УЧЕТ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ДОРОЖНУЮ ОДЕЖДУ МНОГООСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ СО СБЛИЖЕННЫМИ ОСЯМИ ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ НЕГАБАРИТНЫХ И ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ГРУЗОВ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Учет воздействия на дорожную одежду многоосных транспортных средств со сближенными осями при перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов

Бобнева Алена Николаевна,

руководитель проекта, АО bobneva@mail.ru

«Петербургские дороги»,

При строительстве и эксплуатации новейших предприятий возникает необходимость транспортировки максимально тяжеловесных грузов. Реализация доставки специального оборудования стала возможной благодаря наличию в арсенале транспортных компаний самоходных модульных трейлеров (SPMT), имеющих множество сближенных осей, расположенных на расстоянии менее 2,5 м и количество колес на оси более двух. В статье описана методика учета воздействия на дорожную одежду многоосных транспортных средств со сближенными осями на примере использования самоходных модульных трейлеров (SPMT) для транспортировки негабаритных и тяжеловесных грузов.

В результате выполненного расчета получены необходимые данные для учета воздействия движения самоходных модульных трейлеров, перевозящих тяжеловесный груз. Применяя данную методику, можно учесть воздействие любого современного вида транспорта, перевозящего крупногабаритные тяжеловесные грузы, и запроектировать дорожную одежду, соответствующую нормативным требованиям ПНСТ 542-2021 Ключевые слова: расчет дорожной одежды, многоосные транспортные средства, чаша прогиба, расчетная нагрузка, коэффициент приведения.

При строительстве и эксплуатации новейших предприятий возникает необходимость транспортировки максимально тяжеловесных грузов. Реализация доставки специального оборудования стала возможной благодаря наличию в арсенале транспортных компаний самоходных модульных трейлеров (SPMT), имеющих множество сближенных осей, расположенных на расстоянии менее 2,5 м и количество колес на оси более двух.

Параметры одного из возможных самоходных модульных трейлеров (SPMT) приведены на рис. 1.

Г И _32 линии х нов_J

260 кН

625 ( «25

Рис. 1 Схема самоходного модульного трейлера (ЭРМТ)

В этой связи при проектировании дорожной одежды в настоящее время возникла потребность в разработке методики учета нагрузок на дорожное полотно, отличающихся от стандартных нагрузок, приведенных в ГОСТ 32960-2014 [1].

Необходимость учета воздействия нестандартной нагрузки при строительстве дорожного полотна в ходе разработки проектной документации определила цель данной работы: учет воздействия самоходных модульных трейлеров, перевозящих тяжеловесный груз, при расчете дорожной одежды.

Исследования напряженно деформационного состояния дорожных одежд при воздействии большегрузных транспортных средств, в том числе многоосных автомобилей большой грузоподъемности с 2-я, 3-я и 4-я сближенными осями были проведены в России еще проф. Б. С. Радовским [2].

Радиус чаши прогиба примерно равен 2,5 м. Из чего следует, что при расположении осей транспортного средства ближе обозначенного расстояния, чаши прогиба накладываются. При этом прогиб на покрытии под впереди движущимся колесом меньше, чем под позади едущим колесом. Кроме того, наблюдается запаздывание максимального прогиба по отношению к оси приложения нагрузки (рис. 2).

X X

о

го А с.

X

го т

о

м о м м

У

см см о см

О Ш

т

X

<

т о х

X

I II

о 0.2

ОА

0.6

0.8 1.0

......¿Дрт

N у ГЧ / У

\ г \ 1 1

\ 1 \

V I

J

2. Определяем коэффициенты учета влияния близкорасположенных колес в продольном направлении при расстоянии между осями 1,4 м:

- влияние заднего колеса на переднее колесо

-с 1-Мпд-) +А =

■>2

1,40 ,

2 0-2-4-6-8 -10 -Н ^

Рис. 2. Очертание изогнутой поверхности прогибов под действием двух одинаковых нагрузок, следующих друг за другом

Согласно проведенным исследованиям, вертикальные напряжения в дорожной одежде при проходе транспортного средства со сближенными осями с равными нагрузками также неодинаковы. При межосевом расстоянии 1,2 м-1,8 м напряжения и прогибы конструкций дорожной одежды под позади следующим колесом больше на 10-30%, чем под идущим впереди.

Применяемые ранее методики учета воздействия нагрузок от многоосных транспортных средств по ОДН 218.46-01 [3] и ПНСТ 265-2018 [4] имели ряд недостатков: эквивалентные нагрузки на сближенные оси тележки принимались одинаковыми, не учитывалось влияние колес одной оси, расположенных ближе 2,5 м в поперечном направлении, отсутствовала возможность определения эквивалентной нагрузки с количеством колес на оси более двух, не учитывалась односкатность и двухскатность колес тележки.

