CC BY
82
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 625.71.8
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ РАДОН RU ДЛЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ НЕЖЕСТКОГО
ТИПА
© Е.В. Волкова, А.И. Солоненко
Изложена методика процесса автоматизированного проектирования дорожных одежд на автомобильных дорогах. Показаны основные критерии назначения конструкций дорожных одежд. Проанализированы принципы работы системы РАДОН RU. Приведен перечень проектных задач, которые можно решать с помощью данной программы. Представлены основные модули для расчета и конструирования дорожных одежд нежесткого типа. В качестве примера произведен расчет дорожной одежды для зоны вечной мерзлоты с учетом особенностей водно-теплового режима земляного полотна и продолжительности расчетного периода региона.
Ключевые слова: автомобильные дороги; автоматизированное проектирование; программные комплексы; дорожная одежда нежесткого типа; асфальтобетонное покрытие; геосинтетические материалы; модуль упругости; коэффициент прочности.
USE OF PROGRAM SYSTEM RADON RU FOR THE CONSTRUCTION AND CALCULATION OF ROAD CLOTHES OF A DELICATE TYPE
© E.V. Volkova, A.I. Solonenko
We have presented the methodology of the automatized process of design of road clothes on automobile roads. We showed the main criteria of the use of road clothes constructions. We analysed the principles of the work system RADON RU. We draw the list of project aims which can be solved with the help of this program. We presented the main modules to calculate and construct road clothes of a delicate type. As an example we give the calculation of road clothes for the area of deep-frozen zone taking into account peculiarities of water and heating regime of the Earth surface and the duration of the calculating period of the region.
Key words: automobile roads; automatized design; program complexes; road clothes of a delicate type; asphalt-concrete surface; geosynthetic materials; tenacity modul; endurance index.
Современные автомобильные дороги должны иметь высокие транспортно-эксплуатационные характеристики, обеспечивать безопасность движения, и при этом возводиться с минимально возможными строительными затратами. Сроки выполнения проектов сжатые, требования к качеству высокие. В этих условиях решающую роль играет выбор технологий и инструментов, используемых для проектирования.
На протяжении уже почти двух десятков лет большинство автомобильных дорог проектируется с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР), представляющих собой комплекс методических, информационных и программных средств. Автоматизированное проектирование позволяет разработать и выпустить проектно-сметную документацию, обладающую уровнем качества, недостижимым средствами традиционного проектирования.
Дорожная одежда, устраиваемая на земляном полотне обычно в виде нескольких конструктивных слоев разной прочности, является одним из наиболее дорогих и ответст-
венных элементов автомобильных дорог, во многом определяет их стоимость и транс-портно-эксплуатационные качества [1].
Конструкцию дорожной одежды назначают в зависимости от технической категории дороги, интенсивности и состава движения, наличия тех или иных местных дорожно-строительных материалов, а также в зависимости от грунтовых, гидрогеологических и климатических условий [2, 3].
Система РАДОН RU программного комплекса CREDO предназначена для конструирования и расчета дорожных одежд нежесткого и жесткого типа автомобильных дорог и транспортных развязок, включая дороги общего пользования, городские улицы и дороги всех технических категорий, промышленные, подъездные, промысловые и внутрихозяйственные.
С системой РАДОН RU поставляются библиотеки с перечнем наиболее распространенных автомобилей и стандартных материалов. Наличие таких библиотек позволяет быстро заполнять либо редактировать исходные данные по автомобильному потоку, конструкции дорожной одежды, необходимые для расчетов. При необходимости библиотеки можно пополнять новыми автомобилями, материалами для любых слоев конструкции дорожной одежды.
Система обеспечивает решение следующих основных проектных задач:
• расчет конструкций дорожных одежд нежесткого типа на вновь сооружаемых дорогах и новых участках реконструируемых дорог по ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» (рис. 1);
• расчет слоев усиления существующей конструкции дорожной одежды в соответствии с ОДН 218.1.052-2002 «Оценка прочности нежестких дорожных одежд»;
• расчет конструкций остановочных и краевых укрепительных полос обочин на участках нового строительства по ОДН 218.3.039-2003 «Укрепление обочин автомобильных дорог»;
• расчет конструкций с монолитными цементобетонными покрытиями, с асфальтобетонными покрытиями и цементобетонным основанием в соответствии с руководством «Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд»;
• расчет конструкций с учетом геосинтетических материалов для усиления несущих оснований дорожных одежд или переходного типа покрытий автомобильных дорог, устраиваемых из необработанных зернистых материалов, при новом строительстве согласно ОДМ 218.5.002-2008 «Методические рекомендации по применению полимерных геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов»;
• расчет на автомобильную колесную нагрузку АК от автотранспортных средств на автомобильных дорогах общего пользования по ГОСТ Р 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения»;
• расчет конструкций с учетом армирования асфальтобетонных слоев при ремонте, на участках нового строительства и реконструкции автомобильных дорог по ОДМ 218.5.001-2009 «Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешеток для армирования асфальтобетонных слоев усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог»;
• расчет конструкций с учетом геосинтетических материалов при проектировании вновь строящихся, реконструируемых и ремонтируемых автомобильных дорог в соответствии с ОДМ 218.5.003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог».
