ДОРОГИ СИЦИЛИИ - МАДИlib.madi.ru/nitdo/pdf/nitdo_2013_2.pdf · ской,...

ДОРОГИСИЦИЛИИ

Фото Н.Н. Степаненкова

cover_02_2013.indd 2-3cover_02_2013.indd 2-3 04.06.2013 22:09:3704.06.2013 22:09:37

МААДО продолжает активно сотрудничать в рамках ТЕМПУС-проектов Европейской Комиссии. На снимке участники проекта TEMPUS на заседании в Национальном Техническом Университете (Греция, г. Афины) 13–14 декабря 2012 года.

МААДО IAAREE

«Наша общественная организация была создана для содействия устойчивому развитию и совершен-ствованию автомобильно-дорожного образования в разных странах мира.

За прошедшие 20 лет проделана огромная работа. В сложных условиях нам удалось сохранить образова-тельное пространство, тесное и дружественное взаи-модействие между вузами разных стран и, в первую очередь, стран – участниц СНГ. Членами МААДО в настоящее время являются свыше 240 вузов из более чем 20 стран мира.

В условиях реформирования высшего образова-ния в связи с присоединением большинства стран к Болонскому процессу перед МААДО стоят важные за-дачи сохранения высокого качества образования.

Уверен, что мы еще крепче сплотим наши усилия по совершенствованию автомобильно-дорожного об-разования, и членство в МААДО будет гарантом каче-ства подготовки специалистов».

Президент МААДО, ректор МАДИ, чл.-корр. РАН, д-р техн. наук, проф. В.М. Приходько

Подписание соглашения о сотрудничестве между МААДО, МАДИ и Федеральным дорожным научно-исследовательским институтом Министерства транспорта Германии (BASt).

Подписание соглашения в г. Ханое о создании совместного издания – ежегодного научного журнала под названием “International Science Journal of Transport” («Международный научный журнал по транспорту») на английском языке – Вице-президентом МААДО, проф. В.В. Сильяновым (Россия), проректором Ханойского университета транспорта и коммуникаций проф. Тран Туан Хиеп (Вьетнам) и деканом Юго-Западного Джиотонгского Университета проф. Бин Лиу (Китай).

ВЯЧЕСЛАВ

НИКОЛАЕВИЧ

ЯРОМКО

Поздравляем!

75лет

60лет

АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ СОЛОДКИЙ – проректор по развитию и дополнительному образованию Санкт-Петербургского государ-ственного архитектурно-строительный университета (СПбГАСУ), доктор экономических наук, заведующий кафедрой транспорт-ных систем, Почетный работник Транспорта России, Почетный дорожник России, родился 1 апреля 1953 г.

Окончил с отличием в 1975 г. Ленинградский ордена Трудо-вого красного знамени Инженерно-строительный институт (позже переименованный в Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет) по специальности автомобильные дороги. Вся трудовая деятельность Александра Ивановича связана с СПбГАСУ. Аспирант, ассистент, доцент, профессор кафедры «Автомобильные дороги», с 2011 г. – проректор по раз-витию и дополнительному образованию СПбГАСУ, с сентября 2012 г. также заведующий кафедрой транспортных систем. Научные интересы А.И. Солодкого связаны с совершенствова-

АЛЕКСАНДР

ИВАНОВИЧ

СОЛОДКИЙ

ВЯЧЕСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ ЯРОМКО, доктор технических наук, профессор, родился 6 февраля 1938 г. Он – заслуженный деятель науки Республики Беларусь, доктор технических наук (1990), профессор (1999), окончил Белорусский политехнический инсти-тут в 1963 г.

С 1964 г. по настоящее время работает в «БелдорНИИ». Имеет более 320 научных трудов, в том числе 61 изобретение. Опубли-ковал 11 монографий, 38 нормативно-технических документов, 11 стандартов Республики Беларусь.

Направления научной деятельности: теоретические основы расчета земляного полотна на слабых грунтах; вопросы динами-ки и консолидации слабых грунтов; ускоренные методы контроля степени уплотнения земляных сооружений; разработка критери-ев и методов обеспечения устойчивости асфальтобетона в до-рожных покрытиях при высоких и низких температурах; приме-нение геотекстилей в дорожном строительстве в качестве за-щитных, дренирующих, армирующих и трещинопрерывающих прослоек; методы оценки состояния и эксплуатационной надеж-

ности дорог. В.Н. Яромко – руководитель научной школы «Зем-ляное полотно, грунты и геотехника».

Результаты исследований по строительству дорог на слабых грунтах широко внедрены при строительстве дорог на болотах, как в Белоруссии, так и за рубежом (Западная Сибирь, Литва). Существенный эффект от сокращения сроков строительства и снижения его стоимости в несколько раз достигнут при рекон-струкции Минской кольцевой автомобильной дороги на двух участках прохождения дороги через болота глубиной до 21 м.

Разработан и внедрен в практику строительства автомобиль-ных дорог одностадийный метод строительства дорог на болотах. Он основан на применении новых конструктивно-технологических решений временной пригрузки. Разработана технология строи-тельства и организации работ при разработке выемок и возведе-нии высоких насыпей, которая позволяет сократить продолжи-тельность технологического перерыва между окончанием воз-ведения земляного полотна и началом устройства монолитных слоев дорожной одежды. Разработаны и внедрены методы и приборы для ускоренного определения плотности грунтов в про-изводственных условиях, особенно метод динамического зонди-рования с использованием динамических плотномеров, которые нашли широкое применение не только в дорожных и строитель-ных организациях Республики Беларусь, но и в строительных организациях других республик СНГ. Разработан нетканый мате-риал из полиамидных нитей с семенами трав, освоен его про-мышленный выпуск, разработаны: конструкции укрепления от-косов земляного полотна, в том числе откосов насыпей у водо-пропускных труб; конструкции укрепления водоотводных сооружений; технология выполнения укрепительных работ. Стоимость укрепительных работ снизилась в 4–6 раз.

В настоящее время профессор В.Н. Яромко продолжает рабо-ту над совершенствованием методов расчета и технологии строительства земляного полотна и дорожных одежд, повыше-нием квалификации молодых ученых и специалистов.

нием управления дорожным хозяйством, в том числе развитием методов календарного планирования строительства автомо-бильных дорог, применения государственно-частного партнер-ства в дорожной отрасли, методов комплексной оценки управленческих решений.

С 1996 по 2011 гг. А.И. Солодкий совмещал работу в универ-ситете с научно-проектной деятельностью, возглавлял создан-ный им «Научно-исследовательский и проектный институт территориального развития и транспортной инфраструктуры».

Руководил разработкой ряда программных документов для дорожной отрасли России, в частности «Программы развития автомобильных дорог РФ», «Концепции реформирования дорож-ного хозяйства РФ», подпрограммы «Автомобильные дороги» в составе Транспортной стратегии РФ. Активно сотрудничал с раз-личными регионами страны. Под его руководством разрабатыва-лись программы развития автомобильных дорог и транспорта для ряда субъектов России, в том числе для Ленинградской, Псков-ской, Нижегородской, Кировской областей, республики Карелия. Много работ выполнено для Санкт-Петербурга, это и программы развития улично-дорожной сети, совершенствования организа-ции дорожного движения, развития транспортно-логистического комплекса и ряда других работ.

Он автор более 110 печатных работ. За активную работу в области развития транспортно-дорожного комплекса награжден медалью имени А.А. Николаева, медалью «В память 300-летия Санкт-Петербурга», почетными грамотами Министерства транс-порта РФ и губернаторов Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Международной АссоциацииАвтомобильного и Дорожного

Образования (МААДО)

20л е т


1© «Наука и техника в дорожной отрасли», № 2–2013

Международный научно-технический журнал

International Journal

“Science & Engineering for Roads”Орган Международной ассоциации автомобильного и дорожного образования (МААДО) и Московскогоавтомобильно-дорожного государственного техническогоуниверситета (МАДИ)

Рецензируемое издание

№ 2 — 2013 (65) МААДО IAAREE

Проблема повышения долговечности дорожных одежд акту-альна для всех стран с развитой автомобилизацией.

В настоящее время в дорожной отрасли России проводится целенаправленная работа по реализации комплекса мер, направ-ленных на увеличение до 12 лет межремонтного срока эксплуа-тации автомобильных дорог с усовершенствованным типом по-крытия в связи с исполнением поручения Президента Российской Федерации от 10.08.2011 № Пр-2302 и поручения Аппарата Пра-вительства Российской Федерации от 05.10.2011 № 119-41208.

