Разработка и обоснование методологии расчетов, испытаний и сертификации дорожных удерживающих ограждений барьерного типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат наук Тавшавадзе Бека Темурович

• Тавшавадзе Бека Темурович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Тавшавадзе Бека Темурович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности применения барьерных дорожных ограждений, представления об основных преимуществах и недостатках, их роли в обеспечении безопасности на автомобильных дорогах

1.2 Методы расчетного анализа дорожных боковых ограждений

1.3 Анализ существующих нормативных требований к дорожным ограждениям

1.4 Анализ требований к сертификации дорожных ограждений

1.5 Выводы по главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Обоснование расчетной схемы и выбор программного продукта

2.2 Основные уравнения ЬЗ-БУЫЛ

2.2. Создание математической модели

2.3. Валидация КЭ моделей

2.4. Выводы по главе

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БАРЬЕРНЫХ ДОРОЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ НА ИХ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

3.1. Анализ конструкции БДО с применением "-образной балки

3.2. Анализ конструкции БДО с применением 3-волновой балки

3.3. Анализ конструкции БДО с применением С-образных балок

3.4. Анализ конструкций БДО без консолей

3.5. Анализ конструкций БДО мостовой группы

3.6. Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СОВРЕМЕННЫХ НОРМАТИВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К ДОРОЖНЫМ БАРЬЕРНЫМ ОГРАЖДЕНИЯМ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Исследования влияния режимов испытаний на потребительские

характеристики барьерных ограждений

4.2. Формирование области применения виртуальных испытаний в системе сертификации на соответствие требованиям ТР ТС 014/

4.3. Разработка схемы сертификации дорожных ограждений с учетом виртуальных испытаний

4.4. Перспективы применения виртуальных испытаний

4.5. Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Рекомендации по систематизации нормативных документов в области ДО

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и обоснование методологии расчетов, испытаний и сертификации дорожных удерживающих ограждений барьерного типа»

Актуальность темы исследования

С интенсивным развитием строительства автомобильных дорог общего пользования, увеличением загруженности дорог, повышением скоростей движения и грузоподъемности автотранспортных средств все более актуальной становится проблема их технического обустройства с целью повышения безопасности дорожного движения, что является в настоящее время государственной задачей, входящей в стратегию транспортного развития страны. Наибольшее количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП) с тяжелыми последствиями происходит при выезде транспортных средств (ТС) на встречную полосу, съездов с полотна дороги, при падении с откосов и т.п. Наиболее эффективным средством увеличения безопасности дорожного движения в этих случаях является установка боковых дорожных удерживающих ограждений (ДО) в основном, барьерных металлических (БДО) и парапетных (бетонных и железобетонных). В последнее время все более широко стали применяться тросовые системы ДО. Общая протяженность БДО, как на дорогах России, так и за рубежом, в настоящее время существенно превышает протяженность других упомянутых видов боковых ДО.

В связи с повышением требований к безопасности дорог, введением Технического регламента Таможенного Союза - ТР ТС 014/2011 «Безопасность автомобильных дорог», далее - ТР, дорожные боковые удерживающие ограждения включены в перечень изделий, подлежащих сертификации в форме соответствия требованиям ТР. Сертификация дорожных ограждений предполагает обязательное проведение сертификационных натурных испытаний отобранных образцов продукции при их внедрении. Основой для обеспечения соответствия требований к устройству ДО являются различные нормативные документы, включенные в перечень ТР. В соответствии с этими стандартами для каждой марки дорожного ограждения должны быть определены так называемые потребительские

характеристики (уровень удерживающей способности, динамический прогиб и рабочая ширина ограждения).

Потребительские характеристики в соответствии с нормативными требованиями определяются и подтверждаются при так называемых «натурных испытаниях» ДО, которые проводятся в аккредитованных испытательных лабораториях [49]. Основной объем отечественных ДО проходит испытания в Испытательном центре НАМИ (ИЦ НАМИ) [26]. ИЦ НАМИ проводит испытания дорожных ограждений, начиная с 1979 г. Методики испытаний непрерывно совершенствуются в соответствии с требованиями норм, на основе этих испытаний формулируются и сами нормативные требования. Научный вклад ИЦ НАМИ трудно переоценить и практически до недавнего времени все исследования прочности и удерживающей способности дорожных ограждений основывались на экспериментальных изысканиях ИЦ НАМИ. Аналогичные испытательные центры созданы и за рубежом [31, 32, 33].

В основном у каждого изготовителя БДО имеется широкая линейка продукции, в ряде случаев у крупных отечественных и зарубежных изготовителей существует более 100 марок одного типа БДО, что обеспечивает их конкурентоспособность на рынке и оптимальное соответствие дорожным условиям. Проведение натурных испытаний большого количества марок ограждений является весьма затратным как по времени, так и по стоимости. Попытки определения потребительских характеристик ДО расчетным путем с помощью полуэмпирического инженерного анализа (работы ФАУ Росдорнии, МАДИ, Союздорнии, Университета Северной Каролины в Шарлотте, Техасского института транспорта, Технического университета Чалмерса в Гетеборге и др.) проводятся и до сегодняшнего времени. Однако невысокая точность приближенных методов не позволяла до сих пор произвести полноценную замену натурных испытаний расчетами.

