Введение к работе
Актуальность темы. Продолжающийся рост автомобилизации России стимулирует тенденцию к интенсификации реконструкции дорожной инфраструктуры и благоустройства городов. Такая тенденция в условиях кризисного состояния экономики делает особенно актуальной задачу разработки экономичных дорожных покрытий, обладающих высокими эксплуатационными качествами, показателями современного технического уровня и позволяющих вести круглогодичное строительство. В этом отношении высокие потенциальные возможности имеют дорожные покрытия из сборных элементов.
В настоящее время сборное дорожное строительство осуществляется по двум направлениям - по блочным и плитным покрытиям. Сборные блочные покрытия из натурального и искусственного камня относятся к старейшим типам покрытий, ^ применявшихся еще во времена древнего Рима; сборные плитные (панельные) покрытия получили широкое распространение в эпоху бурного развития железобетона. Те и другие по конструктивным решениям не обеспечивают современные требования автомобильного движения в основном из-за низкой ровности, связанной с недостаточной устойчивостью дорожных плит, что ведет в процессе эксплуатации к ослаблению контакта элементов покрытия с основанием и снижению технико-эксплуатационных качеств, уменьшающих производительность работы транспорта, комфортность и безопасность движения. Кроме того, блочные покрытия характеризуются при устройстве большой долей ручного труда, а плитные - высокой металлоемкостью и трудоемкостью, приводящими к высокой стоимости.
Дальнейшее совершенствование сборных покрытий в границах традиционных конструктивных решений, методов расчета и принципов конструирования не устраняет их основные недостатки, а приводит чаще всего к увеличению материалоемкости, не обеспечивая реального ресурсосбережения в дорожном строительстве и, по-нашему мнению, не имеет реальных перспектив развития.
В данной ситуации целесообразно изменить традиционную ориентацию исследований и дальше идти не от достигнутого конструктивного уровня, а от потребностей современной практики и задач будущего. Здесь уместно вспомнить совет академика А.Д.Сачарова, который предлагал в ситуации, когда решения не видно, "менять координаты проблем".
В промышленном и гражданском строительстве в последнее время все большее применение находят эффективные многокомпонентные конструкции - комбинированные, составные, сочлененные. Такие конструкции представляют собой системы, в которых различным образом объединены для совместной работы самостоятельные несущие элементы разных форм и размеров. Элементами сочлененных конструкций могут быть комбинированные н составные конструкции из разных материалов, или элементы - моноконструктивы, выполненные из одного материала. Главная цель и достоинство таких объединений элементов в единую конструкцию - обеспечить новые положительные качества всего сооружения.
Многокомпонентные (м/к) конструкции особенно эффективны в дорожном строительстве, в том числе, в виде модифицированных сборных покрытий. Такие покрытия при условии оптимизации форм, размеров и стыковых соединений, при надлежащей технологии производства работ способны сочетать в себе все достоинства блочных и плитных конструкций, а также обеспечивать новые и более высокие показатели качества и технического уровня, в том числе, надежность и работоспособность, комфортность и эстетичность внешнего вида, столь необходимые для современных покрытий, и особенно, в городских условиях.
Цель диссертационной работы - разработка основ теории взаимодействия конструктивных элементов дорожной одежды имеющей сборное покрытие, методов их расчета и оптимизации, создание эффективных конструкций, отвечающих современным транспортно-эксплуатационным требованиям и обеспечивающих надежную работу в ходе эксплуатации.
Основные задачи исследования:
обобщение и анализ существующего опыта применения бетонных сборных покрытий в дорожном строительстве, выявление путей и методов повышения их технико-эксплуатационных качеств и ресурсосбережения при их строительстве и эксплуатации;
установление факторов влияния и закономерностей напряженно-деформированного состояния (НДС) сборного покрытия из м/к секций;
создание обобщенной теоретической модели совокупного влияния основны? факторов на НДС сборного сочлененного покрытия, разработка методов расчел и проектирования сборных покрытий из м/к секций.
разработка теоретических основ проектирования сборных дорожных покрытий и: м/к секций исходя из регулирования напряженно-деформированного состояние (НДС) и обеспечения устойчивости на основе создания надежных контактов эле ментов покрытия друг с другом и с основанием.
разработка и оптимизация м/к конструкций сборных дорожных покрытий в раз личных условиях их практического применения, разработка технологии их изго товления и монтажа, оценка эффективности использования.
