герб

√ќ—“ы

флаг

—борник ƒороги и мосты. —борник. ¬ыпуск 16/2

‘≈ƒ≈–јЋ№Ќќ≈ ƒќ–ќ∆Ќќ≈ ј√≈Ќ“—“¬ќ (–ќ—ј¬“ќƒќ–)
‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»

—Ѕќ–Ќ» 

ƒќ–ќ√» » ћќ—“џ

¬ыпуск 16/2

ћќ— ¬ј 2006

—одержание

ѕ–≈ƒ»—Ћќ¬»≈

–аздел I Ё ќЌќћ» ј » ”ѕ–ј¬Ћ≈Ќ»≈ ¬ ƒќ–ќ∆Ќќћ ’ќ«я…—“¬≈

ќ ѕ–ќ√Ќќ«»–ќ¬јЌ»» ѕќ“–≈ЅЌќ—“» ¬ ‘»ЌјЌ—»–ќ¬јЌ»»  јѕ»“јЋ№Ќќ√ќ –≈ћќЌ“ј Ќј ќ—Ќќ¬≈ –≈«”Ћ№“ј“ќ¬ ƒ»ј√Ќќ—“» » ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√

Ё ќЌќћ»„≈— ќ≈ ќЅќ—Ќќ¬јЌ»≈  ќЋ»„≈—“¬ј ѕ”Ќ “ќ¬ —Ѕќ–ј ѕЋј“џ «ј ѕ–ќ≈«ƒ ѕќ ƒќ–ќ∆Ќџћ —ќќ–”∆≈Ќ»яћ

ќ ћ≈“ќƒќЋќ√»» ‘”Ќ ÷»ќЌјЋ№Ќќ…  Ћј——»‘» ј÷»» ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ ƒЋя ÷≈Ћ≈… »’ ћќƒ≈–Ќ»«ј÷»»

—»—“≈ћЌџ… јЌјЋ»« ‘ј “ќ–ќ¬, —ѕќ—ќЅ—“¬”ёў»’ ƒќ–ќ∆Ќќ… ј¬ј–»…Ќќ—“» ¬ –ќ——»…— ќ… ‘≈ƒ≈–ј÷»»

–аздел II ѕ–ќ≈ “»–ќ¬јЌ»≈ » —“–ќ»“≈Ћ№—“¬ќ ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√

ќЅ »—ѕќЋ№«ќ¬јЌ»» јѕѕј–ј“ј Ќ≈„≈“ »’ ћЌќ∆≈—“¬ » “≈ќ–»» ¬ќ«ћќ∆Ќќ—“≈… ƒЋя ќ÷≈Ќ »  ј„≈—“¬ј —“–ќ»“≈Ћ№—“¬ј ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќќ… ƒќ–ќ√»

ћќƒ≈Ћ»–ќ¬јЌ»≈ ѕќ¬≈ƒ≈Ќ»я —ЋјЅџ’ ќ—Ќќ¬јЌ»… Ќј—џѕ≈… ѕ–ќћџ—Ћќ¬џ’ ƒќ–ќ√ ѕ–» ¬ќ«ƒ≈…—“¬»» ѕќ¬“ќ–яёў»’—я ƒ»Ќјћ»„≈— »’ Ќј√–”«ќ 

—–ј¬Ќ≈Ќ»≈ ¬ ЋјЅќ–ј“ќ–Ќџ’ ”—Ћќ¬»я’ ”—“јЋќ—“Ќќ… ƒќЋ√ќ¬≈„Ќќ—“» Ќ≈ ќ“ќ–џ’ “»ѕќ¬ ј—‘јЋ№“ќЅ≈“ќЌќ¬ ƒЋя ƒќ–ќ∆Ќџ’ ѕќ –џ“»…

ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ‘ј “»„≈— »’ ћќƒ”Ћ≈… ”ѕ–”√ќ—“» Ќ≈∆≈—“ »’ ƒќ–ќ∆Ќџ’ ќƒ≈∆ƒ — »—ѕќЋ№«ќ¬јЌ»≈ћ –≈«”Ћ№“ј“ќ¬ ¬»«”јЋ№Ќќ… ќ÷≈Ќ » —ќ—“ќяЌ»я ƒќ–ќ∆Ќќ√ќ ѕќ –џ“»я

ѕ–ќ√–≈——»¬Ќџ≈ ћ≈“ќƒџ »Ќ∆≈Ќ≈–ЌќЦ√≈ќЋќ√»„≈— »’ »«џ— јЌ»… ѕ–» —“–ќ»“≈Ћ№—“¬≈ ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ Ќј ЅќЋќ“ј’

–аздел III –≈ћќЌ“ » —ќƒ≈–∆јЌ»≈ ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√

ќЅќ—Ќќ¬јЌ»≈ –≈—”–—ќ≈ћ ќ—“» ѕ–ќ≈ “ќ¬ «»ћЌ≈√ќ —ќƒ≈–∆јЌ»я ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ — ”„≈“ќћ ‘ј “ќ–ќ¬ –»— ј

јЌјЋ»« «»ћЌ≈√ќ —ќƒ≈–∆јЌ»я ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ ¬ —≈¬≈–Ќџ’ –≈√»ќЌј’ –ќ——»» (Ќј ќ—Ќќ¬≈ ƒјЌЌџ’ јЌ ≈“»–ќ¬јЌ»я)

ќ—ќЅ≈ЌЌќ—“» ѕ–ќ≈ “»–ќ¬јЌ»я ƒќ–ќ∆Ќџ’  ќЌ—“–” ÷»… Ќј ”„ј—“ ј’ ”Ў»–≈Ќ»я ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√

ќ÷≈Ќ ј ѕ–ќ„Ќќ—“» ∆≈—“ »’ ƒќ–ќ∆Ќџ’ ќƒ≈∆ƒ ƒ»Ќјћ»„≈— »ћ Ќј√–”∆≈Ќ»≈ћ

–≈«”Ћ№“ј“џ Ё —ѕ≈–»ћ≈Ќ“јЋ№Ќџ’ »——Ћ≈ƒќ¬јЌ»… “–јЌ—ѕќ–“Ќќ-Ё —ѕЋ”ј“ј÷»ќЌЌџ’ ’ј–ј “≈–»—“»  » ¬ќƒЌќ-“≈ѕЋќ¬ќ√ќ –≈∆»ћј √–”Ќ“ќ¬ Ќј ”„ј—“ ј’ ‘≈ƒ≈–јЋ№Ќџ’ ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ ћќ— ќ¬— ќ… ќЅЋј—“»

ќ  ќ––≈Ћя÷»» √–”«ќѕќƒЏ®ћЌќ—“» » ј√–≈——»¬Ќќ—“» √–”«ќ¬џ’ ј¬“ќћќЅ»Ћ≈… Ќј ƒќ–ќ∆Ќ”ё ќƒ≈∆ƒ”*

–аздел IV —“–ќ»“≈Ћ№—“¬ќ, –≈ћќЌ“ » —ќƒ≈–∆јЌ»≈ ћќ—“ќ¬

»——Ћ≈ƒќ¬јЌ»≈ –јЅќ“џ Ќјƒќѕќ–Ќџ’ «ќЌ ѕЋ»“Ќќ√ќ ѕ–ќЋ≈“Ќќ√ќ —“–ќ≈Ќ»я Ё—“ј јƒџ —ќ —“ќЋЅ„ј“џћ» ќѕќ–јћ»

–ј—„≈“Ќџ… јЌјЋ»« ∆»¬”„≈—“» ∆≈Ћ≈«ќЅ≈“ќЌЌџ’ ѕ–ќЋ≈“Ќџ’ —“–ќ≈Ќ»… ј¬“ќƒќ–ќ∆Ќџ’ ћќ—“ќ¬

ћ≈“ќƒџ “»ѕќЋќ√»„≈— ќ… √–”ѕѕ»–ќ¬ » ћќ—“ќ¬џ’ —ќќ–”∆≈Ќ»… ѕ–» –ј«–јЅќ“ ≈ Ќќ–ћј“»¬ќ¬ «ј“–ј“ Ќј »’ –≈ћќЌ“

»——Ћ≈ƒќ¬јЌ»≈ ѕ–≈ƒ≈Ћ№Ќџ’ —ќ—“ќяЌ»… ј–ћќ√–”Ќ“ќ¬џ’  ќЌ—“–” ÷»…  ј  ќ—Ќќ¬јЌ»… ”—“ќ≈¬ ƒ»¬јЌЌќ√ќ “»ѕј

–аздел V ќ–√јЌ»«ј÷»я » Ѕ≈«ќѕј—Ќќ—“№ ƒќ–ќ∆Ќќ√ќ ƒ¬»∆≈Ќ»я

ќЅ ”“ќ„Ќ≈Ќ»» ћ≈“ќƒј Ђ»“ќ√ќ¬ќ√ќ  ќЁ‘‘»÷»≈Ќ“ј ј¬ј–»…Ќќ—“»ї ƒЋя ќ÷≈Ќ » Ѕ≈«ќѕј—Ќќ—“» ѕ–»ћ≈Ќ»“≈Ћ№Ќќ   —ќ¬–≈ћ≈ЌЌџћ ”—Ћќ¬»яћ ƒ¬»∆≈Ќ»я

‘ј “ќ–џ, ¬Ћ»яёў»≈ Ќј —–ќ  —Ћ”∆Ѕџ ƒќ–ќ∆Ќќ… –ј«ћ≈“ »

»——Ћ≈ƒќ¬јЌ»я ¬Ћ»яЌ»я ѕј–јћ≈“–ќ¬ ѕќѕ≈–≈„Ќќ√ќ ѕ–ќ‘»Ћя ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ Ќј Ѕ≈«ќѕј—Ќќ—“№ ƒ¬»∆≈Ќ»я

ѕ–≈ƒ»—Ћќ¬»≈

”спешна€ реализаци€ сто€щих перед дорожной отраслью задач, св€занных с ускорением развити€ и повышением транспортно-эксплуатационных качеств сети автомобильных дорог общего пользовани€ в значительной степени зависит от целенаправленной технической политики в сфере развити€ науки и технологий, основанной на получении и эффективном применении новых научных знаний в области проектировани€, строительства и эксплуатации дорог.

¬ очередном отраслевом сборнике научных трудов Ђƒороги и мостыї нашли отражени€ последние исследовани€ ученых и специалистов ведущих научных, проектных и производственных дорожных организаций, вузовской науки по широкому кругу практических вопросов, актуальных дл€ дорожного хоз€йства.

¬ сборник вошли статьи, касающиес€ развити€ новых методов экономики и управлени€ в дорожном хоз€йстве, в которых предлагаетс€ решение вопросов прогнозировани€ потребности в финансовых ресурсах дл€ реализации программ ремонта автомобильных дорог с учетом результатов их диагностики, проектировани€ и строительства платных дорог, развити€ функциональной классификации автомобильных дорог дл€ целей их модернизации, а также оценки и прогнозировани€ социально-экономических последствий дорожной аварийности в –оссийской ‘едерации на основе многофакторного анализа.

«начительное место в сборнике уделено публикаци€м, содержание которых отражает новые научные подходы к решению проблем повышени€ качества строительства и проектировани€ автомобильных дорог, в том числе в особых услови€х. ¬ этот раздел сборника вошли новые теоретические разработки в области оценки качества строительства дорог, проектировани€ дорожных одежд и насыпей на слабых основани€х, представлены прогрессивные методы инженерно-геологических изысканий на дорогах, а также оценки прочности дорожных одежд и долговечности асфальтобетонных покрытий.

¬ сборнике отражены основные результаты исследований по совершенствованию методов ремонта и содержани€ дорог. ќсобое место уделено научным исследовани€м, направленным на разработку новых технологий зимнего содержани€ дорог с учетом международной практики дл€ их применени€ в северных регионах –оссийской ‘едерации. ѕо-новому освещены решени€ задач уширени€ проезжей части при капитальном ремонте дорог, оценки прочности жестких дорожных одежд. ѕредставлены результаты исследований, направленных на обеспечение сохранности автомобильных дорог - даны рекомендации по оптимальным срокам ограничени€ осевых нагрузок, а также уточненные методы расчета воздействи€ на дорожную одежду грузовых автомобилей.

ќдин из разделов сборника посв€щен исследовани€м в области строительства, ремонта и содержани€ мостовых сооружений. ¬ этом разделе представлены теоретические обосновани€ и расчетные методы оценки живучести железобетонных пролетных строений мостов, повышени€ прочности плитных пролетных строений эстакад, а также новые способы определени€ затрат на ремонт мостовых сооружений.

«авершает сборник сери€ статей, посв€щенных решению одной из наиболее актуальных проблем - сокращению дорожной аварийности. ¬ них представлены уточненные методы вы€влени€ участков дорог с опасными услови€ми движени€, способы повышени€ безопасности движени€ на основе совершенствовани€ параметров поперечного профил€ автомобильных дорог, повышени€ сроков службы дорожной разметки.

¬ целом, представленные в отраслевом сборнике научных трудов материалы могут быть использованы специалистами-практиками дл€ решени€ широкого спектра задач повышени€ качества и эффективности дорожных работ в соответствии с прин€той –ќ—ј¬“ќƒќ–ќћ в 2006 г.  онцепцией обеспечени€ качества в дорожном хоз€йстве.

Ќачальник управлени€ ќрганизации госзаказа и научно-технических исследований –ќ—ј¬“ќƒќ–ј, канд. экон. наук ¬.ѕ. ¬олодькин

–аздел I
Ё ќЌќћ» ј » ”ѕ–ј¬Ћ≈Ќ»≈ ¬ ƒќ–ќ∆Ќќћ ’ќ«я…—“¬≈

ќ ѕ–ќ√Ќќ«»–ќ¬јЌ»» ѕќ“–≈ЅЌќ—“» ¬ ‘»ЌјЌ—»–ќ¬јЌ»»  јѕ»“јЋ№Ќќ√ќ –≈ћќЌ“ј Ќј ќ—Ќќ¬≈ –≈«”Ћ№“ј“ќ¬ ƒ»ј√Ќќ—“» » ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√

 андидаты технических наук
¬. . јпестин, A . M . —трижевский
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

“ранспортной стратегией –оссии предусматриваетс€ дальнейшее совершенствование дорожного хоз€йства и улучшение транспортно-эксплуатационного состо€ни€ автомобильных дорог. ¬ св€зи с этим поднимаютс€ вопросы потребности обеспечени€ финансировани€ дорожного хоз€йства и, в частности, необходимости повышени€ объема затрат на капитальный ремонт федеральных автомобильных дорог.

ƒл€ оценки потребности в финансировании капитального ремонта ‘√”ѕ –осдорнии разработана методика, позвол€юща€ прогнозировать затраты, опира€сь на результаты диагностики дорог из јЅƒƒ Ђƒорогаї.

»звестно, что критерием проведени€ капитального ремонта €вл€етс€ снижение несущей способности дорожной конструкции до уровн€, при котором ещЄ обеспечиваетс€ расчетна€ надежность дорожной одежды и соответствующее ей предельное состо€ние покрыти€ по ровности. ѕоэтому в основу предлагаемой методики положен прогноз изменени€ фактического состо€ни€ дорожных одежд по прочности с оценкой остаточного срока их службы, по результатам которого планируютс€ затраты дл€ ежегодного финансировани€ капитального ремонта.

ќценку прочности дорожной одежды осуществл€ют в соответствии с ќƒЌ 218.1.052-2002 [ 1], предусматрива€ усиление конструкции в момент, когда ее остаточный срок службы не превышает 1-2 лет, не допуска€ Ђлавинногої снижени€ модул€ упругости дорожной конструкции. ¬еличину остаточного срока службы дорожной одежды ост определ€ли в соответствии с ѕравилами диагностики и оценки состо€ни€ дорог ќƒЌ 218.0.006-2002 [ 2] с уточнением используемых показателей по ќƒЌ 218.1.052-2002:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (1)

где

q - показатель роста интенсивности движени€ во времени ( q > l );

N 1 - фактическа€ интенсивность движени€, приведенна€ к расчетной нагрузке;

g - параметр, принимаемый в зависимости от типа дорожной одежды;

w * - коэффициент, учитывающий агрессивность воздействи€ расчетных автомобилей в разных погодно-климатических услови€х;

ј; ¬ - эмпирические коэффициенты, характеризующие способность дорожной одежды сопротивл€тьс€ воздействию многократно повтор€ющихс€ нагрузок;

ф - фактический модуль упругости дорожной конструкции на рассматриваемый момент времени, ћѕа;

Xi - параметр, завис€щий от проектной надежности дорожной одежды;

 ѕ– - коэффициент относительной прочности дорожной одежды;

 –≈√ - региональный коэффициент;

KZ - показатель, определ€ющий особенность работы дорожной одежды под воздействием движени€;

 —» - коэффициент, учитывающий сопротивление конструктивных слоев дорожной одежды сдвигу и раст€жению при изгибе.

ќстаточный срок службы дорожных одежд федеральных автомобильных дорог разных категорий определ€ли по характерным участкам, различающихс€ фактической интенсивностью движени€ транспортного потока и модулем упругости дорожных конструкций. ƒифференцирование дорог осуществл€ли из расчета, чтобы характерные участки различались по модулю упругости не более 12-15%.

ѕриведение состава движени€ к расчетным нагрузкам осуществл€ли в соответствии с ќƒЌ 218.046-01 [ 3]. —остав движени€ прин€т одинаковым дл€ всех дорог, % - в среднем: легковые - 20, грузовые автомобили типа √ј« -23, грузовые автомобили типа «»Ћ -25, грузовые автомобили типа ћј« - 17, автопоезда типа  амј« - 10, автобусы типа Ћј« -5.

“ребуемые модули упругости дорожных конструкций ф назначали (в соответствии с [ 1]) на перспективу, соответствующую региональным нормам межремонтных сроков службы дорожных одежд [ 4]. ѕри этом дл€ дорог I - III категорий рассматривали конструкции с дорожными одеждами капитального типа, а дл€ дорог IV категорий - облегченные конструкции.

«атраты на капитальный ремонт ( –) определ€ли в соответствии с ќƒЌ 218.0.006-2002 [ 2] по формуле стоимости усилени€, уточненной коэффициентом удорожани€  уд, учитывающим дополнительные затраты при капитальном ремонте, св€занным с перестройкой дорожной одежды, восстановлением водопропускных труб, перестройкой примыканий и устройством дополнительных полос на подъем.

 – = 4000Ј(2,7180,0075Ј E тр - 2,7180,0075Ј≈ф)Ј Z д Ј¬шЈ тЈ’дЈ уд, руб/км ††††††††††††††††††††††††††† (2)

где

Zд - эмпирический коэффициент, учитывающий затраты по другим видам работ, осуществл€емым одновременно с работами по усилению дорожной одежды;

¬ш - ширина проезжей части, м;

 т - территориальный коэффициент стоимости;

д - коэффициент изменени€ стоимости усилени€ дорожной одежды по отношению к 1991 году:

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (3)

где St - текущий курс рубл€.

 оэффициент удорожани€:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (4)

где

у - затраты на усиление дорожной одежды по ќƒЌ 218.0.006-2002, руб/км;

к - полные затраты на капитальный ремонт, руб/км.

— использование данных –осавтодора о средней стоимости 1 км капитального ремонта в 2006 г. значение коэффициента удорожани€ колеблетс€ в пределах 1,53 - 5,48 дл€ федеральных дорог I - IV категорий. ѕо данным –осдорнии значение этого коэффициента может достигать, соответственно, величин 2,32 - 4,8.

¬ качестве примера использовани€ предлагаемой методики в табл. 1 представлены исходные данные из јЅƒƒ Ђƒорогаї, а в табл. 2 - результаты расчета остаточных сроков службы дорожных одежд, требуемых модулей упругости конструкций и требуемых затрат на капитальный ремонт федеральных автомобильных дорог I - IV категорий, расположенных в I - II дорожно-климатических зонах.

–асчеты свидетельствуют, что при прин€том условии ремонта (критерий - остаточный срок службы дорожной одежды) необходимые затраты на капитальный ремонт федеральных автомобильных дорог, расположенных только в I - II дорожно-климатических зон (ƒ «) составл€ют более 35 млрд.руб., что в насто€щее врем€ [ 5] значительно превышает фактические объемы финансирование капитального ремонта (15,826 млрд.руб.). ѕринима€ это во внимание, указанна€ стратеги€ капитального ремонта участков дорог с остаточным сроком службы до 1-2 лет €вл€етс€ преждевременной. ¬ насто€щее врем€ целесообразно в первую очередь капитально ремонтировать дороги с полностью выработанным ресурсом по сроку службы дорожной одежды (“ост = 0). ѕри этом потребуетс€ капитально отремонтировать 127 км + 250 км + 180 км соответственно дорог I , II и IV категорий с общими затратами всего ~ 7 млрд.руб. ¬ следующем текущем году капитальный ремонт потребуетс€ на дорогах с остаточным сроком службы 1 год (187 + 557 + 527 км дорог, соответственно, I , II и III категорий) с затратами ~ 12,7 млрд.руб.

 онкретные адреса выполнени€ работ определ€ют по данным јЅƒƒ Ђƒорогаї. ¬ случае если капитальный ремонт будет выполнен не полностью, необходимо предусматривать дополнительные затраты на ликвидацию недоремонта (рис.1).

ѕо результатам ежегодно выполн€емых работ уточн€ют исходные данные (см. табл. 1 и пересчитывают потребность в затратах на капитальный ремонт.

јналогично может быть оценена потребность в затратах на капитальный ремонт дорог, расположенных в других дорожно-климатических зонах.

ѕредложенна€ методика позвол€ет организовать ежегодный мониторинг изменени€ состо€ни€ дорожных одежд по прочности и осуществл€ть прогноз потребности в финансировании капитального ремонта федеральных автомобильных дорог по критерию остаточного срока службы дорожных одежд.

–ис.1. –ост дополнительных затрат на капитальный ремонт с учЄтом задержек проведени€ ремонтных работ (данные ƒирекции ƒороги –оссии)

“аблица 1

»сходные данные диагностики автомобильных дорог на 2005 год ( I - II † ƒ «)

 атегори€ дорог

ѕоказатели

‘актический модуль упругости (≈ф), ћѕа

116

124

143

164

188

216

249

287

330

379

436

466

I

N , авт/сут

27700

13640

17214

18483

16873

17071

20434

32282

29755

45805

73961

47735

L , км

8,64

9,07

11,9

97,41

187,21

295,03

220,78

132,84

36,61

17,85

4,24

4,24

II

N , авт/сут

5207

5303

5032

5655

4952

4863

7977

10317

11041

9995

L , км

48,12

67,68

134,56

557,06

1103,93

1874,97

1484,9

604,39

220,27

13,87

III

N , авт/сут

1802

1845

2126

3221

2877

3224

4297

3424

5697

4488

L , км

232,44

294,1

467,39

1320

2126,63

2145,36

935,54

276,95

72,32

0,84

IV

N , авт/сут

2015

2666

3961

1974

3768

3480

2449

2017

L , км

117,13

38,49

23,65

132,06

254,74

139,85

56,91

2,28

“аблица 2

–езультаты расчета остаточного срока службы, “ост (лет)

I

ост

0

0

0

0

1

2

6

17

II

ост

0

0

0

1

2

5

9

22

III

ост

1

1

2

3

9

20

IV

ост

0

0

0

2

3

10

¬еличины требуемого модул€ упругости дорожной конструкции ≈тр, ћѕа

I

тр

293,9

275

281,2

283,1

280,7

281

II

тр

253,8

254,3

252,9

256

252,5

III

тр

192,6

193,2

196,4

IV

тр

203,4

210

219,2

203

“ребуемые затраты на капитальный ремонт —кр, млн.руб

ќбщие затраты, %

I

кр

184,8963

154,9841

202,8162

1541,46

2468,151

3002,01

7554,318

II

кр

640,5337

875,3909

1550,434

5832,237

8663,193

17561,79

III

кр

2031,911

2392,651

3174,602

7599,165

IV

кр

1401,51

478,4046

288,4388

830,9475

2999,301

»того

35714,57

«атраты по участкам при полном выработанном ресурсе (“ o ст = 0) »того 7318,88 млн,руб.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. ќƒЌ 218.1.052-2002. ќценка прочности и расчет усилени€ нежестких дорожных одежд.(взамен ¬—Ќ 52-89) /–осавтодор ћинистерства транспорта –‘, -ћ. : »нформавтодор, 2002.

2. ќƒЌ 218.0.006-2002 "ѕравила диагностики и оценки состо€ни€ автомобильных дорог" (¬замен ¬—Ќ 6-90) /–осавтодор. - ћ: »нформавтодор, 2002.

3. ќƒЌ 218.046-01. ѕроектирование нежестких дорожных одежд /–осавтодор. ћинистерства транспорта –‘. - ћ.: »нформавтодор, 2001.-145 с.

4. –егиональные и отраслевые нормы межремонтных сроков службы нежестких дорожных одежд и покрытий ( ¬—Ќ 41-88) / ћинавтодор –—‘—–. - ћ.: ÷ЅЌ“» ћинавтодора –—‘—–, 1988.-8с.

5. ј.¬. „ернигов, ». . ћатвеев. ќсновные направлени€ повышени€ уровн€ содержани€ автомобильных дорог и искусственных сооружений на них. //—ообщение на семинаре ЂЋетнее содержание автодорог и искусственных сооружений и их транспортно-эксплуатационное состо€ниеї. - г. ѕавловск, 26 июн€-01 июл€ 2006 г.

Ё ќЌќћ»„≈— ќ≈ ќЅќ—Ќќ¬јЌ»≈  ќЋ»„≈—“¬ј ѕ”Ќ “ќ¬ —Ѕќ–ј ѕЋј“џ «ј ѕ–ќ≈«ƒ ѕќ ƒќ–ќ∆Ќџћ —ќќ–”∆≈Ќ»яћ

ƒ-р экон. наук Ё.¬. ƒингес (ћјƒ»-√“”),
инж. ј.¬. —тепанов (ќјќ Ђћосавтодор и партнерыї)

–еализаци€ разработанных в последние годы инвестиционных проектов создани€ платных автомобильных дорог в –оссии предъ€вл€ет повышенные требовани€ к их технико-экономическому обоснованию, так как какой-либо опыт коммерческого строительства и эксплуатации дорожных сооружений в нашей стране до насто€щего времени практически отсутствует. ќсобенно это относитс€ к вопросам создани€ и обеспечени€ нормальных условий жизнеде€тельности, необходимых в таких случа€х систем сбора платы за проезд, которые в цел€х эффективного функционировани€ платных дорожных сооружений должны предусматривать:

Х выбор оптимальных схем размещени€, числа и объемно-планировочных решений пунктов сбора платы за проезд в зависимости от условий функционировани€ платных дорожных сооружений;

Х рационализацию способов сбора платы за проезд и режима работы пунктов взимани€ платы за проезд;

Х наименьшие затраты на организацию и эксплуатацию системы сбора платы за проезд при заданном режиме пропуска транспортных средств через пункты взимани€ платы за проезд;

Х исключение несанкционированного проезда транспортных средств по платному дорожному сооружению;

Х пропуск в свободном режиме (без задержек) транспортных средств, обладающих правом бесплатного проезда по дорожному объекту;

Х адаптацию системы сбора платы за проезд к изменению условий и режимов движени€ транспортных средств, а также к проведению различного рода профилактических и ремонтно-восстановительных меропри€тий на платных дорожных объектах.

ќчевидно, что выполнение указанных требований невозможно без соответствующих многовариантных проработок конкурентоспособных схем, способов и организационных форм проектировани€ систем платы за проезд по дорожным сооружени€м и разработки руководства или методических рекомендаций по их экономическому обоснованию. ¬месте с тем, следует констатировать, что до недавнего времени такого рода документы никем не разрабатывались.

¬ св€зи с этим высокую актуальность и несомненный практический интерес представл€ет исследование экономических вопросов, св€занных с формированием эффективных систем сборы платы за проезд по коммерческим дорожным сооружени€м с учетом конкретных условий их строительства и эксплуатации.

 ак известно из зарубежного опыта инвестировани€ в строительство платных автомобильных дорог, плата за проезд транспортных средств в общих доходах от их коммерческой эксплуатации составл€ет 85-95% [ 1, 2] и поэтому от степени соответстви€ размеров запланированного и фактического ее сборов в первую очередь завис€т результаты финансовой де€тельности всех без исключени€ участников инвестиционного процесса. ѕрактика строительства коммерческих транспортных объектов во всем мире нагл€дно свидетельствует о том, что именно снижение фактического уровн€ сбора платы за проезд транспортных средств по сравнению с прогнозируемым приводит к крупным финансовым потер€м и даже банкротствам управл€ющих компаний в этой весьма капиталоемкой и рискованной сфере привлечени€ частного капитала.

 онечно, главной причиной недосбора платы за проезд €вл€етс€ переоценка платежеспособного спроса на дорожные услуги, т.е. допущенные при разработке бизнес-планов строительства платных дорожных сооружений ошибки в сторону завышени€ ожидаемой интенсивности движени€ по ним.

ќднако, нар€ду с такими ошибками, существенное вли€ние на величину фактических размеров движени€ и, следовательно, платы за проезд оказывают и возникающие при проектировании этих систем просчеты в определении рационального количества пунктов ее взимани€, их размещени€, способов и технологии сбора платы за проезд.

¬ св€зи с этим одной из наиболее важных задач проектировани€ указанных систем €вл€етс€ задача оптимизации количества пунктов сбора платы за проезд, котора€ в самом общем виде может быть сформулирована следующим образом. ƒл€ заданных условий движени€ транспортных средств по платному дорожному сооружению требуетс€ определить такое количество размещаемых на нем пунктов сбора платы за проезд (ѕ—ѕ), при котором суммарные дисконтированные затраты на их создание и обслуживание (включа€ стоимость потерь времени в очереди на ожидание этого обслуживани€) были бы минимальными.

¬ формализованном виде критерий решени€ этой задачи можно записать следующем образом:

†††††††††††††††††††††††††††††† (1)

где

Q - количество пунктов сбора платы за проезд;

q - пор€дковый номер пункта сбора платы за проезд ( q = 1,2, ... , Q );

Kq - капитальные вложени€ в строительство q -г o пункта сбора платы за проезд;

 рд - затраты на строительство дополнительных пунктов сбора платы за проезд в св€зи с увеличением интенсивности движени€ по платному дорожному сооружению;

C об qt - годовые затраты на обслуживание q -г o пункта сбора платы за проезд в t -м году;

t рд - расчетный срок строительства дополнительных пунктов;

ρ qt - потери от простоев транспортных средств у q -г o пункта взимани€ платы за проезд в t -м году;

ср - срок сравнени€ вариантов (рекомендуетс€ принимать равным 10 годам);

- норма дисконта при расчете коммерческой эффективности.

»з анализа составл€ющих критери€ ( 1) следует, что основна€ сложность его практического применени€ состоит в расчете потерь от ожидани€ автомобил€ми обслуживани€ у пунктов сбора платы за проезд. ¬месте с тем, нетрудно показать [ 3], что в услови€х пуассоновского закона прибыти€ к ним автомобилей, данные потери могут быть достаточно легко установлены по базовым формулам теории массового обслуживани€ (табл.1).

“аблица 1

ѕредельные характеристики функционировани€ многоканальной системы сбора платы за проезд с ожиданием

є п/п.

Ќаименование предельных характеристик

–асчетные формулы

1

ѕоказатель загрузки системы сбора платы за проезд, ρ

ρ = λ/μ,

λ - интенсивность движени€ автомобилей;

μ - интенсивность обслуживани€ на ѕ—ѕ

2

ѕоказатель загрузки системы в расчете на один ѕ—ѕ, ψ

ψ = ρ /n,

п - количество пунктов сбора платы за проезд

3

¬еро€тность того, что все ѕ—ѕ свободны, р0

4

¬еро€тность k -го состо€ни€ системы р k

5

—реднее число автомобилей

в очереди,

6

—реднее врем€ ожидани€ в

очереди,

7

—реднее врем€ обслуживани€

автомобил€,

Ќа основе критери€ ( 1) и расчетных формул табл.1 авторами статьи была разработана специальна€ программа расчетов оптимального количества пунктов взимани€ платы за проезд в системе электронных таблиц Microsoft Excel .

ƒл€ иллюстрации возможностей разработанной программы рассмотрим пор€док проектировани€ с ее использованием одноканальной и многоканальной систем сбора платы за проезд.

¬ первую очередь отметим, что использование одноканальной системы сбора платы за проезд €вл€етс€ эффективным только при относительно небольшой интенсивности движени€ по платному дорожному сооружению, котора€, как показали выполненные расчеты, не может превышать 120 авт/ч даже при самой высокой средней скорости их обслуживани€ на пункте взимани€ платы за проезд, равной 5 авт./с.  ак видно на рис.1, начина€ примерно с этой интенсивности движени€, имеет место резкое увеличение расходов, св€занных с организацией платного проезда, при наличии только одного пункта сбора платы за проезд по сравнению с двум€, что обусловлено существенным ростом стоимости простоев автомобилей в очереди на обслуживание к этому пункту.

–ис.1. —опоставление суммарных затрат на организацию платного проезда при одно канальной и двухканальной системах сбора платы за проезд
ЧЧ одноканальна€ система †† Ц Ц двухканальна€ система

ќчевидно, что со снижением интенсивности сбора платы за проезд рациональна€ область использовани€ одноканальной системы становитс€ еще меньше. “ак, например, при скорости обслуживани€ 6 авт/мин ее целесообразно примен€ть при интенсивности движени€ не превышающей 60 авт/ч, а при скорости обслуживани€ 4 авт/мин - при интенсивности движени€ не более 40 авт/ч.

¬месте с тем на практике возможны ситуации, когда даже при интенсивности движени€ превышающей 120 авт/ч создание двухканальной системы сбора платы за проезд технически невозможно или экономически нецелесообразно (например, в горных услови€х). ¬ таких случа€х оптимизаци€ проектных решений по организации платного пропуска транспортных средств сводитс€ к определению наиболее рационального режима их обслуживани€ на единственном пункте ее сбора. Ёто означает, что, при заданной интенсивности поступлени€ автомобилей на пункт сбора платы за проезд, необходимо так организовать их обслуживание (выбрать такой способ сбора платы за проезд), при котором простои автомобилей в ожидании этого обслуживани€ находились бы в пределах допустимых значений.

ѕодобна€ задача возникает и тогда, когда при определении способа сбора платы за проезд, нар€ду с уже учтенными факторами (затратами на создание и эксплуатацию пунктов сбора платы за проезд и стоимостью простоев автомобилей), приходитс€ рассматривать и другие факторы: рассто€ние, скорость и себестоимость пробега транспортных средств по платному дорожному сооружению.

 ак следует из теории массового обслуживани€, предельным режимом функционировани€ одноканальной системы сбора платы за проезд €вл€етс€ условие λ = μ, т.е. ситуаци€, при которой интенсивность поступлени€ автомобилей на ѕ—ѕ равна интенсивности их обслуживани€. ќднако така€ ситуаци€ на практике может возникнуть в единичных случа€х, так как при наличии альтернативного маршрута только редкий пользователь платного дорожного сооружени€ согласитьс€ сто€ть в большой очереди к этому пункту.

“ем не менее, очевидно, что допустимое врем€ ожидани€ обслуживани€ любым потенциальным потребителем платных дорожных услуг может быть оценено исход€ из выгодности дл€ него этих услуг. ѕри этом предельна€ ситуаци€ (св€занна€ с отказом от использовани€ платного дорожного сооружени€) будет иметь место тогда, когда экономи€ пользовател€ от проезда по нему будет равна нулю.

¬ математической форме указанное условие можно представить в следующем виде:

ѕож = η—ээ, ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (2)

где

ѕ - средн€€ стоимость 1 ч просто€ автомобил€, руб.;

ож - среднее врем€ ожидани€ автомобилем обслуживани€, ч;

э - средн€€ стоимость 1 ч эксплуатации автомобил€, руб.;

э - среднее врем€ движени€ по платному дорожному сооружению, ч;

η - дол€ экономии от снижени€ себестоимости пробега по платному дорожному сооружению по сравнению с альтернативным (бесплатным).

≈сли исходить, что отношение э /ѕ в формуле (2) дл€ заданного транспортного потока €вл€етс€ посто€нным и прин€ть его равным b , то отношение времени ожидани€ автомобил€ в этом потоке ко времени движени€ можно представить следующим образом:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (3)

ƒопустим, что дол€ экономии от снижени€ себестоимости пробега составл€ет 5% (η = 0,05), a b = 3, тогда максимальное врем€ ожидани€ автомобилем обслуживани€ не должно превышать 15% времени проезда по платному дорожному сооружению (ож = 0,15э ). — использованием формулы Ћиттла [ 3] можно установить, что при указанных значени€х η и b максимально возможное количество автомобилей в очереди N ож не должно превышать 0,15λэ .

»сход€ из этих регламентирующих условий и варьиру€ показател€ми интенсивности движени€ и обслуживани€ автомобилей на пункте сбора платы за проезд, можно дл€ любой конкретной ситуации определить диапазон возможных их соотношений, при которых потребител€м дорожных услуг целесообразно использовать платное дорожное сооружение. ƒл€ этого сначала надо рассчитать среднее врем€ движени€ автомобилей по платному дорожному сооружению, а затем с использованием формулы (3) определить максимально допустимое врем€ их ожидани€ обслуживани€ и, следовательно, требуемые параметры проектируемой системы сбора платы за проезд.

— целью упрощени€ решени€ этой задачи, предполагающей в конченом итоге установление эффективной области использовани€ одноканальной системы сбора платы за проезд, были построены графики зависимостей основных параметров данной системы массового обслуживани€ (веро€тности ожидани€ обслуживани€, среднего количества автомобилей в очереди и среднего времени пребывани€ их в очереди) от интенсивности их движени€ и обслуживани€, которые приведены на рис. 2 - рис. 4.

јнализ указанных графиков позвол€ет сделать следующие выводы:

- имеет место нелинейна€ св€зь всех рассматриваемых показателей одноканальной системы сбора платы за проезд с интенсивностью обслуживани€ автомобилей, так как с ее увеличением степень вли€ни€ этого фактора на указанные показатели все более и более снижаетс€;

- зависимости среднего количества автомобилей в очереди и среднего времени их ожидани€ в очереди от интенсивности прибыти€ автомобилей к ѕ—ѕ при достаточно высокой интенсивности их обслуживани€ (начина€ с 10 авт/мин) €вл€ютс€ практически линейными.

ѕокажем пор€док использование одного из приведенных графиков на конкретном примере. ѕредположим, что рассматриваетс€ возможность устройства одноканальной системы сбора платы за проезд на мостовом переходе длиной 1,5 км. —редн€€ расчетна€ скорость движени€ автомобилей по нему составл€ет 90 км/ч. “аким образом, врем€ проезда по сооружению составл€ет 0,017 ч (1,5/90) или примерно 1 мин.

≈сли исходить из ранее прин€того допустимого соотношени€ между временем ожидани€ обслуживани€ и временем движени€ по платному объекту, равному 0,15, то, очевидно, что максимально возможное врем€ ожидани€ обслуживани€ не должно превышать 0,15 мин.

ќбратившись к рис. 4, нетрудно видеть, что данное условие будет соблюдатьс€ при скорости обслуживани€ автомобилей на ѕ—ѕ от 6 до 12 авт/мин при любой рассматриваемой интенсивности их движени€ (0,4-2 авт/мин), а также при скорости обслуживани€ 4 авт/мин при интенсивности движени€ до 1,5 авт/мин. ”казанные параметры в конечном итоге и определ€ют область рациональных решений по проектированию одноканальной системы сбора платы за проезд.

“еперь перейдем к рассмотрению пор€дка оптимизации принимаемых решений при проектировании многоканальной системы сбора платы за проезд. ƒл€ его иллюстрации решим следующую задачу.

ѕусть прогнозируема€ интенсивность движени€ автомобилей по платному дорожному сооружению составл€ет 10 авт/мин (600 авт/ч), а скорость их обслуживани€ на одном пункте взимани€ платы за проезд - 6 авт/мин. »звестно также, что стоимость строительства одного ѕ—ѕ (включа€ затраты на устройство соответствующей расширительной площадки, а также плату за землю) по ориентировочным расчетам может быть прин€та в размере 1050 тыс. руб., а стоимость его годового обслуживани€ - в размере 786 тыс. руб. —редн€€ стоимость просто€ одного автомобил€ в ожидании обслуживани€ дл€ прогнозируемого состава транспортного потока составл€ет 140 руб./ч.

“ребуетс€ рассчитать оптимальное количество пунктов взимани€ платы за проезд, если известно, что прин€та€ коммерческа€ норма дисконта составл€ет 12%.

–езультаты выполненных расчетов по критерию ( 1) приведены на графиках рис. 5.  ак видно из этого рисунка, при заданных услови€х движени€ и обслуживани€ автомобилей наиболее целесообразным €вл€етс€ создание п€ти пунктов взимани€ платы за проезд, так как только при таком их количестве обеспечиваетс€ минимум суммарных дисконтируемых затрат на организацию платного проезда, который в данном случае равен 30,091 млн.руб. Ћюбое другое решение, как в сторону снижени€ количества создаваемых пунктов сбора платы за проезд, так и в сторону их увеличени€ приводит к росту этих затрат.

јнализ представленных (см. рис. 5) графиков позвол€ет сделать вывод также и о том, что темп роста затрат на строительство и обслуживание системы сбора платы за проезд значительно меньше, чем темп снижени€ стоимости потерь автомобилей от ожидани€ в очереди в результате увеличени€ количества создаваемых ѕ—ѕ. Ёто свидетельствует о том, что снижение потерь от простоев автомобилей у пунктов взимани€ платы за проезд €вл€етс€ наиболее значимым и, как правило, решающим фактором при проектировании любых систем ее сбора.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. »ностранный опыт в области платных дорог и привлечени€ частного капитала в дорожном секторе. ¬ыступлени€ на международной конференции Ђ‘инансирование автомобильных дорогї ¬семирный банк. - ћ, 12-13 но€бр€ 1998 г.

2. ѕоложение в области организации платных автодорог и перспективы на будущее. ћатериалы семинара Ђќпыт японии по финансированию строительства платных автомобильных дорогї. -ћ:  орпораци€ Ђ“рансстройї, 1998.

3. Ћабскер Ћ.√., Ѕабешко Ћ.ќ. “еори€ массового обслуживани€ в экономической сфере. ”чебное пособие дл€ вузов. - ћ.: Ѕанки и биржи, ёЌ»“», 1998.

ќ ћ≈“ќƒќЋќ√»» ‘”Ќ ÷»ќЌјЋ№Ќќ…  Ћј——»‘» ј÷»» ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ ƒЋя ÷≈Ћ≈… »’ ћќƒ≈–Ќ»«ј÷»»

 андидаты техн. наук ћ.ћ. ƒев€тое,
».ћ. ¬илков€
(¬ол√ј—”)

ќбзор состо€ни€ безопасности дорожного движени€ в –оссийской ‘едерации [ 1], выполненный ≈вропейской конференцией министров транспорта (≈ ћ“), совместно со ¬семирной организацией здравоохранени€ (¬ќ«) и ¬семирным банком реконструкции и развити€, свидетельствует о том, что дорожна€ сеть –оссии конструктивно не рассчитана ни на безопасное пользование легковыми автомобил€ми при все более возрастающих объемах движени€, ни на обеспечение безопасности пешеходов. ¬ целом, нормы и правила инженерного обеспечени€ безопасности движени€, в отношении всей дорожной сети, низкие, лишены четкой детализации и плохо соблюдаютс€.

¬ св€зи с этим становитс€ очевидным, что безопасность дорожного движени€ должна стать центральным элементом планировани€, проектировани€, эксплуатации и модернизации дорожной сети, включающим целый спектр стратегий и меропри€тий.

 ак показывает опыт европейских стран, планирование с учетом безопасности движени€ включает классификацию дорог и установление пределов скорости движени€ в соответствии с функцией дороги, а также разделение, где это возможно, моторизованного движени€ от немоторизованного. Ёффективное проектирование - это самоочевидное, легко пон€тное пользовател€м расположение дорог, снижение скорости на определенных участках, обеспечение равномерности движени€, использование защитных дорожных ограждений и внедрение аудита безопасности.

ќдним из меропри€тий, необходимых дл€ повышени€ безопасности движени€ в –оссии, по мнению ≈ ћ“ [ 1], €вл€етс€ изменение классификации дорожной сети, которое предлагаетс€ включить в разрабатываемую в –оссии программу инженерного обеспечени€ безопасности дорожного движени€.

–екомендуетс€ пересмотреть существующую в –оссии классификацию дорог по подчиненности, прежде всего на городских территори€х, с тем, чтобы создать систему функциональной классификации, в достаточной мере учитывающую вопросы землепользовани€, участки возникновени€ ƒ“ѕ, транспортные и пешеходные потоки и задачи обеспечени€ безопасности движени€, включа€ регулирование скорости. Ёто позволит создать основу дл€ системного управлени€ безопасностью движени€ через стандарты на дорожные конструкции, ограничение скорости, планировку и эксплуатационные услови€ дорог, а также дл€ повышени€ безопасности движени€, в частности, за счет поощрени€ надлежащего выбора скорости движени€ в установленных пределах. »менно этому отвечает введенна€, в соответствии с постановлением правительства –‘, нова€ классификаци€ автомобильных дорог [ 2]. ƒл€ обеспечени€ ее реализации на инженерном уровне представл€етс€ целесообразным проанализировать зарубежный опыт и предложить комплексную систему определени€ классификационных признаков конкретных автомобильных дорог общего пользовани€.

»сследовани€, проведенные в Ќидерландах [ 1], показали, что 2/3 городской сети можно перевести в категорию дорог в жилых районах с ограничением скорости до 30 км/ч, чтобы уменьшить риск ƒ“ѕ с участием пешеходов.

ѕо графику, согласованному с правительством и органами дорожного надзора, нова€ система классификации была внедрена за два года. Ќидерландска€ функциональна€ иерархи€ дорог позвол€ет устанавливать соответствующие ограничени€ скорости, геометрические параметры, стандарты ровности и эксплуатационного состо€ни€ дорог с транзитными, распределительными и подъездными функци€ми. ¬ городских районах делаетс€ различие между подъездными дорогами к жилым кварталам, (на которых, в масштабе всего района, можно устанавливать пониженный предел скорости) и другими подъездными дорогами.

Ќидерландска€ иерархи€ дорог выгл€дит следующим образом:

ƒороги с функцией ѕотока : дороги дл€ транзитного движени€ от места отправлени€ до места прибыти€, предназначенные дл€ безостановочного сквозного движени€. ѕредельные скорости составл€ют 100-120 км/ч при полном разделении транспортных потоков.

ƒороги с функцией ƒоступа : дороги дл€ въезда/выезда в определенный район, которые состо€т из распределительных дорог (с приоритетом транзитного движени€) и местных распределительных дорог (с равными правами моторизованного и не моторизованного местного движени€, но с разделением пешеходного и автомобильного движени€, где только возможно). Ёти дороги имеют функцию соединени€ движени€ легкового транспорта въезжающего или выезжающего с территорий больших городов, деревень и сельских районов, со смешанным движением на ограниченных участках. ѕредельные скорости составл€ют 50 км/ч в зонах застройки и 80 км/ч вне. ќб€зательными характеристиками €вл€ютс€: отдельные дорожки дл€ пешеходов и велосипедистов, двухполосные дороги, разделение транспортных потоков на всем прот€жении дороги, регулирование скорости и право преимущественного проезда на главных перекрестках.