С целью совершенствования нормативных правовых актов в сфере дорожного хозяйства в рамках Плана научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Федераль-ного дорожного агентства по подпрограмме «Автомобильные дороги» федеральной целевой программы «Развитие транспорт-ной системы России (2010–2015 годы)» выполняется работа по теме «Разработка предложений по внесению изменений в Клас-сификацию работ по капитальному ремонту, ремонту и содержа-нию автомобильных дорог общего пользования и искусственных сооружений на них, в межремонтные сроки эксплуатации авто-мобильных дорог с усовершенствованным типом покрытии, в нормативы денежных затрат на содержание и ремонт автомо-бильных дорог федерального значения, а также правила их рас-чета». В настоящее время разработчиком представлена первая редакция итоговых документов. Соответствующие предложения планируется внести в Минтранс России в 3 квартале 2013 г. После внесения изменений в приказ Минтранса России от 01.11.2007 № 157 в части назначения сроков проведения ремонта автомо-бильных дорог и периодичности проведения видов работ по их содержанию, необходимо будет зарегистрировать его в Минюсте России. Кроме того, правила расчета денежных затрат на содер-жание и ремонт автомобильных дорог федерального значения при определении размера ассигнований из федерального бюд-жета, предусматриваемых на эти цели, должны быть утверждены постановлением Правительства.

Увеличение межремонтных сроков эксплуатации автомобильных дорог

Канд. техн. наук В.А. ПОПОВ, начальник Управления научно-технических исследований и информационного обеспечения

Федерального дорожного агентства

Сохранность дорог напрямую связана с усилением системы весового контроля на автомобильных дорогах. Для этого необ-ходимо внесение изменений в нормативные и методические до-кументы, регламентирующие пропуск автотранспортных средств, перевозящих тяжеловесные грузы. Эти изменения призваны обе-спечить сохранность автомобильных дорог за счет уменьшения количества неконтролируемых перевозок тяжеловесных грузов, а также увеличить объем денежных средств, поступающих в До-рожный фонд, взимаемых с перевозчиков тяжеловесных грузов. С этой целью разработан и зарегистрирован Минюстом России 11.10.2012 приказ Министерства транспорта Российской Федера-ции «Об утверждении Порядка выдачи специального разрешения на движение по автомобильным дорогам транспортных средств, осуществляющих перевозки тяжеловесных и (или) крупногаба-ритных грузов» от 24.07.2012 № 258. Указанный приказ вступил в силу 15.02.2013 г. Также находится на государственной реги-страции в Минюсте России Приказ Минтранса России «Об утверж-дении Административного регламента Федерального дорожного агентства предоставления государственной услуги по выдаче специального разрешения на движение по автомобильным до-рогам транспортного средства, осуществляющего перевозки тя-желовесных и (или) крупногабаритных грузов, в случае, если маршрут, часть маршрута указанного транспортного средства проходят по автомобильным дорогам федерального значения, участкам таких автомобильных дорог или по территориям двух и более субъектов Российской Федерации или в международном сообщении».

В соответствии с Транспортной стратегией Российской Феде-рации на период до 2030 г., утвержденной распоряжением Пра-вительства Российской Федерации от 22 ноября 2008 г. № 1734-р, при строительстве автомобильных дорог приоритетное развитие должны получить автомобильные дороги с цементобетонным по-крытием, межремонтные сроки которых превышают 12-летний период. В целях обновления нормативной базы, внедрения про-

02_2013_ .indd 102_2013_ .indd 1 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05

2 «Наука и техника в дорожной отрасли», № 2–2013

� ЭКСПЛУАТАЦИЯ �грессивных методов расчета, проектирования, строительства и эксплуатации жестких покрытий реализуется комплекс мер, на-правленных на повышение качества и долговечности дорожной одежды с цементобетонным покрытием.

Завершена научно-исследовательская работа по теме “Созда-ние конечно-элементной модели и метода расчета параметров напряженно-деформированного состояния конструкции дорож-ной одежды жесткого типа с учетом воздействия транспортных нагрузок и изменяющегося температурного режима с использо-ванием программного комплекса “MSC NOSTRAN”. Начато выпол-нение работ по теме “Разработка системы управления состояни-ем дорожной одежды с реализацией в пилотной зоне (автомо-бильная дорога М-6 «Каспий»)”. Дорожная одежда на автодороге «Каспий» 20–30 лет назад была выполнена из цемен-тобетона и в настоящий момент остались участки, не перекрытые асфальтобетоном, есть асфальтобетонные покрытия на цементо-бетоне и есть классические асфальтобетонные покрытия. Конеч-ный результат работ: методические рекомендации по использо-ванию системы управления состоянием дорожной одежды на примере федеральной автомобильной дороги М-6 «Каспий», определение стратегии и тактики ремонтных работ после мони-торинга состояния дорожных одежд.

Проводится в рамках Плана НИОКР Росавтодора работа по теме «Анализ отечественной и европейской нормативной базы в области дорожных цементобетонов с разработкой программы актуализации действующих нормативных документов».

Завершены работы по теме «Разработка ОДМ «Методические рекомендации по технико-экономическому сравнению вариан-тов дорожных одежд»». В этой работе приведена методика срав-нения различных вариантов дорожных одежд на основе учета затрат на протяжении всего жизненного цикла автомобильной дороги, а не только стоимостей строительства. При таком под-ходе преимущество цементобетонных покрытий может получить технико-экономическое обоснование.

В соответствии с поручением Заместителя Председателя Пра-вительства Российской Федерации И.И. Сечина от 19 января 2011 г. № ИС-П9-180 Минтрансу России совместно с Минэнерго России, Минэкономразвития России, Минрегионом России, Росавтодором и Росстандартом поручено обеспечить реализацию Плана перво-очередных мероприятий по поэтапному внедрению требований и стандартов, предусматривающих применение в дорожном строительстве полимерно-битумных вяжущих и геосинтетиче-ских материалов. Реализация Плана мероприятий позволит по-высить межремонтные сроки эксплуатации автомобильных дорог с усовершенствованным типом покрытия за счет применения полимерно-битумных вяжущих и геосинтетических материалов.

С этой целью проведены сравнительные полевые испытания: ПБВ различных производителей – на участке дороги ФКУ «Цен-тральная Россия», геосинтетических материалов для армирова-ния асфальтобетонных слоев – в Рязанской области. Ведется мониторинг состояния опытных участков. Важным результатом проведения таких испытаний будут также повышение уровня от-крытости и конкуренции, появление у производителей стимулов на улучшения технического уровня производимых материалов и разрабатываемых технологий.

Разработан предварительный национальный стандарт ПНСТ «Смеси асфальтобетонные модифицированные горячие для устройства верхних слоев покрытия на дорогах общего пользо-вания с высокой интенсивностью движения».

Введены в действие: ОДМ 218.2.019-2011 «Методические ре-комендации по определению сопротивляемости истиранию ас-фальтобетонных покрытий под воздействием шипованных шин», ОДМ 218.3.016-2011 «Методические рекомендации по определе-нию фракционной сегрегации асфальтобетонных смесей, ОДМ 218.3.017-2011 «Методические рекомендации по определению колееобразования асфальтобетонных покрытий прокатыванием

нагруженного колеса», ОДМ 218.3.018-2011 «Методические реко-мендации по определению усталостной долговечности асфаль-тобетонных смесей», ОДМ 218.3.022-2012 «Методические реко-мендации по определению физико-механических свойств ас-фальтобетонов из горячих смесей, гармонизированных с европейскими нормами».

По заказу Росавтодора разработаны и введены Росстандар-том 12 предварительных национальных стандартов на методы испытаний битумов: ПНСТ 1-2012 от 05.12.12 «Дороги автомо-бильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вяз-кие. Технические условия»; ПНСТ 2-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорож-ные вязкие. Метод определения растяжимости» гармонизиро-ван с EN 13589:2008; ПНСТ 3-2012 от 05.12.12 «Дороги автомо-бильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения глубины проникания иглы» гармо-низирован с EN 1426:1999; ПНСТ 4-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорож-ные вязкие. Метод определения температуры размягчения – Метод «Кольцо и Шар» гармонизирован с EN 1427:2007; ПНСТ 5-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего пользова-ния. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу» гармонизирован с EN 12593:2007; ПНСТ 6-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Ме-тод определения динамической вязкости ротационным виско-зиметром» гармонизирован с EN 13302:2010 и ASTM D 4402:2006; ПНСТ 7-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего поль-зования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определе-ния температур вспышки. Метод с применением открытого ти-гля Кливленда» гармонизирован с EN ISO 2592:2001; ПНСТ 8-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего пользова-ния. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения сопротивления битума старению под воздействием высокой температуры и воздуха (метод RTFOT) гармонизирован с EN 12607-1:2007; ПНСТ 9-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Ме-тод определения растворимости» гармонизирован с EN 12592:2007; ПНСТ 10-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Определение содержания твердого парафина» гармонизирован с EN 12606-1:2007 и EN 12606-2:2007;ПНСТ 11-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтя-ные дорожные вязкие. Метод определения кинематической вяз-кости» гармонизирован с EN 12595:2007; ПНСТ 12-2012 от 05.12.12 «Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Определение индекса пенетра-ции» гармонизирован с EN12591:2009 (Annex A).

