Содержание
Проектирование дорожных одежд для движения большегрузных автомобилей. Радовский Б.С., Супрун А.С., Козаков И.И. 1989 | Библиотека: книги по архитектуре и строительству
| Проектирование дорожных одежд для движения большегрузных автомобилей |
| Радовский Б.С., Супрун А.С., Козаков И.И. |
| Издательство «Будiвельник». Киев. 1989 |
| 168 страниц |
| ISBN 5-7705-0154-5 |
Содержание:
В книге описаны методы определения напряженно-деформированного состояния дорожных одежд под действием подвижной нагрузки. Рассмотрены особенности их расчета в условиях движения большой интенсивности и воздействия большегрузных транспортных средств, в том числе многоосных автомобилей большой грузоподъемности. Даны рекомендации по конструированию дорожных одежд. Для специалистов проектных и дорожно-строительных организаций.
Предисловие
Глава 1. Определение напряженно-деформированного состояния дорожных одежд под действием подвижных нагрузок
1.1. Закономерности поведения дорожных одежд при движении транспортных средств
1.2. Расчетные характеристики материалов и грунтов
1.3. Расчет прогибов и напряжений дорожных одежд от действия подвижной нагрузки
Глава 2. Особенности расчета дорожных одежд для условий движения большой интенсивности
2.1. Определение прочности дорожно-строительных материалов при повторных нагрузках
2.2. Расчет необходимого коэффициента запаса прочности на усталость дорожной одежды при интенсивном движении
2.3. Расчет покрытия на прочность при интенсивном движении с заданной надежностью по трещиностойкости
Глава 3. Особенности расчета дорожных одежд для условий движения большегрузных транспортных средств
3.1. Критерии предельного состояния
3.2. Определение расчетной нагрузки с учетом количества осей и колес транспортного средства
3. 3. Фактическая и расчетная интенсивность движения
3.4. Пример определения параметров расчетной нагрузки
Глава 4. Конструирование дорожных одежд для тяжелого и интенсивного движения
4.1. Общие принципы конструирования дорожных одежд
4.2. Дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями
4.3. Дорожные одежды с цементобетонными покрытиями
4.4. Особенности применения местных материалов и отходов промышленности в основаниях дорожных одежд
4.5. Дорожные одежды для транспортных средств особо большой грузоподъемности
Список использованной литературы (168)
Инженерные сооружения и транспорт
Проектирование и строительство автомобильных дорог
Радовский Б.С.
Супрун А.С.
Козаков И.И.
Скачать книгу: Проектирование дорожных одежд для движения большегрузных автомобилей. Радовский Б.С., Супрун А.С., Козаков И.И. 1989
Проекты
Участок км 216 – км 223 трассы Р-256 «Чуйский тракт»
Заказчик:
ФКУ Упрдор «Алтай».
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
Участок км 173 – км 183 трассы Р-256 «Чуйский тракт»
Заказчик:
ФКУ Упрдор «Алтай».
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
Участок км 1545 – км 1555 трассы Р-255 «Сибирь»
Заказчик:
ФКУ Упрдор «Прибайкалье».
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие и основание
Восточный обход г. Новосибирск
Заказчик:
ФКУ «Сибуправтодор».
Трасса протяженностью 80 километров, категория дороги 1Б, 24 сантиметра дорожной одежды — цементобетон Б35.
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
Объект «Вишневое-Сосновка-Вербное-Гусево» в Калининградской области
Заказчик:
ГК УКО «Управление дорожного хозяйства Калининградской области» .
По имеющимся сведениям, данная дорога и ее бетонное покрытие были созданы более 80 лет назад властями Германии на территории Калининградской области. До настоящего времени дорога не подвергалась капитальному ремонту.
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
Федеральная автомобильная дорога Р-254 «Иртыш»
Заказчик:
ФКУ «Сибуправтодор».
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
Северный обход г.Новосибирск
Заказчик:
ФКУ «Сибуправтодор».