ƒороги дл€ ƒоступа к жилью : дороги дл€ подъезда к личному жилью, магазину или компании - с приоритетом пешеходов, велосипедистов. ѕреобладающее большинство дорог выполн€ет функции доступа дл€ транспортных средств с посто€нным чередованием движени€. ѕредельные скорости в городах и сельских населенных пунктах составл€ют не более 30 км/ч. ¬ сельской местности приемлемы скорости не более 40 км/ч на перекрестках и въездах и 60 км/ч - в остальных местах.

“ам, где дорога выполн€ет несколько функций, обычно используетс€ сама€ мала€ из предельных скоростей, допустимых дл€ каждой из этих функций.

¬ —Ўј автомобильные дороги классифицируютс€ в соответствии с их функциональным назначением - функциональна€ классификаци€ (табл. 1), и по подчиненности - частные, муниципальные, штатов и федеральные дороги [ 3].

“аблица 1

‘ункциональна€ классификаци€ автомобильных дорог —Ўј

¬негородские дороги

√ородские дороги

1. ќсновные автомагистрали:

- междуштатные скоростные автомагистрали (без доступа) - freeways

-автомагистрали

1. ќсновные автомагистрали:

- основные скоростные автомагистрали (без доступа)

- другие скоростные автомагистрали (с ограниченным доступом) - express ways

- автомагистрали

2. ¬торостепенные автомагистрали

2. ¬торостепенные магистральные улицы

3 .  оллекторные дороги

- основные

- второстепенные

3.  оллекторные соединительные улицы

4. ћестные дороги

4. ћестные улицы

–азница между терминами ( freeway ) и ( expressway ) в том, что первые характеризуютс€ полным контролем въезда, означающим, что въезд и выезд на эти автомагистрали допустим только на въездах и выездах с транспортных разв€зок, а вторые имеют частичный контроль въезда, означающий что въезд и выезд на этих магистрал€х может осуществл€тьс€ непосредственно с прилегающих территорий или через ограниченное число пересечений в разных уровн€х [ 3].

¬ √ермании в основу классификации дорог, котора€ представл€ет собой довольно сложную систему, положен принцип категорировани€ дорог в зависимости от их расположени€ (внутри или вне застроенной территории), функционального назначени€ дороги, что €вл€етс€ решающим при ее проектировании (соединение населенных пунктов, узлов транспортной сети и т.п.); освоени€ различных территорий - дороги различного класса в застроенной зоне, участки подъездов в застроенной зоне и т.п.; подъездные дороги, выполн€ющие функции соединени€, а в большей степени функции сто€нок и остановок) [ 4].

¬ отдельных случа€х классификаци€ автомобильных дорог основываетс€ на тех или иных видах работ по содержанию. “ак в северных странах, где зимнее содержание дорог €вл€етс€ очень важным видом де€тельности, дороги классифицируютс€ на основе своей функциональной иерархии и интенсивности движени€ в зависимости от стандарта работ по зимнему содержанию (табл. 2). –азным классификаци€м дорог соответствуют разные стандарты и уровни вмешательства.

“аблица 2

‘ункциональна€ классификаци€ автомобильных дорог в зависимости от стандарта работ по зимнему содержанию

»нтенсивность

движени€

јвтомобильные магистрали

√лавные дороги

ћестные дороги

> 12 000

ј

ј

-

6000-12 000

ј

¬

2000-6000

¬

500-2000

D

< 500

-

D

ѕримечание . ј-≈ разные стандарты зимнего содержани€ и уровни вмешательства.

¬ предлагаемой, новой классификации дорог –оссии [ 1, 5] в качестве одного из основных принципов предлагаетс€ обеспечение нормативного уровн€ потребительских свойств дороги, которые будут определ€тьс€ уровнем обеспечиваемой скорости движени€ транспортного потока и уровнем удобства и безопасности движени€ дл€ дорог различных категорий. ¬ предлагаемой градации дорог дл€ большинства категорий предполагаютс€ посто€нные значени€ расчетной скорости и ограничени€ по веро€тной интенсивности движени€.

¬месте с тем, проведенный выше анализ позвол€ет предложить в качестве главенствующего критери€ функциональный подход к классификации эксплуатируемых дорог в цел€х их модернизации.

Ќа наш взгл€д, с учЄтом анализа традиционных пон€тий [ 6], ранее выполненного автором, а также идей, заложенных в современных работах, посв€щенных проблемам модернизации автомобильных дорог, но не дающих чЄткого определени€ этому пон€тию, более обоснованным представл€етс€ следующее современное пон€тие. ћодернизаци€ автомобильных дорог - это приспособление сети, отдельных участков или элементов дорог, на основании результатов мониторинга, к современным услови€м эксплуатации, св€занным с изменением функционального назначени€ дорог, их участков, элементов, или прилегающей зоны, путЄм проведени€ комплекса соответствующих меропри€тий, корректирующих потребительские качества дорог.

–ис.1. Ѕлок-схема принципиального подхода к обоснованию системы потребительских качеств дл€ оценки автомобильных дорог с учЄтом многообрази€ их функций

»з предложенного пон€ти€ и сути процесса модернизации следует, что он может проводитьс€ последовательно на основе посто€нно ведущегос€ мониторинга состо€ни€ автомобильных дорог, транспортных условий, безопасности движени€, окружающей среды и с учЄтом общественного мнени€. ¬ сложных услови€х эксплуатации автомобильных дорог, складывающихс€ под воздействием многообразных факторов и разнообразного вли€ни€ дороги на транспортные, экономические, социальные и общественные процессы, представл€етс€ целесообразным разностороннее системное рассмотрение этого вопроса.

ѕри этом, воспользовавшись принципами системного анализа (принцип конечной цели, единства, св€зности, модульности и иерархии цели и задач), представим блок схему принципиального подхода к обоснованию системы потребительских качеств дл€ оценки автомобильных дорог (рис. 1) [ 7], в соответствии с которой, роль автомобильных дорог кроетс€ в многообразии их функций, €вл€ющихс€ основой национального развити€ страны. ѕри конкретизации роли, в зависимости от разнообрази€ функций прилегающих к дороге территорий, можно выделить две области, которые с одной стороны имеют противоречивые функциональные свойства, а с другой - накладываютс€ друг на друга: это транспортна€ роль и роль дорог, как мест общественного пользовани€. ѕротиворечивость заключаетс€ в разной оценке их назначени€ непосредственными активными пользовател€ми дорог и пассивными пользовател€ми - теми, кто проживает в зоне их воздействи€ на окружающую среду, но вместе с тем, нар€ду с негативным воздействием, пользуетс€ и благами близкого расположени€ транспортных артерий. ¬ свою очередь противоречива€ роль дорог порождает многообразие их непосредственных функций и потребительских качеств, необходимых дл€ их оценки и требует детальной проработки.

”добно дл€ разделени€ сети дорог на классы, ввести концепцию функциональной иерархии, в рамках которой дороги отвечают определенным общим цел€м, нормам и уровн€м внешнего воздействи€. Ќа основе такой иерархии, можно строить соответствующую систему потребительских качеств, необходимых дл€ обосновани€ модернизации автомобильных дорог или их отдельных участков. “акой подход позвол€ет также учесть соответствующий уровень финансировани€ дорог различных категорий, в соответствии с постановлением ѕравительства –‘ є 209 от 11 апрел€ 2006г. [ 1].

ѕотребительские свойства дороги, по мнению авторов, должны определ€тьс€ ее ведущими функци€ми и услови€ми проложени€. ¬ качестве ведущих (определ€ющих) потребительских функций предлагаетс€ выделить три основных: соединение, освоение и остановки.

—оединение - функциональное назначение дороги, означает обеспечение транспортных св€зей крупных регионов, больших и малых населенных пунктов, внутригородских районов.

ќсвоение (подъезды) - функциональное назначение дорог - собирать транспортные потоки тех дорог, которые выполн€ют (подъездные дороги) соединительные функции, т. е. роль, св€занна€ с освоением грузообразующих территорий.

ќстановки - функциональное назначение дорог - подъезды непосредственно к грузообразующим точкам. ¬ таких местах, как правило, наблюдаетс€ значительное количество останавливающихс€ транспортных средств (торговый, общественный, личный, служебный транспорт, мусороуборочные машины и т.п.). «десь выполн€етс€ большое число маневров, св€занных с остановками, сто€нками, троганием с места.

ƒопустим, если дорога имеет в качестве ведущей функции соединение населенных пунктов, то главенствующа€ роль при проектировании будет отводитьс€ скорости и безопасности движени€ транспортного потока. ≈сли же дорога имеет функцию освоени€ каких-либо территорий, то предпочтение отдаетс€ удобству и безопасности движени€ транспортных потоков и пешеходов, а также удобству работы и проживани€ на прилегающих территори€х. »сход€ из этого, предлагаетс€ изменить принципиальный подход к определению категории дороги, прежде всего в сторону удовлетворени€ потребительских свойств дороги, которые диктуютс€ еЄ ведущей функцией, а также характером прилегающей к дороге территории (застроенна€, незастроенна€, предполагаема€ дл€ (освоени€) застройки) и значением дороги с точки зрени€ выполнени€ св€зующих функций в сети автомобильных дорог.

Ѕезусловно, отдельные категории дорог не могут выполн€ть в чистом виде одну из функций - происходит наложение функций друг на друга в разном объеме. ѕоэтому категорийный индекс предлагаетс€ определ€ть по преобладающей функции, т. е. той функции, которую дорога выполн€ет дл€ 50 % транспортных средств, движущихс€ в общем потоке (рис. 2).

”читыва€ изложенное, предлагаетс€, с учетом прин€того постановлени€ [ 1], классифицировать автомобильные дороги общего пользовани€ на шесть категорийных групп. ѕри этом в качестве ведущего принципа отнесени€ дороги в ту или иную группу прин€ть св€зующую роль дороги (табл. 3) в общей сети дорог.

“аблица 3

ѕредлагаема€ классификаци€ автомобильных дорог в –оссии

 атегорийна€ группа дороги

I

II

III

IV

V

VI

—в€зующа€ роль дороги

ƒорожные св€зи федерального значени€

ƒорожные св€зи регионального или межмуниципального (территориального) значени€

ƒорожные св€зи местного значени€

¬ границах населенных пунктов

ћежду населенными пунктами в границах муниципальных районов

ћежду населенными пунктами и в населенных пунктах в границах городских округов

„астна€ и иных форм собственность

 роме того, внутри категорийных групп предлагаетс€ провести деление дорог по главенствующей (определ€ющей) функции дороги (соединение, освоение, остановки), а также в зависимости от характера расположени€ дороги (внутри или вне застроенной местности) и характера прилегающей территории - застроенна€ и незастроенна€ (рис. 2) [ 8].

ƒл€ более четкого определени€ принадлежности дорог по категорийному индексу предлагаютс€ следующие по€снени€.

 атегорийный индекс ј присваиваетс€ дорогам (участкам дорог), расположенным на незастроенных территори€х и предназначенным в основном дл€ обеспечени€ св€зи между населенными пунктами или их част€ми. “ребовани€ к потребительским свойствам дорог этой группы диктуютс€ функцией соединени€.

 атегорийный индекс Ѕ объедин€ет дороги, расположенные в пригороде и в застроенных районах, но сама придорожна€ полоса при этом остаетс€ незастроенной. Ќа основную функцию соединени€ накладываетс€ в незначительной степени функци€ освоени€. ќпредел€ющей функцией остаетс€ соединение, но диктуемые этим обсто€тельством требовани€ к потребительским качествам несколько снижаютс€, так как территори€ в целом застроена, и также должно учитыватьс€ некоторое наложение функции освоени€.

–ис.2. —пираль индексационных признаков автомобильных дорог

 атегорийный индекс ¬ присваиваетс€ дорогам (участкам дорог), имеющим застроенную придорожную полосу, выполн€ющим функции: соединени€ (преобладающа€), освоени€ и остановки. ќпредел€ющими требовани€ми к проектированию и обустройству этих дорог €вл€етс€ обеспечение потребительских свойств, диктуемых функцией соединени€, ограниченных характером и размерами прилегающей застройки.

¬месте с тем дл€ дорог этой группы не следует пренебрегать функци€ми освоени€ и остановки. ¬ зависимости от их интенсивности (объеме) разрабатываютс€ меропри€ти€ по снижению скорости.  роме того, на этих дорогах, имеющих, как правило, высокую интенсивность, необходимо снижать различными методами негативное воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду.

 атегорийный индекс √ присваиваетс€ дорогам (участкам дорог), имеющим застроенную придорожную полосу и предназначенным, в основном, дл€ освоени€ территорий (подъездов к объектам). ¬ определенное врем€ суток эти дороги могут выполн€ть функцию соединени€. ќдновременное наложение функций сто€нки (остановки) и соединени€ могут приводить к конфликтным ситуаци€м, которые необходимо предотвращать. ќднако преобладающей функцией, с точки зрени€ обеспечени€ потребительских качеств, €вл€етс€ функци€ освоени€.

“ак как такие дороги интенсивно используютс€ пешеходами, то обеспечение пешеходного движени€ должно быть разумно сбалансировано с потребительскими качествами дороги, необходимыми дл€ транспортных потоков. ѕоэтому преобладающими здесь €вл€ютс€ решени€, св€занные с ограничением скорости, а также разнообразные меропри€ти€ в зонах перекрестков и пешеходных переходов.

 атегорийный индекс ƒ присваиваетс€ дорогам (участкам дорог) имеющим застроенную прилегающую зону, используемую в основном дл€ остановки (сто€нки). ќдновременно эти дороги выполн€ют функции освоени€ (подъезда); преобладающей функцией, диктующей требовани€ к проектным решени€м, €вл€етс€ остановка (сто€нка) различных транспортных средств в зависимости от прилегающей зоны.

¬ соответствии с предлагаемой методикой категори€ дороги определ€етс€ в следующей последовательности (рис. 3):

- на первом этапе, в зависимости от св€зующей роли дороги в общей сети дорог, определ€етс€ категорийна€ группа дороги (см. табл. 3);

- на втором этапе, в зависимости от положени€ дороги по отношению к застроенной территории, приступают к определению индекса дороги (согласно схеме);

- при расположении дороги внутри застроенной территории переход€т к третьему этапу;

- в случае застроенности территории, прилегающей к дороге, переход€т к четвертому этапу;

- на п€том этапе определ€ют номер категорийной группы и индекс, полученный на 2-4-м этапах, устанавлива€ таким образом категорию автомобильной дороги.

–ис. 3. ѕоследовательность определени€ категории дороги

“акой подход позволит, вз€в за основу классификацию дорог в соответствии с прин€тым постановлением [ 1], провести более детальную дифференциацию при делении дорог на индексированные категории. Ёто даст возможность решать следующие, с точки зрени€ автора, актуальные, инженерные задачи, такие как:

- максимальна€ формализаци€ признаков отнесени€ (делени€) дорог, участков сети дорог, к различным категори€м (категорийным группам);

- расширение диапазона делени€ дорог на категории по €вным внешним факторам и признакам с одновременной выработкой требований к параметрам таких признаков, а также возможность визуального определени€ категории дороги по внешним признакам, что безусловно необходимо дл€ перехода к использованию в дорожном деле геоинформационных систем;

- возможность обосновани€ оптимального перечн€, количества и размещени€ объектов обслуживани€ движением;

- возможность разработки широкого перечн€ оптимальных типовых решений и более рационального обосновани€ их использовани€;

- введение всей сети дорог, проездов, площадок, улиц в единую классификацию, путем расширени€ и систематизации внешних (€вных) признаков;

- расширение возможностей использовани€ —јѕ– јƒ;

- рационализаци€ расчетных скоростей движени€;

- приближение методов классификации автомобильных дорог к методам, прин€тым в европейских странах;

- использование дифференцированного подхода:

> к полосе отвода:

- посто€нна€, временна€;

- перспективна€;

- экологически безопасна€ (по уровню экологического воздействи€ на прилегающую местность, зеленые насаждени€, и т.д.);

> к значению расчетной скорости (снижение дл€ отдельных индексов внутри категории);

> к перечню и параметрам элементов обустройства дорог.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. —осто€ние безопасности движени€. ѕартнерский обзор по стране: –оссийска€ ‘едераци€ // http :// www . cemt . org /

2. ќ классификации автомобильных дорог в –оссийской ‘едерации. ѕостановление правительства –—‘—– от 24 декабр€ 1991г. за є 61 (в редакции постановлени€ ѕравительства –‘ от 11 апрел€ 2006г., є209)

3. Papacostas C.S. Transportation Engineering and Planning / C.S. Papacostas. P.D. Prevedouros. Second Edition. 1993. -642 s.

4. Weise, Guenter. Strassenbau: Planting und Entwurf / Guenter Weise / Walter Durch. - Berlin: Verl. fuer Bauwesen, 1997. - 436 s.

5. Ћобанов ≈.ћ. «адачи совершенствовани€ отраслевой нормативной базы дорожного хоз€йства. //ѕроектирование автомобильных дорог. —борник научных трудов ћјƒ» (“”) - ћ. : ћјƒ» (“”), 2000.-—.12-18.

6. ƒев€тое ћ.ћ. ќ методологических основах проектировани€ модернизации автомобильных дорог // ѕроблемы строительства, ремонта, содержани€ автомобильных дорог ёга –‘ и пути их решени€. Ќаучно-практическа€ конференци€. / ¬олгоградский выставочный центр Ђ–егионї, сент€брь 2005. - —. 3-9.

7. ƒев€тов ћ.ћ. ќ принципах выбора потребительских качеств дл€ обосновани€ модернизации автомобильных дорог // ¬естник ¬олг√ј—ј. —ер.: —тр-во и архит. - г.¬олгоград, 2004, вып. 4(13).-—.45-51.

8. ƒев€тов ћ.ћ. ќ новом подходе к классификации автомобильных дорог // ¬естник ¬олг√ј—ј. —ер.: —тр-во и архит. - г.¬олгоград, 2002, вып. 2(5). -—.209-215.

—»—“≈ћЌџ… јЌјЋ»« ‘ј “ќ–ќ¬, —ѕќ—ќЅ—“¬”ёў»’ ƒќ–ќ∆Ќќ… ј¬ј–»…Ќќ—“» ¬ –ќ——»…— ќ… ‘≈ƒ≈–ј÷»»

 анд. техн. наук ¬.¬. „ванов
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

≈сли рассматривать безопасность дорожного движени€, как системную характеристику транспортного процесса, то на государственном и региональном уровн€х она определ€етс€ взаимодействием большой группы факторов, которые можно объединить в следующие подсистемы: автомобильный транспорт, дорожна€ инфраструктура, участники дорожного движени€. —труктурна€ схема указанной системы приведена на рис. 1.

–ис. 1. —труктурна€ схема системы ЂЅезопасность дорожного движени€ї

 ак указывалось выше, состо€ние системы определ€етс€ взаимодействием отдельных элементов подсистем или их основных параметров. јнализ такого взаимодействи€ применительно к –оссийской ‘едерации рассмотрен далее.

  ключевым факторам, способствующим продолжающемус€ росту аварийности на дорожной сети –оссийской ‘едерации следует отнести темпы увеличени€ численности парка транспортных средств, определ€ющие уровень автомобилизации населени€, и интенсивность движени€ транспортных потоков. ƒействительно, обща€ численность автомобильного парка по общему числу транспортных средств (за последние 13 лет) выросла в 2 раза, а численность легковых автомобилей - в 2,3 раза (рис. 2).

–ис. 2. »зменение численности парка транспортных средств в –оссийской ‘едерации (за исключением мотоциклов):

«а период 1992-2005 гг. среднегодовой прирост численности легковых автомобилей в –оссии составил 7,6% (в странах ≈вропы и —еверной јмерики с развитой автомобилизацией средний прирост - 2-4%).

¬ результате, начина€ с 1995 г., про€вилась нарастающа€ несогласованность высоких темпов роста численности парка транспортных средств и замедленного увеличени€ (менее 0,5%, в 2005 г. - 0,2%) прот€женности дорожной сети в год (рис. 3).

–ис. 3. ƒинамика развити€ автомобильного транспорта, дорожной сети и аварийности в –оссии:
1 - численность парка транспортных средств; 2 - прот€женность автомобильных дорог; 3 - число ƒ“ѕ; 4 - число погибших в ƒ“ѕ

≈сли сравнивать указанные тенденции с наблюдаемыми в странах ≈— [ 1], где отмечаетс€ стабильно высокий уровень безопасности движени€ (рис. 4), то дл€ этих стран при уже сложившейс€ дорожной сети характерен опережающий прирост прот€женности дорог высших категорий - автомагистралей и скоростных дорог, по сравнению с ростом численности парка транспортных средств.

–ис.4. ƒинамика развити€ автомобильного транспорта, дорожной сети и аварийности в странах ≈—:
1 - объем грузоперевозок; 2 - развитие дорог высшего класса; 3 - парк транспортных средств; 4 - численность населени€; 5 - число ƒ“ѕ; 6 - число погибших в ƒ“ѕ

ѕри этом следует обратить внимание на то обсто€тельство, что, если исходить из численности парка транспортных средств, можно прийти к выводу, что к факторам роста аварийности в –оссийской ‘едерации следует отнести не столько дефицит общей прот€женности дорог, сколько низкий технический уровень существующей дорожной сети и, прежде всего, недостаточную долю в ее составе дорог высших категорий с высокой пропускной способностью (рис. 5).

–ис. 5. ¬заимосв€зь численности парка транспортных средств и прот€женности дорог в государствах ≈вропы и —еверной јмерики:
ј - обща€ сеть дорог; Ѕ - автомагистрали и скоростные дороги

¬месте с тем, прот€женность дорожной сети –оссии распределена по территории крайне неравномерно. “ак результаты исследовани€ той же взаимосв€зи применительно к отдельным регионам страны свидетельствуют о том, что дл€ целой группы регионов сохран€етс€ диспропорци€ развити€ прот€женности дорог общего пользовани€ и численности парка транспортных средств (рис. 6), что сказываетс€ на увеличении загрузки дорог движением и повышает аварийность.

–ис. 6. ¬заимосв€зь численности парка транспортных средств и общей прот€женности дорог общего пользовани€ в регионах –оссии

ƒанные, приведенные на рис. 7, свидетельствуют, что в регионах, где рост численности транспортных средств значительно опережает увеличение общей прот€женности дорожной сети (см. рис. 6), показатели риска дорожного движени€ и риска здоровью населени€ на 15-30% выше, чем в регионах, где така€ диспропорци€ выражена в меньшей степени.

–ис. 7. ќбобщенные значени€ показателей риска дорожного движени€ (ј) и риска здоровью населени€ (Ѕ) дл€ регионов с отсутствием дефицита прот€женности дорог (1) и регионов с наличием такого дефицита (2) в зависимости от численности парка транспортных средств (см. рис. 6) исход€ из средних значений дл€ –оссийской ‘едерации

»меющиес€ диспропорции в развитии подсистем Ђјвтомобильный транспортї и Ђƒорожна€ инфраструктураї можно проследить и на основе анализа вли€ни€ автомобилизации населени€ на безопасность движени€.

ќсновным фактором роста уровн€ автомобилизации в –оссийской ‘едерации €вл€етс€ увеличение доходов населени€ по мере социально-экономического развити€ государства, как в целом, так и в отдельных регионах (рис. 8).

–ис. 8. —оотношение уровн€ автомобилизации и доходов населени€ в –оссийской ‘едерации (ј) и в отдельных ее регионах (Ѕ)

¬ качестве характерного момента (до 100 тыс. руб. в год на душу населени€) следует отметить некоторое снижение темпов роста автомобилизации населени€ с увеличением валового внутреннего и регионального продуктов, что может свидетельствовать о постепенном приближении к удовлетворению спроса на легковые автомобили, в том числе с учетом наблюдаемого сокращени€ численности населени€.

¬ целом, по состо€нию на 2005 г. средн€€ автомобилизаци€ населени€ в –оссии достигла 180 легковых автомобилей на тыс€чу жителей, а к 2012-2015 гг. при условии сохранени€ темпов ее роста может достичь среднеевропейского уровн€ (рис. 9).

–ис. 9. ќбобщенные данные оценки уровн€ автомобилизации населени€ в странах ≈вропы и —еверной јмерики

ѕри этом следует подчеркнуть, что приведенный уровень автомобилизации в –оссии €вл€етс€ средним, включа€ р€д регионов и, особенно, такие мегаполисы как ћосква, —анкт-ѕетербург, другие крупнейшие города страны с дорогами на прилегающих к ним территори€х, уровень автомобилизации населени€ в 2 раза выше и уже в насто€щее врем€ близок к среднеевропейскому (рис. 10).

–ис. 10. ќбобщенные данные уровн€ автомобилизации населени€ в отдельных регионах –оссии:
1 - накопленна€ частость; 2 - частость

Ѕурный рост автомобилизации и подвижности населени€ сопровождаетс€ увеличением общего числа ƒ“ѕ, которое приобрело выраженный характер, начина€ со 140 автомобилей на тыс€чу жителей (рис. 11).

–ис. 11. ¬ли€ние автомобилизации населени€ на общее число ƒ“ѕ в –оссии

¬ случае, если говорить об очевидности св€зи автомобилизации населени€ и дорожной аварийности, то следует отметить следующее. ÷елый р€д зарубежных исследований в странах, переживших этап бурной автомобилизации, показывает, что рост мобильности и автомобилизации населени€ не означает неизбежность более высокого уровн€ аварийности и численности пострадавших в ƒ“ѕ. ≈сли прин€ть во внимание социально-экономические аспекты, например, уровень доходов населени€, то показатели смертности, в расчете на одно транспортное средство, первоначально возрастают по мере роста валового внутреннего продукта (¬¬ѕ), что характерно дл€ стран с низким экономическим развитием, а затем имеют тенденцию к стабилизации и снижению. “ак, результаты исследований ¬семирного банка, основанные на данных 88 стран за период с 1963 по 1999 гг., показали, что уровень смертности в ƒ“ѕ в расчете на одно транспортное средство резко снижалс€, когда доход на душу населени€ превышал 1180 долл. —Ўј [ 2]. ƒанное обсто€тельство св€зано с нарастанием эффективности мер (и соответствующих расходов), способствующих решению проблем дорожной аварийности при достижении государствами определенного экономического потенциала.

ƒл€ –оссийской ‘едерации указанный рубеж удельного показател€ ¬¬ѕ оказалс€ пройденным в 1993 г. и совпал с периодом существенного сокращени€ числа погибших на 1 тыс. транспортных средств. — 1993 по 1997 гг. показатель риска в дорожном движении сократилс€ почти вдвое (рис. 12). ќднако в дальнейшем этот уровень, с незначительными колебани€ми, составил 1,1 - 1,2 погибших на 1 тыс. транспортных средств (почти в 6 раз выше, чем в странах ≈—), причЄм дальнейший рост ¬¬ѕ на душу населени€ достиг к 2005 г. - 3800 долл. [ 3].

–ис. 12. ƒинамика изменени€ чист погибших на 1 тыс. транспортных средств в стране (без учета численности мотоциклов)

ќчевидно, что рассматриваемый социально-экономический показатель в отношении смертности в ƒ“ѕ перестает быть достаточно индикативным по мере дальнейшего увеличени€ доходов населени€, без учЄта согласованности процесса автомобилизации с развитием дорожной инфраструктуры, повышением технического уровн€ и эксплуатационных качеств дорог и соответствующих меропри€тий, направленных на повышение безопасности дорожного движени€.

—реди факторов, оказывающих наибольшее вли€ние на продолжающеес€ ухудшение абсолютных показателей аварийности в период бурной автомобилизации населени€, следует выделить качественное увеличение темпов роста интенсивности движени€ в услови€х сохран€ющейс€ пропускной способности дорожной сети.

≈сли говорить об изменении темпов роста интенсивности движени€, то за период до 1999 г. ежегодный прирост интенсивности на дорогах I - II категорий составл€л 2-3%, а впоследствии существенно вырос и достиг 4% на дорогах II категории (в отдельные годы - до 5-6%) и 7% - на дорогах I категории (рис. 13).

–ис. 13. ƒинамика роста интенсивности движени€ транспортных потоков на дорогах I и II категории (за 100% прин€та интенсивность в 1997г.)

Ќа дорогах III - IV категорий по данным ежегодной диагностики дорог федеральной сети темпы роста интенсивности движени€ ниже и составл€ют в среднем 3% в год. ¬ результате федеральна€ дорожна€ сеть на 30 % своего прот€жени€ имеет уровень загрузки движением, превышающем оптимальные значени€, и на 50 % - дороги I категории. Ќа 30-процентной прот€женности дороги I категории имеют уровень загрузки √, характеризующийс€ образованием транспортных заторов (рис. 14)

–ис. 14. ќтносительна€ прот€женность участков федеральных дорог с уровнем удобства движени€, превышающим оптимальные значени€

“аким образом, результаты анализа подтвердили наличие значительной диспропорции между темпами роста автомобилизации населени€ и техническим уровнем дорожной сети, выразившейс€ в неготовности дорог восприн€ть транспортные потоки высокой интенсивности, что за 5-6 лет эксплуатации дорожной сети привело к количественному повышению уровн€ загрузки дорог движением и существенному росту общего числа дорожно-транспортных происшествий.

”становленное рассогласование систем Ђјвтомобильный транспортї и Ђƒорожна€ инфраструктураї в общей системе ЂЅезопасность дорожного движени€ї (см. рис. 1) сформировало услови€, при которых наиболее у€звимым ее элементом (фактор, играющий роль своеобразного стабилизатора) стала подсистема Ђ”частники дорожного движени€ї. Ёлементы этой подсистемы - водители и пешеходы, должны приспосабливатьс€ в своем поведении к достаточно быстро ухудшающейс€ дорожно-транспортной обстановке. ќценка такого процесса может основыватьс€ на показател€х риска дорожного движени€ и уровн€ автомобилизации населени€ (рис. 15).

–ис. 15. ¬заимосв€зь показател€ риска дорожного движени€ и уровн€ автомобилизации населени€ в странах ≈вропы и —еверной јмерики (ј) и регионах –оссийской ‘едерации (Ѕ)

јнализ зависимостей, представленных на рис. 15, свидетельствует, что при уровне автомобилизации (менее 50-75 транспортных средств на 1 тыс. жителей) наблюдаютс€ наиболее высокие значени€ показател€ риска дорожного движени€. ќсновна€ причина такого положени€ в том, что участникам дорожного движени€ в услови€х низкой автомобилизации населени€ и соответственной интенсивности движени€, свойственен повышенный допускаемый риск в дорожном движении, поскольку абсолютные значени€ показателей аварийности здесь естественно ниже, а ƒ“ѕ - относительно редкое событие. Ёто отражаетс€ на отношении водителей и пешеходов к безопасности движени€, как к несущественной проблеме. ’арактерным дл€ графика (см. рис. 15) €вл€етс€ наличие переходной зоны изменени€ уровн€ автомобилизации (с 100-150 до 400 авт. / 1 тыс. чел.), когда показатель риска дорожного движени€ постепенно уменьшаетс€ и переходит в зону стабилизации. ”ровень автомобилизации при этом составил более 400 авт. / 1 тыс. чел. и характеризуетс€ низким допускаемым риском дорожного движени€. ¬ св€зи с этим, следует подчеркнуть, что по мнению транспортных психологов, сведени€ о долговременной динамике изменени€ показателей аварийности с учетом темпов роста автомобилизации населени€ €вл€ютс€ основой дл€ выводов относительно отношени€ общества к проблеме безопасности движени€, оценки эффективности обучени€ и выбора модели поведени€ участников дорожного движени€ с точки зрени€ сближени€ субъективно воспринимаемой и объективной безопасности и, следовательно, €вл€ютс€ критерием допускаемого риска в дорожном движении [ 4]. ≈сли оценивать зависимости с этой точки зрени€ (см. рис. 15), то следует сделать вывод о более высоком допускаемом участниками движени€ риске дорожного движени€ в –оссии по сравнению с его средним уровнем в большинстве европейских стран, имеющих сопоставимый уровень автомобилизации населени€. ѕричиной этого €вл€етс€, как сказано выше, качественно более высокие темпы автомобилизации населени€ и роста интенсивности, требующие от участников движени€ достаточно быстрой смены усто€вшихс€ стереотипов и моделей поведени€ на дороге, ведущих к веро€тности ошибочного поведени€.

“аким образом, системный анализ состо€ни€ и взаимосв€зи р€да факторов подсистем Ђјвтомобильный транспортї, Ђƒорожна€ инфраструктураї и Ђ”частники дорожного движени€ї, результаты которого приведены выше, позвол€ет сделать следующие выводы относительно причин неблагопри€тной динамики дорожной аварийности в –оссийской ‘едерации и определени€ приоритетных направлений научных исследований, направленных на решение проблемы повышени€ безопасности движени€.

”глубл€ющийс€ кризис в сфере безопасности дорожного движени€ носит системный характер и св€зан с нарастанием диспропорции темпов развити€ автомобильного транспорта и дорожной инфраструктуры по основным ее элементам - техническому уровню и эксплуатационному состо€нию дорожной сети. »сследовани€ показали, что качественные изменени€ уровн€ автомобилизации населени€ и интенсивности движени€ транспортных потоков не сопровождались соответствующим развитием дорожной сети, и, особенно, дорог классов высших категорий, что вызывало рост уровн€ загрузки дорог движением, превышающего границы оптимальных значений. ¬ результате сформировавшиес€ сложные и потенциально опасные услови€ движени€ на значительном прот€жении дорожной сети следует рассматривать как фактор дезорганизующий безопасное поведение участников дорожного движени€ и способствующий формированию модели поведени€ с высоким допускаемым риском.

ƒл€ преодолени€ указанных неблагопри€тных тенденций, которые, как указывает мировой опыт, не €вл€ютс€ неизбежным следствием автомобилизации, необходима реализаци€ комплекса меропри€тий с учетом специфики причин формировани€ аварийности в –оссийской ‘едерации. ¬ качестве научного обосновани€ таких меропри€тий следует рассматривать исследовани€, задачей которых €вл€етс€ совершенствование норм проектировани€ дорог, разработка новых требований к показател€м развити€ и повышени€ технического уровн€ и эксплуатационного состо€ни€ дорожной сети с приоритетом обеспечени€ безопасности дорожного движени€ и высокой надежности работы водителей.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. European Road Statistics 2002. The voice of the European Road. European Vnion Road Federation (ERF), Brussel, 2002. - 36 pp.

2. ¬семирный доклад о предупреждении дорожно-транспортного травматизма/пер, с англ. - ћ.: »здательство Ђ¬есь ћирї, 2004.-280 с.

3. „ванов ¬.¬. »сследование вли€ни€ социально-экономических факторов и развити€ дорожной сети на безопасность движени€. //Ќаука и техника в дорожной отрасли. - ћ: изд. Ђƒорогиї. -є3.-2005.- —. 34-38.

4.  леберсберг ƒитер. “ранспортна€ психологи€: ѕеревод с немецкого./ѕод редакцией ¬.Ѕ. ћазуркевича - ћ.: “ранспорт, 1989.- 5367 с.

–аздел II
ѕ–ќ≈ “»–ќ¬јЌ»≈ » —“–ќ»“≈Ћ№—“¬ќ ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√

ќЅ »—ѕќЋ№«ќ¬јЌ»» јѕѕј–ј“ј Ќ≈„≈“ »’ ћЌќ∆≈—“¬ » “≈ќ–»» ¬ќ«ћќ∆Ќќ—“≈… ƒЋя ќ÷≈Ќ »  ј„≈—“¬ј —“–ќ»“≈Ћ№—“¬ј ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќќ… ƒќ–ќ√»

 анд. техн. наук ¬.ё. √ладков
(фгуп росдорнии)

јвтомобильна€ дорога представл€ет собой сложное инженерное сооружение, на свойства которого оказывает вли€ние целый р€д факторов, св€занных, главным образом, со строительством дороги. —троительство автомобильной дороги и, прежде всего, качество выполненных работ можно представить в виде системы, на свойства которой оказывают вли€ние такие факторы, как качество используемых материалов, соблюдение технологии производства работ, культура производства, технический уровень машин, механизмов и оборудовани€, квалификаци€ рабочих, погодно-климатические услови€ и прочие.

Ћюбую систему, про€вл€ющую свойства развити€, можно описывать соответствующими переменными, характеризующими Ђростї. »х следует рассматривать как координаты состо€ни€ системы. —ледовательно, конкретную реализацию возможного процесса строительства логично описать как траекторию z ( t ) в подход€щем пространстве состо€ний. ¬ широком смысле под развитием следует понимать вс€кий процесс изменени€ состо€ни€ системы, котора€ еще не достигла стационарного состо€ни€.

¬есь строительный процесс можно представить в виде определенной структуры графа, в которой все элементарные подсистемы €вл€ютс€ его вершинами. ѕри этом, важно отметить, что необходимо достаточно точно описывать развитие элементарных подсистем, под которыми подразумеваютс€ отдельные технологические операции. Ёлементарные характеристики процесса логично описывать посредством дифференциальных уравнений следующего вида*:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (1)

где

+ - вли€ние, стимулирующее процесс строительства,

X - - вли€ние, тормоз€щее его.

*–абота выполнена при участии канд. техн. наук ».∆. ’усаинова

¬ общем виде процесс строительства можно представить структурной схемой (рис. 1).

–ис. 1. —труктурна€ схема процесса строительства

Ќа процесс строительства вли€ют как качества подр€дчика, так и, может быть в еще большей степени, возможности и качества заказчика, а также разработанных проектных решений. ≈сли провести аналогию с военными операци€ми, то искусство управлени€ процессом строительства, как и там, заключаетс€, в основном, в эффективном решении неожиданно возникающих проблем, которые не предусматривались планом. ¬ –оссии, в услови€х нынешней рыночной экономики, этот фактор, по - видимому, имеет особенно важное значение, и поэтому характеристики процесса развити€ следует по такому критерию. ¬озвраща€сь к описанию характеристик элементарных процессов, имеем:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (2)

јвтономное поведение системы определ€етс€ жестким, заранее заданными величинами + и X - , и в этом случае оно описываетс€ следующими уравнени€ми:

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (3)

Ќеобходимым и достаточным условием осуществлени€ процесса строительства €вл€етс€ неравенство:

f ≥ 0. †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (4)

ѕод величиной Y следует понимать не только объем строительства, выраженный, например, в кубических метрах земл€ного полотна, но и количество техники (мощности технических средств), качество работ, объем затраченных финансовых средств и т.п. ƒл€ упрощени€ ограничимс€ рассмотрением только стимулирующих факторов. ѕоложим, что процесс описываетс€ разделением переменных в правой части, тогда:

† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (5)

где f > 0, g ≥ 0 и обе функции непрерывны.

—чита€, что

g ( X + ) = g + ( t ), †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (6)

уравнение (5) принимает следующий вид:

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (7)

ќтносительно функции g можно предположить, что она монотонно возрастает, либо, возраста€, осциллирует, т.е. финансирование строительства может колебатьс€ или измен€тьс€ скачками.

–ешение уравнени€ (7) имеет вид:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (8)

ѕолага€, что функци€ F монотонно возрастает, можно сделать следующий вывод: из неравенства l + >+( t ) следует неравенство у l ( t ) > y ( t ).

—троительство автомобильной дороги можно представить в виде иерархического процесса. Ќа i -м уровне можно выделить элементарную подсистему, развитие которой удовлетвор€ет уравнению (7). ѕри этом, развитие выделенного процесса на i -м уровне зависит от координат состо€ни€ другой подсистемы на ( i + 1) уровне.

“аким образом, течение i -го технологического процесса описываетс€ уравнением:

† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (9)

где i = 0,1,2...

ѕри определении основных факторов, вли€ющих на процесс строительства, следует выдел€ть группы обобщенных и конкретных факторов. ѕерва€ группа отражает важность возводимого объекта, его народнохоз€йственное значение, социальную, политическую и экономическую сторону. ‘акторы первой группы используютс€ дл€ первоначальной оценки строительного процесса, исход€ из общих представлений по упом€нутым выше аспектам. ¬тора€ группа факторов характеризует технологические, производственные, эксплуатационные стороны осуществлени€ строительного процесса.   этой группе факторов относ€тс€:

х 1 - квалификаци€ персонала;

х 2 - система требований к процессу строительства;

х 3 - уровень проектных решений;

х 4 - степень подготовленности производства (финансирование, отвод земель, согласовани€ и т.п.);

х 5 - выполнение об€зательств субподр€дчиками и поставщиками;

х 6 - характеристики возводимого объекта;

х 11 - нехватка квалифицированного персонала;

х 21 - неопределенность требований;

х 22 - недоработка проектных решений;

х 23 - некорректное управление;

х 24 - изменени€ требований в процессе строительства;

х 31 - некорректный план проведени€ работ;

х 32 - нехватка выделенных ресурсов и финансовых средств;

х 41 - качество технологических операций;

х 42 - низкий уровень выполнени€ технологических операций;

х 43 - изношенность оборудовани€;

х 44 - изменени€ последовательности технологических операций;

х 51 - несвоевременные поставки;

х 52 - невыполнение договорных об€зательств сторонними организаци€ми.

ƒл€ дальнейшего учета факторов следует определить их приоритеты и степень вли€ни€ Pi на процесс строительства.

¬вод€ простое линейное соотношение пор€дка

1 2 ≥ ... ≥ е, †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (10)

рассчитываем Pi по формуле:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (11)

≈сли установлено строгое соотношение пор€дка 1 > –2 > –3 > ... >–е , то дл€ определени€ i -го фактора можно воспользоватьс€ следующей формулой:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† †(12)

≈сли дл€ величины Pi установлено усиленное линейное отношение пор€дка:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (13)

где g = 1, l , то дл€ расчета значимости i -го фактора воспользуемс€ выражением:

† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (14)

≈сли установлено интервальное отношение пор€дка ai i bi , где 0 ≤ ai bi 1, то воспользуемс€ формулой:

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (15)

 оличественный учет значимости каждого фактора во многом будет способствовать установлению траектории развити€ процесса строительства. —ледовательно, целесообразно рассмотреть разновидности веро€тностных показателей эффективности строительного процесса [ 1]. ¬ зависимости от воздействи€ того или иного фактора:

Х веро€тность перехода P ( Sjt , Sim ) процесса из одного состо€ни€ в другое

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (16)

где †- условна€ веро€тность перехода между состо€ни€ми Sjt и Sv , t +1 , в смежные моменты времени;

Х веро€тность †процесса строительства по определенной траектории

≈сли †- множество упор€доченных по времени пар индексов состо€ни€, составл€ющих k траекторию, то:

† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (17)

»з-за множественности и сложности оценки факторов, вли€ющих на процесс строительства, и наложени€ различных типов неопределенности нет смысла использовать дл€ оценки риска точный математический аппарат. ¬ реальной ситуации лицо, принимающее решение, рассматривает факторы риска как лингвистические переменные: Ђочень высокийї, Ђсреднийї, Ђнизкийї и т.д. [ 2].

ѕоэтому при оценке степени рисков следует использовать нечеткие термины факторов риска [ 3]. ѕроводить оценку целесообразно в два этапа. —тадийность оценки риска вызвана тем, что учитываетс€ как фактор риска, так и его важность.

–ассмотрим степени риска факторов и степени важности их характеристик, которые определ€ютс€ рангами (табл. 1).

“аблица 1

Ћингвистические переменные степеней риска и важности

є п/п.

–анги степеней риска и важности

«начение Ni

1

1 - точно низка€

(0; 0; 0,1)

2

2 - чрезвычайно низка€

(0; 0,1; 0,2)

3

3 - очень низка€

(0,1; 0,2; 0,3)

4

4 - низка€

(0,2; 0,3; 0,4)

5

5 - несколько низка€

(0,3; 0,4; 0,5)

6

6 - средн€€

(0,4; 0,5; 0,6)

7

7 - несколько высока€

(0,5; 0,6; 0,7)

8

8 - высока€

(0,6; 0,7; 0,8)

9

9 - очень высока€

(0,7; 0,8; 0,9)

10

10 - чрезвычайно высока€

(0,8; 0,9; 1,0)

11

11 - точно высока€

(0,9; 1,0; 1,0)

Ћингвистические переменные 1, 2,...11 перевод€тс€ в соответствующие нечеткие числа Ni , где i = 1, ...11, с треугольными функци€ми принадлежности:

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (18)

где k = 2,3 .... 10

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††

—тепени риска и важности выражены нечеткими числами Nr и Ni с функци€ми принадлежности †и , соответственно. —ледовательно, можно получить выражение функции принадлежности этих нечетких чисел . ќт нечеткости избавимс€ с помощью, так называемого, центроидного метода:

† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (19)

¬ табл. 2 представлены значени€ рассчитанных по формуле (19) степеней риска дл€ всех возможных сочетаний пар r и i дл€ каждого фактора.

“аблица 2

—тепень риска g( r , i) пары r и i дл€ каждого фактора

—тепень риска ( r )

—тепень важности ( i )

низка€

высока€

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

низка€

1

0,003

0,0062

0,0095

0,0128

0,0161

0,0195

0,0228

0,0261

0,0295

0,0328

0,0333

2

0,0062

0,015

0,025

0,035

0,045

0,055

0,065

0,075

0,085

0,095

0,0992

3

0,0095

0,025

0,045

0,065

0,085

0,105

0,125

0,145

0,165

0,185

0,1958

4

0,0128

0,035

0,065

0,095

0,125

0,155

0,185

0,215

0,245

0,275

0,2925

5

0,0161

0,045

0,085

0,125

0,165

0,205

0,245

0,285

0,325

0,365

0,3892

6

0,0195

0,055

0,105

0,155

0,205

0,255

0,305

0,355

0,405

0,455

0,4859

7

0,0228

0,065

0,125

0,185

0,245

0,305

0,365

0,425

0,485

0,545

0,5826

8

0,0261

0,075

0,145

0,215

0,285

0,355

0,425

0,495

0,565

0,636

0,6792

9

0,0295

0,085

0,165

0,245

0,325

0,405

0,485

0,565

0,645

0,725

0,7959

10

0,0328

0,095

0,185

0,275

0,365

0,455

0,545

0,635

0,725

0,815

0,8726

11 высока€

0,0333

0,0942

0,1958

0,2925

0,3892

0,4859

0,5826

0,6792

0,7959

0,8726

0,9361

ƒопустим, что п(к) - количество характеристик риска дл€ к-го фактора хк. ¬ес факторов x 1 .. x т обозначим через W 2 (1) ... W 2 (т). ѕри этом, выполним условие нормировки:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (20)

где к = 1, ... ,т.

’арактеристики риска хк j , где к = 1,...,т и j = 1,...,п(к) обозначим через W 1 ( k , j ). ƒл€ них также выполним эти услови€:

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (21)

јлгоритм оценки риска будет включать в себ€ следующие операции:

Х формирование N факторов риска процесса строительства и их характеристик с последующим построением иерархической модели риска строительства;

Х определение количества лингвистических переменных S дл€ оценки факторов риска. ѕостроение дл€ них треугольных функций принадлежности и получение центроидов VG ( S );

Х построение дл€ каждого фактора риска хк нечеткой матрицы ћ(хк) и оценка риска к-го фактора.