Научная новизна работы заключается в:
установлении факторов влияния и обобщении закономерностей деформировани сборных дорожных покрытий в процессе взаимодействия их конструктивны элементов между собой и с основанием, определяющих реальное НДС дорожно одежды;
разработке методологии, создании теоретической модели и методик расчет сборных дорожных покрытий м/к типа, включая расчетные и структурные моде ли, зависимости, систему программных модулей, алгоритмов и программ автом: тезированного проектирования сборных дорожных покрытий предлагаемого п па;
обосновании эффективности новых конструктивных и технологических решени (представленных в одиннадцати авторских свидетельствах и патентах на изобрі тения).
Достоверность теоретических решений и полученных результатов осно-ается на использовании современных методов исследований, определяются аде-гностью предложенных теоретических моделей реальной конструкции, опреде-гся обоснованностью и строгостью используемых основных положений строимой механики и теории упругости, хорошей сходимостью результатов аналити-шх и численных расчетов и подтверждается большим объемом эксперименталь-: и опытных работ. Решения и алгоритмы получены на основе надежных совре-ных методов исследований и реализованы путем математического моделирована ПЭВМ с разработкой программ расчета.
Практическая значимость результатов исследований заключается в: зазработке рекомендаций применения нового типа экономичных сборных до-южных покрытий с доведением степени детализации предлагаемых решений до юзможности их практического использования на объектах дорожного строитель-ггва и благоустройства, при укрепительных работах. Предложения диссертанта 50ШЛИ в альбом дорожных конструкций Ленинграда; рекомендации по благоустройству БАМ; каталог паспортов Госстроя вып. 3 1980 г. и др.; юздании пакета типовых программ и оборудования для применения в дорожных )рганизациях;
эазработке типовых конструкций многокомпонентных сборных покрытий на ос-ювв многовариантного расчета с учетом их функционального использования; юлучении авторских свидетельств и патентов на изобретения, разработанных в ;оответствии с предложенными рекомендациями для проектирования; юздании практических методов автоматизированного проектирования дорожных "юкрытий с программным обеспечением для непосредственного использования в троектных организациях;
шробации результатов выполненных исследований на Международных конференциях и семинарах.
На защиту выносятся: ютановка цели и задач исследования;
новая концепция сборного дорожного строительства основанная на использовании эффективных конструкций, подтвержденная объемными экспериментальными исследованиями и накопленным многолетним опытом; инженерная методика проектирования сборных м/к конструкций; результаты исследования технико-экономической эффективности использования предлагаемых ресурсосберегающих конструкций и технологий.
Реализация результатов исследований осуществлена на дорожных объектах пег - Петербурга, Великого Новгорода и Республики Коми в 1977 - 1997 гг., в бном процессе подготовки специалистов и магистров в АДИ СПоТАСУ.
Публикации и апробация работы. Основные результаты диссертационной !оты изложены в двух монографиях и 58-ми научных статьях и докладах, в том ,ле на 1-ом и 2-ом Международных симпозиумах "Реконструкция Санкт- Петер-іг 2005" (1991 - 92 гг.); 3-ей Международной конференции "Проблемы прочности гериалов и сооружений на транспорте" (1995 г.); на региональной конференции динамике сооружений "Актуальные проблемы динамики и сейсмостойкости зда-
ний и сооружений", Санкт - Петербург 1995 г.; на Международной научно - пракп ческой конференции "Проблемы развития автомобильно - дорожного комплекс России" (1997 г.); на 2-ой Международной конференции "Организация и безопаї ность дорожного движения в крупных городах" (1998 г.); на межрегиональном н; учно-практическом семинаре «Современные сборные покрытия городских доро элементов благоустройства и промышленных территорий», Санкт-Петербург, 199 в материалах конференций и семинаров МВНТП "Архитектура и строительство" г теме "Основы теории и методы ресурсосбережения индустриального дорожно] строительства"; в СПбТАСУ, Департаменте по благоустройству и дорожному хозяї ству Санкт - Петербурга, в Дорожном Комитете Правительства Ленинградской о ласти и др.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разд лов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Содержит 2! страницы основного текста, 50 таблиц, 107 иллюстраций и 100 страниц приложени 242 наименования библиографии. В приложениях приводятся исходные тексты пр грамм на языке Pascal для исследования НДС многокомпонентных покрытий, ко структивные решения сочленений и стыковых соединений м/к покрытий, проек" стандартов на базовые конструкции.
