1024,46
102,45
0,64
18036,56
5
0
0
0
102,45
0,57
18094,69
6
0
0
0
102,45
0,51
18146,59
284
Годы
Кдор,
руб.
Скр, руб.
Ср,
Ссод,
руб.
руб.
βt
Pi, руб.
7
0
0
0
102,45
0,45
18192,93
8
0
0
1024,46
102,45
0,40
18648,07
9
0
0
0
102,45
0,36
18685,01
10
0
0
0
102,45
0,32
18718,00
11
0
0
0
102,45
0,29
18747,45
12
0
0
1024,46
102,45
0,26
19036,70
13
0
0
0
102,45
0,23
19060,17
14
0
0
0
102,45
0,20
19081,14
15
0
0
0
102,45
0,18
19099,85
16
0
9390,88
0,00
102,45
0,16
20648,42
17
0
0
0
102,45
0,15
20663,34
18
0
0
0
102,45
0,13
20676,66
102,45
0,12
20688,56
102,45
0,10
20805,38
21
102,45
0,09
20814,86
22
102,45
0,08
20823,33
23
102,45
0,07
20830,89
102,45
0,07
20905,13
25
102,45
0,06
20911,16
26
102,45
0,05
20916,54
27
102,45
0,05
20921,34
19
20
1024,46
24
1024,46
28
102,45
0,04
20968,53
29
102,45
0,04
20972,36
30
102,45
0,03
20975,77
31
102,45
0,03
20978,83
32
1024,46
102,45
0,03
21231,43
33
9390,88
102,45
0,02
21233,87
34
102,45
0,02
21236,04
35
102,45
0,02
21237,98
Для второго варианта реконструкции дорожной одежды потребуется
провести два капитальных ремонта на шестнадцатом и тридцать втором
годах и шесть текущих ремонтов в течение периода эксплуатации, а сум-
285
марные дисконтированные затраты на тридцать пятый год составят
21237,98 руб.
По имеющимся расчетам построен график сравнения вариантов реконструкции (рис. 5.1).
Из двух вариантов конструкции дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием выбираем первый по критерию минимума суммарных
дисконтированных затрат.
По проекту у нас имеются еще два варианта для устройства новой
дорожной одежды. Произведем расчет для них.
286
287
Суммарные дисконтированные затраты, руб.
0
1
2
17074,33
18772,73
3
4
5
6
7
8
20097,67
21164,30
вариант 1
Годы
вариант 2
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
Рис. 5.1. Сравнение вариантов реконструкции дорожной одежды по дисконтированным затратам
17000,00
17500,00
18000,00
18500,00
19000,00
19500,00
20000,00
20500,00
21000,00
21500,00
Таблица 5.8
Расчет дисконтированных затрат по варианту 3 (на 1м2)
Годы
Кдор,
руб.
Скр, руб.
Ср,
Ссод,
руб.
руб.
βt
Pi, руб.
1
32812,03
0
32812,03
0
0
1
0
0
0
164,06
0,89
32958,51
2
0
0
0
164,06
0,80
33089,30
3
0
0
0
164,06
0,71
33206,07
4
0
0
0
164,06
0,64
33310,34
5
0
0
0,00
164,06
0,57
33403,43
6
0
0
1312,48
164,06
0,51
34151,49
7
0
0
0,00
164,06
0,45
34225,70
8
0
0
0,00
164,06
0,40
34291,97
9
0
0
0,00
164,06
0,36
34351,13
10
0
0
0,00
164,06
0,32
34403,95
11
0
0
0,00
164,06
0,29
34451,11
12
0
0
1312,48
164,06
0,26
34830,11
13
0
0
0,00
164,06
0,23
34867,70
14
0
0
0,00
164,06
0,20
34901,27
15
0
0,00
0,00
164,06
0,18
34931,25
16
0
0,00
0,00
164,06
0,16
34958,01
17
0
0,00
0,00
164,06
0,15
34981,90
18
0
13124,81
0,00
164,06
0,13
36709,98
19
164,06
0,12
36729,03
20
164,06
0,10
36746,04
21
164,06
0,09
36761,22
22
164,06
0,08
36774,78
23
164,06
0,07
36786,89
164,06
0,07
36884,17
25
164,06
0,06
36893,82
26
164,06
0,05
36902,43
27
164,06
0,05
36910,13
28
164,06
0,04
36916,99
29
164,06
0,04
36923,13
164,06
0,03
36972,41
24
30
1312,48
1312,48
288
Годы
Кдор,
руб.
Скр, руб.
Ср,
Ссод,
руб.
руб.
βt
Pi, руб.
31
164,06
0,03
36977,30
32
164,06
0,03
36981,67
33
164,06
0,02
36985,56
34
164,06
0,02
36989,04
35
164,06
0,02
36992,15
Данному виду покрытия в течение срока службы необходимы один
капитальный ремонт на восемнадцатом году и проведение двух текущих
ремонтов. Суммарные дисконтированные затраты на тридцать пятый год
составят 36992,15 руб.
И, наконец, выполним расчет дисконтированных затрат для четвертого варианта устройства дорожной одежды.
Таблица 5.9
Расчет дисконтированных затрат по вариант 4 (на 1м2)
Годы
Кдор,
руб.
Скр, руб.
Ср,
Ссод,
руб.
руб.
βt
Pi, руб.
0
40464,41
0
0
0,00
1
40464,41
1
0
0
0
121,39
0,89
40572,80
2
0
0
0
121,39
0,80
40669,57
3
0
0
0
121,39
0,71
40755,98
4
0
0
1618,58
121,39
0,64
41861,76
5
0
0
0
121,39
0,57
41930,64
6
0
0
0
121,39
0,51
41992,14
7
0
0
0
121,39
0,45
42047,05
8
0
0
1618,58
121,39
0,40
42749,80
9
0
0
0
121,39
0,36
42793,57
10
0
0
0
121,39
0,32
42832,66
11
0
0
0
121,39
0,29
42867,56
12
0
0
1618,58
121,39
0,26
43314,16
13
0
0
0
121,39
0,23
43341,98
14
0
0
0
121,39
0,20
43366,82
15
0
0
0
121,39
0,18
43389,00
289
Годы
Кдор,
руб.
Скр, руб.
Ср,
Ссод,
руб.
руб.
βt
Pi, руб.
16
0
16185,76
0
121,39
0,16
46049,05
17
0
0
0
121,39
0,15
46066,73
18
0
0
0
121,39
0,13
46082,52
121,39
0,12
46096,61
121,39
0,10
46276,99
21
121,39
0,09
46288,23
22
121,39
0,08
46298,26
23
121,39
0,07
46307,22
121,39
0,07
46421,85
25
121,39
0,06
46428,99
26
121,39
0,05
46435,36
27
121,39
0,05
46441,06
121,39
0,04
46513,91
29
121,39
0,04
46518,45
30
121,39
0,03
46522,50
31
121,39
0,03
46526,12
121,39
0,03
46960,03
33
121,39
0,02
46962,91
34
121,39
0,02
46965,49
35
121,39
0,02
46967,79
19
20
1618,58
24
1618,58
28
32
1618,58
16185,76
Суммарные дисконтированные затраты к тридцать пятому году достигнут 46967,79 руб., потребуется провести капитальные ремонты на
шестнадцатом и тридцать втором годах и шесть текущих ремонтов на четвертом, восьмом, двенадцатом, двадцатом, двадцать четвертом и двадцать
восьмом годах соответственно.
Строим график сравнения вариантов устройства дорожной одежды
для этих двух вариантов (рис. 5.2).
290
291
Суммарные дисконтированные затраты,
руб.
1
2
3
4
5
6
7
8
36992,15
46967,79
вариант 3
Годы
вариант 4
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
Рис. 5.2. Сравнение вариантов устройства новой дорожной одежды по дисконтированным затратам
0
47500,00
46500,00
45500,00
44500,00
43500,00
42500,00
41500,00 40464,41
40500,00
39500,00
38500,00
37500,00
36500,00
35500,00
34500,00 32812,03
33500,00
32500,00
Из представленных выше вариантов конструкции дорожной одежды
с асфальтобетонным покрытием выбираем вариант 3 по критерию минимума суммарных дисконтированных затрат.
Основным итогом раздела технико-экономического обоснования является выбор наиболее эффективных вариантов. В нашем случае это – первый вариант для реконструкции и третий для нового строительства.
§ 5.6. Расчёт экономической эффективности участков автомобильной дороги
Расчет эффективности участков автомобильных дорог производится
по двум технологиям устройства дорожной одежды: традиционной и предлагаемой. Все расчеты проводятся по формулам 5.2-5.7 и сводятся в таблицу для каждого варианта отдельно.
Расчетная протяженность участка дороги составляет 1 км. Ширина
покрытия – 18,5 м.
При расчете экономии на транспортных расходах по формуле 5.4 учитывают себестоимости проезда, указанные в таблице 5.10.
Таблица 5.10
Среднее значение затрат на 1 км пробега автомобилей, руб.
Технология строительства
Вид транспорта
Грузовые автомобили
Легковые автомобили
Автобусы
Традиционная
Предлагаемая
10,45
9,87
7,14
6,95
14,43
13,69
292
Для расчета экономии времени пребывания в пути пассажиров по
формуле 5.5 составлена таблица средних скоростей движения (5.11).
Таблица 5.11
Средняя техническая скорость легковых автомобилей и автобусов, км/час
Технология строительства
Вид транспорта
Легковые автомобили
Автобусы
Традиционная
Предлагаемая
75
80
57
60
При расчете экономии времени пребывания в пути пассажиров пользуются следующими данными:
● пассажировместимость легкового автомобиля (Rлегк ) сотавляет 4 чел, автобуса (Rавт ) – 50 чел;
● коэффициент использования пассажировместимости легкового автомобиля (γ легк) равна 0,6, автобуса – 0,7;
● стоимость 1 чел-часа пребывания в пути пассажиров (Счел-) составляет
30 руб.;
При расчете потерь от ДТП учитывают коэффициент аварийности.
Для традиционного способа устройства дорожной одежды составляет
0,003, для предлагаемого метода устройства дорожной одежды – 0,0027.
293
Таблица 5.12
Расчет экономической эффективности строительства по традиционной технологии
Экономия времени в пути
Коэф-т
Годы
Интенсивность движения, авт/сут
Транспортные расходы, млн. руб.
пассажиров,
дисконтирования
ДТП,
млн. руб.
Легко-
Грузо-
Авто-
вые
вые
бусы
Общая
Легко-
Грузо-
Авто-
вые
вые
бусы
Общие
Легко-
Авто-
вые
бусы
Затра-
млн.
Общие
руб.
Выгоды,
млн.
ты на
КВ
руб.
эксплуа-
ЧД
Текущий
ЧД
ТекуЧДД
щий
ЧДД
тацию
а/д
294
2010
1,000
6248
1785
893
8925
16,28
6,81
4,70
27,79
2,53
4,28
6,80
54,14
88,73
2011
0,893
6560
1874
937
9371
17,10
7,15
4,94
29,18
2,65
7,18
9,84
71,06
110,08
2012
0,797
6888
1968
984
9840
17,95
7,51
5,18
30,64
2,78
7,54
10,33
89,54
130,50
2013
0,712
7232
2066
1033
10332
18,85
7,88
5,44
32,17
2,92
7,92
10,84
62,68
105,69
2014
0,636
7594
2170
1085
10848
19,79
8,28
5,71
33,78
3,07
8,32
11,39
65,81
2015
0,567
7974
2278
1139
11391
20,78
8,69
6,00
35,47
3,22
8,73
11,95
2016
0,507
8372
2392
1196
11960
21,82
9,12
6,30
37,24
3,38
9,17
2017
0,452
8791
2512
1256
12558
22,91
9,58
6,61
39,10
3,55
2018
0,404
9230
2637
1319
13186
24,06
10,06
6,95
41,06
3,73
2019
0,361
9692
2769
1385
13846
25,26
10,56
7,29
43,11
3,92
2020
0,322
10177
2908
1454
14538
26,52
11,09
7,66
45,27
2021
0,287
10685
3053
1526
15265
27,85
11,64
8,04
2022
0,257
11220
3206
1603
16028
29,24
12,23
8,44
2023
0,229
11781
3366
1683
16829
30,70
12,84
2024
0,205
12370
3534
1767
17671
32,24
13,48
2025
0,183
12988
3711
1855
18554
33,85
2026
0,163
13638
3896
1948
19482
35,54
2027
0,146
14319
4091
2046
20456
2028
0,130
15035
4296
2148
2029
0,116
15787
4511
2030
0,104
16576
4736
4,36
-789,06
-789,06
-789,056
-789,06
2,37
107,71
-681,35
96,169
-692,89
0
2,37
128,14
-553,21
102,149
-590,74
0
2,37
103,32
-449,89
73,544
-517,19
110,98
0
33,93
77,05
-372,84
48,964
-468,23
69,10
116,52
0
2,37
114,16
-258,68
64,776
-403,45
12,55
72,56
122,35
0
2,37
119,98
-138,70
60,787
-342,67
9,63
13,18
76,18
128,47
0
2,37
126,10
-12,60
57,041
-285,63
10,11
13,84
79,99
134,89
0
33,93
100,96
88,36
40,777
-244,85
10,61
14,53
83,99
141,64
0
2,37
139,27
227,63
50,222
-194,63
4,11
11,14
15,26
88,19
148,72
0
2,37
146,35
373,98
47,121
-147,51
47,53
4,32
11,70
16,02
92,60
156,15
0
2,37
153,79
527,76
44,210
-103,30
49,91
4,54
12,29
16,82
97,23
163,96
0
33,93
130,03
657,80
33,376
-69,92
8,86
52,40
4,76
12,90
17,66
102,09
172,16
0
2,37
169,79
827,59
38,912
-31,01
9,31
55,02
5,00
13,54
18,55
107,20
180,77
0
2,37
178,40
1005,99
36,504
5,49
14,15
9,77
57,78
5,25
14,22
19,47
112,56
189,81
0
2,37
187,44
1193,42
34,244
39,74
14,86
10,26
60,66
5,51
14,93
20,45
118,18
199,30
0
317,99
-118,69
1074,73
-19,362
20,38
37,32
15,61
10,77
63,70
5,79
15,68
21,47
124,09
209,26
0
2,37
206,89
1281,62
30,133
50,51
21479
39,18
16,39
11,31
66,88
6,08
16,46
22,54
130,30
219,72
0
2,37
217,36
1498,98
28,265
78,77
2255
22553
41,14
17,20
11,88
70,23
6,38
17,29
23,67
136,81
230,71
0
2,37
228,34
1727,32
26,512
105,29
2368
23681
43,20
18,06
12,47
73,74
6,70
18,15
24,85
143,65
242,24
0
33,93
208,32
1935,64
21,595
126,88
Срок окупаемости – 14 лет
ИД = 1,16
294
789,06
Таблица 5.13
Расчет экономической эффективности строительства по предлагаемой технологии
Экономия времени в пути
Коэф-т
Годы
Интенсивность движения, авт/сут
Транспортные расходы, млн. руб.
дисконтирования
Выго-
млн. руб.
Легко-
Грузо-
Авто-
вые
вые
бусы
Общая
Легко-
Грузо-
Авто-
вые
вые
бусы
Общие
Затра-
пассажиров,
Легко-
Авто-
вые
бусы
ДТП,
ды,
млн. руб.
млн.
ты на
КВ
руб.