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (22)

где S = 1,..,т; к = 1,..., n ;

 аждый фактор риска имеет характеристики хк1,хк2,...к,п(к) и соответ ствующие им оценки риска, равные g ( rk ,1 , ik ,1 ), g ( rk ,2 , ik ,2 ),..., g ( rk , п(к) , ik , п(к) ) (см. табл. 2).

«начени€ V ( rkj , ikj , n ) и V ( rkj , ikj , n +1) получаютс€ в результате пересечени€ x = g ( rkj , ikj ) и ћ vn (х), ћ vn +1 (х) (где п = 1,2,...,т-1), соответственно. “огда V ( rkj , ikj , n +1) = l - V ( rkj , ikj , n ) и V ( rkj , ikj , S ) = 0 дл€ любого S ', но S п,п +1. “аким образом получаетс€ нечетка€ матрица:

† ††††††††††††††††††† (23)

Х получение нечеткой оценки общего риска по совокупности выделенных факторов:

†††††††††††††† (24)

где

Х нахождение аналитической оценки риска:

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (25)

а поскольку , то

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (26)

“аким образом, используемые в данной работе аппарат нечетких множеств и теори€ возможностей позвол€ют оценить общий риск процесса строительства автомобильной дороги и его результат - качество выполненных работ по совокупности выделенных факторов риска и их вли€нию на процесс строительства.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. ¬ентцель ≈.—. »сследование операций. - ћ.: —оветское радио, 1972. -550 с.

2. Ћаричев ќ.Ќ., ћосикович ≈.ћ.  ачественные методы прин€ти€ решений. ¬ербальный анализ. - ћ: Ќаука, ‘изматлит, 1996. - 208 с.

3. Ќечеткие множества и теори€ возможностей/ ѕод ред. P . P . ягера. -ћ.: –адио и св€зь, 1986. - 408 с.

ћќƒ≈Ћ»–ќ¬јЌ»≈ ѕќ¬≈ƒ≈Ќ»я —ЋјЅџ’ ќ—Ќќ¬јЌ»… Ќј—џѕ≈… ѕ–ќћџ—Ћќ¬џ’ ƒќ–ќ√ ѕ–» ¬ќ«ƒ≈…—“¬»» ѕќ¬“ќ–яёў»’—я ƒ»Ќјћ»„≈— »’ Ќј√–”«ќ 

 андидаты техн. наук. ј.—. јлександров, Ќ.ѕ. јлександрова,
инженеры Ќ.¬.  узин, ≈.¬. јндреева (—ибјƒ»)

ѕри освоении нефт€ных и газовых месторождений «ападной —ибири широкое распространение получили промысловые дороги со сборными покрыти€ми, на песчаных основани€х. ¬ большинстве случаев основани€ насыпей промысловых дорог сложены слабыми грунтами. Ќедостаток таких дорожных конструкций заключаетс€ в том, что под воздействием транспортных нагрузок слабые грунты песчаных насыпей и их оснований накапливают пластические деформации [ 1- 4]. ¬следствие неупругой работы насыпей и их оснований происходит разрушение стыков плит, по€вление уступов в стыках плит и развитие полостей под углами и торцами плит [ 5- 12]. –азвитие уступов между соседними плитами приводит к тому, что воздействие транспортной нагрузки на покрытие приобретает динамический характер [ 13, 14], а по€вление полостей под торцами и углами плит приводит к разрушению торцов и облому углов плит [ 10- 12].

јнализ результатов многочисленных исследований показывает, что проектирование сборных покрытий и песчаных насыпей на основани€х из слабых грунтов необходимо проводить с учетом упругов€зкопластических свойств грунтов в услови€х воздействи€ многократно прикладываемых динамических нагрузок. ƒл€ учета динамического характера приложени€ нагрузки можно заменить слоистую конструкцию колебательной системой [ 15], в которой вместо физической массы конструкции введены массы насыпи и грунта деформируемой толщи основани€ насыпи. ћассы элементов дорожной конструкции в такой модели привод€тс€ к рабочей точке по методу √.». √лушкова.

—огласно [ 15] моделирование поведени€ слоистой конструкции под действием подвижной нагрузки возможно при ее замене двухмассовой колебательной системой, состо€щей из массы т1 и массы т2 св€занных друг с другом реологическими телами, имеющими жесткость c 1 и c 2 и подверженных действию импульса подвижной нагрузки, измен€ющейс€ во времени по синусоидальному закону. ƒифференциальные уравнени€ вертикальных колебаний (перемещений, прогибов) трехслойной дорожной конструкции как колебательной двухмассовой системы с одной степенью свободы записываютс€ в виде [ 15]:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (1)

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (2)

где

т 1 и т2 - массы системы: плита покрыти€ - грунт земл€ного полотна - грунт активной зоны земл€ного полотна, приведенные к рабочей точке по методу √.». √лушкова;

t - интервал времени от начала взаимодействи€ колеса с покрытием до момента, в который необходимо определить перемещение конструктивных элементов;

“ - продолжительность взаимодействи€ колеса и покрыти€.

 оэффициенты жесткости основани€ насыпи определ€ютс€ по формуле:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (3)

»з анализа ( 3) следует, что коэффициенты жесткости имеют размерность Ќ/м3. ѕоэтому размерность вторых слагаемых в ( 1) и ( 2), а также вычитаемого в ( 2) соответствуют размерности давлени€, в то врем€ как размерность остальных членов соответствуют размерности силы. “аким образом, в ( 1) и ( 2) имеет место факт суммировани€ физических величин разной размерности, что свидетельствует о необходимости более строгого подхода к решению этой задачи.  роме того, выражение ( 3) не содержит функции времени, а деформативность основани€ насыпи характеризуетс€ модулем упругости грунта. Ёто означает, что задача решалась в упругой постановке и базировалась на априори, согласно чему перемещени€ в основании насыпи нос€т мгновенный упругий характер. ”пруга€ работа грунтов и материалов возможна только в том случае, если напр€жени€ вертикального сжати€ не превышают определенной, сравнительно малой величины. ћногочисленные диссертационные исследовани€ [ 1- 4] показывают, что основани€ насыпей из слабых грунтов практически не работают в упругой стадии деформировани€, а испытывают упругов€зкие и упругов€зкопластические перемещени€. ѕри по€влении достаточно больших напр€жений взаимосв€зь осадки грунтового полупространства от величины напр€жени€ может носить нелинейный характер [ 14, 16- 21].

ѕоэтому, в насто€щей работе авторами делалась попытка учета упруго-в€зкой и упругов€зкопластической стадий деформировани€ основани€ насыпи при расчете перемещений слабых грунтов.

»з анализа ( 1) и ( 2) следует, что коэффициенты жесткости основани€ можно определить, исход€ из гипотезы пропорциональности перемещени€ грунта основани€ насыпи воспринимаемому усилию, по формуле:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (4)

где

гр - давление, воспринимаемое грунтом основани€ насыпи, ћѕа;

D гр - диаметр круга, по площади которого распределено давление, передаваемое на поверхность основани€ насыпи, м;

U гр - перемещение поверхности основани€ насыпи, м.

¬ зависимости от величины давлени€, передаваемого плитой и насыпью на основание, грунт может испытывать упругие, упругов€зкие и упругов€зкопластические деформации и перемещени€.  роме того, напр€жени€ вертикального сжати€, возникающие в грунтовом основании, уменьшаютс€ с глубиной. ѕоэтому в активной зоне грунтового основани€ могут возникать области с различными формами протекани€ деформационных процессов. Ќапример, верхн€€ часть активной зоны может работать в стадии упругов€зкопластических деформаций. Ќа какой-то определенной глубине напр€жение вертикального сжати€ снижаетс€ до величины, при которой пластическое деформирование невозможно. Ёта глубина будет верхней границы области, в которой перемещени€ нос€т упругов€зкий характер, то есть после сн€ти€ силового воздействи€, они полностью исчезают через определенное врем€. “ака€ область находитс€ в средней части активной зоны. ¬ самой нижней части активной зоны находитс€ область, перемещени€ в которой нос€т упругий характер, то есть после сн€ти€ нагрузки - мгновенно исчезают.

¬ механике грунтов реологические свойства фунтов различных разновидностей описываютс€ при помощи физических моделей [ 18- 21]. —ложные физические модели получают путем последовательного или параллельного соединени€ простых тел √ука, Ќьютона и —ен-¬енана. —ложным физическим телам приписываютс€ структурные сопротивлени€, под которыми понимаютс€ величины напр€жени€, при превышении которых измен€етс€ характер деформировани€ модели. ¬ работах [ 18, 19] сопротивление грунта деформированию характеризуетс€ двум€ и п€тью структурными сопротивлени€ми. Ќа основе этих исследований была предложена модель [ 16, 17], включающа€ 6 структурных сопротивлений. ¬ последствии эта модель примен€лась к различным материалам, обладающим упругов€зкопластическими свойствами, например к плотным щебенистым и песчаным асфальтобетонам [ 22], снегу и снегольду [ 23] и была признана адекватной.

¬ насто€щей работе така€ модель использовалась дл€ моделировани€ реологических свойств грунтов в услови€х воздействи€ многократных динамических нагрузок.

¬ этом случае элементы дорожной конструкции и вс€ конструкци€ в целом будут работать в упругой стадии, если динамическа€ нагрузка в теле насыпи и в ее основании не вызовет напр€жений превышающих предел упругости грунтов ру. ѕод пределом упругости понимаетс€ величина напр€жени€ вертикального сжати€, ограничивающа€ сверху множество значений напр€жений, при которых грунт про€вл€ет свойства тела √ука и испытывает упругие мгновенные деформации.

”пругие деформации определ€ютс€ по формуле:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (5)

где

ε y - упруга€ деформаци€, возникающа€ в элементарном объеме грунта основани€ насыпи, доли единицы;

σz - напр€жение вертикального сжати€ на поверхности элементарного объема, деформацию которого необходимо определить, ћѕа;

у - модуль упругой мгновенной деформации грунта в основании насыпи, ћѕа;

μ - коэффициент ѕуассона грунта в основании насыпи, доли единицы;

к - коэффициент, характеризующий интенсивность увеличени€ деформаций в процессе приложени€ нагрузок;

N - количество прикладываемых нагрузок;

ƒл€ расчета упругих перемещений грунта основани€ насыпи необходимо проинтегрировать величины упругой деформации ( 5) по глубине активной зоны основани€ насыпи. ƒл€ этого необходимо задать функции изменени€ напр€жений по глубине насыпи и в активной зоне основани€ насыпи. ¬ услови€х воздействи€ динамической нагрузки изменение напр€жений вертикального сжати€ описываетс€ экспоненциальным законом [ 13, 15], а в услови€х воздействи€ статической или квазистатической нагрузки, можно использовать формулы Ћове, якунина или [ 14, 16].

ƒл€ расчета напр€жений вертикального сжати€ грунта в основании насыпи используем формулу:

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (6)

где

ргр - давление, передаваемое насыпью на основание;

Z 2 - рассто€ние от поверхности основани€ насыпи до точки, в которой определ€етс€ напр€жение и котора€ расположена под центром штампа, м;

D 2 - диаметр круга, по площади которого распредел€етс€ давление р2 на поверхности основани€ насыпи, м;

β - коэффициент, характеризующий долю угла распределени€ напр€жений в слабом основании от угла внутреннего трени€ φ грунта слабого основани€ насыпи.

»нтегральное выражение из ( 5) и ( 6) имеет вид:

†††††††††††††††††††††††††††† (7)

где Z в и ZH - ординаты верхней и нижней границ сжимаемой толщи основани€ насыпи, м.

¬ интегральном выражении (7) верхний предел интегрировани€ принимаетс€ равным нулю, а нижний - определ€етс€ как разность рассто€ний до верхней и нижней границ активной зоны.

ѕосле интегрировани€, будем иметь.

† ††††††††††††††††††††† (8)

“аким образом, в услови€х упругого деформировани€ слабых грунтов в основании насыпи, коэффициент жесткости основани€ определ€етс€ как:

† †††††††††††††††††††††††††† (9)

»з (9) следует, что размерность коэффициента жесткости основани€ насыпи составл€ет Ќ/м. ѕодстановка коэффициента жесткости в ( 1) и ( 2) приводит к силовой размерности всех слагаемых.

√рунты в основании насыпи будут испытывать упругов€зкие деформации без образовани€ пластических деформаций в том случае, если динамическа€ нагрузка вызовет возникновение напр€жений, превышающих предел упругости, но не превышающих предел структурной прочности. ѕод пределом структурной прочности понимаетс€ величина напр€жени€, ограничивающа€ сверху множество значений напр€жений вертикального сжати€, при которых грунт про€вл€ет свойства тела  ельвина:

† †††††††††††††††† (10)

где

ру - предел упругости грунта основани€ насыпи, ћѕа;

k у (ср) - среднеинтегральное значение коэффициента, учитывающего снижение предела упругости грунта в результате усталости;

N 1 - количество нагрузок в транспортном потоке, вызывающих возникновение в грунте основани€ напр€жений превышающих предел упругости;

ув 1 - модуль упругов€зких деформаций грунта основани€ насыпи, ћѕа;

t 1 - эквивалентна€ продолжительность воздействи€ на грунт основани€ насыпи напр€жений, превышающих предел упругости, с;

3 - врем€ запаздывани€ упругов€зких деформаций в грунтовом основании, с.

»сследовани€ [ 14, 16] показывают, что любое структурное сопротивление грунта, в том числе и предел упругости, можно выразить в дол€х критического давлени€. “о есть, структурные сопротивлени€ определ€ютс€ произведением критического давлени€ на соответствующий коэффициент. ≈сли критическое давление определить по формуле проф. Ќ.ѕ. ѕузыревского, а коэффициент пропорциональности предела упругости критическому давлению - по математической модели [ 14], полученной на основе экспериментальных данных, то

(11)

где

с n и φ n - сцепление и угол внутреннего трени€ грунта после приложени€ п-го количества нагрузок, ћѕа и град., соответственно;

k упл - коэффициент уплотнени€ грунта, доли единицы;

W и Wm - естественна€ влажность и верхний предел текучести, доли единицы.

‘ункци€ коэффициента, учитывающего снижение предела упругости при усталости грунта, определ€етс€ значением критических давлений при воздействии 1, 103, 10 , 105, 106 нагрузок. «атем определ€етс€ отношение критических давлений при воздействии определенного количества нагрузок к начальной прочности грунта, значение которой соответствует критическому давлению при воздействии 1 нагрузки.

ƒалее выполн€етс€ аппроксимаци€ полученных значений коэффициентов усталости от количества повтор€ющихс€ нагрузок.

¬ таблице представлены эмпирические формулы определени€ коэффициентов усталости супесей, суглинков и глин.

“аблица

Ёмпирические формулы расчета коэффициентов усталости

¬ид грунта

Ёмпирическа€ формула

—упеси

—углинки и глины

N - количество приложенных нагрузок, расчетные единицы

ƒл€ определени€ среднеинтегрального значени€ коэффициента усталости необходимо применение теоремы среднеинтегрального значени€ функции, в соответствии с которой интеграл посто€нного среднего значени€ равен интегралу реальной функции. ѕримен€€ эту теорему и правило интегрировани€ суммы с выносом посто€нных интегрировани€ за знак интеграла будем иметь:

† †††††††††††††††††††††††††††††† (12)

где a , b , с и d - посто€нные коэффициенты, значени€ которых принимаютс€ (см. таблицу).

»нтегриру€ выражение (12) имеем:

† ††††††††††††††††††††††††††††† (13)

»нтегральное выражение, определ€ющее упругов€зкие перемещени€ основани€ насыпи, имеет вид:

† †††††† (14)

где

Z ну - ордината нижней границы зоны распространени€ упругих деформаций, м;

Z ву и Z нув - ординаты верхней и нижней границы зон распространени€ упругих и упругов€зких деформаций, значени€ которых равны друг другу, м.

† ††††††††† (15)

¬ыражение (15) позвол€ет рассчитать значени€ коэффициентов жесткости грунтов в услови€х упругов€зкопластической стадии работы основани€ насыпи. «начение коэффициента жесткости зависит от показателей механических и реологических свойств грунта, диаметра площади распределени€ давление на поверхности основани€ насыпи, количества нагрузок, вызывающих напр€жени€ меньших или равных пределу упругости, а так же - напр€жений, превышающих этот предел, продолжительности воздействи€ напр€жений, превышающих предел упругости. “аким образом, при упругов€зком деформировании коэффициент жесткости зависит от большего числа факторов, чем при упругих деформаци€х.

Ќасыпь и ее основание работают в линейной упругов€зкопластической стадии, если динамическа€ нагрузка вызывает возникновение в этих конструктивных элементах напр€жений, превышающих предел структурной прочности, но не превышающих предел структурной в€зкости. ѕод пределом структурной в€зкости понимаетс€ величина, ограничивающа€ сверху множество значений вертикального сжати€, когда материал про€вл€ет свойства физически линейного тела Ўведова, в котором тело √ука заменено телом —ен-¬енана. ќбща€ деформаци€ такого тела состоит из четырех составл€ющих и €вл€етс€ суммой мгновенной упругой, мгновенной пластической, упругов€зкой и в€зкопластической деформации.

”пругов€зкопластические деформации и перемещени€ при возникновении напр€жений превышающих предел структурной прочности, определ€ютс€ формулами [ 14- 16].

»нтегрирование указанных зависимостей с учетом функции ( 6) дает формулу расчета упругов€зкопластических перемещений грунта основани€ насыпи. ѕодстановка этой формулы в выражение ( 4) позвол€ет получить формулу расчета коэффициентов жесткости основани€ насыпи в стадии линейных упругов€зкопластических деформаций.

ѕри возникновении напр€жений вертикального сжати€, превышающих предел структурной в€зкости, материалы и грунты работают в стадии нелинейных упругов€зкопластических деформаций. ¬ этом случае мгновенные упругие, упругов€зкие и мгновенные пластические деформации взаимосв€заны не линейной зависимостью с излишком напр€жени€, превышающим предел структурной в€зкости, а в€зкопластическа€ деформаци€ - нелинейной зависимостью от этого излишка. ¬ случае, если напр€жение превышает предел линейности деформаций, грунты испытывают нелинейные мгновенные пластические и нелинейные в€зкопластические деформации, св€занные с излишком напр€жени€, превышающим предел линейности. “акой характер деформировани€ наблюдаетс€ в том случае, если напр€жение меньше предела текучести материала или грунта. ≈сли напр€жение превысит предел текучести, то материал течет, име€ минимальную в€зкость. ѕластическое течение происходит в случа€х, когда напр€жение не превышает предел прочности грунта или материала. ≈сли предел прочности превышаетс€, образец грунта или материала разрушаетс€. ‘ормулы определени€ деформаций при возникновении сколь угодно больших напр€жений приведены в работах [ 9, 15, 16]. »з-за необходимости краткого изложени€ материалов, в данной публикации, авторы ограничились по€снением схемы решени€ задачи вычислени€ коэффициента жесткости основани€ насыпи при по€влении в грунте напр€жений, измен€ющихс€ в различных диапазонах. ¬о-первых, в зависимости от величины возникающего напр€жени€ и его соотношени€ со структурным сопротивлением [ 9, 15, 16] необходимо выбрать формулу расчета деформаций бесконечно малого объема грунта. ƒалее, осуществить интегрирование этой формулы в соответствии с законом приращени€ деформаций при многократном воздействии нагрузки. ƒл€ упрощени€ интегрировани€ структурные сопротивлени€ можно определ€ть с учетом среднеинтегрального значени€ коэффициента усталости. ¬о-вторых, полученные по выбранным формулы расчеты деформации бесконечно малого объема грунта в услови€х многократного воздействи€ нагрузок следует интегрировать по глубине зон распространени€ соответствующих видов деформаций при изменении напр€жени€ вертикального сжати€ по функции ( 4). ¬ результате интегрировани€ будет получена формула перемещений грунта основани€ насыпи. », наконец, полученное выражение следует подставить в ( 3) и рассчитать значени€ коэффициентов жесткости. ѕри увеличении напр€жени€ значение перемещени€ будет увеличиватьс€, а значение коэффициента жесткости - уменьшатьс€. ѕри этом, с изменением напр€жени€ от величины, сколь угодно мало превышающей нулевое значение, до величины, соответствующей пределу структурной в€зкости, увеличение деформаций описываетс€ кусочно-линейной зависимостью, а увеличение перемещений и уменьшение коэффициентов жесткости будут иметь нелинейную зависимость от величины напр€жени€. Ёто обусловлено тем, что с увеличением напр€жени€ возрастает глубина зоны распространени€ данного вида деформаций. ѕри изменении напр€жени€ от величины, сколь угодно мало превышающей предел структурной в€зкости, до величины, сколь угодно мало ниже предела прочности на сжатие, деформации, перемещени€ и коэффициенты жесткости св€заны с напр€жением нелинейной зависимостью.

—огласно исследовани€м [ 15, 16, 22, 24] грунты и различные материалы не должны работать в стадии нелинейных упругов€зкопластических перемещений, так как в этом случае дорожна€ конструкци€ накапливает существенные неровности, вызывающие недопустимое ухудшение потребительских свойств и транспортно-эксплуатационных показателей автомобильной дороги, а также рост динамического коэффициента. ¬ конечном итоге это приводит к лавинообразному накоплению разрушений.

ѕоэтому при проектировании промысловых дорог по предлагаемой методике основной задачей должен быть расчет межремонтных сроков при работе дорожной конструкции в упругой, упругов€зкой или линейной упругов€зкопластической стади€х деформации. ¬ случае, когда невозможно обеспечить работу конструкции в этих стади€х, то есть когда напр€жени€ в основании насыпи превышают предел структурной в€зкости, необходимо предусматривать проведение конструктивные меропри€ти€ по усилению основани€.

¬озможность применени€ различных конструкций по усилению основани€, а также методы проектировани€ таких конструкций, авторы предполагают рассмотреть в своих последующих публикаци€х.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. Ѕолшт€нский ћ.ѕ. –асчет прочности дорожных одежд при использовании торфа в теле насыпи и ее основании в услови€х среднего приобь€. // јвтореферат дисс. на соиск. ст. д-ра. техн. наук.-ћ: »зд-воћјƒ», 1991.-36 с.

2. ћайер ¬.–. »сследование осадки во времени торф€ных оснований насыпей автомобильных дорог с учетом особенностей их сооружени€ в услови€х нефтепромыслов западной —ибири.// јвтореферат дисс. на соиск. ст. д-ра техн. наук. - ћ: »зд-во —оюздорнии, 1979-19 с.

3. ћарко я.ё. »сследование вли€ни€ вибродинамических воздействий на земл€ное полотно при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог на болотах. // јвтореферат дисс. на соиск. ст. канд. техн. наук - Ћенинград: –»ќ Ћ“ј, 1980, - 23 с.

4. яромко ¬.Ќ. ќсновы ускоренных методов проектировани€ и строительства автомобильных дорог на болотных грунтах. //јвтореф. дисс. на соиск. ст. д-ра техн. наук. - ћинск: »зд-во ќргдорстрой, 1989.-49 с.

5. јгеев ¬.ƒ. Ќапр€женно-деформированное состо€ние плит сборных покрытий дорог и аэродромов с учетом включени€ стыковых соединений в их работу // јвтореферат дисс. на соиск. ст. канд. техн. наук. ќмск: »зд-во —ибјƒ», 1990, - 24 с.

6. ћогилевич ¬.ћ. ”кладка бетонных плит на песчаном основании. -ћ.: јвтотрансиздат, 1957.-21 с.

7. ћогилевич ¬.ћ. и др. —борные покрыти€ автомобильных дорог. -ћ.: »зд-во ¬ысша€ школа, 1972. - 383 с.

8. ќрловский B . C . ѕроектирование и строительство сборных дорожных покрытий. - ћ.: »зд-во “ранспорт, 1978. - 152 с.

9. ѕономаренко ј.». ѕовышение устойчивости сборных дорожных покрытий путем усилени€ основани€ несущими элементами //јвтореф. дисс. на соиск. ст. канд. техн. наук. - ’арьков, 1988. -23 с.

10. “имофеев ј.ј. —борные бетонные и железобетонные покрыти€ городских дорог и тротуаров. - ћ: —тройиздат, 1986, - 319 с.

11. „ернигов ј.¬. ”чет напр€женного состо€ни€ основани€ в расчете жесткой дорожной одежды. //јвтореф. дисс. на соиск. ст. канд. техн. наук. - ћ: »зд-во —оюздорнии, 1990. - 19 с.

12. яковлев ј.¬. —борно-разборные железобетонные покрыти€.- Ћенинград, 1955, - 83 с.

13. —мирнов ј.¬. ƒинамика дорожных одежд автомобильных дорог. -ќмск: «апсибиздат, 1976, - 182 с.

14. —мирнов ј.¬., »ллиополов —. ., јлександров ј.—. ƒинамическа€ устойчивость и расчет дорожных конструкций. - ќмск: »зд-во —ибјƒ», 2003, - 188 с.

15. —мирнов ј.¬., Ўестаков ¬.Ќ., —иротюк ¬.¬. и др.  онструкции и технологии строительства автомобильных дорог в сложных природных услови€х - ќмск: »зд-во —ибјƒ», 2005. - 170 с.

16. јлександров ј.—. ”четупругов€зкопластических свойств св€зных грунтов при проектировании дорожных одежд. // јвтореферат дисс. на соиск. ст. канд. техн. наук. ќмск: »зд-во —ибјƒ», 2001, -24 с.

17. јлександров ј.—. ћоделирование деформационных процессов, протекающих в св€зных грунтах. // Ќаука и техника в дорожной отрасли. - є 4.- 2002. - —. 16-19.

18. ¬€лов —.—. –еологические основы механики грунтов. - ћ.: »зд-во ¬ысша€ школа, 1978. - 448 с.

19. √ольдштейн Ќ.ћ. ћеханические свойства грунтов. - ћ.: —тройиздат, 1973.-368 с.

20. √ольдштейн ћ.Ќ., ÷арьков ј.ј., „еркасов ».». ћеханика грунтов, основани€ и фундаменты. - ћ.: »зд-во “ранспорт, 1981, - 320 с.

21. »ноземцев ј.ј. —опротивление упруго-в€зких материалов. - Ћенинград.: —тройиздат, 1966, - 168 с.

22. √олубенко ¬.¬. ¬ли€ние свойств асфальтобетонного покрыти€ на срок службы горизонтальной разметки. // јвтореферат дисс. на соиск. ст. канд. техн. наук. - г.ќмск: »зд-во —ибјƒ», 2003. - 18 с.

23. јлександрова Ќ.ѕ. ¬ли€ние свойств покрытий автозимников на срок службы фрикционного сло€. // јвтореферат дисс. на соиск. ст. канд. техн. наук. - г.ќмск: »зд-во —ибјƒ», 2005. - 18 с.

24. ћатуа ¬.ѕ. »сследование напр€женно-деформированного состо€ни€ дорожных конструкций с учетом их неупругих свойств и пространственного нагружени€. // јвтореферат дисс. на соиск. ст. д-ра техн. наук - г.–остов-на-ƒону: »зд-во –√—”, 2002 - 40 с.

—–ј¬Ќ≈Ќ»≈ ¬ ЋјЅќ–ј“ќ–Ќџ’ ”—Ћќ¬»я’ ”—“јЋќ—“Ќќ… ƒќЋ√ќ¬≈„Ќќ—“» Ќ≈ ќ“ќ–џ’ “»ѕќ¬ ј—‘јЋ№“ќЅ≈“ќЌќ¬ ƒЋя ƒќ–ќ∆Ќџ’ ѕќ –џ“»…

 анд.техн.наук Ћ.ј. √орелышева,
инженеры ј.ј. Ўтромберг, ».¬. Ћеонтьев
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

ѕроблеме повышени€ сроков службы асфальтобетонных покрытий за счет улучшени€ качественных показателей асфальтобетонов, в том числе и его усталостных характеристик ,в последнее врем€ удел€етс€ все больше внимани€ исследователей-дорожников в –оссии и за рубежом. јктуальность этой проблемы не снижаетс€, несмотр€ на значительные достижени€ в разработке новых улучшающих добавок, модификаторов, типов и видов асфальтобетонов на базе модифицированных в€жущих, таких как щебеночно-мастичные смеси (ўћј), асфальтобетоны на основе битуморезиновых в€жущих, литые асфальтобетоны двух типов и пр.

”читыва€ это и то, что наиболее распространенным видом повреждений асфальтобетонных покрытий до сих пор остаютс€ трещины, в частности, усталостные, целесообразно провести сравнение усталостных характеристик (долговечности) в некоторых усредненных расчетных услови€х лаборатории, поскольку стандартные испытани€ зачастую не дают объективной оценки новых научных решений, а наблюдени€ в услови€х эксплуатации дороги св€заны с громадным разнообразием факторов, что не позвол€ет получать сравнимые оценки различных типов асфальтобетонов.

¬ насто€щей работе предприн€та попытка сравнить в лабораторных услови€х, на единой методической основе, по критерию усталостной долговечности асфальтобетоны трех различных типов: стандартные, тип Ѕ марка 1, в качестве эталона; приготовленные на основе в€жущего (битума) с добавкой резинобитумного концентрата (–Ѕ ); литые 2-х типов и щебеночно-мастичные также с использованием в€жущего с резинобитумным концентратом.

ƒл€ исследовани€ были вз€ты производственные составы смесей и вырубки из покрытий, устроенных с использованием вышеупом€нутых асфальтобетонных смесей.

ћетодика усталостных испытаний изложена в работе [ 1].

ѕриведены результаты испытани€ стандартных свойств и оценки нестандартных характеристик, усталостных и динамических (табл. 1).

“аблица 1

‘изико-механические и усталостные характеристики асфальтобетонов различных типов

ѕоказатели свойств

“ипы асфальтобетонных смесей

плотна€ гор€ча€ тип Ѕ1

лита€

щебеночно-мастична€

Ѕ1

Ѕ1 с –Ѕ 

√ќ—“ 9128

“ип ѕ

“ип I

“” 400-24-158-898

ўћј 15

√ќ—“ 31015

—редн€€ плотность, г/см

2,40

2,41

-

2,38

2,55

-

2,38

-

¬одонасыщение, % по объему

1,8

1,8

2-5

0,8

1,6

Ќе >1,0

2,40

1 - 4

ѕредел прочности, ћѕа, не менее при

+20∞—

3,5

3,65

Ќе <2,20

4,0

6,40

-

2,50

Ќе <2,50

+50∞—

1,20

1,40

Ќе <1,0

1,1

2,2

Ќе < 1,0

1,50

Ќе <0,7

 оэффициент водостойкости

Ќе <0,85

0,83

0,94

1,0

Ќе <0,85

Ќе <0,75

—одержание в€жущего, % (ћетод выжигани€)

7,0

8,5

-

10,0

10,5

-

8,1

-

—одержание минерального

порошка, %

10,2

10,9

-

14,2

7,1

-

7,4

-

”сталостна€ долговечность, циклы до

разрушени€ ´ 103

-18∞—

6,51

6,94

-

3,41

4,99

-

7,99

-

+20∞—

18,2

40,8

-

13,45

46,0

-

33,85

-

ѕредел прочности при динамическом изгибе, ћѕа, +20∞—

1,2

4,8

3,8

5,3

3,2

—ледует отметить (см. табл. 1), что все стандартные характеристики испытанных составов укладываютс€ в требовани€ норм. ѕри этом добавка –Ѕ  в битумное в€жущее практически не измен€ет стандартные показатели свойств смеси типа Ѕ1. ќднако при этом показатель долговечности при положительной температуре повышаетс€ более, чем в 2 раза. »нтересно, что при отрицательной температуре тот же показатель изменилс€ незначительно. Ќадо отметить, что температурна€ чувствительность состава с добавкой –Ѕ  существенно выше, чем у эталонного состава типа Ѕ1.

Ќаибольшую температурную чувствительность из сравниваемых составов показал литой асфальтобетон типа I . ќбъ€снение этому можно найти в нарушени€х состава смеси, котора€ приготавливалась в производственных услови€х.

ѕри сравнении характеристик образцов тех же составов из покрыти€, срок службы которого более 2-х лет (табл. 2, рис. 1), видно, что остаточный усталостный ресурс, определ€емый как отношение долговечности непереформованного образца из покрыти€ к долговечности исходной смеси (см. табл. 1) после 2-х лет службы в покрытии, остаетс€ близким к первоначальному дл€ всех смесей, кроме Ѕ1 с добавкой –Ѕ , который по абсолютной величине все же превышает значение эталонного состава Ѕ1 на стандартном битуме.

ќтмечен низкий усталостный ресурс состава ўћј, литой асфальтобетон типа I практически не выбрал за 2 года большей части своего исходного усталостного ресурса. ”читыва€, что значени€ статического модул€ упругости составов литого асфальтобетона и ўћј невысоки, а прочность при динамическом изгибе высока€ (что может характеризовать эти составы как достаточно жесткие), объ€снение их специфического усталостного поведени€ нужно искать в особенност€х их реологических свойств, св€занных с составом асфальтового в€жущего, близкого к мастичному.

ѕоскольку в составе ўћј и литого асфальтобетона содержитс€ значительное количество щебн€, приготовление таких составов в лабораторных услови€х и получение оптимального уплотнени€ требует применени€ комбинированного метода. ¬ли€ние условий уплотнени€ на свойства образца показано далее на примере литого асфальтобетона типа I (табл. 3).

ќбразцы уплотн€ли комбинированным способом по √ќ—“ 12801-98, при этом варьиру€ нагрузку доуплотнени€ на прессе. јнализ данных (см. табл. 3) свидетельствует, что оптимальное уплотнение лабораторных

образцов было получено при доуплотнении на прессе под нагрузкой 300 кг/см2. ¬ этом случае показатель долговечности при испытани€х на усталость образца, приготовленного в лаборатории, близок к образцу, отобранному из покрыти€ на дороге.  стати, следует отметить, что недоуплотнение образца резко увеличивает температурную чувствительность, а переуплотнение снижает значени€ долговечности образцов литого асфальтобетона при +20∞—.

ѕоскольку р€д образцов из покрыти€ имел при отборе защитный слой различного типа, рассмотрим его вли€ние на усталостную долговечность при испытани€х. ƒл€ сравнени€ были отобраны образцы из покрыти€, выполненного из литого асфальтобетона типа I с втапливанием щебн€ фракции 5-15 мм, и покрыти€ из литого асфальтобетона типа II с обычной классической одиночной поверхностной обработкой щебнем фракции 5-15 мм. –езультаты (табл. 4) показывают, что втапливание в 1,5 раза повышает долговечность литого асфальтобетона типа I и более, чем в 2 раза снижает температурную чувствительность, в то врем€ как обычна€ поверхностна€ обработка наоборот ухудшает оба эти показател€.

“аблица 2

—равнение асфальтобетонов по физико-механическим свойствам и показател€м усталостной долговечности

ѕоказатели свойств

Ѕ1

Ѕ1 с –Ѕ 

“ип II

“ип I

ўћј 15

литой

—редн€€ плотность, г/см3

2,39

2,51

2,42

2,56

2,34

¬одонасыщение, % по объему

1,5

2,1

0,8

1,7

3,40

ѕредел прочности при динамическом изгибе, ћѕа,

6,5

5,0

6,4

7,0

8,1

”сталостна€ долговечность ´ 103, циклы до разрушени€ при

-18∞—

5,12

4,17

11,28

4,77

11,54

+20∞—

16,49

39,06

50,78

45,14

26,04

ќстаточный усталостный ресурс % от исх.

90,5

95,7

26,5*

98,0

76,9

* ќбразец из покрыти€ имел дефекты в виде трещин.

–ис.1 ”сталостна€ долговечность образцов асфальтобетона

“аблица 3

¬ли€ние режима уплотнени€ на долговечность образцов литого асфальтобетона типа I

–ежим уплотнени€

ƒолговечность, циклы ´ 103 при

ѕлотность, г/см3

+20∞—

-18∞—

3 мин вибрировани€ с пригрузом +200 кг/ см2 на прессе

38,2

2,26

2,55

“о же, + 300 кг/см2 на прессе

46,0

4,77

2,55

“о же , +400 кг/ см2 на прессе

-

5,21

2,58

“оже, +400 кг/ см2 на прессе

16,93

3,04

2,54

“аблица 4

¬ли€ние защитного сло€ на свойства литых асфальтобетонов

“ип асфальтобетона

«ащитный слой

ƒолговечность циклы до разрушени€ ´ 103 при

ѕрочность при динамич. изгибе, ћѕа, при +20∞—

‘изико-механические свойства при +20∞—

+20∞—

-18∞—

плотность, г/см3

водонасыщение, %

модуль упругости, ћѕа

Ћитой тип I

¬тапливание (Ўѕќ)*

65968

5208

6,09

2,54

3,4

2198

Ћитой тип I

Ѕез Ўѕќ

45136

6510

7,00

2,51

2198

Ћитой тип II

ѕќ**

7812

3732

6,45

2,37

0,15

-

Ћитой тип II

Ѕез ѕќ

50778

11284

3,80

2,36

0,80

2312

*Ўероховата€ поверхностна€ обработка.

**ѕоверхностна€ обработка, классическа€

¬џ¬ќƒџ

1. ѕрименение в€жущего на основе битума дорожного с добавкой резинобитумного концентрата повышает долговечность асфальтобетона.

2. Ћитой асфальтобетон, тип I , имеет высокие показатели физико-механических свойств и усталостных характеристик. ¬тапливание щебн€ дл€ повышени€ шероховатости асфальтобетонного покрыти€ повышает долговечность покрыти€ в целом.

3.  лассическа€ поверхностна€ обработка снижает показатель долговечности литого асфальтобетона, но повышает шероховатость поверхности покрыти€, поэтому дл€ литых смесей с остаточной пористостью менее 1 % целесообразнее использовать метод втапливани€ каменного материала.

4. ƒл€ приготовлени€ лабораторных образцов из литых асфальтобетонов типа I и щебеночно-мастичных асфальтовых смесей целесообразно примен€ть комбинированную технологию уплотнени€, в соответствии с √ќ—“ 12801-98 с доуплотнением на прессе под нагрузкой 300 кг/см2 (30 ћѕа).

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. √орелышева Ћ.ј. Ќежесткие дорожные покрыти€ на металлических мостах. //јвтомобильные дороги и мосты. /ќбзорна€ информаци€.- ћ. - 2000. - —. 10-20.

2. ћелик-Ѕагдасаров ћ.—. Ћитые асфальтобетонные покрыти€ и основани€. //“ехника дл€ городского хоз€йства. - є2.- 2004. -—. 16-17.

ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ‘ј “»„≈— »’ ћќƒ”Ћ≈… ”ѕ–”√ќ—“» Ќ≈∆≈—“ »’ ƒќ–ќ∆Ќџ’ ќƒ≈∆ƒ — »—ѕќЋ№«ќ¬јЌ»≈ћ –≈«”Ћ№“ј“ќ¬ ¬»«”јЋ№Ќќ… ќ÷≈Ќ » —ќ—“ќяЌ»я ƒќ–ќ∆Ќќ√ќ ѕќ –џ“»я

 анд. техн. наук, ¬. . јпестин
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

¬ последние годы посто€нно поднимаетс€ вопрос о необходимости упрощени€ методик испытаний, позвол€ющих дать оценку прочности нежестких дорожных одежд и, в частности, на основании результатов визуального обследовани€ автомобильной дороги. ѕредложенные ранее способы, как правило, основываютс€ на средневзвешенных показател€х, учитывающих общий объем деформаций на характерном участке дороги, и показател€х прочности конструкции без учета особенности распределени€ эквивалентных модулей упругости в статистической выборке. ¬ то же врем€ существуют закономерности, свидетельствующие о возможности более точного прогнозировани€ коэффициента прочности дорожной одежды и фактического эквивалентного модул€ упругости конструкции в зависимости от степени поврежденности покрыти€ дефектами, существенно вли€ющими на ровность покрыти€ и скорость движени€ транспортного потока. ѕоследнее представл€етс€ важным в св€зи с тем, что в действующих ѕравилах диагностики и оценки состо€ни€ дорог [ 1] предельное состо€ние дорожной одежды по прочности определ€етс€ соответствующими коэффициентами обеспеченности расчетной скорости движени€.

»сследовани€, проведенные на автомобильных дорогах II дорожно-климатической зоны, показали, что не все дефекты оказывают существенное вли€ние на ровность покрыти€. –азвивающиес€ в покрытии сквозные поперечные и косые трещины не сказываютс€ на динамике изменени€ ровности покрыти€ - коррел€ции отсутствуют. ¬ качестве примера (рис. 1) представлены результаты обработки данных о поперечных трещинах, собранные на автомобильной дороге ћосква-ярославль, на участке прот€женностью 30 км. ћетодикой предусматривалась по километрова€ оценка объема повреждени€ покрыти€ разными дефектами в зависимости от показател€ продольной ровности покрыти€, определЄнного с помощью передвижной установки ѕ –—-2. »тоговые зависимости устанавливались методом графического выравнивани€ экспериментальных точек [ 2].

–ис.1. ¬ли€ние поперечных трещин на показатель ровности асфальтобетонного покрыти€

–ис.2. ¬ли€ние сетки трещин па показатель ровности покрыти€

ќпределенное вли€ние прочностных дефектов на ровность покрыти€ отмечалось только с момента по€влени€ частых поперечных трещин и то лишь из-за несвоевременного их содержани€ (трещины открытые с рваными кромками). Ќаиболее интенсивное изменение ровности покрыти€ отмечалось в местах образовани€ сетки трещин (рис.2), где показатели прочности дорожной конструкции минимальные и где интенсивно протекают процессы разрушени€ кромок трещин, взаимного смещени€, просадки частей покрыти€ и волнообразовани€ при переходе системы в запредельное состо€ние.

–ис.3. ”величение веро€тности повреждени€ покрыти€ сеткой трещин ( r) по мере снижени€ эквивалентного модул€ упругости дорожной конструкции (р) в пределах расчетного срока службы H:
пр - средний (проектный) модуль упругости, ћѕа:
, m - соответственно, требуемый и минимально допустимый модули упругости дорожной конструкции;
[ r] - допустима€ веро€тность повреждени€ покрыти€ сеткой трещин

Ќаблюдени€ и обработка статистических данных обследовани€ показывают, что развитие сетки трещин на покрытии устойчиво сопровождаетс€ снижением модул€ упругости конструкции р (рис.3). ¬ общем виде эти закономерности могут быть описаны аналитически [ 3]:

р = ηЈ(ETP - Em) + Em, †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (1)

где

ETP , Em - соответственно, требуемый и минимально допустимый модули упругости дорожной конструкции ћѕа [ 4] ;

η - параметр, определ€емый (таблица) в зависимости от фактической веро€тности повреждени€ покрыти€ сеткой трещин ( r ф ), выраженной в дол€х от допустимой степени деформировани€ [ r ] = 1 -  н ( н - расчетный коэффициент надежности дорожной одежды).

“аблица

η

r ф

1 ¸ 0,95

0,0

0,90

0,1Ј [ r ]

0,85

0,3Ј [ r ]

0,50

0,7Ј [ r ]

0,25

0,9Ј [ r ]

0

[ r ]

" r ф " - отношение длины деформированных мест покрыти€ ( Lr ) к общей длине характерного участка ( L ).

»спользу€ полученную зависимость ( 1), можно оценить фактический модуль упругости дорожной конструкции (ф) по степени деформировани€ поверхности покрыти€ r ф установленной в результате визуального обследовани€. ¬ этом случае полевые испытани€ дорожных одежд ограничиваютс€ только линейными испытани€ми (без контрольных точек) дл€ вы€влени€ фактической закономерности распределени€ прогибов и, при необходимости, внесени€ соответствующей поправки   i в определ€емый эквивалентный модуль упругости.

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (2)

где   i - коэффициент отклонени€ фактических относительных прогибов дорожной конструкции от Ђстандартнойї кривой накоплени€:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (3)

где Xji ; Xjc - относительные прогибы дорожной конструкции, соответствующие допустимой степени деформировани€ покрыти€, полученные соответственно по фактической и стандартной кривым накоплени€ (рис.4).

–ис.4. —опоставление стандартной (1) и фактической (2) кривых накоплени€ дл€ определени€ относительных прогибов дорожной конструкции Xj no допустимой веро€тности повреждени€ покрыти€ [ r] на характерном участке дороги

ѕараметры Ђстандартнойї зависимости, полученной в результате обобщени€ данных многолетних испытаний дорожных одежд [ 4, 5], в аналитическом виде при r £ 0,49:

† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (4)

где ср, Ei - соответственно, средний и текущий эквивалентные модули упругости, в статистической выборке ( lcp , li - средний и текущий прогибы).

¬ свете изложенного, определение фактического модул€ упругости дорожной конструкции должно выполн€тьс€ в следующей последовательности:

Х Ќа каждом характерном участке дороги провод€т визуальное обследование и определ€ют суммарную веро€тность повреждени€ покрыти€ сеткой трещин r ф .

Х ќдновременно провод€т линейные испытани€ дорожных одежд методом кратковременного или статического нагружени€ и определ€ют фактическое распределение прогибов дорожных конструкций на характерном участке дороги. ѕо полученным данным стро€т фактическую кривую накоплени€ и перенос€т ее на график, (см. рис. 4).

Х ѕо формуле ( 4) рассчитывают стандартную кривую накоплени€, перенос€т еЄ также на график (см. рис. 4 ), где сопоставл€ют с фактической кривой.

Х ќпредел€ют относительные прогибы Xj и рассчитывают коэффициент отклонени€ Ki .

Х –ассчитывают по формуле ( 4), использу€ проектные данные (пр;  н), требуемый модуль упругости дорожной конструкции ETP на начало эксплуатации, предварительно заменив р на пр и Ei на ETP . ќпредел€ют т [ 4].

Х ќпредел€ют параметр h дл€ веро€тности повреждений r ф (см. таблицу) и рассчитывают по формуле ( 1) текущий эквивалентный модуль упругости р.

Х ќпредел€ют по формуле ( 2) фактический модуль упругости ф на характерном участке.

ƒанна€ методика рекомендована дл€ практического использовани€ при четко различимых дефектах дорожного покрыти€, особенно на участках с неудовлетворительной ровностью.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. ќƒЌ 218.0.006-2002. ѕравила диагностики и оценки состо€ни€ автомобильных дорог (¬замен ¬—Ќ 6-90). / –осавтодор. - ћ.: »нформавтодор, 2002.

2. јпестин ¬. ., ƒудаков ј.». ѕрогноз расчетных параметров (нагрузка, габарит) применительно к учету воздействи€ автомобилей большой грузоподъемности на дорожные одежды. /“руды √ипродорнии. - ћ., 1976, вып. 17. -—. 83-90.

3. —правочна€ энциклопеди€ дорожника (—Ёƒ): –емонт и содержание автомобильных дорог, том II /под ред. ј.ѕ. ¬асильева. - ћ.: »нформавтодор, 2004.-507 с.

4. ќƒЌ 218.1.052-2002. ќценка прочности нежестких дорожных одежд. (¬замен ¬—Ќ 52-89) /–осавтодор ћинистерства транспорта –‘, - ћ. : »нформавтодор, 2002.

