CC BY
17ческих производств подобные СКВ могут использоваться для питания других мощных потребителей постоянного тока, например, тяговой нагрузки (электротранспорт). Эффективность описанного решения проверена многолетней промышленной эксплуатацией СКВ [2].
Литература
1. Хохлов Ю.И. Компенсированные выпрямители с фильтрацией в коммутирующие конденсаторы нечетно-кратных гармоник токов преобразовательных блоков.- Челябинск: ЧГТУ, 1995.-355 с.
2. Результаты промышленных испытаний первого компенсированного выпрямительного агрегата с пятой и седьмой гармониками тока в конденсаторах / Ю.И. Хохлов, И.Л. Красногорцев, С.Г. Ляпкало и др. // Электричество, 1989. - № 3. - С. 26 - 31.
3. Хохлов Ю.И., Федорова М.Ю., Хлопова А.В. Полезные свойства двенадцатифазных преобразователей с управляемым ансамблем гармоник в общем для шестифазных блоков компенсирующем
устройстве // Электротехника, 2013. - № 10. - С. 12-18.
4. Хохлов Ю.И., Розкин В.О. Квазиустановив-шиеся электромагнитные процессы и характеристики двадцатичетырехфазного компенсированного преобразователя // Электричество, 1990. № 10.
- С. 48-55.
5. Патент 2333589 (Российская Федерация). Способ управления многофазным выпрямительным агрегатом / Ю.И. Хохлов // Бюл. изобр. - 2008.
- № 25.
6. Патент 2410830 (Российская Федерация). Способ управления многофазной системой электроснабжения потребителей постоянного тока / Ю.И. Хохлов, М.Ю. Федорова // Бюл. изобр. - 2011
- № 3.
7. Хохлов Ю.И., Сафонов В.И., Лонзингер П.В. Электромагнитные процессы в силовых трансформаторах с векторным управлением// Электротехника, 2016. - № 3. - С. 30 - 34.
КРИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РОССИЙСКИХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ВРЕМЕННЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ НОРМАТИВНЫХ НАГРУЗОК НА АВТОДОРОЖНЫЕ МОСТОВЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Саламахин П.М.
д-р. техн. наук, профессорМАДИ(ГТУ), академик РАТ
CRITICAL ASSESSMENT OF DOMESTIC AND FOREIGN TEMPORARY VERTICAL REGULATORY LOADS ON ROAD BRIDGE STRUCTURES, A METHOD OF ELIMINATING
THEIR SHORTCOMINGS
Salamahin P.
D.Sc. prof.MADI, Moscow. Russia
АННОТАЦИЯ
В докладе-статье подвергнуты критической оценке временные вертикальные нормативные комбинированные нагрузки на автодорожные мостовые сооружения западноевропейских стран, США и России. Они установлены с постоянными значениями параметров их равномерно распределенных нагрузок и нагрузок на оси тележек вне связи с составом транспортного движения на дорогах и вне связи с длиной и формой линий влияния силовых и деформационных факторов в элементах мостовых сооружений и используются в этих и во многих других странах при проектировании автодорожных мостовых сооружений. Показано, что спроектированные при этом мостовые сооружения с различными пролетами на одной и той же автомобильной дороге имеют различную и неизвестную для проектировщиков и эксплуатационников грузоподъемность, уменьшающуюся при увеличении пролетов более чем в два раза, что недопустимо по эксплуатационным и экономическим соображениям.
Указаны способы устранения выявленных недостатков этих комбинированных нормативных нагрузок.
ABSTRACT
In the article, there are critical assessment of the transient vertical normative combined loads on road bridge structures of the Western European countries, the USA and Russia. These loads specified by combination of the uniform load and the axle loads of trucks. These loads does not depend on the composition of traffic on the roads and the length and the shape of the lines of the impact force and deformation factors. Designed bridge structures with different spans on the same road have different and unknown for designers and operators load capacity, which decreases with an increase in spans more than twice, which is unacceptable for operational and economic reasons.
The ways of remedy of the revealed imperfection of these combined normative loads are specified.
Ключевые слова: автодорожные мостовые сооружения, условные и реальные на них вертикальные временные нагрузки, линии влияния усилий в элементах мостовых сооружений, влияние длины и формы линий влияния усилий на значение эквивалентных нагрузок, недостатки условных нагрузок с постоянными значениями их параметров, способ устранения выявленных недостатков.
Keywords: road bridge structures, conditional and real vertical time loads on them, lines of influence of efforts in elements of bridge structures, influence of length and form of lines of influence of efforts on value of
equivalent loads, shortcomings of conditional loads with constant values of their parameters, a way of elimination of the revealed shortcomings.