Внедрение в расчетную практику современных программных комплексов нелинейного динамического анализа высокоскоростных процессов, основанных на

моделировании сложных систем методом конечных элементов (МКЭ), сделало в настоящее время возможным разработку конечно-элементных (КЭ) моделей БДО и симуляционного моделирования процессов ударного взаимодействия их с транспортным средством (ТС) - виртуальных испытаний, позволяющих определять параметры конструкций БДО и характеристик системы БДО-ТС при ударе. Однако внедрение так называемых виртуальных испытаний (как по схемам стендовых испытаний, так и по схемам натурных испытаний) в качестве сертификационных требует методического обоснования процедуры их использования в системе сертификации продукции, включая валидацию моделей путем сравнения с данными стендовых и натурных испытаний. Необходимым представляется также определение границ применимости виртуальных испытаний для различных случаев изменений в конструкции БДО по сравнению с конструкцией, испытанной путем натурных испытаний (изменение шага стоек, толщины балки, замена материала и т.д.)

Важной и актуальной задачей являются исследования по выбору КЭ-расчетных схем БДО разного типа и обоснование необходимых параметров, которые следует оценивать как влияющие на результаты и виртуальных испытаний.

Обоснование типов расчетных схем КЭ-анализа является отнюдь не тривиальной задачей. Высокая нелинейность процесса столкновения ТС с БДО требует обоснования выбора расчетных схем как элементов БДО, так и ТС. В процессе симуляционного моделирования наезда решаются задачи учета трения в системе, пластического деформирования элементов конструкций БДО и ТС с учетом больших перемещений, необходим учет скорости деформирования материала и выбора расчетных схем материалов. Рациональность выбора КЭ-расчетной схемы определяет, с одной стороны, скорость процесса расчета, а с другой - необходимую точность.

Важным и актуальным представляется на основе этих исследований решение задачи расширения применимости виртуальных испытаний и разработка методики

определения порядка проведения натурного и виртуального анализа при сертификации БДО, что позволяет разработать программу работ по сертификации этой продукции для предприятий дорожной отрасли.

Обоснованное применение виртуального анализа столкновений ТС с БДО позволяет также с известной осторожностью использовать этот подход для моделирования уже случившегося реально ДТП при наезде на БДО с целью проведения экспертизы и выявления причин ДТП.

Применение виртуального эксперимента с использованием КЭ-моделирования и симуляционного анализа для боковых БДО представляется актуальным также для оценки проектировочных решений при устройстве и выборе ограждений для различных категорий дорог и мостовых сооружений, учитывая класс дороги, кривизну, форму, ширину разделительной полосы и другие параметры.

Актуальным является и создание системы полуэмпирического инженерного анализа для исследования влияния конструктивных и технологических характеристик ДО, основанного уже на новом материале статистических данных натурных испытаний и статистике виртуальных испытаний. Разработка такой системы в форме методики аналитических расчетов, позволяющих без значительных затрат провести сравнительный анализ влияния параметров БДО на удерживающую способность и, таким образом, в кратчайший срок выбрать рациональное устройство БДО, является важной практической задачей.

Внедрение результатов исследований в практику дорожной отрасли, осуществляемое путем включения этих разработок в государственные и отраслевые нормативные документы, и их использование широким кругом изготовителей БДО должно быть подтверждено положительным опытом эксплуатации изделий.

Проведение исследований поведения боковых барьерных дорожных ограждений при наездах на них транспортных средств и разработка метода численного анализа с его экспериментальной валидацией является актуальной и

практически важной задачей для проектирования и эксплуатации безопасных дорог, решение которой позволит изготовителям дорожных ограждений значительно ускорить разработку и внедрение новых конструкций, пройти процедуры сертификации, а также будет способствовать повышению безопасности дорожного движения и долговечности этих важных элементов дорожного обустройства.

Цель и основные задачи исследования:

Цель работы - проведение исследований современных конструкций барьерных дорожных ограждений, формулировка требований к проектированию конструкций и устройству БДО на автодорогах, отвечающих новым подходам к обеспечению требований по безопасности и надежности, и на этой основе разработка экспериментально обоснованных методов виртуальных испытаний БДО с использованием современных математических методов конечно-элементного моделирования нелинейных динамических процессов соударения деформируемых конструкций, а также определение роли и места виртуального анализа в оценке соответствия конструкций обеспечению требований безопасности при проектировании автодорог, применение полученных решений для приближенной инженерной оценки влияния параметров БДО на их потребительские характеристики.

Для достижения поставленной цели в работе определены и решены следующие основные задачи:

- путем критического обзорного анализа отечественных и зарубежных нормативных документов, стандартов организаций-изготовителей БДО и на основе накопленного опыта по изучению характеристик различных БДО определен и научно обоснован необходимый перечень основных потребительских характеристик, необходимых для оценки безопасности и качества этих устройств;

- разработаны и обоснованы типовые расчетные схемы основных конструкций БДО и сформулированы требования к рациональным КЭ-моделям конструкций БДО, проведена валидация предложенных расчетных схем с учетом

расчетных КЭ-схем ТС на основе сравнения с результатами стендовых и натурных испытаний;

- численным анализом исследованы процессы деформации и разрушения различных БДО (дорожных односторонних, двухсторонних, мостовых конструкций) с использованием экспериментальных данных по деформации материала и конструкций БДО;

- сформулированы и предложены технические требования и методы контроля БДО и дополнительные рекомендации по правилам применения на автодорогах;

- с использованием накопленной статистики по результатам натурных и виртуальных симуляционных испытаний однотипных БДО обоснована методика так называемого аналитического инженерного анализа, которая позволяет проводить многофакторный эксперимент для оценки влияния различных конструктивных параметров ограждения на его удерживающую способность в ограниченном диапазоне изменения этих параметров;

- разработаны принципы и подходы к применению виртуального симуляционного анализа для оценки причин и последствий ДТП при наезде ТС на БДО разного типа с учетом дорожных условий и планировки дороги;

- разработана система и методика составления научно обоснованных рабочих программ, включающих натурные и виртуальные испытания для оценки соответствия группы БДО одного изготовителя требованиям ТР ТС при сертификации, позволяющая существенно экономить расходы на доводку и внедрение новых проектов автомобильных дорог.