5. јпестин ¬. ., “улаева ».ј. ќценка и учет вли€ни€ выравнивани€ покрыти€ при среднем ремонте на эксплуатационное состо€ние нежестких дорожных одежд. /“руды √ипродорнии. - ћ., 1986, вып. 53.-—. 14-21.

ѕ–ќ√–≈——»¬Ќџ≈ ћ≈“ќƒџ »Ќ∆≈Ќ≈–ЌќЦ√≈ќЋќ√»„≈— »’ »«џ— јЌ»… ѕ–» —“–ќ»“≈Ћ№—“¬≈ ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ Ќј ЅќЋќ“ј’

ƒ-р техн. наук ¬.ј.ћиронов,
канд. техн. наук —.ј.“ер-“ер€н ( “√“”)

ѕовышение производительности и качества изысканий при проектировании и строительстве дорог на болотах неразрывно св€зано с внедрением современной техники и технологии производства работ. ¬ насто€щее врем€ ведущую роль в комплексе инженерно - геологических исследований начинают занимать геофизические методы, основанные на изучении физических полей геологической среды и позвол€ющие быстро и с минимальными затратами обследовать большие территории и объемы пород, снижать долю трудоемких, дорогосто€щих и длительных по времени работ. »сследовани€ по разработке геофизической аппаратуры и методики определени€ мощности и свойств органических грунтов, выполн€вшиес€ с конца 70х годов в “√“” (кафедра јвтомобильные дороги, основани€ и фундаменты), привели к созданию комплексной полевой лаборатории ( ѕЋ), в которой дл€ изучени€ свойств торф€ных грунтов совместно используют геофизическое оборудование и приборы конструкции Ћ.—. јмар€на

 омплексна€ полева€ лаборатори€ оснащена геофизическим (георадар, сейсмическа€ аппаратура) и геотехническим (сдвигомер-крыльчатка — -10, зондовый пенетрометр √“-5, пробоотборник “Ѕ-2) оборудованием, которое размещаетс€ в салоне специального транспортного средства. ¬ процессе движени€ по болоту проводитс€ непрерывное определение глубины торф€ной залежи георадаром, принцип действи€ которого основан на том, что в залежь передаютс€ радиоимпульсы и регистрируютс€ сигналы, отраженные от границы Ђторф-минеральное дної. ¬ заданных пунктах сейсмической аппаратурой измер€ют скорость распространени€ поперечной волны VSH по глубине залежи и определ€ют влажность w , полную влагоемкость w sat , и пористость торфа n . ¬ тех же пунктах провод€т испытани€ залежи на вращательный срез, статическое зондирование с отбором проб дл€ визуального определени€ степени разложени€ торфа и контрольных лабораторных анализов.

„тобы определить соотношение между VSH и структурно-механическими параметрами залежей торфа, различного типа и строени€, в “юменской и “верской област€х и на севере республики  оми, проводились полевые и лабораторные исследовани€ с использованием сейсмического метода. —ейсмические измерени€ выполн€лись с использованием специально разработанной портативной аппаратуры Ђ¬олнаї, методом просвечивани€, с наблюдением поперечной волны SH по глубине залежи. ¬ тех же пунктах, в пределах активного объема залежи Q ї p Ј l Ј(0,25 l )2 ї 1 м2 ( l - база измерений, l - длина волны), обусловливающего наблюдаемые скорости, проводились испытани€ торф€ной залежи на вращательный срез, статическое зондирование с отбором монолитов (3-х кратна€ повторность), что позвол€ло методически обоснованно сопоставл€ть геофизические и структурно-механические параметры торф€ных грунтов. —тепень разложени€ исследовавшихс€ торфов измен€лась от 0 до 55 %, зольность - от 0,1 до 22 %, влажность от 3 до 19 кг/кг, значени€ коэффициента пористости варьировали от 5 до 30, степень влажности находилась в пределах 0,82 - 0,98, т.е. газосодержание залежи было относительно посто€нным.

¬ табл. 1 представлены вы€вленные взаимосв€зи между скоростью распространени€ поперечной волны VSH и основными инженерно - геологическими показател€ми свойств торф€ных грунтов - коэффициентом пористости e , пористостью n , полной влагоемкостью w sat , влажностью w , плотностью скелета r d , степенью разложени€ Ddp , удельным сопротивлением статическому зондированию q и вращательному срезу t .

“аблица 1

—опоставл€емые свойства

„исло

сопоставлений

”равнение регрессии

ѕоказатель степени взаимосв€зи

VSH , е

442

VSH = (236,17/e) + 2,46 ± 3,22

0,90

266

VSH = (227,70/ e ) + 3,13 ± 3,21 (низинный торф

0,90

111

VSH = (206,60/ e ) + 3,53 ± 2,26 (верховой торф;

0,90

VSH , w sat

442

VSH = (148,45 / w sat ) + 3,13 ± 3,42

0,89

266

VSH = (138,37/ w sat ) + 4,26 ± 3,28 (низинный торф

0,89

111

VSH = (140,80/ w sat ) + 2,99 ± 2,32 (верховой торф)

0,90

VSH , w

442

VSH = (134,20/ w ) + 3,56 ± 3,62

0,87

266

VSH = (125,37/ w ) + 4,45 ± 3,32 (низинный торф)

0,88

111

VSH = (130,20/ w ) + 3,06 ± 2,57 (верховой торф)

0,88

VSH , n

VSH = 281,20 - 2,80Ј n † ± 3,25

0,90

VSH , r d

442

VSH = 0,17Ј r d † + 1,53 ± 3,46

0,89

VSH , Ddp

VSH = 0,38Ј Ddp † + 12,88 ± 5,43

0,69

VSH , q

42

VSH = 5,91Јq + 8,82 ± 2,94

0,78

VSH , t

VSH = 305,90Ј t - 3,92 ± 5,12

0,73

VSH , t , n

442

VSH = 242,28Ј t + 66,16Ј n † - 2,44 ± 3,15

0,91

VSH , t , Ddp

VSH = 0,20Ј Ddp + 203,93Ј t ± 4,67

0,78

ѕрименение сейсмического метода определени€ важнейших структурно - механических свойств органических грунтов основано на использовании расчетно-экспериментальных зависимостей между скоростью распространени€ в торф€ной залежи пр€мой поперечной SH -волны и ее структурно-механическими свойствами, на основании которых затем решаетс€ обратна€ задача - устанавливаютс€ свойства торфа по величине скорости VSH измеренной в залежи. ѕолучение расчетно-экспериментальных соотношении основывалось на анализе и численных расчетах моделей, которые соответствуют существующим представлени€м о структуре и свойствах торф€ного грунта и последующей корректировки вы€вленных зависимостей по результатами экспериментальных исследований. –асчеты скоростей распространени€ SH -волн в торфе, выполненные по модели, позвол€ющей учесть основные параметры состава и строени€ торфа - степень разложени€, плотность, влажность, пористость, газосодержание, характер структурных св€зей, показали, что в торфе полностью водонасыщенном (степень влажности Sr Ѓ 1), скорость поперечной SH -волны практически не зависит от степени его разложени€, газосодержани€ и, в основном, определ€етс€ величиной пористости торфа, возраста€ с ее уменьшением [ 1].

Ќа основании комплексных теоретико-экспериментальных исследований по оценке важнейших характеристик торф€ных залежей коэффициента пористости, полной влагоемкости, влажности, выполненной в полевых услови€х сейсмическим методом рассчитаны зависимости и предложена классификаци€ органических грунтов, составленна€ с учетом геофизических параметров торфа (табл. 2)

е = (297,12/ VSH) Ц 1,27 ± 2,50, †††††††††††† (6 † £ е £ 26)

w sat = (187,28/ VSH ) - 0,52 ± 1,58, ††††† (4 £ w sat £ 17)

w = (174,06/ VSH ) - 0,50 ± 1,63, †††††††††††††† (3 £ w £ 15).

“аблица 2

—тепень разложени€,

Ddp , %

ѕолна€ влагоемкость,

w sat , кг / кг

 оэффициент пористости,

е

—корость поперечной

волны, VSH , м/с

<20

>20

>18

<16

20-45

8-12

12-18

16-22

>45

4-8

6-12

20-40

”становленные взаимосв€зи между геофизическими и структурно-механическими показател€ми торфа предоставл€ют принципиально новую возможность определени€ последних по данным сейсмического метода. Ёто позвол€ет перейти к оперативной оценке свойств торфа в естественном залегании и в объемах, значительно превышающих структурную неоднородность залежей, что также повысит достоверность выполн€емых определений. ѕри этом отпадает необходимость отбора того числа образцов, которое предусмотрено существующими методиками (отбор образцов может проводитьс€ дл€ контрол€ на наиболее ответственных участках залежей).

«акон уплотнени€ органоминеральных грунтов [ 2] открывает широкие перспективы использовани€ данных  ѕЋ, в частности, при проектировании и строительстве автомобильных дорог на болотах. ”становив по результатам полевых исследований свойства и глубину (профиль дна) залежи геофизическими методами, можно оперативно рассчитывать объемы земл€ных работ и принимать рациональные технические решени€. ѕрименение  ѕЋ позвол€ет повысить производительность и информативность исследований за счет учета рельефа минерального дна, сокращени€ числа проб и лабораторных испытаний, оперативности получени€ искомых параметров геофизическими методами.

¬ыполненные исследовани€ позволили рекомендовать применение геофизических методов при проведении инженерно-геологических изысканий в районах распространени€ органических грунтов [ 3, 4].

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. «убков ¬.ћ., ”стюжанинов ¬.ј., “ер-“ер€н —.ј. ‘изические предпосылки применени€ сейсмического метода дл€ определени€ физико-механических свойств торф€ных грунтов. //ѕроблемы строительства «ападно-—ибирского нефтегазового комплекса. —б. научн. трудов / Ќ»ѕ»инжнефтегазстро€. - ћ.: Ќ»÷ ¬Ќ»»ѕ техоргнефтегазстро€. 1990. — 58-66.

2. јмар€н Ћ.— —войства слабых грунтов и методы их изучени€. -ћ.: Ќедра, 1990. 220 с.

3. —ѕ 11-105-97. »нженерно-геологические изыскани€ дл€ строительства. „асть III . ѕравила производства работ в районах распространени€ специфических грунтов / √осстрой –оссии. -ћ.: ѕЌ»»»— √осстро€ –оссии, 2000.-74 с.

4. —ѕ 11-105-97. »нженерно - геологические изыскани€ дл€ строительства. „асть VI . ѕравила производства геофизических исследований / √осстрой –оссии. - ћ.: ѕЌ»»»— √осстро€ –оссии, 2004. - 49 с.

–аздел III
–≈ћќЌ“ » —ќƒ≈–∆јЌ»≈ ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√

ќЅќ—Ќќ¬јЌ»≈ –≈—”–—ќ≈ћ ќ—“» ѕ–ќ≈ “ќ¬ «»ћЌ≈√ќ —ќƒ≈–∆јЌ»я ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ — ”„≈“ќћ ‘ј “ќ–ќ¬ –»— ј

 анд. техн. наук “.¬. Ѕоброва
инж. ё.¬.  оденцева (—ибјƒ»)

ќтличительной особенностью проектов содержани€ дорог €вл€етс€ достаточно высока€ степень неопределенности объемов и сроков работ, особенно при выполнении зимнего содержани€. Ёта особенность св€зана с необходимостью анализа и страховани€ рисков при управлении дорожными проектами.

¬опросы эксплуатации дорог в услови€х неопределенности и риска исследовались р€дом авторов [ 1- 3], однако проблема управлени€ риском при содержании дорог в сложных погодных услови€х остаетс€ актуальной с научной и практической точек зрени€. –езультативность системы зимнего содержани€ дорог заключаетс€ в предупреждении и скорейшей ликвидации последствий неблагопри€тных погодных условий, к которым относ€тс€ снегопады, метели и гололедные €влени€. —огласно классификации работ по зимнему содержанию автомобильных дорог и нормативным требовани€м [ 4] к основным меропри€ти€м по ликвидации воздействи€ неблагопри€тных погодных условий относ€тс€ патрульна€ снегоочистка, россыпь противогололедных материалов, очистка элементов обустройства дорог и защита от снежных заносов.

ќрганизационно-экономический механизм реализации проекта, сопр€женного с риском, должен предусматривать определенные схемы стабилизации, обеспечивающие защиту интересов участников.  ак правило, применение в проекте стабилизационных схем требует от участников дополнительных ресурсных затрат, размер которых зависит от условий реализации меропри€ти€. “акие затраты подлежат об€зательному учету при определении эффективности проекта. ѕроект считаетс€ устойчивым и эффективным, если во всех рассмотренных ситуаци€х интересы участников соблюдаютс€, а возможные непредвиденные обсто€тельства устран€ютс€ за счет созданных страховых запасов или резервов.

ѕравильность и точность расчета объемов работ и ресурсов, необходимых дл€ их выполнени€, достигаетс€ при наличии полной и достоверной информации, касающейс€ метеорологических особенностей региона. —тепень устойчивости проекта зимнего содержани€ по отношению к возможным изменени€м условий его реализации можно характеризовать такими предельными параметрами производства работ, при которых выручка от сдачи работ совпадает с издержками производства (точка безубыточности) или даже превышает их. ѕоследний случай св€зан с пон€тием риска дл€ хоз€йствующего субъекта при выполнении контракта на содержание дорог. ≈сли средства, необходимые дл€ выполнени€ комплекса работ по зимнему содержанию не будут выделены в полном объеме, потребительские качества дорог могут выйти за предельно допустимые значени€. ¬озможные потери в транспортной и внетранспортной сферах из-за снижени€ средней скорости движени€ на дорогах, увеличени€ времени доставки грузов, увеличени€ числа ƒ“ѕ рассматриваютс€ как плата за риск невыполнени€ работ по содержанию дорог в соответствии с нормативными требовани€ми.

ƒл€ совершенствовани€ оперативного управлени€ зимним содержанием федеральной дорожной сети развитие получает специализированное метеорологическое обеспечение, призванное на основе посто€нного измерени€ показателей условий и состо€ни€ дорожного покрыти€ прогнозировать наступление неблагопри€тных погодных €влений и способствовать предотвращению их воздействи€ на состо€ние дорожного покрыти€ путем перехода к профилактике образовани€ зимней скользкости [ 1].

¬ то же врем€, дл€ стратегического и текущего (годового) планировани€ меропри€тий зимнего содержани€ дорожной сети целесообразно использовать Ђћетеорологические ежемес€чникиї территориальных управлений ‘едеральной службы –оссии по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (–осгидромет). ƒл€ определени€ нормативной ресурсоемкости годовых проектов зимнего содержани€ дорог используютс€ также усредненные за несколько лет показатели метеорологических факторов по станци€м и снегомерным постам, расположенным на территори€х регионов. ¬ результате статистической обработки получают средние значени€ основных метеорологических данных, помес€чно и в среднем за зимний период.

ћетод проверки устойчивости проекта предусматривает разработку сценариев его реализации в наиболее веро€тных или наиболее Ђопасныхї дл€ участников услови€х. ѕроизводственные процессы содержани€ дорог включают множество разноплановых факторов и €вл€ютс€ наиболее сложными дл€ моделировани€ и выбора адекватных управл€ющих воздействий. ѕри моделировании в качестве управл€емых факторов могут быть прин€ты: оснащенность подр€дной организации техникой, ее состо€ние, поставки материалов, стоимость ресурсов и т.д. ¬ли€ние р€да производственных факторов и соответствующие меры регулировани€ рассмотрены [ 5] с позиции оперативного управлени€ зимним содержанием. ћетоды поддержки проектов могут быть самые различные: совершенствование системы управлени€, создание запасов материальных ресурсов, повышение квалификации персонала и т.д.

¬ данной статье представлена модель прогнозировани€ затрат на годовые проекты зимнего содержани€ с учетом неуправл€емых, но контролируемых факторов, к которым прежде всего относ€тс€ метеорологические факторы.

»митационное моделирование дает возможность исследовать процесс функционировани€ системы посредством варьировани€ ее параметров. „астным случаем имитационного моделировани€ €вл€етс€ статистическое моделирование, предполагающее знание законов распределени€ параметров системы как случайных величин. ѕри моделировании процессов зимнего содержани€ дорог такими основными параметрами €вл€ютс€ метеорологические факторы.

»з-за многообрази€ условий зимней эксплуатации дорог, задача планировани€ ресурсов выполнени€ проектов зимнего содержани€ может решатьс€ достаточно эффективно на уровне региона только при использовании современных информационных технологий, обеспечивающих комплексный подход к решению указанных вопросов. ћоделирование ресурсоемкости меропри€тий по ликвидации последствий неблагопри€тных климатических €влений осуществл€лось авторами с помощью программного продукта Ђј”–—-—ибјƒ»ї, на основе которого разработана информационна€ технологи€ управлени€ ресурсами эксплуатации дорожной сети региона [ 6, 7].

—овокупные нормативные затраты на ликвидацию последствий неблагопри€тных климатических €влений представлены в следующем виде:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (1)

где

км - затраты на зимнее содержание 1 км дороги с определенными характеристиками в течение зимнего периода, тыс.руб.;

†- соответствующие затраты на выполнение комплекса работ по ликвидации последствий i -го погодного фактора, †(снегопад, метель, гололед);

† - затраты на выполнение j -го вида работ при ликвидации последствий i -го погодного фактора;

xi - веро€тностное значение комплексного параметра i-го погодного фактора.

¬се вышеуказанные затраты завис€т от повтор€емости и интенсивности погодных €влений, при этом вс€ информаци€ имеет веро€тностный характер и подчин€етс€ статистическим законам распределени€.

»сследовани€, проведенные авторами в р€де регионов —ибири: ( емеровска€ и ќмска€ области, јлтайский край) показали, что р€д характеристик неблагопри€тных погодных €влений, включаемых в расчеты объемов работ по зимнему содержанию дорог, подчин€етс€ нормальному закону распределени€. —татистическа€ обработка метеорологической информации, собранной территориальными метеостанци€ми и снегомерными постами за период 1971-1997 гг., позвол€ет характеризовать значени€ показателей погодных условий в целом, по каждому региону. Ќа территори€х площадью от 95,7 до 168 тыс. км2 коэффициенты вариаций среднемноголетних значений р€да показателей достигали 80%. ¬ соответствии с разработанной авторами методикой районировани€ [ 7] были выделены участки территорий (зоны), на которых коэффициенты вариаций среднемноголетних значений основных показателей не превысили 20-30%. ¬ыделение на больших территори€х зон, более однородных по группам климатических €влений, св€занных с зимней эксплуатацией автомобильных дорог, позвол€ет повысить достоверность планировани€ объемов работ и, соответственно, ресурсов их выполнени€.

ѕланирование ресурсов содержани€ дорог с уровнем риска 0,5 (при нормальном законе соответствует средним значени€м величин метеорологических факторов) может существенно осложнить ситуацию на дорогах данной территории даже при незначительных превышени€х значений погодных факторов.

— целью прогнозировани€ страховых резервов разработана имитационна€ модель, позвол€юща€ оценить затраты на зимнее содержание в течение планового периода в зависимости от веро€тности по€влени€ неблагопри€тных €влений за этот период. ”крупненный алгоритм имитационного моделировани€ представлен (рис. 1)

–ис. 1. ”крупненна€ блок-схема алгоритма расчета затрат на ликвидацию последствий неблагопри€тных факторов с заданным уровнем обеспеченности р i

ƒл€ моделировани€ необходимы следующие исходные данные:

1. ѕараметры случайных величин, характеризующих i -й погодный фактор (закон распределени€, математическое ожидание, среднеквадратическое отклонение). ’арактеристики могут задаватьс€ в табличной форме или в виде плотности распределени€ случайных величин;

2. √раницы изменени€ погодного фактора на данной территории, полученные на основе статистической обработки среднемес€чных данных;

3. –есурсно-технологические модели производства работ по зимнему содержанию;

4. ’арактеристики дорог, определ€ющие нормативные требовани€ к уровню содержани€ (вид покрыти€, техническа€ и эксплуатационна€ категории и т.д.), количество и параметры элементов дорог;

5. ћодели расчета объемов видов работ по зимнему содержанию;

6. ќрганизационно-экономические услови€ производства работ подр€дчиком на обслуживаемой сети дорог (расположение производственных баз, баз ѕ√ћ, рассто€ни€ транспортировани€, цены ресурсов и т.д.).

ћетодика предусматривает два этапа моделировани€:

Х ѕостроение номограммы в совмещенных ос€х F ( xi ),

Х ѕрогнозирование затрат при различном уровне веро€тности i -го погодного фактора.

–еализацию данного подхода рассмотрим на примере проведени€ меропри€тий по ликвидации последствий снегопадов при i = 1. «атраты на снегоочистку †завис€т от повтор€емости снегопадов различной интенсивности в зимний период и средней продолжительности одного снегопада.  аждый из этих показателей имеет свои параметры закона распределени€ и определенные численные характеристики дл€ данной территории. ѕри оценке затрат необходимо раздельно рассматривать их вли€ние на , так как показатель цикличности св€зан с комплексом работ, выполн€емых после завершени€ каждого снегопада, а показатель продолжительности св€зан с технологическими параметрами выполн€емых работ (в частности, с числом проходов по одному следу). ¬ качестве комплексного показател€ определени€ объемов работ по патрульной снегоочистке прин€т показатель продолжительности снегопадов за зимний период S . –азмерность величины S определена в цикло-часах (цикл.-ч). ѕо мере увеличени€ значени€ текущей переменной ( s ) она дает интегрально нарастающую веро€тность значений:

F (s) = p(S < s), ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (2)

где p(S < s) - веро€тность того, что случайна€ величина S меньше текущего ее значени€ s .

«атраты † также €вл€ютс€ функцией s . «акон распределени€ случайной величины ( S ) определен как произведение двух случайных нормально распределенных величин - повтор€емости снегопадов ( z ) и длительности одного снегопада ( t ). «начени€ интегральной функции распределени€ F ( s ) рассчитываютс€ как произведение F ( z ) и F ( t ):

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (3)

ѕосле р€да преобразований интегральна€ функци€ распределени€ F ( s ) получает следующий вид:

† †††††††††††††† (4)

где s z , s t , m z , m t - соответственно, среднеквадратические отклонени€ и математические ожидани€ нормально распределенных величин z и t ; r - переменна€ интегрировани€ s / z .

≈сли на данной территории параметры снегопадов подчин€ютс€ другим законам распределени€, то дл€ вывода формулы F ( s ) необходимы соответствующие преобразовани€. ¬ реальных услови€х величина S мен€етс€ в пределах от S min до Smax .  онкретные значени€ этих величин определ€ютс€ по статистической выборке. ќпира€сь на представленные формулы, можно не только определить затраты на ликвидацию последствий снегопадов при заданной веро€тности p ( s ) , но и рассчитать необходимые затраты, если случайна€ величина S превысит текущее значение s , соответствующее выделенным средствам.

≈сли средства, соответствующие S , не будут выделены, потребительские качества дорог могут выйти за пределы допускаемых значений, что св€зано с рисками, как дл€ подр€дной организации, так и дл€ пользователей дорог.

ѕредставлен (рис. 2) пример моделировани€ затрат на снегоочистку дорог четырех эксплуатационных категорий, в зависимости от веро€тности по€влени€ неблагопри€тных климатических €влений в течение зимнего периода. ¬ верхней части графика отражено изменение нормативных затрат на ликвидацию последствий снегопадов дл€ дорог разных эксплуатационных категорий, в зависимости от значени€ S , в нижней части - интегральна€ функци€ распределени€ F ( s ).

–ис. 2 ќценка затрат на снегоочистку дорог при разных уровн€х веро€тности неблагопри€тных погодных €влений

Ќа примере расчета нормативных затрат на зимнее содержание 1 км дорог эксплуатационной категории Ѕ, рассмотрим последовательность действий при прогнозировании затрат:

1. ѕри уровне веро€тности неблагопри€тных погодных €влений 0,5 по графику интегральной функции распределени€ F ( s ) определ€ем значение параметра s = 290 цикл.-ч дл€ патрульной снегоочистки;

2. ѕри таком значении параметра s нормативные затраты на ликвидацию последствий снегопадов за зимний период на 1 км дорог эксплуатационной категории Ѕ состав€т 36 тыс. руб. (в ценах 2000 г.);

3. ≈сли веро€тность возникновени€ неблагопри€тных €влений возрастет до 0,7, что соответствует 355 цикл.-ч, нормативные затраты на зимнее содержание увеличатс€ до 42 тыс. руб. на 1 км дорог эксплуатационной категории Ѕ.

»зменение нормативных затрат на содержание 1 км дороги потребует от подр€дчика использовани€ всех внутренних резервов, необходимых дл€ обеспечени€ требуемого уровн€ содержани€ дороги и соответствующего уровн€ безопасности дл€ участников дорожного движени€. „то касаетс€ «аказчика, то с его стороны необходимо резервировать средства, на случай увеличени€ объемов работ, в сумме 6 тыс.руб., без учета индексации цен.

¬ыходные данные моделировани€ позвол€ют оценивать не только сумму страхового резерва, но и потребность в ресурсах всех видов (машины, материалы, энергоресурсы, трудовые ресурсы) дл€ выполнени€ объемов работ, необходимых дл€ поддержани€ элементов дорог в соответствии с нормативными требовани€ми.

јналогичные номограммы построены дл€ оценки затрат на выполнение работы по ликвидации последствий метелей и гололедных €влений с разной степенью обеспеченности по€влени€ этих метеорологических факторов. ѕредлагаема€ методика позвол€ет рассчитывать совокупные затраты на зимнее содержание сети дорог территории при заданной обеспеченности неблагопри€тных €влений, а также решать обратную задачу: оценивать веро€тность риска невыполнени€ полного комплекса работ зимнего содержани€ при ограниченных ресурсах.

¬џ¬ќƒџ

1. Ёффективное функционирование региональной дорожной инфраструктуры и реализаци€ целей зимнего содержани€ дорожной сети обеспечиваютс€ прогнозированием ресурсоемкости работ на основе применени€ методов моделировани€ с учетом веро€тностных значений метеорологических факторов данной территории.

2. ћодель имитационного моделировани€ затрат при заданном уровне веро€тности неблагопри€тных метеорологических €влений в зимний период позвол€ет прогнозировать затраты на ликвидацию последствий таких €влений, оценивать степень риска при невыполнении из-за недостатка средств нормативных работ по зимнему содержанию дорог и планировать необходимые страховые резервы с учетом возможного превышени€ количества неблагопри€тных €влений.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. —амодурова “.¬. ќперативное управление зимним содержанием дорог: Ќаучные основы: ћонографи€. -¬оронеж: »зд-во ¬оронеж, гос. ун-та, 2003.-168 с

2. Kunihiro KISHI, Keiichi SATOH Japan A Study on Hedging the Risk of Snow Removal Cost Fluctuation/ CD-ROM for the XIth PIARK. International Winter Road Congress 2002, Sapporo, Japan theme: New Challenges for Winter Road Service// 11-194- Snow and Ice Management, and Its Costs.

3. √асанов √.ћ. ќценка риска при планировании работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог //“ранспорт: Ќаука, техника, управление. Ќаучный информационный сборник /¬»Ќ»“» - ћ.2006 -є1-—. 46-47.

4. ќƒћ 218.0.000-2003. –уководство по оценке уровн€ содержани€ автомобильных дорог. -ћ: ‘едеральна€ дорожна€ служба –оссии. 2003. -75 с.

5. —акута Ќ. Ѕ. —овершенствование оперативного регулировани€ производства работ зимнего содержани€ автомобильных дорог: јвтореф. дис. канд. техн. наук - ќмск, 2002. - 24 с.

6. Ѕоброва “.¬., ѕротопопов ј.ѕ. —охраним построенное // ƒороги –оссии XXI век. - 2002. -є2 - —. 94-98.

7. Ѕоброва “.¬., ’ристолюбов ».Ќ., —акута Ќ.Ѕ. ”правление ресурсами зимнего содержани€ дорог// ћатериалы российско-финского семинара Ђѕланирование затрат и система оценки уровн€ зимнего содержани€ автомобильных дорогї.-  емерово, 2001. -—. 46-57.

8. –айонирование территорий по климатическим характеристикам дл€ обосновани€ ресурсоемкости зимнего содержани€ сети дорог / Ѕоброва “. ¬.,  оденцева ё. ¬. // ¬естник »р√“”. - »ркутск, 2006. -є2(26) том 1.-—. 70-79.

јЌјЋ»« «»ћЌ≈√ќ —ќƒ≈–∆јЌ»я ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ ¬ —≈¬≈–Ќџ’ –≈√»ќЌј’ –ќ——»» (Ќј ќ—Ќќ¬≈ ƒјЌЌџ’ јЌ ≈“»–ќ¬јЌ»я)

»нженеры ќ.¬. ‘ренкель, ё.Ќ. –озов, ј.—. ѕовх
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

¬ большинстве регионов –оссии наибольшие трудности при проведении работ по содержанию дорог дорожники испытывают в зимний период. —негопады, метели, гололедица, снежный накат, наледи, а в горных районах - снежные обвалы и лавины, все это воздействует на дорогу, создава€ серьезные затруднени€ дл€ движени€ автомобильного транспорта.

ќбеспечение в зимний период безопасного, непрерывного и удобного движени€ транспорта с заданными скорост€ми и нагрузками требует проведени€ комплекса работ по зимнему содержанию, включа€ очистку дорог от снега и борьбу с зимней скользкостью.

ќсновополагающим документом, действующим в –оссии, €вл€етс€ √ќ—“ – 50597-93 Ђ“ребовани€ к эксплуатационному состо€нию, допустимому по услови€м обеспечени€ безопасности дорожного движени€ї предусматриваетс€ содержание в зимний период дорог общего пользовани€ всех категорий, с цементобетонными, асфальтобетонными и другими битумоминеральными покрыти€ми в Ђчистом видеї, т. е. без снежно-лед€ных образованийї на проезжей части и обочинах. “ак как очистка дорог от снега и льда требует определенных затрат времени, √ќ—“ом введены сроки ликвидации снежно-лед€ных отложений на дорожных покрыти€х и обочинах (табл. 1).

“аблица 1

—роки ликвидации зимней скользкости

 атегори€ дороги

√руппа дорог н улиц по их транспортно-эксплуатационным характеристикам

»нтенсивность движении, авт./сут.

Ќормативный срок ликвидации зимней сколы кости, окончани€ снегоочистки

I а, I б, II

ј

>3000

4

III

Ѕ

> 1000 - 3000

5

IV , V

¬

< 1000

6

ѕримечание . Ќормативный срок ликвидации зимней скользкости начинаетс€ с момент обнаружени€ до полной ликвидации скользкости, а срок окончани€ снегоочистки - с момента окончани€ снегопада или метели до момента завершени€ работ.

»ной подход к этому вопросу в зарубежных странах. “ак, например, в ‘инл€ндии [ 1] зимнее содержание дорожных покрытий по чистоте очистки в зависимости от интенсивности дорожного движени€ и класса дороги подраздел€ют на три вида:

- полна€ очистка на всю ширину проезжей части (чистота очистки - 100%);

- частична€ очистка по ширине проезжей части (30 - 70%);

- без очистки, сохранение снежного покрова по всей ширине проезжей части (чистота очистки от снежно-лед€ных образований (—Ћќ) - 0%).

¬ зависимости от интенсивности движени€ чистота очистки подраздел€етс€ следующим образом:

- свыше 6000 авт/сут. - полна€ (100%);

- от 3000 - 1500 авт/сут. - частична€ (50-70%);

- менее 1500 авт/сут. - без очистки (0%).

¬ ¬енгрии на дорогах, отнесенных к III , IV , V категори€м, с интенсивностью движени€ менее 2000 авт/сут, зимнее содержание дорог выполн€ют по системе Ђбела€ зимн€€ дорогаї, т.е. с сохранением на покрытии снежного покрова, содержание которого осуществл€ют с помощью фрикционных материалов.

јналогичный подход к зимнему содержанию автомобильных дорог и в других зарубежных странах ( анада, —Ўј, Ўвеци€, Ќорвеги€ и т.п.), где продолжительный зимний период характеризуетс€ большим количеством твердых осадков и отрицательными температурами. ѕри этом следует отметить, что здесь основным критерием содержани€ дорог с уплотненным снежным покровом €вл€етс€ интенсивность движени€, не превышающа€ 1500 - 2000 авт/сут.

ѕринима€ во внимание положительный опыт зарубежных стран, институтом –ќ—ƒќ–Ќ»» (2003 г. и 2005 г.) проводились аналитические исследовани€ дл€ обосновани€ возможности зимнего содержани€ автомобильных дорог с уплотненным снежным покровом (”—ѕ)* в северных регионах –оссии. — этой целью, совместно с ƒќЅƒƒ ћ¬ƒ проводилась подготовительна€ работа по сбору, обобщению и анализу зимнего содержани€ автомобильных дорог с ”—ѕ. Ќа первом этапе была разработана и разослана в дорожные управлени€ специальна€ анкета.

*”плотненный снежный покров - вид защитного сло€ покрыти€, создаваемого из снега на проезжей части дорог в зимний период.

¬сего было разослано 81 анкета, в том числе 16 - в федеральные управлени€ и 65 - в региональные. ѕолучено 25 ответов из дорожных управлений (31 % - с сибирского и северо-европейского регионов, в т.ч. из федеральных управлений - 9 (56 %), региональных - 16 (25 %)).

–азработанна€ анкета содержала 10 разделов, в которых предлагалс€ широкий круг вопросов по организации и технологии работ, св€занных с зимним содержанием дорог, в том числе и с уплотненным снежным покровом (далее ”—ѕ). Ёти вопросы касались следующих основных направлений:

Х ’арактеристика сети обслуживаемых автомобильных дорог общего пользовани€, в том числе по категори€м и типам дорожных одежд.

Х «атраты на зимнее содержание дорог, в том числе на борьбу с зимней скользкостью, очистку и защиту дорог от снега.

Х —реднегодовые метеорологические данные (температура воздуха, толщина снежного покрова, количество твердых осадков и др.).

Х ”слови€ формировани€ ”—ѕ на дорогах (интенсивность движени€, толщина ”—ѕ, дефекты и др.).

Х Ёксплуатаци€ автомобильных дорог с ”—ѕ (уход, ликвидаци€, безопасность движени€ и др.).

Х  онтроль качества материалов, используемых дл€ зимнего содержани€ дорог, а также выполн€емых работ.

Х —редства механизации, используемые в период зимней эксплуатации дорог.

ќбща€ прот€женность автомобильных дорог, охваченных анкетированием, составила 94 167 км, в том числе, федеральных - 10 991 км и региональных - 83 176 км.

јнализ полученных данных показал, что в зимний период, с уплотненным снежным покровом эксплуатируетс€ около 10% федеральных и 60% местных (региональных) автомобильных дорог от общей их прот€женности. ѕри этом относительна€ прот€женность по дорожным управлени€м колеблетс€ в очень широких пределах. “ак, на дорогах федерального значени€ - от 3% до 54%, местного значени€ - от 15,9% до 98%.  роме того, эти данные завис€т не только от значени€ дороги, но также и от ее категории и вида дорожного покрыти€.

–ис. 1. ѕрот€женность автомобильных дорог в дорожных управлени€х, участвовавших в обследовании (25 организации)
а - обща€ прот€женность, б - дороги с ”—ѕ

ѕриведенные на рис. 1 данные свидетельствуют, что на дорогах I , II категорий в зимний период с сохранением уплотненного снежного покрова содержитс€ всего 0,3% дорожных покрытий, на дорогах III категории - 6%, IV категории - 43,7%, V - 94,3% от общей прот€женности дорог соответствующей категории. ѕо видам покрытий содержание дорог с ”—ѕ распредел€етс€ следующим образом:

- цементобетонные покрыти€ - 9,2 %,

- асфальтобетонные покрыти€ - 21,2 %,

- покрыти€ из щебн€ и грави€, обработанного в€жущими материалами - 67,8%,

- гравийные и щебеночные покрыти€ - 79,8 % от общего прот€жени€ соответствующих видов покрытий.

 ачество содержани€ автомобильных дорог, особенно в зимнее врем€, значительно зависит от средств, выдел€емых на эти цели. ќбщие затраты на содержание автомобильных дорог, включенных в обследование, составл€ют 737 838,447 тыс. руб. ¬ том числе расходы на зимнее содержание - 410 155,688 тыс. руб. (56%), из них - на борьбу с зимней скользкостью - 155 031,791 тыс. руб. (21%); на очистку и защиту дорог от снега - 167 790,665 тыс. руб. (23%). ѕрочие расходы составл€ют 87 333,232 тыс. руб. (12%). Ќа содержание автомобильных дорог в весенне-летне-осенний период ежегодно расходуют 327 682,759 тыс. руб. (44% от общих затрат на содержание обследуемых дорог во всех регионах).

ƒл€ снижени€ расходов на зимнее содержание дорог, многие дорожно-эксплуатационные организации, как указывалось выше, осуществл€ют зимнее содержание с уплотненным снежным покровом (”—ѕ), фактические затраты которых на 1 км дороги в год приведены в табл. 2.

“аблица 2

‘актические расходы па шип ее содержание автомобильных дорог (руб./км)

 атегори€ дорог

‘едеральные

“ерриториальные

—редние

с ”—ѕ

без ”—ѕ

с ”—ѕ

без ”—ѕ

с ”—ѕ

без ”—ѕ

I

54 480,00

148 844,00

-

-

54 480,00

148 844,00

II

51 600,00

78 497,00

131 145,00

89 121,54

91 372,50

83 809,27

III

49 670,00

73 720,00

44 925,67

72 445,92

47 297,84

73 082,96

IV

143 609,75

106 733,05

31 354,04

50 406,42

87 481,90

78 569,74

V

25 000,00

59 000,00

38 570,19

26 711,29

31 785,10

42 855,65

јнализ представленных (табл.2) средних значений расходов, полученных на основании данных анкетировани€, показывает, что зимнее содержание 1 км дороги с уплотненным снежным покровом (”—ѕ) на 40% дешевле, чем содержание 1 км дороги в Ђчистом видеї, т.е. без сохранени€ ”—ѕ на покрытии. ѕри этом на дорогах федерального значени€ такой показатель составл€ет 30%, а на территориальных - 50%. ќднако, следует отметить, что затраты на содержание дорог с ”—ѕ зависит не только от погодно-климатических условий, но и от других многочисленных факторов.   ним можно отнести организацию работ, интенсивность дорожного движени€, способ формировани€, ухода и ликвидации ”—ѕ, используемую дорожную технику, материалы, примен€емые дл€ улучшени€ шероховатости ”—ѕ и др.

–асходы на зимнее содержание дорог в зарубежных странах также колеблютс€ в широких пределах, в зависимости от значени€ дороги и интенсивности движени€. “ак, в  анаде стоимость зимнего содержани€ 1 км дороги колеблетс€ от 102 тыс. рублей до 237 тыс. руб. [ 2], в ‘инл€ндии - от 35 тыс. руб. до 287 тыс. руб. [ 1] и т.д.

¬ –оссии, в услови€х ограниченного финансировани€, на содержание федеральных автомобильных дорог (47 тыс. км) дл€ выполнени€ всех нормативных требований необходимо около 23 млрд. рублей, из которых 50 - 60 % приходитс€ на зимнее содержание [ 3]. ѕри таких поступлени€х зимнее содержание 1 км федеральных автомобильных дорог в –оссии может составить 270 тыс. руб., что позволит улучшить транспортно-эксплуатационное состо€ние дорог федеральной сети и повысить безопасность дорожного движени€ в зимних услови€х.

»з приведенных выше данных видно, что основным критерием назначени€ способа зимнего содержани€ €вл€етс€ категори€ дороги, интенсивность движени€ и вид дорожного покрыти€. ƒействующим нормативным документом [ 4] на дорогах с переходными и низшими типами дорожных одежд, допускаетс€ зимнее содержание дорог с наличием на покрытии уплотненного снежного покрова, а с капитальными и облегченными - содержание покрыти€ в Ђчистомї виде, с ликвидацией образовавшихс€ снежно-лед€ных отложений на покрыти€х в кратчайшие сроки (см. табл. 1). ќднако практика показывает, что дороги с асфальтобетонными, цементобетонными и подобными покрыти€ми можно также содержать в зимний период с уплотненным снежным покровом.

јнализ данных анкетировани€ о средней интенсивности движени€ на автомобильных дорогах, содержащихс€ зимой с ”—ѕ, показывает, что при интенсивности более 2000 авт/сут. эксплуатируетс€ около 3 % общей прот€женности всех обследуемых дорог, от 200 до 2000 авт./сут. -48,56% и менее 200 авт./сут. - 46,10 %. ѕри этом количество грузового транспорта в общем потоке колеблетс€ от 19,7 до 91,84 %. “аким образом, с ростом интенсивности движени€ количество дорог, содержащихс€ с уплотненным снежным покровом, уменьшаетс€ (рис. 2).

–ис. 2. ƒол€ автомобильных дорог, содержащихс€ с ”—ѕ в зависимости от интенсивности движени€

ѕод действием колес движущихс€ транспортных средств на проезжей части дороги формируетс€ слой уплотненного снега, толщина которого в данном регионе зависит от количества твердых осадков, их сублимации, интенсивности и состава движени€ и прин€той технологии зимнего содержани€. “олщина сформировавшегос€ уплотненного снежного покрова на рассматриваемых автомобильных дорогах колеблетс€ в широких пределах, от 3 до 10 см. ћеньша€ толщина наблюдаетс€ при низкой интенсивности движени€ 250 - 200 авт./сут., больша€ - при высокой интенсивности (3000 - 1000 авт./сут.) ¬ некоторых регионах ¬осточной —ибири и ƒальнего ¬остока толщина уплотненного сло€ доходит до 15 см и более. ¬ результате обработки полученных данных был построен график изменени€ средней толщины снежного покрова, образующегос€ на дорожном покрытии в зависимости от интенсивности движени€ транспорта (рис. 3).

–ис. 3. «ависимость толщины уплотненного снежного покрова от интенсивности движени€

ѕолученные экспериментальным путем значени€ хот€ и не позволили установить четкую св€зь между толщиной сло€ ”—ѕ и интенсивностью движени€, но характер этой св€зи был вы€влен. ¬о-первых, полученные значени€ толщины сло€ (”—ѕ) возрастают с увеличением интенсивности движени€. ¬о-вторых, характер размещени€ экспертных точек на графике позвол€ет предположить об их пр€молинейной зависимости, что дает возможность установить св€зь в виде уравнени€ пр€мой (у = ах + в).

ѕользу€сь этим графиком и зна€ интенсивность движени€, можно определить ориентировочную среднюю толщину уплотненного снежного покрова при проведении работ по содержанию дорожных покрытий в зимних услови€х в зависимости от интенсивности движени€. ƒальнейшие исследовани€ позвол€т уточнить эту зависимость в части вли€ни€ состава движени€, погодно-климатических условий, физико-механических свойств снежно-лед€ных отложений и других факторов.

—корость движени€ транспорта зависит от состо€ни€ сло€ ”—ѕ (деформации) на дорожном покрытии. ќтносительное распределение деформаций, образующихс€ на уплотненном снежном покрове, по данным анкетировани€, составл€ет:

- поперечна€ волна (Ђгребенкаї) - 22,7 %,

- продольна€ коле€ с глубиной 3-5 см - 29,5 %,

- отдельные просадки или €мочность до 5 см, площадью:

- до 1 м2 - 15,9%,

- более 1 м2 - 9,1 %,

- повышенна€ скользкость - 15,9 %,

- прочие деформации - 6,9 %.

  наиболее распространенным деформаци€м ”—ѕ на дорогах относ€т поперечную волну и продольную колею. ќни образуютс€, как правило, в период содержани€ (ухода), продолжительность которого составл€ет более 60% от общей продолжительности зимнего периода.

ƒеформаци€ сло€ ”—ѕ, зависит от качества и цикличности выполн€емых работ по зимнему содержанию дорог. ќсновна€ технологи€ формировани€, ухода и ликвидации ”—ѕ практически во всех регионах одинакова€ и выполн€етс€ преимущественно с помощью традиционной дорожной техники ( ƒћ, автогрейдер), без использовани€ специального оборудовани€ и машин.

—осто€ние автомобильных дорог, особенно повышенна€ скользкость дорожных покрытий, оказывает существенное вли€ние на безопасность дорожного движени€.  оличество ƒ“ѕ на автомобильных дорогах, содержащихс€ по технологии ”—ѕ, составл€ет 12,2 %, от общего количества транспортных происшествий, зафиксированных в зимний период на дорогах обследуемых регионов. ”становлено, что повышение безопасности на этих дорогах обеспечиваетс€ за счет двух основных показателей: увеличени€ шероховатости поверхности сло€ ”—ѕ и ограничени€ скорости движени€ на этих участках.

ƒл€ повышени€ шероховатости сло€ ”—ѕ провод€т нарезку продольных, а в некоторых случа€х зигзагообразных борозд с помощью грейдерных ножей с гребенчатой кромкой (6,8%) и/или распредел€ют различные абразивные материалы (песок, щебень, гравий и др.) на поверхности снежного покрова (93,2%).

ќдним из эффективных меропри€тий повышени€ дорожной безопасности €вл€етс€ снижение скорости движени€ автомобильного транспорта на дорогах. —овместно с местными органами √»Ѕƒƒ дорожники провод€т на обследуемых дорогах различные меропри€ти€, повышающие безопасность движени€. ќтносительные объемы таких меропри€тий следующие:

Х установка дорожных знаков с переменной информацией 8,6%,

Х установка стационарных знаков на весь зимний период 14,3%,

Х установка временных знаков на период неблагопри€тных погодных условий 28,3%

Х оповещение участников движени€ по местному радио и телевидению 5,7%

Х не провод€тс€ меропри€ти€ по организации дорожного движени€ 42,8%

»з приведенных данных следует, что значительное количество дорожных управлений (более 40%) не осуществл€ет на дорогах, содержащихс€ с уплотненным снежным покровом, какие-либо меропри€ти€ по организации дорожного движени€ в зимних услови€х.

¬џ¬ќƒџ

1. јвтомобильные дороги общего пользовани€, эксплуатируемые в услови€х ограниченного финансировани€, в зимний период, при интенсивности дорожного движени€ не более 2000 авт./сут., могут содержатьс€ с уплотненным снежным покровом.

2. ”становлено, что толщина уплотненного снежного покрова колеблетс€ от 3 до 10 см в зависимости от интенсивности дорожного движени€. ѕри дальнейших исследовани€х толщина снежного покрова будет уточн€тьс€ с учетом вли€ни€ других факторов: состава и скорости движени€, погодно-климатических условий, типа дорожной одежды и т.д.

3. ƒальнейшими исследовани€ми содержани€ автомобильных дорог с уплотненным снежным покровом предполагаетс€ продолжение мониторинга содержани€ дорог с ”—ѕ, разработка норм и регламента выполнени€ работ по формированию, уходу (содержанию) и ликвидации ”—ѕ, совершенствование методов и способов повышени€ шероховатости слоев ”—ѕ и проведение других видов работ. –езультаты таких исследований, при их внедрении, позвол€т не только улучшить транспортно-эксплуатационные показатели, но и повысить безопасность движени€ на дорогах с уплотненным снежным покровом.