Общие
эксплуа-
ЧД
Текущий
ЧД
ТекуЧДД
щий
ЧДД
тацию
а/д
295
2010
1,000
7350
2100
1050
10500
13,63
6,03
4,10
23,76
2,41
6,71
9,12
63,70
96,58
2011
0,893
7718
2205
1103
11025
14,31
6,33
4,30
24,95
2,54
7,04
9,58
66,88
101,40
2012
0,797
8103
2315
1158
11576
15,03
6,65
4,52
26,19
2,66
7,39
10,06
70,23
106,47
2013
0,712
8509
2431
1216
12155
15,78
6,98
4,74
27,50
2,80
7,76
10,56
73,74
111,80
2014
0,636
8934
2553
1276
12763
16,57
7,33
4,98
28,88
2,93
8,15
11,09
77,42
2015
0,567
9381
2680
1340
13401
17,39
7,70
5,23
30,32
3,08
8,56
11,64
2016
0,507
9850
2814
1407
14071
18,26
8,08
5,49
31,84
3,24
8,99
2017
0,452
10342
2955
1477
14775
19,18
8,49
5,76
33,43
3,40
2018
0,404
10859
3103
1551
15513
20,14
8,91
6,05
35,10
3,57
2019
0,361
11402
3258
1629
16289
21,14
9,36
6,36
36,86
2020
0,322
11972
3421
1710
17103
22,20
9,83
6,67
2021
0,287
12571
3592
1796
17959
23,31
10,32
2022
0,257
13200
3771
1886
18856
24,47
10,83
2023
0,229
13860
3960
1980
19799
25,70
2024
0,205
14552
4158
2079
20789
26,98
2025
0,183
15280
4366
2183
21829
2026
0,163
16044
4584
2292
22920
2027
0,146
16846
4813
2407
2028
0,130
17689
5054
2029
0,116
18573
2030
0,104
19502
4,36
-639,83
-639,83
-639,835
-639,83
3,20
98,20
-541,63
87,683
-552,15
0
3,20
103,27
-438,35
82,330
-469,82
0
3,20
108,60
-329,76
77,298
-392,52
117,39
0
3,20
114,19
-215,57
72,569
-319,95
81,29
123,26
0
3,20
120,06
-95,51
68,124
-251,83
12,22
85,36
129,42
0
28,79
100,63
5,12
50,981
-200,85
9,44
12,83
89,63
135,89
0
3,20
132,69
137,81
60,023
-140,83
9,91
13,48
94,11
142,69
0
3,20
139,49
277,30
56,336
-84,49
3,75
10,40
14,15
98,81
149,82
0
3,20
146,62
423,92
52,873
-31,62
38,70
3,93
10,92
14,86
103,75
157,31
0
3,20
154,11
578,03
49,620
18,00
7,01
40,63
4,13
11,47
15,60
108,94
165,18
0
3,20
161,98
740,01
46,565
64,57
7,36
42,67
4,34
12,04
16,38
114,39
173,44
0
28,79
144,64
884,65
37,126
101,69
11,37
7,73
44,80
4,55
12,65
17,20
120,11
182,11
0
3,20
178,91
1063,56
41,001
142,69
11,94
8,11
47,04
4,78
13,28
18,06
126,11
191,21
0
3,20
188,01
1251,57
38,471
181,17
28,33
12,54
8,52
49,39
5,02
13,94
18,96
132,42
200,77
0
3,20
197,57
1449,14
36,096
217,26
29,75
13,17
8,94
51,86
5,27
14,64
19,91
139,04
210,81
0
3,20
207,61
1656,75
33,866
251,13
24066
31,24
13,83
9,39
54,45
5,53
15,37
20,91
145,99
221,35
0
3,20
218,15
1874,91
31,773
282,90
2527
25270
32,80
14,52
9,86
57,18
5,81
16,14
21,95
153,29
232,42
0
259,13
-26,71
1848,19
-3,474
279,43
5307
2653
26533
34,44
15,24
10,35
60,03
6,10
16,95
23,05
160,96
244,04
0
3,20
240,84
2089,04
27,963
307,39
5572
2786
27860
36,16
16,01
10,87
63,04
6,41
17,80
24,20
169,00
256,24
0
3,20
253,04
2342,08
26,232
333,62
Срок окупаемости – 10 лет
ИД = 1,52
295
639,83
При сравнении расчетных данных оказалось, что ЧДД на двадцатый год
по традиционной технологии составит 126,88 млн руб. и срок окупаемости равен 14 годам, а при строительстве по современным технологиям ЧДД на двадцатый год достигнет 333,62 млн руб. при сроке окупаемости равном 10 годам.
Отсюда можно сделать вывод, что строительство по современным технологиям
значительно эффективнее.
Построим графики ЧДД для строительства по современной технологии,
как более эффективной (рис. 5.3).
Рис. 5.3. График изменения ЧДД по годам для предлагаемой технологии
строительства
296
§ 5.7. Выводы по главе 5
1. В результате сравнения вариантов реконструкции жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием по суммарным дисконтированным затратам наиболее выгодным принят предлагаемый вариант конструкции. Несмотря на несколько высокие первоначальные капитальные
вложения, за счёт увеличенных межремонтных сроков и общего срока
службы дорожной одежды вариант по предлагаемой технологии с фрезерованием существующего покрытия, устройством трещинопрерывающих
материалов и укладкой тонких слоёв асфальтобетона оказывается экономически целесообразным.
2. При рассмотрении вариантов дорожной одежды для нового строительства наиболее эффективной представляется конструкция с устройством небольших слоёв асфальтобетона на жёстком цементобетонном основании. Предлагаемая технология при сравнении по суммарным дисконтированным затратам выгодней традиционной, представляющей собой
устройство многослойного асфальтобетонного покрытия значительной
толщины.
3. Сравнение двух участков автомобильной дороги, построенных с
применением различных конструкций, показало экономическую эффективность варианта дороги, устроенного с применением предлагаемой технологии. При этом полученный в результате расчёта чистый дисконтированный доход (ЧДД) и индекс доходности (ИД) на 15 % выше, чем при использовании традиционной конструкции.
4. Срок окупаемости автомобильной дороги с предлагаемой конструкцией составляет Ток=9-10 лет, что меньше значений, полученных для
автомобильной дороги, на которой проектирование и строительство дорожной одежды выполнено с применением традиционных технологий
(Ток=11-12 лет).
297
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Комплекс выполненных теоретических и экспериментальных исследований позволил решить научную проблему повышения уровня
надёжности и долговечности жёстких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием, имеющую важное народнохозяйственное значение, при
рациональном сочетании экономически целесообразных и обоснованных
расчётами конструктивных решений.
2. На основе сформулированной гипотезы были выполнены теоретические исследования, которые позволили разработать пространственную
динамическую математическую модель напряжённо – деформированного
состояния жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием с
учётом воздействия движущегося транспортного средства. Для построения
модели был использован метод конечных элементов (МКЭ), позволивший
в полной мере учесть все многообразие факторов (транспортная нагрузка,
температурные перепады), воздействующих на конструкцию, а также физико-механические свойства составляющих её дорожно-строительных материалов.
3. Предложена рациональная конструкция жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием. Для её расчёта и обоснования был использован программный комплекс ANSYS по моделированию нагружённого состояния дорожной конструкции, который позволил выполнить численные эксперименты для всех необходимых условий работы и различных
сочетаний элементов. Получены количественные и качественные оценки
изменения характеристик динамического напряжённо – деформированного
состояния дорожной конструкции, такие как деформации, напряжения,
структурные изменения и т.д.
4. Выполненные расчёты показали, что внутренние напряжения и
индекс усталости в асфальтобетоне возрастают по мере увеличения толщины покрытия, при этом в цементобетоне отмечено их снижение. Это
вызвано тем, что асфальтобетонные слои с ростом толщины (до 20-50 см)
воспринимают большую часть нагрузки (до 80-90 %), приходящуюся на
конструкцию, разгружая тем сам жёсткое основание. Однако концепция
298
работы жёсткой дорожной одежды состоит в максимальном использовании
цементобетонного основания как несущего элемента конструкции. В связи
с этим устройство асфальтобетонного покрытия толщиной более 10-12 см
представляется нерациональным.
5. С использованием созданного программного комплекса были
установлены оптимальные параметры конструкции, обеспечивающие достаточную прочность и высокие транспортно – эксплуатационные качества
дорожной одежды (ровность, сцепление и т.д.).
6. Выполненные натурные исследования на автомобильных дорогах,
имеющих жёсткую дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием,
позволили определить фактическую и перспективную расчётные нагрузки
на конструкцию. В настоящее время на дорожную одежду воздействует
расчётная нагрузка соответствующая требуемому общему модулю упругости конструкции 500-550 МПа. Одновременно с этим отмечено высокое
изнашивающее воздействие транспортного потока на дорожное покрытие.
Перспективное значение расчётной нагрузки за срок службы дороги (25-30
лет) соответствует требуемому общему модулю упругости конструкции
порядка 700-800 МПа.
7. Выявлена особенность распределения расчётной нагрузки. Ввиду
сильно изменившегося состава транспортного потока, интенсивности движения и характера движения в целом, существующий метод расчета не отражает в полной мере загруженность автомагистралей. Разница в требуемой прочности на смежных полосах движения составляет не более 5-10%,
а между крайними полосами 10-15 %. Проведённые исследования позволяют сделать заключение о необходимости проектирования и расчёта единой по всему поперечному профилю (по всей ширине проезжей части)
конструкции дорожной одежды.
8. Анализ результатов всесторонних экспериментальных исследований выявил параметры, характеристики и свойства жёсткой дорожной
одежды с асфальтобетонным покрытием. Полученные данные позволили
составить полную единую модель работы конструкции. Подтверждены высокая прочность и большая несущая способность жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием (до 600-700 МПа).
299
9. Экспериментальные исследования выявили, что возможный срок
службы цементобетона может составить порядка 40-45 лет. При этом использование асфальтобетона небольшой толщины, исключительно как
слоя износа, существенно повышает долговечность дорожной одежды (до
25-35 лет). Значительные толщины слоёв из асфальтобетона приводят к
нерациональной работе конструкции и преждевременному разрушению
покрытия (существующие сроки службы покрытия до 3-5 лет).
10. В качестве покрытия жёсткой дорожной одежды (слоя износа)
для повышения транспортно - эксплуатационных качеств возможно использование тонких слоёв литого асфальтобетона, битумоминеральной открытой горячей смеси (БМО 65/75 СП), щебёночно – мастичного асфальтобетона, обладающих достаточной деформативностью и стабильностью (в
пределах 8-12 см). Для эффективной работы данной конструкции дорожной одежды при её проектировании и строительстве необходимо предусмотреть специальные мероприятия по предотвращению образования отражённых трещин (укладка трещинопрерывающих материалов). Возможно
как сплошное перекрытие (100 %), так и частичное, над швами (20-25 %).
11. Проведённые экспериментальные исследования выявили высокую сходимость реальной работы жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием с данными, полученными путём математического
моделирования напряжённо – деформированного состояния конструкции.
Разница значений, полученных теоретическими расчётами и экспериментальными исследованиями, составляет порядка 4-11 %.
12. Выполненное технико – экономическое сравнение по основным
показателям (чистый дисконтированный доход, индекс доходности и срок
окупаемости) показало высокую экономическую эффективность предлагаемых конструкций и технологий. Сравнение двух участков автомобильной
дороги, построенных с применением различных конструкций, показало
экономическую эффективность варианта дороги, устроенного с применением предлагаемой технологии. При этом полученный в результате расчёта чистый дисконтированный доход (ЧДД) и индекс доходности (ИД) на 15
% выше, чем при использовании традиционной конструкции. Срок окупаемости автомобильной дороги с предлагаемой конструкцией составляет
300
Ток=9-10 лет, что меньше значений, полученных для автомобильной дороги, на которой проектирование и строительство дорожной одежды выполнено с применением традиционных технологий (Ток=11-12 лет).
13. Показана возможность применения разработанных методов и моделей для решения практических задач проектирования и строительства
жёстких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием, дана оценка
эффективности различных ремонтно – восстановительных мероприятий и
продления жизненного цикла дорожной конструкции. Общая продолжительность срока службы дорожной одежды доведена до 45-50 лет.
14. Научная значимость, практическая востребованность и экономическая целесообразность представленных решений и технологий подтверждается эффективной работой конструкций, устроенных на действующих
автомобильных дорогах.
301
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Капитальный ремонт цементобетонных покрытий автомобильных
дорог. Вып.4. ФГУП «Информавтодор – М., 2008. – 56 с.
2. Фомин, А. В. Оценка и прогнозирование эксплуатационнотехнического состояния жёстких аэродромных покрытий : дис...канд. техн.
наук : 05.23.11 : защищена 20.09.07 / Фомин Андрей Викторович. – М.,
2007. – 186 с.
3. Зубихин, А. В. Разработка и обоснование технологии ремонта асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог модифицированным цементобетоном : дис...канд. техн. наук : 05.23.11 : защищена 16.02.06 / Зубихин Антон Владимирович. – М., 2006. – 187 с.
4. Степушин, А. П. Разработка вероятностно-статистического метода расчёта прочности жёстких покрытий аэродромов и автомобильных дорог : дис...докт. техн. наук : 05.23.11 : защищена 18.04.96 / Степушин
Александр Петрович. – М., 1995. – 411 с.
5. Лугов, С. В. Основные положения методики расчёта глубины колеи на дорожных одеждах с асфальтобетонным покрытием : дис...канд.
техн. наук : 05.23.11 : защищена 16.04.04 / Лугов Сергей Владимирович. –
М., 2004. – 267 с.
6. Немчинов, М. В. Обоснование, нормирование и расчёт параметров текстуры поверхности дорожных покрытий : дис…докт. техн. наук :
05.23.14 : защищена 21.12.89 / Немчинов Михаил Васильевич. – М., 1989. –
627 с.
7. Кривисский, А.М. Принципы назначения конструкций одежд нежёсткого типа на магистральных автомобильных дорогах : дис…докт.
техн. наук : защищена 28.05.63 : утв. 16.11.63 / Кривисский Александр Михайлович.– Ленинград, 1962. – 576 с.
8. Гезенцвей Л.Б. Дорожный асфальтовый бетон. – М., 2002.
9. Агалаков, Ю. А. Исследование работоспособности тонких асфальтобетонных покрытий с повышенным содержанием щебня на цемен-
302
тобетонных основаниях: дис...канд. техн. наук : 05.23.11 / Агалаков Юрий
Адольфович. – Омск, 1999 г. – 216 с.
10. Краснопёров А. Р. Учёт влияния конструктивных параметров
дорожных одежд на отражённое трещинообразование в асфальтобетонных
слоях усиления : дис...канд. техн. наук : 05.23.11 / Краснопёров Александр
Рудольфович. – М., 2000. – 162 с.
11. Богуславский А.М. Определение оптимальной пластичности и
необходимой прочности асфальтового бетона для дорожных покрытий :
дис...канд. техн. наук : 440 : утв. 12.12.46 / Богуславский Адольф Моисеевич. – М., 1945. – 80 с.
12. Богуславский, А.М. Теоретические основы процесса деформирования асфальтового бетона : дис…докт. техн. наук : 440 : защищена
27.05.71 : утв. 26.05.72 / Богуславский Адольф Моисеевич – М., 1971. –
343 с.
13. Павлюк, Д.А. Основы и применение теории сцепных качеств
дорожных покрытий : дис…докт. техн. наук. / Павлюк Д.А. – Киев, 1996. –
322 с.
14. Бельковский С.В. Воздействие окружающей среды на асфальтобетонные покрытия автомобильных дорог в зимний период: дис...докт.
техн. наук : защищена 15.05.68 : утв. 05.10.73 / Бельковский Серафим Васильевич. – Ленинград, 1964 г. – 339 с.
15. Ганжула, Д.И. Требования к асфальто-бетонным покрытиям работающим при высоких температурах : дис…канд. техн. наук : утв.
25.10.55 / Ганжула Думитру И. – М., 1955. – 137 с.
16. Кирюхин, Г. Н. Исследование влияние качества битумов на работоспособность асфальтобетонных покрытий : дис...канд. техн. наук :
05.23.14 / 05.23.05 : утв. 22.09.82 / Кирюхин Геннадий Николаевич. – М.,
1982. – 242 с.
17. Толстиков, Н.П. Исследование сдвигоустойчивости дорожных
одежд по контакту асфальтобетонное покрытие – цементогрунтовое основание : дис...канд. техн. наук : утв. 18.01.66 / Толстиков Николай Петрович
– Волгоград, 1965. – 140 с.
303
18. Пономарёва, С. Г. Температурная трещиностойоксть дорожного
асфальтобетона с учётом его упруго-релаксационных свойств: дис...канд.
техн. наук : 05.23.05 : утв. 14.12.88 / Понамарёва Светлана Геннадьевна. –
Омск – 1988. – 230 с.
