Лекция № 5

Требуется доработка лекции!!!

Источник(? Проверить!! 1,гл.3; 1,п.6.1; 2,п.3.1; 12,гл.2)

Состояние дорожной сети и задачи ее совершенствования.

На предыдущих лекциях Мы с Вами уже разбирались с тем, что для перевода автотранспорта на интенсивный путь развития и хозяйства страны в целом, необходимо начать строить автомобильные дороги под перспективную нагрузку и интенсивность.

Кроме того, важно увеличить темп капитально ремонтируемых автодорог до 240-280 тыс.км в год по сравнению с 50 тыс. км сейчас, естественно повышая их технический уровень.

В России ДО рассчитывается на осевую нагрузку 100кН это для дорог I - III технических категорий. Однако в большинстве случаев дороги существующей сети способны пропускать автотранспорт с нагрузкой в 60кН.

Это и является причиной, что на большинстве дорог весной устанавливают ограничения движения автомобилей по массе.

Несоответствие прочности ДО и осевых нагрузок приводит к быстрому износу и разрушению ДО.

По данным исследований Американской ассоциации представите-

лей дорожных управлений, износ на дорогах под воздействием авто-

транспорта с осевой нагрузкой в 100кН в 2,9 раз выше, чем от транспорта с осевой нагрузкой 60кН.

	Кизн

График зависимости коэффициента износа К_изн от нагрузки Q.

Однако есть еще одна проблема.

Около 40% мостов по количеству и примерно 50% по протяженности (в основном мосты через небольшие водотоки) - это деревянные мосты рассчитанные на пропуск одиночных автомобилей с небольшой общей массой.

Т.е. одновременно с капитальным ремонтом дорог необходимо новое строительство если есть на то техническая возможность капитальный ремонт искусственных сооружений.

На выезде из города Йошкар-Олы к аэропорту, перед заправкой у поселка Дорожный есть мост, его совсем недавно построили рядом со старым (кстати было очень удобно вести строительно-монтажные работы). Строительство потребовалось по причине увеличения грузонапряжонности данного участка и не соответствия его условиям безопасности, тут был не совсем удачный поворот с достаточно резким выходом на мост.

Сделали поворот более плавным, но при этом потребовалось перенести ось моста т.е. проще было построить новый мост, что собственно и сделали.

Это наглядный пример повышения технического уровня автомобильной дороги за счет увеличения радиуса кривой в плане и совместное строительство искусственного сооружения под перспективную нагрузку и интенсивность (габариты моста были увеличены).

По нормативным требованиям возле существующего моста не должно быть никаких сооружений стесняющих русло реки, иначе могут пойти размывы не учтенные в расчетах или по весне на них может образоваться ледовый затор или еще что-нибудь в этом роде и смыть мост.

В общем мост не хотели принимать в эксплуатации, требуя убрать старые опоры. А как? Взрывать, тогда мог рухнуть новый мост?

Выход нашли. Старые опоры не убрали и при этом все остались довольны. А дело вот в чем.

Строители сослались на гражданскую оборону, если вдруг начнется война, то первый бомбовый удар будет нанесен по мосту у поселка Дорожный. Тем самым будет подорвана боеспособность наших войск и сломлен боевой дух. Но на этот случай у нас есть старые опоры на них будут быстро уложены плиты и переправа готова к эксплуатации.

Умение выкрутится из сложной ситуации также необходимо дорожнику как и знание технологии строительного производ-ства. В противном случае пришлось бы в ручную, отбойными молотками рушить старые опоры моста.

Не всегда есть денежные средства на проведение капитального ремонта или строительство нового моста. И к примеру дорога местного значения, а не федерального. Как быть?

На Кольском полуострове рядом с финской границей стоит мост построенный кажется в первую мировую войну или где-то в этот период карело-финскими капиталистами.

Сильно дугообразной формы, по всем канонам того времени, на клепках и со светофорами по обе стороны для регулирования движения.

Т.е. проезжают по нему можно только по одной машине стой или с другой стороны по очереди, так как есть вероятность, что он не выдержит нагрузки и развалится. Несколько лет назад его капитально ремонтировали… его покрасили в зеленый цвет.

В общем, ждут, когда он рухнет, чтобы построить на его месте новый.

Но, тем не менее, мост стоит, и по нему до сих пор ездят машины.

Удачный выбор конструкции и качество строительства обеспечат долгий срок службы.

Следующей характеристикой после прочностных показателей дорожной одежды будет скорость.

С дорогами Германии у нас много общего, как у них, так и у нас по дорогам ограничения скорости. С той только разницей, что там ограничение по мощности двигателя, а у нас по условиям безопасности.

Бес сомнения в городских условиях у них тоже стоят ограничения на скорость. Автомобиль "Порше" может свободно развить скорость 240 км/ч при чем для водителя это будет практически не заметно.

И вот на такой скорости, поток машина "Порше", будет ездить, ну скажем по улице Панфилова, когда студенты спешат из одного корпуса в другой. Представили страшную картину!

Скорость ограничивается по условиям обеспечения безопасности движения в населенных пунктах до 60(иногда 80) км/ч, в НЕнаселенных пунктах на автомогистралях – 110 км/ч, для остальных дорог - 90км/ч.