Рис. 1. Расчет конструкции дорожных одежд нежесткого типа
Основные принципы работы. Сам принцип работы в системе РАДОН RU, когда проектировщик выбирает необходимую ему методику расчета, дает понимание происходящих процессов, облегчает анализ полученных результатов и дальнейшие действия по изменению конструкции [5].
Диалоги для ввода исходных данных по климату, дороге, составу движения, расчетным нагрузкам, конструкции дорожной одежды просты в заполнении, содержат подсказки в виде справок, карт, сообщений и контролируют корректность вводимых данных.
Библиотеки наиболее распространенных автомобилей, стандартных материалов позволяют быстро заполнять либо редактировать исходные данные по автомобильному потоку, конструкции дорожной одежды. Библиотеки являются редактируемыми, их можно пополнять либо редактировать новыми данными.
Система РАДОН RU обеспечивает инженеру большие возможности для задания различных условий расчета. С одной стороны, программа придерживается требований методик и по умолчанию предлагает именно нормативные исходные данные [6]. Но в то же время система позволяет задавать пользователю индивидуальные данные, тем самым открывая возможности для решения нестандартных задач. Например, проектировщик может задавать индивидуальные коэффициенты прочности и надежности, расчетные нагрузки, коэффициенты, задавать различные условия при назначении морозозащиты, для снижения расчетной влажности и т. д.
После выполнения расчета схема конструкции с основными результатами отображается в рабочем окне.
Помимо выполнения расчетов по заданным толщинам конструкции, система позволяет выполнять оптимизационный расчет по подбору конструкции минимальной толщины, наименьшего запаса прочности, минимальных показателей по базовой сметной стоимости.
Просмотреть результаты можно не только на экране, но и в протоколах. Краткие протоколы предназначены для просмотра основных результатов и быстрой печати из программы.
Отчеты расчетов конструкций дорожных одежд можно экспортировать в файлы формата RTF, DXF.
В качестве примера произведем расчеты дорожных одежд в CREDO Radon RU. Исходными данными для конструирования и расчета дорожной одежды послужат измеренная интенсивность, климатические характеристики района, проектирование и геометрические параметры дороги [7].
Конструкции дорожных одежд для зоны вечной мерзлоты нужно рассчитывать на прочность тоже по трем критериям, как и для других дорожно-климатических зон. При этом следует учитывать особенности водно-теплового режима земляного полотна и продолжительность расчетного периода указанного региона, а также влияние мерзлого донника и глубины оттаявшего слоя грунта на общий модуль упругости полупространства, подстилающего дорожную одежду.
Требуемый модуль упругости дорожной конструкции в зоне распространения веч-номерзлых грунтов:
Е = Е •К
тр1 тр п (1)
где Е-ф - требуемый модуль упругости;
Кп - коэффициент, учитывающий продолжительность расчетного периода.
Коэффициенты Кп необходимо принимать в зависимости от различных дорожно-климатических подзон вечной мерзлоты (табл. 1) [4].
Значения коэффициента Кп, учитывающего продолжительность расчетного периода при наличии многолетнемёрзлых грунтов
Грунты, тип местности по условиям увлажнения I1 - Северная подзона I2 - Центральная подзона I3 - Южная подзона
Болота, 3-й тип -мокрые места 1,60 1,40 1,60
Заболоченные, 2-й тип - сырые места 1,40 1,35 1,40
Глинистые с ММГ, 2-й тип - сырые места 1,25 1,20 1,30
Глинистые с ММГ, 1-й тип - сухие места 1,20 1,15 1,20
Во время расчетов выявили, что Radon не может произвести расчет на растяжение при изгибе для первой дорожно-климатической зоны, поэтому мы определяем требуемый модуль упругости для II1 дорожно-климатической зоны, но при этом учитываем количество расчетных дней для I2 ДКЗ, задавая интенсивность движения по маркам автомобилей. Затем увеличиваем полученный модуль упругости на 20% и производим расчет конструкции дорожной одежды по требуемому модулю упругости, который равен 304,8 Мпа.