ѕервые полученные результаты, изложенные в статье, позволили ‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»» обосновать предложение о необходимости проведени€ более глубоких исследований по данной проблеме, что в насто€щее врем€ реализуетс€ в рамках научно-исследовательских работ –осавтодора ћинтранса –‘.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. јско ѕЄухЄнен, ќйва ’уусканен. –аботы по зимнему содержанию дорог. /—еминар Ђ«имнее содержаниеї. - г.  уопио, ‘инл€нди€, 14-18 марта 2005 г.

2. Desheles Daniel. TECHNOLOGICAL INNOVATIONS SUPPORTING WINTER MAINTENANCE IN QUEBEC. X th PIARC International WINTER ROAD CONGRESS Technical Report-16-19 March-Lulea-Shweden-1998. - v3. - PP.261-272.

3. Ѕел€ков —.ј. «атраты по потребности. //јвтомобильные дороги. - є 6. - 2006.

4. ”казани€ по строительству, ремонту и содержанию гравийных покрытий. ¬—Ќ 7-89, ћинавтодор –—‘—–. - ћ.: “ранспорт, 1990.

ќ—ќЅ≈ЌЌќ—“» ѕ–ќ≈ “»–ќ¬јЌ»я ƒќ–ќ∆Ќџ’  ќЌ—“–” ÷»… Ќј ”„ј—“ ј’ ”Ў»–≈Ќ»я ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√

 андидаты техн. наук ё.–. ѕерков, ј.ѕ. ‘омии,
инж. ≈.¬. Ќиканычева
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

”ширение автомобильных дорог €вл€етс€ одним из основных видов работ по улучшению транспортно - эксплуатационных показателей дороги. јнализ данных јЅƒƒ Ђƒорогаї показывает, что требуемый объем работ по уширению федеральных автомобильных дорог составл€ет не менее 8 тыс. км. ¬ то же врем€ опыт эксплуатации уже уширенных участков свидетельствует о наличии серьезных проблем в подходе к проектированию и технологии производства работ. ѕри современном подходе к выполнению работ по уширению, как правило, не удаетс€ обеспечить равнопрочность дорожной конструкции, что приводит к быстрому по€влению дефектов в зоне сопр€жени€.

  такому выводу приводит, в частности, анализ данных јЅƒƒ Ђƒорогаї и выполненных выборочных обследований (‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»», 2005 г.). ’арактерные ситуации, наблюдаемые на р€де автомагистралей при исследовани€х:

- на автомобильной дороге ћ-1 распространение продольных трещин составило 17% (1993 г.) и резко возрастало по мере выполнени€ основных работ по уширению до 32-49% (1995 - 1998 гг.). —рок от ввода участков до по€влени€ дефектов в зоне сопр€жени€ составл€л 1-2 года;

- на участке реконструкции автомобильной дороги ћ-2, км 169-228 (обход г. “улы), объем распространени€ дефектов в зоне сопр€жени€ уже через 2 года после реконструкции приблизилс€ к 100%. –аскрытие продольных трещин не стабилизируетс€, а продолжаетс€ и достигло, в среднем, от 8-15 мм - с 2002 г. до 15-25 мм - к 2005 г. (рис. 1);

- на автомобильной дороге ћ-10 распространение дефектов в зоне сопр€жени€ отмечалось повсеместно и, хот€ с момента устройства уширени€ прошли дес€тки лет, €вление не стабилизируетс€ в полной мере, а лишь нивелируетс€ на короткий период выполн€емыми работами по ремонту и содержанию.

–ис. 1. ’арактерное состо€ние покрыти€ в зоне уширени€ на автодороге Ђ рымї ћ-2 ћосква - √раница с ”краиной:
а - 2002г.; б - 2005г.

¬ысокие объемы и темпы распространени€ дефектов в зоне сопр€жени€ не позвол€ют ув€зывать их только с возможными недочетами, допущенными при проектировании отдельных участков и производстве работ. —корее можно говорить о существенных недостатках самой нормативной базы. “ак, действующие нормативные документы направлены, прежде всего, на регламентацию работ при проведении нового строительства или усилени€ существующей дорожной одежды. »х положени€, относ€щиес€ к уширению, нос€т во многом декларативный характер. ѕредлагаемые конкретные конструктивные решени€ касаютс€ в большей степени сопр€жени€ верхних слоев дорожных одежд [ 1, 2], что позвол€ет достичь лишь некоторого усилени€ зоны сопр€жени€ с точки зрени€ воздействи€ транспортных нагрузок. ¬ то же врем€ основной причиной возникновени€ дефектов в зоне сопр€жени€ нежестких дорожных одежд и, как представл€етс€, одной из основных - в зоне сопр€жени€ жестких и нежестких дорожных одежд €вл€етс€ разна€ морозоустойчивость дорожных конструкций.

¬ таблице представлены данные, характеризующие разницу расчетных величин пучени€ вблизи зоны сопр€жени€, полученные на основе выборочных обследований р€да участков уширени€. јнализиру€ эти данные, можно отметить следующее:

1 величины пучени€ во многих случа€х превышают допустимые значени€, хот€ в начальный период эксплуатации, возможно, соответствовали допустимым;

2 разница величин возможных деформаций пучени€ на границе Ђстаройї и Ђновойї дорожной конструкции ( D ln ) измер€етс€ сантиметрами, причем величины пучени€ в зоне уширени€ ниже допустимых, а прогиб от воздействи€ транспортной нагрузки измер€етс€ сотыми или дес€тыми дол€ми миллиметра;

3 высокие величины D ln отмечаютс€ даже при наличии рабочего сло€ существующего земл€ного полотна и на уширени€х из грунтов одного вида, что обусловлено различием конструкций дорожной одежды, разным качеством материалов конструкций, различным состо€нием грунтов по плотности-влажности;

4 высокие величины D ln отмечаютс€ даже в случа€х устройства рабочего сло€ земл€ного полотна из грунтов одного вида, из-за различи€ конструкции дорожной одежды, разного качества материалов конструкций, разного состо€ни€ грунтов по плотности-влажности;

5 высокие величины D ln могут отмечатьс€ даже при благопри€тных, в целом, грунтовых и гидрологических услови€х (непылеватые грунты рабочего сло€, наличие дренирующих грунтов в зоне уширени€, 1-€ схема увлажнени€ рабочего сло€).

“аблица

ƒорога, км

“ип местности 1)

Ќдо 2) ,

м

Ќн 3) ,

м

¬ид грунта в зоне

¬еличина пучени€, см 4)

основной части

уширени€

1

2

3

4

5

6

7

Ђ рым -2ї ћосква - гр. с ”краиной, км 178 + 1023 (км 169-227)

2/2

0,61/1,0

1,2

—углинок легкий пылеватый

—углинок т€желый

4,2/2,7

Ђ рым-2ї ћосква - гр. с ”краиной, км 204+ 100 (км 169-227)

2/2

0,66/1,0

1,5

—углинок легкий

—углинок пенсий

3,4/2,2

Ђƒон-1ї ћосква -¬оронеж -–остов-на-ƒону, км 76+20 (км 76-

77)

3/1

0,78/0,81

7,0

—углинок т€желый

ѕесок средней крупности

1,3/0

Ђƒон-1ї ћосква -¬оронеж - –остов-на-ƒону, км 76+255 (км 76-77)

3/1

0,80/0,81

9

—упесь т€жела€ пылевата€

ѕесок средней крупности

2,2/0

Ђ–осси€ї ћосква -—анкт-ѕетербург, км 371+900 (км 365-

378)

1/1

0,82/0,85

0,5

—упесь легка€

ѕесок гравелистый

4,5/0

Ђ–осси€ї ћосква - —анкт -ѕетербург, км 442+500 (км 432-470)

3/3

0,67/0,7

0,5

—упесь т€жела€ пылевата€

ѕесок средней крупности, грунт основани€ - супесь т€жела€ пылевата€

9,1/4,6

Ђ–осси€ї ћосква -—анкт-ѕетербург, км 457+240 (км 432-470) -лево

3/3

1,1/0,73

0

√рунт основани€ -супесь т€жела€ пылевата€

ѕесок пылеватый, грунт основани€ - супесь т€жела€ пылевата€

7,6/5,6

Ђ–осси€ї ћосква -—анкт-ѕетербург, км 457+240 (км 432-470)-право

3/3

1,1/0.73

0,9

√рунт основани€ Цсупесь т€жела€ пылевата€

ѕесок пылеватый, грунт основани€ - супесь т€жела€ пылевата€

6,3/4,7

Ђ–осси€ї ћосква -—анкт-ѕетербург, км 460+890 (км 432-470)

1/1

1,2/1,0

0,1

—упесь т€жела€ пылевата€ √рунт основани€ -супесь т€жела€ пылевата€

ѕесок пылеватый. √рунт основани€ - супесь т€жела€ пылевата€

3,8/4,2

ѕримечани€ : 1) числитель - тип местности по увлажнению, знаменатель - схема увлажнени€ рабочего сло€ земл€ного полотна (—Ќиѕ); 2) Ќдо - толщина дорожной одежды: числитель - в зоне основной проезжей части, знаменатель - в зоне уширени€; 3) Ќн - средн€€ высота насыпи; 4) расчетные величины пучени€ в зоне сопр€жени€ (числитель - дл€ основной проезжей части, знаменатель - дл€ уширени€).

»сход€ из полученных данных и практики эксплуатации, можно следующим образом прокомментировать основные положени€ существующих нормативных документов и практических методов проектировани€ уширений:

- декларируетс€ в качестве основной цели обеспечение равнопрочности дорожной конструкции. ѕрактически выполн€етс€ раздельное проектирование уширени€ дорожной одежды и усилени€ покрыти€ в пределах основной проезжей части без какой-либо их ув€зки;

- декларируетс€ необходимость учета состо€ни€ существующей дорожной одежды при проектировании уширени€. ѕрактические методы такого учета отсутствуют;

- предлагаютс€ различные способы сопр€жени€ дорожных одежд, улучшающие работу дорожных одежд в зоне сопр€жени€ под воздействием транспортных и температурных нагрузок. “акие способы лишь в малой степени могут вли€ть на развитие в зоне сопр€жени€ дефектов, основной причиной которых €вл€етс€ наличие Ђнеравнопрочности на морозостойкостьї;

- декларируетс€ необходимость при устройстве уширений использовать грунты того же вида, что и грунт существующего земл€ного полотна. ѕрактически это затруднительно и не может гарантировать равнопрочность конструкции, поскольку грунты имеют другое состо€ние по плотности-влажности, не говор€ о Ђразновременностиї их состо€ни€ (в пределах уширени€ грунтам только предстоит в течение 5-10 лет достичь некоторого относительно стабильного состо€ни€;

- декларируетс€ возможность применени€ при устройстве уширени€ (в отсутствии грунтов того же вида) грунтов с более высоким коэффициентом фильтрации. ќднако такой подход может привести к использованию грунтов другой группы по степени пучинистости. ’удшие результаты могут быть получены как раз при уширений земл€ного полотна из св€зных грунтов дренирующими грунтами;

- типовой вариант в практике проектировани€ - создание ступени на границе существующей и устраиваемой дорожной конструкции (понижение поверхности земл€ного полотна на участке уширени€) дл€ активизации работы существующего дренирующего сло€. ќднако одновременно может возрастать разница величин пучени€ грунта в зоне сопр€жени€ за счет резкого увеличени€ толщины дорожной одежды на участке уширени€;

- декларируетс€ необходимость введени€ дополнительного расчетного критери€ отношени€ Ђравнопрочность на морозостойкостьї - Ђинтенсивность морозного пучени€ї, однако практически этот расчетный критерий не примен€етс€, поскольку не имеет достаточного методологического обеспечени€, а в результате не примен€етс€ и как способ обеспечени€ морозоустойчивости и устройства Ђпереходной зоныї [ 3], по крайней мере, применительно к участкам уширени€.

ќтсюда следует актуальность разработки нормативной базы, прежде всего - методологии проектировани€ дорожных конструкций на участках уширени€ с учетом особенностей водно-теплового режима земл€ного полотна. »зменение существующего положени€ требует также и изменени€ подхода к проектированию дорожных одежд в целом. ƒействующие документы ( ќƒЌ 218.046-01, ћќƒЌ 2-2001) в недостаточной степени учитывают существенную практическую разницу в подходе к расчетам по критери€м прочности и критери€м, обеспечивающим морозоустойчивость и дренирование конструкции.

¬ процессе эксплуатации степень соответстви€ дорожной конструкции всем этим критери€м снижаетс€, однако, дл€ полного восстановлени€ этого соответстви€, по критери€м прочности достаточно устройства слоев усилени€, а дл€ соответстви€ остальным критери€м - без полного переустройства дорожной конструкции возможно лишь достижение некоторого улучшени€.

¬ ‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»» (2005-2006 гг.) проводились исследовани€, направленные на совершенствование методологии проектировани€. ¬ основном, исследовани€ касались совершенствовани€ теоретических основ методологии регулировани€ водно-теплового режима земл€ного полотна на участках уширени€. »сследовани€ позволили сделать некоторые практические выводы [ 4].

–ис.2. ѕереходные зоны на участках уширени€:
1 - существующее земл€ное полотно; 2 - земл€ное полотно уширени€; 3 - лини€ откоса существующего земл€ного полотна; 4 - лини€ сопр€жени€ земл€ного полотна уширени€ и существующего земл€ного полотна;
S - ширина полки уступа; Ќд.о.сущ. и Ќд.о.ушир.- соответственно, толщина дорожной одежды существующей конструкции и на участке уширени€; Znp. - глубина промерзани€ дорожной конструкции на участке уширени€

ѕрежде всего, обоснована необходимость введени€ Ђпереходных зонї, по типу зон [ 3], формируемых, как правило, за счет изменени€ профил€ поверхности земл€ного полотна в зоне уширени€ (рис.2). ѕараметры зон назначаютс€ в зависимости от существующей дорожной конструкции и дорожной конструкции уширени€. —оздание таких зон целесообразно, поскольку технологически несложно и не требует каких-либо значительных затрат. »х применение рекомендуетс€, когда имеетс€ различие в величинах пучени€ грунта на границах зоны контакта, даже если абсолютные величины пучени€ не превышают допустимые, т.е. в большинстве случаев.

“акже обоснована необходимость введени€ новых расчетных критериев, которые можно условно определить как критерии, определ€ющие Ђравнопрочность на морозоустойчивостьї. ѕомимо величины пучени€ грунта в пределах существующей проезжей части и на участке уширени€ (см. рис.2) (зона 1 и зона 2) регламентируетс€ также разница этих величин, соотношение интенсивности осадок и промерзани€ грунта. ќднако предложенна€ методологи€ расчета по названным критери€м [ 5], требует определенного доведени€ до инженерного уровн€ из-за сложности выполнени€ многократных расчетов. ¬ насто€щее врем€ можно было бы определ€ть по стандартной методике [ 5] величину и разницу пучени€ грунта в зонах сопр€жени€ (сечение I , II , см. рис.2), сопоставл€€ их с допустимыми величинами (0,2 - 0,7 в зависимости от вида грунта и его минимальной температуры). ѕревышение разницы пучени€ требует выполнени€ р€да меропри€тий - от использовани€ дл€ уширени€ земл€ного полотна грунта другого вида, более близкого по величине пучинообразовани€ к грунту существующего земл€ного полотна, до изменени€ дорожной конструкции уширени€ (подбор по степени теплопроводности) или устройство вдоль границы сопр€жени€ Ђразрезнойї конструкции с деформационными швами открытого типа.

¬џ¬ќƒџ

1. ѕри проектировании участков уширени€ не учитываетс€, в должной мере, хот€ и декларируетс€ комплексный подход, обеспечивающий равнопрочность дорожной конструкции в зонах сопр€жени€ существующей и ушир€емой частей дорожной конструкции.

2. јктуальной €вл€етс€ разработка документа, регламентирующего процессы выполнени€ работ по изыскани€м и проектированию дорожных конструкций на участках уширени€.

3. ‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»» проводит такую работу в части наиболее сложного ее этапа - совершенствование методологии расчета с учетом водно-теплового режима.

4. Ќекоторые практические предложени€, содержащиес€ в данной статье, могут быть использованы до разработки нормативной базы по проектированию дорожных конструкций на участках уширении.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. –екомендации по расчету и технологии устройства оптимальных конструкций дорожных одежд с армирующими прослойками при строительстве, реконструкции и ремонте дорог с асфальтобетонными покрыти€ми/√ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»».-ћ.: »нформавтодор, 1993.

2. –екомендации дл€ опытного применени€ конструкций сопр€жени€ существующих с вновь устраиваемыми дорожными одеждами при уширении проезжей части/ ‘√”ѕ —оюздорЌ»». ќтчет и Ќ»– по этапу 4 контракта єќѕќ-12/750.2005.

3. –увинский ¬.». ќбеспечение морозоустойчивости дорожной одежды при ремонте и реконструкции дорог. //Ќаука и техника в дорожной отрасли. - є3. - 1997. - —.6-8.

4. »сследование и совершенствование теоретических основ методологии регулировани€ водно-теплового режима земл€ного полотна и дорожных одежд на участках уширени€ автомобильных дорог/‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»». ќтчет и Ќ»– по этапу 8 контракта є ќѕќ-12/759 от 02.12.2004.

5. ћќƒЌ 2-2001. ѕроектирование нежестких дорожных одежд. - ћ., 2002.

ќ÷≈Ќ ј ѕ–ќ„Ќќ—“» ∆≈—“ »’ ƒќ–ќ∆Ќџ’ ќƒ≈∆ƒ ƒ»Ќјћ»„≈— »ћ Ќј√–”∆≈Ќ»≈ћ

 андидаты техн., наук ¬.ћ. —икаченко, ≈.ј. ћартынов,
инж. —.ј. јхметов (—ибјƒ»)

–асчет жестких дорожных одежд, работающих в услови€х динамического нагружени€, практически выполн€ют [ 1], использу€ статические значени€ модулей упругости дорожно-строительных материалов и базиру€сь на теоретических решени€х статической задачи технической теории плит. ƒл€ учета вли€ни€ нестационарных случайных колебаний на жесткие дорожные одежды движущейс€ автомобильной нагрузки, еЄ увеличивают на коэффициент динамичности, обычно принимаемый равным 1,04-1,6, в зависимости от осевой массы автомобил€. —уществующие методы расчета подобных конструкций св€заны с работами ¬.‘. Ѕабкова, Ћ.». √орецкого, ћ.ј. ∆елезникова, Ѕ.».  огана, ».ј. ћедникова, B . C . ќрловского, B . C . Ќикишина, ¬.√. ѕискунова, ј.ѕ. —тепушина и др. авторов.

¬месте с тем, до насто€щего времени еще весьма недостаточно изучены волновые процессы в жестких дорожных одеждах и верхних сло€х земл€ного полотна при воздействии подвижных нагрузок, а оценка динамики работы покрыти€ по коэффициенту динамичности отражает вли€ние неровностей поверхности покрыти€, но не учитывает колебаний, возникающих в дорожной одежде и земл€ном полотне.

 ак показывают исследовани€ многих авторов, вопрос о величине коэффициента динамичности несколько противоречивый и дискуссионный. Ќа основе обобщенного экспериментального и теоретического материала было установлено [ 1], что "движущиес€ автомобили оказывают на дорожную одежду кратковременное воздействие, величина которого, в зависимости от скорости движени€, больше статического в 1,55-1,8 раза даже при неровност€х, остающихс€ на вновь устроенных покрыти€х".

–азвитию динамических расчетов жестких дорожных одежд при воздействии подвижных автомобильных нагрузок, не используемых в [ 1], посв€щены работы ј. . Ѕирул€, ј.√. Ѕулавко, √.». √лушкова, ј.Ќ. «ащепина, ћ.—.  оганзона, ј.¬. —мирнова, Ѕ.Ѕ. —амойленко, ¬.≈. ярового и др. авторов. ¬торой способ расчета жестких дорожных одежд выполн€етс€ с использованием динамических значений модулей упругости дорожно-строительных материалов, что приближает работу дорожных одежд к реальным услови€м при кратковременном воздействии движущегос€ транспорта.

ѕри движении по неровным дорожным покрыти€м, автомобиль колеблетс€ и воздействует на покрытие двум€ типами нагрузок: посто€нными и импульсными. ¬оздействие подвижной автомобильной нагрузки на дорожное покрытие всегда носит динамический характер, т.к. происходит возрастание нагрузки от нул€ до максимального значени€ за врем€, измер€емое сотыми дол€ми секунды, и чем больше скорость движени€ автомобил€, тем меньше врем€ приложени€ нагрузки. ѕричем с увеличением скорости движени€ автомобил€ будут возрастать амплитуды скоростей колебаний и ускорени€ амплитуд колебаний поверхности дорожного покрыти€, так как период колебаний обратно пропорционален скорости движени€ автомобил€. Ќа динамичность автомобильной нагрузки, кроме скорости движени€, существенное вли€ние оказывают: неровности покрыти€; характеристики шин и рессорных подвесок автомобил€; инерционные силы, возникающие под действием нагрузки, быстро измен€ющейс€ во времени; реологические свойства материалов дорожной одежды; многократность приложени€ нагрузок.

¬ услови€х современного движени€, характеризующегос€ большой массой транспортных средств, а также высокой интенсивностью и скоростью движени€, динамическое воздействие автомобил€ на плиты цементобетонного покрыти€ жестких дорожных одежд носит импульсный (ударный) характер, поэтому на цементобетонных покрыти€х, обладающих малым демпфированием (малым коэффициентом неупругого сопротивлени€), наиболее четко про€вл€етс€ один из недостатков таких покрытий, заключающийс€ в их неспособности быстро поглощать возникающие колебани€ в отличие от нежестких асфальтобетонных покрытий, что оказывает существенное вли€ние на вертикальную устойчивость цементобетонных покрытий.

Ќагрузки от движущегос€ транспорта опасны не только динамическим воздействием на плиты цементобетонного покрыти€, но и ускорени€ми амплитуд колебаний, которые они вызывают в приконтактном слое грунта земл€ного полотна. ¬озникающие ускорени€ амплитуд колебаний цементобетонных плит покрыти€ в пределах от 0,04 до 0,2 g привод€т [ 3] к неизбежному доуплотнению и снижению сопротивл€емости сдвигу песчаного грунта основани€, причем величины критических ускорений амплитуд колебаний, не вызывающих снижени€ сопротивлени€ грунтов сдвигу, незначительны и измер€ютс€ сотыми дол€ми g , а доуплотнение песчаного грунта основани€ в зависимости от влажности и гранулометрического состава песка происходит [ 4] при ускорени€х амплитуд колебаний от 0,2 до 2 g . ƒл€ снижени€ величин ускорений амплитуд колебаний плит цементобетонного покрыти€, не вызывающих доуплотнение песчаного грунта и повышени€ вертикальной устойчивости плит [ 3] было рекомендовано увеличивать толщину плит покрыти€ или устраивать основани€ из цементогрунта, а проектирование жестких дорожных одежд выполн€ть по предельно допустимым ускорени€м амплитуд колебаний.

јсфальтобетонные покрыти€ на монолитном или сборном цементобетонном основании, внедренные в практику дорожного строительства, обладают демпфирующей способностью, благодар€ чему значительно снижаетс€ динамическое воздействие подвижных нагрузок на дорожные конструкции. ѕри распространении волновых полей напр€жений в неупругих средах (упругов€зких или в€зкопластичных) происходит частична€ потер€ механической энергии за счет еЄ превращени€ в тепловую. ƒемпфирующа€ способность асфальтобетона приобретает особое значение при больших скорост€х движени€ транспортных средств, когда динамические воздействи€ резко возрастают. ”чет демпфирующей способности асфальтобетона при оценке напр€женно-деформированного состо€ни€ таких дорожных конструкций позволит более обоснованно их конструировать.

¬ыполненные экспериментальные исследовани€ [ 2] жестких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием на цементобетонном монолитном основании позволили установить преобладающее вли€ние над квазистатическим изгибом плит цементобетонного основани€ спектра высокочастотных поверхностных волн, возникающих от импульсной составл€ющей подвижной автомобильной нагрузки и достигающих 100% от амплитуд скоростей колебаний основных изгибных волн, образующихс€ от посто€нной нагрузки на колесо автомобил€. –аспространение высокочастотных поверхностных волн на покрыти€х жестких дорожных одежд достигает 20-30 диаметров отпечатка следа колеса автомобил€. ѕри изменении скорости движени€ автомобил€ от 10 до 60 км/ч, амплитуды скоростей колебаний жестких дорожных одежд повышались почти в 2 раза, при этом затухание колебаний по толщине дорожных одежд происходило плавно, а глубина активно колеблющейс€ массы плиты и приконтактного сло€ грунтового основани€ составл€ла в среднем 0,9 - 1,2 м или 3-5 диаметров отпечатка следа колеса автомобил€. ѕри скорости движени€ автомобил€ от 10 до 60 км/ч, скорость распространени€ продольных волн колебаний поверхности покрыти€ жестких дорожных одежд составл€ла 1840-1920 м/ c что почти в 2 раза выше, чем в нежестких дорожных одеждах.

Ёкспериментальные исследований колебаний жестких дорожных одежд на основани€х различных типов (битумогрунт, щебень, песок, цементогрунт [ 6]) позволили установить, что: частота колебаний не зависит от типа основани€ и составл€ет 25-35 √ц; динамические характеристики дорожных одежд в значительной степени завис€т от типа основани€, так максимальна€ величина амплитуд колебаний дорожных одежд с укрепленными основани€ми составл€ла 0,2-0,4 мм, а с дискретными основани€ми - 0,4-1,3 мм; динамический прогиб жестких дорожных одежд (или еЄ общий динамический модуль упругости) при воздействии подвижной нагрузки можно рассматривать, с некоторой условностью, как показатель жесткости дорожной одежды.

ƒвижение автомобилей по поверхности покрыти€ вызывает деформацию дорожной одежды и сопровождаетс€ передачей кинетической энергии. јмплитуда скорости колебани€ du / dt €вл€етс€ важнейшей составл€ющей в формуле кинетической энергии, поэтому, согласно [ 5, 6], наиболее объективными характеристиками и критери€ми устойчивости жестких дорожных одежд при воздействии подвижной автомобильной нагрузки €вл€ютс€ амплитуды скоростей колебаний du / dt и ускорени€ амплитуд колебаний d 2 u / dt 2 поверхности дорожных одежд, что соответствует фундаментальным исследовани€м, проведенным AASHTO . —опоставление кинетической энергии при однократном приложении расчетной нагрузки, с предельно допустимой кинетической энергией за период срока службы дорожной одежды, позвол€ет определить требуемую толщину конструктивных слоев. Ёкспериментально установлено [ 6], что в зависимости от типа основани€, на поверхности жестких дорожных одежд, не подверженных разрушению, амплитуды скоростей колебаний и ускорени€ амплитуд колебаний должны составл€ть, соответственно, 1,5-2,0 мм/с и 13- 30 мм/ c 2 .

ѕри исследовании напр€женно-деформированного состо€ни€ многослойных жестких дорожных одежд методами теории упругости, большинство расчетных моделей рассматриваетс€ как квазисплошные с параллельными сло€ми и не учитываетс€, что некоторые конструктивные слои выполнены не сплошными, а имеют периодические кусочнонеоднородные включени€. —ложный характер работы такого вида жестких дорожных одежд при воздействии подвижных автомобильных нагрузок имеет свои особенности, поэтому исследование динамических процессов в конструктивных сло€х таких одежд позволит вы€вить механизм развити€ деформаций и разрушений, что не может быть объ€снено с позиций статики.

¬ разработанной на кафедре "—троительство и эксплуатаци€ дорог" —ибјƒ» конструкции дорожной одежды [ 7] плита сборного основани€ выполнена в виде анкера, обеспечивающего сцепление асфальтобетонного покрыти€ и нижнего сло€ цементогрунтового основани€ (рис. 1). »сследуема€ дорожна€ одежда, представл€ет собой сложную многослойную конструкцию со средним слоем из решетчатых плит, содержащих конусообразные включени€ из материалов покрыти€, и дополнительного сло€ основани€.

–ис. 1.  онструкци€ дорожной одежды:
1 - асфальтобетонное покрытие; 2 - цементобетонна€ решетчата€ плита; 3 - основание из грунта, укрепленного в€жущим; 4 - грунтовое основание

»сход€ из основной задачи опытно-производственной проверки разработанной конструкции дорожной одежды [ 7], все опытные образцы решетчатых и сплошных плит были изготовлены из т€желого бетона класса ¬15. “ехническа€ характеристика плит приведена в табл. 1.

“аблица 1

“ехническа€ характеристика плит

ѕоказатели

ѕлита сборного основани€

решетчата€

сплошна€

1. ќбъем бетона, м3

0,40

0,72

2. –асход арматуры на плиту, кг

185

372

3. –асход арматуры на 1 м2 плиты, кг

41

83

4. ¬ес плиты, кг

950

1730

5. –азмер плиты, м

3,0 ´ 1,5 ´ 0,16

— целью приближени€ условий испытани€ исследуемых конструкций жестких дорожных одежд к услови€м их фактической работы, был использован метод динамического нагружени€ с помощью установки ƒ»Ќј-3ћ. Ёта установка позвол€ет получать с достаточной точностью, через определенные промежутки времени, в одной и той же точке покрыти€ динамические прогибы всей конструкции, при одинаковой по величине и скорости приложени€ импульсной нагрузке, соответствующей расчетному автомобилю.

Ёкспериментальные исследовани€ конструкций жестких дорожных одежд (рис. 2) при динамическом нагружении установкой ƒ»Ќј-3ћ плит сборного основани€ (центр плиты, кра€ длинной и короткой сторон, угол плиты), проводились на опытном и базовом участках, построенных на подъездной автомобильной дороге, расположенных на территории ƒ— -2 (г. ќмск) и имеющих 18-летний срок эксплуатации.

–ис. 2.  онструкции жестких дорожных одежд:
1 - асфальтобетон; 2 - цементобетон; 3 - цементогрунт; 4 - грунт земл€ного полотна

ƒо начала экспериментальных исследований на опытном и базовом участках подъездной автомобильной дороги, общей шириной 6,0 м и длиной 28,5 м, на асфальтобетонном покрытии была нанесена разметка 32 контрольных точек, месторасположени€ штампа установки динамического нагружени€ ƒ»Ќј-3ћ.  онтрольные точки располагались в центре и углах плит, а также в центрах краев длинных и коротких сторон плит на рассто€нии, равном половине диаметра штампа опытного и базового участков дороги.

¬ каждой контрольной точке опытного и базового участков было проведено не менее трех испытаний. ≈сли показани€ динамических прогибов расходились между собой более чем на 5 %, то проводились дополнительные испытани€.

¬ данной работе при определении объема натурных испытаний авторы исходили из предположени€, что распределение исследуемых динамических прогибов следует нормальному закону распределени€ случайных величин, который €вл€етс€ одним из трех предельных законов теории веро€тностей. ћатематический аппарат этого закона сравнительно прост и достаточно подробно разработан.

—лучайный характер результатов испытаний дорожных одежд, выражаемый разбросом исследуемых динамических прогибов, характеризуетс€ взаимным сочетанием и вли€нием случайных €влений, вызванных как естественной неоднородностью материалов конструктивных слоев дорожной одежды, воздействием метеорологических факторов и др., так и изменчивостью работы испытательного оборудовани€. ќднако величина изменчивости работы оборудовани€ незначительна, поэтому можно считать, что случайный характер результатов испытаний дорожных одежд обусловлен только неоднородностью материала.

–езультаты измерений динамических прогибов с учетом их статистической обработки методом математической статистики [ 8] приведены на рис. 3.

–ис. 3. —опоставление динамических прогибов конструкций жестких дорожных одежд:

ƒл€ приведени€ результатов испытаний дорожных конструкций к расчетному периоду, одновременно проводилс€ отбор проб грунта земл€ного полотна дл€ определени€ его влажности, и выполн€лись замеры температуры воздуха и асфальтобетонного покрыти€ с помощью цифрового термометра модели ART 02220 фирмы Termometerfabriken Viking Ab Eskilstuna (Ўвеци€). Ќа момент испытаний дорожных конструкций средн€€ влажность грунта составл€ла 20,03 %, а средние температуры воздуха и асфальтобетонного покрыти€ составл€ли, соответственно, 3,4 ∞— и 2,7 ∞—

Ќа основании качественной оценки результатов испытаний на опытном и базовом участках конструкций жестких дорожных одежд динамическим нагружением можно сделать следующие выводы:

1. јнализ значений динамических прогибов показывает, что в услови€х эксперимента величина прогиба в центре решетчатых плит сборного основани€ опытной дорожной одежды на 11,79 % меньше, чем величина прогиба в центре сплошных плит базовой дорожной одежды.

2. ƒинамический прогиб в середине длинной стороны решетчатых плит сборного основани€ опытной дорожной одежды на 30,77 % меньше, чем в сплошных плитах.

3. ƒинамические прогибы в углах и середине короткой стороны решетчатых плит сборного основани€ опытной дорожной одежды, соответственно, на 4,72 % и 7,43 % больше величины прогиба сплошных плит, что не превышает допустимой погрешности измерений преобразовател€ линейных перемещений установки динамического нагружени€ ƒ»Ќј-«ћ.

4. Ќаиболее объективными характеристиками и критери€ми устойчивости жестких дорожных одежд при воздействии подвижной автомобильной нагрузки €вл€ютс€ амплитуды скоростей колебаний du / dt и ускорени€ амплитуд колебаний d 2 u / dt 2 поверхности дорожных одежд, определ€емые с помощью стационарно установленных датчиков ускорени€, что €вл€етс€ задачами дальнейших исследований.

5. –аспределение объемных продольных и поперечных волн в конструктивных сло€х жестких дорожных одежд и грунте земл€ного полотна при воздействии подвижной автомобильной нагрузки, а также комбинаций плоских неоднородных продольных и сдвиговых волн особого типа, в насто€щее врем€ исследуетс€ с использованием современного мобильного измерительно-вычислительного комплекса ћ I —-026 (изготовитель ќќќ Ќѕѕ "ћера"), предназначенного дл€ регистрации и обработки экспериментальных данных по отклику дорожных конструкций.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. ћетодические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд (взамен ¬—Ќ 197-91). - ћ.: –осавтодор, 2004.

2. —мирнов ј.¬. ƒинамика дорожных одежд автомобильных дорог. -ќмск: «ападно-—ибирское книжное изд-во, омское отделение, 1975.- 183 с.

3. „ернигов ¬.ј., Ѕронивицкий ≈.»., —амойленко Ѕ.Ѕ. ¬ли€ние вибрации на вертикальную устойчивость бетонных покрытий. //јвтомобильные дороги. - 1980. -є 3. -—. 24-25.

4.  расников Ќ.ƒ. ƒинамические свойства грунтов и методы их определени€. - Ћ.: —тройиздат, 1970. -237 с.

5. —мирнов ј.¬. ќсновы метода расчета и конструировани€ дорожных одежд на действие подвижных нагрузок // ћатериалы VI ¬сесоюзного совещани€ по основным направлени€м научно-технического прогресса в дорожном строительстве. ¬ып. 8. –асчет и конструирование дорожных одежд. - ћ.: —оюздорнии, 1976. -—.4-6.

6. —амойленко Ѕ.Ѕ. »сследование колебаний цементобетонных дорожных покрытий на основани€х различных типов. //ѕроектирование и строительство автомобильных дорог в сложных инженерно-геологических услови€х —ибири/ “р. —оюздорнии, вып. 108. - ћ.: —оюздорнии, 1978. - —.78-93.

7. —икаченко ¬.ћ. –азработка конструкции и оценка напр€женно-деформированного состо€ни€ жесткой дорожной одежды со сборным основанием из решетчатых плит: јвтореф. дис. на соиск. степ. канд. техн. наук. - ќмск, 1995. - 23 с.

8.  ремер Ќ.Ў. “еори€ веро€тностей и математическа€ статистика. -ћ.: ёЌ»“»-ƒјЌј, 2004. - 573 с.

–≈«”Ћ№“ј“џ Ё —ѕ≈–»ћ≈Ќ“јЋ№Ќџ’ »——Ћ≈ƒќ¬јЌ»… “–јЌ—ѕќ–“Ќќ-Ё —ѕЋ”ј“ј÷»ќЌЌџ’ ’ј–ј “≈–»—“»  » ¬ќƒЌќ-“≈ѕЋќ¬ќ√ќ –≈∆»ћј √–”Ќ“ќ¬ Ќј ”„ј—“ ј’ ‘≈ƒ≈–јЋ№Ќџ’ ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ ћќ— ќ¬— ќ… ќЅЋј—“»

ƒ-р техн. наук, профессор A . M .  улижников,
»нженеры: Ќ.Ќ. Ќовиков, P . P . ƒенисов,
√.√. Ўукюров, ѕ.ј. Ћушников
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

 ак правило, наибольшие разрушени€ дорожных конструкций наблюдаютс€ в весенний период оттаивани€ грунтов. ¬ этот период снижаетс€ несуща€ способность дорожных одежд, что приводит к ограничению допустимых осевых нагрузок и закрытию дорог дл€ пропуска т€желовесных автомобилей. “акие ограничени€ ввод€тс€ в приказном пор€дке, без учета конкретных условий, в которых работает автомобильна€ дорога. —роки ограничений, определенные дл€ центральных районов –оссии, распростран€ютс€ также на северные, восточные, западные и южные регионы –оссийской ‘едерации. ¬ результате, как показывают наши наблюдени€, в этих регионах врем€ ограничени€ нагрузок не совпадает с периодом наибольшего ослаблени€ дорожных конструкций.

–езультаты предварительных расчетов показывают, что в весенний период, при интенсивности движени€ т€желых автомобилей 1000 авт./сут, ущерб, нанесенный автомобильной дороге прот€женностью 300 км, только за 1 день составл€ет 12 млн. руб. Ѕольший на пор€док ущерб наноситс€ экономике страны, если дорога на один лишний день будет закрыта дл€ автомобильных перевозок.

ƒо насто€щего времени не было обоснованной математической модели, позвол€ющей в зависимости от состо€ни€ дорожных конструкций, условий движени€, осеннего влагонакоплени€, зимнего промерзани€ и темпов весеннего оттаивани€, устанавливать оптимальные сроки закрыти€ автомобильных дорог и ограничени€ нагрузок на территории различных регионов –оссийской ‘едерации. “ак, например, на территории јрхангельской области, котора€ раст€нута по занимаемой площади с севера на юг почти на 650 км, сроки закрыти€ автомобильных дорог, как показала практика, должны быть дифференцированы и отличатьс€ в северных районах от южных, как минимум, на 2-3 недели.

¬ насто€щее врем€ введены нормативные материалы по расчету дорожных одежд нежесткого типа ( ќƒЌ 218.046-01), где особое внимание уделено сопротивлению грунтов сдвиговым нагрузкам, значительно повышены значени€ коэффициента прочности. ¬ св€зи с этим, существующие представлени€ об ограничении нагрузки на ось нуждаютс€ в существенной корректировке.

÷ель работы - на основе дорожно-климатического районировани€, разработанной методики прогнозировани€ процесса оттаивани€ в дорожных конструкци€х дифференцировать сроки закрыти€ автомобильных дорог в период распутицы, а также прогнозировать по времени ограничение осевых нагрузок в зависимости от конструкции дорожной одежды и грунтов земл€ного полотна эксплуатируемых дорог.

¬ течение нескольких весенних периодов в процессе экспериментальных работ необходимо решить следующие задачи:

- накопить материалы дл€ разработки методики прогнозировани€ оптимальных сроков ограничени€ нагрузок;

- определить зависимость изменени€ глубины оттаивани€ от температуры воздуха, количества и вида осадков, конструкции дорожной одежды и грунтов земл€ного полотна и т.д.;

- рассчитать величину упругих деформаций дорожной одежды в зависимости от глубины оттаивани€ и конструктивных слоев дорожной одежды;

- сравнить полученные результаты (скорость оттаивани€, влажность грунтов земл€ного полотна, упруга€ деформаци€, интенсивность и состав движени€) дл€ автомобильных дорог, наход€щихс€ в различных географических зонах ћосковской области;

- вы€вить такие конструкции дорожных одежд и такие грунты земл€ного полотна, дл€ которых даже в весенний, ослабленный период не требуетс€ введени€ ограничени€ нагрузок на автомобильных дорогах.

ƒл€ выполнени€ исследований были выбраны участки федеральных автомобильных дорог I - II категорий: ћ-10 Ђ–осси€ї, ћ-8 Ђ’олмогорыї, ћ-5 Ђ”ралї и ћ-3 Ђ”краинаї, наход€щиес€ на рассто€нии 70-85 км в разных сторонах от ћосквы и имеющие по данным диагностики близкие друг к другу конструкции дорожной одежды. ѕрот€женность детально обследуемых и закрепленных участков на каждой дороге составила 100 м. √еометрические параметры участков автомобильных дорог сведены в табл. 1.

“аблица 1

Ќаименование дороги

ѕоперечные уклоны, %

¬ысота насыпи, м

«аложение откосов

проезжа€ часть

обочина

ћ-10 Ђ–осси€ї ћосква Ц—анкт-ѕетербург

14-31

16-100

0,87-1,15

1:1,18-1:3,62

ћ-3 Ђ”краинаї ћосква - Ѕобруйск

11-26

12-74

1,42- 1,66

1:2,3-1:3,6

ћ-5 Ђ”ралї ћосква - „ел€бинск

8-26

47- 124

0,87-1,07

1:1,5-1:3,86

ћ-8 Ђ’олмогорыї ћосква -јрхангельск

10-21

35-108

0,77-1,29

1:1,55-1:4,82

јнализ данных, приведенных в табл. 1, свидетельствует, что уклон обочин, заложение откосов и в р€де случаев уклон проезжей части не соответствуют нормативным требовани€м.

ћетодика обследований базировалась на применении следующего оборудовани€: георадар Ђќ ќ-2ћї с антенными блоками јЅ-1700 и јЅ-400, прибор Ђћикродинї дл€ определени€ упругого прогиба, электронный тахеометр “—403. √еорадар Ђќ ќ-2ћї использовалс€ дл€ определени€ толщины конструктивных слоев дорожной одежды (антенный блок јЅ-1700), оценки состо€ни€ грунтов земл€ного полотна и отметки глубины оттаивани€ (антенный блок јЅ-400).

¬лажность грунтов земл€ного полотна определ€ли по радарограммам, полученным при сканировании антенным блоком јЅ-400 [ 1, 4]. ƒл€ этого на радарограммах вы€вл€ли месторасположение локальных объектов, наход€щихс€ на глубине активной зоны земл€ного полотна. ѕо программе Ђ Geoscan ї определ€ли диэлектрическую проницаемость среды, наход€щейс€ выше локальных объектов, а затем по диэлектрической проницаемости вычисл€ли объемную влажность грунтов земл€ного полотна по эмпирической зависимости, полученной шведскими исследовател€ми [ 2]:

W = (-0.053 + 0.0292Ј e - 5.5≈-4 Ј e2 + 4.3≈-6 Ј e3)Ј100,

где e - диэлектрическа€ проницаемость.

ѕрибор Ђћикродинї использовали дл€ определени€ упругого прогиба дорожной одежды под действием падающего груза [ 3]. ѕодобные приборы дл€ измерений деформационных характеристик примен€ютс€ за рубежом, например, финский LOADMAN , белорусский Ђ—легаї и немецкий Ќћ– LFG - SD . ¬се перечисленные приборы имеют незначительный вес и небольшие габариты. –езультаты экспериментальных работ, выполненных –ќ—ƒќ–Ќ»» при обследовании дорожных одежд установками динамического нагружени€ (ƒ»Ќј 3ћ и ”ƒЌ Ќ ), свидетельствуют о достаточно хорошей их коррел€ции с измерени€ми прибором Ђћикродинї, о чем говорит сопоставление результатов сравнительных испытаний, проведенных в но€бре 2005 г. (рис. 1). ѕо данным к.т.н. Ќ.ј. Ћушникова и инж. ѕ.ј. Ћушникова динамические напр€жени€ от воздействи€, производимого прибором, распростран€ютс€ на глубину до 70 см от поверхности покрыти€ дорожной одежды.

Ёлектронный тахеометр “—403 использовали дл€ тахеометрической съемки 5 поперечников на каждом экспериментальном участке, дл€ оценки геометрических параметров автомобильной дороги и обеспечени€ поверхностного водоотвода.

–езультаты измерений часовой интенсивности движени€ до начала весеннего ограничени€ нагрузок (20-21 марта 2006 г.) и пересчет на суточную интенсивность движени€ сведены в табл. 2.

»з табл. 2 следует, что наибольша€ интенсивность движени€ зафиксирована на автомобильных дорогах ћ-10 Ђ–осси€ї и ћ-5 Ђ”ралї (соответственно, 16644 и 14784 авт./сут.), однако если на автомобильной дороге ћ-10 Ђ–осси€ї преобладают легковые автомобили, число которых достигает 60 %, то на дороге ћ-5 Ђ”ралї также превалируют легковые автомобили, число которых уже составл€ет 75 %. ћеньша€ и практически одинакова€ интенсивность движени€ 9240...9600 авт./сут. установлена на участках автомобильных дорог ћ-8 Ђ’олмогорыї и ћ-3 Ђ”краинаї.

–ис. 1. –езультаты определени€ упругих деформаций с помощью различных приборов

“аблица 2

Ќаименование дороги

»нтенсивность движени€, авт./ч

—уточна€ интенсивность на дату измерений, авт./сут

грузовые

легкие

средние

т€жЄлые

сверхт€желые

легковые

легковые (1-2 т)

автобусы

ћ-10

206

90

28

229

340

462

32

16644

ћ-3

29

30

6

107

520

91

17

9600

ћ-5

66

64

22

115

165

760

40

14784

ћ-8

46

30

21

110

393

162

5

9240

–езультаты измерений упругой деформации прибором динамического нагружени€ Ђћикродинї приведены в табл.3. »з анализа следует, что наибольшую прочность имеют дорожные конструкции на автомобильных дорогах ћ-5 и ћ-10, наименьшую - на автомобильных дорогах ћ-8 и ћ-3.

ѕри этом на автомобильных дорогах ћ-10 и ћ-8 (северо-западное и северо-восточное направление от ћосквы) в мае мес€це, по сравнению с апрелем, упруга€ деформаци€ уменьшилась, в то врем€ как на автомобильных дорогах ћ-3 и ћ-5 (юго-западное и юго-восточное направление от ћосквы) наоборот, в мае мес€це, по сравнению с апрелем, упруга€ деформаци€ увеличилась.

√еорадарное сканирование в продольном (рис. 2) и поперечном направлени€х (рис. 3) позволило получить информацию о влажности грунтов земл€ного полотна.