Методика, предложенная в ПНСТ 541-2021 [5], позволят определить воздействие на дорожную одежду транспортных средств со сближенными осями с расположением на одной оси любого количества колес как односкатных, так и двухскатных.

Учет воздействия на дорожную одежду произведен для самоходного модульного трейлера ^РмТ) (рис. 1), имеющего следующие расчетные характеристики:

- количество линий осей - 32;

- количество колес на оси - 8;

- расстояние между осями тележки в продольном направлении - 1,40 м;

- расстояние между колесами в поперечном направлении - 0,625 м и 0,825 м;

- нагрузка на ось тележки - 26,0 т (260 кН);

- нагрузка на колесо - 3,25 т (32,5 кН);

- общий вес трейлера - 3,25 т х 256 = 832 т (8320 кН);

- давление в шинах - 800 кПа.

Расчет коэффициентов, учитывающих взаимное влияние сближенных колес самоходного модульного трейлера SPMT в продольном и поперечном направлениях, согласно ПНСТ 541-2021 [5], выполняется в следующей последовательности:

1. Определяем диаметр круговой площадки движущегося трейлера

= ^4x32,5x1,3/(^x800) = 0,259

м

где QJ■ - статическая нагрузка на колесо¡-й оси, кН;

кД - коэффициент динамичности, равный 1,3;

р - расчетное среднее давление на покрытие, кПа.

= 0,49е"°Д4'°,714'(

+ 0,51е-О,64.О,714. = 0,026

где - расстояние между центрами отпечатков колес /-й и ¡-й сближенных осей в продольном направлении (в направлении движения), м;

йд ] - диаметр круга, равновеликого отпечатку движущегося колеса ¡-й оси со статической нагрузкой на колесо Qj , м;

кр = 500/ру - коэффициент, зависящий от давления воздуха р¡, кПа в шине ¡-го колеса;

А1, А2, С1 и С2 - коэффициенты, определяемые по [3, табл. 1]

- влияние переднего колеса на заднее колесо

3

л ~С1'кР'('ПЬ1) , л ~с2-кр-(

^ , = АЛ -е ^д^ +А? • е =

= 0,58е~о'о58'о'714,<*

+ 0,42е~0'58 0'714,02 = 0,173. 3. Определяем коэффициенты учета влияния близкорасположенных односкатных колес в поперечном направлении:

- для колеса, расположенного на расстоянии 0,625 м

0,4 • е

-й1хкрх\-

+В2 хе

/0,62 5у

\о,259/ = 0,402;

/0,625у _

\0,259/ + 0 , 6 е~

где В1, В2, d1 и d2- коэффициенты, определяемые по [3, табл. 2]

- для колеса, расположенного на расстоянии 0,825 м

' (О

«7 +В7 хе

/'0,82 5^

= 0,275.

,4 • е \о,259/ + 0,6 е

- для колеса, расположенного на расстоянии 0,825 + 0,625 = 1,450 м

' (О

-Л1хкрх I-

+Вп хе

-й2хкрх\^

1о,25?; = 0,093.

' 1,45

0 л —и,ицд и'/1Т|-], ГУ /- ~

,4 • е +0,6е

- для колеса, расположенного на расстоянии 0,825 + 0,625 + 0,825 = 2,275 м

' (О

-Л1хкрх I-

+В7 хе

-й2хкрх

/2,275

= 0,011.

/2,275\^

,4 • е +0,6 е

4. Эквивалентную колесную нагрузку вычисляем для всех колес трейлера, с учетом влияния смежных осей (впереди и сзади следующих) и колес данной оси, расположенных на расстоянии менее 2,5 м, по формуле

Максимальная статическая эквивалентная нагрузка имеет место под 4 и 5 колесами на осях:

- для 1-ой оси трейлера

Qэi = 32,5 (1 + 0,026) (0,011 + 0,093 + 0,402 + 1 + 0,275 + 0,093 + 0,011) = 66,156 кН;

- для со 2-ой по 31-ю ось трейлера

= 32,5 (0,173 + 1 + 0,026) (0,011 + 0,093 + 0,402 + 1 + 0,275 + 0,093 + 0,011) = 77,312 кН;

- для 32-ой оси трейлера

= 32,5 (0,173 + 1) (0,011 + 0,093 + 0,402 + 1 + 0,275 + 0,093 + 0,011) = 75,635 кН.

Максимальная эквивалентная статическая нагрузка на колесо, принимаемая в качестве расчетной, Ор = 77,312 кН.

Расчетная динамическая нагрузка на колесо Одр = 77,312 х 1,3 = 100,506 кН.

