Исследования дорожных конструкций из щебёночных смесей на сдвиговые напряжения

Таким образом, для выполнения многокритериальной оптимизации процесса трелевки на базе разработанных имитационных моделей выработан комплексный критерий оценки выполнения операции с позиций технико-экономической и лесово-дственно-экологической эффективности [3]. Разработанный критерий позволяет одновременно учитывать прямые, дополнительные, косвенные и трудовые затраты, а также вероятность повреждения оставляемых деревьев.

Библиографический список

1. Алябьев В.И., Курьянов В.К., Харин В.Н. Организация автоматизированного управления лесопромышленным производством. Воронеж: ВГЛТА 1999. 196 с.

2. Абрамов В.В. Имитационное моделирование работы трелевочных средств на выборочных рубках. Воронеж: ВГЛТА, 2008. 96 с. Деп. в ВИНИТИ 22.07.2008, № 631-В2008.

3. Абрамов В.В. Разработка и обоснование эффективной технологии трелевки в малолесных районах: дис. ... канд. техн. наук. Воронеж: ВГЛТА, 2009. 288 с.

4. Пошарников Ф.В., Абрамов В.В. Выполнение трелевки в условиях постоянного и непрерывного лесопользования // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2008. №6. С. 108-111.

5. Герасимов Ю.Ю., Сюнев B.C. Экологическая оптимизация технологических процессов и машин для лесозаготовок: учеб. пособие. Йоэнсу, 1998. 178 с.

DOI: 10.12737/1771 УДК 630*383.4: 625.863.4

ИССЛЕДОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЩЕБЁНОЧНЫХ СМЕСЕЙ НА

СДВИГОВЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

ассистент кафедры сухопутного транспорта леса В. В. Артемьев Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М.Кирова

artemev.vladislav@gmail.com

Одним из основных наиболее важных элементов лесовозной автомобильной дороги является дорожная одежда. Именно к дорожной одежде предъявляется ряд конструктивных, технологических и эксплуатационных требований: прочность, надежность, долговечность, ровность и шероховатость поверхности, обеспечивающие высокий коэффициент сцепления и наименьшее сопротивление при движение автопоездов. В связи с этим дорожная

конструкция является наиболее капиталоемким элементов дороги.

В лесной дорожной сети оправдано использование щебеночных и гравийных дорожных покрытий, обеспечивающих показатели эксплуатации подвижного состава (скорость движения, расход топлива и др.) в несколько раз лучше, чем грунтовые дороги, дороги с покрытиями из улучшенных грунтов и не существенно уступают дорогам с асфальтобетонными и черноще-

беночными покрытиями, но являются более дешевыми по сравнению с последними, что создает предпосылки для дальнейшего их широкого применения в качестве лесных дорог [1].

Для снижения стоимость дорожной конструкции целесообразно использование местных дорожно-строительных материалов с применением геосинтетических или вяжущих материалов.

Основными видами деформаций конструктивных слоев дорожной одежды из щебня и гравия являются: продавлива-ние слоев с выпучиванием материала вследствие полного разрушения структурных связей и потери несущей способности; «гребенки», колееобразование на поверхности покрытий вследствие недостаточной сопротивляемости слоя сдвигу; образование волн; внутренний износ в результате расшатывания структуры слоев, построенных по принципу расклинивания, при многократном воздействии напряжений, которые не могут быть погашены структурными связями в слое [2].

Основной задачей укрепления местных дорожно-строительных материалов является определение зон максимальных напряжений, которые необходимо усиливать с применением геосинтетических или вяжущих материалов.

На данный момент нормативным документом для проектирования нежесткой конструкции дорожной одежды является ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд». Согласно ОДН 218.046-01, расчет напряжений и деформаций дорожной одежды сводится к определению допустимого упругого прогиба и

сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев.

Для определения прочностных характеристик дорожной конструкции расчетным методом была использована программа «Топоматик Robur - Дорожная одежда» версия 4.2, основанная в соответствии с ОДН 218.046-01. Для расчета выбрана двухслойная дорожная конструкция из щебеночной смеси С2 и среднезерни-стого песка на супесчаном грунте в условиях Ленинградской области, категория дороги V.

Для рассмотрения расчетных воздействий на дорожную конструкцию были выбраны два варианта конструкции для исследований:

- первый вариант: толщина щебеночного покрытия постоянная (20 см), а толщина основания из среднезернистого песка изменяется от 20 см до 70 см;

- второй вариант - толщина основания из среднезернистого песка неизменна (20 см), а толщина щебеночного покрытия изменятся от 20 см до 70 см.

На графике представлены расчетные и требуемые коэффициенты прочности при постоянной толщине щебеночного покрытия (20 см) и увеличение песчаного основания (1-й вариант) (рис. 1, а); при постоянной толщине песчаного основания (20 см) и увеличения толщины щебеночного покрытия (2-й вариант) (рис. 1, б).

Анализ графиков на рис. 1 показывает, что конструкция дорожной одежды имеет большой запас прочности по допустимому упругому прогибу и больше подвержена сдвиговым нагрузкам. Поэтому наиболее важно учесть в расчете дорож-

35 45 55 65 75 85 95 35 45 55 65 75 85 95

Толщина дорожной одежды, см Толщина дорожной одежды, см

——Расчет по упругому прогибу —» — Требуемый козф прочности по прогибу

—±—Расчет по сдвигу в песчаном слое —* —Требуемый козф прочности по сдвигу

♦ Расчет по сдвигу в грунте

Рис. 1. Зависимость коэффициента прочности от толщины дорожной конструкции

ных конструкций из щебня и гравия сдви-гоустойчивость и выявить места действия максимальных нагрузок.