Дорожное покрытие выполнено из цементобетона — эта технология наиболее отвечает современным требованиям, долговечна в эксплуатации и бесспорно способна выдержать прогнозируемую интенсивность движения и нагрузки на дорожную одежду.
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
А-116 «Чита-Забайкальск»
Реконструкция 42 км федеральной автодороги А-166 Чита-Забайкальск с переходом на цементобетонное покрытие в Забайкальском крае.
С 2013 г. в рамках капитального ремонта автомобильной дороги выполняются работы по устройству цементобетонного покрытия. Подрядная организация — ОАО…
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
М6 (Р-22) «Каспий»
Заказчик:
ФКУ «Москва-Волгоград».
В 2017 г. завершились работы по реконструкции федеральной автомобильной дороги М6 (Р-22) «Каспий». Подрядчиком работ является ОАО «Донаэродорстрой»
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
М4 Дон
Заказчик:
Госкомпания «Автодор».
С 2009 по 2011 гг выполнялась реконструкция федеральной автомобильной дороги М4 «ДОН» на участке км 52+000 км 71+000 км с цементобетонным покрытием. Устройство цементобетонного покрытия выполняла подрядная организация ОАО «Трансстроймеханизация»
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
М-60 «Уссури»
Заказчик:
ФГУ ДСД «Дальний Восток.
Технологии проекта:
Цементобетонное покрытие
М-52 «Чуйский тракт»
В 2013 г. была разработана проектная документация на «Строительство автомобильной дороги М-52 «Чуйский тракт» — от Новосибирска через Бийск до границы с Монголией на участке Новосибирск. Данный участок автомобильной дороги является Восточным обходом г. Новосибирск
›
Эквивалентная нагрузка на одну ось – Интерактивное покрытие
Хотя определить нагрузку на колесо или ось для отдельного транспортного средства не так уж сложно, определить количество и типы нагрузок на колесо/ось, которым будет подвергаться конкретное дорожное покрытие, становится довольно сложно. с учетом его расчетного срока службы. Кроме того, основное внимание уделяется не колесной нагрузке, а повреждению дорожного покрытия, вызванному колесной нагрузкой. Наиболее распространенным историческим подходом является преобразование повреждений от колесных нагрузок различной величины и повторяемости («смешанное движение») в повреждения от эквивалентного количества «стандартных» или «эквивалентных» нагрузок. Наиболее часто используемая эквивалентная нагрузка в США — это эквивалентная нагрузка на одну ось 18 000 фунтов (80 кН) (обычно обозначаемая как ESAL). На момент своего развития (начало 19 в. 60-х годов на дорожных испытаниях AASHO) было намного проще использовать одно число для представления всей транспортной нагрузки в несколько сложных эмпирических уравнениях, используемых для прогнозирования срока службы дорожного покрытия.
Существует два стандартных уравнения ESAL США (по одному для нежестких и жестких покрытий), которые получены на основе результатов дорожных испытаний AASHO. Оба эти уравнения используют один и тот же базовый формат, однако показатели степени немного отличаются.
Коэффициенты эквивалентности нагрузки
Выходными данными уравнения являются коэффициенты эквивалентности нагрузки (LEF) или коэффициенты ESAL. Этот коэффициент связывает различные комбинации нагрузки на ось со стандартной нагрузкой на одну ось 80 кН (18 000 фунтов). Следует отметить, что ESAL, рассчитанные по уравнениям ESAL, зависят от типа покрытия (гибкое или жесткое) и конструкции покрытия (номер конструкции для гибкого покрытия и глубина плиты для жесткого покрытия). Как правило, 1993 Руководство по проектированию AASHTO , часть III, глава 5, параграф 5.2.3, рекомендует использовать множитель 1,5 для преобразования гибких ESAL в жесткие ESAL (или множитель 0,67 для преобразования жестких ESAL в гибкие ESAL). Использование спектров нагрузки (как предложено в руководстве G 2002 г. по проектированию новых и реабилитированных конструкций дорожного покрытия ) устранит необходимость преобразования ESAL в гибкую-жесткую. В таблице 1 показаны некоторые типичные LEF для различных комбинаций нагрузки на ось.