19. Вишневский А. В. Разработка технологии ремонта поверхностного слоя цементобетонных покрытий автомобильных дорог в условиях
сурового климата : дис...канд. техн. наук : 05.23.11 / Вишневский Александр Витальевич. – Чита, 2001. – 130 с.
20. Страгис, В.-В. И. Обоснование требований к сдвигоустойчивости асфальтобетона применительно к местным условиям Литовской ССР :
дис...канд. техн. наук : 05.23.05 : защищена 14.06.74 / Страгис ВинцентасВитис Ионович. – Вильнюс, 1974. – 151.
21. Носков, В.Н. Исследование деформационной устойчивости асфальтобетона при статическом и циклическом загружении с различным
режимом в условиях повышенных температур : дис...канд. техн. наук :
05.22.10 : защищена 25.03.75 / Носков Виталий Николаевич. – Омск. 1974.
– 194 с.
22. Губач, Л.С. Исследование сдвигоустойчивости тёплого асфальтового бетона в процессе его формирования : дис...канд. техн. наук : 440 :
утв. 10.03.71 / Губач Леонид Сергеевич. – Омск, 1970. – 195 с.
23. Добринский, Л.К. Исследование трещиноустойчивости асфальтобетонных покрытий на цементогрунтовом основании: дис...канд. техн.
наук : 440 : утв. 18.04.69 / Добринский Леонид Константинович. – Волгоград, 1969. – 253 с.
24. Горецкий, Л.И. Теория и расчёт цементобетонных покрытий на
температурные воздействия / Л.И. Горецкий. – М.: Транспорт, 1965. –
284 с.
25. Чернигов В.А., Субботина И.В. К расчёту и конструированию
цементобетонных оснований под асфальтобетонные покрытия // Совершенствование конструкций дорожных бетонных покрытий и повышение
качества бетона. – М., 1967. – С. 33-58. – (Тр./ Союздорнии; Вып. 17).
304
26. Шахназарова, М.А. Повышение устойчивости однослойных асфальтобетонных покрытий : дис...канд. техн. наук / Шахназарова Мария
Адриановна. – М., 1959. – 145 с.
27. Малышев, А.А. Оценка влияния климатических факторов на изменение состояния нежёстких дорожных одежд по прочности: дис...канд.
техн. наук : 05.23.14 : утв. 13.05.87 / Малышев Александр Алексеевич. –
Омск, 1986. – 226 с.
28. Михович, С.И. Исследование методов определения прочности
нежёстких дорожных одежд : дис...канд. техн. наук : утв. 14.05.63 / Михович Сергей Игнатьевич. – Харьков, 1963. – 212 с.
29. Осадчая, Л.М. Экспериментальное исследование прочности нежёстких дорожных одежд : дис...канд. техн. наук : 440 : утв. 06.05.71 /
Осадча Лидия Михайловна. – Саратов 1970. – 196 с.
30. Титарь, В. С. Закономерности разрушения и долговременной
прочности асфальто- и дегтебетонов : дис...канд. техн. наук : 05.23.05 : утв.
13.04.83 / Титарь Вячеслав Семёнович. – Харьков, 1982. – 252 с.
31. Третьяк, О.М. Обоснование проектной прочности нежёстких дорожных одежд с учётом их эксплуатационной надёжности для условий западной Сибири и северного Казахстана : дис...канд. техн. наук: 05.22.10 :
защищена 25.11.75 / Третьяк Ольга Михайловна. – Омск, 1975. – 152 с.
32. Боровой, М. В. Исследование износа дорожных покрытий и автомобильных шин для обоснования оптимального типа поверхностных обработок : дис...канд. техн. наук : 05.22.03 : защищена 25.09.80 : утв.
11.03.81 / Боровой Модест Владимирович.– М., 1980. – 184 с.
33. Цыганов, М.В. Слои износа с резиновой крошкой покрытий автомобильных дорог : дис...канд. техн. наук : 05.23.14 : защищена 06.06.85 :
утв. 11.12.85 / Цыганов Михаил Всеволодович. – М., 1985. – 168 с.
34. Ежов, С. А. Устройство поверхностных обработок с использованием вспененных битумов : дис...канд. техн. наук : 05.23.11 / Ежов Сергей
Александрович.– Санкт-Петербург, 1995. – 150 с.
35. Сафонов Ю. В. Развитие теории и практики устройства шероховатых поверхностных обработок автомобильных дорог в свердловской об-
305
ласти : автореф. дис…канд. техн. наук : 05.25.07 / Сафонов Юрий Владимирович. – Екатеринбург, 2009. – 25 с.
36. Горелов, С.В. Устройство слоёв износа дорожных покрытий на
основе комплексно-модифицированных катионных битумных эмульсий:
дис...канд. техн. наук : 05.23.11 защищена 02.02.07 / Горелов Станислав
Викторович. – Ростов-на-Дону, 2006. – 199 с.
37. Васильев А., Шамбар П. Поверхностная обработка с синхронным распределением материалов/ Под ред. Каримова. – М.: Трансдорнаука, 2006. – 80 с.
38. Методические рекомендации по устройству одиночной шероховатой поверхностной обработки техникой с синхронным распределением
битума и щебня: ОДМ/ Минтранс России, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). – М., 2001 – 64 с.
39. Устройство шероховатых поверхностных слоёв покрытий автомобильных дорог и мостовых сооружениях. – М., 2005. – 100 с. (Автомоб.
Дороги и мосты: Обзорн. Информ./ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР»; Вып.3).
40. Мясникова С.А. Композиционные материалы для поверхностной обработки покрытия автомобильных дорог на основе металлургических шлаков с модифицированными битумами и битумополимерными вяжущими : дис...канд. техн. наук : 05.23.05 : защищена 19.06.09 / Мясникова
Светлана Александровна. – Иваново, 2009. – 174 с.
41. Попова Г.В. Развитие теории и практики устройства слоя износа
на автомобильных дорогах Свердловской области : автореф. дис…канд.
техн. наук : 05.25.07 / Попова Галина Витальевна. – Екатеринбург, 2008. –
25 с.
42. Яковлев, Ю.М. Исследование метода испытаний грунтов и нежёстких дорожных одежд установкой динамического нагружения :
дис...канд. техн. наук : утв. 28.11.63 / Яковлев Юрий Михайлович. – М.,
1962. – 211 с.
43. Яковлев, Ю.М. Оценка и обеспечение прочности дорожных
одежд нежёсткого типа в процессе эксплуатации. : дис...докт. техн. наук :
05.23.14 : защищена 16.03.89 / Яковлев Юрий Михайлович. – М., 1989. –
435 с.
306
44. Новости в дор. деле: Науч.-техн. информ. Сб / ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР». – М., 2009. – Вып. 2. – 76 с.: ил.
45. Кудрявцев К.Д. Определение основных характеристик поверхностной обработки асфальтобетонных покрытий с применением битумной
катионной эмульсии на примере автомобильных дорог Московской области. Дис. канд. техн. наук. – М., 2006.
46. Христолюбов, И.Н. Обеспечение сцепных качеств дорожных
покрытий: дис...канд. техн. наук : 05.23.14 : утв. 09.11.88 / Христолюбов
Игорь Николаевич. – Омск, 1988. – 273 с.
47. Шведенко, С.В. Оптимизация прочности и однородности нежёсткой дорожной одежды при её усилении : дис...канд. техн. наук :
05.23.14 : защищена 09.06.83 : утв. 14.03.84 / Шведенко Сергей Викторович. – М.. 1982. – 236 с.
48. Аблакулов, А. Обоснование требуемой прочности нежёстких
дорожных одежд из показателей их ровности в условиях жаркого климата :
дис...канд. техн. наук : 05.23.14 : защищена 03.12.87 : утв. 13.07.88 / Аблакулов Абдунайим.– М.. 1987. – 281 с.
49. Алиев, А.А. Исследование прочности нежёстких дорожных
одежд методом динамического нагружения : дис...канд. техн. наук : 440 :
утв. 19.01.71 / Алиев Айдын Аливерды оглы. – М., 1969. – 253 с.
50. Коган, Б.И. Напряжения и деформации двухслойных и многослойных покрытий. дис...докт. техн. наук : защищена 08.04.58 : утв.
03.10.59 / Коган Борий Исаевич. – Харьков, 1957. – 180 с.
51. Чуракина, О.Е. Влияние отрицательных температур на устойчивость структуры асфальтбетона : дис...канд. техн. наук : 05.22.05 / Чуракина Ольга Евгеньевна.– М., 1990. – 217 с.
52. Мамедов, А.Г. Исследование шероховатости и износостойкости
асфальтобетонных покрытий при втапливании щебня в уложенную горячую смесь : дис...канд. техн. наук : 05.22.10 / Мамедов Айдын Гусейн
Оглы.. – М., 1976. – 158 с.
53. Королёв И.В. Структура и свойства дорожных тёплых асфальтобетонов: дис...докт. техн. наук : 05.22.10 : защищена 10.02.76 : утв.
22.04.77. / Королёв Игорь Васильевич. – Харьков, 1974. – 343 с.
307
54. Гончаренко, В.И. Динамическая и термическая усталость дорожного асфальтобетона: дис...канд. техн. наук : 05.23.05 : утв. 13.06.84 /
Гончаренко Валентин Иванович. – Макеевка, 1983. – 176 с.
55. Калашникова, Т.Н. Исследование усталостных свойств дорожных асфальтовых бетонов : дис...канд. техн. наук : 05.22.10 : защищена
29.04.75 / Калашникова Татьяна Николаевна. – М, 1975. – 206 с.
56. Малиновский, В.В. Исследование деформационной устойчивости дорожного асфальтобетона : дис...канд. техн. наук : 05.23.05 : утв.
27.06.79 / Малиновский Владимир Васильевич.– Минск, 1978. – 242 с.
57. Смирнов, В.М. Исследование физико-механических свойств асфальтобетона и его структурных особенностей: дис...канд. техн. наук : утв.
08.02.55 / Смирнов Виктор Михайлович. – Харьков, 1954. – 168 с.
58. Дзидзигури, М.Ш. Исследование взаимодействия битумных и
цементных материалов с целью повышения жёсткости нежёстких покрытия : дис...канд. техн. наук : 05.22.10 : защищена 04.07.75 / Дзидзигури Мераб Шалвович.– Тбилиси, 1975. – 131 с.
59. Горелышев, Н.В. Исследование пластичности и морозоустойчивости дорожного асфальтобетона : дис...канд. техн. наук : утв. 18.10.51 /
Горелышев Николай Васильевич. – М., 1951. - 125 с.
60. Носов, В.П. Некоторые вопросы расчёта бетонных покрытий на
многократное действие большегрузных автомобилей : дис...канд. техн.
наук : утв. 18.05.71 / Носов Владимир Петрович. – М., 1971. – 215 с.
61. Апестин, В.К. Исследование работы дорожных цементобетонных покрытий под действием транспортных нагрузок и температуры применительно к расчёту геометрических параметров плиты : дис...канд. техн.
наук : 440 : защищена 03.06.70 / Апистин Вячеслав Кузьмич. – Балашиха,
1969. – 165 с.
62. Бондарева, Э.Д. Исследование некоторых вопросов температурных полей в цементобетонных покрытиях автомобильных дорог и аэродромов : дис...канд. техн. наук : 05.440 : защищена 29.03.72 : утв. 29.03.72 /
Бондарева Эльвира Дмитриевна. – Ленинград, 1971. – 158 с.
63. Ушаков, В.В. Исследование температурного режима и путей
улучшения свойств жёстких покрытий в условиях сурового климата :
308
дис...канд. техн. наук : 05.23.14 : защищена 04.12.80 : 03.06.81 / Ушаков
Виктор Васильевич. – М., 1980. – 188 с.
64. ОДН 218.1.052-2002. Оценка прочности нежёстких дорожных
одежд. – Взамен ВСН 52-89; / Гос. Служба дор. хоз-ва (Росавтодор) Минтранса России. – М.: Информавтодор, 2003. – 65 с.
65. Железников, М.А. Исследование напряжённого состояния оснований дорожных бетонных покрытий: : дис...канд. техн. наук : утв.
16.12.70/ Железников Михаил Александрович. – Ленинград, 1969. – 230 с.
66. Медников, И.А. Исследование по теории расчёта бетонных покрытий автомобильных дорог : дис...докт. техн. наук / Медников Иосиф
Аркадьевич. – М.: 1965. – 777 с.
67. Методические рекомендации по проектированию жёстких дорожных одежд (взамен ВСН 197-91). М., 2004.
68. Носов, В.П. Прогнозирование повреждений жёстких слоёв дорожных одежд на основе математического моделирования: дис...докт.
техн. наук : 05.23.11 / Носов Владимир Петрович. – М., 1997. – 412 с
69. Жёсткие покрытия аэродромов и автомобильных дорог / Г.И.
Глушков [и др.] – М.: Транспорт, 1987. – 255 с.
70. Справочник дорожных терминов / Под ред. д-ра техн. наук
проф. В.В. Ушакова. – М.: «ЭКОН-ИНФОРМ», 2005. – 256 с.
71. Реконструкция автомобильных дорог. Технология и организация
работ: Учебное пособие / А.П. Васильев, Ю.М. Яковлев, М.С. Коганзон [и
др.] –– М.: МАДИ (ТУ), 1998. – 125 с.
72. Вопросы проектирования дорожных одежд со сборными и монолитными цементобетонными покрытиями. Труды Союздорнии. – М.,
1983. с. 65-72.
73. Могилевич, В.М. Строительство автомобильных дорог. Часть II.
Устройство усовершенствованных покрытий, производственные предприятия дорожного строительства, организация дорожно-строительных работ./
Под ред. Н.Н. Иванова. – М.: Транспорт, 1964. – 520 с.
74. Каменецкий Л.Б., Нагаевская О.Н., Евстратов С.А., Татаринов
В.Б. Опыт внедрения метода виброрезонансного разрушения цементобетона при ремонте автомобильных дорог. (Файл скачан с Интернета).
309
75. ТУ 218 РСФСР 601-88 «Смеси битумоминеральные открытые
для устройства макрошероховатого слоя дорожных покрытий».
76. Дороги России XXI века. №4/(54)/2009. с. 60-61.
77. Дороги России XXI века. №1/51/2009. с 46-49.
78. Бабков, В.Ф. Некоторые вопросы расчёта толщины бетонных
покрытий и оснований. Сб. Цементобетон в дорожном строительстве /
В.Ф. Бабков. - М.: Дориздат, 1950.
79. Бетонные покрытия автомобильных дорог / А.М. Защепин, Е.Ф.
Левицкий, В.И. Овчаров [и др.] – М.: Автотраниздат, 1961. – 382 с.
80. Горбунов-Посадов, М.И. Расчёт конструкций на упругом основании. Изд 2-е, перераб. и доп. / М.И. Горбунов-Посадов, Т.А. Маликова. –
М.: Стройиздат, 1973.
81. Коренев, Б. Г. Расчет плит на упругом основании. Пособие для
проектировщиков./ Б. Г. Коренев, Е. И. Черниговская. М.: «Стройиздат»,
1962. – 355 с.
82. Каменецкий, Л.Б. Исследование и расчёт предварительно
напряжённых дорожных покрытий и безарматурным обжатием бетона :
дис…канд. техн. наук / Каменецкий Леонид Борисович. – М., 1970. – 196 с.
83. ОДН 218.046-01. Проектирование нежёстких дорожных одежд.
Введ. 20.12.00. – М.: 2001. – 144 с.
84. Рекомендации по устройству защитных слоёв износа по мембранной технологии на автомобильных дорогах с жёсткими дорожными
одеждами. /В.А. Кушинский, Н.В. Радьков, Д.Г. Игошин, А.Н. Сулимова.
Минск: 1999.
85. Дорожное хозяйство России (цифры и факты). Справочноиллюстративный материал. М., 2006. – 350 с.
86. Чистяков Е.Г. Разработка методов повышения эксплуатационнопрочностных характеристик автомобильных дорог с учетом циклического
воздействия нагрузок : автореф. дис…канд. техн. наук : 05.23.11 / Чистяков
Евгений Геннадьевич. – Волгоград, 2010. – 23 с.