Для актуализации норм в области битумных эмульсий и гар-монизации их с действующими нормативными документами раз-работаны проекты национальных стандартов: Дороги автомо-бильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катионные. Технические требования; Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катионные. Метод определения условной вязкости; Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катионные. Метод определения скорости распада; Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катионные. Метод определения расслоения; Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катионные. Метод определения устойчивости при хранении; Дороги автомобиль-ные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катион-ные. Метод извлечения битума путем выпаривания; Дороги авто-мобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катионные. Метод определения сцепления с минеральными ма-териалами; Дороги автомобильные общего пользования. Эмуль-

02_2013_ .indd 202_2013_ .indd 2 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05

3«Наука и техника в дорожной отрасли», № 2–2013

� ЭКСПЛУАТАЦИЯ �сии битумные дорожные катионные. Метод определения содер-жания вяжущего с эмульгатором; Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катионные. Метод остатка на сите № 014.

Большое значение для увеличения межремонтных сроков имеют мероприятия в области повышения качества проектиро-вания, строительства, реконструкции, капитального ремонта, ремонта и содержания автомобильных дорог, стимулирование применения инновационных материалов, конструкций и техно-логий. С этой целью разработана Ведомственная целевая про-грамма по обеспечению качества в дорожном хозяйстве.

Выполняются работы по теме «Разработка отраслевых смет-ных нормативов, применяемых при проведении работ по ремонту автомобильных дорог федерального значения и дорожных соо-ружений». Окончание работ – 30.10.2013. Конечный результат: отраслевые сметные нормативы на ремонт автомобильных дорог и дорожных сооружений с применением основных традиционных материалов, технологий и техники. В процессе разработки от-раслевых сметных нормативов будут разработаны ресурсные нормы по соответствующим видам работ (всего будут разработа-ны 34 вида ресурсных норм и стоимостных нормативов).

Строительство отраслевых полигонов для разработки новых конструкций, материалов и технологий позволит ускорить вне-дрение инновационных решений, в том числе с целью увеличения межремонтного срока службы дорожных одежд. В настоящее время выполняются опытно-конструкторские работы по теме “Разработка частного технического задания на создание трех наблюдательных полигонов (стационарных пунктов наблюдения) с целью исследования работоспособности и сроков службы до-рожных конструкций с формированием программы их комплекс-ного оснащения и эксплуатации, планируемый срок завершения работ – июль 2013 г.

Реализация Стратегии инновационной деятельности Феде-рального дорожного агентства, утвержденной распоряжением Росавтодора от 22 ноября 2011 г. № 904-р, позволит на системной основе внедрять в дорожном хозяйстве наиболее эффективные инновационные материалы, конструкции и технологии, в том чис-ле с целью увеличения межремонтных сроков службы дорожных одежд. Стратегия утверждена распоряжением Росавтодора от 22.11.2011 № 904-р. Мониторинг ее реализации осуществляется ФКУ «Росдортехнология». Положения Стратегии инновационной деятельности Федерального дорожного агентства реализуются при составлении планов освоения инноваций в ОУДХ и формиро-вании тематики НИОКР, а также при разработке технических за-даний на строительство, реконструкцию, капитальный ремонт, ремонт и программ по содержанию автомобильных дорог.

Совершенствование отечественных норм проектирования до-рожных одежд является важной составляющей работы по увели-чению эксплуатационных сроков.

В рамках Плана НИОКР Росавтодора на 2013–2015 гг. выпол-няется тема «Разработка ОДМ «Методические рекомендации по учету увеличения динамического воздействия нагрузки по мере накопления неровностей и определению коэффициента дина-мичности в зависимости от показателя ровности»». По заказу Росавтодора будет разработана тема «Совершенствование мето-дов оценки воздействия транспортных средств с рессорными и пневматическими подвесками на дорожные одежды с разработ-кой предложений по нормированию осевой нагрузки». Заключен контракт на выполнение НИОКР по теме «Обоснование распро-странения границ дорожно-климатических зон на территории Западной Сибири на основе исследования изменчивости геоком-плексов», ранее выполнена работа по теме «Разработка пред-ложений по учету регионально-климатических условий при вы-боре органических вяжущих с соответствующими характеристи-ками». Ведутся работы по теме «Разработка предложений для альбома типовых конструкций нежестких дорожных одежд для

условий тяжелого движения». С целью улучшения транспортно-эксплуатационных качеств федеральных автомобильных дорог за счет повышения точности оценок их пропускной способности и уровней загрузки выполнена работа по теме “Разработка ОДМ «Методические рекомендации по оценке пропускной способно-сти и уровней загрузки автомобильных дорог методом компью-терного моделирования транспортных потоков»”.

Совершенствование норм проектирования геометрических элементов автомобильных дорог и транспортных пересечений, обеспечивающих повышение пропускной способности проекти-руемых дорог стало целью выполняемого по заказу Росавтодора контракта по теме «Разработка проекта свода правил по проек-тированию геометрических элементов автомобильных дорог и транспортных пересечений». Конечный результат работ: свод правил по проектированию геометрических элементов автомо-бильных дорог и транспортных пересечений. Для унификации терминов и определений и гармонизации с европейскими норма-ми выполнен контракт по теме “Разработка проекта националь-ного стандарта ГОСТ Р «Проектирование автомобильных дорог. Термины и определения». Конечный результат работ: проект на-ционального стандарта ГОСТР «Проектирование автомобильных дорог. Термины и определения».

Следующая задача – актуализация нормативно-технической документации в области дорожного хозяйства. Частично можно получить представление о ее реализации из вышеприведенной информации. Но главное – это подготовка и реализация про-граммы разработки (внесения изменений, пересмотра) межгосу-дарственных стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований технического регламента Таможенного союза «Безопасность ав-томобильных дорог», а также межгосударственных стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и из-мерений, в том числе правила отбора образцов, необходимых для применения и исполнения Технического регламента и осущест-вления подтверждения соответствия строительных материалов и изделий.

Для справки: В соответствии со статьей 13 Соглашения о еди-ных принципах и правилах технического регулирования в Респу-блике Беларусь, Республике Казахстан и Российской Федерации от 18 ноября 2010 г. Комиссия Таможенного союза Решением от 18 октября 2011 г. № 827 приняла технический регламент Тамо-женного союза «Безопасность автомобильных дорог» со сроком вступления в силу 15 февраля 2015 г.

Росавтодором в 2012 г. заключено 35 государственных кон-трактов на разработку межгосударственных стандартов, в ре-зультате применения которых на добровольной основе обеспе-чивается соблюдение требований технического регламента Та-моженного союза «Безопасность автомобильных дорог», а также межгосударственных стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимых для применения и исполнения Технического регламента и осуществления подтверждения соот-ветствия строительных материалов и изделий.

Активно привлекаются к обновлению нормативной базы и внебюджетные источники. Ежегодно многими организациями в соответствии с ФЗ «О техническом регулировании» разрабатыва-ются стандарты организаций (СТО) и направляются на согласова-ние в Росавтодор. В ходе работы по рассмотрению представлен-ных на согласование стандартов проводитсяих экспертиза, в случае необходимости, производится их доработка. Согласова-ние такого рода документов производилось только в случае, ес-ли они носят инновационный характер, а требования к материа-лам и технологиям превышают требованияв действующей норма-тивной базе. Значительное количество согласованных СТО направлено на увеличение межремонтных сроков дорожных одежд.

02_2013_ .indd 302_2013_ .indd 3 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05

� БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ �


УДК 656.13.08

Ключевые вопросы научно-технического обеспечения деятельности по повышению безопасности дорожного движения

Чл.-корр. РАН В.М. ПРИХОДЬКО (МАДИ)

В статье анализируется современная ситуация с обеспе-чением безопасности дорожного движения в разных странах мира и в России. Отмечается, что в настоящее время пред-ставляется возможность в предельно короткие сроки снизить число погибших и серьезно травмированных людей, сосредо-точившись на ключевых факторах риска и более широком и эффективном внедрении мер безопасности, подтвердивших в процессе принятия мер по ОБДД свою эффективность. При-водятся практические рекомендации по повышению безопас-ности дорожного движения.

Ключевые слова: безопасность дорожного движения, ава-рийность, автомобилизация, мероприятия по повышению безопасности дорожного движения.

Транспорт занимает одно из ведущих мест в мировом хозяйстве и обладает рядом существенных черт, присущих ему как сложному ме-жотраслевому комплексу. Основные фонды транспорта составляют около 20% национального богатства промышленно развитых стран, на транспорт приходится более 90% установленной мощности всех первичных двигателей, его доля в валовом национальном продукте составляет от 5 до 9% по разным странам. В крупных промышлен-ных агломерациях сооружения транспорта занимают до 30% всей площади территории, а в крупных городах – до 60%. Наибольшую площадь занимают хозяйства автомобильного транспорта.

