Технология стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.01, кандидат технических наук Допперт, Вячеслав Анатольевич

• Допперт, Вячеслав Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Допперт, Вячеслав Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ.

1.1 Анализ тртнспортно-технологических схем освоения лесных массивов.

1.2 Состояние теории и практики стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог.

1.3 Цель и задачи исследования.

2 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УПЛОТНЯЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ.

2.1 Влияние параметров катка и свойств уплотняемого материала на контактную поверхность вальца.

2.2 Анализ параметров катков с металлическим вальцом при уплотнении дорожных покрытий нежесткого типа.

2.3 Влияние параметров вибрации на ходовые качества уплотняющих машин.

2.4 Выводы.

3 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА КАЧЕСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ.

3.1 Влияние температуры на процессы строительства дорожных покрытий нежесткого типа.

3.2 Моделирование тепловых процессов при строительстве дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.

3.3 Влияние температуры на свойства асфальтобетонных смесей.

3.4 Влияние температуры на деформационно-прочностные характеристики асфальтобетонных смесей.

3.5 Выводы.

4 ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ НЕЖЕСТКОЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ ДИНАМИЧЕСКИМ НАГРУЖЕНИЕМ.

4.1 Основные исходные закономерности.

4.2 Модули упругости, соответствующие периоду наибольшего ослабления дорожной одежды.

4.3 Исследование снижения модуля упругости дорожной одежды в процессе ее эксплуатации.

4.4 Основы методики оценки прочности нежесткой дорожной одежды.

4.5 Выводы.

5 ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТАДИЙНОГО ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ.

5.1 Математическое представление экономических показателей эксплуатационной эффективности лесовозных автомобильных дорог.

5.2 Методика формирования исходных данных для повышения экономических показателей эксплуатационного уровня лесовозных автомобильных дорог.

5.2.1 Общие положения.

5.2.2 Определение затрат на дорожно-строительные работы.

5.2.3 Методика определения перспективной интенсивности движения.

5.2.4 Определение дорожно-эксплуатационныхрасходов.

5.2.5 Определение скорости движения лесовозных автопоездов.

5.2.6. Влияние дисперсии скоростей лесовозных автопоездов на эффективность их работы.

5.2.7. Исследование влияния продольного уклона на дисперсию скорости.

5.3 Обоснование стратегии стадийного повышения эксплуатационноэкологического уровня лесовозных автомобильных дорог.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог»

Актуальность темы. Лесопромышленный комплекс является одним из наиболее сложных и крупных среди других производственно-хозяйственных и социально-экономических комплексов. Именно в нём период социально-политического переустройства России в наиболее острой форме выявил проблемы, обусловленные несовершенством основ организации и управления лесотранспортным процессом, а также проблемы, связанные со стабилизацией экономических отношений.

Развитие транспортно-дорожной сети - один из главных приоритетов в работе Правительства России. Об этом свидетельствует новая Федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы-России на 2010-2015 годы», и принятая недавно «Транспортная стратегия» Российской Федерации на период до 2030 года. На первое место поставлены общесоциальные и общеэкономические стратегические целевые ориентиры, направленные на доступность и качество транспортных услуг, снижение аварийности, рисков и угроз безопасности по видам транспорта в загрязнении- окружающей среды.

Хорошие автомобильные дороги обеспечивают устойчивую работу всех звеньев лесозаготовительного производства. Это позволяет максимально использовать основные фонды, поднять уровень организации всего лесозаготовительного производства в целом, повысить эффективность развития российской экономики и, как следствие, увеличить конкурентоспособность российской продукции по отношению к зарубежной.

Одним из путей повышения эксплуатационных качеств автомобильных дорог является совершенствование технологий устройства асфальтобетонных покрытий. От качества выполнения процессов укладки и уплотнения горячих смесей зависит работоспособность дорожных покрытий в период эксплуатации автомобильных дорог.

Метод стадийного строительства больше всего применим для дорожной одежды, которую по мере роста интенсивности движения требуется усилить в целом по дороге, или на отдельных экономических перегонах в процессе нового строительства или при капитальном ремонте.

Указанное выдвигает рассматриваемую проблему в число важнейших народнохозяйственных и социальных задач, подчеркивая ее актуальность.

Цель и задачи исследования; Цель исследования состоит в разработке технологии повышения § эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных: дорог на основе анализа и математического; моделирования s процессов их функционирования.

Исходя»из поставленной" цели, в диссертации решаются следующие основные задачи:

1. Разработать модели взаимодействия! жесткого: вальца с материалом покрытия! при статическом и динамическом: режимах: уплотнения: и установить параметры контакта вальца катка с учетом прочностных свойств материала:

2. Разработать? модель «покрытие-основание» для* моделирования- теплового процесса в дорожной одежде.