Методы исследования

- методики натурных и стендовых испытаний с использованием современных средств и методов измерений;

- конечно-элементное моделирование нелинейных динамических процессов ударного взаимодействия деформируемых тел, материалов и

конструкций с использованием современного программного комплекса КЭ анализа быстротекущих процессов (ЬЗ-ОУЫЛ).

Научная новизна:

- на основе расчетно-экспериментальных исследований разработан метод симуляционного компьютерного анализа наезда транспортных средств на боковые барьерные дорожные ограждения с использованием конечно-элементного моделирования высокоскоростных динамических процессов соударения деформируемых тел;

- установлена область применения этого метода в форме виртуальных испытаний при сертификации дорожных барьерных ограждений;

- с использованием расчетного анализа на основе применения виртуальных испытаний различных конструкций определены преимущества и недостатки основных конструкций БДО;

- даны предложения по использованию вариантных виртуальных испытаний для анализа возможных причин ДТП и предложена схема анализа ДТП, связанных с наездами на ДО.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработана методика составления обоснованной и рациональной программы натурных, виртуальных испытаний для групп БДО одного изготовителя, которая рекомендована для использования при прохождении сертификации по ТР ТС 014/201 как изготовителям БДО, так и органам по сертификации;

- на основании проведенных исследований сформулированы основные технические требования к БДО, необходимые для проектирования новых конструкций;

- показана возможность использования разработанного метода виртуального симуляционного анализа для определения причин и анализа параметров ДТП с наездом ТС на БДО с учетом дорожных условий;

- проведенные исследования являются основой для разработки нормативных отраслевых дорожных методик (ОДМ) и разделов ГОСТ по техническим требованиям, правилам применения и устройству дорожных ограждений.

На защиту выносятся:

- аналитический обзор существующих конструкций БДО, нормативных документов и анализ существующих методов расчетно-экспериментального исследования конструкций БДО;

- разработка и обоснование метода симуляционного моделирования наезда ТС на БДО (виртуальных испытаний), основанного на использовании программного комплекса конечно-элементного динамического анализа высокоскоростных процессов соударения деформируемых тел;

- обоснованные рекомендации по проектированию БДО;

- предложения по применению виртуальных испытаний для сертификации БДО и анализа ДТП.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы заслушивались и обсуждались на:

- 103-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ), 6-7 июня.2018 г., Московская область, Дмитровский р-н, пос. Автополигон, Центр испытаний «НАМИ»;

- Международной конференции - International conference «Dynamical systems - theory and application (SDSTA-2017)», Lodz, Poland, 11-14 Deсember 2017.

- XXIX Международной конференции «Машиноведение и инновации. Конференция молодых учёных и студентов» МИКМУС-2017, 6-8 декабря 2017 г, г. Москва, Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, ул. Бардина, д. 4., М. Харитоньевский пер., д.4. ;

- II Российской научно-практической конференции "Инженерные технологии MSC Software для высших учебных заведений"(MSC-ВУЗ-2016), 14

апреля 2016 г., г. Москва, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64;

- 18-й Международной межвузовской научно-практической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых "Строительство -формирование среды жизнедеятельности 2015», 22-24 апреля 2015 г., г. Москва, НИУ «Московский государственный строительный университет» Ярославское шоссе, 26;

- IV Всероссийском дорожном конгрессе «Перспективные технологии в строительстве и эксплуатации автомобильных дорог», 16-17 декабря 2015 года; г. Москва, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64;

- 72-й Научно-методической и научно-исследовательской конференции, 29 января - 06 февраля 2014 г, секция надежности и проблем качества в автотранспортном комплексе, г. Москва, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64;

- 17-й ежегодной Российской конференции пользователей компьютерных систем инженерного анализа MSC Software - Форум MSC 2014 8-9 октября 2014 г. Москва.

Реализация работы. Материалы диссертационной работы были использованы при разработке нормативных документов Федерального дорожного агентства (РОСАВТОДОР): ОДМ 218.6.018-2016 «Рекомендации по правилам применения, устройству и эксплуатации тросовых и комбинированных дорожных ограждений на дорогах общего пользования», разработке межгосударственных стандартов ГОСТ 33 128 «Дороги общего пользования. Ограждения дорожные. Технические требования», ГОСТ 33 129 «Дороги общего пользования. Ограждения дорожные. Методы контроля»; в Технических отчетах по виртуальным испытаниям, необходимым для прохождения сертификации по ТР ТС 014/2011 организаций: ОАО «КТЦ «Металлоконструкция», ООО Предприятие «ПИК», АО «Точивест», ООО «Трансбарьер» и ряда других предприятий. Материалы работы

легли также в основу стандарта СТО предприятия ООО «МИП НИИ Механики и проблем качества» № 45029946-001 -2018 «Методика проведения виртуальных испытаний боковых дорожных удерживающих ограждений».

Публикации

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах, две из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы из 91 наименований, а также одного приложения. Работа содержит 147 страниц основного текста, включающего 17 таблиц, 110 рисунков и 1 приложение на 2 страницах.

При подготовке диссертационной работы использовались протоколы натурных испытаний ИЦ НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ» (ИЦ НАМИ), предоставленные изготовителями дорожных ограждений в процессе сертификации для проведения валидации моделей и проведения виртуальных испытаний.