Сегодня практически завершено создание единой междуна-родной транспортной системы примерно из 300 крупных транс-портных узлов, связанных между собой 60–80 «транспортными коридорами» в виде единых комплексов смешанных и, прежде всего, интермодальных сообщений, когда заказчик знает только ис-ходный и конечный пункт перемещения и ему не надо отслеживать перевалку грузов с одного вида транспорта на другой. В каждом транспортном коридоре задействованы все виды транспорта и на каждом географическом направлении конкурирует несколько таких транспортных коридоров.

Действующей Транспортной стратегией Российской Федерации в качестве стратегического приоритетного направления развития транспортного комплекса определяется интеграция России в ми-ровой рынок транспортных услуг.

В условиях формирования новой модели развития мировой экономики транспорт должен стать мощным эффективным инстру-ментом реализации национальных интересов России, обеспечения достойного места страны в системе мировых хозяйственных связей, а экспорт транспортных услуг должен стать весомой составляющей национального продукта Российской Федерации.

Наблюдаемые в последние годы положительные процессы российской экономики сопровождаются динамичным развитием автомобильного транспорта, который в силу своей специфики – экономической эффективности перевозок на малые и средние расстояния, значительной автономности, возможности доставки грузов и пассажиров «от двери до двери» вышел на ведущее место в структуре транспортного комплекса Российской Федерации по объёмам перевозок грузов и пассажиров.

В настоящее время автомобильный транспорт обеспечивает около 2/3 объёма грузовых и пассажирских перевозок. Такие показатели, как уровень обеспечения транспортной подвижности и уровень транспортной доступности, становятся важнейшими показателями качества жизни населения, особенно в крупных и крупнейших городах России, где проживает более трети населения страны и сосредоточено более половины её автомобильного пар-ка. К 2025 г. развитие дорожной сети и другой инфраструктуры по-зволит восьми из десяти российских семей активно пользоваться автомобилем.

К этому времени согласно расчетам специалистов Московского автомобильно-дорожного государственного технического уни-верситета (МАДИ) должен прекратиться неконтролируемый рост автопарка страны и стабилизироваться на уровне около 60 млн. транспортных единиц различного назначения. В этих условиях, когда практически все взрослое население Российской Федерации станет управлять источником повышенной опасности, актуальность обеспечения безопасности дорожного движения может достигнуть своего апогея, а необходимость гармонизации общественных от-ношений в сфере транспортного обеспечения потребностей рос-сийского общества выйдет на первое место в ряду других крайне значимых социально-экономических проблем его развития.

Вполне естественно, что ждать наступления указанного перио-да нельзя и невозможно. Требуется серьезная и эффективная по принимаемым мерам работа по подготовке населения к участию в постоянно усложняющихся условиях дорожного движения, снижению отрицательных последствий неконтролируемой автомо-билизации страны, предотвращению возможности возникновения кризисных явлений.

Обеспечение безопасности дорожного движения является со-ставной частью транспортной проблемы, затрагивающей функцио-нирование многих отраслей народного хозяйства, характеризуется множественностью субъектов управления, нечеткостью целей и не системностью в решении указанных проблем. В целом ряде случа-ев деятельность по предупреждению ДТП, снижению тяжести их последствий в рамках ведомственного управления предприятием, отраслью, хозяйствующим субъектом является по внешним при-знакам внеэкономическим принуждением, что создает большие сложности при реализации основных положений федерального закона «О безопасности дорожного движения».

Следует отметить, что мировое сообщество достаточно давно проявляет тревогу в связи с большими людскими и материальными потерями в результате дорожно-транспортных происшествий, от-нося их к наиболее значимым проблемам, наряду с проблемами здравоохранения и защиты окружающей среды, по отношению к условиям развития мировой цивилизации. Не случайно еще в 2003 г. появилось определение «Глобальный кризис в области обе-спечения безопасности дорожного движения», а в дальнейшем в резолюциях целого ряда сессии Генеральной Ассамблеи ООН была сформулирована идея всемирно синхронных действий и прозвучал призыв ко всем странам и правительствам о необходимости про-ведения неотложных действий по предотвращению гибели людей на дорогах мира.

Особенно серьезные шаги со стороны ООН были предприняты в последние годы в связи реализацией предложений по сокращению в полтора раза в течение 10 лет (2011–2020 гг.) числа погибших в результате высокого уровня дорожной аварийности. На это прямо указывают решения и резолюции, принятые по результатам про-ведения Первой министерской конференции по безопасности дорожного движения в г.Москве, 64-й и 66-й сессий Генеральной

02_2013_ .indd 402_2013_ .indd 4 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05


� БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ �Ассамблеи ООН, 4-й Международной конференции по безопас-ности дорожного движения, проведенной в г.Санкт-Петербурге 27–28 сентября 2012 г. под эгидой Совета Федерации под девизом «Безопасность на дорогах ради безопасности жизни», а также принятые Президентом и Правительством Российской Федерации меры по фактам резонансных ДТП и в связи с огромным потоком требований со стороны институтов российского гражданского общества.

Как отмечают признанные международные организации в сфе-ре транспорта (ЕКМТ, ВОЗ и Всемирный банк и др.) в последние го-ды произошли кардинальные изменения в осмыслении проблемы безопасности дорожного движения и путей её решения, которые характеризуются нижеследующим:

– травматизм от ДТП необходимо прогнозировать и сокращать;– возрастание доли научного подхода к решению проблемы,

что позволяет осуществлять рациональный анализ и принять эффективные меры для исправления сложившейся ситуации;

– все сферы государственного управления должны в полной мере разделять ответственность и участвовать в действиях, на-правленных на реализацию мер по предупреждению дорожно-транспортных происшествий и снижению тяжести их послед-ствий;

– все ведомства, обеспечивающие работу транспортной систе-мы, должны последовательно «встраивать» в свою деятельность элементы обеспечения безопасности дорожного движения, созда-вая необходимые условия для безопасного и беспрепятственного дорожного движения с учетом уязвимости человеческого организма.

Необходимо подчеркнуть, что Правительством Российской Федерации с учетом складывающихся неблагоприятных условий с аварийностью на дорогах страны разработка предупредительных мер по снижению тяжести последствий ДТП началась около 10 лет тому, назад, а итогом этой работы стало принятие федеральной целевой программы (ФЦП) «Повышение безопасности дорожного движения в 2006–2012 годах», а также решение о разработке аналогичной программы на 2013–2020 гг. в рамках реализации мероприятий Глобального плана ВОЗ.

Данное обстоятельство во многом определило резкую ин-тенсификации всех видов деятельности по снижению тяжести последствий ДТП, а, как результат, вывело Россию в лидирующую группу стран, активно осуществляющих рекомендации ООН по предотвращению гибели людей в результате дорожной аварийно-сти. Кроме того, достаточно последовательное сокращение тяжести последствий ДТП (с 2006 по 2011 гг. число погибших в ДТП людей сократилось более, чем на 30 тыс. человек по отношению к рас-четному 2004 г.), убедительно доказало, что процессом изменения состояния аварийности можно успешно управлять.

При этом концентрация организационно-финансовых, мате-риальных и иных ресурсов, сосредоточение усилий всех органов государственного управления, научного сообщества и обществен-ных институтов на достижении поставленной Правительством це-ли позволяет России несмотря на кризисные явления добиваться значимых результатов и формировать этот процесс практически как необратимый. Следует также отметить, что при реализации программно-целевого подхода в систему управления процесса-ми обеспечения дорожной безопасности, проведение большого объема различных мероприятий по тематике НИОКР, в которых активное участие принимал профессорско-преподавательский состав МАДИ, широкое публичное обсуждение достигнутых результатов на международных форумах, научно-практических конференциях, семинарах и в учебном процесс университета во многом способствовало смене длительно принятой парадигме в политике ОБДЦ.

В результате в дополнение к условию, когда в качестве главного направления деятельности принималась достаточность для до-стижения необходимых изменений в состоянии аварийности на автотранспорте на базе ресурса права и формирования правопо-слушного поведения участников дорожного движения на основе

установленных правил, стало очевидно, что планируемый резуль-тат не достигается, а требуется полномасштабный учет состояния дорожно-транспортной инфраструктуры, динамики изменения коллективного правосознания населения под воздействием всех факторов интенсивной автомобилизации, а также способность нации к самообучению под воздействием средств пропаганды и информации.

Тезис, что ведущей причиной ДТП являются ошибки человека, а наиболее эффективный путь их устранения – это обучение и тренировка, оказался не совсем объективным, и потребовалось время, чтобы понять, что без вовлечения в эту работу всех звеньев управления, формирования четкой финансовой политики, под-крепленной материальными ресурсами и научно-обосно ванными подходами к их использованию, добиться необходимого результата практически не удастся.

Следует отметить, что главным в этом процессе было не отсут-ствие теоретических знаний и методических рекомендаций о путях и возможностях решения данной проблемы, а сложная работа по внедрению этих методик во внутренние структуры хозяйственных механизмов, в систему организационно-правовых отношений, обе-спечение быстрой адаптации новых методических требований ор-ганами исполнительной власти, что и было сделано за прошедшие годы в рамках государственно-общественного управления сферой ОБДД современной России.