3. Разработать методику оценки: прочности нежёстких дорожных одежд.

4. Разработать алгоритм стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог. V

Объектом исследования являются прочность дорожной одежды - и эксплуатационно-экологический уровень лесовозных автомобильных дорог.

Предметом исследования; являются математические модели; и методы стратегии повышения» эксплуатационно-экологического уровня; лесовозных автомобильных: дорог.

Методы исследования. Исследования? прочности^ дорожной одежды и повышение эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог проводятся с использованием методов динамического программирования, оптимизации процессов и исследования теории алгоритмов и структур данных.

Научная новизна результатов заключается в решении комплекса задач по повышению эксплуатационно-экологического-уровня лесовозных автомобильных дорог по результатам математического моделирования процесса функционирования лесовозных автомобильных дорог, с определением технико-экономических, энергетических, экологических показателей.

К числу важнейших результатов диссертации, обладающих научной новизной относятся следующие:

1*. Теоретическое обоснование параметров уплотняющего оборудования дорожного покрытия, отличающееся возможностью повысить прочность дорожных одежд на 4.8 %.

2. Аналитические зависимости теплофизических характеристик асфальтобетонных смесей от их состава и температуры, отличающиеся тем, что позволяют определить, предел прочности горячего асфальтобетона от технологических параметров процесса уплотнения:

3. Общие принципы методики оценки прочности дорожных одежд нежёсткого типа, отличающиеся тем, что позволяют выявлять участки наибольшего снижения прочности дорожной одежды.

4. Метод стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог, отличающийся тем, что позволяет выявлять- участки с неудовлетворительными эксплуатационно-экологическими качествами на* основе анализа ДТП; показателей токсичности, различных дефектов.

На защиту выносятся:

1. Закономерности взаимодействия вальца катка с материалом, позволяющие оценивать его напряженное состояние в процессе уплотнения.

2. Математическая модель «покрытие-основание» параметров конструктивных слоёв лесовозных автомобильных дорог.

3. Методика оценки прочности нежёстких дорожных одежд динамическим нагружением.

4. Алгоритм повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог в системе автоматизированного проектирования.

Практическая значимость и реализация результатов работы связана с использованием основных её положений:

- методика выбора параметров уплотняющих машин с учётом прочностных характеристик асфальтобетона;

- математическая модель «покрытие-основание», позволяющая регулировать процесс формирования макроструктуры дорожного покрытия в процессе строительства;

- закономерности для определения допустимого снижения требуемого модуля упругости в процессе эксплуатации дорожной одежды;

- рекомендации по .стадийному повышению эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог, позволяющие увеличить эффективность использования капитальных- вложений и управлять процессом развития дорог во времени.

Разработанные на основе полученных результатов математические модели, рекомендации, алгоритмы и программа для ЭВМ использовали: центр Дорожно-мостового проектирования «Магистраль» - при разработке проектов автомобильных дорог, ОАО «ВоронежГипродорНИИ» - при строительстве дорожных одежд нежёсткого типа.

Разработанные алгоритмы и программы используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», ГОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет» при подготовке инженеров лесотехнического профиля.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований докладывались автором на ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» (2006, 2007, 2008 гг.).

Личное участие автора в получении результатов. Работа выполнена по программе ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» на 2000-2010 гг. (№ гос. регистрации 01.200103889). Разработана стратегия повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог и методы оценки прочности дорожной одежды. Все работы по организации эксперимента, обработке данных, их анализ и математическое моделирование выполнены автором при консультации научного руководителя доктора технических наук, профессора Курьянова В.К.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 7 научных работах, в том числе 2 работы, в изданиях, определенных ВАК Ми-нобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Содержание диссертации изложено на 190 страницах печатного текста, 33 таблиц и 33 рисунках. Список использованных источников включает 162 наименования, в том числе 11 на иностранных языках. Приложение включает таблицы, акты и другие материалы по теме диссертации.

Заключение диссертации по теме «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства», Допперт, Вячеслав Анатольевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработаны модели взаимодействия жесткого вальца с материалом покрытия при статическом и динамическом режимах уплотнения и установлены параметры контакта вальца катка с учетом прочностных свойств материала.

2. Разработана математическая модель «покрытие-основание», описывающая параметры конструктивных слоев автомобильной дороги и позволяющая моделировать тепловые процессы, происходящие в дорожных одеждах из горячих асфальтобетонных смесей.