“аблица 3

Ќаименование

дороги

”пруга€ деформаци€ (мм) по датам измерений

—редн€€ упруга€ деформаци€, мм

20-21 марта

6-7 апрел€

4-5 ма€

ћ-10 Ђ–осси€ї ћосква - —анкт -ѕетербург

0,152

0,214

0,168

0,178

ћ-3 Ђ”краинаї ћосква - Ѕобруйск

0,175

0,216

0,275

0,222

ћ-5 Ђ”ралї ћосква - „ел€бинск

0,134

0,140

0,168

0,147

ћ-8 Ђ’олмогорыї ћосква - јрхангельск

0,145

0,336*

0,274

0,252

—редн€€ упруга€ деформаци€ на дату измерений, мм

0,152

0,226

0,221

0,200

* - »змерени€ выполн€лись в дождливую погоду

–ис. 2. ѕродольный георадиолокацнонный профиль участка автомобильной дороги ћ8
ƒата зондировани€ - 20.03.06. ÷ентр участка - метка 1
(оператор - A. M.  улижников, интерпретатор - P. P. ƒенисов)

–ис. 3. ѕоперечный георадиолокационный профиль участка автомобильной дороги ћ5;
1,3 - метки кромки проезжей части, 2 - ось дороги
(ƒата зондировани€ -20.03.06. оператор A. M.  улижников. интерпретатор - P. P. ƒенисов)

–езультаты определени€ влажности грунтов земл€ного полотна по материалам георадарного сканировани€ сведены в табл. 4. ¬лажность грунта определ€ли по радарограммам, полученным по поперечным проходам. ѕри этом среднее значение влажности установлено по 3-6 измерени€м. «а период с 20-21 марта по 6-7 апрел€ средний прирост влажности грунтов земл€ного полотна составил 4,4...5,8 %, а за период с 6-7 апрел€ по 4-5 ма€ - на 2,4...2,6 %. —редний прирост влажности грунта за весенний период составил 9,1 %. ћаксимальна€ влажность зафиксирована на участках автомобильных дорог ћ-5 и ћ-8, меньшие значени€ получены на участках автомобильных дорог ћ-3 и ћ-10. —ледует заметить, что в отличие от других участков автомобильных дорог, на дороге ћ-8 присутствует грунтова€ разделительна€ полоса, котора€ могла способствовать увеличению влажности грунтов земл€ного полотна под проезжей частью.

“аблица 4

Ќаименование дороги

—редн€€ влажность (по объему) грунта земл€ного полотна, % по результатам георадарного сканировани€

”величение влажности грунта земл€ного полотна за весенний период, %

20-21 марта

6-7 апрел€

4-5 ма€

ћ-10 Ђ–осси€ї ћосква -—анкт - ѕетербург

4,7...9,4

12,0...12,9

13,4

8,7

ћ-3 Ђ”краинаї ћосква - Ѕобруйск

6,4...7,9

12,1...12,6

12,6...13,3

7,1

ћ-5 Ђ”ралї ћосква - „ел€бинск

5,8...8,3

10,8...12,5

15,8

10,0

ћ-8 Ђ’олмогорыї ћосква - јрхангельск

4,4...4,7

9,8...9,9

13,6...14,9

10,5

—редн€€ влажность грунта земл€ного полотна, %

5,3...7,6

11,2...12,0

13,8...14,4

9,1

—опоставление упругой деформации с влажностью грунтов земл€ного полотна показало, что на участке автомобильной дороги ћ-8 высокой влажности грунтов земл€ного полотна соответствует наибольша€ упруга€ деформаци€, в то врем€ как на дороге ћ-5 максимальной влажности грунтов соответствует минимальна€ упруга€ деформаци€. Ёто можно объ€снить только толщиной покрыти€ и основани€ дорожной одежды, а также фильтрационными свойствами грунта земл€ного полотна. ”величение влажности грунтов в период измерений (4-5 ма€) свидетельствует о том, что, период весенней распутицы еще не закончен и снимать ограничени€ движени€ большегрузных автомобилей по всей видимости еще рано.

Ѕыло предложено (ƒенисов P . P .) оценивать состо€ние дорожных конструкций по величине энтропии георадиолокационных сигналов. ѕри анализе энтропии амплитуды радарограммы рассматриваютс€ и как информационные показатели, характеризующие пон€ти€ энтропии.

Ёнтропи€ - это степень вариативности микрососто€ни€ объекта. „ем выше энтропи€, тем больше различных микрососто€ний, определ€ющих рассматриваемый объект. ѕри расчЄте энтропии георадиолокационных сигналов анализу подвергаетс€ фазовое пространство радарограммы.

ƒл€ георадиолокационных сигналов была определена следующа€ зависимость (на основании анализа радарограмм, полученных с помощью антенного блока јЅ-400) с уменьшением энтропии максимум спектра сигналов радарограммы смещаетс€ в низкочастотную область, что характеризует большее увлажнение грунтов земл€ного полотна.

–езультаты анализа энтропии по радарограммам, записанным как в продольном, так и в поперечном направлени€х, показали (рис. 4), что дл€ участков дорог южной ориентации (ћ-3, ћ-5) наибольшее увлажнение дорожна€ конструкци€ имела в апреле, в то врем€ как оттаивание в марте не затронуло грунты земл€ного полотна, а в мае мес€це избыточна€ влага достигла основани€ земл€ного полотна. ƒл€ участков дорог северного направлени€ в мае наблюдаетс€ избыточное увлажнение (ћ-8) или оно уже начинает несколько снижатьс€ по сравнению с апрелем (ћ-10). ƒанные исследовани€ по энтропии, безусловно, необходимо продолжить, чтобы расширить выводы. ќднако уже сейчас они достаточно хорошо корреспондируютс€ с результатами определени€ влажности грунтов земл€ного полотна.

–ис. 4. ќтносительные величины энтропии георадиолокационных сигналов в зависимости от даты сканировани€ и участков дорог

ќкончательные выводы о сроках ограничени€ нагрузок делать преждевременно, так как необходимо продолжить мониторинговые исследовани€, а также уточнить толщину конструктивных слоев дорожной одежды и тип грунта земл€ного полотна на основе буровых работ и отбора кернов.

“ем не менее, по результатам проведенных работ можно сделать предварительные выводы:

1. Ќакоплен экспериментальный материал, который позвол€ет заключить, что даже на территории ћосковской области в зависимости от географического положени€ участков автомобильных дорог наблюдаютс€ разна€ влажность грунтов земл€ного полотна и далеко неодинаковые упругие деформации поверхности покрыти€. ¬се это подтверждает, что сроки ограничений нагрузок в весенний период на автомобильных дорогах –оссии будут различными, а проводимые исследовани€ €вл€ютс€ актуальными.

2. ћониторинговые исследовани€ на автомобильных дорогах следует продолжить в течение еще р€да лет, св€зав при этом результаты наблюдений с климатическими услови€ми (температура воздуха, количество осадков, влажность воздуха и т.д.), конструкци€ми дорожных одежд, характеристиками грунта земл€ного полотна (тип грунта, содержание пылеватых частиц, коэффициент фильтрации и т.д.).

Ћ»“≈–ј“”–ј

1.  улижников A . M ., Ѕелозеров ј.ј. √еорадарные методы определени€ влажности грунтов земл€ного полотна // ƒороги и мосты. —борник / √ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»» - ћ.: ‘ирма ¬≈–—“ ј, 2005, вып. 13/1. -—. 185-193.

2. ≈милсон ƒ, ‘риборг ƒ. ќдин из методов определени€ влажности в грунте земл€ного полотна с помощью GPR // √еорадары, дороги -2002: ћатериалы ћеждународной научно-практической конференции. - јрхангельск: »зд-во ј√“”, 2002. - —. 83-88.

3. Ћушников Ќ.ј., Ћушников ѕ.ј. ѕрименение портативных приборов ударного действи€ дл€ измерени€ прогиба дорожных конструкций. //ѕроектирование автомобильных дорог. —борник научных трудов /ћјƒ» (√“”). -ћ., 2003.

4.  улижников A . M ., Ѕелозеров ј.ј. √еорадарные технологии дл€ мониторинговых наблюдений за участками автомобильных дорог. // ƒороги –оссии XXI века- є 2- 2004. - —. 74-76.

ќ  ќ––≈Ћя÷»» √–”«ќѕќƒЏ®ћЌќ—“» » ј√–≈——»¬Ќќ—“» √–”«ќ¬џ’ ј¬“ќћќЅ»Ћ≈… Ќј ƒќ–ќ∆Ќ”ё ќƒ≈∆ƒ”*

 анд. техн. наук ј.≈. ћерзликин
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

* –асчЄты дл€ статьи выполнены с участием студентки ћјƒ» (√“”) ўербаченко —.ј.

ѕри проектировании дорожных одежд в качестве расчЄтной принимают нагрузку, соответствующую предельной нагрузке на ось расчЄтного автомобил€ [ 1]. ¬ подавл€ющем большинстве проектов последнего времени в качестве расчЄтной принимают нагрузку на ось, равную 100 кЌ. ¬оздействие на дорожную одежду автотранспортных средств (далее - ј“—), имеющих отличные от расчЄтного автомобил€ схемы расположени€ осей и колЄс, характеризуетс€ большим или меньшим разрушающим эффектом. –азрушающий эффект ј“— оценивают по так называемому суммарному коэффициенту приведени€ S сум , в котором учтены динамические нагрузки от каждой оси автомобил€. ƒл€ нагл€дности и краткости назовЄм суммарный коэффициент приведени€ S сум - показателем агрессивности ј“—.

¬ 2001 году в инструкции по проектированию нежЄстких дорожных одежд [ 1] введена норма, в соответствии с которой допускаетс€ принимать коэффициент приведени€ S сум в зависимости от грузоподъЄмности автомобил€. ѕри этом грузовые транспортные средства разделены на группы в зависимости от грузоподъЄмности: 1-2 т, 2-5 т, 5-8 т, более 8 т и т€гачи с прицепами.

—овременные конструкции грузовых автомобилей дают возможность уменьшать агрессивность воздействи€ на дорогу при увеличении грузоподъЄмности. Ќапример, оборудование грузового автомобил€ гидропневматической подвеской может привести к уменьшению агрессивности воздействи€ на дорожную одежду до 20% при сохранении исходной грузоподъЄмности. ѕоэтому дл€ проектировщиков дорожных одежд представл€ют интерес периодические исследовани€ коррел€ции грузоподъЄмности и агрессивности воздействи€ автотранспортных средств на дорожную одежду.

¬ насто€щей работе рассмотрены ј“— современного производства –оссии, Ѕеларуси и ”краины [ 2] всего 193 шт., марок (моделей): Ѕј«, «»Ћ,  јћј«,  « “,  –ј«, ћј«, ћ« “ и ”–јЋ. ƒл€ каждого грузового автомобил€ рассчитан коэффициент приведени€ S сум предполага€, что он эксплуатируетс€ на дорожных одеждах капитального или облегчЄнного типов. —амые агрессивные дл€ дорожных одежд грузовые автомобили, с коэффициентом приведени€ S сум более 20, не включены. Ќа рис. 1 представлена аппроксимирующа€ крива€ в виде полинома 3 степени, имеющего величину достоверности аппроксимации R 2 = 0,7645. ¬ табл. 1 представлены усреднЄнные результаты расчЄтов коэффициента приведени€ S сум и его вариации дл€ грузовых автомобилей по группам грузоподъЄмности.

–ис. 1. ¬заимосв€зь грузоподъЄмности и коэффициента приведени€ грузовых автомобилей к расчЄтной нагрузке 100 кЌ на ось

“аблица 1

√рузовые автомобили по группам грузоподъЄмности,

т

 оличество автомобилей в группе

 оэффициент приведени€ S сум

—тандартное отклонение s

 оэффициент вариации v

—редние, 2-5

13

0,12

0,06

0,50

“€жЄлые, 5-8

54

0,4

0,18

0,45

ќчень т€жЄлые, более 8

70

3,77

4,12

1,09

“€гачи с прицепом/полуприцепом

39

2,84

6,13

2,16

—тандартное отклонение s коэффициента приведени€ S сум , увеличиваетс€ от 60% дл€ ј“— средней грузоподъЄмности до 613% дл€ т€гачей с прицепом. “акой разброс коэффициента приведени€ к расчЄтной нагрузке S сум следует считать значительным и не учитывать этот факт при проектировании дорожных одежд было бы равносильно снижению надЄжности расчЄтов. ƒл€ учЄта веро€тностного характера транспортных потоков предлагаетс€ ј“— различных групп по грузоподъЄмности приводить к расчЄтным нагрузкам с помощью коэффициентов приведени€, завис€щих от заданного уровн€ надЄжности дорожной одежды, следующим образом:

S сум.расч = S сум (1 + v Ј t ), †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (1)

где

S сум.расч - расчЄтное значение коэффициента приведени€ к расчЄтной нагрузке;

S сум - среднее значение коэффициента приведени€ к расчЄтной нагрузке;

t - коэффициент нормированного отклонени€ S сум при заданном уровне надЄжности дорожной одежды;

v - коэффициент вариации S сум .

”читыва€ информацию (см. табл. 1) и значени€ коэффициента нормированного отклонени€ при заданном уровне надЄжности дорожных одежд капитального и облегчЄнного типов, представлены расчЄтные значени€ (табл. 2) коэффициента приведени€ к нагрузке 100 кЌ в зависимости от грузоподъЄмности автотранспортных средств.

“аблица 2

√рузовых автомобилей по группам грузоподъЄмности, т

–асчЄтные значени€ коэффициента приведени€ S сум , к нагрузке 100 кЌ в зависимости от заданной надежности

0,98

0,95

0,90

0,85

0,80

0,75

0,70

—редние, 2-5

0,25

0,22

0,20

0,18

0,17

0,16

0,15

“€жЄлые, 5-8

0,79

0,71

0,64

0,59

0,55

0,52

0,49

ќчень т€жЄлые, более 8

12,80

10,80

9,21

8,14

7,23

6,57

5,91

“€гачи с прицепом/полуприцепом

16,26

13,30

10,90

9,34

7,99

7,01

6,03

ѕредложенный в насто€щей статье подход к способу приведени€ реального транспортного потока к расчЄтной нагрузке не противоречит логике веро€тностного расчЄта дорожных одежд по инструкции ќƒЌ 218.046-01 [ 1], но развивает его.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. ќƒЌ 218.046-01. ѕроектирование нежестких дорожных одежд. - ћ., 2001.- 146 с.

2. —овременные грузовые автотранспортные средства. —правочник / ѕойченко ¬.¬.,  ондратов ѕ.¬., ѕотЄмкин —¬., ћазуров ¬.ј. - ћ: јгентство ƒоринформсервис, 1997.-541 с.

–аздел IV
—“–ќ»“≈Ћ№—“¬ќ, –≈ћќЌ“ » —ќƒ≈–∆јЌ»≈ ћќ—“ќ¬

»——Ћ≈ƒќ¬јЌ»≈ –јЅќ“џ Ќјƒќѕќ–Ќџ’ «ќЌ ѕЋ»“Ќќ√ќ ѕ–ќЋ≈“Ќќ√ќ —“–ќ≈Ќ»я Ё—“ј јƒџ —ќ —“ќЋЅ„ј“џћ» ќѕќ–јћ»

 анд. техн. наук ¬.». ѕопов (ћјƒ»-√“”, «јќ Ђ√енинжконсалтї)
Ће ’оанг ’а (ћјƒ»-√“”)

¬ведение . –анее многими исследовател€ми изучались зоны анкеровки напр€гаемой арматуры на концах балок пролетных строений и зоны опирани€ столбов на фундаменты опор, поскольку в эксплуатируемых предварительно напр€женных балках железобетонных пролетных строений и в столбах опор по€вл€лись трещины и другие дефекты, вызываемые местными напр€жени€ми. “акие дефекты снижают надежность конструкций и их долговечность. ¬ этой св€зи следует отметить работы ћ.≈. √ибшмана и ё.ј. „аруйского [ 1, 3], которые позволили расширить знани€ в области проектировани€ надопорных зон. ¬ последнее врем€ неоднократно регистрировались трещины и другие дефекты, вызванные реакци€ми столбчатых опор плитных пролетных строений (рис. 1).

–ис. 1. “ипичный дефект, вызванный реакцией столбчатых опор

¬ рамках насто€щей статьи приведены результаты исследовани€ напр€женного состо€ни€ надопорных зон плитных пролетных строений и их анализ. ѕолученные данные позвол€ют вы€вить характерные особенности работы мостовых конструкций в зоне действи€ местных напр€жений и разработать некоторые рекомендации по проектированию надопорных зон.

ѕрактически, интегральную проверку обеспечени€ несущей способности зон с большим местным напр€жением удобно разбить на несколько этапов:

1 - проверка сечени€ на действие нормальных напр€жений;

2 - проверка сечени€ на действие касательных напр€жений (или на действие вертикальной силы);

3 - расчет на местное сжатие.

ѕо действующим нормам определение местного воздействи€ сил имеет некоторые недостатки, а именно:

- в общем напр€женном состо€нии опорных зон не учитываетс€ вли€ние значительных касательных напр€жений;

- отсутствуют варианты наиболее рационального армировани€ надопорной зоны, обеспечивающие еЄ прочность и трещиностойкость;

- нет четкого представлени€ о вли€нии таких конструктивных факторов как ширина и радиус кривизны пролетного строени€, диаметр стоек или столбов опор, высота поперечного строени€.  роме того, не прослеживаетс€ вли€ние количества и расположени€ напр€гаемой арматуры пролетного строени€ на работу зоны опирани€ пролетного строени€.

»сход€ из сказанного, следует предложить такой способ проектировани€ опорных зон пролетного строени€, который бы позвол€л:

- определ€ть зоны развити€ больших местных напр€жений;

- оценивать достаточность арматуры в надопорных зонах пролетных строений, исход€ из расчета нормальных сечений;

- проводить подбор дополнительной арматуры в зонах местных напр€жений с учетом конструктивных особенностей зоны опирани€ пролетных строений.

»сследование работы зон опирани€ плитного пролетного строени€ эстакады со столбчатыми опорами и анализ результатов.

–асчетна€ модель представл€ет собой конечно-элементную пространственную систему, замен€ющую плитное пролетное строение посто€нной высоты ( h = 1,45 м), со схемой 30 + 3 ´ 35 + 30 м и шириной ¬ = 15 м. ѕролетное строение - это неразрезна€ система с радиусом кривизны R в плане равным 60 м. ƒиаметр столбчатых опор D = 1,25 м.

–ис. 2. –асчетна€ конечно-элементна€ модель надопорной зоны пролетного плитного строени€

”читываютс€ посто€нные, а также временные подвижные нагрузки, в соответствие с действующими техническими нормами ¬ьетнама.

¬ рамках проводившихс€ исследований использовалс€ комплекс базовых программ TDV и MIDAS .  омплекс обрабатывает файловую исходную информацию-задание на проектирование, формирует расчетные схемы, по которым рассчитываютс€ и проектируютс€ элементы и узлы сооружени€. –асчетна€ модель участка эстакады изображена на рис.2. »спользу€ модель, определ€лись нормальные и касательные напр€жени€ в пролетных строени€х не только вдоль, но и поперек оси несущей конструкции.

ѕролетное строение моделировалось как совокупность треугольных и четырехугольных конечных элементов (см. рис.2).  онечные элементы имели шесть степеней свободы в узле.  аждый из исследуемых участков пролетного строени€ разделен на 21 ´ 950 = 19950, а столбчата€ опора - на 8 ´ 6 = 48 конечных элементов. ќбщее количество конечных элементов несущей конструкции составл€ло 19998 штук, дл€ которых выдавались результаты в числовой форме.

–ис. 3. –аспределение нормальных напр€жений sк по верхней (а) и по нижней (б) фибре поперечного сечени€ при ширине ¬ = 15 м

Ќа основе расчетов, выполненных по базовым программам, были получены огибающие эпюры нормальных напр€жений в верхних и нижних фибрах пролетного строени€ (рис.3). ѕри этом, приложение внешней нагрузкой соответствовало получению их максимальных значений в надопорой зоне. —огласно действующим нормам ¬ьетнама, нормальные напр€жени€ в преднапр€женных конструкци€х sк не должны превышать предельных значений на сжатие [ s c ] и раст€жение [ s р ]. ‘ормулы расчета нормальных напр€жений sк и значени€ предельных нормальных напр€жений [ s c ] и [ s р ] в предварительно-напр€женных железобетонных конструкци€х приведены в технических нормах ¬ьетнама.

»з сравнени€ норм —Ќиѕ 2.05.03-84*, с нормами ¬ьетнама 22 TCN 272-01, следует, что в этих нормах дл€ расчета прочности при местном сжатии, а также при определении требуемого количества дополнительной косвенной арматуры, используют разные формулы.

–ис. 4. –асположение расчетных надопорных зон при расчетах на местное сжатие

ѕо —Ќиѕ 2.05.03-84* расчет на местное сжатие выполн€етс€ в соответствии с п.3.89*. ѕо 22 TCN 272-01 при отсутствии косвенного армировани€, условие прочности на местное сжатие имеет вид:

N £ j n , ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (1)

n = 0,85 f с 1 т, †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (2)

где

N - нормальна€ сила реакции;

ј1 - зона сжати€;

fс' - прочность бетона на 28-й день;

т, j - коэффициенты модификации и сжати€ сопротивлени€ сжатию.

ѕри наличии косвенного армировани€ прочность на местное сжатие обеспечиваетс€, если выполн€ютс€ услови€:

n = 0,85 fc ' ј1 + fyAs , ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (3)

где fy - напр€жение в арматуре;

As - площадь косвенного армировани€.

Ќа рис. 5 представлены графики зависимости прочности надопорных зон пролетного строени€ от количества косвенной арматуры. јнализ полученных результатов показывает, что:

- каждый шаг изменени€ диаметра стержней косвенного армировани€ увеличивает предельную сжимающую силу приблизительно н a 14% по 22 TCN 272-01 и на 12% по —Ќиѕ 2.05.03-84* ;

- если при расчете на местное сжатие не учитывать коэффициент сжати€ j в формуле ( 1), то можно получить довольно близкие результаты по предельной сжимающей силе дл€ двух указанных технических норм;

- в некоторых случа€х косвенное армирование вообще не требуетс€ (см. рассмотренный случай при ¬ = 15 м).

–ис. 5. √рафики зависимости нормальной силы от количества косвенного армировани€

ѕо действующим нормам ¬ьетнама, помимо проверки надопорных зон относительно нормальных напр€жений и местного сжати€, требуетс€ проводить проверку надопорных зон и по касательным напр€жени€м. Ќа рис. 6 показано распределение касательных напр€жений t к в надопорной зоне по верху, по низу и в середине высоты поперечного сечени€.

–ис. 6. –аспределение касательных напр€жений tк в поперечном сечении

ќгибающие эпюры на рис.6 показывают, что в надопорной зоне размером L = D + 2 h (см. рис. 4) роль касательных напр€жений весьма существенна. Ёто означает, что дл€ проверки надопорных сечений на действие касательных напр€жений (или на действие вертикальной силы) надо знать зону вли€ни€ местных напр€жений диаметром L .

ƒл€ осуществлени€ проверки сечений железобетонных конструкций по касательному напр€жению, целесообразно прин€ть модифицированную теорию полей сжати€ ( modified compression field theory ), котора€ разработана ¬екчиоом,  оллинсом и ћитшеллом [ 5, 6, 8]. ¬ насто€щее врем€ модифицированную теорию полей сжати€ и еЄ формулы вход€т не только в технические нормы ¬ьетнама, но и в нормы других стран.

ћодифицированна€ теори€ полей сжати€ развивалась на базе теории полей сжати€ дл€ железобетонных конструкций. —огласно этим теори€м бетон с трещиной принимаетс€ в качестве нового материала со своими характеристиками в напр€женно-деформированном состо€нии. ¬ модифицированной теории во внимание принимают раст€гивающие напр€жени€ в бетоне между трещинами и использует экспериментальную зависимость между деформаци€ми и напр€жени€ми.

Ќа рис.7 изображено расположение продольной и поперечной арматуры надопорных зон пролетного строени€. ƒл€ подбора арматуры этих зон была разработана специальна€ программа, построенна€ в среде MICROSOFT EXCEL и MACRO - VBA . ѕрограмма позвол€ет рассчитывать количество косвенной, вертикальной поперечной и верхней горизонтальной арматуры в надопорных зонах пролетного строени€ и провер€ть несущую способность конструкции по прочности. ѕодбор арматуры в большинстве случаев возможен и по построенным графикам, которые позвол€ют просто и быстро подобрать диаметр и шаг необходимой арматуры надопорных зон.

–ис. 7. «оны местных напр€жении (а) и расположение верхней горизонтальной и вертикальной поперечной арматуры (б) в месте опирании пролетного строени€

ѕри этом должны быть удовлетворены следующие услови€:

N £ j Vn , ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (4)

Vn = Vc + Vs + Vp . †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (5)

Vn = 0,25 f с 'bvdv + Vp, †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (6)

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (7)

† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (8)

где

N , Vn - расчетна€ и предельна€ продольна€ сжимающа€ сила;

bv , dv - эффективна€ толщина и высота пролетного строени€ (мм);

b - коэффициент, характеризирующий веро€тность по€влени€ наклонной трещины под действием раст€гивающих напр€жений;

q - угол наклона вектора сжимающих напр€жений в надопорной зоне, град. (см. рис. 7-а);

а - угол между горизонтальной арматурой и вертикальной осью опор, град. (см. рис. 7-б);

ј v - площадь поперечной арматуры, с шагом армировани€ s (мм2).

–ис. 8. √рафики зависимости предельной сжимающей силы и количества поперечной арматуры в надопорной зоне

 ак видно из рис.8 шаг и диаметр поперечной арматуры надопорной зоны существенно вли€ет на еЄ прочность. „ем больше величина предельной сжимающей силы, тем больше площадь поперечной арматуры Av . ¬ рамках проведенных расчетов, при ширине пролетного строени€ ¬ = 15 м использовалась поперечна€ арматура D 13@125 мм, D 16@150 мм или D 19@175 мм. ƒл€ других конструктивных случаев графики будут аналогичны приведенным на рис.8.

ќдним из основных принципов модифицированной теории полей сжати€ €вл€етс€ признание того факта, что касательные напр€жени€ воспринимаютс€ верхней горизонтальной арматурой. ƒл€ определени€ требуемого сечени€ этой арматуры используетс€ следующее выражение:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (9)

где As - площадь верхней горизонтальной арматуры.

ѕо формуле (9) могут быть построены графики дл€ определени€ площади горизонтальной верхней арматуры надопорных зон любого пролетного строени€.

–ис. 9. √рафики подбора горизонтальной арматуры надопорной зоны

»з формулы (9) и графиков зависимостей (см. рис. 8) видно, что обеспечение прочности надопорной зоны достигаетс€ одновременным подбором горизонтальной и вертикальной поперечной арматуры. √рафики (рис.9) позвол€ют сделать такой подбор достаточно простым. “ак например, при ширине пролетного строени€ ¬ = 15 м, задав параметры поперечной арматуры, можно найти параметры горизонтальной верхней арматуры, при которой будет обеспечена прочность надопорной зоны.

¬џ¬ќƒџ

1. ѕредставл€етс€ возможным отказатьс€ от применени€ косвенного армировани€ надопорных зон.

2. ¬ цел€х более корректного армировани€ надопорных зон целесообразно использовать модифицированную теорию полей сжати€, учитывающую при расчете локальных участков касательные напр€жени€.

3. Ёффективное обеспечение прочности и трещиностойкости надопорных зон достигаетс€ комбинацией вертикальной поперечной и горизонтальной верхней арматуры.

4. »спользование разработанной программы позвол€ет быстро определить необходимое количество арматуры в надопорных зонах.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. √ибшман ћ.≈., ѕопов ¬.». ѕроектирование транспортных сооружений. - ћ: “ранспорт, 1988. - 447 с.

2. ”лицкий Ѕ.≈., ¬алуева ќ.»., ѕол€ков ƒ.Ќ. –асчет местных напр€жений в конструкци€х мостов. - ћ: “ранспорт, 1974. - 150 с.

3. —Ќиѕ 2.05.03-84*. ћосты и трубы/ √осстрой –оссии. - ћ.: √”ѕ ÷ѕѕ, 2002.-214 с.

4. Tieu chuan thiet k е cau 22TCN272-01. - Viet Nam, 2001. - 400 tr.

5. Barker R. M., Puckett J. A. Design of highway bridges. American: John Wiley & Son, 1997, 1169 pages.

6. Conrad P. Heins, R. A. Lawrie. Design of modern concrete highway bridges. England: Krieger Pub Co, 1992, 635 p.

7. Lin T. Y., Ned H. Burns. Design of prestressed concrete structures, 3rd Edition. New York: John Wiley and Sons, 1981, 656 p.

8. Vecchio, F. J. and M. P. Collin. The modified compression field theory for reinforced concrete elements subjected shear // ACI journal, vol. 83, No.2, Mar-Apr, pp. 219-231, 1986.

–ј—„≈“Ќџ… јЌјЋ»« ∆»¬”„≈—“» ∆≈Ћ≈«ќЅ≈“ќЌЌџ’ ѕ–ќЋ≈“Ќџ’ —“–ќ≈Ќ»… ј¬“ќƒќ–ќ∆Ќџ’ ћќ—“ќ¬

ƒ-р техн. наук ¬.—. —афронов,
канд. техн. наук ј.ј. ѕетранин,
инженеры ≈.Ќ. ѕетрен€, ћ.¬.  осенко (¬√ј—”)

¬ насто€щей статье представлены разработанные авторами ћетодика и ѕрограмма расчетной оценки работоспособности железобетонных балочных пролетных строений с повреждени€ми в балках. Ќа практике поврежденные балки, а именно снижение их несущей способности из-за про€влени€ различных дефектов, встречаетс€ довольно часто. –азработка расчетного метода оценки вли€ни€ снижени€ несущей способности балок в процессе эксплуатации имеет большое практическое и теоретическое значение. ¬ насто€щее врем€ подобные расчеты, отражающие не только реальное состо€ние конструкций, но и реальную работу материала в упругой и пластической стадии, практически не примен€ютс€. јвторы выражают надежду, что предлагаема€ ими методика даст возможность, за счет более точного определени€ работы конструкции при еЄ обследовании и проектировании, прин€ть правильное решение о режиме эксплуатации поврежденного пролетного строени€.

¬ статье описываетс€ методика расчета количественной оценки работоспособности балочных пролетных строений с точки зрени€ потребительских качеств сооружени€ при наличии дефектов в несущих элементах с целью обеспечени€ возможности безопасного проезда т€желых транспортных средств. —уть методики раскрыта на примере пролетного строени€, в котором крайние балки имеют повреждени€ в средних сечени€х, что может существенно снижать их несущую способность. ѕри достижении предельных усилий в этих балках в момент проезда транспортного средства непосредственно над ними возможно их разрушение, так как плита проезжей части пролетного строени€ при потере несущей способности главных балок не может обеспечить безопасный проезд транспортных средств.

–ассмотрим два альтернативных варианта решени€ рассматриваемой проблемы:

- детерминированный, при котором прочностные параметры несущих конструкций и нагрузочные факторы €вл€ютс€ строго заданными, что широко используетс€ в современных нормативных документах [ 5];

- веро€тностный, учитывающий флуктуации прочностных характеристик материалов и действующих на транспортное сооружение посто€нных и временных нагрузок.

¬ основу разработанных алгоритмов и вычислительных программ положена предложенна€ ранее методика пространственного расчета железобетонных плитно-балочных конструкций с учетом дефектов и нелинейных свойств деформировани€ материалов [ 1, 2] и вычислительные программы ≈“ј– [ 3] и SERIAL - MGBD 2 [ 4].

¬ программе ≈“ј– реализован алгоритм расчета нормальных сечений железобетонных элементов с учетом физической нелинейности свойств материалов, при котором поперечное сечение балки пролетного строени€ представл€етс€ набором произвольного числа блоков в общем случае трапециидальной формы.

”равнени€ равновеси€ поперечного сечени€ отдельной балки можно представить в следующем виде:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (1)

где

† - нелинейный оператор-вектор из двух компонентов, которые представл€ют собой равнодействующие внутренних усилий поперечного сечени€, приведенные к нижней и верхней его границам;

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (2)

- векторы деформаций и внешних усилий сечени€, компонентами которых €вл€ютс€ относительные деформации e рп , e pv нижнего и верхнего волокон сечени€ (фибровые деформации) и равнодействующие усилий ћ, N , приведенные к границам поперечного сечени€ (фибровые усили€) по формулам:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (3)

- массив параметров сечени€, учитывающих количество и размеры блоков и арматуры, характеристики материалов, коэффициенты ослаблени€ и т.п.;

z , z рп , zpv - координаты точки приложени€ внешнего усили€ N , нижней и верхней границ поперечного сечени€.

„исленное решение уравнени€ ( 1) осуществл€етс€ методом Ќьютона, на каждом шаге которого последовательно вычисл€ютс€

† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (4)

† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (5)

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (6)

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (7)

где

- векторы нев€зок и поправок;

- матрица якоби; † - скорректированное решение. Ёлементы €кобиана определ€ютс€ численным способом по формуле

† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (8)

где

- i -й столбец €кобиана;

D e - заданное приращение деформаций;

† - вектор приращений, i -€ компонента которого равна D e , а остальные компоненты нулевые.

ѕрограмма MGBD 2- SERIAL ориентирована на выполнение расчетов железобетонных балочных пролетных строений автодорожных мостов с дефектами. –еализованные в программе алгоритмы используют метод конечных элементов. јппроксимаци€ конструкции осуществл€етс€ специальными высокоточными пластинчатыми, плитными и стержневыми элементами.

ѕри детерминированном подходе к оценке живучести моста предлагаетс€ следующий алгоритм.

1. — помощью программы ≈“ј– [ 3], составл€ютс€ таблицы зависимости коэффициента ослаблени€ изгибной жесткости от изгибающего момента   o (ћ) и определ€ютс€ предельные изгибающие моменты ћпред дл€ дефектных и бездефектных балок. ¬ качестве примера на рис. 1 представлена полученна€ по программе ≈“ј– зависимость   o (ћ) дл€ балки расчетным пролетом 14,4 м по типовому проекту 3.503.1-73 —оюздорпроекта.

2. “аблицы зависимости   o (ћ) используютс€ при пространственном нелинейном расчете железобетонного пролетного строени€ на совместное действие посто€нных и временных нагрузок по программе MGBD 2- SERIAL [ 4]. ѕолученные в результате расчета значени€ изгибающих моментов ћнагр в середине пролета сравниваютс€ с предельными ћпред дл€ каждой балки.

ѕо данному алгоритму производилс€ расчет пролетного строени€ из шести балок по типовому проекту 3.503.1-73 с расчетным пролетом 14,4 м и габаритом √9+2 ´ 0,75 м. ѕродольна€ рабоча€ арматура крайних балок была ослаблена в результате коррозии, что учитывалось уменьшением площади поперечного сечени€ на 20%. ”т€желенна€ в k -раз нормативна€ нагрузка Ќ -80 устанавливалась в середине пролета по левой полосе движени€. ÷елью расчетов €вл€лось определение максимального значени€ коэффициента k , при котором безопасность проезда обеспечена.

«адача решалась методом последовательного нагружени€ с приращением нагрузки на каждом этапе на величину 0,05 от Ќ -80. ѕолученные в результате расчета значени€ изгибающих моментов в балках в середине пролета на каждом этапе загружени€ и значени€ предельных моментов дл€ ослабленных и неослабленных балок представлены в таблице и на рис. 2.

–ис. 2

“аблица

Ѕалки

ѕредельный изгибающий момент, ћпред , (кЌм)

»згибающие моменты в балках пролетного строени€

от проезда нагрузки, ћнагр , (кЌм)

1.00 Ќ -80

1.05 Ќ -80

1.10 Ќ -80

1.15 Ќ -80

1.20 Ќ -80

Ѕ1

1192,0

1183,5

1189,4

1191,9

1192,5

1193,4

Ѕ2

1462,0

1329,8

1383,8

1434,1

1452,3

1462,5

Ѕ«

1462,0

1172,3

1205,9

1244,6

1311,9

1390,6

Ѕ4

1462,0

921,8

937,76

955,3

981,6

1008,0

Ѕ5

1462,0

789,8

797,1

804,5

812,5

818,5

Ѕ6

1192,0

617,7

618,8

619,1

616,4

612,1

—умма

6015,0

6132,8

6249,7

6367,2

6485,1

–езультаты расчетов показывают, что безопасность проезда транспортного средства будет обеспечена при величине k < 1,20.

¬ веро€тностной постановке задачи под живучестью понимаетс€ веро€тность безопасного проезда временной нагрузки по критерию достижени€ изгибающими моментами не менее чем в двух главных балках их предельных значений при заданных распределени€х прочностных характеристик бетона, арматуры, а также посто€нных и временных нагрузок от собственного веса и проезжающих автомобилей.

јлгоритм веро€тностного расчета живучести пролетного строени€ дорожного моста построен по методу статистических испытаний, по которому осуществл€етс€ многократный расчет ситуаций проезда транспортного средства по пролетному строению по различным коле€м движени€. ¬ каждом расчетном варианте прочностные характеристики материалов и параметры посто€нной и временной нагрузок принимаютс€ случайными, путем их генерировани€ на Ё¬ћ, с помощью датчика псевдослучайных чисел по заданным параметрам их законов распределени€. ƒинамические эффекты воздействи€ подвижной нагрузки при движении по мосту учитываютс€ введением динамического коэффициента.

јлгоритм расчета строитс€ следующим образом.

1. »спользу€ нормативные сопротивлени€ арматуры и бетона Rn и полага€, что случайные значени€ прочностных характеристик бетона и арматуры подчин€ютс€ нормальному закону, определ€ем математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение :

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (9)

где v - коэффициент вариации, который, при отсутствии экспериментальных данных, принимаетс€ равным vb = 0,135 дл€ сжатого бетона и vs = 0,08 дл€ арматуры. — помощью Ё¬ћ генерируем р€ды из п случайных значений прочностных параметров арматуры и бетона. ѕроизвод€ n -кратное количество расчетов с помощью программы ≈“ј– с использованием сгенерированных значений прочностных параметров арматуры и бетона, составл€ем таблицы зависимостей изгибной жесткости от изгибающего момента   o (ћ) и предельных изгибающих моментов ћпред дл€ дефектных и бездефектных балок. —троим гистограммы предельных моментов дл€ каждой балки и определ€ем значени€ математического ожидани€ и среднеквадратического отклонени€ s пред .

2. —лучайные значени€ нагрузок также предполагаем распределенными по нормальному закону. «а центр распределени€ принимаем значение нормативной нагрузки

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (10)

а стандарт распределени€ определ€ем по формуле

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (11)

где vf - коэффициент надежности по величине нагрузки. –€ды n -го количества случайных значений также генерируем с помощью Ё¬ћ. ƒанный расчет можно также выполн€ть с использованием экспериментальных данных.

3. –€ды таблиц зависимости   o (ћ), а также случайные значени€ нагрузки примен€ем при n -кратном пространственном нелинейном расчете железобетонного пролетного строени€ на совместное действие посто€нных и временных нагрузок, использу€ программный комплекс (ѕ ) MGBD 2- SERIAL .

4. ѕо данным статистических расчетов строим гистограммы распределени€ изгибающих моментов в балках пролетного строени€. ќпредел€ем значени€ математического ожидани€ и среднеквадратического отклонени€ s нагр .

5. »спользу€ стандартные процедуры выравнивани€ статистического р€да, выполн€етс€ вычисление веро€тности отказа пролетного строени€ при проезде транспортного средства данного типа по данной колее. ƒл€ каждой балки вычисл€ем значение характеристики †и функции Ћапласа , а затем веро€тность отказа †и надежность Ќ = 1 - Q . “ак как мы полагаем, что живучесть определ€етс€ веро€тностью отказа пролетного строени€ при достижении изгибающими моментами не менее чем в двух главных балках их предельных значений, то момент исчерпани€ живучести пролетного строени€ может быть определен или как веро€тность отказа во второй балке при уже наступившем отказе в первой балке, или как надежность системы из двух параллельных элементов Hc = 1 - Q 1 Ј Q 2 / Q 1 , где Q 2 / Q 1 - веро€тность отказа балки Ѕ2 при наступившем отказе балки Ѕ1.

”читыва€ большую трудоемкость расчетов в веро€тностной постановке, был разработан специальный программный модуль, позвол€ющий дл€ каждого этапа расчета формировать исходные данные дл€ используемых ѕ  MGBD 2- SERIALN и ≈“ј– и обрабатывать результаты их работы. –асчет производитс€ в полуавтоматическом режиме, с возможностью анализа результатов этих программ на каждом этапе расчета. ѕо окончании цикла расчета программный модуль проводит обработку и анализ распределени€ предельных †и изгибающих моментов †дл€ балок и вычисл€ет надежность системы.

ќписанные алгоритмы вычислений использованы при оценке живучести проезда нормативной нагрузки Ќ -80 по мосту с пролетным строением из шести типовых железобетонных балок расчетным пролетом 14,4 м по типовому проекту 3.503.1-73 —оюздорпроекта. ¬ расчетах учитывалось, что крайние балки ослаблены уменьшением площади поперечного сечени€ арматуры на 10% и разрушением бетона полок балок. –абоча€ ширина полки принималась равной 120 см.

¬ расчетах использовались следующие значени€ коэффициентов вариации: дл€ прочности бетона vb = 0,135; дл€ прочности арматуры vs = 0,08.

ѕри описании изменчивости параметров посто€нных нагрузок от собственного веса и нагрузки Ќ -80 также использовалс€ нормальный закон распределени€. «начени€ коэффициентов вариации принимались: v = 0,25 - дл€ нагрузки от собственного веса конструкции; v = 0,10 - дл€ нагрузки Ќ -80. ƒл€ удобства расчета случайные значени€ нагрузок представл€лись в виде произведений посто€нной части, равной нормативному значению нагрузки, и переменного коэффициента k , случайные значени€ которого генерировались на Ё¬ћ по описанной выше методике. ѕри расчете пролетного строени€ с помощью ѕ  MGBD 2- SERIALN значени€ коэффициентов k использовались вместо коэффициентов надежности по нагрузке.  оэффициент динамичности дл€ нагрузки Ќ -80 принималс€ равным 1.

»спользу€ полученные случайные значени€ прочностных характеристики бетона и арматуры, дл€ обоих типов балок - ослабленной и бездефектной - проводилось определение предельного изгибающего момента ћпред и составление таблиц зависимости коэффициента ослаблени€ изгибной жесткости балки от изгибающего момента. ѕолученные таблицы и случайные значени€ нагрузок использовались при пространственном нелинейном расчете пролетного строени€ с помощью ѕ  MGBD2-SERIAL.

Ќа обобщенных гистограммах (рис.3) представлены полученные в результате расчетов распределени€ случайных значений предельных моментов (верхние гистограммы) и изгибающих моментов в середине пролета (нижние гистограммы) дл€ наиболее нагруженных ослабленной балки Ѕ1 (а) и бездефектной балки Ѕ2 (б).

–ис.3

¬ертикальными лини€ми на гистограммах (см.рис. 3) отмечены значени€ предельного момента, полученные с использованием расчетных сопротивлений бетона и арматуры согласно [ 5].

ѕосле анализа распределений получаем Q 1 = 0,000396, Q 2 / Q 1 = 0,247056, и Hc = 1 - 0,000396Ј0,247056 = 0,999902. Ёто означает, что живучесть пролетного строени€ по критерию отказа двух балок выше веро€тности отказа одной балки в 0,000396/(1-0,999902)=4,04 раза.

ѕриведЄнный подход может быть применен и к оценке живучести пролетного строени€, когда повреждени€ в крайних балках привод€т к существенному снижению их несущей способности или разрушению. ¬озможность эксплуатации конструкций с разрушенными элементами ранее не рассматривалась. — реализацией приведЄнной ћетодики предоставл€етс€ возможность определ€ть и веро€тность разрушени€ остающихс€ балок при различном уровне нагружени€, т.е. устанавливать режим эксплуатации сооружени€ (хот€ бы временный).

¬ыводы:

ѕредлагаема€ методика расчетов на основе детерминированного и веро€тностного подходов позвол€ет:

Х оценить работоспособность пролетного строени€ с учетом перераспределени€ усилий между балками, имеющими различную степень повреждений, при проезде нормативных или сверхнормативных нагрузок, что особенно актуально дл€ мостов, запроектированных по старым нормам;

Х оценить вли€ние различных дефектов на живучесть пролетного строени€;

Х дл€ заданного пол€ дефектов пролетного строени€ определить возможность проезда и наиболее безопасное расположение по ширине проезжей части полосы проезда т€желых транспортных средств.

¬еро€тностна€ оценка живучести при использовании действительных параметров разброса прочности материалов и нагрузок стабилизируетс€ при числе вариантов расчета более 120. ƒл€ использовани€ в проектной практике предлагаемых алгоритмов необходимы статистические данные о случайных распределени€х характеристик материалов, нагрузок и дефектов, которые по€вл€ютс€ в пролетном строении при эксплуатации.

¬ заключении отметим, что предложенные алгоритмы легко модифицируютс€ дл€ других типов несущих элементов искусственных сооружений на автомобильных дорогах: металлических, сталежелезобетонных пролетных строений произвольных статических схем: неразрезных, рамно-консольных, вис€чих и вантовых и т.п.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. —афронов B . C ., ѕетранин ј.ј., ѕетрен€ ≈.Ќ. —уперэлементный расчет в смешанной постановке железобетонных мостов, имеющих дефекты и повреждени€.// »зв. вузов. —троительство. - 1996.- є6.-—.103-109.

2. ѕетранин ј.ј., ѕетрен€ ≈.Ќ.,  осенко ћ.¬. јлгоритм пространственного расчета железобетонных плитно-балочных конструкций с учетом дефектов и нелинейных свойств деформировани€ материалов. ¬ кн.: //—овременные методы статического и динамического расчета сооружений и конструкций. - ¬оронеж: »зд-во ¬√ј—ј, 2000. -—. 135-143.

3. ѕетранин ј.ј., ѕетрен€ ≈.Ќ. ѕрограмма ≈“ј–. —видетельство о регистрации программы дл€ Ё¬ћ./—ери€ Ѕ є0158-98.10. RUS . √оском –‘ по св€зи и информатике. ћежотр. Ќ»» "»нтеграл".-ћ.,1998.

4. ѕетранин ј.ј.; ѕетрен€ ≈.Ќ. ѕрограмма SERIAL - GBD 2. —видетельство о регистрации программы дл€ Ё¬ћ/—ери€ Ѕ є0157-98.10. RUS . √оском –‘ по св€зи и информатике. ћежотр. Ќ»» "»нтеграл".-ћ.,1998.

5. —Ќиѕ 2.05.03-84*. ћосты и трубы/ ћинстрой –оссии. - ћ.: √ѕ ÷ѕѕ, 1996.-214с.

ћ≈“ќƒџ “»ѕќЋќ√»„≈— ќ… √–”ѕѕ»–ќ¬ » ћќ—“ќ¬џ’ —ќќ–”∆≈Ќ»… ѕ–» –ј«–јЅќ“ ≈ Ќќ–ћј“»¬ќ¬ «ј“–ј“ Ќј »’ –≈ћќЌ“

ƒ-р экон. наук Ё.¬. ƒингес (ћјƒ»-√“”),
инж. ≈.¬. Ћукин (√ѕ Ђ√ормостї)

»нформационное обеспечение любого методического подхода к расчету нормативов денежных затрат на ремонт дорожных сооружений неразрывно св€зано с типизацией объектов ремонта, котора€ предусматривает сведение всего многообрази€ указанных сооружений к ограниченному количеству однородных групп по основным признакам, характеризующим услови€ их функционировани€ и ремонта.