Максимальный коэффициент приведения к расчетной нагрузке определяется для 4-го или 5-го колес на оси по формуле, предложенной в США в ходе испытаний дорожных одежд AASHO [6]

Л? ^

Для 1-ой оси трейлера

_/66Д56\4 = 0 1 477,312/

Для от 2-ой по 31-ю ось трейлера

= т,1Н)4 = 1,ооо.

1 477,312/

Для 32-ой оси трейлера

_/"75,635\4 = 1 477,312/

Суммарный коэффициент приведения от всех колес трейлера вдоль одного следа от наиболее загруженных колес - 4 или 5:

1К = 0,536 + 30х1,000 + 0,916 = 31,452.

Итак, один проход по дороге самоходного модульного трейлера эквивалентен воздействию 31,452 проходам расчетной нагрузки 77,312 кН.

Выводы

В результате выполненного расчета были получены необходимые данные для учета воздействия движения самоходных модульных трейлеров, перевозящих тяжеловесный груз. Применяя данную методику, можно учесть воздействие любого современного вида транспорта, перевозящего крупногабаритные тяжеловесные грузы, и запроектировать дорожную одежду, соответствующую нормативным требованиям ПНСТ 542-2021 [7].

Литература

1. ГОСТ 32960-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения. - Введ. 01.07.2015 - М.: Стандартинформ, 2016.

2. Радовский Б.С, Супрун А.С., Козаков И.И. Проектирование дорожных одежд для движения большегрузных автомобилей. - Киев: Будивэльнык, 1989.

3. ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. - Введ. 20.12.2000 - М.: 2000.

4. ПНСТ 265-2018. Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование нежестких дорожных одежд. - Введ. 15.05.2018 - М.: Стандартинформ, 2018.

5. ПНСТ 541-2021. Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование дорожных одежд. Методика расчета коэффициентов приведения транспортных средств к расчетной осевой нагрузке. - Введ. 05.01.2021 - М.: Стандартинформ, 2021.

6. AASHO. The AASHO Road Test Report 5: Pavement Research. Special Report 61E, Highway Research Board, National Academy of Science - NRC; Publication No. 954, 1962.

7. ПНСТ 542-2021. Дороги автомобильные общего пользования. Нежесткие дорожные одежды. Правила проектирования. - Введ. 01.06.2021 - М.: Стандартинформ, 2021.

Calculation of impact on the roadbed of multi-axle vehicles with closely

spaced axles during transportation of oversized and heavy loads Bobneva A.N.,

JSC "Peterburgskie dorogi" JEL classification: L61, L74, R53

During the construction and operation of the newest enterprises, it becomes necessary to transport the most heavy cargoes. The implementation of the delivery of special equipment became possible due to the presence in the arsenal of transport companies of self-propelled modular trailers (SPMT), which have many closely spaced axles located at a distance of less than 2.5 m and the number of wheels on the axle is more than two. The article describes a methodology for taking into account the impact on the pavement of multi-axle vehicles with close axles using the example of the use of self-propelled modular trailers (SPMT) for transporting oversized and heavy cargo. As a result of the performed calculation, the necessary data were obtained to take into account the impact of the movement of self-propelled modular trailers carrying heavy cargo. Using this technique, it is possible to take into account the impact of any modern mode of transport carrying large-sized heavy cargo, and design pavement that meets the regulatory requirements of PNST 542-2021 Keywords: roadbed calculation, multi-axle vehicles, deflection bowl, specified

load, correlation coefficient. References

1. GOST 32960-2014 Roads for public use. Normative loads, design

schemes of loading. - Input. 07/01/2015 - M .: Standartinform, 2016.

2. Radovsky B.S., Suprun A.S., Kozakov I.I. Design of pavement for the

movement of heavy vehicles. - Kyiv: Budivelnyk, 1989.

3. ODN 218.046-01. Design of non-rigid pavement. - Input. 12/20/2000 - M.:

2000.

4. PNST 265-2018. Public automobile roads. Design of non-rigid pavement. -

Input. 05/15/2018 - M .: Standartinform, 2018.

5. PNST 541-2021. Public automobile roads. Road pavement design.

Methodology for calculating the coefficients for bringing vehicles to the calculated axial load. - Input. 01/05/2021 - M .: Standartinform, 2021.

6. ASHO. The AASHO Road Test Report 5: Pavement Research. Special

Report 61E, Highway Research Board, National Academy of Science -NRC; Publication no. 954, 1962.

7. PNST 542-2021. Public automobile roads. Non-rigid road clothes. Design

rules. - Input. 06/01/2021 - M .: Standartinform, 2021.

X X

о

го А с.

X

го m

о

м о м м