Введение
Проанализировав вид нормативных временных вертикальных комбинированных нагрузок, используемых при проектировании автодорожных мостовых сооружений в России, западной Европе, США и во многих других странах, автор этой статьи пришел к выводу, что заказчики проектов и проектировщики автодорожных мостовых сооружений, пользуясь ими без их критической оценки, способствуют нанесению вреда экономике своих стран.
Для доказательства этого учтем, что:
1. По мостовым сооружениям на автомобильных дорогах всего мира движутся бесконечные колонны транспортных средств и одиночные тяжеловесные транспортные средства, создавая в их элементах переменное во времени напряженное состояние.
2. Наибольшее напряженное состояние в элементах мостовых сооружений при их работе на общее действие временной вертикальной нагрузки создается теми участками бесконечных колонн транспортных средств или теми одиночными тяжеловесными транспортными средствами, которые на однозначных длинах линий влияния усилий в них создают наибольшую погонную нагрузку, а
наибольшее напряженное состояние в элементах проезжей части мостовых сооружений при их работе на местное действие той же нагрузки создают наиболее нагруженные оси (или тележки) транспортных средства в составе тех же участков бесконечных колонн или тех же тяжеловесных транспортных средств.
3. В качестве нормативных вертикальных временных нагрузок для проектирования автодорожных мостовых сооружений поэтому логично иметь модели только тех участков бесконечных колонн с достоверными транспортными средствами и модели только тех достоверных тяжеловесных транспортных средств, которые вызывают в элементах мостовых сооружений наибольшее напряженное состояние за весь прогнозируемый срок их службы.
Но уже несколько десятилетий в большинстве стран мира в качестве нормативных вертикальных временных нагрузок на автодорожные мостовые сооружения по соображениям облегчения загруже-ния линий и поверхностей влияния силовых и деформационных факторов в элементах мостовых сооружений применяют условные нагрузки в виде комбинации (см.рис.1-3) равномерно распределенной нагрузки с тележками из нескольких осей.
Рис.1. Продольная схема западноевропейской нормативной комбинированной нагрузки LMlc Qik =
кН; qik = 9 кН/м2[1].
300
Рис.2. Продольная схема нормативной комбинированной нагрузки ИЬ93 по нормам США [2].
1,5 м
/ *
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 + 44444444
0,2 м
Рис.3. Продольная схема нормативной комбинированной нагрузки АК по нормам РФ [3-6] При К=14, установлены У= 14кН/м и двухосная тележка с нагрузками Р на оси по 140 кН.
Основная часть
Каждый из мостовиков, вправе ожидать, что используемые при проектировании автодорожных
мостовых сооружений любые нормативные вертикальные временные нагрузки являются очевидным
аналогом каких -то реальных максимально возможных нагрузок на них.
Но легко убедиться в том, что приведенные на рис.1-3 нормативные нагрузки по своему виду:
1. Не имеют очевидной связи с реально действующими нагрузками на автодорожные мостовые сооружения, реально в таком виде не существуют, физически они недостоверны, вероятность их реализации в таком виде равна нулю.
2. По своему виду и форме они не могут являться моделью реальных каких -либо колонн транспортных средств или отдельных автомобилей.
К
( N
3. Их можно рассматривать и использовать лишь как своеобразные комбинированные эквивалентные нагрузки от каких то неизвестных реальных нагрузок.
Из строительной механики и работ [8-12] известно, что параметры любых эквивалентных нагрузок от любой реальной нагрузки зависят от длины и формы линий влияния соответствующих силовых факторов в элементах мостовых сооружений.
Так, для комбинированной эквивалентной нагрузки АК параметр К от любой реальной нагрузки строго вычисляется по формуле (1)
Р ' У I
N
1 «
)
(1)
где ^Р у - усилие в элементе мостового сооружения от воздействия колонны автомобилей или от одиночного транспортного средства;
N \р -усилие в том же элементе от воздействия тележки единичной нагрузки А1,
N1 -усилие в том же элементе от равномерно
распределенной единичной нагрузки А1.
Отношение усилий в элементах мостовых сооружений от любой реальной нагрузки к тем же усилиям от единичной нагрузки А1, вычисленное по формуле (1), представляет собой класс усилий от соответствующих нагрузок -своеобразную эквивалентную нагрузку.
16
215 я
* 14
I 13
ф
и 12
'I 11
С
о 10
>1
° 9 о " я
5 8
6 18 30 42 54 66 78 90102114126138150162174186198210222234
Длина пролета в м
Рис.4. Классы усилий в единицах А1 от нормативной колонны Н - 30 и от А14.