87. Оценка усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий в реальных условиях эксплуатации. Журнал "Автомобильные дороги"
№ 9 (898) Сентябрь, 2006.
310
88. Горелышева Л.А., Штромберг А.А., Леонтьев И.В. Сравнение в
лабораторных условиях усталостной долговечности некоторых типов асфальтобетонов для дорожных покрытий (РОСДОРНИИ).
90. Тригони, В.Е. Повышение долговечности асфальтобетонных слоёв усиления при реконструкции аэродромов. Учебное пособие / В.Е. Тригони, Т.А. Лищицкая, А.И. Юрченко. М.: МАДИ(ГТУ), 1998. – 44 с.
91. Автомобильные шины / В. Л. Бидерман, Р. Л. Гуслицер, С. П. Захаров [и др.] – М., Госхимиздат, 1963. – 383 с.
92. Кошелев, А.А. Метод и оборудование для определения устойчивости покрытий к истиранию при одновременном воздействии агрессивных сред / А.А. Кошелев, А.К. Шинкаренко, Л.В. Бинеева // Лакокрасоч.
материалы./ – 1997. - № 2. – С. 51-53.
93. Красников, А.Н. Закономерности распределения интервалов
между автомобилями на многополосных автомобильных дорогах / А.Н.
Красников // Труды МАДИ вып. 95./ М.: МАДИ, 1975. – 135 с.
94. Васильев, А.П. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения / А.П. Васильев, В.М.Сиденко. – М.: Транспорт,
1990. – 304 с.
95. Юдин, Б.В. Экспериментальные методы оценки плавности хода
автомобиля в дорожных условиях. / Б.В. Юдин, И.Л. Меркулов. //Труды
семинара по подвескам автомобилей. № 10./ М.: ОНТИ НАМИ, 1964. - с.
45-59.
96. Додонов, Б.М. Исследование устойчивости и управляемости автомобиля с учётом вертикальных колебаний. / Б.М. Додонов, В.И. Кольцов, А.А. Хачатуров. // Труды семинара по устойчивости и управляемости
автомобиля. Вып. 3./ М.: НАМИ, 1969, с. 18-28.
97. Бочин, В.А. Справочник инженера – дорожника / В.А. Бочин,
М.И. Вейцман, И.Я. Колкер, Е.Ф. Левицкий. – 1969. – 496 с.
98. Кольцов, В.И. Метод экспериментального определения вертикальной реакции, действующей между колесом и дорогой / В.И. Кольцов,
В.И. Ковицкий. //Изв. высш. учеб. заведений Машиностроение № 8/, 1968.
- с. 123-127.
311
99. Сильянов, В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог / В.В. Сильянов. – М.: Транспорт, 1984. – 287 с.
100. Сильянов, В.В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения / В.В. Сильянов. –М.: Транспорт, 1977.
-303 с.
101. Кнороз, В.И. Шины и колёса / В.И. Кнороз, Е.В. Кленников. М.: «Машиностроение», 1975. - 184 с.
102. Юмашев, В.М. Новые материалы для разметки дорог / В.М.
Юмашев, Н.З. Костова //Тр./Союздодорнии; Вып. 197./ - М., 1999. – 27 с.
103. ВСН 21-84. Инструкция по оценке ровности дорожных покрытий толчкомером. – Взамен ВСН 25-79; введ.1.05.86. – Алма-Ата: 1985. –
24 с.
104. ВСН 25-86. Указания по обеспечению безопасности движения
на автомобильных дорогах. –Взамен ВСН 25-76; введ. 1.05.86. –М.: Транспорт, 1988. -183 с.
105. Бабков, В.Ф. Современные автомобильные магистрали / В.Ф.
Бабков. - М.: Транспорт, 1974. - 280 с.
106. Бабков, В.Ф. Реконструкция автомобильных дорог / В.Ф. Бабков. - М.: Транспорт, 1978. - 264 с.
107. Бабков, В.Ф. Проектирование автомобильных дорог. Т. 1./ В.Ф.
Бабков, О.В. Андреев. - М.: Транспорт, 1987. - 368 с.
108. Бабков В.Ф. Автомобильные дороги / В.Ф. Бабков. -
М.:
Транспорт, 1983. - 280с.
109. ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. –М., 1998.
110. ГОСТ 12801-98. Материалы на основе органических вяжущих
для дорожного и аэродромного строительства. –М., 1999.
111. ГОСТ 26633-91. Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. –М., 1992.
112. ГОСТ 28570-90. Методы определения прочности по образцам,
отобранным из конструкций. –М., 1991.
113. ГОСТ 30412-96. Международный стандарт. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований покрытий. Введ. 01.10.1997. – Мн., МНТКС, 1997. – 10 с.
312
114. ГОСТ Р 50597-93. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям безопасности дорожного движения.
Москва, 1993.
115. Диагностические модели изменения технического состояния
механических систем. Часть 2. Вибродиагностика. Модальный анализ. Конечно-элементные технологии оценки технического состояния механических систем / В.В. Гриб, Р.В. Жуков, М.Д. Перминов, В.И. Кольцов, А.Н.
Краснокутский, Д.Г. Эфрос. – М.: МАДИ, 2008. - 262 с.
116. Григорян, Г.П. Колебания легкового автомобиля при симметричной и несимметричной характеристиках амортизаторов / Г.П. Григорян,
А.А. Хачатуров // Труды НАМИ. Вып. 43. / М.: ОНТИ НАМИ, 1962. - с.
75-98.
117. Григорян, Г.П. Колебания автомобиля с нелинейной несимметричной характеристикой амортизатора / Г.П. Григорян, А.А.Хачатуров //
Труды НАМИ. Вып. 53. / М.: ОНТИ НАМИ, 1962, с. 97-114.
118. Диагностика автомобильных дорог общего пользования: РД
0219.1.21-2001. Утв. Комитетом по автомобильным дорогам при Министерстве транспорта и коммуникаций Республики Беларусь 07.12.2001,
приказ № 195/ Комитетом по автомобильным дорогам при Министерстве
транспорта и коммуникаций Республики Беларусь. – Минск, 2001. – 84 с.
119. Диагностика автомобильных дорог: Учеб. Пособие / И. И. Леонович, С. В. Богдановия, В. В. Голубев [и др.] – Мн.: БНТУ, 2002. – 357 с.
120. Динамика системы : Дорога – Шина – Автомобиль – Водитель./
Под ред. А. А. Хачатурова. - М.: «Машиностроение», 1976. - 535 с.
121. ДНД МО-016(*)/2007 «Методика оценки технико – эксплуатационного состояния автомобильных дорог и улиц Московской области».
122. Дорожная терминология. Справочник. / Под ред. М. И. Вейцмана. - М.; Транспорт, 1985. - 310 с.
123. Нестерович И.В. Критерии ровности асфальтобетонных дорожных покрытий и их использование при оценке эксплуатационного состояния автомобильных дорог: Дис. …канд. техн. наук: 05.23.11. – Мн.,
2004. – 167 с.
313
124. Пархиловский, И.Г. Об определении эксплуатационных требований к плавности хода автомобиля. – «автомобильная промышленность»,
1966, № 1, с. 1-3.
125. Пархиловский, И.Г. Результаты статистического исследования
плавности хода автомобилей в естественных дорожных условиях / И.Г
Пархиловский, Ф.А. Цхай. // Труды Всесоюз. семинара по подвескам автомобилей. № 10./ М.: ОНТИ НАМИ, 1964. - с. 18-29.
126. Кудрявцев, М.Н. Изыскания и проектирование автомобильных
дорог / М.Н. Кудрявцев, В.Е. Каганович. - М.: Транспорт, 1973. - 400 с.
127. Лушников, Н.А. Перспективы развития неразрушающих методов обследования дорожных одежд / Н.А. Лушников. // Дороги России XXI
века № 5./ – М.: Информавтодор, 2003. - С. 65 – 67.
128. Яценко, Н.Н. Плавность хода грузовых автомобилей / Н.Н.
Яценко, О.К. Прутчиков. - М.: «Машиностроение», 1969. - 220 с.
129. Говорущенко, Н.Я. Вопросы теории эксплуатации автомобилей
на дорогах с различной степенью ровности. Изд-во Харьковского государственного университета, 1964.
130. ОДН 218.1.052-2002. Оценка прочности нежёстких дорожных
одежд. Взамен ВСН 52-89. - М.: Росавтодор, 2003. – 80 с.
131. Оценка устойчивости движения автомобиля на конечном интервале времени при действии случайных возмущений от дорожной поверхности / Г. В. Гольдин, Б. М. Додонов, Е. И. Мокин [и др.] // Сб. трудов
Мин. высшего и ср. спец. образ. СССР./ М., 1972, с. 4-12.
132. ОНД 218.0.0006-01. Правила диагностики и оценки состояния
автомобильных дорог. - М.: Информатор, 2001.
133. ОНД 218.0.006-2002. Правила диагностики и оценки состояния
автомобильных дорог. Росавтодор. М.: Информатор, 2001. – 140 с.
134. Полякова, Г.А. Методические рекомендации по разработке
технико–экономического обоснования развития региональной сети автомобильных дорог (в курсовом и региональном проектировании) / Г.А. Полякова. - М.: МАДИ (ГТУ), 2001.
314
135. Полякова, Г.А. Методическое пособие по экономическому
обоснованию решений при проектировании автомобильных дорог / Г.А.
Полякова, А.А. Авсеенко, С.А. Курбатов. - М.: МАДИ, 2003.
136. Ротенберг, Р.В. Основы надёжности системы водитель – автомобиль – дорога – среда / Р.В. Ротенберг. –М.: Машиностроение, 1986. 216 с.
137. Ротенберг, Р.В. Подвеска автомобиля / Р.В. Ротенберг. - М.:
«Машиностроение», 1972. - 392 с.
138. Рекомендации по учёту требований по охране окружающей
среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов. –
М.: Транспорт, 1995. -124 с.
139. Руководство по эксплуатации установки динамического нагружения «Дина-3М».
140. Гончаров, С.А. Расчётная схема и дифференциальные уравнения колебаний двухосного автомобиля, учитывающие его продольнопоступательные колебания / С.А. Гончаров, В.П. Жигарев, А.А. Хачатуров.// Труды МАДИ/ –М.: МАДИ, 1971. - с. 98-106.
141. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. М.: Транспорт, 2002.
142. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. М.: Транспорт, 2002.
143. Субботин С.П., Жилин С.Н., Чегаев Б.Л. Диагностика автомобильных дорог: Обзор. информ. / Центральное бюро научно-технической
информации. М., 1989. - 56 с. (Министерство автомобильных дорог
РСФСР, Автомобильные дороги, Выпуск 3).
144. СТБ 1291-2001. Государственный стандарт Республики Беларусь. Дороги автомобильные и улицы. Требования к эксплуатационному
состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности. Введ.
впервые. Введ. 21.11.2001. – Мн., Госстандарт, 2001. – 15с.
145. Технические правила ремонта и содержания автомобильных
дорог. ВСН 24-88, М.: 1988.
146. Технические рекомендации по устройству и приемке в эксплуатацию дорожных покрытий с учетом требований международных стандартов по ровности, ТР 134-03, Москва, 2003.
315
147. ВСН 25-86. Указания по обеспечению безопасности движения
на автомобильных дорогах. – Взамен ВСН 25-76; введ. 1.05.86. - М., 1986.
148. Справочная энциклопедия дорожника. Том V. Проектирование
автомобильных дорог / Г. А. Федотов, П. И. Поспелов [и др.] - М.: Информавтодор, 2007. - 667 с.
149. Финские нормы на асфальт 2000: PANK ry (Совещательная комиссия по покрытиям). – 104 с.
150. Дингес, Э.В. Экономическое обоснование проектных решений
при строительстве и реконструкции автомобильных дорог / Э.В. Дингес,
В.А. Гусейналиев. - М.: МАДИ (ГТУ), 2004. – 88 с.
151. Экологическая безопасность транспортных потоков / Под ред.
А. Б. Дьякова. –М.: Транспорт, 1989. -128 с.
152. Певзнер, Я.М. Расчёт колебаний автомобиля при различных
статистических характеристиках дорожного микропрофиля / Я.М. Певзнер// Труды НАМИ. Вып. 66/ М., ОНТИ НАМИ, 1964. - с. 3-23.
153. Колебания автомобиля. Испытания и исследования. / Я.М. Певзнер, Г.Г. Гридасов, А.О. Конев [и др.] –М.: Машиностроение, 1979. -208
с.
154.
Brian K., Diefenderfer P.E. Composite pavement systems: synthe-
sis of design and construction practices. Virginia, 2008.
155.
Mechanistic Design of Semi-Rigid Pavement. Denmark, 2004.
156.
Greg D. Jonson. Pavement temperature effects. 2001.
157.
Guide for Mechanistic-Empirical Design of new and rehabilitated
pavement structures. Part 3. Design analysis. Chapter 4. Design of new and reconstructed rigid pavements. 2004
158.
Alan L. Hitchcox. Software simplifies development of specialist
machine. 2007.
159.
www.Impactor2000.com/i3000.html.
160.
www.VPTechnologiesLLC.com.
161.
Novachip. Experemental feature report. Washington, 2008.
162.
Samuel B. Cooper, Louay N. Mohammad. Novachip surface treat-
ment. Louisiana, 2004.