Анализ современных мировых тенденций свидетельствует, что постоянное противоречие между обществом, требующим повы-шения мобильности, и общественным мнением, все нетерпимее относящимся к хроническим издержкам и плохому качеству транс-портных услуг в условиях роста потребности в них, свидетель-ствует, что вся транспортная система нуждается в оптимизации и повышении устойчивости как с общественно-экономической, так и с экологической точки зрения. В этой связи вполне естественно идет поиск новых путей решения возникающих проблем, в том числе связанных со снижением уровня дорожной аварийности.

В качестве таких решений, наряду с продолжающим развитием программно-целевого подхода, все больше внимания, начиная с 80-х годов прошлого столетия, уделяется формированию на базе системных подходов долгосрочной стратегии развития всех видов деятельности по предупреждению ДТП, снижению тяжести их последствий. Системный подход включает разработку целевых показателей, применение систематических и обоснованных до-казательными фактами мер, этапность в достижении намеченных целевых установок, материальное, финансовое и иное ресурсное обеспечение этой деятельности. При таком подходе, наряду с законодательными мерами, стали широко применяться и другие меры, нацеленные на достижение конечного результата, такие, как: автоматизированный полицейский контроль; введение налоговых стимулов; внедрение технических предписаний (регламенты); формирование более совершенных информационных систем и баз данных по аварийности ДТП и травматизму, а также проведение независимых расследовании по типу расследования летных проис-шествий и железно-дорожных катастроф, глубоко научное изучение причин и условий возникновения ДТП.

В результате к началу текущего столетия, заручившись по-литической поддержкой на самом высшем уровне, правительства многих стран начали применять планы, нацеленные на активные действия, с четкими количественными целями и широким набором мер. При этом в ряде случаев этот системный подход был дополни-тельно усовершенствован в Европе и нашел новое рациональное выражение в стратегиях «Перспектива – Ноль» и «Устойчивая безопасность», проводимых в Швеции и Нидерландах, а в послед-нее время и в Финляндии и Швейцарии.

Подход, связанный с установлением виновности жертвы (участника) ДТП, уступил место поиску причин совершения ДТП, с новым пониманием того, что управление скоростью и пределы че-ловеческих возможностей, как физические, так и поведенческие, являются ключевыми проблемами при проектировании и эксплуа-тации системы дорожного движения вследствие наличия сложной

02_2013_ .indd 502_2013_ .indd 5 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05



причинно-следственной связи между скоростью и безопасностью движения, объясняемой законами физики, а также наличия «порога терпимости» для большинства частей человеческого организма.

Проводимые в том числе в МАДИ исследования показывают, что вероятность гибели пешехода увеличивается в восемь раз при повышении скорости наезда на него автомобиля с 30 до 50 км/ч. Результаты проведенных в рамках ФЦП ПБДД 2006–2012 гг. НИОКР указывают, что пешеходы имеют 90%-ную вероятность выжить в ДТП при скорости автомобиля 30 км/ч или меньше, но не более 50% – при наезде со скоростью 45 км/ч и выше. Конструктивно наилучшее на сегодня транспортное средство обеспечивает за-щиту от ДТП пользующимся ремнями безопасности пассажирам на скорости до 70 км/ч при лобовом столкновении и до 50 км/ч при боковом ударе.

На основе современных научных знаний растет понимание того, что конструктивные решения в системе дорожного движения должны предусматривать:

– на участках совмещенного движения всех пользователей дорог – ограничение скорости в 30 км/ч, с инженерным обеспече-нием его соблюдения;

– при скоростях свыше 30 км/ч на участках совмещенного движения легковых автомобилей, велосипедистов и пешеходов необходимо физическое разделение разных категорий пользо-вателей дорог и выделение каждой категории своего дорожного пространства;

– установку разделительного барьера между встречными по-лосами, если сближающиеся транспортные средства двигаются со скоростью 70 км/ч и больше;

– более надежную защиту лиц, находящихся в легковом авто-мобиле, при столкновении с легковыми и прочими автотранспорт-ными средствами;

– более высокую защиту при столкновении на обочинах и в придорожном пространстве автодорог при наезде на различного рода опоры, дорожные ограждения и т.д.

Анализ состояния аварийности, условий совершения ДТП, по-ведения участников дорожного движения достаточно убедительно свидетельствует, что достижение состояния дорожного движения в рамках полного обеспечения его безопасности при сегодняшнем уровне развития транспортной инфраструктуры пока невозможно. Согласно имеющимся результатам исследований в Европейском со-обществе в качестве минимальной величины признается примерно 6–10% от имеющегося уровня. В этой связи принятый курс развития на предотвращение гибели людей, как достижение определенного качественного состояния в дорожном движении на современном этапе его организации, управления является наиболее верным.

В этом случае представляется возможность в предельно корот-кие сроки снизить число погибших и серьезно травмированных людей, сосредоточившись на ключевых факторах риска и более широком и эффективном внедрении мер безопасности, подтвер-дивших в процессе принятия мер по ОБДД свою эффективность.

Ведущие международные организации сходятся во мнении, что более высоких показателей безопасности дорожного движения можно достичь, используя долгосрочное видение будущего путем формирования стратегии, охватывающей всю систему, целевые пла-ны, индикаторы эффективности, более безопасные конструктивные решения и новые механизмы исполнения. Необходимо поощрять поиск новых возможностей активизации работы в области безопас-ности дорожного движения как путем реализации межсекторально-го подхода к решению данной проблемы, так и за счет лучшего взаи-модействия с политикой в других областях – охраны окружающей среды и здравоохранения.

Как правило, страны, добившиеся серьезного и устойчивого снижения дорожно-транспортного травматизма, располагают влиятельным координирующим органом (уполномоченным ми-нистерством), которое выполняет ряд ключевых руководящих функций. К ним относятся «горизонтальная» межведомственная координация и исполнительские партнерства; налаженная «верти-кальная» координация действий на национальном, региональном

и местном уровнях; получение устойчивого финансирования; обе-спечение сильной исследовательской и технической поддержки; поощрение в парламенте активного интереса всего спектра партий и стимулирование влиятельных неправительственных организа-ций, проявляющих большую заинтересованность в безопасности дорожного движения.

Связано это прежде всего с тем, что эффективную программу безопасности дорожного движения не может разработать и реализовать только одно ведомство, так как снижение числа ДТП – задача многопрофильная, связанная со многими социальными проблемами и требующая для решения участия ряда секторов. В соответствии с действующим законодательством, органы ис-полнительной власти разделяют ответственность за безопасность дорожного движения, но, если не приняты специальные меры, то достижение надлежащей координации и реализация полного потенциала обязанностей каждого сектора будут, как показывает практика исполнения действующей ФЦП ПБДД, достаточно за-труднено. Составляющие проблемы дорожно-транспортного трав-матизма настолько разнообразны, что для принятия системной стратегии и интеграции в программе всех (иногда конкурирующих между собой) целей национальных/региональных властей по раз-витию, безопасности, транспортному обеспечению, социальному равенству и охране окружающей среды, – необходимо управ-ляемое и содержательное межведомственное сотрудничество, определяемое, как правило, на уровне Правительства страны. Такая координация может создавать институциональны потенци-ал и исполнительские партнерства, формировать национальное долгосрочное видение проблемы и способов ее решения.

Исследуя результативность действующей ФЦП, следует под-черкнуть, что на базе заложенных в ней мероприятий в рамках организационно-финансового управления было разработано достаточно много нормативных требований, направленных на обе-спечение межсекторального взаимодействия и сосредоточения усилий как в «горизонтальной плоскости», так по вертикали для достижения требуемой синхронизации и единовременности прини-маемых мер. Однако, необходимо подчеркнуть, что опыт управления данной программой достаточно убедительно свидетельствует, что целевые установки по изменению состояния аварийности должны пронизывать все звенья управления и материально-технического обеспечения вплоть до конкретных юридических и физических лиц, ответственных за выполнение положений действующего фе-дерального закона «О безопасности дорожного движения».

Данное положение необходимо полностью учесть при форми-ровании программы до 2020 г., опираясь на результаты исследо-ваний, проведенных в период 2006–2012 гг. Особого внимания заслуживает научно-информационное обеспечение реализации принципа декомпозиции цели с учетом социально-экономических, культурно-исторических, национальных и иных особенностей регионов. При этом особое место в этой работе следует уделить анализу возможностей гражданского общества, его влиянию на положение дел с аварийностью, контролю за состоянием всех зве-ньев дорожно-транспортной инфраструктуры, поведением участ-ников дорожного движения, наращиваем усилий по участию СМИ в обсуждении назревших проблем и пропаганды положительного опыта работы.