–ешение задачи типологической группировки дорожных сооружений целесообразно выполн€ть в два этапа, предусматривающих:

построение классификатора сооружений и их конструктивных частей и элементов с целью определени€ наиболее репрезентативных групп по отношению к генеральной совокупности;

агрегирование всей номенклатуры объектов ремонта в однородные группы на основе предложенных в процессе исследовани€ качественных и количественных признаков.

–ассмотрим методы реализации этих этапов на примере типологической группировки мостовых сооружений в ћоскве, котора€ выполн€лась √ѕ Ђ√ормостї при нормировании затрат на текущий ремонт мостовых сооружений.

Ќа первом этапе проводилось расчленение всех городских мостовых сооружений на элементы, качественно отличные по назначению, виду, объемно-планировочным и конструктивным решени€м, методом монетической классификации, осуществл€емой путем последовательного разделени€ общей совокупности рассматриваемых сооружений на отдельные группы в иерархической последовательности определ€ющих их признаков, т.е. сначала по значению первого признака, наиболее важного или обобщающего, затем второго признака, конкретизирующего предыдущий, и т.д., до последнего признака, иерархически завис€щего от предшествующего. Ќа нижних уровн€х классификации в качестве группировочных признаков использовались однопор€дковые признаки, независ€щие или причиннозавис€щие друг от друга, которые дополн€ют или конкретизируют вышележащий иерархически зависимый признак.

ќчевидно, что наиболее общим признаком, независ€щим от других, €вл€етс€ вид городского транспортного сооружени€, поэтому он был положен в основу классификации, что и определило первоначальное деление всей совокупности исследуемых объектов на следующие классы: мостовые сооружени€, транспортные тоннели, подземные пешеходные переходы и остекленные (надземные) пешеходные переходы.

«атем каждый из полученных классов делилс€ на подклассы по второму признаку, иерархическа€ значимость которого устанавливалась в зависимости от вида транспортного сооружени€. “ак, например, наиболее многочисленный и разнородный класс мостовых сооружений делилс€ по признаку их назначени€ на пешеходные, автомобильные и автомобильно-пешеходные сооружени€.

«атем осуществл€лось деление мостовых сооружений по признаку Ђматериал пролетных строенийї и далее по соподчиненным ему признакам: Ђстатическа€ схемаї и Ђтип поперечного сечени€ї пролетных строений и т.д.

ѕо такому же принципу выполн€лось дальнейшее разделение мостовых сооружений по остальным видовым признакам их основных конструктивных частей и элементов.

ѕроведенна€ монетическа€ классификаци€ городских мостовых сооружений позволила сделать следующие основные выводы:

1. ¬ анализируемой совокупности объектов практически отсутствуют сооружени€, имеющие сходства по всем прин€тым к рассмотрению признакам. Ёто означает, что в рассматриваемых услови€х однородные группы объектов ремонта на уровне мостовых сооружений в целом не могут быть сформированы, а следовательно, такие группы должны создаватьс€ применительно к отдельным конструктивным част€м или элементам сооружений.

2. ƒостаточно значимый удельный вес по выбранным качественным и количественным признакам (который по услови€м распространенности сооружений или их конструктивных частей и элементов может быть признан достаточным дл€ формировани€ однородных групп объектов ремонта) имеют следующие группы мостовых сооружений:

Х по признаку материала пролетных строений - железобетонные, сталебетонные и стальные;

Х по признаку статической схемы пролетных строении - балочно-разрезные, балочно-неразрезные и температурно-неразрезные;

Х по признаку типа поперченного сечени€ балок - тавровые, двутавровые, коробчатые;

Х по материалу устоев и промежуточных опор мостов - железобетонные монолитные, сборно-монолитные и сборные;

Х по типу промежуточных опор - стоечные, массивные, столбчатые;

Х по типу устоев - опоры-стенки, козловые, свайные, массивные;

Х по типу основании промежуточных опор и устоев - свайные из забивных свай, на естественном основании; свайные на буровых столбах;

Х по типу покрыти€ проезжей части моста - асфальтобетонные, цементобетонные;

Х по типу гидроизол€ции проезжей части - по всей ширине моста, в пределах габарита;

Х по типу водоотвода - специальный, естественный;

Х по типу тротуаров - повышенные тротуары, накладные плиты, монолитные тротуары;

Х по типу перил - металлические, железобетонные;

Х по типу деформационных швов - закрытого типа, с мастичным заполнением, с резиноплитными элементами, со скольз€щими листами или гребенками, с резиновыми компенсаторами;

Х по типу ограждений - бордюрные, парапетные, барьерные;

Х по типу сопр€жений моста с насыпью - с переходной плитой, без переходной плиты;

Х по типу регул€ционных сооружений - конуса с укреплением, без укреплени€;

Х по длине сооружений - 50-100 м, свыше 100 м, до 50 м;

Х по полной ширине сооружений - до 10 м; 21 - 40 м; свыше 40 м; 11-14 м; 15-21 м;

Х по ширине тротуаров - 0,75-1,0 м, 1,1-1,5 м, 1,6 - 2,0 м, свыше 2 м;

Х по возрасту сооружений - 6-10 лет; 11- 40 лет; до 5 лет; 41-50 лет; свыше 50 лет;

Х по уровню ответственности сооружении - второй, первый, четвертый.

3. Ќа основе анализа состава и структуры городских мостовых сооружений представл€етс€ целесообразным формировать однородные группы объектов текущего ремонта по их конструктивным элементам и част€м: покрыти€ проезжей части; гидроизол€ци€ мостового полотна; система водоотвода; тротуары: перила; деформационные швы; ограждени€; сопр€жени€ сооружени€ с насыпью; пролетные строени€; промежуточные опоры; устои; регул€ционные сооружени€.

ѕри решении задачи агрегировани€ городских объектов ремонта в однородные группы наиболее сложным и важным €вл€етс€ выбор параметров (признаков), характеризующих объективные услови€ их функционировани€ и эксплуатации. ѕри этом надо стремитьс€ к минимизации количества этих параметров. Ёто объ€сн€етс€ тем, что метод типологической группировки при формировании однородных групп позвол€ет использовать не более п€ти группировочных признаков, так как с ростом их числа увеличиваетс€ веро€тность разрушени€ границ между группами [ 1]. ¬ св€зи с этим необходим отбор наиболее важных и информативных признаков, дающих наиболее полную характеристику услови€м текущего ремонта анализируемых разновидностей мостовых объектов.

‘ормализованных критериев и правил дл€ обосновани€ выбора тех или иных признаков при использовании метода группировки до насто€щего времени не создано. ¬месте с тем агрегирование мостовых сооружений или их составных частей в однородные объекты ремонта не может быть произвольным. ƒл€ этого требуетс€ в первую очередь классификаци€ признаков агрегировани€, чтобы максимально отразить особенности выдел€емых групп основных конструктивных элементов и частей мостовых сооружений по услови€м их функционировани€, транспортно-эксплуатационного состо€ни€, ремонта и технико-экономическим параметрам.

»зучение динамики износа различных конструктивных элементов мостовых сооружений, а также методов и технологии их эксплуатации, позвол€ет все признаки, характеризующие особенности и услови€ их текущего ремонта, свести в четыре группы: основные параметры конструкций, уровень технического состо€ни€, организационно-производственные и эксплуатационно-транспортные (рис.1).

–ис. 1. √руппировка основных признаков агрегировани€ объектов текущего ремонта мостовых сооружении

  группе признаков Ђосновные параметры конструкцийї относ€тс€ конструктивно-технологические параметры, определ€ющие, в зависимости от вида рассматриваемого элемента сооружени€, материал или технологию его изготовлени€, вид армировани€, способ монтажа и т.п., а также объемно-планировочные параметры, характеризующие основные габаритные размеры этого элемента: длину, ширину, высоту, объем и т.д.

¬ группу признаков, определ€ющих уровень технического состо€ни€ объектов ремонта, сведены все признаки, пр€мо или косвенно характеризующие физический и моральный их износ.

Ќаиболее репрезентативными из них €вл€ютс€ показатели уровн€ физического и морального износа, а также производный индекс качества объектов [ 2].

ќднако использование указанных признаков оценки состо€ни€ конструктивных элементов мостовых сооружений дл€ формировани€ однородных групп объектов ремонта в насто€щее врем€ представл€етс€ затруднительным, поскольку в паспортах мостовых сооружений отсутствуют данные об их физическом и моральном износе.

ѕоэтому, дл€ формировани€ однородных групп объектов ремонта по рассматриваемым признакам, целесообразным было признано использование показател€ Ђвозраста сооруженийї, который, естественно, €вл€етс€ весьма относительным критерием состо€ни€ объектов ремонта, и поэтому может приниматьс€ дл€ их оценки только тогда, когда срок эксплуатации сооружени€ в целом €вл€етс€ соизмеримым со сроком службы его отдельных частей или конструктивных элементов.

¬ группу Ђорганизационно-производственныхї признаков агрегировани€ включены те из них, которые определ€ют основные услови€ текущего ремонта конструктивных элементов сооружений и, следовательно, величину дополнительных расходов к стоимости его проведени€ в зависимости от степени стесненности фронта ремонтных работ. ѕри использовании этого признака агрегировани€ объектов текущего ремонта в однородные группы следует исходить из наиболее часто встречающихс€ на практике вариантов организации ремонтных работ, принима€ во внимание то обсто€тельство, что разрабатываемые нормативы денежных затрат должны отражать средние, а не конкретные и поэтому специфические дл€ каждого отдельного сооружени€ услови€ его производства.

¬ последнюю четвертую группу Ђэксплуатационно-транспортныхї признаков агрегировани€ включены признаки, характеризующие интенсивность воздействи€ на объекты ремонта автомобильных нагрузок и поэтому в той или иной степени определ€ющих периодичность работ по текущему ремонту элементов мостовых сооружений. ѕринципиальна€ схема формировани€ однородных групп ремонта по основным признакам, характеризующим конструктивные и объемно- планировочные решени€ мостовых сооружений, представлена на рис. 2 и рис. 3.

¬ начале рассмотрим рис. 2 , на котором приведены схемы образовани€ однородных групп ремонта по видам пролетных строений (см. рис. 2 ,а) и по видам устоев и промежуточных опор (см. рис. 2 ,б). –аздельное формирование групп ремонта по указанным конструктивным част€м сооружений объ€сн€етс€ тем, что возможны различные комбинации рассматриваемых видов пролетных строений и опор мостов, т.е. их конструктивные признаки €вл€ютс€ не соподчиненными между собой или независимыми друг от друга. “о же самое можно сказать и о признаках, определ€ющих видовые особенности элементов мостового полотна, конструкци€ которых практически не зависит от вида пролетных строений и вида опор мостовых сооружений.

Ќа рис. 2 ,а сплошными стрелками показана иерархическа€ последовательность формировани€ однородных групп ремонта по пролетным строени€м ( по признакам Ђматериалї, Ђстатическа€ схемаї и Ђтип поперченного сечени€ї), которые можно кодировать, использу€ номера, показанные в каждом блоке рассматриваемой схемы.

 од каждой группы будет состо€ть из трех цифр, перва€ из которых характеризует вид материала пролетного строени€, втора€ - статическую схему, а треть€ - тип поперечного сечени€. Ќапример, код 1-2-1 идентифицирует группу, котора€ включает железобетонные пролетные строени€, имеющие балочно-неразрезную статическую схему и тавровый тип балок в поперченном сечении.

ѕунктирные стрелки, проведенные от каждого типа поперечного сечени€ к так называемым Ђнезависимымї признакам, показывают, как при необходимости можно продолжить по этим признакам дальнейшее разделение ранее образованных групп. “ак, например, если мы хотим в рамках группы 1-2-1 выделить однородную группу по возрасту сооружений от 41 до 50 лет, то ее код будет 1-2-1-4. ѕри желании выделить в рамках группы 1-2-1-4 однородную группу по длине сооружений до 50 м мы должны присвоить ей код 1-2-1-4-3 и т.д.

–ис. 2. —хема образовани€ однородных групп объектов ремонта по видам пролетных строений и опор мостов

–ис. 3. —хема образовани€ однородных групп объектов ремонта по видам элементов мостового полотна

јналогично можно провести формирование однородных групп ремонта и по видам промежуточных опор и устоев (см. рис. 2,б), однако, учитыва€, что дл€ этих родственных частей мостовых сооружений два из рассматриваемых зависимых признаков (материал и тип основани€) имеют цифровое обозначение, дл€ кодировани€ остальных (типа опор и типа устоев) следует использовать буквенные обозначени€. ѕри этом, как видно из рис. 2,б, последовательность их формировани€ проиллюстрирована двум€ типами стрелок: сплошными и пунктирными лини€ми.

Ќа рис. 3 представлена схема образовани€ однородных групп ремонта по видам элементов мостового полотна, где в качестве зависимых признаков прин€ты только их основные конструктивные характеристики. ѕринцип кодировани€ однородных групп в данной схеме прин€т такой же, как и в ранее рассмотренный. ¬ этом случае перва€ цифра кода означает номер элемента мостового полотна. “ак, например, код 6-3 идентифицирует группу мостовых сооружений с деформационными швами из резиноплитных элементов.

 ажда€ из образованных однородных групп ремонта по конструктивному признаку соответствующего элемента мостового полотна может в дальнейшем разбиватьс€ на более мелкие группы по любому количеству независимых признаков: возрасту, длине и ширине сооружени€, а также по признакам, характеризующим услови€ их функционировани€ и ремонта.

Ќа основе предложенного алгоритма было проведено сопоставление параметров, а также условий функционировани€ и эксплуатационного обслуживани€ рассматриваемой совокупности конструктивных элементов по всем прин€тым признакам агрегировани€, что позволило выделить 29 однородных групп объектов текущего ремонта, дл€ которых в дальнейшем предполагаетс€ разработка соответствующих нормативов затрат на текущий ремонт.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. ≈лисеева ».Ќ., –укавишников ¬.ќ. √руппировка, коррел€ци€, распознавание образов. - ћ.: —татистика, 1977.

2. ƒингес Ё.¬. ѕоказатели и методы оценки транспортно-эксплуатационного состо€ни€ и уровн€ развити€ сети автодорожных мостов. - ћ., 1993.(// ќбз.инф./ »Ќ‘ќ–ћј¬“ќƒќ–, вып.5).

»——Ћ≈ƒќ¬јЌ»≈ ѕ–≈ƒ≈Ћ№Ќџ’ —ќ—“ќяЌ»… ј–ћќ√–”Ќ“ќ¬џ’  ќЌ—“–” ÷»…  ј  ќ—Ќќ¬јЌ»… ”—“ќ≈¬ ƒ»¬јЌЌќ√ќ “»ѕј

 анд. техн. наук ј.ƒ. —околов
(Ќ»÷ Ђћостыї ќјќ Ђ÷Ќ»»—ї)

 онструкции из армированного грунта, широко примен€емые за рубежом, наход€т все большее применение и в практике отечественного транспортного строительства. ќни используютс€ в качестве подпорных стенок, оснований устоев диванного типа мостов и путепроводов, противооползневых, гидротехнических сооружений различного назначени€ [ 1, 2, 3]. ¬месте с тем, характер предельных состо€ний армогрунтовых конструкции в зависимости от поведени€ грунта не всегда достаточно €сен. ¬ св€зи с этим были проведены экспериментальные исследовани€ на модел€х, с целью изучени€ характера предельных состо€ний, возникающих в армогрунтовых конструкци€х различных типов, и создание рабочих гипотез дл€ разработки простых инженерных методов их расчета. »спытани€ на специальной установке небольшого масштаба, не име€ целью моделирование реальных сооружений и практическое использование полученных опытным путем данных, позвол€ют отказатьс€ от р€да требований сохранени€ правдоподоби€ натуры и модели, весьма трудно осуществл€емых при моделировании грунтовых сооружений или взаимодействи€ сооружени€ с грунтовыми средами. ¬ то же врем€ эксперименты на модел€х небольшого масштаба вполне пригодны дл€ проверки расчетных гипотез, методов расчета, изучени€ качественной картины работы конструкции, столь важных дл€ создани€ правдоподобной расчетной модели. Ќебольшой масштаб установки позволил существенно снизить трудоемкость экспериментов, выполн€вшихс€ в больших грунтовых лотках и в натурных испытани€х, и дал возможность изучить значительное количество моделей армогрунтовых конструкций. ¬озможность создани€ в лабораторных услови€х, на небольшой модели идеализированных условий способствовала устранению вли€ни€ на изучаемые €влени€ множества второстепенных факторов, трудно устранимых в крупномасштабных и натурных экспериментах*.

¬ проведении опытов принимал участие инженер ј.ѕ. ƒемидов

–ис.1 ќбщий вид экспериментальной установки:
1 - каркас лотка; 2 - боковые стенки из оргстекла; 3 - крышка лотка; 4 - стабилизатор давлени€ воздуха; 5 - образцовый манометр

Ёкспериментальна€ установка (рис. 1) представл€ет собой лоток со стальным каркасом (1), состо€щим из днища, задней стенки и стоек из уголков, к которому креп€тс€ боковые стенки (2) из оргстекла толщиной 18 мм. Ћоток имеет длину 800 мм, высоту 600 мм и ширину 500 мм. ѕередн€€ стенка лотка небольшой высоты предназначена дл€ удержани€ сло€ грунта, моделирующего основание армогрунтовой конструкции. јрмирующие прослойки выполн€ютс€ из тонкой синтетической сетки, модуль упругости которой значительно меньше природного материала.  рышка лотка (3) крепитс€ к стенкам винтами и представл€ет собой загрузочное устройство, работающее с помощью сжатого воздуха, подаваемого специальным пневматическим устройством (рис. 2). ѕневматическа€ система загружени€ состоит из компрессора (8), блока предварительного регулировани€ давлени€ (9), снабженного краном (10) дл€ сброса лишнего воздуха, и манометра (11) дл€ контрол€ давлени€. ¬лагоотделитель (12) обеспечивает очистку подаваемого компрессором воздуха, содержащего значительное количество паров влаги и масла. —табилизатор давлени€ (13) обеспечивает высокую точность установки и поддержание на требуемом уровне давлени€, контролируемого образцовым манометром (14).  рышка лотка (3) (рис. 2,б) снабжена резиновой диафрагмой (2), приклеенной к крышке и уплотн€емой с помощью винтов (6) и ребер боковых стенок лотка (5). —жатый воздух заданного давлени€ через штуцер (7) из пневматической системы поступает в камеру давлени€ (4) между крышкой лотка и резиновой диафрагмой, обеспечива€ загружение поверхности грунта равномерно распределенной нагрузкой заданной величины.

–ис. 2 ѕневматическа€ система загружени€:
а - пневматическа€ схема, б - загрузочное устройство;
1 - грунтова€ засыпка; 2 - резинова€ диафрагма; 3 - крышка лотка; 4 - камера давлени€; 5 - боковые стенки лотка; 6 - прижимные винты; 7 - штуцер дл€ подачи сжатого воздуха; 8 - компрессор; 9 - блок предварительной регулировки давлени€; 10 - кран дл€ сброса лишнего воздуха; 11 - манометр; 12 - влагоотделитель; 13 - стабилизатор давлени€; 14 - образцовый манометр

¬ опытах использовалс€ сухой люберецкий песок, имеющий угол внутреннего трени€ φ = 34∞, объемный вес при плотности, соответствующей услови€м отсыпки с посто€нной высоты без специального уплотнени€, γ = 16,5 кЌ/м3.

јрмогрунтова€ конструкци€ укладывалась на слой песка, Ќосн = 12,5 см, соответствующий высоте передней стенки лотка.

ƒл€ отсыпки армогрунтовой конструкции использовалась монтажна€ (опалубочна€) промежуточна€ стенка, устанавливаема€ поперек лотка в створе формировани€ фронтальной грани армогрунтовой конструкции. Ѕоковые прозрачные стенки лотка имели специальную разметку из горизонтальных рисок с вертикальным шагом 25 мм. ѕри отсыпке армогрунтовой конструкции возможность наблюдени€ за ее деформацией обеспечивалась тем, что у боковых стенок лотка отсыпались прослойки песка, окрашенного в черный цвет. ѕрослойки совмещаютс€ с горизонтальными рисками на боковых стенках лотка и отсыпаютс€ с шагом 25 или 50 мм. Ќа боковую стенку лотка также нанос€тс€ отметки концов армирующих прослоек, заведенных в грунт засыпки.

ѕри проведении опытов осуществл€лась фотофиксаци€ деформаций армогрунтовой конструкции при загружении ее поверхности нагрузкой с помощью пневматического загрузочного устройства или штампа с грузами, имитирующего диванный блок усто€. ¬ крупном масштабе фиксировались обе прозрачные стороны лотка. ѕервый снимок выполн€лс€ в незагруженном состо€нии, что позвол€ло зафиксировать положение фронта конструкции и окрашенных прослоек песка (рис. 3). «атем снимки каждой стороны лотка повтор€лись дл€ каждой ступени приложени€ нагрузки. ќбразовавшиес€ смещени€ (4) окрашенных прослоек песка позвол€ли очертить поверхность обрушени€ и определить величину вертикальных и горизонтальных смещений призмы обрушени€.

—хема армировани€ грунта в I серии опытов показана на рис. 4. ¬ этой серии опытов армогрунтова€ конструкци€ отсыпалась на песчаное основание толщиной Ќосн = 12,5 см. ¬еличина заделки армирующих прослоек за кулоновскую плоскость обрушени€ измен€лась от 5 см до 25 см, с шагом 5 см. »нтенсивность нагрузки, равномерно распределенной на поверхности засыпки, измен€лась от 0,01 до 0,16 ћѕа, ступен€ми по 0,01 ћѕа.

’арактерной особенностью работы моделей армогрунтовых конструкций этого типа €вл€етс€ по€вление сдвигов уже на начальных ступен€х приложени€ нагрузки. Ћинии сдвигов проход€т через кромки заведенных в грунт армирующих прослоек. ѕри увеличении нагрузки клин сползани€, имеющий в поперечном сечении форму трапеции, вдавливалс€ в основание, вызыва€ его выпор (рис. 5,а). ѕо результатам испытаний получены зависимости вертикальной осадки Δу верха армогрунтовой конструкции и горизонтального смещени€ Δх фронтальных граней от интенсивности q равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта дл€ различных величин заделки армирующих прослоек за кулоновскую плоскость обрушени€.

–ис. 3 —нимки боковой поверхности лотка до загружени€ (а) и после загружени€ (б):
1 - риски на боковой стенке лотка; 2 - окрашенные прослойки песка: 3 - отметки кромок армирующих прослоек; 4 - теоретическа€ плоскость обрушени€ по  улону; 5 - фронтальна€ поверхность армогрунтовой конструкции до смещени€: 6 - эта же поверхность после смещени€

–ис. 4 —хема армировани€ грунта в 1 серии опытов:
1 - стенки экспериментального лотка; 2 - грунтова€ засыпка из сухого люберецкого песка: 3 - армирующие прослойки из синтетической сетки: 4 - грунтовое основание из того же песка

¬ частности, установлено, что увеличение длины заделки армирующих прослоек за кулоновскую плоскость обрушени€ снижает деформативность армогрунтовых конструкций. Ёто отчетливо видно из графиков (рис. 6), где показаны зависимости смещений Δу и Δх от величины интенсивности q и длины заделки L зад увеличением длины заделки стабилизируютс€ величины смещений Δу и Δх, уменьшаетс€ давление на основание клина сползани€, уменьшаетс€ эффект выпора грунта основани€, поверхность сползани€ больше приближаетс€ к круглоцилиндрической (рис. 5,б).

–ис. 5. ѕредельное состо€ние армогрунтовой конструкции с переменной длиной армирующих прослоек и выпором грунта основани€:
а - при малой длине заделки ( L зад = 5 ¸10 см);
б - при значительной длине заделки ( L зад = 15 ¸25 см)

–ис. 6 –езультаты опытов серии I:
а - графики зависимости вертикальной осадки Δу верха армогрунтовой конструкции от величины интенсивности q равномерно распределенной нагрузки и длины заделки L зад армирующих прослоек;
б - графики зависимости горизонтального смещени€ Δх фронтальной грани армогрунтовой конструкции от величины интенсивности q равномерно распределенной нагрузки и длины заделки L зад армирующих прослоек

—ледует отметить также еще одну характерную особенность данной серии опытов. ѕри последовательных нагружени€х и разгрузках, которые проводились на последних ступен€х нагрузки, деформации армогрунтового массива значительно увеличивались с каждой ступенью последовательной разгрузки и нагрузки. ¬ р€де случаев образовывались дополнительные поверхности обрушени€, проход€щие уже за концами армирующих прослоек и близкие по форме к кругло-цилиндрическим. ѕри этом имел место поворот условной фронтальной грани на некоторый угол D e , что также характерно дл€ случа€ смещени€ массива по кругло-цилиндрической поверхности. —ледует отметить, что при отсыпке армогрунтовых конструкций в лоток, специальные меропри€ти€ по уплотнению грунта не проводились, однако соблюдались идентичные услови€ отсыпки, что давало примерно одинаковые величины плотности, и, тем самым обеспечивалась возможность получить значительные деформации и иметь сопоставимые услови€ проведени€ опытов. ѕо окончании цикла нагружени€ армогрунтовой конструкции проводились циклы последовательного нагружени€ и разгрузки, что вызывало доуплотнение засыпки, а величины смещений Δу и Δх резко возрастали, что позвол€ло отчетливо видеть картину предельного состо€ни€. —ледует отметить, что при длине заделки армирующих прослоек L = 25 см за кулоновскую плоскость обрушени€ грунта, величины смещений Δу и Δх значительно уменьшились; они не превышали, соответственно, 1,5 см и 1,0 см на последних ступен€х приложени€ нагрузки.

—хема армировани€ грунта во II серии опытов показана на рис. 7,а. јрмирующие прослойки принимались одинаковой длины во всех сло€х. ѕри этом сохран€лись прежние параметры армогрунтовой конструкции: высота Ќ = 45 см, число слоев n = 6, высота сло€ основани€ Ќосн = 12,5 см. »змен€лась обща€ длина армирующих прослоек так, чтобы заделка их определ€лась защемлением верхнего сло€ на величину L зад за выход на поверхность кулоновской плоскости обрушени€ грунта. ’арактерной особенностью опытов этой серии €вл€етс€ отсутствие выраженных поверхностей скольжени€, определ€емых изломами окрашенных прослоек песка, несмотр€ на то, что в этих опытах давались большие нагрузки.

–ис. 7 II сери€ опытов:
а - схема армировани€ грунта:
1 - стенки экспериментального лотка; 2 - грунтова€ засыпка; 3 - армирующие прослойки; 4 - грунтовое основание;
б - предельное состо€ние армогрунтовой конструкции

Ќа рис. 7,б показан характер деформации армогрунтовой конструкции этой серии, из которого видно, что имеет место наклон армированного массива с образованием вертикальной осадки Δу, горизонтального смещени€ фронтальной грани Δх и ее некоторого наклона под углом D e . ¬ данной серии опытов была применена наименьша€ длина армирующих прослоек L = 29 см. »мела место деформаци€ основани€ у фронтальной грани армоконструкции, вызванна€ наибольшими нормальными напр€жени€ми у ее передней грани. ¬ пределах армированного массива грунта слои получили небольшой изгиб с выпуклостью вверх. ќпределенные по результатам опыта вертикальные смещени€ Δу составили около 1 см. ќни достаточно быстро, в отличие от предыдущей серии опытов, стабилизировались до посто€нных величин уже на начальных ступен€х загружени€. ƒеформации нижних слоев армоконструкции и основани€ были незначительными.

—опоставление результатов I и II серий опытов привело к выводу, что значительные деформации и потер€ несущей способности армоконструкции происходит при недостаточной длине армирующих прослоек в нижней части армогрунтовой системы. ¬ св€зи с этим были проведены опыты с армогрунтовыми конструкци€ми, в которых нижние слои имеют удлиненные армирующие прослойки, а верхние заведены на необходимую длину за кулоновскую плоскость обрушени€.

—хема армировани€ в опытах III серии и результаты одного из опытов этой серии приведены на рис. 8. ƒлина двух армирующих прослоек в нижней части конструкции составл€ла 24 см, а остальные прослойки были заведены на 10 см за кулоновскую плоскость обрушени€.

 ак показывает опыт, уже при небольшой интенсивности равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки (0,04-0,06 ћѕа), в верхней части армогрунтовой конструкции образовались плоскости обрушени€, проход€щие через концы армирующих прослоек. ¬еличина образовавшихс€ смещений Δу и Δх значительно превышает данные опытов предыдущей серии II .

÷елью IV серии опытов было опробование и проверка несущей способности и жесткости армогрунтовой конструкции из непрерывного полотна с наклонными участками, образующего петлевидные €чейки. —хема армировани€ грунта в этой серии опытов представлена (рис.9). —охранено количество слоев (6), их высота (7,5 см), обща€ высота (45 см) и высота сло€ основани€ (12,5 см). ѕоперечный размер армогрунтовой конструкции составл€л 25 см. ѕри этом наклонные участки армирующих прослоек имели наклон в сторону засыпки, 16∞. ¬ одном из опытов этой серии была приложена наибольша€ нагрузка на поверхность засыпки, 0,2 ћѕа. Ќикаких признаков образовани€ поверхностей скольжени€ или деформации основани€ обнаружено не было. јбсолютные величины смещений были существенно меньше, чем полученные во всех предыдущих опытах, в том числе и при циклическом нагружении. ¬ертикальные осадки, в основном, были за счет деформации только верхних слоев армогрунтовой конструкции. ќднако был отмечен небольшой наклон вперед фронтальной грани конструкции.

–ис. 8. III сери€ опытов:
а - схема армировани€ грунта:
1 - стенки экспериментального лотка: 2 - грунтова€ засыпка; 3 - армирующие прослойки; 4 - грунтовое основание;
б - предельное состо€ние армогрунтовой конструкции

–ис. 9. —хема армировани€ в IV серии опытов:
1 - стенки экспериментального лотка; 2 - грунтова€ засыпка; 3 - армирующие прослойки; 4 - грунтовое основание

”читыва€ образовавшийс€ в предыдущей серии опытов, этот небольшой крен фронтальной грани армогрунтовой конструкции, в V серии опытов аналогична€ конструкци€ была выполнена, при сохранении прочих параметров, с наклоном в сторону засыпки, равным 1:0,25. —хема армировани€ и результаты опыта приведены (рис. 10). ¬ данной конструкции удалось добитьс€ наибольшей ее жесткости и несущей способности. ¬еличины смещений Δу и Δх в зависимости от нагрузки q , а также смещени€ после циклического нагружени€, представлены на графиках (см. рис. 10,б).

Ќаличие армирующих элементов, работающих на раст€жение при их уклоне в сторону засыпки, замкнутый петлеобразный характер армировани€, наклон всей конструкции в сторону засыпки дали эффект наибольшей жесткости по сравнению со всеми другими испытанными модел€ми армогрунтовых конструкций.

¬ VI серии опытов загружение поверхности армогрунтовой конструкции осуществл€лось с помощью штампа и тарированных грузов (20 кЌ каждый). Ўтамп представл€л собой доску сечением 120 ´ 42 мм, длиной 516 мм. ѕри опирании штампа на грунт широкой стороной, площадь его подошвы составл€ла 619,2 см2, а при опирании на ребро - 216,7 см2. —хема армировани€ была прин€та дл€ посто€нной длины армирующих прослоек, равной 39 см (см. рис. 7).

–ис. 10. ќпыты серии V:
а - схема армировани€:
1 - стенки экспериментального лотка; 2 - грунтова€ засыпка; 3 - армирующие прослойки; 4 -грунтовое основание;
б - графики перемещений Δу и Δх :
1 - Δу = f( q); 2 - Δх = f( q); 3 - после 5-ти циклов загружени€ и разгрузки

¬начале штамп укладывалс€ на поверхность засыпки широкой стороной сечени€ так, чтобы ось штампа совпадала с серединой армогрунтовой конструкции (рис. 11,а). «атем штамп укладывалс€ на ребро, его ось находилась в центре основани€ призмы обрушени€, а нагрузка прикладывалась через рычаг (рис. 11,б).

–ис. 11. ќпыты серии VI.
«агружение армогрунтовой конструкции штампом:
а - расположение штампа плашм€; б - расположение штампа на ребро с загрузкой через рычаг

—огласно первой схеме, максимальный приложенный к штампу груз составл€л 240 кЌ, что соответствовало напр€жению под штампом s = 0,04 ћѕа.  аких-либо сдвигов или значительных деформаций при этом обнаружено не было. ћестна€ осадка под штампом составила около 2 мм.

ѕо второй схеме максимальное напр€жение под штампом достигло s = 0,14 ћѕа. ќсадка под штампом при этом составила около 1,5 см. ќтмечен некоторый крен фронтальной грани армоконструкции при горизонтальном смещении верхнего сло€ на величину Δх = 2 см. ƒеформаций основани€ армогрунтовой конструкции не вы€влено.

¬џ¬ќƒџ

- ѕроведенные эксперименты позволили вы€вить характер работы армогрунтовых конструкций различного типа и определить их предельные состо€ни€ в зависимости от поведени€ грунта.

- ќпыты серии 1 при заделке армоэлементов на посто€нную длину за кулоновскую плоскость обрушени€ показали нежизнеспособность таких конструкций; армогрунтова€ конструкци€, представл€юща€ собой в поперечном сечении трапецию, €вл€етс€ Ђклиномї, концентрирующим напр€жение в ее основании. “акие конструкции, хот€ они рекомендуютс€ в р€де литературных и даже нормативных документах [ 4, 5], могут быть выполнены только при очень прочном (скальном, галечниковом и т.п.) основании, но и при этом остаетс€ опасность см€ти€ низа самой армогрунтовой конструкции.

- јрмирование с посто€нной длиной прослоек представл€етс€ более рациональным, обеспечивающим равномерную передачу нагрузки на основание. ѕодатливость основани€ армогрунтовой конструкции в значительной степени определ€ет ее жизнеспособность.

-  онструкции с измен€ющейс€ по еЄ высоте длиной армирующих прослоек, обуславливают неравнопрочность конструкции, ослабленные участки €вл€ютс€ причиной предельного состо€ни€ всей конструкции.

- »спользование петлевого армировани€ с наклонными в сторону засыпки элементами дает возможность значительно повысить несущую способность и жесткость конструкции. Ќаклон конструкции в сторону засыпки также положительно сказываетс€ на ее несущей способности.

- Ѕольшое значение дл€ повышени€ несущей способности и уменьшени€ осадок армогрунтовых конструкций имеет уплотнение грунта в процессе отсыпки слоев. ѕри неуплотненном грунте, как это имело место в проведенных экспериментах, циклические загружени€, вызыва€ эффективное уплотнение грунта, создают недопустимые по величине осадки и деформаций всей конструкции, что непременно приведет к наступлению того или иного типа предельного состо€ни€.

- ќпыты серии VI при посто€нной длине армирующих элементов показали их достаточно высокую несущую способность и малую деформативность в качестве оснований устоев диванного типа.

- ќпыты на модел€х позволили разработать рабочие гипотезы и новые инженерные методы расчетов, нашедшие достаточно широкое применение в отечественном транспортном строительстве [ 6- 9].

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. ƒжоунс  .ƒ. —ооружени€ из армированного грунта. - ћ.: —тройиздат, 1989.

2. Ћьвович ё.ћ. √еосинтетические и геопластиковые материалы в дорожном строительстве. - ћ.: »нформавтодор, 2002.

3.  аганов √.ћ., ≈вдокимова ».ћ., Ўевченко  .». √идротехнические сооружени€ из армированного грунта. - ћ.: »зд. полиграфический комплекс Ќ»ј-ѕрирода, 2004.

4. “етиор ј.Ќ. ќблегченные подпорные стены в транспортном строительстве. - ћ.: “ранспорт, 1987.

5. Ѕританский стандарт BS 8006 : —вод правил по армированию грунтов естественного заложени€ и насыпных грунтов. 1995.

6. —околов ј.ƒ.,  азей ».». –екомендации по проектированию подпорных стен в транспортном строительстве. ћ.: ÷Ќ»»—, 1993.

7. —околов ј.ƒ., —олодунин ј.Ќ. и др. ”стой моста. ѕатент –‘ на изобретение є 2140483 от 05.05.99 г.

8. —околов ј.ƒ., —олодунин ј.Ќ. и др. —опр€жение моста с насыпью. ѕатент –‘ на изобретение є 2136809 от 10.03.99 г.

9. —околов ј.ƒ., —олодунин ј.Ќ. и др. ”стой моста. ѕатент –‘ на изобретение є 2136808 от 25.12.98 г.

–аздел V
ќ–√јЌ»«ј÷»я » Ѕ≈«ќѕј—Ќќ—“№ ƒќ–ќ∆Ќќ√ќ ƒ¬»∆≈Ќ»я

ќЅ ”“ќ„Ќ≈Ќ»» ћ≈“ќƒј Ђ»“ќ√ќ¬ќ√ќ  ќЁ‘‘»÷»≈Ќ“ј ј¬ј–»…Ќќ—“»ї ƒЋя ќ÷≈Ќ » Ѕ≈«ќѕј—Ќќ—“» ѕ–»ћ≈Ќ»“≈Ћ№Ќќ   —ќ¬–≈ћ≈ЌЌџћ ”—Ћќ¬»яћ ƒ¬»∆≈Ќ»я

 анд. тех. наук ¬.¬. „ванов
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

ƒл€ решени€ задач, св€занных с оценкой проектов автомобильных дорог по критерию безопасности движени€, вы€влени€ опасных участков на эксплуатируемых дорогах и выбора соответствующих меропри€тий по повышению безопасности движени€, наибольшее развитие в –оссии получил предложенный проф. ¬.‘. Ѕабковым метод Ђитогового коэффициента аварийностиї ( ит), вычисл€емого как произведение частных коэффициентов ( Ki ) [ 1]. „астные коэффициенты, согласно этому методу, характеризуют изменени€ условий движени€ по показател€м безопасности, вызываемые вли€нием отдельных элементов плана, продольного и поперечного профилей трассы дороги, интенсивности движени€, придорожной полосы и других факторов, по сравнению с Ђэталоннымиї услови€ми безопасности движени€.

“аким образом, итоговый коэффициент аварийности определ€етс€ по мультипликативной модели:

 ит = K1ЈK2ЈK3Ј......Ј   n , †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (1)

где K1, K2, K3, ....,  n - частные коэффициенты аварийности, учитывающие вли€ние факторов дорожных условий на относительное число ƒ“ѕ по отношению к числу ƒ“ѕ дл€ условий, прин€тых за эталонные, в дол€х ед.

–езультаты расчетов методом Ђитогового коэффициента аварийностиї часто представл€ют в графическом виде, что позвол€ет получить нагл€дное изображение эпюры изменени€  ит, и облегчить анализ проекта дороги по каждому из показателей, вли€ющих на безопасность движени€, выдел€€ на ней опасные места и участки, безопасные по услови€м движени€. ѕри этом учитываетс€, что вли€ние опасных мест распростран€етс€ и на прилегающие к нему участки дороги. ѕодробно способ оценки безопасности движени€ с помощью Ђитогового коэффициента аварийностиї и значени€ частных коэффициентов изложены в работе [ 1], а сам метод закреплен в нормативных документах [ 2].

— некоторыми изменени€ми указанный подход к оценке безопасности движени€ использовалс€ и за рубежом. “ак, в Ўвеции, ¬еликобритании, —Ўј и некоторых других странах вместо частных коэффициентов назначались баллы, учитывающие изменени€ условий безопасности движени€ в зависимости от ширины проезжей части и обочин, рассто€ни€ видимости, длины и радиуса кривых в плане, наличи€ пересечений, преп€тствий на придорожной полосе и обочинах, а также от характера придорожной застройки [ 1]. ѕо данным ћеждународной ≈вропейской ‘едерации ( ERF ) подобные методы вы€влени€ опасных участков дорог с успехом примен€ютс€ и в насто€щее врем€ [ 3].

—ледует подчеркнуть, что с момента своей разработки, начина€ с 60-х годов прошлого века, метод Ђитогового коэффициента аварийностиї посто€нно развивалс€ учениками научной школы проф. ¬.‘. Ѕабкова, как в направлении более надежной идентификации опасных участков дорог и прогнозировани€ их по€влени€, так и в цел€х более полного учета факторов дорожных условий, вли€ющих на безопасность движени€. “ак, проф. ј.ѕ. ¬асильевым и ¬.ѕ. –асниковым был предложен метод оценки проектов автомобильных дорог и вы€влени€ опасных участков эксплуатируемых дорог на основе использовани€ Ђсезонныхї коэффициентов аварийности, исследовани€, проведенные ј.ѕ. Ўев€ковым позволили уточнить этот же метод в отношении оценки безопасности движени€ на автомагистрал€х, а исследовани€ ¬.¬. ¬арлашкина, –.  артанбаева, —.—. ѕетрос€на и автора - на дорогах в горной местности. ¬ работах ќ.ј. ƒивочкина, ¬.». ѕуркина и ё.ћ. —итникова были предложены методы прогнозировани€ показателей безопасности движени€ в зависимости от величины Ђитогового коэффициента аварийностиї.

”казанные исследовани€, в целом, охватывали период 70-х - 80-х годов прошлого века и основывались на анализе состо€ни€ безопасности движени€, характерном дл€ транспортно-эксплуатационных показателей дорожной сети, интенсивности и состава движени€, динамических качеств автомобилей того периода времени.

  насто€щему времени, в св€зи с бурной автоматизацией населени€, наблюдаемой за последние 10-15 лет, произошли качественные изменени€ интенсивности и состава транспортного потока, режимов движени€ автомобилей, обладающих высокими динамическими качествами. ”казанные процессы, в качестве негативных последствий, сопровождались ростом дорожной аварийности по основным показател€м. ¬озросла также роль дорожных условий в формировании аварийности. ”казанные качественные изменени€ позвол€ют говорить о том, что существенно изменились и количественные показатели вли€ни€ факторов дорожных условий на безопасность движени€. ¬ св€зи с этим, следует отметить, что автор метода Ђитогового коэффициента аварийностиї, проф. ¬.‘. Ѕабков ранее указывал, что было бы ошибочным считать разработку метода завершенной. ”становленный перечень частных коэффициентов аварийности не €вл€етс€ исчерпывающим, а их значени€ окончательными. ”чет неизбежного изменени€ состава транспортных потоков обусловит необходимость уточнени€ и дополнени€ коэффициентов аварийности [ 1].

“аким образом, учитыва€ изменившиес€ услови€ движени€, вли€ющие на состо€ние аварийности, следует признать актуальность задачи дальнейшего совершенствовани€ метода Ђитогового коэффициента аварийностиї, как сохран€ющего свою продуктивность при решении широкого круга вопросов в сфере безопасности движени€, с позиции приведени€ его в соответствие с современными услови€ми по номенклатуре и количественным значени€м учитываемых факторов и на основе изучени€ их вли€ни€ на показатели фактической наблюдаемой аварийности.

¬ современных услови€х така€ задача может быть решена на основе применени€ компьютерных технологий с использованием имеющегос€ в дорожной отрасли автоматизированного банка дорожных данных јЅƒƒ Ђƒорогаї, в котором собран значительный объем информации о техническом уровне, эксплуатационном состо€нии федеральной дорожной сети, интенсивности движени€ транспортных потоков и аварийности.   насто€щему времени, разработанный ‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»» и ежегодно обновл€емый по результатам инструментальной диагностики банк данных содержит информацию о состо€нии дорог за 15-летний период дл€ всей сети федеральных дорог, общим прот€жением 46,4 тыс.км, что предоставл€ет широкие возможности дл€ изучени€ статистической взаимосв€зи вли€ни€ факторов дорожных условий на показатели аварийности дл€ дорог различных классов и категорий с использованием специализированных прикладных компьютерных программ.