316
ПРИЛОЖЕНИЕ № 1
РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА НА ДОРОЖНУЮ ОДЕЖДУ
Трехмассовая расчетная
схема. Вектор обобщенных
координат (базисный вектор)
Конструктивные (физические) параметры системы (исходные данные)
g
317
ГЛАВНАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ
число степеней свободы
число упругих связей
число степеней подвижности тел
318
319
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО ПАРАМЕТРАМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
РАСЧЕТНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
Статическое изгибное напряжение под действием собственного веса транспортного средства
320
Среднеквадратические величины изгибных напряжений под действием колебаний транспортного средства
321
ПРИЛОЖЕНИЕ № 2
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС (МОДУЛЬ) ДЛЯ РАСЧЁТА
НАПРЯЖЁННО – ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
Число элементов по горизонтали контрольного тела дорожной конструкции
Общая длина контрольного тела дорожной конструкции, м
Число элементов по вертикали контрольного тела дорожной конструкции
Слой асфальта
Слой бетона
Подстилающий слой
Общее число слоёв по вертикали контрольного тела дорожной конструкции
Общее число слоёв по вертикали асфальтобетон+цементобетон
Общая высота дорожной конструкции
Общая длина контрольного тела дорожной конструкции
Высота слоя асфальта
Высота слоя бетона
Число узлов, в которых заданы узловые силы или узловые перемещения
322
Формирование физических свойств материала по слоям
Модули упругости дорожных слоев
Параметры слоев дорожной конструкции
Распределение температурного режима (относительно базовых значений)
Коэффициенты линейного температурного расширения (относительно базовых значений)
Коэффициенты Пуассона (относительно базовых значений)
Коэффициенты плотности материала рабочих слоёв дорожной конструкции
Формирование нумерации узлов
По горизонтали
По вертикали
Границы зоны узлов силового воздействия
Компонент силового воздействия по вертикали (равнодействующая)
323
Заданная нагрузка (на один узел)
Физические константы материала рабочих слоев дорожной конструкции
Базовое значение модуля упругости материала , Па (для перевода в МПа умножить на 10^--6
Коэффициент Пуассона
Плотность материала
Ускорение свободного падения
Линейные размеры рабочего элемента
Коэффициент линейного расширения материала
Температурный режим
Признак учета свойств в продольном направлении :
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ АЛГОРИТМ
324
325
N ux
N uy
Номера строк в матрице узлов для вершины 1
Смещение в объединенной матрице (вершина элемента -1)
Номера строк в матрице узлов для вершины 2
326
Смещение в объединенной матрице для вершины 2
Номера строк в матрице узлов для вершины 3
Смещение в объединенной матрице для вершины 3
327
Заданные узловые перемещения x и y
Признаки заданных узловых перемещений Px и Py
Признак для симметрии рабочей зоны
(по среднему сечению)
Внешние силовые воздействия на поверхности контрольного тела дорожной
конструкции
Заданные узловые силы по осям x и y
328
Параметры узлов
Размеры элемента по горизонтали и вертикали
Координаты сетки узлов
Осевые компоненты узловых сил
Заданные узловые перемещения x и y
Признаки заданных узловых перемещений Px и Py
Заданные перемещения узлов верхнего слоя
Присвоение значений элементам структуры узлов
Координаты сетки узлов (по номерам узлов)
Осевые компоненты узловых сил (по номерам узлов)
329
Заданные осевые перемещения узлов (по номерам узлов)
Признаки заданных узловых перемещений Px и Py (по номерам узлов)
Общее число узлов
Данные по элементам
Номера узлов окружающих элементы
j
Модули упругости элементов, Па, для перевода в МП умножить на 10^(-6)
Коэффициенты Пуассона
Плотности элементов кг/м3
Структура описания физических свойств элементов
330
Вычисление площади выбранного элемента
Общая площадь области
Распределение весов элементов по узлам
Вектор заданных узловых сил системы , Н
331
Вектор заданных узловых перемещений
Вектор признаков заданных узловых перемещений
Матрица производных функции формы
332
Матрица связи деформаций
и перемещений
Матрица жесткости системы
333
Исключение лишних неизвестных
Модифицированный вектор заданных узловых сил
Программы удаления лишних строк и столбцов
Укороченная матрица жесткости системы
334
Укороченный вектор узловых сил
Решение СЛАУ для определения неизвестных перемещений
335
Восстановление вектора перемещений. Осевые компоненты узловых перемещений
336
Деформации элементов
Программа вычисления главных напряжений
337
Анализ напряжений в асфальтовом слое
Главные напряжения
Максимальные напряжения
Номер слоя с максимальным напряжением
338
Номер элемента в слое с максимальным напряжением
Минимальные напряжения
Номер слоя с минимальным напряжением
Номер элемента в слое с минимальным напряжением
Анализ напряжений в бетонном слое
Главные напряжения
339
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РЕШЕНИЙ
Перемещения узлов в вертикальном и горизонтальном направлениях
i
i
Масштаб по оси Y , мм
340
gm
v
gm
Номер выбранного слоя
Номера начала и конца зоны приложения вертикальной нагрузки
gm
v
Номер выбранного слоя
Номер нижнего слоя границы асфальта
Напряжения по вертикальному направлению (по направлению действия силы)
Мпа
341
Проверка вертикальной нагрузки, КН
gm
gm
y
Проверка вертикальной
нагрузки, КН
v
Номер выбранного сечения
Номер срединного сече-
ния
gm
Масштаб по вертикальной оси
Распределение касательных напряжений по длине в выбранных слоях
gm
Номер нижнего слоя цементобетона
342
v
Номер выбранного слоя
Номер нижнего слоя асфальта
343
ПРИЛОЖЕНИЕ № 3
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС (МОДУЛЬ) РАСЧЁТА
ДИНАМИКИ НАГРУЖЕНОГО СОСТОЯНИЯ ДОРОЖНОЙ
КОНСТРУКЦИИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ДВИЖУЩЕГОСЯ
ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
function model_K
%ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ (первичные)
global c
%1 погонная жесткость основания
global L
%2 длина звена
global m_
%3 погонная масса по длине звеньев
global n
%4 число участков
global F1
%5 сила на передней оси
global b
%6 вязкое трение в шарнирах
global mu
%7 жесткость в шарнирах между звеньями
global v
%8 скорость
global nF
%9 номер звена приложения силы
global dt
%10 интервал времени
global nt
%11 число интервалов времени (рассчитывается!)
global ky
%12 масштаб по оси y (*10)
global ntz
%13 номер точки решения для записи (%% от
времени)
global F2
%14 сила на задней оси
global La
%15 база автомобиля
global kadr1
%16 выбор первого кадра показа
global kadr2
%17 выбор последнего кадра показа
global Eb
%18 модуль упругости бетона
global Epc
%19 модуль упругости подстилающего слоя
global Hb
%20 высота сечения балки бетонного слоя
global Hpc
%21 высота подстилающего слоя
global Bd
%22 расчетная ширина рабочего тела
global Psi
%23 относительный коэффициент затухания
global gamma
%24 плотность бетона
global mg
%25 присоединенная масса
%Программные переменные
global
Ix %момент инерции сечения балки
344
global
global
global
D
Ainv
B
global
global
global
VARIANT
X_
Zy
Vg=0.02; % начальное условие по скорости сброса груза
WHAT_DO =input('Первичный ввод данных модели -0/ расчетный
режим - 1 ? ');
switch WHAT_DO
case 0
%ввод данных модели- запись данных в файл
IN_FILE;
return;
case 1
%расчетный режим- чтение данных из файла
OUT_FILE
end
%ВЫЧИСЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПО ПЕРВИЧНЫМ ИСХОДНЫМ ДАННЫМ
%Если расчетные параметры в исходных данных обнулены то
%они вычислятся по первичным данным
Ix=Hb*Bd^3/12;
if c==0
c=Epc*Bd/Hpc
end
%момент инерции сечения балки
%1 погонная жесткость основания
if m_==0
m_=gamma*Bd*Hb
end
if mu==0
mu=Eb*Ix/L
end
%3 погонная масса по длине звеньев
%7 жесткость в шарнирах между звеньями
345
m=m_*L;
%m масса одного звена длиной L m_ масса
единицы длины
tk=L*n/v;
%общее время процесса (решения)
nt=tk/dt;
%число точек решения
ntz=(ntz/100)*nt;%номер точки (по времени) для записи решения
C=zeros(2*n,2*n);
M=zeros(2*n,2*n);
B=zeros(2*n,n);
for i=1:2:2*n-1;
C(i,i)=c;
M(i,i)=m;
end
M(n-1,n-1)=M(n-1,n-1)+mg*L^2/12;%присоединенная масса
при сбросе
for i=2:2:2*n
C(i,i)=c*L^2/12;
M(i,i)=m*L^2/12;
end
M(n,n)=M(n,n)+mg*L^2/12; %присоединенная масса при
сбросе
for i=1:n;
ii=2*i-1;B(ii,i)=L/2;
for k=1:(i-1);
B(ii,k)=L;
end
end
%Кинематическая матрица
for i=2:n;
ii=2*i-1;
for k=1:(i-1)
B(ii,k)=L;
end
346
end
for i=1:n;
for j=2*i;
for k=1:i;
B(j,k)=1;
end;
end;
end;
%Матрица определения координат середин звеньев
for i=1:n
for j=1:n
By(i,j)=B(2*i-1,j);
end
end
%матрица инерционных коэффициентов
e1(1:n)=1;E1=(diag(e1));E0(1:n,1:n)=0;
A=B'*M*B;
MU=diag(e1)*mu;
Ainv=inv(A);
init_y=zeros(1,2*n);
init_y0=init_y;
% начальная скорость СРЕДНЕГО !! участка после сброса груза
init_y0((n/2)-1)=Vg;
init_y0((n/2))=-Vg;
init_y0((n/2)+1)=-Vg;
%ВЫЧИСЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПО ПЕРВИЧНЫМ ИСХОДНЫМ ДАННЫМ (продолжение)
C0=[B'*C*B+MU]; %матрица жесткости
OMEGA=sqrt(C0(1,1)/A(1,1)); %собственная частота колебаний звена
if b==0
b=2*OMEGA*Psi*A(1,1) %вязкое трение в шарнирах
end
347
D=[-Ainv*b -Ainv*(B'*C*B+MU);E1 E0];
VARIANT=input('ОСТАНОВ-0/Бегущая сила-1/Неподвижная сила 2/Сброс -3 ');
switch VARIANT
case 0
input('РЕШЕНИЕ ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ!')
return;
case 1
%бегущая сила
%решение выполняется для (nt) точек (интервалов)
[T,Z]=ode45(@R_1,[0:dt:tk],init_y);
Za=Z(1:nt,n+1:2*n);% выборка обобщенных координат углов альфа
Zy=(By*Za')'; %формирование вектора решения координат
середин звеньев
case 2
%фиксированная точка силы
[T,Z]=ode45(@R_2,[0:dt:tk],init_y);
Za=Z(1:nt,n+1:2*n);% выборка обобщенных координат углов альфа
Zy=(By*Za')'; %формирование вектора решения координат
середин звеньев
case 3
%сброс без силового воздействия
F1=0;F2=0;
[T,Z]=ode45(@R_2,[0:dt:tk],init_y0);
%решение выполняется для (nt) точек (интервалов)
Za=Z(1:nt,n+1:2*n);% выборка обобщенных координат углов альфа
Zy=(By*Za')'; %формирование вектора решения координат
середин звеньев
h3=plot(T(1:nt),1000*Zy(1:nt,(n/2)));hold on;
axis([0,tk,-ky,ky]);
end;
F_TZ1=fopen('F_TZ1.txt','wt');
Z1=1000*Zy(1:nt,n/2); %Выборка решения для среднего звена
мм
348
for io=1:nt
fprintf(F_TZ1,'%10.5f',T(io));
fprintf(F_TZ1,'%10.5f\n',Z1(io));
end
fprintf(F_TZ1,'\n\n\n');
fprintf(F_TZ1,'%f\n',c);
%1
fprintf(F_TZ1,'%f\n',L);
%2
fprintf(F_TZ1,'%f\n',m_);
%3
fprintf(F_TZ1,'%f\n',n);
%4
fprintf(F_TZ1,'%f\n',F1);
%5
fprintf(F_TZ1,'%f\n',b);
%6
fprintf(F_TZ1,'%f\n',mu);
%7
fprintf(F_TZ1,'%f\n',v);
%8
fprintf(F_TZ1,'%f\n',nF);
%9
fprintf(F_TZ1,'%f\n',dt);
%10
fprintf(F_TZ1,'%f\n',nt);
%11
fprintf(F_TZ1,'%f\n',ky);
%12
fprintf(F_TZ1,'%f\n',ntz); %13
fprintf(F_TZ1,'%f\n',F2);
%14
fprintf(F_TZ1,'%f\n',La);
%15
fprintf(F_TZ1,'%f\n',kadr1);%16
fprintf(F_TZ1,'%f\n',kadr2);%17
каза
fprintf(F_TZ1,'%f\n',Eb);
%18
fprintf(F_TZ1,'%f\n',Epc); %19
ющего слоя
fprintf(F_TZ1,'%f\n',Hb);
%20
тонного слоя
fprintf(F_TZ1,'%f\n',Hpc); %21
fprintf(F_TZ1,'%f\n',Bd);
%22
тела
fprintf(F_TZ1,'%f\n',Psi); %23
затухания
fprintf(F_TZ1,'%f\n',gamma);%24
fprintf(F_TZ1,'%f\n',mg);
%25
выбор первого кадра показа
выбор последнего кадра помодуль упругости бетона
модуль упругости подстилавысота сечения балки бевысота подстилающего слоя
расчетная ширина рабочего
относительный коэффициент
плотность бетона
присоединенная масса
input('Решение сброса записано в файл F_TZ1.txt. ВВОД!!')
fclose(F_TZ1);
349
%координаты середин линейных элементов (участков) длиной L
Всего n участков
for i=1:n;
X_(i)=L*i;
end
%запись конфигурации цепи (из массива координат Zy) в
момент времени ntz
%выборка координат (по числу участков) из массива решений
Z_1=Zy((2/10)*ntz,1:n);%передний фронт
Z_2=Zy((5/10)*ntz,1:n);%средний фронт
Z_3=Zy(ntz,1:n);
%задний фронт
F_TZ=fopen('F_TZ.txt','wt');
% ЗАПИСЬ МАССИВА РЕШЕНИЙ для момента ntz
fprintf(F_TZ,'\nМассив-1 %5.1f\n',(2/10)*ntz);
fprintf(F_TZ,'%10.8f\n',10^3*Z_1);%передний фронт
fprintf(F_TZ,'\nМассив-2 %5.1f\n',(5/10)*ntz);
fprintf(F_TZ,'%10.8f\n',10^3*Z_2);%средний фронт
fprintf(F_TZ,'\nМассив-3 %5.1f\n',ntz);%задний фронт
fprintf(F_TZ,'%10.8f\n',10^3*Z_3);
fprintf(F_TZ,'\nУЧАСТКИ\n');
fprintf(F_TZ,'%10.5f\n',X_);
fprintf(F_TZ,'\n ДАННЫЕ \n');
fprintf(F_TZ,'%f\n',c);
%1
fprintf(F_TZ,'%f\n',L);
%2
fprintf(F_TZ,'%f\n',m_);
%3
fprintf(F_TZ,'%f\n',n);
%4
fprintf(F_TZ,'%f\n',F1);
%5
fprintf(F_TZ,'%f\n',b);
%6
fprintf(F_TZ,'%f\n',mu);
%7
fprintf(F_TZ,'%f\n',v);
%8
fprintf(F_TZ,'%f\n',nF);
%9
fprintf(F_TZ,'%f\n',dt);
%10
fprintf(F_TZ,'%f\n',nt);
%11
fprintf(F_TZ,'%f\n',ky);
%12
fprintf(F_TZ,'%f\n',ntz); %13
fprintf(F_TZ,'%f\n',F2);
%14
350
fprintf(F_TZ,'%f\n',La);
%15
fprintf(F_TZ,'%f\n',kadr1);%16
fprintf(F_TZ,'%f\n',kadr2);%17
каза
fprintf(F_TZ,'%f\n',Eb);
%18
fprintf(F_TZ,'%f\n',Epc); %19
щего слоя
fprintf(F_TZ,'%f\n',Hb);
%20
ного слоя
fprintf(F_TZ,'%f\n',Hpc); %21
fprintf(F_TZ,'%f\n',Bd);
%22
тела
fprintf(F_TZ,'%f\n',Psi); %23
затухания
fprintf(F_TZ,'%f\n',gamma);%24
fprintf(F_TZ,'%f\n',mg);
%25
выбор первого кадра показа
выбор последнего кадра помодуль упругости бетона
модуль упругости подстилаювысота сечения балки бетонвысота подстилающего слоя
расчетная ширина рабочего
относительный коэффициент
плотность бетона
присоединенная масса
input('Конфигурация (ntz)записана в файл F_TZ.txt. Для
анимации- ВВОД')
fclose(F_TZ);
pause on;
WHAT_NOW=input('0-выход
switch
WHAT_NOW
case 0
return
case 1
EKRAN
end
/1-Экран?
-')
WHAT_NOW=input('0-выход
switch
WHAT_NOW
case 0
return
case 1
EKRAN
end
/1-Экран?
-')
WHAT_NOW=input('0-выход
/1-Экран?
-')
351
switch
WHAT_NOW
case 0
return
case 1
EKRAN
end
function R_1=R_1(t,y)
global D
global Ainv
global B
global n
f0=zeros(n,1);
R_1=D*y+[Ainv*B'*FX(t);f0];
function R_2=R_2(t,y)
%для участка с номером nF прикладывается два силовых
фактора
global D
global Ainv
global B
global n
global nF
global F1
global F2
global L
f0=zeros(n,1);
FX_=zeros(2*n,1);
FX_(2*nF,1)=F1;%сила
FX_(2*nF+1,1)=-F1*L/2;%момент относительно шарнира
R_2=D*y+[Ainv*B'*FX_;f0];
function FX=FX(t)%сила и момент, бегущие по участкам цепи
global L
global F1
global F2
global n
global v
global La %15 база автомобиля
352
x=v*t; % путевая координата (по задней оси автомобиля)
for i=1:2*n
f(i,1)=0;
end
%задняя ось (базирование выполняется по задней оси)
if
x==0
I=1;
else
I=2*ceil(x/L)-1;
%номер первого участка на котором приложена сила
end
MF2=((mod(x,L)-0.5))*F2*L;
if I<(2*n-1) %проверка выхода номера участка за пределы
рабочей зоны
I=I;
else
I=2*n-1;
% при выходе за зону сила приложена к последнему
участку
end
f(I,1)=F2;
f(I+1,1)=MF2;
%передняя ось (сдвинута вперед на длину базы)
if
x==0
I=1;
else
I=2*ceil((x+La)/L)-1;
%номер первого участка на котором приложена сила
end
MF1=((mod(x+La,L)-0.5))*F1*L;
if I<(2*n-1) %проверка выхода номера участка за пределы
рабочей зоны
I=I;
else
I=2*n-1;
% при выходе за зону сила приложена к последнему
участку
end
f(I,1)=F1;
f(I+1,1)=MF1;
353
FX=f;
function IN_FILE
c=input('[1]
погонная жесткость основания /РАСЧЕТ
')
L=input('[2]
длина звена
')
m_=input('[3]
погонная масса по длине звеньев /РАСЧЕТ ')
n=input('[4] число участков n=50?