Национальная политика в сфере ОБДД на каждом уровне управления должна ставить перед собой реалистичные цели на достаточно протяженный временной период и предусматривать результаты, которые поддаются измерению. Разработка такой по-литики должна стать основой для определения плана конкретных действий. Ключевыми направлениями государственной политики в области обеспечения безопасности дорожного движения спе-циалистами многих стран, в том числе и Российской Федерации, признаны:

а) снижение рисков в дорожном движении;б) создание более безопасной дорожной среды;в) переход к более совершенным и безопасным транспортным

средствам;

02_2013_ .indd 602_2013_ .indd 6 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05


� БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ �г) обеспечение соблюдения правил дорожного движения;д) овершенствование системы оказания медицинской помощи

пострадавшим в результате ДТП;е) формирование единого механизма финансирования меро-

приятий, направленных на сокращение количества ДТП и сниже-ние тяжести их последствий;

ж) совершенствование профилактической деятельности в области обеспечения БДД, особенно применительно к проблеме детского дорожно-транспортного травматизма;

з) повышение эффективности системы подготовки водите-лей ТС;

и) совершенствование процесса организации перевозок.Особого внимания требуют сегодня города, ситуация в которых

за последние 5–7 лет настолько усложнилась, что без современных подходов, научно-обоснованных решений, внедрения высоко-эффективных средств информирования участников дорожного движения, комплексного формирования интеллектуальных транс-портных систем достичь желаемого результата не представляется возможным.

В этой связи создание интегрированного комплекса автомати-зированных систем с применением информационных технологий для управления развитием и функционированием транспортной системы городов, особенно мегаполисов, является настоятельным требованием времени по обеспечению прав их жителей на по-лучение высококачественных услуг, комплексного обслуживания по доступным ценам, устранению конфликта между процессами модернизации общественного транспорта и упорядочением ис-пользования находящихся в личном пользовании легковых авто-мобилей.

Учитывая накопленный в Российской Федерации опыт создания разрозненных информационных систем на транспорте, решающих, как правило, ограниченные технологические задачи, назрела необходимость формирования единой государственной страте-гии, определяющей правила развития сферы государственного контроля, технического регулирования и технологий как единого программного комплекса, объединяющего деятельность органов исполнительной власти федерального, регионального и местного уровня, заинтересованных министерств и ведомств. Это одно из требований времени, так как межведомственная диспетчеризация путем создания Центров организации дорожного движения и использования ИТС является по сути дела ответом на сложности дорожного движения и предъявляемые требования к процессам модернизации системы управления дорожным движением. В стра-не действует и создается около 20 таких Центров, а в дальнейшем регионами планируется их повсеместное использование.

В настоящее время в МАДИ ведутся теоретические и приклад-ные работы, а также методические разработки по формированию межведомственного управления дорожно-транспортным комплек-сом с использованием существующих локальных и технологиче-ских информационных систем различного назначения. Однако, отсутствие единых государственных стандартов по развитию аналогичных систем ограничивает возможность их интеграции с целью создания единой управляющей платформы, в которой обеспечивается выход на уровень прогнозного управления и предвидения развития ситуации по всем показателям дорожного движения.

Создание и эффективное использование ИТС, объединяющей в единый технический и технологический комплекс подсистемы организации дорожного движения, обеспечения безопасности дорожного движения, а также предоставления информации для всех категорий участников дорожного движения и заинтересо-ванных субъектов транспортного процесса является чрезвычай-но важным направлением гармонизации общественных отноше-ний на городских территориях. Этот вид деятельности представ-ляет собой серьезную научную проблему, от решения которой во многом зависит осуществление автоматизированного и автома-тического взаимодействия всех транспортных субъектов в ре-альном масштабе времени на адаптивных принципах.

Функционирующая на территории города система ИТС оказы-вает воздействие на общество, поведение отдельных его индиви-дуумов в лице участников дорожного движения и испытывает на себе влияние общества как результат своего функционирования. В зависимости от назначения рассматриваемых систем, их струк-турного построения и имеющихся возможностей по предотвра-щению кризисных ситуаций в дорожном движении, ИТС является социально-ориентированной системой.

Предлагаемые при этом управленческие решения учитывают различные варианты представительства участников дорожного движения и их возможное поведение. Это позволяет достичь наибольшей эффективности работы. ИТС через изменение обще-го уровня взаимодействия социум-системы в рамках повышения доверия общества к используемым ИТС.

Литература1. Федеральный закон «О безопасности дорожного движения» от

10.12.95 г. № 196-ФЗ.2. Буслаев, А.П. Вероятностные и имитационные подходы к опти-

мизации автодорожного движения / А.П. Буслаев, А.В. Новиков, В.М. Приходько, А.Г. Таташев, М.В. Яшина. – М: МИР, 2003. – 270 с.

3. Телематика на автомобильном транспорте / В.М. Власов, С.В. Жанказиев, А.Б. Николаев, В.М. Приходько. – М.: МАДИ (ГТУ), 2003. – 173 с.

4. Сильянов, В.В. Федеральные целевые программы повышения безопасности дорожного движения / В.В. Сильянов // Международный научно-технический журнал «Наука и техника в дорожной отрасли». – 2007. – № 4. – С. 2–8.

5. Чуклинов, Н.Н. Совершенствование модели управления деятель-ностью по ОБДД / Н.Н. Чуклинов // Международный научно-технический журнал «Наука и техника в дорожной отрасли». – 2011(7). – № 1. – С. 3–5.

6. Чуклинов, Н.Н. Организационно-экономические предпосылки обеспечения безопасности дорожного движения при реализации ФЦП ПБДД / Н.Н. Чуклинов // Международный научно-технический журнал «Наука и техника в дорожной отрасли». – 2011(8). – № 2. – С. 3–5.

7. Чуклинов, Н.Н. Организационно-экономические предпосылки формирования Программы по ОБДД в стране на 2013–2020 гг. / Н.Н. Чуклинов // Международный научно-технический журнал «Наука и техника в дорожной отрасли». – 2011(9). – № 3. – С. 7–9.

8. Allsop, Richard E. An update on the association between setting quantified road safety targets and road fatality reduction / Richard E. Allsop, N.N. Sze, S.C. Wong // Accid. Anal, and Prev, 2011.43. – № 3. – С. 1279–1283.

9. Austrian Road Safety Programme, 2011–2020. Wiena, Road Traffic Safety Fund Publ.House, 2011. – 124 p.

KEY QUESTIONS OF SCIENTIFIC AND TECHNICAL ACTIVITIES ON ENSURING ROAD TRAFFIC SAFETY

By Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences V.M.Prihodko, rector MADI (Russia)

In article the modern situation with road traffic safety in the dif-ferent countries of the world and in Russia is analyzed. It is noticed that possibility in extremely short terms to lower a death rate and seriously injured people now is represented, having concentrated on key risk factors both wider and effective introduction of the safety measures which have confirmed its efficiency in the course of ac-ceptance of measures in the Federal Aimed Program. Practical recom-mendations for ensuring road traffic safety are resulted.

Keywords: road traffic safety, accident rates, motorization, actions for ensuring road traffic safety.

Рецензент: д-р техн. наук, профессор В.В. Сильянов. Статья поступила в редакцию 22.11.2012 г.

Автор: Приходько Вячеслав Михайлович, чл.-корр. РАН, д-р техн. наук, профессор, ректор Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). Россия, 125319, Москва, Ленинградский пр., 64. Тел. +7 499 155 03 70, e-mail: [email protected].

02_2013_ .indd 702_2013_ .indd 7 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05



УДК 656.13.08:342.9

Меры административного воздействия на участников дорожного движения

А.Б. ЧУБУКОВ, В.Т. КАПИТАНОВ, О.Ю. МОНИНА (МАДИ)

В статье приведены результаты исследования влияния на аварийность мер административного воздействия в регионах Российской Федерации.

Ключевые слова: аварийность, административные право-нарушения, административное воздействие, анализ, факторы.

По оценкам зарубежных специалистов, по соотношению затрат и получаемой выгоды, надзор полиции за соблюдением требова-ний дорожного законодательства – один из самых эффективных и рентабельных методов ежегодного уменьшения количества по-страдавших на дорогах. При этом основная тенденция организации дорожно-патрульной (постовой) службы (ДПС) в большинстве стран мира – сокращение прямых контактов дорожной полиции с нарушителями правил дорожного движения (ПДД), его управление с помощью систем.

Контроль и принуждение к соблюдению водителями правил дорожного движения реализуются, как правило, на основе авто-матизированной системы, обеспечивающей повышение вероят-ности выявления фактов нарушений скоростного режима и др., освобождение ДПС от рутинной работы по протоколированию фактов выявления правонарушений, снижение количества обра-щений в судебные органы по вопросам оспаривания фактов на-рушений ПДД. В европейских государствах толчком к технической модернизации систем управления и контроля движения автотран-спорта стал опыт Франции. Внедрение автоматизированной систе-мы обеспечило в этой стране снижение количества ДТП за два года на треть.