Резюмируя сказанное можно отметить четыре основных направления для совершенствования дорожной сети:

- перевод всей дорожной сети под осевую нпагрузку 10тс (этим

будет достигнуто 100% использование грузоподьемности

автомобиля т.е. коэф.загрузки = 1);

- повысить среднюю скорость движения путем улучшения экс-

плуатационных характеристик существующих АД (видимость в

плане, виражи, продольные уклоны, и т.д.);

- сокращение дальности возки (строительство новых АД);

- одновременное решение всех предыдущих задач (реконструк-

ция, с возможностью увеличения нагрузок на ось,

капитальный ремонт и т.д.).

Взаимодействие колеса с покрытием АД.

Известно, что верхний слой покрытия автомобильной дороги, воспринимает нагрузку от проходящего транспорта через колеса.

В местах наиболее частого контакта образуется колея за счет износа покрытия (не волнообразование из-за слабого основания, а колейность).

Должен быть рисунок

При этом область передачи нагрузки от колеса на покрытие, при движении автомобиля представляет собой вытянутый эллипс площадью S=250-1000 см², в зависимости от нагрузки на колесо и конструкции шины.

Это связано с тем, что камера автомобиля представляет собой

резиновую цилиндрическую оболочку, в виде тора, имеющую внутреннее давление и не обладающей при этом, абсолютно жесткой структурой.

Под собственным весом автомобиля Р_в она деформируется, вследствие чего первоначальный радиус r колеса 5 получает новое значение r_к, меньше прежнего (рис.2.5).

Если считать, что поверхность автомобильной дороги 4, является абсолютно жесткой и ровной, то покрытие в зоне взаимо-действия с цилиндрической поверхностью покрышки неподвижного автомобиля, должно иметь форму круга или близкого к нему эллипса.

Однако при движении автомобиля происходит удлинение отпечат-ка и преобразование его в эллипс удлиненной формы S₁ (рис.2.5,а). При поворотах автомобиля на кривых или в случае юза покрышка автомобиля испытывает касательные напряжения, направленные под углом к линии движения, при этом шина деформируется и след принимает форму неправильного эллипса S₂ (рис.2.5,б).

Через площадь эллипса S_1,2 в зоне контакта с шиной покрытию передаются:

· вертикальная нагрузка Р_в;

· действуют продольные силы R_т, P_k;

· касательные силы реакции покрытия (возникающие при передаче тяговых усилий колесу автомобиля).

Причем касательные силы не равнозначны по величине для ведущих и ведомых колес.

Почему не равнозначны касательные силы?

На ведущие колеса идет передача усилия от двигателя, следовательно вращение их будет с центростремительным ускорением. Ведомые же колеса вращаются без ускорения, т.е. без дополнительных усилий.

Добиться продолжительного срока службы покрытия автомобильной дороги, можно если силы, которые удерживают щебень в покрытии, будут больше сил, вырывающей его.

При равноускоренном, прямолинейном движении автомобиля, когда ускорение ¹ 0, вращающееся колесо автомобиля наносит удар в точке 1 (см.рис.2.5) на некоторую щебенку с силой, равной произведению вертикальной нагрузки от веса автомобиля P_в на центростремительное ускорение w в момент времени t₁. Щебень воспринимает ударную нагрузку под углом a [3] (рис.2.6).

Рисунок нахождения угла a.

Величина угла a равна 68-74°, что было установлено следующим

образом.

Как было сказано выше, при движении автомобиля происходит деформация колеса от радиуса r до радиуса качения r_к. Площадь передачи нагрузки на покрытие принимает форму эллипса, а критической точкой, в которой идет отрыв щебня из покрытия, является точка 3 (см.рис.2.5.). Расстояние Х от центральной оси симметрии колеса до точки 3

_____________

Х = Ö (r² - r_к²).

Величина угла a

a = arccos (Х/r) = arccos ((r² - r_к²)/r²)

Известно, что коэффициент уменьшения радиуса колеса l=r_к/r, и изменяется в пределах 0,93-0,96 [45]. Подставив эти значения в уравнение, получим пределы изменения угла a (угол a изменяется от 68 до 74° [3]). Величина угла a может незначительно изменяться для различных марок шин в зависимости от их жесткости.

В точке 2 (рис.2.5) в момент времени t₁+D на ту же щебенку

действует вертикальная нагрузка P_в, а в точке 3 - сила, равная произведению вертикальной нагрузки автомобиля P_в на центростреми-тельное ускорение w, вырывающая щебенку из покрытия под углом a.

Также кроме нормальных и касательных сил, на щебень действ-уют реакции покрытия, возникающие в результате его нагружения. Однако они фактически прижимают щебень к ниже лежащему основанию.

А вот критическими для щебня в покрытии являются силы, действующие на него в точке 3 (рис.2.5).

Если сила, удерживающая каменный материал в покрытии выше, чем силы, вырывающие щебень из нее, то покрытие будет иметь продолжительный срок службы без преждевременного разрушения.

Схема моего прибора и рассказать про определение прочности сцепления каменного материала в покрытии!!!.

Формула, определяющая величину контакт шины с покрытием:

Т = S·j·К_о·Р_вн;

S - площадь контакта (фактическая);

j - коэффициент сцепления;

К_о - коэффициент контактности:

К_о для легкового автомобиля 1,3-1,5

К_о для грузовых 0,9-1,7

Р_вн - внутреннее давление в шинах.

Площадь контакта S различают трех видов:

1) общая площадь;

2) контурная;

3) фактическая;

S_ф = S_к - DS

S_ф < S_к < S_общ