')
F1=input('[5] сила на передней оси
F=100?
')
b=input('[6] вязкое трение в шарнире
b=1000?
')
mu=input('[7] жесткость в шарнирах
/РАСЧЕТ
')
v=input('[8] скорость
v=10?
')
nF=input('[9] Точка силы
=25?
')
dt=input('[10] интервал времени =0.05?
')
nt=input('[11] число интервалов времени =100?
')
ky=input('[12] масштаб по оси y (*10) =1
')
ntz=input('[13] номер точки решения (%% от интервала времени) для записи ')
F2=input('[14] сила на задней оси ?')
La=input('[15] база автомобиля =3 ?')
kadr1=input('[16] выбор первого кадра показа
')
kadr2=input('[17] выбор последнего кадра показа
')
Eb=input('[18] модуль упругости бетона
')
Epc=input('[19] модуль упругости подстилающего слоя
')
Hb=input('[20] высота сечения балки бетонного слоя
')
Hpc=input('[21] высота подстилающего слоя
')
Bd=input('[22] расчетная ширина рабочего тела
')
Psi=input('[23] относительный коэффициент затухания
')
gamma=input('[24] плотность бетона
')
mg=input('[25] присоединенная масса
')
input('ВВОД ДАННЫХ ЗАКОНЧЕН ДАННЫЕ ЗАПИСЫВАЮТСЯ В ФАЙЛ
file_data.txt ')
file_in=fopen('file_data.txt',
fprintf(file_in,'%f\n',c);
fprintf(file_in,'%f\n',L);
fprintf(file_in,'%f\n',m_);
fprintf(file_in,'%f\n',n);
fprintf(file_in,'%f\n',F1);
fprintf(file_in,'%f\n',b);
fprintf(file_in,'%f\n',mu);
354
'wt');
%1
%2
%3
%4
%5
%6
%7
fprintf(file_in,'%f\n',v);
%8
fprintf(file_in,'%f\n',nF);
%9
fprintf(file_in,'%f\n',dt);
%10
fprintf(file_in,'%f\n',nt);
%11
fprintf(file_in,'%f\n',ky);
%12
fprintf(file_in,'%f\n',ntz);
%13
fprintf(file_in,'%f\n',F2);
%14
fprintf(file_in,'%f\n',La);
%15
fprintf(file_in,'%f\n',kadr1); %16
fprintf(file_in,'%f\n',kadr2); %17
fprintf(file_in,'%f\n',Eb);
%18
fprintf(file_in,'%f\n',Epc);
%19
fprintf(file_in,'%f\n',Hb);
%20
fprintf(file_in,'%f\n',Hpc);
%21
fprintf(file_in,'%f\n',Bd);
%22
fprintf(file_in,'%f\n',Psi);
%23
fprintf(file_in,'%f\n',gamma); %24
fprintf(file_in,'%f\n',mg);
%25
fprintf(file_in,'\n%s %f','1 {погонная жесткость основания}
',c);
fprintf(file_in,'\n%s %f','2 длина звена
',L);
fprintf(file_in,'\n%s %f','3 погонная масса по длине звеньев
',m_);
fprintf(file_in,'\n%s %f','4 число участков ',n);
fprintf(file_in,'\n%s %f','5 сила передней оси ',F1);
fprintf(file_in,'\n%s %f','6 {вязкое трение в шарнирах}
',b);
fprintf(file_in,'\n%s %f','7 {жесткость в шарнирах между
звеньями} ',mu);
fprintf(file_in,'\n%s %f','8 скорость ',v);
fprintf(file_in,'\n%s %f','9 номер звена приложения силы
',nF);
fprintf(file_in,'\n%s %f','10 интервал времени ,dt);
fprintf(file_in,'\n%s %f','11 число интервалов времени
',nt);
fprintf(file_in,'\n%s %f','12 масштаб по оси y (*10)
',ky);
fprintf(file_in,'\n%s %f','13 номер точки решения для
записи
',ntz);
fprintf(file_in,'\n%s %f','14 сила на задней оси ',F2);
355
fprintf(file_in,'\n%s
fprintf(file_in,'\n%s
',kadr1);
fprintf(file_in,'\n%s
',kadr2);
fprintf(file_in,'\n%s
',Eb);
fprintf(file_in,'\n%s
щего слоя ',Epc);
fprintf(file_in,'\n%s
го слоя
',Hb);
fprintf(file_in,'\n%s
',Hpc);
fprintf(file_in,'\n%s
тела
',Bd);
fprintf(file_in,'\n%s
затухани
',Psi);
fprintf(file_in,'\n%s
fprintf(file_in,'\n%s
',mg);
%f','15 база автомобиля ,La);
%f','16 первый кадр показа
%f','17 последний кадр показа
%f','18 модуль упругости бетона
%f','19 модуль упругости подстилаю%f','20высота сечения балки бетонно%f','21 высота подстилающего слоя
%f','22 расчетная ширина рабочего
%f','23 относительный коэффициент
%f','24 плотность бетона ',gamma);
%f','25 присоединенная масса
fclose(file_in);
function OUT_FILE
global c
%1
global L
%2
global m_
%3
global n
%4
global F1
%5
global b
%6
global mu
%7
global v
%8
global nF
%9
global dt
%10
global nt
%11
global ky
%12
global ntz
%13
global F2
%14
global La
%15 база автомобиля
global
kadr1 %16 выбор первого кадра показа
356
global
kadr2
global
Eb
global
Epc
global
Hb
global
Hpc
global
Bd
global
Psi
global gamma
global mg
%17
%18
%19
%20
%21
%22
%23
%24
%25
выбор последнего кадра показа
модуль упругости бетона
модуль упругости подстилающего слоя
высота сечения балки бетонного слоя
высота подстилающего слоя
расчетная ширина рабочего тела
относительный коэффициент затухания
плотность бетона
присоединенная масса
file_out=fopen('file_data.txt', 'r');
c=fscanf(file_out, '%f',1);
%1 погонная жесткость основания
L=fscanf(file_out, '%f',1);
%2 длина звена
m_=fscanf(file_out, '%f',1);
%3 погонная масса по длине
звеньев
n=fscanf(file_out, '%f',1);
%4 число участков
F1=fscanf(file_out, '%f',1);
%5 сила
b=fscanf(file_out, '%f',1);
%6 вязкое трение в шарнирах
mu=fscanf(file_out, '%f',1);
%7 жесткость в шарнирах
между звеньями
v=fscanf(file_out, '%f',1);
%8 скорость
nF=fscanf(file_out, '%f',1);
%9 номер звена приложения
силы
dt=fscanf(file_out, '%f',1);
%10 интервал времени
nt=fscanf(file_out, '%f',1);
%11 число интервалов времени
ky=fscanf(file_out, '%f',1);
%12 масштаб по оси y (*10)
ntz=fscanf(file_out, '%f',1); %13 номер точки решения
(времени) для записи
F2=fscanf(file_out, '%f',1);
%14 сила на задней оси
La=fscanf(file_out, '%f',1);
%15 база автомобиля
kadr1=fscanf(file_out, '%f',1);%16 выбор первого кадра показа
kadr2=fscanf(file_out, '%f',1);%17 выбор последнего кадра
показа
Eb=fscanf(file_out, '%f',1);
%18 модуль упругости бетона
Epc=fscanf(file_out, '%f',1); %19 модуль упругости подстилающего слоя
357
Hb=fscanf(file_out, '%f',1);
%20
бетонного слоя
Hpc=fscanf(file_out, '%f',1); %21
слоя
Bd=fscanf(file_out, '%f',1);
%22
чего тела
Psi=fscanf(file_out, '%f',1); %23
ент затухания
gamma=fscanf(file_out, '%f',1);%24
mg=fscanf(file_out, '%f',1);
%25
fclose(file_out);
function EKRAN
global v
global kadr1
global kadr2
global nt
ется!)
global dt
global ky
global X_
global Zy
global VARIANT
global n
global L
global La
global nF
высота сечения балки
высота подстилающего
расчетная ширина рабоотносительный коэффициплотность бетона
присоединенная масса
%8 скорость
%16 выбор первого кадра показа
%17 выбор последнего кадра показа
%11 число интервалов времени (рассчитыва%10
%12
интервал времени
масштаб по оси y (*10)
for k=(kadr1/100)*nt:(kadr2/100)*nt;
%выбор номеров кадров для показа (момента времени)
h=plot(X_,1000*Zy(k,1:n));hold on; % картинка текущей цепи
axis([0,n*L,-ky,ky]);
%движущаяся ось автомобиля (положение в каждом кадре)
%Положение оси на дороге задается номером кадра k
switch VARIANT
case 1 %Бегущая сила
358
Xt1=plot(v*dt*k,0,'.r');hold on; %изображение задняя ось
Xt2=plot(v*dt*k+La,0,'.r');hold on; %изображение
передняя ось
set(Xt1,'EraseMod','xor','MarkerSize',20);%изображение
задняя ось
set(Xt2,'EraseMod','xor','MarkerSize',20);%изображение
передняя ось
pause(0.1);
case 2 %Неподвижная сила
Xt=plot((nF+2)*L,0,'.r');hold on;
set(Xt,'EraseMod','xor','MarkerSize',20);%изображение
pause(0.1);
case 3 %Сброс
Xt=plot((nF+2)*L,0,'.r');hold on;
set(Xt,'EraseMod','xor','MarkerSize',20);%изображение
pause(0.1);
end; %конец выбора номеров кадров для показа (момента
времени)
clf; %очистка выполненного экрана
end
359
360
СОСТАВ БИТУМОМИНЕРАЛЬНОЙ ОТКРЫТОЙ ГОРЯЧЕЙ СМЕСИ БМО 65/75
ПРИЛОЖЕНИЕ № 4
361
ПРИЛОЖЕНИЕ № 5
ЛОКАЛЬНЫЕ СМЕТНЫЕ РАСЧЁТЫ СТОИМОСТИ ВАРИАНТОВ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
ЛОКАЛЬНЫЙ СМЕТНЫЙ РАСЧЁТ № 1
(локальная смета)
Вариант 1
Сметная стоимость строительных работ 18772,73 тыс. руб.
Составлена в базисных ценах с пересчётом в текущие цены с коэффициентом пересчёта на I квартал 2010 г.
362
№
пп
Стоимость единицы, руб.
Обоснование
1
1
2
Наименование
3
Раздел 1.
Срезка поверхностного слоя асфальтобетонТЕР27-03ных дорожных покрытий методом холодного
009-05
фрезерования при ширине барабана фрезы
2000 мм, толщина слоя: 25 см
На единицу в ценах 2001г.
Ед. изм.
Кол.
Экспл.
маш.
оплата
труда
в т.ч.
оплата
труда
Экспл.
маш.
7
8
4
5
6
100 м2
100
1281,02
1233,66
31,06
55,21
767,08
738,72
18,6
33,06
362
Общая стоимость, руб.
Обоснование,
индекс
Всего
16,3
9
Всего
в т.ч.
оплата
труда
10
11
128102,36
3106,2
Экспл.
маш.
в т.ч.
оплата
труда
Маты
12
13
123366,24
1629,
92
5521,02
9,76
Затр. тр. рабх, не занятых
обслуж. машин
Обслуж-х
машины
на
едивсего
ницу
14
15
3,6406
364,06
5,7114
571,14
Итого на единицу с учетом "Новый коэффициент ОЗП=1,67; ЭМ=1,67; ЗПМ=1,67;
МАТ=1,67; ТЗ=1,67; ТЗМ=1,67"
ВСЕГО на физобъем (100)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 8 627,22)
Итого с накладными и см. прибылью
ТЕР68-1901 прим.
Ремонт поверхности цементобетонной плиты
(заделка трещин, швов и т.д.)
1233,66
31,06
128102,
36
55,21
3106,2
12250,6
5
Накладные расходы 142% ФОТ (от 8 627,22)
2
1281,02
100 м
трещин
150
123366,24
8195,86
148548,
87
146,63
84
59,87
16,23
280,51
84
59,87
16,23
С учетом стоимости удаленных ресурсов
146,63
84
363
Накладные расходы 104% ФОТ (от 11 415,00)
Сметная прибыль 60% ФОТ (от 11 415,00)
Итого с накладными и см. прибылью
3
Раствор цементный
СЦМ-4020004
4
ТЕР27-06009-02
Укладка трещинопрерывающей прослойки
HaTelit30/19
156,99=487 220,99 - 25 425,00х0,08373,10х1300
На единицу в ценах 2001г.
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (10)
Накладные расходы 142% ФОТ (от 1 408,20)
1629,92
5521,02
146,63=280,51-1487,60 х 0,09
На единицу в ценах 2001г.
ВСЕГО на физобъем (150)
16,3
59,87
16,23
21994,5
12600
8980,5
2434,5
2,76
21994,50
8980,5
12600,00
414
2434,50
7,4
1110
1,4
210
15,39
153,9
0,19
1,9
136,64
2,76
414
11871,6
6849
м3
150
40715,1
519,8
1000 м2
покрытия
10
156,99
17,25
139,74
1,08
519,8
487220,
99
17,25
139,74
1,08
156,99
17,25
139,74
1,08
1569,9
172,5
1397,4
10,8
1999,64
363
77970
77970,00
1569,90
1397,4
172,50
10,80
487064
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 1 408,20)
Итого с накладными и см. прибылью
5
Геосетка Ha/Telit30/19
Прайс
Цена 160:1,18:6,63х1,13=23,11
6
ТЕР27-06026-01
Розлив вяжущих материалов
1337,79
м2
13000
4907,33
23,11
1т
5
1780,3
39,6
23,11
300430,00
1740,7
8901,50
3004
30
198,00
7,65
На единицу в ценах 2001г.
1780,3
39,6
38,25
8703,
5
0,66
3,3
21,77
365,7
4
21,5
361,2
1740,7
7,65
ВСЕГО на физобъем (5)
8901,5
198
8703,5
38,25
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
7
Автогудронаторы 3500 л
СЦЭМОбъем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
54,32
36,34
м-час
3,45
8992,16
120
120
414,00
414,00
23,19
На единицу в ценах 2001г.
120
80,01
120
364
23,19
ВСЕГО на физобъем (3,45)
414
414
80,01
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
8
Устройство выравнивающего слоя из асфальТЕР27-03тобетонной смеси с применением укладчиков
004-01
асфальтобетона
V=10000х0,07х2,4=1680т
3013,50=48640,25 - 451,75х101
На единицу в ценах 2001г.
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (16,8)
113,61
76,01
100 т
смеси
16,8
603,62
3013,5
2656,8
212,69
296,9
48640,2
5
2656,8
212,69
296,9
3013,5
2656,8
212,69
296,9
50626,8
44634,24
364
144,01
50626,80
3573,19
44634,24
4987,92
45770,8
144,01
2419,37
2419,
37
3573,19
Накладные расходы 142% ФОТ (от 8 561,11)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 8 561,11)
Итого с накладными и см. прибылью
9
Смеси асфальтобетонные дорожные, аэроСЦМ-410дромные и асфальтобетон (горячие и теплые
0006
для плотного асфальтобетона мелко и крупнозернистые, песчаные), марка II, тип Б
10
ТЕР27-06026-01
Розлив вяжущих материалов
4987,92
12156,78
8133,05
т
169
7
1т
5
70916,63
512,4
1780,3
39,6
512,4
869542,80
1740,7
8901,50
8695
43
198,00
7,65
На единицу в ценах 2001г.
1780,3
39,6
38,25
8703,
5
0,66
3,3
1740,7
7,65
ВСЕГО на физобъем (5)
8901,5
198
8703,5
38,25
365
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
11 СЦЭМАвтогудронаторы 3500 л
Объем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
54,32
36,34
м-час
3,4
5
8992,16
120
120
414,00
414,00
23,19
На единицу в ценах 2001г.