Таблица 1. Некоторые типичные коэффициенты эквивалентности нагрузки
| Тип оси (фунты) | Осевая нагрузка | Коэффициент эквивалентной нагрузки (из AASHTO, 1993 г.) | ||
| (кН) | (фунты) | Гибкий | Жесткий | |
| Одноосный | 8,9 44,5 62,3 80,0 89,0 133,4 | 2 000 10 000 14 000 18 000 20 000 30 000 | 0,0003 0,118 0,399 1,000 1,4 7,9 | 0,0002 0,082 0,341 1,000 1,57 8,28 |
| Тандемная ось | 8,9 44,5 62,3 80,0 89,0 133,4 151,2 177,9 222,4 | 2 000 10 000 14 000 18 000 20 000 30 000 34 000 40 000 50 000 | 0,0001 0,011 0,042 0,109 0,162 0,703 1,11 2,06 5,03 | 0,0001 0,013 0,048 0,133 0,206 1,14 1,92 3,74 9,07 |
Допущения
- Индекс исправности терминала (p t ) = 2,5
- Структурный номер покрытия (SN) = 3,0 для нежестких покрытий
- Глубина плиты (D) = 9,0 дюймов для жестких покрытий
Обобщенный закон четвертой степени
Уравнение эквивалентности нагрузки AASHTO довольно громоздко и, конечно же, его нелегко запомнить. Поэтому, как правило, ущерб, вызванный конкретной нагрузкой, примерно соотносится с нагрузкой в степени четыре (для достаточно прочных поверхностей дорожного покрытия). Например, для нежесткого покрытия с SN = 3,0 и p t = 2,5:
- A 18 000 фунтов (80 кН), одна ось, LEF =1,0
- A 30 000 фунтов (133 кН), одна ось, LEF = 7,9
- Сравнивая эти два соотношения, получаем: 7,9/1,0 = 7,9
- Используя эмпирическое правило четвертой степени:
Таким образом, обе оценки примерно равны.
LEF Пример
Предположим, что у лесовоза три оси:
- Седельный тягач
- Управляемая ось (одна ось) = 14 000 фунтов (62,2 кН)
- Ведущий мост (тандемный мост) = 34 000 фунтов (151,1 кН)
- Трейлер
- Ось прицепа с опорой (тандемная ось) = 30 000 фунтов (133,3 кН)
Суммарное эквивалентное повреждение этого грузовика составляет (p t = 3,0, SN = 3):
Если дорожное покрытие подвергается воздействию 100 таких грузовиков каждый день (в одном направлении) в течение 20 лет (5 дней в неделю), общий ESAL для этого грузовика составит:
(5 дней/7 дней) (365 дней/год)(20 лет)(100 грузовиков/день)(2,41 ESAL/грузовик) = 1 256 643 ESAL
Общие наблюдения, основанные на коэффициентах эквивалентности нагрузки
- Зависимость между нагрузкой на ось и повреждением дорожного покрытия не линейная, а экспоненциальная.
Например, одиночная ось с усилием 44,4 кН (10 000 фунтов) должна быть применена к конструкции дорожного покрытия более 12 раз по , чтобы нанести такое же повреждение, как однократное повторение одиночной оси с усилием 80 кН (18 000 фунтов). Точно так же одинарная ось 97,8 кН (22 000 фунтов) должна повторяться менее чем в два раза меньше, чем одинарная ось 80 кН (18 000 фунтов), чтобы иметь эквивалентный эффект.- Одинарная ось 80 кН (18 000 фунтов) наносит более чем в 3000 раз больше повреждений дорожному покрытию, чем одинарная ось 8,9 кН (2000 фунтов) (1,000/0,0003 ˜ 3,333).