Особые слова благодарности хотелось бы высказать сотрудникам ИЦ НАМИ, АО «КТЦ «Металлоконструкция», АО «Точивест», ООО «Трансбарьер», ООО Предприятие «ПИК» и ОАО «Завод Продмаш» за обсуждения работ и консультации.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности применения барьерных дорожных ограждений,

представления об основных преимуществах и недостатках, их роли в обеспечении безопасности на автомобильных дорогах

В условиях непрерывного повышения интенсивности дорожного движения увеличивается количество дорожно-транспортных происшествий, связанных с выездами ТС на полосу встречного движения или за пределы проезжай части. Основным элементом, позволяющим избежать выезда транспортного средства за пределы дороги, являются дорожные удерживающие боковые ограждения (ДО) [11].

Первые ограждения начали появляться на автомобильных дорогах в ХХ в., и очень быстро стало расти как их количество, так и виды конструкций. Основные общие требования к дорожным ограждениям приведены ниже [9, 10, 13, 15]:

- ограждение должно удержать наезд легкового автомобиля, автобуса и грузового транспортного средства;

- плавно изменять траекторию движения транспортного средства при наезде;

- обеспечивать простоту ремонта и замену поврежденных элементов.

В 1960-х годах было проведено множество испытаний ограждений, на основании которых были сформулированы требования к ДО [1, 15, 84]. Проведенные исследования позволили условно разделить ограждения на две группы - деформируемые и недеформируемые. К деформируемым ограждениям относятся тросовые и барьерные ограждения. К недеформируемым - парапетные ограждения и ограждения типа «криволинейный брус», представляющие собой железобетонную балку, жестко прикрепленную к стойкам, заглубленным в дорожную одежду (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Ограждение «Криволинейный брус»

Опыт эксплуатации ограждений типа «криволинейный брус» показал недостаточную удерживающую способность ограждения. Наклонная поверхность балки способствовала наезду и дальнейшему переезду ТС через ограждение. Несоответствие требованиям безопасности ограждений типа «криволинейный брус» было подтверждено исследованиями СоюздорНИИ [50].

Опыт эксплуатации деформируемых «эластичных» тросовых ограждений старой конструкции (рисунок 1.2) выявил недостаток, свойственный этому типу ДО. Ограждения обладали большим динамическим прогибом при ударе ТС и получали значительные повреждения из-за массивных стоек.

Рисунок 1.2 -Тросовые дорожные ограждения 1960-70-х. г.

Позже основное внимание было уделено доработке конструкций барьерных ограждений.

Конструкция барьерного ограждения 1960-70-х гг. представляла металлическую балку W-образного сечения, прикрепленную к жесткой стойке, выполненной из железобетона (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Дорожное барьерное ограждение 1960-х. гг.

Опыт эксплуатации ограждений, приведенных на рисунке 1,3, показал, что при наезде ТС происходит жесткий удар о стойку ограждения, что способствует развороту ТС и отрыву колеса, особенно при наезде легкового автомобиля.

Для предотвращения контакта колеса ТС и стойки В. Гиавотто предложил идею двухступенчатой работы ограждения [68]. Первая ступень предполагала работу ограждения при наезде легкового автомобиля. Вторая ступень рассчитывалась на восприятие нагрузок от грузовых автомобилей. В. Гиавотто предложил конструкцию ограждения, состоящую из двух параллельных двутавровых профилей, к которым крепилась W-образная балка (рисунок 1.4). Упругая деформация такой балки обеспечивала работу ограждения на первой ступени. А жесткое основание балки способствовало распределению нагрузки на несколько стоек и тем самым обеспечивалась вторая ступень работы ограждения.

Данная конструкция успешно прошла натурные испытания, но так и не получила широкого распространения из-за большой металлоемкости (65 кг/м), сложности монтажных и ремонтных работ.

Рисунок 1.4 - Конструкция барьерного ограждения В. Гиавотто

Для уменьшения веса конструкции были предложены БДО с применением консолей из прокатного двутавра. Консоли устанавливались между стойкой и балкой ограждения (рисунок 1.5) и должны были обеспечивать 1-ю ступень работы ограждения и предотвращать контакт легкового автомобиля со стойкой [75]. Таким образом, до 1970-х годов это решение обеспечивало необходимый уровень безопасности при наезде легкового автомобиля со скоростью до 60 км/ч.

Рисунок 1.5 - Барьерное ограждение 60-х г. с применением

П-образной консоли

В 1970-80-х г. появились легковые автомобили с клиновидной формой передней части, что вызывало «поднырывание» автомобиля при наезде на ДО, в связи с чем были проведены исследования по определению максимально допустимого расстояния от нижней кромки балки до уровня обочины на дороге, покрытия на мостовом сооружении или разделительной полосы [50, 84, 89].

Увеличение скоростей дорожного движения потребовало начать масштабные исследования по доработке существующих конструкций БДО. Оптимизация и доработка конструкций в основном проводились эмпирическим путем. Так, Б.М. Елисеевым было показано, что наезд ТС на БДО происходит в виде двух последовательных ударов, сначала передней частью ТС, а потом и задней частью [26].

В продолжение идеи В. Гиавотто и Б.М. Елисеева и анализируя проведенные результаты натурных испытаний, В. И. Шестериков пришел к выводу о необходимости соблюдения соразмерности несущей способности балки и стоек [50]. Для определения несущей способности элементов ограждений В.И. Шестериковым было проведено множество стендовых испытаний. Были получены данные, позволяющие определить несущую способность каждого элемента ограждения в отдельности. Первая ступень работы ограждения характеризовалась деформацией балки ограждения и полным смятием консоль-амортизатора (КА). В результате проведенных исследований была предложена конструкция ограждения, представляющая собой стойку из двутавра №12-16, балку W-образного профиля размерами 312х83х4 и КА. Эти работы проводились ФГУП РосдорНИИ и ИЦ «НАМИ».

