Введение к работе
Актуальность проблемы. Постоянный рост интенсивности движения до 13,4% в год, увеличение осевых транспортных нагрузок до 10 т и более, дефицит финансирования дорожной отрасли требуют оптимизации наиболее дорогого элемента дороги – дорожной одежды. Постоянный рост стоимости строительства, изменение традиционных поставщиков материалов, требуют шире использовать местные строительные материалы и вторичную продукцию промышленности. Разработанные 20–25 лет назад по отмененной инструкции ВСН 46–83 региональные альбомы рациональных типовых конструкций дорожных одежд устарели и не могут быть использованы в практике проектирования. Необходима разработка новых конструкций дорожных одежд в структуре автоматизированного проектирования в виде электронного банка данных.
При расчете дорожных одежд особое внимание следует уделять повышению прочности грунтового основания, так как увеличение толщины конструкции обусловлено условием сдвигоустойчивости грунтов земляного полотна и подстилающих слоев. Совершенствование конструкций на дорогах Нижнего Поволжья требует обоснования региональной расчетной влажности и прочностных характеристик земляного полотна.
Вероятностный характер цен на строительные материалы и работы требуют совершенствования критериев оптимизации дорожных одежд по строительной стоимости. Существующие экономико-математические методы сравнения конструкций по приведенным затратам должны учитывать затраты, связанные с укреплением обочин и повышением прочности грунтового основания.
Таким образом, задача совершенствования методики проектирования оптимальных дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических и экономических условий строительства на основе информационного банка данных рациональных конструкций дорожных одежд весьма актуальна.
Цель работы состоит в совершенствовании методики проектирования оптимальных дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических и экономических условий строительства на основе компьютерной базы рациональных конструкций дорожных одежд.
Для достижения указанной цели поставлены следующие основные задачи:
-
выполнить анализ существующего опыта проектирования и строительства оптимальных дорожных одежд из местных материалов;
-
исследовать зависимость влажности и физико-механических свойств глинистых грунтов от региональных природно-климатических факторов, разработать методику и обосновать региональную расчетную влажность и прочности грунтов земляного полотна дорог Нижнего Поволжья;
-
усовершенствовать методику технико-экономического обоснования конструкций дорожных одежд на основе теории риска, позволяющую учитывать затраты в повышение прочности грунтов земляного полотна, перевозку грузов и пассажиров, потерь от ДТП;
-
разработать программную оболочку (СУБД) для ведения информационной базы оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов, предназначенную для практического применения при автоматизированном проектировании автомобильных дорог;
-
разработать рекомендации по проектированию оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов, включающие: районирование территории по условиям строительства дорожных одежд, рекомендации по формированию СУБД, оптимальные конструкции дорожных одежд из местных материалов для региональных условий Нижнего Поволжья с их опытно-производственной проверкой;
Предметом исследования является конструирование, расчет и технико-экономическое обоснование конструкций дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических и экономических условий строительства.
Объектом исследования являются методы проектирования оптимальных дорожных одежд нежесткого типа из местных материалов.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в исследовании совместного влияния плотности и влажности глинистых грунтов на их прочностные характеристики, разработке методики обоснования расчетной влажности грунтов земляного полотна на основе данных агрометеослужбы. Впервые предложен подход к оптимизации конструкции дорожной одежды по единовременным затратам с позиций теории риска с учетом затрат на повышение прочности грунтового основания. Выполнено районирование территории Волгоградской области с учетом вероятностного характера строительных затрат на устройство дорожных одежд.
Практическая значимость исследования. Теоретические выводы и практические рекомендации использованы при разработке электронной базы данных оптимальных конструкций дорожных одежд из местных материалов с учетом региональных дорожно-климатических условий, позволяющие снизить стоимость строительства до 400 руб/м2.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена использованием общепринятых закономерностей в области проектирования дорожных одежд нежесткого типа, репрезентативностью статистических выборок случайных величин, подтверждается результатами проверки в производственных условиях и достаточным уровнем сходимости полученных результатов с данными других авторов.
Реализация результатов исследования. По заданию департамента городского хозяйства администрации г. Волгограда разработаны и внедрены Технические условия «Конструкции дорожных одежд улиц и дорог местного значения (второстепенные проезды в секторе индивидуальной застройки)» (Волгоград, 2008 г.).
Разработано учебное пособие «Ресурсное обеспечение дорожного строительства», которое используется при чтении учебных курсов «Основы автоматизации проектирования автомобильных дорог», «Информационные технологии в дорожном строительстве» в Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете.
Отдельные аспекты диссертационного исследования были использованы при выполнении научно-исследовательской работы «Разработка рациональных конструкций дорожных одежд из местных материалов для региональных условий Волгоградской области» (Волгоград, 2001 г.).
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ВолгГАСУ (2008–2010 гг.), Международной научно-практической конференции «Малоэтажное строительство в рамках национального проекта «Доступное и комфортное жилье гражданам России»: Технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области» (г. Волгоград, 15–16 декабря 2009 г.), II научно-технической конференции «Инженерные проблемы строительного материаловедения, геотехнического и дорожного строительства» (г. Волгоград, 24–25 сентября 2009 г.), Международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем – 2009» (г. Волгоград, 13–15 октября 2009г.), IX Российской научно-практической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (г. Оренбург, 26–27 ноября 2009 г.), Региональной научно-практической конференции «Современные методы повышения долговечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения» (г. Махачкала, 26–27 ноября 2009 г.), 68-й Научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (Москва, 1–6 февраля 2010 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 19 публикациях и учебном пособии, в том числе 3 статьи, опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы. Результаты исследования изложены на 187 страницах основного текста, включающего 52 рисунка, 30 таблиц и библиографию из 164 названий и приложения.