На рис. 2 представлен результат расчета. Он включает основные конструктивные слои принятой дорожной одежды, значения их толщины; соответствующие модули упругости слоев; общий модуль упругости всей конструкции дорожной одежды и требуемое значение модуля упругости; значение полученного коэффициента прочности.
Применение компьютерных технологий при конструировании и расчете дорожных одежд позволяет строить надежные и долговечные конструкции, оптимизировать и совершенствовать конструктивные слои. Правильный выбор материала и рациональное проектирование толщин слоев конструкции дорожной одежды имеют большое значение для снижения стоимости строительства автомобильной дороги [8].
Рис. 2. Графический результат расчета
Система РАДОН RU комплекса CREDO ДОРОГИ широко применяется проектными организациями и дорожно-строительными компаниями. Универсальная технология системы позволяет быстро и качественно на основе современных норм и требований выполнять конструирование и расчет дорожных одежд.
Статья поступила 29.05.2015 г. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги.
2. Справочная энциклопедия дорожника. V том. Проектирование автомобильных дорог // под ред. Г.А. Федотова и П.И. Поспелова.
3. ОДН 218.1.052-2002 «Оценка прочности нежестких дорожных одежд»; «Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд (взамен ВСН 19791)», утв. расп. Минтранса России № ОС-1066-р от 03.12.2003).
4. ВСН 84-89 «Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты».
5. CREDO ДОРОГИ. Руководство пользователя (для начинающих) к версии 1.10. 2-я ред.
6. CREDO РАДОН 3.10. Расчет дорожных одежд нежесткого и жесткого типов. Руководство пользователя. 3-я ред.
7. http://credo-dialogue.com.
8. Волкова Е.В., Степаненко А.А. Применение в учебном процессе современных технологий проектирования дорог на примере CREDO III // Вестник ИрГТУ. 2012. № 10. С. 137-142.
9. Можевитинов А.Л. Общий метод расчета устойчивости земляных сооружений / А.Л. Можевитинов, М. Шинтемиров // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Т.92. Л.:Энергия, 1970.С 11-22.
Информация об авторах
Волкова Елена Викторовна, кандидат географических наук, доцент кафедры «Автомобильные дороги», тел.: 89149275065; e-mail: volkova_elena13@mail.ru; Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Солоненко Анатолий Иванович, студент кафедры «Автомобильные дороги»; Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Information about the authors
Volkova E.V., candidate of geographical science, associate professor, Automobile Thoroughfares Department, tel.: 89149275065, е-mail.: volkova_elena13@mail.ru; Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
Solonenko A.I., undergraduate, Automobile Thoroughfares Department, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
УДК 69.001.5
ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И
МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ИХ ИНТЕНСИВНОСТИ С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ТИПОМ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ В ОСНОВАНИЯХ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ПРИМЕРЕ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНОЙ
ДОРОГИ АМУР «ЧИТА - ХАБАРОВСК»
© В.В. Дроздов, С.С. Шабуров
В статье рассматриваются причины возникновения деформаций автомобильных дорог и мероприятия по снижению их интенсивности с высокотемпературным типом вечной мерзлоты в основаниях земляного полотна. Приведен опыт ОАО «Труд» по внедрению мероприятий по снижению деформаций автомобильной дороги общего пользования федерального значения Р-297 Амур «Чита - Хабаровск» на территории Амурской области.
Ключевые слова: просадки; деформации; Амур; вечная мерзлота; приоткосные бермы; укрепление грунтов.
REASONS FOR AUTOMOBILE ROADS DEFORMATION AND MEASURES TAKEN TO DECREASE THEIR INTENSITY WITH THE HIGH-TEMPERATURE TYPE OF EVER-FROZEN GROUND IN THE FOUNDATION OF THE EARTH SURFACE AT THE EXAMPLE OF BUILDING AUTOMOBILE ROAD AMUR
«CHITA - KHABAROVSK»
© V.V. Drozdov, S.S. Shaburov
In the article we consider the reasons for automobile roads deformation and measures taken to decrease their intensity with the high-temperature type of ever-frozen ground in the foundation of the Earth surface. We have given the example of JSC «Trud» concerning the measurements to decrease the deformation of public federal automobile roads P-297 Amur «Chita - Khabarovsk» at the territory of Amur region.