ИЦ НАМИ, как уже указывалось выше внесен значительный вклад в исследование конструкций дорожных ограждений и, в частности, БДО [20, 32]. Основные работы проводились в содружестве с ФАУ «РОСДОРНИИ» (В.И. Шестериков) [28, 50-53]. В нашей работе мы широко используем материалы ИЦ НАМИ для сравнения и анализа расчетных моделей и результатов расчетного анализа.

В 1977 г. был выпущен альбом типовых решений дорожных ограждений [48], что в то время было прогрессивным решением. В [48] были разработаны конструкции ограждений с применением деревянных, железобетонных и металлических стоек (рисунок 1.6).

Железобетонное с W-образной балкой Общий вид Армирование

Стальное с W-образной балкой

Деревянное с W-образной балкой Из круглого леса Из пиленого леса

Ограждение из железобетона

Рисунок 1.6 - Дорожные ограждения по типовому проекту 503.0.17

В.П. Залуга и В.Я. Буйленко провели сравнение этих типов ограждений. БДО должны были обеспечивать безопасность при наезде как легковых автомобилей, так и автобусов и грузовых ТС, что определяло необходимость разработки универсальной конструкции [27].

Железобетонные ограждения и ограждения с применением стальных профилей (Ст.3) из двутавра №16 не удовлетворяли требованиям безопасности при наезде легкового автомобиля. БДО с применением деревянных стоек так же не получили широкого распространения, в первую очередь из-за низкой удерживающей способности ограждения. Как наиболее оптимальные и безопасные, были рекомендованы БДО с применением металлических стоек и с W-образной балкой.

В работах [2, 26] была обнаружена и подтверждена двухвариантность работы барьерного ограждения. Конструкция БДО должна быть сконструирована таким образом, чтобы при наездах легкового автомобиля кинетическая энергия расходовалась на деформации балки ограждения и компенсатора, что соответствует первому варианту работы БДО, а при наезде более тяжёлого ТС деформация воспринималась и стойкой.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тавшавадзе Бека Темурович, 2019 год

- 95 с.

12. ГОСТ Р 52606-2006 Технические средства организации дорожного движения. Классификация дорожных ограждений. - М. : Стандартинформ, 2007. -11 с.

13. ГОСТ Р 52607-2006 Технические средства организации дорожного движения. Ограждения дорожные удерживающие боковые для автомобилей. Общие технические требования. - М. : Стандартинформ, 2006. - 12 с.

14. ГОСТ Р 52721-2007 Технические средства организации дорожного движения. Методы испытаний дорожных ограждений: национальный стандарт Российской Федерации. - М. : Стандартинформ, 2007. - 18 с.

15. Грехем, М. Новый подход к проектированию ограждений на автомобильных дорогах / М. Грехем // Гражданское строительство (США). -1967.

- № 1. - С. 36-42.

16. Демьянушко, И.В. Устройство тросовых дорожных ограждений : Что нужно знать / И.В. Демьянушко, И.А. Карпов, С.А. Сторожев // Автомобильные дороги. - 2013. - № 10. - С. 96-101.

17. Демьянушко, И. В. Тросовым дорожным ограждениям дается путевка в жизнь / И.В. Демьянушко, И.А. Карпов // Дорожная держава. - 2014. - № 54. - С. 42-45.

18. Демьянушко, И.В. В целях снижения аварийности / И.В. Демьянушко, С.А. Сторожев, Р.А. Гусайханов // Дорожная держава. - 2015. - № 62. - С.81-86.

19. Демьянушко, И.В. Важная роль тросовых ограждений / И.В. Демьянушко, А.Г.Общев, С.Л. Сторожев // Автомобильные дороги. - 2012. - № 3. - С. 74-80.

20. Демьянушко, И.В. Использование виртуального эксперимента для определения технических параметров боковых удерживающих дорожных ограждений / И.В. Демьянушко, И.А. Карпов, Б.Т. Тавшавадзе, А.О. Крылов // Автомобильные дороги. - 2017. - № 6. - С. 5-8.

21. Демьянушко, И.В. Применение численных методов нелинейной динамики к решению проблем столкновений при наезде транспортных средств на дорожные барьеры безопасности / И.В. Демьянушко // IV Международная Школа-конференция молодых ученых «Нелинейная динамика машин», г. Москва, 18-21 апр. 2017 г. - М., 2017. - С. 56-64.

22. Демьянушко, И.В. Моделирование наезда автомобиля на стойку дорожного ограждения / И.В. Демьянушко, И.А. Карпов // Транспортное строительство. - 2013. - № 10. - С. 16-19.

23. Демьянушко, И.В. Расчет и моделирование поведения фронтальных дорожных ограждений/ И.В. Демьянушко, И.А. Карпов, Б.Т. Тавшавадзе//Наука и техника в дорожной отрасли. - 2018. №4 (50). - С.10-12.

24. Демьянушко, И.В. Современное состояние и перспективы инновационного развития в области строительства и эксплуатации дорожных ограждений на дорогах общего пользования/ И.В. Демьянушко, Б.Т. Тавшавадзе, А.В. Сергеева //Сборник научных трудов 4-го Всероссийского дорожного конгресса «Перспективные технологии в строительстве и эксплуатации автомобильных дорог».-М., 2015.-С. 82-90.