- Одна ось с усилием 133,3 кН (30 000 фунтов) наносит приблизительно в 67 раз больше повреждений, чем одиночная ось с усилием 44,4 кН (10 000 фунтов) (7,9/0,118 ˜ 67).
- Одинарная ось с усилием 133,3 кН (30 000 фунтов) наносит приблизительно в 11 раз больше повреждений, чем сдвоенный мост с усилием 133,3 кН (30 000 фунтов) (7,9/0,703 ˜ 11).
- Тяжелые грузовики и автобусы несут большую часть повреждений дорожного покрытия. Учитывая, что типичный автомобиль весит от 2000 до 7000 фунтов (снаряженная масса), даже полностью загруженный большой пассажирский фургон будет генерировать только около 0,003 ESAL, в то время как полностью загруженный тягач с полуприцепом может генерировать до 3 ESAL (в зависимости от типа дорожного покрытия, структуру и работоспособность терминала).
- Определение LEF для каждой комбинации нагрузки на ось на конкретной дороге возможно с помощью оборудования взвешивания в движении. Однако, как правило, такая подробная информация недоступна для проектирования. Поэтому многие агентства усредняют свои LEF по всему штату или по разным регионам штата. Затем они используют стандартный «коэффициент грузовика» для проектирования, который представляет собой просто среднее количество ESAL на грузовик. Таким образом, определение ESAL будет включать подсчет количества грузовиков и умножение на коэффициент грузовика.
- Этот метод позволяет оценить ESAL без подробных измерений трафика, что часто подходит для дорог с низкой интенсивностью движения и часто должно использоваться из-за отсутствия лучшей альтернативы для дорог с высокой интенсивностью движения.
- При использовании этого метода нет гарантии, что предполагаемый фактор грузовика является точным представлением грузовиков, встречающихся на конкретной рассматриваемой дороге.
Оценка ESAL
Основным элементом проектирования дорожного покрытия является оценка ESAL, с которым конкретное покрытие будет сталкиваться в течение своего расчетного срока службы. Это помогает определить структурный дизайн дорожного покрытия (а также состав смеси HMA в случае Superpave). Это делается путем прогнозирования трафика, которому будет подвергаться дорожное покрытие в течение его расчетного срока службы, а затем преобразования трафика в определенное количество ESAL на основе его состава. Типичная оценка ESAL состоит из:
- Счетчик трафика . Подсчет трафика используется в качестве отправной точки для оценки ESAL. Большинство городских районов имеют некоторое количество исторических записей о подсчете трафика. Если нет, простой подсчет пробок относительно недорог и быстр. В некоторых случаях проектировщикам, возможно, придется использовать очень приблизительные оценки, если данные подсчета не могут быть получены.
- Подсчет или оценка количества тяжелых транспортных средств . Обычно для этого требуется какая-то классификация транспортных средств в рамках подсчета трафика. Простейшие классификации делят транспортные средства на две категории: (1) тяжелые грузовики и (2) прочие. Могут использоваться и другие, более сложные схемы, такие как классификация транспортных средств FHWA.
- Расчетная скорость роста трафика (и большегрузных транспортных средств) в течение расчетного срока службы покрытия . Оценка темпов роста требуется для преобразования количества трафика за один год в общий трафик, наблюдаемый за расчетный срок службы дорожного покрытия. Как правило, умножение первоначального количества транспортных средств на расчетный срок службы покрытия (в годах) приводит к значительному занижению общих значений ESAL. Например, на межштатной автомагистрали 5 на отметке 176,35 мили (недалеко от Шорлайн, штат Вашингтон) число ESAL увеличилось примерно с 200 000 в год в 19 году.65 (первоначальная конструкция) до примерно 1 000 000 ESAL в год в 1994 году. Таким образом, за 30-летний период 90 221 ESAL в год 90 222 увеличились в пять раз, или годовой темп роста составил около шести процентов.