 омплексные исследовани€ вли€ни€ на показатели аварийности параметров геометрических элементов плана и продольного профил€ трассы [ 4, 5], рассто€ни€ видимости [ 6], поперечного профил€ [ 7], интенсивности движени€ [ 8], пересечений [ 9] и участков дорог в населенных пунктах [ 10] дл€ дорог различного типа, выполненные автором на основе использовани€ информации, имеющейс€ в јЅƒƒ Ђƒорогаї, позвол€ют определить следующие значени€ частных коэффициентов аварийности применительно к современным транспортно-эксплуатационным качествам дорожной сети и состо€нию транспортных потоков:

»нтенсивность движени€, тыс. авт./сут

3

5

7

9

11

13

15

20

25

30

35

40

  1 (двухполосные дороги)

3,5

2,5

2,1

1,75

1,3

1,2

1,0

1,3

2,1

  1 (трехполосные дороги)

6,5

3,2

2,5

2,2

1,8

1,6

1,5

1,2

1,1

1,0

1,3

1,8

»нтенсивность движени€, тыс. авт./сут

8

10

15

20

25

30

35

40

45

50

60

  1 (многополосные дороги без разделительной полосы)

3,0

2,4

1,6

1,32

1,15

1,05

1,0

1,12

1,32

1,6

  1 ( многополосные † дороги с разделительной полосой)

3,7

3,2

2,3

1,6

1,3

1,15

1,1

1,0

1,05

1,1

1,2

Ўирина полосы движени€, м

2,75

3,0

3,25

3,5

3,75

4,0

4,5

5,0

  2 (двухполосные дороги)

2,0

1,35

1,2

1,1

1,0

1,1

1,2

1,5

  2 (трехполосные дороги)

3,4

2,1

1,6

1,4

1,1

1,0

1,4

2,3

  2 ( многополосные дороги без разделительной полосы)

1,6

1,2

1,1

1,0

1,35

1,45

1,6

1,7

  2 ( многополосные дороги с разделительной полосой)

2,9

2,0

1,45

1,1

1,0

1,18

1,8

2,3

Ўирина обочины, м

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

4,0

5,0

  3 ( двухполосные дороги с укрепленными обочинами)

1,65

1,4

1,3

1,2

1,15

1,1

1,0

  3 (двухполосные дороги с неукрепленными обочинами)

2,5

1,85

1,5

1,35

1,2

1,1

1,0

  3 (трехполосные дороги с укрепленными обочинами)

2,75

2,0

1,5

1,25

1,1

1,0

  3 (трехполосные дороги с неукрепленными обочинами)

6,25

5,2

4,5

4,2

4,0

1,1

1,05

1,0

  3 (многополосные пороги без разделительной полосы с укрепленными обочинами)

4,2

2,9

2,0

1,8

1,6

1,5

1,25

1,0

  3 (многополосные дороги без разделительной полосы с неукрепленными обочинами)

4,3

3,1

2,1

1,5

1,4

1,2

1,1

1,0

  3 ( многополосные дороги с разделительной полосой с укрепленными обочинами)

1,6

1,4

1,3

1,2

1,15

1,1

1,05

1,0

  3 (многополосные дороги с разделительной полосой с неукрепленными обочинами)

1,3

1,2

1,15

1,10

1,05

1,0

„исло основных полос движени€ проезжей части

2

3 без разметки

3 с разметкой

4

6

8

  4 (двухполосные и трехполосные дороги)

1,0

1,3

0,70

  4 (многополосные дороги без разделительной полосы)

0,83

0,63

0,52

  4 (многополосные дороги с разделительной полосой )

0,56

0,50

0,35

Ўирина разделительной полосы, м

1

2

3

5

10

15

  5

2,0

1,5

1,1

1,0

0,75

0,60

ѕродольный уклон, %

20

30

50

70

80

  6 (двухполосные и трехполосные дороги)

1,0

1,1

1,4

1,9

2,2

  6 (многополосные дороги без разделительной полосы)

1,0

1,2

1,8

2,9

3,2

  6 (многополосные дороги с разделительной полосой)

1,0

1,1

1,6

2,7

3,0

–адиус кривых в плане, м

100

150

200-300

400-600

1000-2000

Ѕолее 2 000

  7 (двухполосные и трехполосные дороги)

7,2

6,2

5,2

4,0

2,0

1,0

  7 (многополосные дороги без разделительной полосы)

5,6

4,5

3,6

1,5

1,05

1,0

  7 (многополосные дороги с разделительной полосой)

5,0

4,2

3,4

1,25

1,05

1,0

–ассто€ние видимости в плане , м

50

100

150

200

250

350

400

500

600

  8 (двухполосные и трехполосные дороги)

4,5

2,5

1,9

1,8

1,7

1,5

1,35

1,1

1,0

  8 (многополосные дороги без разделительной полосы)

9,5

5,5

3,7

2,2

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

  8 (многополосные дороги с разделительной полосой )

3,8

3,0

1,8

1,5

1,3

1,2

1,1

1,05

1,0

–ассто€ние видимости в профиле, м

50

100

150

200

250

350

400

500

600

  9 (двухполосные и трехполосные дороги)

6,0

4,2

3,0

2,6

2,4

2,3

2,0

1,5

1,0

  9 (многополосные дороги без разделительной полосы)

11,0

7,0

5,0

3,5

2,9

2,4

2,2

1,7

1,0

  9 (многополосные дороги с разделительной полосой)

4,0

3,5

2,8

2,0

1,5

1,3

1,2

1,05

1,0

Ўирина проезжей части мостов по отношению к проезжей части дорог

ћеньше на 1 м

–авна

Ўире на 1 м

Ўире на 2 м

–авна ширине земл€ного полотна

  10 (двухполосные дороги)

2,9

2,25

1,7

1,55

1,0

  10 (трехполосные дороги)

2,8

2,7

1,7

1,2

1,0

  10 (многополосные дороги без разделительной полосы)

1,75

1,4

1,6

1,05

1,0

  10 (многополосные дороги с разделительной полосой)

2,1

1,6

1,3

1,15

1,0

 ривизна плана трассы, град.км-3/2

0

50

100

200

400

600

1000

1500

2000

  11 (двух полосные и трехполосные дороги)

2,3

1,5

1,0

1,15

1,9

3,6

1,4

0,9

0,75

  11 (многополосные дороги без разделительной полосы)

1,7

1,4

1,15

1,0

2,7

2,9

2,3

2,2

  11 (многополосные дороги с разделительной полосой )

2,2

1,8

1,4

1,0

2,0

5,8

5,0

“ип пересечени€ с пере секающей дорогой

¬ разных уровн€х

¬ одном уровне, со свето форным регулированием

¬ одном уровне при соответствии пара метров дейст вующим нормам

¬ одном уровне при несоответствии параметров действующим нормам

  12 (двухполосные и трехполосные дороги)

0,70

0,85

1,0

1,3

  12 (многополосные дороги без разделительной полосы)

0,50

0,64

1,0

1,5

  12 (многополосные дороги с разделительной полосой)

0,35

0,7

1,0

1,4

ѕересечени€ в одном уровне с второстепенными дорогами при интенсивности движени€ на основной дороге, тыс. авт./сут.

менее 3

5

10

15

20

25

30

35

40

  13 (двухполосные и трехполосные дороги)

1,0

1,75

3,2

4,5

5,2

-

-

-

-

  13 (многополосные дороги без разделительной полосы)

-

1,8

2,4

3,1

3,7

4,2

4,8

5,2

5,5

  13 (многополосные дороги с разделительной полосой)

-

1,25

2,0

2,5

2,8

3,1

3,3

3,4

3,5

„исло пересечений и примыканий в одном уровне на 1 км дороги

2 и менее

3-5

6-8

более 8

  14 (двухполосные и трехполосные дороги)

1,0

1,1

1,25

1,7

  14 (многополосные дороги без разделительной полосы)

1,0

1,2

1,6

2,1

  14 (многополосные дороги с разделительной полосой)

1,0

1,6

2,8

3,3

–ассто€ние от застройки до проезжен части дороги, м

менее 10

10-30

30-50

более 50

  15 (двухполосные и трехполосные дороги)

2,2

1,7

1,5

1,0

  15 (многополосные дороги без разделительной полосы)

3,3

2,6

1,8

1,0

  15 (многополосные дороги с разделительной полосой)

1,7

1,4

1,2

1,0

Ќаличие тротуаров, пешеходных дорожек и пешеходных переходов в населенных пунктах

“ротуары и пешеходные дорожки отсутствуют

»меютс€ тротуары и пешеходные дорожки с одной стороны

»меютс€ тротуары и пешеходные дорожки с двух сторон

»меютс€ тротуары и пешеходные дорожки с двух сторон. »меютс€ пешеходные переходы в разных уровн€х

  16 (двухполосные и трехполосные дороги).

2,2

1,2

1,0

-

  16 (многополосные дороги без разделительной полосы)

4,2

2,2

1,4

1,0

  16 (многополосные дороги с разделительной полосой)

1,9

1,6

1,3

1,0

ƒлина населенного пункта, км

менее 0,5

0,5-1

2

3

4

5

6

  17 (двухполосные и трехполосные дороги)

3,3

2,5

1,45

1,35

1,2

1,1

1,0

  17 (многополосные дороги без разделительной полосы)

5,5

4,2

3,5

2,0

1,6

1,3

1,0

  17 (многополосных дороги с разделительной полосой)..

2,8

2,2

1,25

1,2

1,1

1,05

1,0

 оэффициент сцеплени€

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

  18 (двухполосные и трехполосные дороги)

3,6

1,84

1,40

1,2

1,1

1,0

  18 (многополосные дороги без разделительной полосы)

4,8

2,0

1,46

1,2

1,1

1,0

  18 (многополосные дороги с разделительной полосой)..

4,4

2,2

1,38

1,12

1,05

1,0

—опоставление значений вышеприведенных частных коэффициентов аварийности с установленными ранее в исследовани€х проф. ¬.‘. Ѕабкова с позиции диапазонов их изменени€ показано в табл.1.

“аблица 1

є п/п.

”читываемые факторы дорожных условий, вли€ющие на безопасность движени€

ƒиапазоны изменении частных коэффициентов аварийности при изменении рассматриваемых факторов дорожных усилий

по данным ¬.‘. Ѕабкова(1993 г.) [1]

по данным автора (2006г.) [4-10]

“ипы автомобильных дорог

2-х-полосные

3-х-полосные

4-х-полосные

2-х-полосные

3-х-полосные

ћногополосные без разделительной полосы

ћногополосные с разделительной полосой

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

»нтенсивность движени€

0,6-1,8

0,65-1,5

1,0-3,4

1,0-3,5

1,0-6,5

1,0-3,0

1,0-4,0

2

Ўирина проезжей части

1,0-1,35

0,7-0,8

0,6

1,0-2,0

1,0-3,4

1,0-1,7

1,0-2,9

3

Ўирима обочины

0,8-2,2

0,35-1,35

-

1,0-1,65

1,0-2,75

1,0-4.2

1,0-1,6

4

ѕродольный уклон

1,0-3,0

1,0-2,2

1,0-3,2

1,0-3,0

5

–адиус кривых в плане

1,0-5,4

1,0-7,2

1,0-5,6

1,0-5,0

6

–ассто€ние видимости

- ¬ плане

- ¬ профиле

1,0-3,6

1,0-4,5

1,0-9,5

1,0-3,8

1,0-5,0

1,0-6,0

1,0-11,0

1,0-4,0

7

Ўирина проезжей части мостов по отношению к проезжей части дорог

1,0-6,0

1,0-2,9

1,0-2,8

1,0-1,75

1,0-2,1

8

“ип пересечений с пересекающей дорогой

0,35-4,0

0,70-1,3

0,5-1,5

0,35-1,4

9

ѕересечени€ в одном уровне с второстепенными дорогами

2-4

1,0-5,2

1,8-5,5

1,25-3,5

10

–ассто€ние от застройки до проезжей части с учетом наличи€ тротуаров и полос местного движени€

1-10

1,0-4,84

1,0-13,9

1,0-3,2

11

ƒлина населенного пункта

1,0-3,0

1,0-3,3

1,0-5,5

1,0-2,8

12

 оэффициент сцеплени€

0,75-2,5

1,0-3,6

1,0-4,8

1,0-4,4

јнализ данных, приведенных в табл.1, позвол€ет сделать р€д выводов относительно общих тенденций изменени€ степени вли€ни€ различных факторов дорожных условий на показатели риска ƒ“ѕ и, соответственно, значени€ частных коэффициентов аварийности. “ак, в св€зи с существенным ростом уровн€ загрузки дорог движением увеличилс€ диапазон изменени€ частных коэффициентов аварийности, учитывающих вли€ние интенсивности движени€, а также ширины проезжей части и обочин на безопасность движени€. Ќаиболее заметные изменени€ наблюдаютс€ в значени€х частных коэффициентов аварийности, в той или иной степени св€занных с возросшей скоростью движени€ современных автомобилей, обладающих высокими динамическими качествами. “ак, закономерно увеличились диапазоны изменени€ частных коэффициентов аварийности, учитывающих вли€ние на безопасность движени€ радиусов кривых в плане, рассто€ни€ видимости в плане и в продольном профиле, сцепных качеств дорожных покрытий. ќдновременно, в св€зи с повышением мощности современных грузовых автомобилей и выравниванием скоростей движени€ в транспортном потоке на двух и трехполосных дорогах, наблюдаетс€ некоторое сокращение риска ƒ“ѕ на участках подъемов, что нашло отражение и в значени€х частного коэффициента аварийности, учитывающего вли€ние этого фактора. ”величение интенсивности движени€ способствовало также росту расчетных значений частных коэффициентов аварийности, учитывающих вли€ни€ пересечений и примыканий дорог в одном уровне. ѕовысилась чувствительность значений частных коэффициентов аварийности к вли€нию различных факторов близко расположенной к дорогам застройки, что особенно значимо про€вл€етс€ на двухполосных и многополосных дорогах без разделительной полосы. ¬ отношении отдельных частных коэффициентов аварийности (соотношение ширины проезжей части мостов и дорог на подходах, тип пересечений) получены значени€ несколько меньшие, чем были установлены ранее. ¬ св€зи с этим, следует отметить, что, степень вли€ни€ этих факторов на безопасность движени€, в целом, соответствует данным зарубежных исследований [ 11].

ƒругим выводом из результатов сопоставительного анализа следует считать возможность повышени€ объективности оценки безопасности движени€ с использованием рассматриваемого метода за счет дифференцированного определени€ значений частных коэффициентов дл€ дорог различного типа (в данном случае предлагаетс€ рассматривать 4 типа дорог). ќснованием дл€ такого вывода служит то, что, при одних и тех же учитываемых факторах дорожных условий, значени€ частных коэффициентов аварийности имеют различи€ дл€ дорог отдельных типов из-за особенностей режимов движени€ транспортных потоков и поведени€ водителей, вли€ющих на безопасности движени€.

≈стественным следствием изменени€ значений частных коэффициентов аварийности €вл€ютс€ изменени€ и величины итогового коэффициента на характерных участках дорожной сети.

¬ качестве направлений дальнейших исследований планируетс€ выполнение коррел€ционного анализа и установление статистической взаимосв€зи значений итогового коэффициента аварийности и фактических показателей риска ƒ“ѕ, определение допускаемых значений итогового коэффициента аварийности применительно к современным услови€м движени€, а также его значений, соответствующих различной степени опасности дорожных условий на дорогах различного типа.

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. Ѕабков ¬.‘. ƒорожные услови€ и безопасность движени€: ”чебник дл€ ¬”«ов. - ћ.: “ранспорт, 1993. - 271с.

2. –екомендации по обеспечению безопасности движени€ на автомобильных дорогах. »зд. офиц. - отрасл. дор. метод, док. –осавтодор ћинтранса –оссии, - ћ., 2002. - 220с.

3. Good - practice git: defines to infrastructure road safery. European Vnion Road Federation (ERF), Brussel, October, 2002. - 62p.p.

4. „ванов ¬.¬. ћетоды повышени€ безопасности движени€ на участках дорог с кривыми в плане малого радиуса. //ƒороги и мосты . —борник ст./ √ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»». - ћ.,2005, вып. 14/2. -—. 174-188.

5. „ванов ¬.¬. »сследование вли€ни€ параметров продольного профил€ на уровень безопасности дорожного движени€м/ƒороги и мосты. —борник ст./ √ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»». - ћ., 2005, вып. 14/2.-—. 164-173.

6. „ванов ¬.¬. ћетоды оценки и повышени€ уровн€ безопасности движени€ на участках дорог с ограниченной видимостью. —борник ст./ √ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»». - ћ., 2005.- —. 55-63.

7. „ванов ¬.¬. »сследовани€ вли€ни€ параметров поперечного профил€ автомобильных дорог на безопасность движени€. Ђƒороги и мостыї. —борник ст./ ‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»». - ћ., 2006, вып. 15/1-—.160-176.

8. „ванов ¬.¬., ∆ивописцев ».‘. ¬ли€ние загрузки дорог на уровень безопасности движени€.//Ќаука и техника дорожной отрасли. -є1.-2004.- ћ.: изд. Ђƒорогиї-—. 10-12.

9. „ванов ¬.¬. »сследование риска дорожно-транспортных происшествий на пересечени€х примыкани€х дорог дл€ обосновани€ меропри€тий по повышению безопасности движени€м/ƒороги и мосты. —борник ст./‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»».-ћ., 2006, вып. 15/1-—.

10. „ванов ¬.¬., ∆ивописцев ».‘. ѕроблемы повышени€ уровн€ безопасности дорожного движени€ на участках федеральных дорог в пределах крупных городов./ќрганизаци€ и безопасность движени€ в крупных городах. —борник докладов шестой ћеждународной конференции / —-ѕб. √ос. архит. строит, ун-т.-—-ѕб., 2004, с. 132-135

11. Ёльвик –уне, Ѕоргер ћюсен јннэ, ¬аа “руле. —правочник по безопасности дорожного движени€: ѕеревод с норвеж./ ѕод редакцией ¬.¬. —иль€нова.-ћ.: ћјƒ» (√“”), 2001.- 754с.

‘ј “ќ–џ, ¬Ћ»яёў»≈ Ќј —–ќ  —Ћ”∆Ѕџ ƒќ–ќ∆Ќќ… –ј«ћ≈“ »

 анд. техн. наук ¬.ƒ. Ѕелов
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

¬ насто€щее врем€ дорожна€ разметка €вл€етс€ об€зательным элементом обустройства автомобильных дорог с усовершенствованным покрытием. ќна достаточно эффективно используетс€ как на простых участках автомобильных дорог, так и на участках, имеющих особые режимы движени€ транспортных средств, выполн€ющих маневры, св€занные с изменением траектории их движени€. ќсобенно эффективна разметка при движении в темное врем€ суток, когда водители в свете фар вид€т лишь участок проезжей части перед автомобилем. ¬ этом случае разметка помогает водителю определить необходимое положение автомобил€ на проезжей части и верную траекторию движени€ автомобил€.

ѕри высокой эффективности обеспечени€ безопасности дорожного движени€, следует отметить, что разметка автомобильных дорог €вл€етс€ достаточно дорогосто€щим меропри€тием и ее преждевременный износ приводит не только к потере средств и материалов, затраченных на ее устройство, но и к снижению безопасности движени€ в случае отсутстви€ разметки. ¬ св€зи с этим важно обеспечивать максимальный срок службы разметки, который должен быть не ниже срока ее функциональной долговечности, установленной √ќ—“ – 51256-99.

 ак показала практика, срок службы дорожной разметки зависит от следующих факторов:

> качества дорожного покрыти€ и его подготовки дл€ нанесени€ разметки;

> условий движени€ на участке нанесени€ разметки;

> качества разметочного материала;

> соблюдени€ технологии устройства разметки;

> содержани€ дорожного покрыти€.

“олько внимательный учет всех перечисленных факторов позволит обеспечить срок службы разметки, отвечающий нормативному сроку еЄ функциональной долговечности.

 ачество дорожного покрыти€ €вл€етс€ существенным фактором, от которого зависит долговечность дорожной разметки. ≈сли покрытие не соответствует установленным нормам, то разметка на нем будет быстро истиратьс€ или должным образом не различатьс€ на дороге. ѕри этом большое значение имеет тип покрыти€.

ƒл€ нанесени€ дорожной разметки наиболее предпочтительно асфальтобетонное покрытие. Ќа нем разметка хорошо различима, равномерно истираетс€ в процессе эксплуатации и имеет хорошую адгезию. —нижение долговечности разметки наблюдаетс€ на асфальтобетонных покрыти€х с низкокачественными битумами либо с повышенным содержанием битума в смеси. Ёто приводит к Ђвыпотеваниюї битума на поверхность и Ђзакатываниюї разметки.

Ќа цементобетонном покрытии, из-за наличи€ щелочной среды, разметка не имеет стабильных результатов по показателю долговечности. ѕри одних и тех же услови€х сроки эксплуатации разметки на цементобетонном покрытии могут существенно различатьс€. „тобы исключить это, иногда провод€т предварительную подгрунтовку поверхности, но это удорожает стоимость разметки и усложн€ет технологию ее нанесени€, т.к. при повторном проходе разметочной машины трудно совместить линию основной разметки с подгрунтовкой.

Ќа покрытии из брусчатки краска, используема€ дл€ разметки, не проникает внутрь материала, что значительно ухудшает адгезию. ѕовысить адгезию брусчатки можно только путем ее предварительной пескоструйной обработки. —рок эксплуатации дорожной разметки на брусчатке обычно не превышает 3 мес€ца.

Ќа долговечность дорожной разметки вли€ет и степень износа покрыти€. —тарое, крошащеес€ дорожное полотно не в состо€нии удержать на себе разметку долгое врем€ (рис. 1), поэтому срок ее эксплуатации будет крайне низок.

–ис. 1 ѕример изношенного покрыти€

”слови€ движени€ на участке нанесени€ разметки существенным образом вли€ют на скорость износа разметки, котора€ в пр€мой степени зависит от интенсивности движени€. „ем выше интенсивность движени€, тем чаще происходит наезд колес автомобил€ на линию разметки. ќднако наибольшее вли€ние на износ дорожной разметки оказывает нагрузка на ось автомобил€. “ак, по данным зарубежных исследований, износ зависит от нагрузки следующим образом:

» = N4,

где

» - износ разметки;

N - нагрузка на ось автомобил€.

«аметное вли€ние на износ разметки оказывает ширина полос движени€. “ак, на узких полосах движени€ веро€тность наезда на линии продольной разметки выше, чем на широких.

’арактер маневра автомобилей на дороге также оказывает заметное вли€ние на износ отдельных элементов разметки. Ќа участках горизонтальных кривых малого радиуса без уширении проезжей части часто можно видеть, что разметка краевой линии с внутренней стороны кривой изношена гораздо больше, чем с внешней за счет смещени€ траектории движени€ автомобилей к внутренней стороне кривой (рис. 2). ѕовышенный износ разметки можно также наблюдать на участке торможени€ перед перекрестком, переходно-скоростных полосах, поперечных лини€х разметки и на других участках.

–ис. 2. ѕример износа краевой линии разметки с внутренней стороны кривой малого радиуса

¬ св€зи с этим, при проектировании схемы разметки важным €вл€етс€ учет траектории движени€ автомобилей на характерных участках дорог.

 ачество разметочного материала €вл€етс€ одним из главных факторов, определ€ющим срок службы дорожной разметки. Ќевозможно на дорогах с высокой интенсивностью движени€ обеспечить функциональную долговечность разметки, если использовать материалы, не обладающие высокой износоустойчивостью.

ћатериалы, примен€емые дл€ разметки дорог, по своей долговечности условно могут быть разделены на 5 классов (табл. 1)*.

* ѕо данным ‘√”ѕ Ђ—ќё«ƒќ–Ќ»»ї

“аблица 1

 лассы разметочных материалов

 ласс материала

ћатериал

1

 раска 1 класса

2

 раска 2 класса (износоустойчивые)

3

—прей-пластик (толщина сло€ до 1,2 мм)

4

“ермопластик, маркировочные ленты (толщина сло€ 2-4 мм)

5

’олодный пластик (толщина сло€ 2-3 мм)

ѕри этом следует отметить, что износоустойчивые материалы, которые примен€ют на дорогах с высокой транспортной нагрузкой, по стоимости значительно дороже менее износоустойчивых материалов, которые могут быть использованы на дорогах с низкой интенсивностью движени€. ќднако, на дорогах с низкой интенсивностью движени€ можно использовать материалы с высокой износоустойчивостью, но их расход может быть снижен, что также даст экономию средств при обеспечении требуемой функциональной долговечности разметки. Ќорма расхода краски, обеспечивающа€ функциональную долговечность разметки на дорогах различных категорий, должна быть указана в технической документации (сертификат качества, инструкци€ по применению). ќбычный расход материалов дл€ разметки дорог II - III категорий, указаны в табл. 2.

“аблица 2

—редн€€ норма расхода разметочных материалов

ћатериал

ѕлотность материала, г/см 3

“олщина сло€, мм

—редний расход, кг/м 2

 раска

1,5

0,3-0,35

0,45-0,52

“ермопластик

2,0

3,5-4,0

7-8

’олодный пластик

2,5

2,0-2,5

5-6

Ќа дорогах с высокой интенсивностью движени€ норма расхода может быть повышена, а при низкой интенсивности движени€ - немного снижена. ѕри этом следует иметь ввиду, что увеличение нормы расхода целесообразно не дл€ всех красок, т.к. при повышенной норме расхода врем€ высыхани€ краски может возрасти выше нормативного значени€, что затруднит технологию ее нанесени€ и вызовет большие задержки движени€. ≈стественно, что на дорогах с низкой интенсивностью движени€ снижать расход краски 1 класса не имеет смысла.

ƒл€ дорог с различной интенсивностью движени€ расход краски может быть прин€т в соответствии с табл. 3.

“аблица 3

ќриентировочный расход краски дл€ дорог с различной интенсивностью движени€

»нтенсивность движени€, авт/сут

–асход краски, г/м2

1000-3000

350-400

3000-7000

400-500

Ѕолее 7000

500-600

ќдним из методов обеспечени€ круглогодичного наличи€ разметки на проезжей части €вл€етс€ сочетание различных типов материалов. “ак, если весной разметка была нанесена краской и к осени она уже отработала положенный срок функциональной долговечности, то к зиме разметка может быть возобновлена с применением с прей пластика.

¬ыбор разметочного материала зависит от его назначени€ и конкретных условий эксплуатации. ¬ частности, выбор зависит от интенсивности движени€, ширины полос движени€, вида разметки, организации движени€ на участке нанесени€ разметки, определ€ющей интенсивность износа разметки, типа и качества дорожного покрыти€, технологии его содержани€. «десь могут быть использованы Ђћетодические рекомендации по выбору и применению материалов дл€ разметки автомобильных дорогї, разработанные ‘√”ѕ —ќё«ƒќ–Ќ»», в которых в той или иной степени учтено вли€ние перечисленных факторов. ¬месте с тем, степень вли€ни€ отдельных факторов практически не изучена и требует проведени€ соответствующих исследований, которые запланировано провести ‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»» в рамках ‘едеральной целевой программы Ђѕовышение безопасности дорожного движени€ в 2006 - 2012 годахї, утвержденной постановлением ѕравительства –оссийской ‘едерации от 20 феврал€ 2006 г. є 100, при выполнении работ по теме Ђ»сследование проблем вли€ни€ современных материалов, примен€емых дл€ нанесени€ дорожной разметки, на аварийностьї.

—облюдение технологии выполнени€ разметочных работ оказывает серьезное вли€ние на долговечность дорожной разметки. —ледует неукоснительно соблюдать рекомендации по технологии подготовки и нанесени€ на покрытие разметочного материала, а также рекомендуемые режимы использовани€ машин и оборудовани€ дл€ нанесени€ разметки.

ѕеред нанесением разметки дорожное покрытие должно быть очищено от пыли и гр€зи и просушено.

—ледует помнить, что на срок службы дорожной разметки оказывают вли€ние погодные услови€. —рок службы разметки будет значительно снижен, если она нанесена сразу после дожд€ или мойки. ƒаже если верхн€€ часть покрыти€ просохла, его поры еще заполнены водой, котора€ ухудшает адгезию разметочного материала.

Ќа срок службы разметки оказывают вли€ние также температура и влажность воздуха в момент ее нанесени€. ѕолезно знать зависимость в€зкости краски данного типа от температуры, чтобы правильно определить необходимость добавки в краску растворител€ и установить пропорцию дл€ получени€ распыла оптимального качества.  роме того, работа при очень высоких температурах может привести к преждевременному высыханию краски, поэтому стеклошарики, рассыпаемые сразу после нанесени€ разметки, не проникнут внутрь сло€ нанесенной краски и не закреп€тс€ в нем. ѕодобное покрытие уже через неделю после нанесени€ тер€ет 50% световозвращающей способности в ночное врем€, а через мес€ц - количество шариков будет составл€ть менее 10% от нанесенного. ѕри температуре более 30∞— и влажности ниже 50% необходимо принимать специальные меры по снижению скорости высыхани€ краски.

—одержани€ дорожного покрыти€ существенно вли€ет на долговечность разметки, а в отдельные периоды может самым существенным образом содействовать быстрому истиранию разметки.

«агр€знение покрыти€ в летний период (пыль, гр€зь, выносима€ на покрытие с грунтовых дорог) должно устран€тьс€ с помощью поливомоечной техники. ѕрименение металлических механических щеток по сравнению с пластмассовыми щетками также способствует более быстрому износу разметки.

—огласно данным из зарубежных источников, обработка дорожного покрыти€ в зимний период песчано-сол€ными смес€ми снижает сроки эксплуатации дорожной разметки в 2 раза. ѕоэтому следует неукоснительно соблюдать рекомендуемые нормы распределени€ противогололедных материалов, а по возможности переходить на применение жидких хлоридов дл€ борьбы с гололедом.

“аким образом, только учет всех перечисленных факторов позволит обеспечить достаточно высокий срок службы дорожной разметки, соответствующий требованию √ќ—“ – 51256-99 к ее функциональной долговечности.

»——Ћ≈ƒќ¬јЌ»я ¬Ћ»яЌ»я ѕј–јћ≈“–ќ¬ ѕќѕ≈–≈„Ќќ√ќ ѕ–ќ‘»Ћя ј¬“ќћќЅ»Ћ№Ќџ’ ƒќ–ќ√ Ќј Ѕ≈«ќѕј—Ќќ—“№ ƒ¬»∆≈Ќ»я

 анд. техн. наук ¬.¬. „ванов
(‘√”ѕ –ќ—ƒќ–Ќ»»)

ќтечественный и зарубежный опыт статистического анализа аварийности свидетельствует о существенном вли€нии, которое оказывают основные элементы поперечного профил€ дорог на безопасность движени€.   таким элементам, прежде всего, относ€тс€ ширина проезжей части и полос движени€, число полос движени€, ширина обочин, ширина разделительной полосы. ‘ундаментальные исследовани€ вли€ни€ указанных факторов на безопасность движени€, выполненные проф. ¬.‘. Ѕабковым, позволили установить закономерности формировани€ аварийности под вли€нием параметров поперечного профил€ дорог и разработать на их основе систему меропри€тий по сокращению риска ƒ“ѕ [ 1]. ÷елым р€дом зарубежных исследований также установлена высока€ значимость совершенствовани€ параметров поперечного профил€ дорог с учетом их вли€ни€ на безопасность движени€ [ 2].

јктуальность таких исследований применительно к дорогам общего пользовани€ –оссии и, особенно, федеральным дорогам, в насто€щее врем€ высока, если учесть наблюдаемый в последние годы качественный рост интенсивности движени€, по€вление в составе транспортного потока большой доли легковых автомобилей с высокими динамическими характеристиками, а также современные транспортно-эксплуатационные показатели дорожной сети, которые существенным образом отличаютс€ от показателей 20-30 летней давности. ¬ современных услови€х параметры поперечного профил€ дорог оказывают определ€ющее вли€ние на уровень загрузки дорог, режимы и безопасность движени€.

»сход€ из указанных предпосылок, целью насто€щих исследований €вилось установление закономерностей вли€ни€ параметров поперечного профил€ на показатели риска ƒ“ѕ дорог различного типа. ¬ качестве объекта исследовани€ рассматривалась федеральна€ дорожна€ сеть общей прот€женностью 46,4 тыс. км, имеюща€ полную информацию о показател€х технического уровн€ и эксплуатационного состо€ни€, включа€ сведени€ о параметрах поперечного профил€, интенсивности движени€ и аварийности. ¬ качестве исследуемых факторов дорожных условий, оказывающих вли€ние на безопасность движени€, рассматривались следующие параметры поперечного профил€ дорог:

Х число полос движени€ по типам автомобильных дорог;

Х наличие и ширина разделительной полосы (дл€ многополосных дорог);

Х ширина проезжей части и полос движени€ (по типам автомобильных дорог);

Х ширина обочин с учетом их укреплени€ (по типам автомобильных дорог).

ѕоследовательно рассматрива€ результаты оценок совокупности указанных факторов на показатель риска ƒ“ѕ, следует отметить следующее.

¬ результате исследований установлено, что число полос движени€ оказывает существенное вли€ние на риск ƒ“ѕ в сопоставимых услови€х движени€ (вне застроенной территории).

–ис. 1 ќбобщенные данные оценки показател€ риска ƒ“ѕ на дорогах с различным числом полос движени€ по типам дорог:
ј - трехполосные дороги с разметкой проезжей части;
¬ - то же, без разметки проезжей части;
— - многополосные дороги без разделительной полосы;
D - то же, с разделительной полосой

ѕредоставленные данные (рис. 1) в целом подтверждают наличие более высоких средних показателей риска ƒ“ѕ на двухполосных и трехполосных дорогах, а также закономерное снижение показател€ риска ƒ“ѕ на многополосных дорогах с разделительной полосой. »сследованием было охвачено: 8661 км двухполосных дорог, а также 765 км и 925 км, многополосных дорог без разделительной и с разделительной полосой, соответственно.

ѕолученные данные использованы дл€ оценки эффективности меропри€тий по снижению риска ƒ“ѕ с увеличением числа полос движени€. –езультаты такой оценки приведены в табл.1.

“аблица 1

є п/п.

”величени€ числа полос движени€

”меньшение показател€ риска ƒ“ѕ
(% к исходному уровню)

1

от 2 до 4 без устройства разделительной полосы

16,7

2

от 2 до 4 с устройством разделительной полосы

44,4

3

от 4 до 6 без устройства разделительной полосы

34,0

4

от 4 до 6 с устройством разделительной полосы

40,0

5

от 6 до 8 без устройства разделительной полосы

17,6

6

от 6 до 8 с устройством разделительной полосы

44,1

7

от 4 до 6 на дорогах с разделительной полосой

10,0

8

от 6 до 8 на дорогах с разделительной полосой

29,6

»сход€ из результатов анализа, приведенных в табл.1, можно также сделать вывод о высокой эффективности устройства разделительной полосы при увеличении числа полос движени€, которое позвол€ет почти в 2 раза дополнительно снизить риск ƒ“ѕ. ¬месте с тем, эффективность данного меропри€ти€ следует рассматривать с учетом ширины устраиваемой разделительной полосы, котора€ также оказывает существенное вли€ние на относительные показатели аварийности. ƒанные, приведенные на рис. 2, свидетельствуют, что существенное сокращение наблюдаемого риска ƒ“ѕ достигаетс€ при ширине разделительной полосы более 2,5-3,0 м. ѕри меньшей ширине разделительной необходимо предусматривать установку барьерных ограждений.

–езультаты исследований, подтверждают также, что наименьша€ ширина центральной разделительной полосы, по нормам проектировани€ равна€ 5-6 м в зависимости от класса дорог [ 3], в целом обеспечивает высокий уровень безопасности движени€. ¬месте с тем, при реконструкции и капитальном ремонте дорог и при соответствующем обосновании, она может быть уменьшена до 3,5-4,0 без существенного вли€ни€ на повышение риска ƒ“ѕ (менее 5%).

  числу важнейших исследуемых факторов, оказывающих существенное вли€ние на безопасность движени€, следует отнести ширину проезжей части дорог. ѕредшествующие отечественные исследовани€, обобщение которых было выполнено проф. ¬.‘. Ѕабковым, указывали на очевидную зависимость между аварийностью и шириной проезжей части дорог, согласно которой по мере увеличени€ ширины проезжей части относительна€ аварийность снижалась [ 1 ].

–ис. 2. «ависимость риска ƒ“ѕ от ширины разделительной полосы на многополосных дорогах

≈сли говорить о современных зарубежных исследовани€х вли€ни€ этого фактора на безопасность движени€ в —Ўј, јвстралии, Ўвеции, ƒании, Ќорвегии и р€де других стран, то основным их выводом €вл€лось установление того факта, что увеличение ширины проезжей части до величины, укачанной в нормах проектировани€ утих стран, приводит к сокращению общего числа ƒ“ѕ с пострадавшими (5-8%) на участках вне застроенной территории [ 2 ]. Ќа участках дорог в застроенной территории наблюдалс€ рост числа ƒ“ѕ при уширении проезжей части в пределах 1-3 м из-за более частых наездов на пешеходов. ќдновременно, следует учитывать, что ширина проезжей части и ширина полосы движени€ (дл€ многополосных дорог) оказывает существенное вли€ние па режим движени€ автомобилей. Ќапример, ширина полосы движени€, значительно превышающа€ нормы, способна стимулировать увеличение скорости движени€ за пределы безопасного уровн€. “ак, исследовани€, выполненные в —Ўј, показали, что вли€ние ширины полосы движени€ на показатели аварийности носит противоречивый характер и может способствовать как сокращению, так и росту аварийности в зависимости от конкретных условий [ 2 ]. “аким образом, результаты предшествующих исследований свидетельствуют о неоднозначности вли€ни€ увеличени€ ширины проезжей части (и полос движени€) на аварийность при ширине, превышающей нормативные значени€.

ƒетальное изучение рассматриваемого вопроса применительно к федеральным дорогам, основанное на анализе значительных по объему информационных массивов и их статистической обработке дл€ различных типов дорог, позволили установить следующее.

≈сли говорить о дорогах с двухполосной и трехполосной проезжей частью, то дл€ этих дорог увеличение ширины проезжей части до значений, близких к нормативным дл€ дорог II и III категорий ( √ќ—“ – 52399-2005), действительно сопровождаетс€ сокращением показател€ риска ƒ“ѕ, которое затем постепенно стабилизируетс€, а при ширине проезжей части двухполосных дорог более 8,0-8,5 м (12,5 - 13,0 м дл€ трехполосных дорог) наблюдаетс€ постепенный рост рассматриваемого показател€ аварийности (рис. 3).

–ис. 3. ¬ли€ние ширины проезжей части двухполосных (ј) и трехполосных (Ѕ) дорог на риск ƒ“ѕ при укрепленных обочинах шириной 3 м на участках дорог:
1 - вне застроенной территории, 2 - в застроенной территории

Ќа участках дорог, проход€щих в застроенной территории, минимальному риску ƒ“ѕ соответствует ширина проезжей части, котора€ дл€ двухполосных дорог близка к 7,25 м , а дл€ трехполосных составл€ет около 11,5 м. ”меньшение ширины проезжей части, отвечающей минимальному риску ƒ“ѕ на участках дорог в застроенной территории, можно объ€снить вли€нием пешеходного движени€, при котором врем€ пересечени€ пешеходами проезжей части дорог во многом определ€ет веро€тность ƒ“ѕ с их участием.

јналогичный характер имеют зависимости риска ƒ“ѕ от ширины полосы движени€ на многополосных дорогах (рис. 4).

–ис. 4. «ависимость риска ƒ“ѕ от ширины полосы движени€ па многополосных дорогах да разделительной полосы (ј) и многополосных дорогах с разделительной полосой (Ѕ):
1 - участки дорог вне застроенной территории; 2 - то же, на застроенной территории

“аким образом, если использовать дл€ целей данного анализа показатель риска ƒ“ѕ, то можно сделать вывод о возможности оптимизации ширины проезжей части и полосы движени€ по критерию безопасности движени€. ƒанный вывод следует рассматривать с учетом известных в транспортной психологии моделей поведени€ водителей в дорожном движении [ 4].

“ак, снижение риска ƒ“ѕ по мере увеличени€ ширины проезжей части или полосы движени€ (лева€ часть кривых зависимости на рис. 3 и рис. 4) объ€сн€етс€ объективным повышением безопасности движени€ за счет увеличени€ зазора безопасности между автомобил€ми. ¬ свою очередь, оптимальным значением ширины проезжей части (или полосы движени€) соответствует наиболее высока€ надежность работы водител€, при которой субъективно воспринимаемый риск ƒ“ѕ близок (или ниже) объективно обеспечиваемому дорожными услови€ми. ’арактер управлени€ автомобилем и выбор водител€ми скорости движени€ в этом случае компенсируют увеличение ширины полосы движени€ таким образом, что риск ƒ“ѕ остаетс€ величиной, близкой к посто€нной в определенном диапазоне изменени€ ширины проезжей части (или полосы движени€). ƒальнейшее увеличение ширины проезжей части способствует постепенному изменению модели поведени€ водителей, при котором субъективно воспринимаема€ безопасность выше объективно обеспечиваемой дорожными услови€ми, что стимулирует дополнительное увеличение скорости движени€, выполнение обгонов (или объездов) в стесненных услови€х, т.е. делает поведение водителей более беспечным и опасным. Ќе случайно, что превышение скорости движени€ свыше безопасных пределов как причина ƒ“ѕ регистрируетс€ в этом случае почти в 1,5 раза чаще, чем при ширине проезжей части (или полосы движени€), близкой к оптимальной по услови€м вли€ни€ на риск ƒ“ѕ.

≈сли сравнивать значени€ оптимальной ширины полосы движени€, установленные по критерию минимального риска ƒ“ѕ, с рекомендуемыми нормами проектировани€, то они оказываютс€ весьма близки (табл. 2).

“аблица 2

є п/п.

 атегори€ дороги (√ќ—“ 52398-2005)

Ўирина полосы движени€, и

по √ќ—“ – 52399-2005 [3]

по критерию минимального риска ƒ“ѕ

участки дорог вне застроенной территории

участки дорог на застроенной территории

1

I. I B

3,75

3,70

3,65

2

II , в т.ч.:

3

Х многополосные без разделительной полосы

3,50

3,25

3,10

4

Х двухполосные

3,75

3,85

3,60

“аким образом, при назначении меропри€тий по повышению безопасности движени€ за счет улучшени€ проезжей части, следует рассматривать те из них, которые направлены на приведение ширины проезжей части и полос движени€ в соответствие нормативным требовани€ми, поскольку они, в свою очередь, отвечают критерию минимального риска ƒ“ѕ (табл. 3 и табл. 4).

“аблица 3

є п/п.

”величение ширины проезжей части (с...до, м) по типам дорог

—нижение показател€ риска ƒ“ѕ, %

участки дорог вне застроенной территории

участки дорог на застроенной территории

1

ƒвухполосные дороги:

1.1

6... 7,5

30,0

52,5

1.2

7... 7,5

5,4

6,7

2

“рехполосные дороги:

2.1

8,5... 11,25

55,6

65,4

2.2

9,0...11,25

50,0

60,0

2.3

10,0...11,25

39,3

36,7

2.4

10,5...11,25

20,0

32,1

“аблица 4

є п/п.

”величение ширины полосы движени€ (с...до, м) по типам дорог

—окращение показател€ риска ƒ“ѕ,%

участки дорог вне застроенной территории

участки дорог на застроенной территории

1

ћногополосные дороги без разделительной полосы:

1.1

2,5...3,0

45,0

52,3

1.2

2,75...3,0

29,8

42,5

2

ћногополосные дороги с разделительной полосой:

2.1

2,75...3,75

65,2

65,8

2.2

3,0...3,75

48,9

54,4

2.3

3,5...3,75

8,0

18,0

ƒругим важным параметром поперечного профил€ дорог, оказывающим существенное вли€ние на безопасность движени€, €вл€етс€ ширина обочин. »сследовани€ показывают, что при оценке вли€ни€ обочин на показатели аварийности, следует одновременно учитывать тип автомобильной дороги и наличие укрепленных обочин. –езультаты оценки показател€ риска ƒ“ѕ на участках дорог с различной шириной обочин позвол€ют сделать вывод, что его величина существенно возрастает при ширине обочин менее 2,0-2,5 м на всех типах автомобильных дорог. ѕри большей ширине обочин риск ƒ“ѕ монотонно убывает по мере увеличени€ ширины обочин, а затем стабилизируетс€ на уровне, завис€щим от типа автомобильных дорог и наличи€ укрепленных обочин (рис. 5 и рис. 6).

јнализ предоставленных зависимостей свидетельствует, что наличие укрепленных обочин способно существенно снизить риск ƒ“ѕ, особенно при малой ширине обочин на двухполосных дорогах. Ќа трехполосных дорогах устройство укрепленных обочин имеет наиболее высокую эффективность с позиции вли€ни€ на безопасность движени€ независимо от их ширины. ¬ целом, устройство укрепленных обочин с позиции вли€ни€ на риск ƒ“ѕ можно оценить, воспользовавшись данными, приведенными в табл.5.

“аблица 5

є п/п.

“ип автомобильных дорог

—окращение риска ƒ“ѕ (%) при различной ширине обочин, м

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

1

ƒвухполосные

40,0

24,3

16,1

7,6

4,1

2,3

2

“рехполосные

56,0

60,0

62,5

64,2

66,7

66,7

3

ћногополосные без разделительной полосы

27,2

25,0

20,0

15,0

11,8

11,1

4

ћногополосные с разделительной полосой

22,0

20,0

16,7

15,0

15.0

15,0

–ис. 5. «ависимость риска ƒ“ѕ от ширины и наличи€ укреплени€ обочин ни двухполосных (ј) и трехполосных (Ѕ) дорогах:
1 -укрепленные обочины, 2 - неукрепленные обочины

–ис. 6. «ависимость риска ƒ“ѕ от ширины и наличи€ укреплени€ обочин на многополосных дорогах без разделительной полосы (ј) и с разделительной полосой (Ѕ):
1 -укрепленные обочины; 2 - неукрепленные обочины

’арактер зависимостей, приведенных на рис. 5 и рис. 6, свидетельствует также о наличии минимальной ширины укрепленных обочин, при увеличении которой дальнейшее снижение риска ƒ“ѕ не наблюдаетс€. “акую ширину обочин в зависимости от типа дорог можно рассматривать в качестве минимально рекомендуемой по услови€м обеспечени€ безопасности движени€. —равнени€ указанной ширины обочин с рекомендуемой нормами проектировани€ приведено в табл.6.

“аблица 6

є п/п.

 атегори€ автомобильных дорог

ћинимальна€ рекомендуема€ ширина обочин, м

по √ќ—“ 52399-2005 [3]

по услови€м минимального риска ƒ“ѕ

1

I . ¬

3,75

3,5

2

II , в т.ч.

2.1

Х многополосные без разделительной полосы

3,0

3,75

2.2

Х двухполосные

3,0

3,0

ƒанные, приведенные в табл.6 свидетельствуют о близком совпадении минимальных значений ширины обочин, установленных по результатам исследований и требуемых нормами проектировани€ дл€ двухполосных дорог и многополосных дорог с разделительной полосой (категори€ I ¬). ¬месте с тем, исследовани€ показывают, что дл€ многополосных дорог без разделительной полосы дл€ обеспечени€ высокого уровн€ безопасности движени€ требуетс€ больша€ ширина обочин, чем предусмотрено нормами. ƒанное обсто€тельство следует рассматривать в качестве фактора, компенсирующего повышенный риск ƒ“ѕ на дорогах данного типа, особенно в услови€х движени€ транспортных потоков, когда движение осуществл€етс€, в том числе и на обочинах дорог.

ƒл€ оценки вли€ни€ уширени€ укрепленных обочин на сокращение риска ƒ“ѕ можно воспользоватьс€ данными, приведенными в табл. 7.

“аким образом, в результате исследований вли€ни€ параметров поперечного профил€ автомобильных дорог на риск ƒ“ѕ установлен р€д новых статистических зависимостей этого вли€ни€. ќни могут быть использованы дл€ решени€ р€да практических задач, св€занных с нормированием параметров элементов поперечного профил€ по критерию сокращени€ риска ƒ“ѕ, назначением и оценкой эффективности меропри€тий по повышению безопасности дорожного движени€.

“аблица 7

є п/п.

“ип автомобильных дорог

—окращение риска ƒ“ѕ ( %) при уширении укрепленных обочин

от 0,5 м до рекомендуемых значении

от 1,0 м до рекомендуемых значений

от 1,5 м до рекомендуемых значений

от 2,0 м до рекомендуемых значений

от 2,5 м до рекомендуемых значений

от 3,0 м до рекомендуемых значений

1

ƒвухполосные

33,3

28,6

20.0

16,7

13,0

-

2

“рехполосные

63,6

50,0

28,6

16,7

9,1

-

3

ћногополосные без разделительной полосы

72,5

62,1

45,0

38,8

31,2

12,0

4

ћногополосные с разделительной полосой

28,6

16,7

14,3

11,8

9,1

6,2

Ћ»“≈–ј“”–ј

1. Ѕабков ¬.‘. ƒорожные услови€ и безопасность движени€: ”чебник дл€ ¬”«ов.- ћ: “ранспорт, 1993. - 271 с.

2. Ёльвик –унэ, Ѕоргер ћюсен јннэ, ¬аа “руле. —правочник по безопасности дорожного движени€: ѕеревод с норвеж./ ѕод редакцией проф. ¬.¬. —иль€нова. - ћ: ћјƒ» (√“”), 2001.- 754 с.

3. √ќ—“ – 52399-2005 . √еометрические элементы автомобильных дорог. - ћ.: —тандартинформ, 2006. - 12 с.

4.  лебельсберг ƒитер. “ранспортна€ психологи€: ѕеревод с немецкого./ ѕод редакцией ¬.Ѕ. ћазуркевича - ћ.: “ранспорт, 1989.-367 с.

≈ще документы скачать бесплатно

»нтересное

¬ходной контроль материалов √ост 9 602 2005 ∆урнал нивелировани€  онцевые меры длины ћасло моторное гост ќк 016 94 ѕлотность газа ѕожарный гидрант гост 8220 85 –езец расточной гост —варка трубопроводов гост —вес кровли плоской полимерной —нип 23 01 99 строительна€ климатологи€ —ортамент ƒвутавров —ортамент металлопроката —ортамент труб стальных квадратных гост