Начиная с 2007 г. в Российской Федерации принят ряд нормативных правовых актов, ка-сающихся административных правонарушений в сфере дорожного движения. В частности ужесточена ответственность за правонаруше-ния, связанные с непредоставлением преиму-щества в движении пешеходам (ФЗ от 7 мая 2009 г. № 86), изменена ответственность за выезд на сторону дороги, предназначенную для встречного движения (ФЗ от 25 декабря 2012 г. № 252).

В соответствии с Федеральным законом от 24 июля 2007 г. № 210-ФЗ «О внесении изменений в Кодекс Российской Федерации об админи-стративных правонарушениях» с 1 июля 2008 г. (п. 49 статьи 1) предусмотрена фиксация адми-нистративного правонарушения в области до-рожного движения работающими в автоматиче-ском режиме специальными техническими средствами, имеющими функции фото- и ки-

носъемки, видеозаписи, или средствами фото- и киносъемки, ви-деозаписи.

Толчком к началу работ в этой сфере в Российской Федерации послужила разработанная в НИЦ БДД МВД России Концепция соз-дания автоматизированной системы администрирования штрафов за административные правонарушения в области безопасности до-рожного движения (ДОБДД МВД России, март 2008 г.). Создание системы автоматизированного контроля в Российской Федерации требует определенного времени для решения многоаспектного комплекса организационных, технических, нормотворческих про-блем. При этом требуются и немалые финансовые ресурсы.

Начиная с 2009 г. проводятся мероприятия по установке и экс-плуатации специальных технических средств на магистралях и улично-дорожных сетях городов (проектные, монтажные, пуско-наладочные работы, эксплуатация специальных технических средств); автоматизируется администрирование взысканий (штра-фов) за административные правонарушения в области дорожного движения; реализуется информационное взаимодействие МВД России, финансово-кредитных учреждений, ФССП России, ФГУП «Почта России».

Представляет интерес проанализировать, насколько совокуп-ность всех этих и иных мероприятий способствовала изменению состояния аварийности в Российской Федерации. Источники информации: об аварийности – Росстат России и МВД России, об административных правонарушениях – форма 560-2 Росстата, об административных наказаниях, назначенных за нарушение норм и правил, действующих в области дорожного движения, – МВД России.

Статистические данные свидетельствуют о том, что в Россий-ской Федерации в течение 2002 – 2012 гг. отмечается взаимосвязь выявленных административных правонарушений и аварийности (рис. 1, табл. 1, п. 1).

Вместе с тем, при проведении указанного анализа приходится иметь в виду, что форма федерального государственного статисти-ческого наблюдения для организации статистического наблюде-ния в системе МВД России за состоянием безопасности дорожно-го движения за относительно небольшой отрезок времени неодно-кратно изменялась (Постановления Госкомстата РФ от 29.12.1998 г. № 135, от 13.06.2002 г. № 137; Постановления Федеральной службы государственной статистики от 27.06.2006 г. № 23, от 14.12.2007 г. № 102; Приказ Росстата от 26.12.2012 г. № 660).

С учетом изложенного для проведения исследования при иден-тичных условиях целесообразно выбрать регионы Российской Федерации. В этом случае объем статистической информации до-статочно большой и позволяет сделать определенные выводы. В качестве меры оценки воздействия на участников дорожного движения приняты количества:

15,97

56,23

64,9657,59

54,9355,5953,72

49,1444,77

41,4139,59

36,51

27,926,627,629,933,332,73434,535,633,2

28

36,8441,88

46,25 48,52 46,32

52,01

34,03

0

10

20

30

40

50

60

70

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

выявлено ад министративныхправонару ш ений, млн.погибло в ДТП , тыс . чел.

вынесено пос тановлений оназначение ш трафа , млн.

Рис. 1. Временные зависимости количества выявленных административ-ных правонарушений, вынесенных постановлений о назначении штрафа и чис-ла погибших в ДТП

02_2013_ .indd 802_2013_ .indd 8 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05



– вынесенных постановлений о назначении административного наказания в виде штрафа;

– административных правонарушений, зафиксированных с применением специальных технических средств, работающих в автоматическом режиме;

– исполненных постановлений о лишении права управления транспортным средством.

В качестве характеристики состояния аварийности выбрано число погибших в дорожно-транспортных происшествиях.

Для получения оценки степени взаимосвязи мер воздействия на характеристику аварийности использованы методы математи-ческой статистики, государственные и ведомственные статистиче-ские данные о регионах (субъектах) Российской Федерации.

Исходное предположение (гипотеза) – меры воздействия и характеристики аварийности независимы. Для проверки этой ги-потезы использован ранговый критерий корреляции Спирмена [1], в основе которого лежит ранговая статистика. Суть метода за-ключается в следующем.

Обозначается через Ri ранг реализации случайной величины Xi в вариационном ряду X1,…,Xn (т.е. номер места, занимаемого ве-личиной Xi в вариационном ряду X(1) ≤…≤ X(n)). Аналогично обо-значается через Si ранг Yi среди элементов Y1,…,Yn. Таким образом, выборки порождают множество пар рангов (R1, S1),…,(Rn, Sn).

Переставив эти пары в порядке возрастания первой компонен-ты, получаем множество пар (1, S(1)),…,(n, S(n)). Для множеств рангов вводится ранговая статистика, представляющая собой ко-эффициент корреляции:

n n n2 2 0,5

i i i ii 1 i 1 i 1

(R R)(S S) / ( (R R) (S S) ) .= = =

ρ = − − − −∑ ∑ ∑При полном совпадении рангов (Ri = Si, i = 1,…,n) статистика

ρ = 1, а при противоположных ρ = –1. Значения, близкие к крайним, рассматривают как свидетельствующие против гипотезы. Считает-ся, что критическая область критерия Спирмена определяется за-висимостью

)}(/{/ ntαρτ ≥= ,

Таблица 1

Результаты проверки гипотезы независимости числа погибших в ДТП и показателя

№ п/п ПоказателиЗначение рангового

коэффициента корреляции, ρ

Количество наблюдений, n

Граничное значение, ρ

Заключение о гипотезе,

α = 0,95

1 Вынесено постановлений о назначении административного наказания в виде штрафа в Российской Федерации

–0,7381 8 0,7 Отвергнута

2 Вынесено постановлений о назначении административного наказания в виде штрафа2009 г.2010 г.2011 г.2012 г.

0,82820,760210,820370,81487

83838383

0,2150,2150,2150,215

Отвергнута

3 Зафиксировано правонарушений с примене-нием специальных технических средств, работающих в автоматическом режиме2011 г.2012 г.

0,419060,53203

8383

0,2150,215

Отвергнута

Таблица 2

Результаты проверки гипотезы независимости отношения фактического (y) и рассчитанного (y1) числа погибших в ДТП в регионе и анализируемых показателей

№п/п ПоказателиЗначение рангового

коэффициента корреляции, ρ

Количество наблюдений, n



α = 0,95

1 Вынесено постановлений о назначении административного наказания в виде штрафа2009 г.2010 г.2011 г.2012 г.

–0,18068–0,16536–0,22575–0,2655

83838383

0,2150,2150,2150,215

ПринятаПринятаОтвергнутаОтвергнута

2 Зафиксировано правонарушений с примене-нием специальных технических средств, работающих в автоматическом режиме2011 г.2012 г. –0,25005

–0,242088383

0,2150,215

ОтвергнутаОтвергнута

3 Исполнено постановлений о лишении права управления ТС2009 г.2010 г.2011 г.2012 г.

–0,18108–0,10522–0,18108–0,21743

83838383

0,2150,2150,2150,215

ПринятаПринятаПринятаОтвергнута

02_2013_ .indd 902_2013_ .indd 9 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05



где tα(n) – граница критической области; n – количество экс-периментов.

При больших n эта граница представляется в виде0,5P(n / / c ) 2ατ = ρ ≥ ≈ Ф( αc− ) = α,

где Ф( αc− ) – квантили нормального распределения; α – уро-вень значимости критерия.

Поскольку регионы характеризуются различными социально-экономическими и природно-климатическими условиями, необхо-димо нормировать принятый критерий оценки аварийности (число погибших в ДТП). В противном случае можно получить достаточно парадоксальный вывод о прямой зависимости числа погибших в ДТП и, например, количеством вынесенных постановлений о на-значении штрафа (табл. 1, п. 2, 3).

Таблица 3

Результаты проверки гипотезы независимости числа погибших в ДТП в регионе и анализируемых показателей (по 2011 г.)