3. Разработана методика оценки прочности нежестких дорожных одежд динамическим нагружением, позволяющая определить модуль упругости дорожной одежды соответствующего моменту наибольшего снижения его прочности и определить величину требуемого модуля упругости в любой год службы покрытия.

4. Разработан алгоритм стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог. Исследовано влияние природно-производственных условий и принятых геометрических и конструктивных элементов на эффективность лесовозных автомобильных дорог.

5. В работе даны практические рекомендации по использованию алгоритмов, программ при реализации мероприятий как по стадийному повышению эксплуатационно-экологического уровня, так и при строительстве и эксплуатации лесовозных автомобильных дорог.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Допперт, Вячеслав Анатольевич, 2009 год

1. Автомобильные дороги. Совершенствование методов проектирования и строительства Текст. / В.М. Сиденко, С.Т. Батраков, М.И. Волков и др. -Киев: 1973.-230с.

2. Агамизарян, Л.С. Анализ и построение диаграмм динамики транспортного потока на основе экспериментальных данных Текст. / Л.С. Агамизарян, Н.Ш. Никурадзе. Труды Грузинского политехнического института, 1976; №6 (188). - С.19-26.

3. Айталиев, Ш.А. Моделирование нестационарного температурного режима дорожных конструкций Текст. / Ш.А. Айталиев, Б.Б. Телтаев. Известия ВУЗов. Строительство, 2006, №8. - С.65-69.

4. Алябьев, В.И. Сухопутный транспорт леса Текст. / В.И. Алябьев, Б.А. Ильин, Б.И. Кувалдин. М.: Лесная промышленность, 1990. - 416 с.

5. Андреев, Г.С. Экспериментальные исследования комбинированного катка Текст. / Г.С. Андреев, В.Я. Балакирев. Труды ВНИИСтройдормаш. -М-.: 1985, №102. -С.62-68.

6. Андрейченко, Ю.Я. Кинетика остывания слоя асфальтобетона в процессе строительства покрытий Текст. / Ю.Я. Андрейченко, В.Н. Владимиров, В.И. Драбкин. Труды СОЮЗДОРНИИ. - М.: 1976, Вып.84. - С.143-153.

7. Апестин, В.К. Испытания и оценка прочности нежестких дорожных одежд Текст. / В.К. Апестин, A.M. Шак, Ю.М. Яковлев. М.: Транспорт, 1977.-102 с.

8. Апестин,- В.К. Расчет снижения модулей упругости нежестких дорожных одежд в процессе эксплуатации автомобильных дорог Текст. / В.К. Апестин, А.М. Шак, Ю.М. Яковлев. Труды ГипродорНИИ, 1974, Вып.8. -С. 120-135.

9. Артемьев, К.А. Дорожные машины. Машины для устройства дорожных покрытий Текст. / К.А. Артемьев. -М.: Машиностроение, 1982. 310 с.

10. Бабков, В.Ф. Дорожные условия и режимы движения автомобилей , Текст. / В.Ф. Бабков, М.Б. Афанасьев, А.П. Васильев. М.: Транспорт, 1967.- 227 с.

11. Бабков, В.Ф. Современные автомобильные магистрали Текст. / В.Ф. Бабков. М.: Транспорт, 1974. - 280 с.

12. Бабков, В.Ф.* Проектирование автомобильных дорог Текст. / В.Ф. Бабков, О.В. Андреев, М.С. Замахаев. -М.: Транспорт, 1979. 367 с.

13. Бадалов, В.В. Рациональная технология уплотнения асфальтобетонных. смесей Текст. / В.В. Бадалов, А.А. Шестопалов. — Автомобильные дороги, 1972, №6. С. 19.

14. Бадалов, В.В. Изменение температуры асфальтобетона в процессе уплотнения Текст. / В.В. Бадалов, А.Ф. Зубков. Автомобильные дороги, 1973, №9. -С.7.

15. Батраков, 0:Т. Приведение оценки прочности нежестких дорожных одежд к расчетному периоду Текст. / О.Т. Батраков; Ю.О. Балаценко. — Автомобильные дороги, 1984; №5 С. 13.

16. Бауман, В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве Текст. / В.А. Бауман, И.И. Быховский. М.: Высш. шк., 1977. - 253с.

17. Белан, А.А. Определение модуля упругости при обследовании дорожных одежд Текст. / А.А. Белан, Б.С. Радовский. — Автомобильные дороги, 1976, №10.-С. 6-7.

18. Белоусов, Л.И. Выбор способа уплотнения и ровность асфальтобетонных покрытий Текст. / Л.И. Белоусов, Н.Я. Хархута. Автомобильные дороги, 1974, №6. - С.20-21.