120
80,01
120
23,19
ВСЕГО на физобъем (3,45)
414
414
80,01
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
12 ТЕР27-06Устройство верхнего слоя покрытия толщиной 4 см из горячих асфальтобетонных смесей
020-01
плотных мелкозернистых типа АБВ, плотность каменных материалов: 2,5-2,9 т/м3
3003,02=46666,22 - 452,00х96,6
На единицу в ценах 2001г.
113,61
76,01
1000 м2
покрытия
10
603,62
3003,02
2385,76
368,83
262,55
46666,22
2385,76
368,83
262,55
365
248,43
30030,20
3688,3
23857,60
2625,50
43911,6
2484,
3
38,3
383
19,12
191,2
С учетом стоимости удаленных ресурсов
3003,02
368,83
262,55
ВСЕГО на физобъем (10)
30030,2
23857,6
3688,3
2625,5
Накладные расходы 142% ФОТ (от 6 313,80)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 6 313,80)
Итого с накладными и см. прибылью
13 СЦМ-410Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон (горячие и теплые
0001
для плотного асфальтобетона мелко и крупнозернистые, песчаные), марка I, тип А
10
При применении толщины покрытия на 0,5 см
добавлять к норме 27-06-020-1 (5см-4см):0,5
см=2
6,34=5 475,54 - 452,00х12,1
На единицу в ценах 2001г.
ТЕР27-06021-01
2385,76
248,43
2484,3
8965,6
5998,11
т
966
44993,91
535,5
1000 м2
покрытия
10
12,68
6,2
535,5
517293,00
4,74
126,80
5172
93
17,4
62,00
47,4
0,18
1,8
1,74
5475,54
3,1
5471,57
3,1
2,37
6,2
4,74
62
47,4
0,87
366
С учетом стоимости удаленных ресурсов
6,34
0,87
Итого на единицу с учетом "Новый коэффициент ОЗП=2; ЭМ=2; ЗПМ=2; МАТ=2;
ТЗ=2; ТЗМ=2"
12,68
ВСЕГО на физобъем (10)
126,8
1,74
17,4
Накладные расходы 142% ФОТ (от 17,40)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 17,40)
Итого с накладными и см. прибылью
15 СЦМ-410Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон (горячие и теплые
0001
для плотного асфальтобетона мелко и крупнозернистые, песчаные), марка I, тип А
24,71
16,53
т
168,04
535,5
242
535,5
129591,00
2224268,24
Итого
366
1295
91
2378,
5
1342,
04
91195
Временные 4,1%
Итого
Зимнее удорожание 1,6%
Итого
Непредвиденные затраты 2%
2315463,24
Итого в базисных ценах
Пересчет в текущие цены с к-том за I квартал 2010г. - 6,63
НДС 18%
ВСЕГО по смете
2399560,86
37047,41
2352510,65
47050,21
15909088,5
2863635,93
18772724,4
367
367
2378,
5
1342,
04
ЛОКАЛЬНЫЙ СМЕТНЫЙ РАСЧЁТ № 2
(локальная смета)
Вариант 2
Сметная стоимость строительных работ 17074,33 тыс. руб.
Составлена в базисных ценах с пересчётом в текущие цены с коэффициентом пересчёта на I квартал 2010 г.
Стоимость единицы, руб.
№
пп
1
368
1
Обоснование
2
Наименование
3
Раздел 1.
ТЕРр68- Ремонт асфальтобетонного покрытия
дорог однослойного толщиной 70 мм
15-03
площадью ремонта до: 5м2
Ед. изм.
Кол.
4
5
100 м2
12
На единицу в ценах 2001г.
ВСЕГО на физобъем (12)
Накладные расходы 104% ФОТ (от 13 914,72)
Сметная прибыль 60% ФОТ (от 13 914,72)
Итого с накладными и см. прибылью
2
ТЕРр68Заделка трещин в асфальтобетонных
19-01
покрытиях вручную битумом с очисткой
трещин и засыпкой поверхности песком
с уплотнением
Обоснование,
индекс
Всего
Экспл.
маш.
оплата
труда
в т.ч.
оплата
труда
Экспл.
маш.
6
7
8
9704,35
856
1078,64
80,92
9704,35
856
1078,64
80,92
116452,2
10272
12943,68
971,04
7769,71
Затр.тр.раб-х не
занятых обслуж.машин
Общая стоимость, руб.
Всего
9
в т.ч.
оплата
труда
Экспл.
маш.
Обслуж-х машины
в т.ч.
оплата
труда
Мат-ы
10
11
12
13
116452,20
12943,68
10272,00
93236,5
971,04
на единицу
всего
14
15
129,8
1557,6
7,66
91,92
7,4
148
1,4
28
7769,71
93236,52
14471,31
8348,83
100 м
трещин
20
139272,34
280,51
84
59,87
16,23
368
136,64
5610,20
1197,4
1680,00
324,60
2732,8
На единицу в ценах 2001г.
ВСЕГО на физобъем (20)
Накладные расходы 104% ФОТ (от 1 522,00)
Сметная прибыль 60% ФОТ (от 1 522,00)
Итого с накладными и см. прибылью
3
Розлив вяжущих материалов
ТЕР2706-02601
На единицу в ценах 2001г.
280,51
84
59,87
16,23
5610,2
1680
1197,4
324,6
136,64
2732,8
1582,88
913,2
1т
5
8106,28
1780,3
36,9
1740,7
8901,50
198,00
7,65
1780,3
36,9
8703,5
38,25
0,66
3,3
21,77
287,36
21,5
283,8
1740,7
7,65
ВСЕГО на физобъем (5)
8901,5
198
38,25
369
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
4
Автогудронаторы 3500 л
СЦЭМОбъем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
54,32
36,34
м-час
3,45
8992,16
120
120
414,00
414,00
23,19
На единицу в ценах 2001г.
120
80,01
120
23,19
ВСЕГО на физобъем (3,45)
414
414
80,01
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
5
ТЕР27Устройство выравнивающего слоя из
03-004асфальтобетонной смеси с применением
01
укладчиков асфальтобетона толщиной 6
см
113,61
76,01
100 т
смеси
13,2
603,62
48640,25
2656,8
212,69
296,9
45770,76
642051,30
2807,51
35069,76
V=10000х0,06х2,2=1320т
369
3919,08
604174
На единицу в ценах 2001г.
48640,25
2656,8
212,69
296,9
642051,3
35069,76
2807,51
3919,08
ВСЕГО на физобъем (13,2)
Накладные расходы 142% ФОТ (от 6 726,59)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 6 726,59)
Итого с накладными и см. прибылью
6
ТЕР27Розлив вяжущих материалов
06-02601
На единицу в ценах 2001г.
45770,76
604174,0
3
9551,76
6390,26
1т
5
657993,32
1780,3
39,6
1740,7
8901,50
198,00
7,65
1780,3
39,6
8703,5
38,25
0,66
3,3
1740,7
7,65
ВСЕГО на физобъем (5)
8901,5
198
8703,5
38,25
370
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
7
Автогудронаторы 3500 л
СЦЭМОбъем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
54,32
36,34
м-час
3,45
8992,16
120
120
414,00
414,00
23,19
На единицу в ценах 2001г.
120
80,01
120
23,19
ВСЕГО на физобъем (3,45)
414
414
80,01
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
8
Устройство покрытия толщиной 4 см из
ТЕР27горячих асфальтобетонных смесей плот06-020ных мелкозернистых типа АБВ, плот01
ность каменных материалов: 2,5-2,9 т/м3
3003,02=46666,22 - 452,00х96,6
На единицу в ценах 2001г.
113,61
76,01
1000 м2
покрытия
10
603,62
3003,02
2385,76
368,83
262,55
46666,22
2385,76
370
248,43
30030,20
3688,3
23857,60
2625,50
43911,63
2484,3
38,3
383
19,12
191,2
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (10)
Накладные расходы 142% ФОТ (от 6 313,80)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 6 313,80)
Итого с накладными и см. прибылью
9
Смеси асфальтобетонные дорожные,
СЦМ410-0002 аэродромные и асфальтобетон (горячие
и теплые для плотного асфальтобетона
мелко и крупнозернистые, песчаные),
марка I, тип Б
10
ТЕР2706-02101
При применении толщины покрытия на
0,5 см добавлять к норме 27-06-020-1
(6см-4см):0,5 см=4
368,83
262,55
3003,02
2385,76
368,83
262,55
30030,2
23857,6
3688,3
2625,5
248,43
2484,3
8965,6
5998,11
т
966
44993,91
519
1000 м2
покрытия
10
25,36
12,4
519
501354,00
9,48
253,60
501354,00
34,8
124,00
94,8
0,36
3,48
371
6,34=5 475,54 - 452,00х12,1
На единицу в ценах 2001г.
5475,54
3,1
5471,57
3,1
2,37
12,4
9,48
124
94,8
0,87
С учетом стоимости удаленных ресурсов
6,34
0,87
Итого на единицу с учетом "Новый коэффициент ОЗП=4; ЭМ=4; ЗПМ=4;
МАТ=4; ТЗ=4; ТЗМ=4"
25,36
ВСЕГО на физобъем (10)
253,6
3,48
34,8
Накладные расходы 142% ФОТ (от 34,80)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 34,80)
Итого с накладными и см. прибылью
11 СЦМСмеси асфальтобетонные дорожные,
410-0002 аэродромные и асфальтобетон (горячие
и теплые для плотного асфальтобетона
мелко и крупнозернистые, песчаные),
марка I, тип Б
49,42
33,06
т
484
336,08
519
371
519
251196,00
251196
3,6
12
Розлив вяжущих материалов
ТЕР2706-02601
На единицу в ценах 2001г.
1т
5
1780,3
39,6
1740,7
8901,50
198,00
7,65
8703,5
38,25
0,66
1780,3
39,6
3,3
1740,7
7,65
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (5)
8901,5
198
8703,5
38,25
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
13 СЦЭМАвтогудронаторы 3500 л
Объем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
54,32
36,34
м-час
3,45
8992,16
120
120
414,00
414,00
23,19
На единицу в ценах 2001г.
120
80,01
120
23,19
ВСЕГО на физобъем (3,45)
414
414
372
80,01
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
14 ТЕР27Устройство верхнего слоя покрытия
толщиной 4 см из горячих асфальтобе06-020тонных смесей плотных мелкозернистых
01
типа АБВ, плотность каменных материалов: 2,5-2,9 т/м3
3003,02=46666,22 - 452,00х96,6
На единицу в ценах 2001г.
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (10)
Накладные расходы 142% ФОТ (от 6 313,80)
113,61
76,01
1000 м2
покрытия
10
603,62
3003,02
2385,76
368,83
262,55
46666,22
2385,76
368,83
262,55
3003,02
2385,76
368,83
262,55
30030,2
23857,6
3688,3
8965,6
2625,5
372
248,43
30030,20
3688,3
23857,60
2625,50
43911,63
248,43
2484,3
2484,3
38,3
383
19,12
191,2
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 6 313,80)
Итого с накладными и см. прибылью
15 СЦМСмеси асфальтобетонные дорожные,
410-0001 аэродромные и асфальтобетон (горячие
и теплые для плотного асфальтобетона
мелко и крупнозернистые, песчаные),
марка I, тип А
16
При применении толщины покрытия на
0,5 см добавлять к норме 27-06-020-1
(5см-4см):0,5 см=2
6,34=5 475,54 - 452,00х12,1
На единицу в ценах 2001г.
ТЕР2706-02101
5998,11
т
966
44993,91
535,5
1000 м2
покрытия
10
12,68
6,2
535,5
517293,00
4,74
126,80
517293
17,4
62,00
47,4
0,18
1,8
1,74
5475,54
3,1
5471,57
3,1
2,37
6,2
4,74
62
47,4
0,87
С учетом стоимости удаленных ресурсов
6,34
0,87
Итого на единицу с учетом "Новый коэффициент ОЗП=2; ЭМ=2; ЗПМ=2;
МАТ=2; ТЗ=2; ТЗМ=2"
12,68
ВСЕГО на физобъем (10)
126,8
1,74
373
17,4
Накладные расходы 142% ФОТ (от 17,40)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 17,40)
Итого с накладными и см. прибылью
17 СЦМСмеси асфальтобетонные дорожные,
410-0001 аэродромные и асфальтобетон (горячие
и теплые для плотного асфальтобетона
мелко и крупнозернистые, песчаные),
марка I, тип А
24,71
16,53
т
242
168,04
535,5
535,5
129591,00
2324085,19
Итого
129591
2764,36
796,02
95287,49
Временные 4,1%
Итого
Зимнее удорожание 1,6%
Итого
Непредвиденные затраты 2%
2419372,68
38709,96
2458082,64
49161,65
373
2507244,29
Итого в базисных ценах
Пересчет в текущие цены с к-том за I квартал 2010г. - 6,63
НДС 18%
ВСЕГО по смете
16623029,64
451303,97
17074333,61
2764,36
796,02
374
374
ЛОКАЛЬНЫЙ СМЕТНЫЙ РАСЧЁТ № 3
(локальная смета)
Вариант 3
Сметная стоимость строительных работ 32812,03 тыс. руб.
Составлена в базисных ценах с пересчётом в текущие цены с коэффициентом пересчёта на I квартал 2010 г.
Стоимость единицы, руб.
№
пп
375
1
1
Обоснование
Наименование
2
3
Раздел 1.
Устройство оснований внегородских
ТЕР27автомобильных дорог механизиро06-016ванным способом с применением
02
дорожного бетона при разгрузке с
мостика, толщина слоя: 18 см (из
бетона марки 400)
На единицу в ценах 2001г.
ВСЕГО на физобъем (10)
Накладные расходы 142% ФОТ (от 28 919,50)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 28 919,50)
Итого с накладными и см. прибылью
Ед. изм.
Кол.
4
5
1000 м2
основания
10
Обоснование,
индекс
Всего
Экспл.
маш.
оплата
труда
в т.ч.
оплата
труда
Экспл.
маш.
6
7
8
186641,28
10754,63
1417,23
1474,72
186641,28
10754,63
1417,23
1474,72
1866412,8
107546,3
14172,3
14747,2
41065,69
27473,53
1934952
375
174469,42
Всего
9
в т.ч.
оплата
труда
Экспл.
маш.
1744694,2
Обслуж-х машины
в т.ч.
оплата
труда
Мат-ы
10
11
12
13
1866412,80
14172,3
107546,30
1744694,
2
14747,20
174469,42
Затр.тр.раб-х не
занятых обслуж.машин
Общая стоимость, руб.
на единицу
всего
14
15
169,12
1691,2
111,99
1119,9
2
ТЕР2706-00902
Укладка трещинопрерывающей прослойки HaTelit30/19
156,99=487 220,99 - 25 425,00х0,08373,10х1300
На единицу в ценах 2001г.
1000 м2
покрытия
10
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (10)
Накладные расходы 142% ФОТ (от 1 408,20)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 1 408,20)
Итого с накладными и см. прибылью
3
Геосетка Ha/Telit30/19
Прайс
Цена 160:1,18:6,63х1,13=23,11
4
376
Розлив вяжущих материалов
ТЕР2706-02601
На единицу в ценах 2001г.
156,99
17,25
139,74
1,08
487220,99
17,25
139,74
1,08
156,99
17,25
139,74
1,08
1569,9
172,5
1397,4
10,8
1569,90
1397,4
172,50
м2
13000
4907,33
23,11
1т
5
1780,3
39,6
23,11
300430,00
1740,7
8901,50
7,65
39,6
1780,3
8901,5
198
0,66
3,3
300430
198,00
1740,7
8703,5
36,34
м-час
3,45
8992,16
120
120
120
120
23,19
414
414
80,01
113,61
376
8703,5
38,25
54,32
23,19
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
1,9
1337,79
38,25
ВСЕГО на физобъем (3,45)
0,19
1999,64
ВСЕГО на физобъем (5)
На единицу в ценах 2001г.