На рис.4 представлены графики усилий в единицах А1 для изгибающих моментов в середине пролета балочных пролетных строений (класс усилий по М) и для поперечных сил в приопорных сечениях (класс усилий по Р) от нормативной колонны Н-30 в диапазоне пролетов от 6 до 234 м
Классы этих двух усилий от нагрузки Н-30 в единицах А1 возрастают с увеличением пролета от 8 до 14.5. От более тяжелых нагрузок он может достигать для разных силовых факторов значений 22 и более.
Но параметр К в нормативной нагрузке АК принят равным 14 от любых действующих нагрузок. Он используется для вычисления силовых и деформационных факторов любого вида и рекомендуется для загружения им линий влияния любой длины и формы. Это означает, что эквивалентная нагрузка принята одинаковой для загружения линий влияния любой формы и длины, что недопустимо при соблюдении фундаментальных положений строительной механики.
Экономическая и научная вредность этого устанавливается при решении обратной задачи строительной механики- определения нормативной грузоподъемности пролетных строений, строго спроектированных на воздействия нормативных нагрузок, представленных на рис 1, 2 и 3. При этом в рамках этого краткого доклада ограничимся опре-
делением нормативной грузоподъемности пролетных строений только по условию прочности на воздействие изгибающего момента в середине пролета разрезного пролетного строения во всем возможном диапазоне их пролетов. Её определим в массе автомобилей нормативной колонны по схеме Н-30 (см.рис 5).
Рис. 5. Модель вертикальной временной нормативной нагрузки в виде колонны Н-30,
введенной в СССР в 1962 году.
На рис 6 приведены результаты решения этой задачи в виде графиков нормативной грузоподъемности пролетных строений, строго спроектированных на воздействие нормативных нагрузок, представленных на рис.1, 2 и 3.
Рис 6. Нормативная грузоподъемность пролетных строений, строго спроектированных на нормативные нагрузки ЬЫ1(при а =1), N¿93, А14, Н-30 (в массе автомобилей в колонне по схеме Н-30), полученная при решении обратных задач с использованием треугольной линии влияния
с вершиной в их середине.
При их рассмотрении прежде всего заметим, что пролетные строения, спроектированные на отмененную реальную колонну Н-30 во всем рассмотренном диапазоне пролетов имеют одинаковую грузоподъемность в массе автомобиля, равную 30 т.
Затем заметим, что при использовании комбинированных нагрузок ЬМ1, КЫЬ 93 и А14 с их постоянными значениями параметров равномерно распределенных нагрузок и нагрузок на оси тележек при загружении линий влияния любой формы и длины:
1. Мостовые сооружения с различными пролетами проектируются на различные по величине и неизвестные проектировщикам и эксплуатационникам реальные временные вертикальные нагрузки,
уменьшающиеся с увеличением пролета в рассмотренном диапазоне пролетов в два с половиной раза, что недопустимо по эксплуатационным и экономическим соображениям.
2. Как не имеющие очевидной связи с реальными нагрузками , комбинированные нагрузки с фиксированными параметрами их равномерно распределенных нагрузок и тележек при проектировании экономически целесообразных автодорожных мостовых сооружений непригодны для адекватных расчетов всех видов по обеим группам предельных состояний: прочности, жесткости, устойчивости, выносливости и трещиностойкости.
3. Западноевропейская нормативная нагрузка на автодорожные мостовые сооружения LM1 по
виду и величине не должна приниматься по экономическим соображениям в качестве приемлемого образца при гармонизации российских норм с международными.
Уделим далее больше внимания выделенному рис. 7 из рис. 6. Его рассмотрение позволяет сделать следующие важные выводы для российских мостовиков и российских заказчиков проектов автодорожных мостовых сооружений:
1. Пролетные строения автодорожных мостовых сооружений, строго спроектированные на нормативную нагрузку А14 , имеют уменьшающуюся с увеличением пролетов нормативную грузоподъемность пролетных строений от 49 т при пролете 24 м до 25 т при пролете 380м , что недопустимо по эксплуатационным и экономическим соображе-
больших пролетов (опасность разрушения пролетных строений при пропуске по ним перспективных транспортных средств в состоянии их затора) и свидетельствует об их неравнонадежности при пропуске по ним какой -либо конкретной колонны транспортных средств с известной массой, входящих в неё автомобилей.