25. Исследование процесса удержания автомобиля дорожным ограждением и механизм защиты человека при данном ДТП [Элекронный ресурс] / Д.А. Загарин, А.А. Барашков, М.В. Лыюров // Журнал автомобильных инженеров. - 2010. - №2 (61). - Точка доступа: http://www.aae-press.ru/j0061/art018.htm

26. Елисеев, Б.М. К расчету деформативных и энергопоглощающих характеристик ограждений, стоек дорожных знаков и мачт освещения / Б.М. Елисеев // Совершенствование инженерных обустройств автомобильных дорог в

целях повышения безопасности дорожного движения : сб. науч. тр. / Союздорнии. - М., 1976. - С. 41-64.

27. Залуга, В.П. Пассивная безопасность автомобильной дороги / В.П. Залуга, В.Я. Буйленко. - М. : Транспорт, 1987. - 189 с.

28. Испытательный центр механических транспортных средств, запасных частей и принадлежностей НИЦИЛМТ Федерального государственного унитарного предприятия «Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно- исследовательский автомобильный и автомоторный институт «НАМИ» (ИЦ НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ»): [Электронный ресурс]. URL: http://www.autorc.ru

29. Каро-Маде, В.А. Методика расчета дорожных ограждений барьерного типа / В.А. Каро-Маде, П.К Малинин // Вопросы создания безопасных конструкций дорожных ограждений, опор дорожных знаков и мачт освещения : сб. науч. тр. / Союздорнии. - М., 1982. - С. 62-74.

30. Качанов, Л.М. Основы теории пластичности / Л.М. Качанов. - М. : Наука, 1969. - 420 с.

31. Лаборатория AISICO: [Electronic Resource]. - Режим доступа: URL: http ://www .aisico. it/en/crash-test.

32. Лаборатория Midwest Roadside Safety Facility University of Nebraska: [Electronic Resource]. - Режим доступа: URL: https://mwrsf.unl.edu.

33. Лаборатория TRANSPOLIS: [Electronic Resource]. - Режим доступа: URL: http://www.transpolis.fr.

34. Лыюров, М.В. Дорожные ограждения для автомобилей - важнейший элемент обустройства автомобильных дорог, влияющий на безопасность дорожного движения / М.В. Лыюров // Исследования, конструкции, технологии. -2014. - № 3. - С. 33-37.

35. Маслов, В. Ограждения с российскими тросами / В. Маслов // Автомобильные дороги. - 2015.- № 5. - С. 122-129.

36. ОДМ 218.5.007-2008 Методические рекомендации по устройству вертикальной разметки на металлических барьерных ограждениях с использованием защитных пластиковых панелей / Росавтодор. - М., 2008. - 12 с.

37. ОДМ 218.6.004-2011 Методические рекомендации по устройству тросовых дорожных ограждений для обеспечения безопасности на автомобильных дорогах / Росавтодор. - М., 2013.

38. ОДМ 218.6.016-2015 Рекомендации по применению компьютерного моделирования для анализа тросовых ограждений методом конечных элементов (МКЭ) / Росавтодор. - М., 2016. - 52 с.

39. ОДМ 218.6.017-2015 Методические рекомендации по применению дорожных ограждений различного типа на автомобильных дорогах федерального значения / Росавтодор. - М., 2013. - 45 с

40. ОДМ 218.6.018-2016 Рекомендации по правилам применения, устройству и эксплуатации тросовых и комбинированных дорожных ограждений на дорогах общего пользования / Росавтодор. - М., 2016. - 33 с.

41. Патент ООО «Трансбарьер». Барьерное ограждение удерживающее для автодорог/ В.А. Астров, А.И. Никольский, С.А. Ефремов, В. Н. Полосин, А.Т. Кирсанов, М.А. Новикова// Патент на изобретение №RU 2278199 опубл. 20.06.2016.

42. Решение коллегии Евразийской экономической комиссии от 29 декабря 2015 г. N 176 "О внесении изменений в решение коллегии Евразийской экономической комиссии от 18 сентября 2012 г. N 159". - Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_192127/92d3e3d03094ed76da5c1 5fa72b687f1cebd5931/.

43. СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги : актуализированная редакция СНИП 2.05.02-85. - М., 2013.

44. СТО 05765820-007-2017 Ограждения дорожные удерживающие боковые барьерного типа для автомобилей. Технические условия / АО «КТЦ

«Металлоконструкция». - Режим доступа: http://www.rosavtodor.ru/sto-rage/app/media/sto/30 11 17^о 05765820 007 2017.pdf

45. СТО 45029946-001-2018 Методика проведения виртуальных испытаний боковых дорожных удерживающих ограждений / ООО «МИП НИИ механики и проблем качества». - Режим доступа: http://niimech.ru.

46. Тавшавадзе, Б.Т. Влияние параметров стойки на динамический прогиб тросовых дорожных ограждений / Б.Т. Тавшавадзе, О.В. Титов // XXIX Международная конференция «Машиноведение и инновации. Конференция молодых учёных и студентов» МИКМУС-2017: Труды конференции. -М., 2018. -С. 221-226.

47. Тавшавадзе, Б.Т. Моделирование тросовых ограждений в городских паркингах/ Б.Т. Тавшавадзе// Автомобиль. Дорога. Инфраструктура.-2014.- №2(2).-С. 7.

48. Типовые проектные решения 503-0-17. Элементы ограждений автомобильных дорог / Союздорпроект. - Режим доступа: http://www. gostrf.com/ normadata/1/4293823/4293823012.pdf

49. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 014/2011. Безопасность автомобильных дорог : утв. решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 г. №827. - Режим доступа: https://www.gost.ru/document-Manager/rest/file/load/1515751427241

50. Шестериков, З.И. Испытания ограждающих устройств барьерного типа для мостов / З.И. Шестериков, В.В. Фролов // Вопросы создания безопасных конструкций дорожных и мостовых ограждений, опор дорожных знаков и мачт освещения : сб. науч. тр. / Союздорнии. - М., 1982. - С. 43-62.