19. Вельский, А.Е. Расчеты скоростей движения на автомобильных дорогах Текст. / А.Е. Бельский. М.: Транспорт, 1966. — 122 с.

20. Бельский, А.Е. Уравнение движения автомобиля на вертикальной кривой Текст. / А.Е. Бельский. Труды Харьковского автомобильно-дорожного института, 1956, вып. 19. — С. 85-92.

21. Бибик, П.М. Определение основных параметров вибрационных катков статистическими* методами Текст. / П.М. Бибик, Е.Б. Ильев — Автомобильный транспорт и,дороги: сб. — Киев: 1970. — С.96.

22. Бируля, А.К. Влияние интенсивности автомобильного движения'на его скорость Текст. / А.К. Бируля. — Труды Харьковского автомобильно-дорожного института, 1957, вып. 19. С. 15-22.

23. Бируля, А.К. Методы исследования движения на автомобильных дорогах Текст. / А.К. Бируля: Труды Харьковского автомобильно-дорожного института, 1954, №17.— С. 13-33.

24. Бируля, А.К. Исследование закономерностей автомобильного г движения для установления расчетных характеристик проектируемых дорог Текст. / А.К. Бируля. Труды Харьковского автомобильно-дорожного института, 1962, вып.9. - С. 8-20.

25. Бируля, А.К. Работоспособность дорожных одежд Текст. / А.К. Бируля, С.М. Михович. М".: Транспорт, 1968. - 172с.

26. Блехман, И.И. Вибрационные перемещения Текст. / И.И. Блехман, Г.Ю. Дженалидзе. -М*.: Наука, 1964. 374с.

27. Богословский, В.Н. Строительная теплофизика Текст. / В.Н. Богословский: М.: Высш. шк., 1970. - 374с.

28. Богуславский, A.M. Дорожные асфальтобетонные покрытия Текст. / А.М: Богуславский. М.: Высш. шк., 1965. — 115с.

29. Быховский, И:И. Основы, теории вибрационной техники Текст.f / И.И. Быховский. -М.: Машиностроение, 1969. 348с.

30. Варганов, С.А. Установление рациональных режимов работы самоходных виброкатков Текст. / С.А. Варганов. Строительство и дорожные машины, 1958, №10. — С.10-11.

31. Великанов, Д.П. Эксплуатационные качества автомобиля Текст. / Д.П. Великанов. -М.: Транспорт, 1969. — 233 с.

32. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд Текст. / Под ред. Н.А. Пузакова, И.А. Золотаря, В.М. Сиденко [и др.] М.: Транспорт, 1971. - 416с.

33. Вибрационные катки и виброплиты, выпускаемые фирмами ФРГ Текст.,/ НИИСтройдоркоммунмаш: — М.: 1967. 38с.

34. Гезенцвей, Л.Б., Дорожный асфальтобетон Текст. / Л.Б. Гезенцвей. М.: Транспорт, 1976. - 320с.

35. Грубник, Г.А. Рациональные границы и пути расширения области применения вибрационного метода уплотнения грунтов Текст. / Г.А. Грубник. Труды ЛКВВИА*им. А.Ф. Можайского, 1958, №230. - С. 54-58.

36. Говорущенко, Н.Я. Основы теории эксплуатации автомобиля Текст. / Н.Я. Говорущенко. М.: Высшая школа, 1971. - 232 с.

37. Допперт, В.А. Влияние температуры на процессы строительства дорожных покрытий нежёсткого типа Текст. / В.А. Допперт-// Бюллетень транспортной информации (БТИ). Информационно-практический журнал. -№2 (164), февраль 2009. С.31-33.

38. Допперт, В.А. Особенности строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей Текст. / В.А. Допперт, Е.В. Кондрашова; ВГЛТА. Воронеж, 2009: - 39 с. - Деп. в ВИНИТИ-16.02.2009; № 77-В2009.

39. Дороги и транспорт лесной промышленности Текст. / под ред. проф. И.И! Леоновича. Минск: Высшая школа, 1979. - 415 с.

40. Дрю, Д. Теория транспортных потоков и управление ими Текст. / Д. Дрю. -М.: Транспорт, 1972. 424 с.

41. Дубков, В.В. Исследование кинетики нагревания рабочих органов катков в процессе уплотнения асфальтобетонной смеси Текст. / В.В. Дубков, В.Б. Пермяков. Известия ВУЗов. Строительство, 2005, №3. - С.91-96.

42. Дубелир, Г.Д. Проектирование автомобильных дорог Текст. / Г.Д. Дубелир. М.: Дориздат, 1963. - 400 с.