2. Пролетные строения автодорожных мостовых сооружений, строго спроектированные на нормативную нагрузку А14, по условию их прочности на воздействие изгибающего момента в середине их пролета способны обеспечить безопасный пропуск колонн транспортных средств с массой 40 т только в диапазоне пролетов от 6 до 42 м(см.на рис.7 возможный диапазон пролетов с обеспечением грузоподъемности транспортных средств с
ниям, вызывает экономические риски в области ма- массой 40 т.). лых пролетов (перерасход материалов) а в области
Рис. 7. Нормативная грузоподъемность пролетных строений, строго спроектированных на нормативные нагрузки А14 и Н-30 (в массе автомобилей в колонне по схеме Н-30), полученная при решении обратных задач с использованием треугольной линии влияния с вершиной в середине
3. Судоходный пролет Крымского моста длиной 227 м через Керченский пролив является только по внешнему виду арочным, но по статической схеме является разрезным балочным пролетным строением, так как имеет только вертикальные опорные реакции на опорах. Если он был строго спроектирован на нормативную нагрузку А14, то не сможет обеспечить безопасный пропуск колонн автомобилей массой более 27т.в состоянии затора.
4. Судоходный пролет Бугринского моста в Новосибирске длиной 380 м тоже является только по внешнему виду арочным, но по статической схеме является разрезным балочным пролетным строением, так как имеет только вертикальные опорные реакции на опорах. Если он был строго спроектирован на нормативную нагрузку А14, то не
сможет обеспечить безопасный пропуск колонн автомобилей массой более 25т. в состоянии затора.
5. Если Крымский и Бугринский мосты были спроектированы на иные нормативные нагрузки, то это должно быть известно мостовой инженерной общественности и должно стать дополнительным аргументом для изменения действующего в России стандарта на нормативные нагрузки для автодорожных мостовых сооружений.
6. Следует иметь ввиду также, что балочные пролетные строения любого автодорожного моста с пролетами более 42 м, строго спроектированные на нормативную нагрузку А14, не могут обеспечивать безопасный пропуск колонн автомобилей массой более 40т в состоянии затора
.75 | 70
Ш и
I 8 60
Ш <и
« |55
ё с550 I о
| <° 45 £ 140
!35 £ 30
? 25 а
я 20
ММ30Д1 4 ММ30Д1 6 ММ30Д1 8
мшшмшм
1
ж 1 л ШТ МШМШЖМип тггг ИЩИ"
нн РЙШ дНтг 1ЩИ ишп диммммм
Щ: .11 ■
6 30 54 78 102126150174198222246270294318342
Длина пролета в м
Рис. 8. Нормативная грузоподъемность пролетных строений, строго спроектированных на нормативные нагрузки А14, А16, А18, А20 и Н-30 (в массе автомобилей в колонне по схеме Н-30), полученная при решении обратных задач с использованием треугольной линии влияния с вершиной в середине
Далее рассмотрим графики, приведенные на рис 8. Они свидетельствуют о том, что предполагаемое дальнейшее увеличение параметра К от 14 к большим значениям несколько улучшит ситуацию с грузоподъемностью автодорожных мостов в области больших их пролетов , но создаст неприемлемую по экономическим соображениям ситуацию с необоснованной дополнительной перегрузкой малых пролетов.
Выводы и предложения.
1. Главным и неприемлемым недостатком комбинированных нагрузок ЬМ1, МЬ93 и А14 по экономическим и научным соображением является установление в них постоянных значений равномерно распределенных их нагрузок и усилий на их тележки.
Исключение выявленного главного недостатка действующих в РФ нормативной нагрузки на автодорожные мостовые сооружения типа АК, принятой в 80 годы прошлого века по соображениям удобства ручного загружения ими линий и поверхностей влияния силовых факторов в элементах мостовых сооружений, в современных условиях возможно обеспечить с использованием:
1. Создаваемых моделей групп типовых нормативных колонн из транспортных средств различной массы для автомобильных дорог различного функционального назначения, разрабатываемых в соответствии с концепцией, предложенной в МАДИ(ГТУ) и опубликованной в работах [13-14].
2. Использованием имеющихся в МАДИ(ГТУ) программ загружения произвольными колоннами транспортных средств произвольных линий влияния силовых и деформационных факторов в элементах мостовых сооружений.
3. Использование моделей по п.1 и программы по п.2 позволит обеспечить проектирование экономически целесообразных конструктивных решений
автодорожных мостовых сооружений с любыми реальными пролетами, любой конструктивной формы из любых конструкционных материалов с одинаковой надежностью и грузоподъемностью, предусмотренной типом нормативной нагрузки.
4. Конкретный состав моделей нормативных неоднородных колонн из реальных транспортных средств и конкретный вид моделей нормативных одиночных автомобилей и тяжеловесных транспортных средств , сформированный с учетом перспективы реального состава транспортных средств во всех округах Российской Федерации для автомобильных дорог различного функционального назначения в соответствии с разработанной в МАДИ концепцией [13-14], будет разработан и представлен для для публичного обсуждения.