51. Шестериков, В.И. Совершенствование нормативной базы и конструкций дорожных ограждений / В.И. Шестериков // Автомобильные дороги. - 2013. - № 3. - С. 52-57.

52. Шестериков, В.И. Необходима модернизация / В.И. Шестериков // Автомобильные дороги. - 2012. - № 3. - С. 66-70.

53. Шестериков, В.И. Особенности применения барьерных ограждений / В.И. Шестериков // Автомобильные дороги. - 2010. - № 3. - С. 62-67.

54. American Aassociation of State Highway and Transportation Officials. Roadside design guide. - 4th edition. - Washington d.c., 2011.

55. Atahan, A.O. Finite element simulation of a strong-post w-beam guardrail system / A.O. Atahan // Simulation. - 2002. - V. 78, N 10. - P. 587-599.

56. Benson, D.J. Computational Methods in Lagrangian and Eulerian Hydrocodes Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 99 (2-3). - P. 235-394. -Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/222486231.

57. BS EN 1317 - 1. Road restraint systems : Part 1: Terminology and general criteria for test methods. - London : BSI Standards Publication, 2010. - 40 p.

58. BS EN 1317 - 2. Road restraint systems : Part 2: Performance classes, impact test acceptance criteria and test methods for safety barriers including vehicle parapets. -London : BSI Standards Publication, 2010. - 32 p.

59. Buyuk, M. A multi-objective discrete design optimization algorithm for portable concrete barriers by coupling grey relational analysis with successive taguchi method / M. Buyuk, D. Marzougui, Cing-Dao Kan // NCAC working paper. - 2007.

60. Chen Wai-Fav. Plasticity for structural Engineers / Chen Wai-Fav, Han Da-Jian. - S.l. : J. Ross publishing, 1936. - 210 p. - Режим доступа: http : //bookre. org/reader?file=498052.

61. Computer simulation of the impact performance of a wire rope safety fence / M.B. Bateman e.a. // International Journal of Impact Engineering. -2001. - V. 25. - P. 67-85.

62. Crash Simulation Vehicle Models. 2017: [Electronic Resource]. - Режим доступа: URL: https://www.nhtsa.gov/crash-simulation-vehicle-models

63. Demiynushko, I. Developments of non-linear dynamics FEM simulation of the impact performance of road safety barriers with use of experimental validation of models»/Ir. Demiynushko, Il. Karpov, B. Tavshavadze// Сборник трудов Mathematical

and Numerical Aspects of Dynamical System Analysis (DSTA 2017.-Poland, Lodz). -S.I., 2017.-P. 165-175.

64. Development and evaluation of a MASH TL-3 31-inch W-beam median barrier : report N FHWA/TX-14/9-1002-12-8 / Akram Y. Abu-Odeh, Roger P. Bligh, Melinda I.M., Wanda I. Menge ; Texas A&M Transportation Institute, College Station, Texas, October 2013.

65. Evaluation of guardrail posts installed in asphalt mow strips by static finite element simulation / E. Bakhtiary, Seo-Hun Lee, D.W. Scott, L.K. Stewart, D.W. White // Open Journal of Civil Engineering. - 2017. - N 7. - 141-164.

66. Evaluation of roadside safety devices using finite element analysis / R.P. Bligh, A.Y. Abu-Odeh, M.E.Hamilton, N.R. Seckinger ; Texas Department of Transportation Research and Technology Implementation Office. - 2004. - April.

67. Finite element evaluation of two retrofit options to enhance the performance of cable median barriers / Howie Fang, D.C. Weggel, Jing Bi, M.E. Martin ; The University of North Carolina at Charlotte : Report N FHWA/NC/2008-10. - June 30. -2009.

68. Giavotto, V. Highways safety barriers / V. Giavotto, C. Caprile. - Siha, Roma, Milano, 1967.

69. Hallquist, J.O. LS-DYNA Theory manual / J.O. Hallquist ; Livermore Software Technology Corporation (LSTC). - Livermore (USA), 2006. -1576 p.

70. Hammonds, B.R. Crash test outcomes for three generic barrier types / B.R.Hammonds, R. Troutbeck // 25th ARRB Conference - Shaping the future: Linking policy, research and outcomes, Perth., Australia 2012. - Режим доступа: https://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Crash+Test+Outcomes+for+Three+Ge neric+Barrier+Types&author=B .R.+Hammonds%2C.

71. Hiermaie, S. Structures Under Crash and Impact / S. Hiermaie. - S.l. : Springer Science+Business Media, LLC, 2008. - 410 p.

72. Howie Fang. Median barrier placement on six-lane, 46-foot median divided freeways / Howie Fang, Ning Li, Ning Tian ; The University of North Carolina at Charlotte : Report N FHWA/NC/2009-04. - November 2010.

73. Krieg, R.D. Accuracies of Numerical Solution Methods for the Elastic-Perfectly Plastic Model / R.D. Krieg, D.B. Krieg // J. Pressure Vessel Technol., ASME.

- 1977. - V. 99. - P. 510-515.

74. Manual for Assessing Safety Hardware (MASH) Transition/ American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Second Edition

- Washington.-2016 -.279 p.

75. Moore, R.L. Recent developments in barrier design / R.L. Moore, V. Jehu // Traffic Engineering and Control. - 1968. - № 8.

76. NCAC 2004-W-002. Finite element modeling and validation of a 3-strand cable guardrail system / P. Mohan, D. Marzougui, N. Bedewi // NCAC Working paper.

- 2004. - October.

77. NCAC 2007-T-004. Development of a finite element model for w-beam guardrails / Technical summary. - 2007. - November.