- Выберите соответствующие LEF для преобразования трафика грузовиков в ESAL . В разных регионах могут быть разные виды нагрузок. Например, в определенном районе может находиться большое количество грузовиков, но они могут быть в основном пустыми, что снижает их LEF. Например, LEF в штате Вашингтон составляет около 1,028 ESAL на грузовик. Однако это может кардинально отличаться от местных LEF.
- Оценка ESAL . Оценка ESAL может быть сделана на основе предыдущих шагов. В зависимости от обстоятельств эти оценки могут сильно различаться. На Рисунке 1 показан пример дорожного покрытия, которое было построено для расчетной нагрузки ESAL, но испытывает гораздо более высокую нагрузку из-за заметного увеличения движения автобусов.
Рисунок 1. Повреждение, вызванное заметным увеличением ESAL. | Рис. 2. Вероятная причина увеличения ESAL: увеличение трафика шины. |
Какой ущерб наносят нашим дорогам тяжелые грузовики?
Простое уравнение, основанное на серии экспериментов, проведенных в 1950-х годах, до сих пор служит эмпирическим правилом для оценки повреждений дорог.
(Inside Science) — Может быть очевидно, что тяжелые полуприцепы нагружают и повреждают дороги больше, чем средний пригородный седан. Но насколько?
С 1960-х годов обобщенный закон четвертой степени использовался в качестве эмпирического правила при рассмотрении относительного ущерба, наносимого дорожному покрытию, в зависимости от веса транспортного средства. Общая картина более сложна, но упрощенное и, возможно, элегантное уравнение служит хорошей отправной точкой для обсуждения.
«Мощная» функция
Дорожные испытания AASHO — это многолетний эксперимент, проводившийся Американской ассоциацией государственных дорожных служащих (AASHO) в 1950-х годах, и до сих пор он остается, пожалуй, самым всесторонним испытанием грузовиков и повреждений дорожного покрытия. В ходе испытаний грузовики разной массы и комплектации проезжали по петле до тех пор, пока дорога не была повреждена до определенного места. В конечном итоге испытания привели к 141 аварии и двум погибшим.
Изображение
Авария грузовика во время дорожных испытаний AASHO.
Средства массовой информации
Транспортный исследовательский совет
В отчете приводится обширный список уравнений для описания данных, собранных в ходе испытаний, и из этих уравнений родился обобщенный закон четвертой степени. Существует эмпирическое правило для сравнения количества повреждений дорожного покрытия, вызванных транспортными средствами разной массы, с точки зрения нагрузки на ось:
Изображение
В уравнении Вт 1 — вес оси транспортного средства 1, который мы сравним с W 2 , вес оси транспортного средства 2.
Давайте посмотрим на некоторые числа для сравнения.
Рассмотрим стандартный седан с двумя осями и полной массой 2 тонны. При равномерном распределении каждая из его осей будет нести вес 1 тонны. Теперь рассмотрим полуприцеп с восемью осями и весом 40 тонн — каждая его ось будет весить 5 тонн. Относительный ущерб, наносимый каждой осью грузовика, можно рассчитать по следующему уравнению, и он в 625 раз превышает ущерб, наносимый каждой осью седана.
Image
Учитывая, что у грузовика восемь осей, а у седана — две, относительный ущерб, причиняемый всем полуприцепом, будет 625 x (8/2) — в 2500 раз больше, чем у седана.
«Ущерб от автомобилей, для практических целей, когда мы проектируем тротуары, практически нулевой. На самом деле это не ноль, но настолько меньше — на порядки меньше — что мы даже не беспокоимся о них», — сказал Карим Чатти, инженер-строитель из Мичиганского государственного университета в Ист-Лансинге.
