Введение к работе
Актуальность темы: Повышение уровня автомобилизации приводит к резкому увеличению нагрузок на дорожные покрытия. Основная часть существующей сети автомобильных дорог России проектировалась и строилась во второй половине прошлого столетия с расчетной нагрузкой на ось автомобиля 60 кН. На сегодняшний день данный показатель возрос до 115 кН. Ежегодно объем «недоремонта» существующей сети продолжает увеличиваться, несмотря на постоянное увеличение финансирования дорожной отрасли. До 60% от общей протяженности автомобильных дорог федерального значения требуют проведения ремонтных работ, более 50% дорог нуждаются в усилении дорожной одежды, около 30 % - в улучшении ровности покрытия, а на 40% необходимо выполнить работы по повышению коэффициента сцепления, поэтому важное значение в последнее время придается разработке ресурсосберегающих технологий ремонта автомобильных дорог, позволяющих увеличить межремонтный срок и обеспечить безопасность дорожного движения в межремонтные сроки за счет обеспечения стабильной шероховатости покрытий во времени и повышенной работоспособности покрытий в связи с постоянно увеличивающейся интенсивностью дорожного движения.
Объект исследования - автомобильные дороги общего пользования Свердловской области.
Предмет исследования - шероховатая поверхностная обработка, теория и практика ее устройства на автомобильных дорогах Свердловской области.
Цель работы - развитие теории и практики устройства шероховатой поверхностной обработки на основе применения тетраэдрального щебня.
Основные задачи.
-
Выполнить анализ состояния проблемы. Провести анализ исходных материалов, технологий и практического опыта в зарубежных странах и РФ.
-
Установить влияние формы щебня шероховатой поверхностной обработки на сцепление колеса с автомобильной дорогой.
-
Оценить влияние факторов на приживаемость шероховатой поверхностной обработки путем проведения многофакторного эксперимента в лабораторных условиях.
-
Разработать и внедрить методику лабораторного определения коэффициента приживаемости.
-
Оценить влияние приживаемости шероховатой поверхностной обработки путем устройства и мониторинга экспериментальных участков.
-
Разработать и внедрить в дорожном хозяйстве Свердловской области новую нормативно-техническую документацию.
7. Обосновать технико-экономическую эффективность предложенных решений.
Основные положения, выносимые на зашиту.
1. Математическая модель планирования многофакторной задачи, целью которой является определение факторов, определяющих приживаемость шероховатой поверхностной обработки.
-
Новый вид щебня - тетраэдральный по устройству шероховатых слоев износа автомобильных дорог.
-
Методика оценки технико-экономической эффективности применения нового вида щебня.
Научная новизна:
- выявлены закономерности изменения эксплуатационных свойств автомобильных дорог при устройстве шероховатой поверхностной обработки (долговечность), выраженные коэффициентом приживаемости щебня в зависимости от расхода и качества вяжущего (катионной битумно-полимерной эмульсии «Эмульдор») и расхода и грунолометрии (формы зерна) применяемого щебня;
разработана методика определения коэффициента приживаемости на приборе Виалита с применением эмульсии;
внедрен новый материал при ремонте автомобильных дорог Свердловской области - щебень тетраэдральной формы (патент на полезную модель РФ № 51033).
Достоверность полученных результатов. Научные положения, выводы и рекомендации работы обоснованы с использованием современных методов научных исследований, подтверждены результатами статистической обработки экспериментальных данных, апробацией и внедрением результатов исследований в производство.
Эмпирической базой и информационной основой диссертации являются участки
автомобильных дорог Екатеринбург - Полевской, Первоуральск - Битимка - Шаля,
Новоуткинск - Коуровка - д.о.Шишимский, Ревда - Дегтярск - Курганове, Нижний Тагил -
Серов, Ревда - Мариинск - Краснояр, построенные на территории Свердловской области в
период с 2001 по 2004 годы. Проведен анализ опубликованных материалов министерств и
ведомств Российской Федерации, отраслевых научных организаций и информационных
центров промышленности и транспорта, нормативно-технической базы (Госстандарт,
Росстрой, Росавтодор, Информавтодор), научно-технических публикаций и
периодических изданий, отчетов НИР ОАО СНПЦ Росдортех, Уральского филиала ФГУП «Росдорнии», методических разработок.