В расчете дорожной одежды из щебня (гравия) на прочность по сдвигоустой-чивости, согласно ОДН 218.046-01, выполняют в грунте земляного полотна и

малосвязных конструктивных слоях (песчаных). На рис. 2 представлены действующие и активные напряжения сдвига в слоях, в которых рассчитывается сдвиго-устойчивость.

Анализируя графики рис. 2 можно видеть влияние активных напряжений

— *— Козф прочности конструкции 2-й вариант Рис. 2. Напряжения сдвига и коэффициент прочности в грунте земляного полотна

сдвига на грунт земляного полотна. При увеличении общей толщины исследуемой дорожной конструкции, имеет место уменьшение действующих активных напряжений, при этом происходит рост значений коэффициента прочности на сдвиго-устойчивость грунта. Действующие активные напряжения сдвига при 2-ом варианте по отношению к 1-му при толщине дорожной одежды 90 см уменьшается на 35 %; предельные активные напряжения сдвига на - 1 %; коэффициент прочности возрастает при этом на 34 %. Экспериментом доказано, что прочность конструкции на сдвигоустойчивость в грунте обеспечена при толщинах 20 см щебня + 60 см песка и при 48 см щебня + 20 см песка, что является общей толщиной 80 см и 68 см соответ-

увеличение толщины песчаного слоя в нем накапливаются действующие напряжения сдвига и в связи с этим прочность конструкции не увеличивается.

ственно.

Анализ графиков на рис. 3 показывает влияние напряжений в песчаном слое при 2-ом варианте можно сразу увидеть уменьшением действующих активных напряжений и при этом увеличением коэффициента прочности сдвигоустойчивости в слое песка. Уменьшение действующих активных напряжений сдвига при 2-ом варианте по отношению к 1-му при толщине дорожной одежды 90 см составляет 262 %; увеличение предельных активных напряжений сдвига - 113 %; увеличение коэффициента прочности - 670 %. Прочность конструкции на сдвигоустойчивость в слое среднезернистого песка обеспечена только во 2-ом варианте при толщине щебня 68 см и 20 см песка. При

*

— — — — — А

/

/

У

*

-•-*-*-*-»

11111 45 55 65 75 85 95

Толщина дорожной одежды, см

— к. —Требуемый коэффициент прочности —*—Коэф. прочности конструкции 1-й вариант

— •— Коэф. прочности конструкции 2-й вариант песчаном слое дорожной конструкции

Из графиков видно, что увеличение толщины песчаного основания практически не сказывается на увеличении прочностных характеристик дорожной одежды.

35 45 55 65 75 85 95 35

Толщина дорожной одежды, см

—•—Действующее активное напряжение сдвига 1-й вариант —•—Предельное активное напряжение сдвига 1-й вариант

— Действующее активное напряжение сдвига 2-й вариант

— •— Предельное активное напряжение сдвига 2-й вариант

Рис. 3. Напряжения сдвига и коэффициент прочности в

Но без песчаной прослойки дорожной конструкции не обойтись, т.к. она выполняет дренирующие, морозоустойчивые и др. функции, но укрепление песчаного и грунтового основания возможно не целесообразно в связи с низкими физико-механическими свойствами материала.

Выводы:

1. В двухслойной дорожной конструкции из щебня и песка, наиболее слабым местом является песчаное основание.

2. Для уменьшения накапливания действующих напряжений в песчаном слое необходимо их перехватывать в вышележащих слоях, что видно из рис. 3.

3. Для исключения увеличения тол-

щины щебеночного слоя можно использовать армирующие мероприятия - укладку геосинтетических материалов.

Библиографический список

1. Занин А.А. Оценка целесообразности и направления совершенствования дорожных одежд лесных автомобильных дорог // Лесотехнический журнал. Воронеж, 2011. Вып. №2. С. 13-17.

2. Дорожные одежды из местных материалов / ред. А. К. Славуцкий. - Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1977. 264 с.

DOI: 10.12737/1772 УДК 630*160.2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРЕЗУЮЩИХ ДВИЖЕНИЕ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОПОЕЗДОВ ПО УЧАСТКУ МАГИСТРАЛИ ОБЩЕГО

ПОЛЬЗОВАНИЯ

кандидат технических наук, профессор кафедры промышленного транспорта,

строительства и геодезии В. Н. Макеев заведующий кафедрой промышленного транспорта, строительства и геодезии, доктор технических наук, профессор С. И. Сушков кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры математики А. И. Фурменко

студент М. С. Солопанов ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» sushkov@mail.ru, vglta@vglta.vrn.ru

В настоящее время, как правило, и особенно в малолесных регионах специализированный подвижной состав доставляет хлысты или сортименты с лесосеки на нижний склад лесопромышленного предприятия, двигаясь, часть маршрута по лесовозным дорогам, а часть по магистралям общего пользования.

Технические характеристики лесовозного автопоезда (автомобиля - сорти-ментовоза) въезда существенно влияют на особенности его на магистраль общего пользования и движение его по участку магистрали до съезда с него.

При моделировании этого процесса перехода автопоезда (автомобиля - сорти-