Ограничение уравнения
Теоретически вы можете добавить оси к грузовику, чтобы облегчить нагрузку на каждую ось. Например, если бы у того же 40-тонного грузовика было 10 осей вместо восьми, то каждая из осей теперь весила бы 4 тонны вместо 5, а относительный урон стал бы таким:
Image
Даже с учетом дополнительных осей относительный ущерб все равно будет ниже, то есть 256 x (10/2), или 1280 раз больше, чем у седана, примерно вдвое меньше, чем у восьмиосного грузовика.
На самом деле отношения сложнее. Например, добавление дополнительных осей увеличивает общий вес транспортного средства, что делает его более опасным, особенно для мостов, где основной проблемой является общий вес, а не вес оси.
Другими важными факторами являются скорость автомобиля, количество колес на каждой оси, конструкция и состав самого дорожного покрытия и т. д.
«Это зависит от многих вещей, — сказал Чатти об обобщенном законе. «Есть диапазон. [Показатель степени] не всегда равен четырем, он может варьироваться от трех до шести».
Однако, как правило, это уравнение считается адекватным для использования в качестве руководства для правил и политик.
Преобразование уравнения в налоговые доллары
Согласно отчету, опубликованному Urban Institute, ежегодные расходы на автомагистрали и дороги в США в 2017 году составили 181 миллиард долларов, причем примерно три четверти бюджета поступает из бюджета штата и местные органы власти, а четверть поступает из федерального финансирования. При делении на население сумма составила около 560 долларов на душу населения.
В то время как инженеры стремятся сделать тротуары более дешевыми и долговечными, заинтересованные группы, такие как автомобильная промышленность и железнодорожная промышленность, и даже группы, выступающие за велосипед, обсуждают вопрос о том, кто должен платить за использование дороги.
«Конгресс на протяжении многих лет проводил исследования, определяя, какие группы должны платить больше налогов с пользователей дорог», — сказал Джо Махони, инженер-строитель из Вашингтонского университета в Сиэтле. «Грузовики платят больше с точки зрения налогов с пользователей дорог. Они платят налог на топливо, особенно дизельное, и у них также есть другие налоги, связанные с весом, которых нет у большинства других транспортных средств».
«Я не буду говорить, что они распределены справедливо. Это все равно, что сказать, что подоходный налог для физических лиц распределяется в Соединенных Штатах справедливо. Я думаю, что вы, вероятно, могли бы обсудить это с некоторой энергией, и вы могли бы сделать то же самое здесь», — сказал он.
В то время как дискуссия о конкретной налоговой политике выходит за рамки этой статьи, быстрый рост легковесных грузов в интернет-магазинах вызвал другой разговор. На этот раз речь идет не о весе грузовиков, а об их размерах.
Image
Автопоезд с тремя прицепами в Австралии.
Источники СМИ
LukeRobinson1/flickr/CC BY 2.0
«Всегда существовала потребность в более длинных грузовиках без увеличения веса, что стало громче, поскольку в этом столетии мы все, кажется, покупаем маленькие легкие вещи, доставляемые в больших коробках, наполненных набивкой. », — написал Стивен Карамихас, инженер-механик из Мичиганского университета в Анн-Арборе, в электронном письме по адресу Inside Science .
Правила максимальной длины транспортных средств часто зависят от юрисдикции штатов и местных органов власти и зависят от типа транспортного средства и конфигурации прицепа. Как правило, в большинстве штатов длина грузовика ограничивается двумя стандартными 28-футовыми прицепами, а в некоторых штатах допускается использование трех прицепов.
В 2015 году Конгресс отменил два предложенных законопроекта, разрешающих использование более тяжелых и длинных грузовиков, но эта идея по-прежнему активно лоббируется противоборствующими заинтересованными группами, такими как «Американцы за современный транспорт» и «Коалиция против больших грузовиков».
«Если грузы станут легче, [автотранспортные компании], очевидно, захотят иметь возможность перевозить больший объем», — сказал Чатти. «Но здесь речь идет не об ухудшении состояния дорожного покрытия, а о безопасности и правилах».