Комплекс выполненных исследований позволил сформировать новый научный подход к устройству шероховатой поверхностной обработки.
Практическая значимость заключается в развитии методологии применения в дорожном хозяйстве технологии синхронного распределения вяжущего и щебня, совершенствовании методов определения фактического расхода вяжущего и щебня, внедрении нового материала при устройстве шероховатой поверхностной обработки -щебня с тетраэдральной формой зерен.
На основе выполненных исследований разработана и внедрена в дорожном хозяйстве Свердловской области новая нормативно-техническая документация:
территориальные методические рекомендации;
методика лабораторных испытаний определения коэффициента приживаемости. Научные положения и предложенные практические рекомендации использованы
СОГУ «Управление автомобильных дорог», ФГУ «Федеральное управление автомобильных дорог «Урал» Федерального дорожного агентства, подрядными и научными организациями при разработке инновационных дорожных проектов, опытно-экспериментальных работ и строительно-монтажных работ.
Методы исследования. Применен системный анализ экспериментальных лабораторных испытаний, теории планирования эксперимента, теории подобия и теории размерности.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены и обсуждены на научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях: международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» г. Екатеринбург, 2006 год; межрегиональной конференции «Стратегия развития автодорожного хозяйства: эффективность, качество, инновации Уральский федеральный округ» г. Екатеринбург, 2007 год; международной научно-технической конференция «Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе» г. Пермь, 2005 год; семинара «Новые технологии проектирования и устройства дорожных покрытий с шероховатой поверхностью» г. Владимир, 2006 год; на круглых столах в рамках выставки «Магистраль -2007» г. Нижний Тагил, 2007 год; на научно-технических советах СОГУ «Управление автомобильных дорог» и технических совещаниях ФГУ «Федеральное управление автомобильных дорога «Урал» Федерального дорожного агентства».
Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 научных работ.
Получен патент на полезную модель РФ № 51033 Дорожная одежда.
Личное участие автора заключается в непосредственном участии в подготовке методики лабораторных испытаний, мониторинге автомобильных дорог, планировании эксперимента, проведении лабораторных испытаний, устройстве и мониторинге опытно-экспериментальных участков, разработке территориальных методических рекомендаций, разработке методики лабораторных испытаний по определению коэффициента приживаемости. В рамках исполнения должностных обязанностей куратора ФГУ «Федеральное управление автомобильных дорога «Урал» Федерального дорожного агентства» при личном участии автора введено в эксплуатацию 38,886 км законченных ремонтом участков по устройству шероховатой поверхностной обработки на автомобильных дорогах общего пользования федерального значения IP 351 Екатеринбург - Тюмень, IP 242 Пермь - Екатеринбург.
Структура диссертации. Структура программ и проектов по теме диссертации, отражающая логику предложенной научной концепции развития систем ремонта автомобильных дорог, представлена на рис. 1.
Рис. 1. Логическая структура диссертации
Расшифровка проектов, рис. 1:
по программе 1: 1.1. Особенности выбора, характеристики и требования к материалам,
применяемым при устройстве поверхностных обработок; 1.2. Анализ зарубежного опыта;
1.3. Анализ отечественного опыта.
по программе 2: 2.1. Прочностные расчеты поведения каменного материала в
шероховатой поверхностной обработке; 2.2. Тормозные свойства.
по программе 3: 3.1. Планирование эксперимента; 3.2. Построение уравнения регрессии,
выбор факторов; 3.3. Экспериментально - лабораторные исследования.
по программе 4: 4.1. Мониторинг эксплуатируемых участков автомобильных дорог
общего пользования регионального значения; 4.2.Устройство опытно-экспериментальных
участков; 4.3. Расчет и построение диаграммы торможения автомобильного транспорта
при экстренном торможении.
по программе 5: 5.1. Определение алгоритма выполнения технико-экономического
обоснования; 5.2. Оценочный расчет эффективности тетраэдрального щебня; 5.3.
Уточняющий технико-экономический расчет и разработка адекватной графической
модели.