Литература
1. ЕШОСОБЕ 1 ЕМ 1991-2:2003
2. ЛЛ8ИТО Ь^Б 1998
3. ГОСТ 32960 - 2014. Межгосударственный стандарт. Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки. Расчетные схемы нагружения. «Стандартинформ». - М., 2015. - 6 л.
4. ГОСТ Р 52748 - 2007 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчётные схемы нагружения и габариты приближения. «Стандартинформ». - М., 2008. - 9 л.
5. СП 35.13330.2011 Свод правил Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03 - 84*. ОАО «ЦПП». - М., 2011 г.
6. СП 243.13260000.2015 Проектирование и строительство автомобильных дорог с низкой интенсивностью движения. - М., 2015.
7. Технические условия проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов
и труб СН-200-62 Всероссийское издательско-по-лиграфическое объединение Министерства путей сообщения Москва 1962, 328с
8. Саламахин П.М. Проблемы, вызывающие необходимость замены нормативных временных нагрузок АК для автодорожных мостовых сооружений. / П.М.Саламахин // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2010. - № 2.
9. Саламахин П.М. Недостатки действующих нормативных вертикальных временных нагрузок на автодорожные мостовые сооружения. / П.М. Саламахин // Транспортное строительство. - 2012. -№ 11.
10. Саламахин, П.М. Временные нагрузки на автодорожные мосты. Недостатки, их последствия, способы их устранения / P.M. Salamahin // Saarbrucken: Palmarium Academic Publishing, 2013. -79с.
11. Саламахин П.М. К вопросу экономии материальных и денежных ресурсов при строительстве
дорожных мостовых сооружений. / П.М. Саламахин // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2017. - № 1.
12. Саламахин, П.М., Мамутов, Р.М. К вопросу о необходимости замены нормативных вертикальных нагрузок для проектирования автодорожных мостов. / П.М. Саламахин, Р.М. Мамутов // Транспортное строительство. - 2015. - № 9, - С. 17-22.
13. Саламахин, П.М. Концепция формирования нормативных и расчетных вертикальных временных нагрузок на автодорожные и городские мостовые сооружения Российской Федерации / П.М. Саламахин // Вестник Московского автомобильно -дорожного государственного технического университета (МАДИ). - 2015. - № 3 (42). - С. 69-73.
14. Саламахин П.М. Какими должны быть строгие модели временных вертикальных нормативных нагрузок на мостовые сооружения и покрытия на них Наука и техника в дорожной отрасли 2018, №2 стр. 15-16
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УЧЕБНОЙ МОДЕЛИ ТРАФАРЕТНОЙ ПЕЧАТНОЙ
МАШИНЫ
Цыбикова А.Х.
канд. техн, наук, старший преподаватель Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
г. Улан-Удэ Марков И.С.
Студент, Восточно-Сибирский государственный университет
технологий и управления, г. Улан-Удэ
DESIGN AND DEVELOPMENT OF TRAINING MODELS SCREEN PRINTING MACHINE
Tsybikova A.
PhD, senior lecturer
East Siberia state university of technology and management, Ulan-Ude
Markov I.
Student, East Siberia state university of technology and management, Ulan-Ude
АННОТАЦИЯ
В данной работе представлены результаты по проектированию учебной модели трафаретной печатной машины и ее технологической оснастки. Рассмотрены методы применения данной модели в учебном процессе и проведен сравнительный анализ с существующими аналогами.
ABSTRACT
This paper presents the results of the design of the educational model of the screen printing machine and its tooling. Methods of application of this model in educational process are considered and the comparative analysis with existing analogs is carried out.
Ключевые слова: Шелкография, учебные интерактивные модели, трафаретные печатные машины, трафаретная сетка, устройство для натяжения сетки.
Keywords: Silk-screen printing, interactive training models, screen printing machine, screen-grid, a device for tensioning the grid.
В учебе, да и в обычной жизни иногда возникает необходимость продемонстрировать некоторые процессы. Визуальное восприятие позволяет лучше запомнить материал, особенно это касается сфер со специфическими услугами. Учебные макеты могут понадобиться и для иных задач, к примеру, во время защиты курсовой или дипломной работы.
Целью настоящей работы является проектирование учебной демонстрационной модели трафаретной печатной машины. Тем не менее учебная модель должна соответствовать требованиям технического конструирования, выполнять необходимые технологические операции, т.е. быть работоспособной. Концепция проектируемой модели должна соответствовать существующему оборудо-