78. Paar, H.G. Crash barrier research an application in the Netherlands / H.G. Paar // Highway Research Record. - 1970. - № 460.

79. Performance evaluation and placement analysis of w-beam guardrails behind curbs / Howie Fang, D.C. Weggel, Ning Li, M. Gutowski, R. Baker, E. Palta, D. Kuvila ; The University of North Carolina at Charlotte : Report N FHWA/NC/2013-10. -December 15. - 2014.

80. Performance Evaluation of NCDOT-beam Guardrails under MASH TL-2 Conditions / Howie Fang, M. Gutowski, Ning Li, M. Disogra : Report N FHWA/NC/2012-11. - November 2013. - Режим доступа: -https://www.researchgate.net/publication/293653444_Performance_Evaluation_of_NC DOT_W-beam_Guardrails_under_MASH_TL-2_Conditions.

81. Portable traffic barrier for maintenance operations / Report FHWA/TX-05/0-4692-1 / R. Bligh, S. Nauman, W. Menges, R. Haug ; Texas Department of Transportation. - Austin, 2005. - 70 p.

82. Recommended Procedures for the Safety Performance Evaluation of Highway Features, National Cooperative Highway Research Program / H.E. Ross, D.L. Sicking, R.A. Zimmer, J.D.Michie : Report 350. - Washington : National Academy Press, 1993.

83. Road Safety Approved Crash Barriers: [Electronic Resource]. - Режим доступа: URL: http://www.ingalcivil.co.nz/products/road-safety-barriers/guardrail/ezy-guard-smart.

84. Roadside safety design for small vehicles / National cooperative highway reserch program : Report № 318. -1989.

85. Structures under crash and impact. Continuum mechanics, discretization and experimental characterization / Stefan Josef Hiermaier; Fraunhofer Institut f ur Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institu, Freiburg, Germany, 2008. - 419 p.

86. Veneziano, D. Xongx in li portable concrete barrier condition and transition plan synthesis / D. Veneziano ; Western Transportation Institute College of Engineering Montana State University Bozeman, USA. - S.L., 2012. - 92 p.

87. Vesenjak, M. Computational simulation of road safety barriers using LS-DYNA / M. Vesenjak, M. Borovinsek, Z. Ren // LS-DYNA Anwenderforum, Frankenthal, Germany. - 2007. - 1 - 18 s.

88. Viner, J.G. Implications of small passenger cars on roadside safety / J.G. Viner // 27th Annual Proceedings, American Association for Automotive Medicine. -S.l., 1983. -P. 357.

89. Wai-Fav Chen. Plasticity for structural Engineers / Wai-Fav Chen, Da-Jian Han. - S.l. : J. Ross publishing, 2007. - 210 p.

90. Wilkins, M.L. Use of Artificial Viscosity in Multidimensional Shock Wave Problems / M.L. Wilkins // Journal of Computational Physics. - 1980. - N 36. - P. 281303.

91. Wright, A.E. Characterizing guardrail steel for ls-dyna3d simulations / A.E. Wright // Transportation Research Record. - 1996. - N 1528. - P. 138-145.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Рекомендации по систематизации нормативных документов в области ДО

Стандарты, включенные в перечень для соблюдения ТР ТС 014/2011 Стандарты, не включенные в перечень для соблюдения ТР ТС 014/2011 Действующие ОДМ

МГСТ ГОСТ Р МГСТ ГОСТ Р

ГОСТ 26804-2012 Ограждения дорожные металлические барьерного типа. Технические условия (рекомендуем прекратить применение) ГОСТ Р 52289-2004 Технические средства организации дорожного движения. Правила применения дорожных знаков, разметки, светофоров, дорожных ограждений и направляющих устройств ГОСТ 31970-2012 Технические средства организации дорожного движения. Методы испытаний дорожных ограждений (рекомендуем прекратить применение) ГОСТ Р 52606-2006 Технические средства организации дорожного движения. Классификация дорожных ограждений (рекомендуем прекратить применение) ОДМ 218.5.007-2008 Методические рекомендации по устройству вертикальной разметки на металлических барьерных ограждениях с использованием защитных пластиковых панелей

ГОСТ 33127-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Классификация (рекомендуется переработка) ГОСТ 31994-2013 Технические средства организации дорожного движения. Ограждения дорожные удерживающие боковые для автомобилей. Общие технические требования. (рекомендуем прекратить применение) ГОСТ Р 52607-2006 Технические средства организации дорожного движения. Ограждения дорожные удерживающие боковые для автомобилей. Общие технические требования. ОДМ 218.6.004-2011 Методические рекомендации по устройству тросовых дорожных ограждений для обеспечения безопасности на автомобильных дорогах

ГОСТ 33128-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Технические требования ГОСТ Р 52721-2007 Технические средства организации дорожного движения. Методы испытаний дорожных ограждений ОДМ 218.6.016-2015 Рекомендации по применению компьютерного моделирования для анализа тросовых ограждений методом конечных элементов (МКЭ)

Стандарты, включенные в перечень для соблюдения ТР ТС 014/2011 Стандарты, не включенные в перечень для соблюдения ТР ТС 014/2011 Действующие ОДМ

МГСТ ГОСТ Р МГСТ ГОСТ Р

(рекомендуется переработка) рекомендуем прекратить применение)

ГОСТ 33129-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Методы контроля (рекомендуется переработка) ОДМ 218.6.017-2015 Методические рекомендации по применению дорожных ограждений различного типа на автомобильных дорогах федерального значения

ОДМ 218.6.018-2016 Рекомендации по правилам применения, устройству и эксплуатации тросовых и комбинированных дорожных ограждений на дорогах общего пользования