153,9
487064
7,65
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
5
Автогудронаторы 3500 л
СЦЭМОбъем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
15,39
10,80
414,00
414,00
80,01
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
6
Устройство выравнивающего слоя из
ТЕР27асфальтобетонной смеси с примене03-004нием укладчиков асфальтобетона
01
76,01
100 т
смеси
16,8
V=10000х0,07х2,4=1680т
3013,50=48640,25 - 451,75х101
На единицу в ценах 2001г.
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (16,8)
377
Накладные расходы 142% ФОТ (от 8 561,11)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 8 561,11)
Итого с накладными и см. прибылью
7
Смеси асфальтобетонные дорожные,
СЦМ410-0006 аэродромные и асфальтобетон (горячие и теплые для плотного асфальтобетона мелко и крупнозернистые,
песчаные), марка II, тип Б
8
Розлив вяжущих материалов
ТЕР2706-02601
На единицу в ценах 2001г.
603,62
3013,5
2656,8
212,69
296,9
48640,25
2656,8
212,69
296,9
3013,5
2656,8
212,69
296,9
50626,8
44634,24
3573,19
4987,92
144,01
50626,80
3573,19
44634,24
4987,92
21,77
365,74
21,5
361,2
0,66
3,3
45770,76
144,01
2419,37
12156,78
8133,05
т
1697
1т
5
70916,63
512,4
1780,3
39,6
512,4
869542,80
1740,7
8901,50
7,65
39,6
1780,3
869542,8
198,00
ВСЕГО на физобъем (5)
8901,5
198
1740,7
8703,5
38,25
54,32
36,34
м-час
3,45
8992,16
120
120
23,19
377
8703,5
38,25
7,65
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
9
Автогудронаторы 3500 л
СЦЭМОбъем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
2419,37
414,00
414,00
80,01
На единицу в ценах 2001г.
120
120
23,19
ВСЕГО на физобъем (3,45)
414
414
80,01
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
10 ТЕР27Устройство верхнего слоя покрытия
толщиной 4 см из горячих асфальто06-020бетонных смесей плотных мелкозер01
нистых типа АБВ, плотность каменных материалов: 2,5-2,9 т/м3
113,61
76,01
1000 м2
покрытия
10
3003,02=46666,22 - 452,00х96,6
На единицу в ценах 2001г.
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (10)
378
Накладные расходы 142% ФОТ (от 6 313,80)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 6 313,80)
Итого с накладными и см. прибылью
11 СЦМСмеси асфальтобетонные дорожные,
410-0001 аэродромные и асфальтобетон (горячие и теплые для плотного асфальтобетона мелко и крупнозернистые,
песчаные), марка I, тип А
12
При применении толщины покрытия
на 0,5 см добавлять к норме 27-06020-1 (5см-4см):0,5 см=2
6,34=5 475,54 - 452,00х12,1
На единицу в ценах 2001г.
ТЕР2706-02101
С учетом стоимости удаленных ресурсов
603,62
3003,02
2385,76
368,83
262,55
46666,22
2385,76
368,83
262,55
3003,02
2385,76
368,83
262,55
30030,2
23857,6
3688,3
2625,5
248,43
30030,20
3688,3
23857,60
2484,3
2625,50
38,3
383
19,12
191,2
0,18
1,8
43911,63
248,43
2484,3
8965,6
5998,11
т
966
44993,91
535,5
1000 м2
покрытия
10
12,68
6,2
535,5
517293,00
4,74
126,80
1,74
5475,54
0,87
6,34
378
3,1
5471,57
3,1
2,37
517293
17,4
62,00
47,4
0,87
Итого на единицу с учетом "Новый коэффициент ОЗП=2; ЭМ=2; ЗПМ=2;
МАТ=2; ТЗ=2; ТЗМ=2"
12,68
ВСЕГО на физобъем (10)
126,8
Накладные расходы 142% ФОТ (от 17,40)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 17,40)
Итого с накладными и см. прибылью
13 СЦМСмеси асфальтобетонные дорожные,
410-0001 аэродромные и асфальтобетон (горячие и теплые для плотного асфальтобетона мелко и крупнозернистые,
песчаные), марка I, тип А
24,71
6,2
4,74
62
47,4
1,74
17,4
16,53
т
242
168,04
535,5
535,5
129591,00
3887702,27
Итого
129591
2595,64
1680,8
159395,79
379
Временные 4,1%
Итого
Зимнее удорожание 1,6%
Итого
Непредвиденные затраты 2%
Итого в базисных ценах
Пересчет в текущие цены с к-том за I квартал 2010г. - 6,63
НДС 18%
4047098,06
64753,57
4111851,63
82237,03
4194088,66
27806807,82
5005225,407
32812033,22
ВСЕГО по смете
2595,64
1680,8
379
ЛОКАЛЬНЫЙ СМЕТНЫЙ РАСЧЁТ № 4
(локальная смета)
Вариант 4
Сметная стоимость строительных работ 40464,41 тыс. руб.
Составлена в базисных ценах с пересчётом в текущие цены с коэффициентом пересчёта на I квартал 2010 г.
Стоимость единицы, руб.
№
пп
380
1
Обоснование
Наименование
2
3
Раздел 1.
1
Устройство оснований внегородских авТЕР27томобильных дорог механизированным
06-016способом с применением дорожного бето02
на при разгрузке с мостика, толщина слоя:
18 см
19 017,28=186 641,28 - 911,00х184
На единицу в ценах 2001г.
Ед. изм.
Кол.
4
5
1000 м2
основания
10
Всего
Экспл.
маш.
оплата
труда
в т.ч.
оплата
труда
Экспл.
маш.
6
7
8
19017,28
10754,63
1417,23
1474,72
186641,28
10754,63
1417,23
1474,72
С учетом стоимости удаленных ресурсов
19017,28
10754,63
1417,23
1474,72
ВСЕГО на физобъем (10)
190172,8
107546,3
14172,3
14747,2
Накладные расходы 142% ФОТ (от 28 919,50)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 28 919,50)
Итого с накладными и см. прибылью
41065,69
27473,53
258712,02
380
6845,42
Обоснование,
индекс
Всего
в т.ч.
оплата
труда
9
10
11
190172,80
14172,3
Экспл.
маш.
в т.ч.
оплата
труда
6845,42
68454,2
Маты
12
13
107546,30
68454,2
14747,20
174469,42
Затр.тр.раб-х не
занятых обслуж.машин
Общая стоимость, руб.
Обслуж-х машины
на
единивсего
цу
14
15
169,12
1691,2
111,99
1119,9
2
ТСЦ4010103
Бетон дорожный М100(7,5)
3
Розлив вяжущих материалов
ТЕР2706-02601
На единицу в ценах 2001г.
М3
1840
618,38
1т
5
1780,3
36,9
618,38
1137819,20
1740,7
8901,50
113781
9,2
198,00
7,65
1780,3
36,9
8703,5
38,25
0,66
3,3
21,77
335,26
21,5
331,1
1740,7
7,65
ВСЕГО на физобъем (5)
8901,5
198
38,25
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
4
Автогудронаторы 3500 л
СЦЭМОбъем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
54,32
36,34
м-час
3,45
8992,16
120
120
414,00
414,00
23,19
На единицу в ценах 2001г.
120
80,01
120
23,19
ВСЕГО на физобъем (3,45)
414
414
381
80,01
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
5
Устройство выравнивающего слоя из асТЕР27фальтобетонной смеси с применением
03-004укладчиков асфальтобетона толщиной 6
01
см
V=10000х0,07х2,2=1540т
На единицу в ценах 2001г.
ВСЕГО на физобъем (15,4)
Накладные расходы 142% ФОТ (от 7 847,69)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 7 847,69)
Итого с накладными и см. прибылью
113,61
76,01
100 т
смеси
15,4
603,62
48640,25
2656,8
212,69
296,9
48640,25
2656,8
212,69
296,9
749059,85
40914,72
3275,43
4572,26
11143,72
7455,31
767658,88
381
45770,76
749059,85
3275,43
40914,72
4572,26
45770,76
704869,7
704869,
7
6
Розлив вяжущих материалов
ТЕР2706-02601
На единицу в ценах 2001г.
1т
5
1780,3
39,6
1740,7
8901,50
198,00
7,65
8703,5
38,25
0,66
1780,3
39,6
3,3
1740,7
7,65
ВСЕГО на физобъем (5)
8901,5
198
8703,5
38,25
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
7
Автогудронаторы 3500 л
СЦЭМОбъем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
54,32
36,34
м-час
3,45
8992,16
120
120
414,00
414,00
23,19
На единицу в ценах 2001г.
120
80,01
120
23,19
ВСЕГО на физобъем (3,45)
414
414
80,01
382
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
8
Устройство покрытия толщиной 4 см из
ТЕР27горячих асфальтобетонных смесей плот06-020ных мелкозернистых типа АБВ, плотность
06
каменных материалов: 2,5-2,9 т/м3
113,61
76,01
1000 м2
покрытия
10
На единицу в ценах 2001г.
ВСЕГО на физобъем (10)
Накладные расходы 142% ФОТ (от 6 309,70)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 6 309,70)
Итого с накладными и см. прибылью
9
При изменении толщины покрытия на 0,5
ТЕР27см прибавлять к норме 27-06-020-6 (9 см-4
06-021см):0,5 см=10
06
603,62
44591,22
2380,13
368,83
262,14
44591,22
2380,13
368,83
262,14
44591,22
2380,13
368,83
262,14
41842,26
445912,20
3688,3
23801,30
418422,
6
2621,40
38,3
383
19,06
190,6
0,9
9
41842,26
41842,26
8959,77
5994,22
1000 м2
покрытия
10
460866,19
52464,6
382
29,2
52426,7
524646
87
292,00
524267
8,7
2,92
5242,67
29,2
52426,7
292
524267
524852,19
3003,02
2385,76
248,43
368,83
262,55
46666,22
2385,76
На единицу в ценах 2001г.
5246,46
Итого на единицу с учетом "Новый коэффициент ОЗП=10; ЭМ=10; ЗПМ=10;
МАТ=10; ТЗ=10; ТЗМ=10"
52464,6
0,87
8,7
ВСЕГО на физобъем (10)
524646
87
Накладные расходы 142% ФОТ (от 87,00)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 87,00)
Итого с накладными и см. прибылью
10 ТЕР27Устройство покрытия толщиной 4 см из
горячих асфальтобетонных смесей плот06-020ных мелкозернистых типа АБВ, плотность
01
каменных материалов: 2,5-2,9 т/м3
123,54
82,65
1000 м2
покрытия
10
3003,02=46666,22 - 452,00х96,6
На единицу в ценах 2001г.
383
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (10)
Накладные расходы 142% ФОТ (от 6 313,80)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 6 313,80)
Итого с накладными и см. прибылью
11 СЦМСмеси асфальтобетонные дорожные, аэро410-0002 дромные и асфальтобетон (горячие и теплые для плотного асфальтобетона мелко и
крупнозернистые, песчаные), марка I, тип
Б
12
ТЕР2706-02101
При применении толщины покрытия на
0,5 см добавлять к норме 27-06-020-1 (7см4см):0,5 см=6
6,34=5 475,54 - 452,00х12,1
368,83
262,55
3003,02
2385,76
368,83
262,55
30030,2
23857,6
3688,3
2625,5
30030,20
3688,3
23857,60
2484,3
2625,50
38,3
383
19,12
191,2
0,54
5,4
43911,63
248,43
2484,3
8965,6
5998,11
т
966
44993,91
519
1000 м2
покрытия
10
38,04
5,22
383
18,6
519
501354,00
14,22
380,4
501354,00
52,2
186,00
142,2
На единицу в ценах 2001г.
5475,54
3,1
5471,57
3,1
2,37
18,6
14,22
186
142,2
0,87
С учетом стоимости удаленных ресурсов
6,34
0,87
Итого на единицу с учетом "Новый коэффициент ОЗП=6; ЭМ=6; ЗПМ=6;
МАТ=6; ТЗ=6; ТЗМ=6"
38,04
ВСЕГО на физобъем (10)
380,4
5,22
52,2
Накладные расходы 142% ФОТ (от 52,20)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 52,20)
Итого с накладными и см. прибылью
13 СЦМСмеси асфальтобетонные дорожные, аэро410-0002 дромные и асфальтобетон (горячие и теплые для плотного асфальтобетона мелко и
крупнозернистые, песчаные), марка I, тип
Б
384
14
Розлив вяжущих материалов
ТЕР2706-02601
На единицу в ценах 2001г.
74,12
49,59
т
726
504,11
519
1т
5
1780,3
39,6
519
376794
1740,7
8901,50
7,65
1780,3
39,6
376794
198,00
38,25
1740,7
7,65
С учетом стоимости удаленных ресурсов
ВСЕГО на физобъем (5)
8901,5
198
8703,5
38,25
Накладные расходы 142% ФОТ (от 38,25)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 38,25)
Итого с накладными и см. прибылью
15 СЦЭМАвтогудронаторы 3500 л
Объем - 2,3:100х5х30=3,45 маш-час
120101
54,32
36,34
м-час
3,45
8992,16
120
120
23,19
384
414,00
414,00
80,01
8703,5
0,66
3,3
На единицу в ценах 2001г.
120
120
23,19
ВСЕГО на физобъем (3,45)
414
414
80,01
Накладные расходы 142% ФОТ (от 80,01)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 80,01)
Итого с накладными и см. прибылью
16
ТЕР2706-02001
Устройство верхнего слоя покрытия толщиной 4 см из горячих асфальтобетонных
смесей плотных мелкозернистых типа
АБВ, плотность каменных материалов:
2,5-2,9 т/м3
113,61
76,01
603,62
1000 м2
покрытия
10
3003,02=46666,22 - 452,00х96,6
На единицу в ценах 2001г.
3003,02
2385,76
368,83
262,55
46666,22
2385,76
385
368,83
262,55
С учетом стоимости удаленных ресурсов
3003,02
2385,76
368,83
262,55
ВСЕГО на физобъем (10)
30030,2
23857,6
3688,3
2625,5
Накладные расходы 142% ФОТ (от 6 313,80)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 6 313,80)
Итого с накладными и см. прибылью
17 СЦМСмеси асфальтобетонные дорожные, аэро410-0001 дромные и асфальтобетон (горячие и теплые для плотного асфальтобетона мелко и
крупнозернистые, песчаные), марка I, тип
А
18
ТЕР2706-02101
При применении толщины покрытия на
0,5 см добавлять к норме 27-06-020-1 (5см4см):0,5 см=2
6,34=5 475,54 - 452,00х12,1
248,43
30030,20
3688,3
23857,60
2484,3
2625,50
38,3
383
19,12
191,2
0,18
1,8
43911,63
248,43
2484,3
8965,6
5998,11
т
966
44993,91
535,5
1000 м2
покрытия
10
12,68
1,74
385
6,2
535,5
517293,00
4,74
126,80
517293
17,4
62,00
47,4
На единицу в ценах 2001г.
5475,54
3,1
5471,57
3,1
2,37
6,2
4,74
62
47,4
0,87
С учетом стоимости удаленных ресурсов
6,34
0,87
Итого на единицу с учетом "Новый коэффициент ОЗП=2; ЭМ=2; ЗПМ=2;
МАТ=2; ТЗ=2; ТЗМ=2"
12,68
ВСЕГО на физобъем (10)
126,8
1,74
17,4
Накладные расходы 142% ФОТ (от 17,40)
Сметная прибыль 95% ФОТ (от 17,40)
Итого с накладными и см. прибылью
19 СЦМСмеси асфальтобетонные дорожные, аэро410-0001 дромные и асфальтобетон (горячие и теплые для плотного асфальтобетона мелко и
крупнозернистые, песчаные), марка I, тип
А
24,71
16,53
т
242
168,04
535,5
535,5
129591,00
4794387,77
Итого
129591
3191,66
386
2033,9
196569,9
Временные 4,1%
Итого
Зимнее удорожание 1,6%
Итого
Непредвиденные затраты 2%
4990957,67
79855,32
5070812,99
101416,26
5172229,25
Итого в базисных ценах
Пересчет в текущие цены с к-том за I квартал 2010г. - 6,63
НДС 18%
ВСЕГО по смете
34291879,93
6172538,387
40464418,31
3191,66
2033,9
386
387