№ п/п

Субъект Российской Федерации

Анализируемый показатель

Значение рангового коэффициента корреляции, ρ

Количество наблюдений n (период наблюдения, лет)



α = 0,95

1 Владимирская область

1 0,06593 13 0,546 Принята

2 0,58788 10 0,622 Принята

3 0,69697 10 0,622 Отклонена

2 Республика Тыва 1 0,05495 13 0,546 Принята

2 0,52727 10 0,622 Принята

3 0,68485 10 0,622 Отклонена

3 Калужская область 1 –0,14835 13 0,546 Принята

2 –0,50303 10 0,622 Принята

3 0,16363 10 0,622 Принята

4 Рязанская область 1 0,15934 13 0,546 Принята

2 –0,67273 10 0,622 Отклонена

3 0,52727 10 0,622 Принята

5 Ленинградская область

1 –0,06593 13 0,546 Принята

2 –0,50303 10 0,622 Принята

3 0,00606 10 0,622 Принята

6 Псковская область 1 –0,13736 13 0,546 Принята

2 –0,53939 10 0,622 Принята

3 –0,61212 10 0,622 Принята

7 Республика Коми 1 0,41758 13 0,546 Принята

2 –0,30909 10 0,622 Принята

3 0,63636 10 0,622 Отклонена

8 г. Санкт-Петербург 1 0,41758 13 0,546 Принята

2 –0,68485 10 0,622 Отклонена

3 0,45455 10 0,622 Принята

9 Камчатский край 1 –0,86264 13 0,546 Отклонена

2 0,18788 10 0,622 Принята

3 –0,61212 10 0,622 Принята

Рис. 2. Результаты расчета и фактические данные (число погибших в ДТП в 75 раз-личных субъектах Российской Федерации, чел.)

0

200

400

600

800

1000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

Р асчет

ФактЧ

исло

пог

ибш

их в

ДТП

Нормирование предлагается осу-ществлять на основе полученной оценки (y) числа погибших в ДТП в регионе (результат регрессионного анализа) [2]:

0,636282 0,3181441 8 9y 0,406136 (x x )= ∗ ∗ ,

где x8 – численность населения в регионе, тыс.; x9 – количество транс-портных средств, тыс.

По аналогии с зарубежным опытом это соотношение можно считать свое-образным стандартом.

Проведенный ранговый корреля-ционный анализ статистических дан-

ных (метод Спирмена, табл. 2) показал, что в 2011–2012 гг. (в отличие от предшествующих лет) на аварийность (число погибших в ДТП) начали оказывать влияние меры административного воз-действия, в том числе, и с применением средств автоматической фотовидеофиксации нарушений ПДД.

На основе проведенного регрессионного анализа статистиче-ских данных получена оценка числа погибших в ДТП в регионе ( y ) в виде:

0,636282 0,3181448 9y 0,406136 (x x )= ∗ ∗ ∗

2 5 6 7

10 11

(2,2011 2,4679x 0,1074x 0,000667x 0,000764x

0,000939 x 0,00014 x )

− + + + ++ ∗ − ∗

,

где x8 – численность населения в регионе, тыс.;

02_2013_ .indd 1002_2013_ .indd 10 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05


� БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ �x9 –количество транспортных средств, тыс.;x2 – индекс качества жизни;x5 – итоговая оценка природных условий;x6 – средняя годовая температура воздуха;x7 – плотность автомобильных дорог общего пользования с

твердым покрытием;x10 – продажа пива (на душу населения, л.).x11 – вынесено постановлений о назначении административно-

го наказания в виде штрафа (*10–4).Соответствующие результаты расчета и фактические данные

представлены на рис. 2.Анализ регрессионного соотношения показывает, что основной

“вклад” в аварийность вносят численность населения, количество транспортных средств, качество жизни. При этом относительный вклад составляющих формулы для y следующий: менее 2,5 для x2; 0,5 для x5; 0,015 для x6; 0,55 для x7; 0,12 для x10 и 0,1 для x11.

Изложенный выше подход применен для анализа (на основе относительно небольшого объема внутрирегиональной статисти-ки) воздействия на аварийность в некоторых регионах трех вы-бранных факторов:

1) числа лишенных права управления транспортным средством (ТС) за нетрезвое состояние;

2) числа полученных из судов постановлений о лишении права управления ТС;

3) проданных водки и ликероводочных изделий (литров на душу населения).

Данные рангового корреляционного анализа для ряда регио-нов приведены в табл. 3. Из результатов анализа следует, что на аварийность оказывают влияние следующие факторы:

– продажа водки и ликероводочных изделий (литры на душу населения) – Владимирская область, Республика Тыва;

– число лишенных права управления ТС за нетрезвое состоя-ние – Камчатский край;

– число полученных из судов постановлений о лишении права управления ТС – Рязанская, г. Санкт-Петербург.

Таким образом, можно отметить, что в 2011–2012 гг. в регионах отмечается проявление некоторого влияния на аварийность мер административного воздействия. Вместе с тем, их относительная роль все еще недостаточно существенна.

Литература1. Ивченко Г.И., Медведев Ю.И. Математическая статистика /

Г.И. Ивченко, Ю.И. Медведев. – М.: Высшая школа, 1984. – 248 с.2. Качественный и количественный анализ аварийности в Россий-

ской Федерации / А.Б. Чубуков, В.Т. Капитанов, О.Ю. Монина, П.И. Ко-шелева // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2012. – № 4. – С. 29–32.

EFFICIENCY OF MEASURES OF ADMINISTRATIVE ENFORCEMENT ON PARTICIPANTS OF ROAD TRAFFIC IN REGIONS OF THE RUSSIAN FEDERATION

By Dr. A.B. Chubukov, D.Sc. V.Т. Capitanov, Dr. O.Yu. Monina (MADI)

In paper the results of research of influence on breakdown suscep-tibility of measures of administrative pressure are resulted.

Keywords: breakdown susceptibility, administrative offences, ad-ministrative pressure, the analysis, factors.

Рецензент: д-р техн. наук, профессор В.В. Сильянов. Статья поступила в редакцию 17.04.2013 г.

Авторы: Чубуков Александр Бежанович, канд. техн. наук, доцент (МАДИ), тел.: +7 (499) 155-07-05, e-mail: [email protected]; Капитанов Валерий Тимофеевич, д-р техн. наук, проф. (МАДИ), тел.: +7 (499) 148-80-24, e-mail: [email protected]; Монина Ольга Юрьевна, канд. техн. наук, доцент (МАДИ), тел.: +7 (499) 155-04-17, e-mail: [email protected]. Адрес: Россия, 125319, Москва, Ленинградский проспект, д. 64.

УДК 625.712.44

Имитационное моделирование транспортных потоков на кольцевых пересечениях

Аспирант Ю.Х. ЮСУПОВА (МАДИ)

В статье рассматриваются результаты имитационного моделирования движения транспортных потоков на пересе-чениях в одном уровне с турбо-кольцевой схемой движения и на кольцевых пересечениях с двухполосной проезжей частью. Модель позволяет определить основные показатели работы пересечений и по ним выбрать наиболее благоприятные про-ектные решения.

Ключевые слова: моделирование, транспортный поток, кольцевые пересечения в одном уровне, турбо-кольцевые пере-сечения, поведение водителя, время задержки.

Быстрый рост количества автомобилей приводит к увеличению интенсивности движения на автомобильных дорогах, вследствие которого обостряется транспортная проблема. Исследования дорожно-транспортных происшествий показали, что наибольшее их число происходит в местах, где в одном уровне пересекаются траектории движения транспортных средств (в конфликтных точ-ках), а также в местах разделения или слияния транспортных пото-ков. Количество конфликтных точек на пересечении является важ-ным критерием безопасности дорожного движения. Кольцевые и турбо-кольцевые пересечения, не оснащённые светофорами, име-ют меньше конфликтных точек, чем трехсторонние и четырехсто-ронние нерегулируемые пересечения (табл. 1) [1].

В настоящее время наименее изученными являются турбо-кольцевые пересечения. Для оценки их транспортно-эксплуатационных параметров, с учётом всех взаимодействующих факторов, необходимо проведение комплексных дорогостоящих экспериментов и наличие уже построенных пересечений, имею-щих разные размеры геометрических элементов. Пока в России турбо-кольцевые пересечения не построены, и поэтому проведе-ние натурных экспериментов невозможно. Эффективным спосо-бом оценки характеристик движения транспортных потоков на рассматриваемых пересечениях является применение метода ими-тационного моделирования.

Автором разработаны модели двухполосного кольцевого и турбо-кольцевого пересечений, имеющих радиус центрального островка 15 м (рис. 1). Имитация транспортных потоков через пересечения проведено с учётом правил дорожного движения. В последующих расчётах ограничились рассмотрением движения только легковых автомобилей. Модели пересечений разработаны на основе космического снимка реального турбо-кольцевого пере-сечения главной и второстепенной дорог на западе Нидерландов в провинции Южная Голландия. Предусмотрено, что турбо-кольцевое пересечение вызывает перераспределение движения транспортных потоков по полосам.

Алгоритм моделирования разъезда автотранспортных средств на нерегулируемом пересечении обеспечивает реализацию сле-дующих необходимых условий:

02_2013_ .indd 1102_2013_ .indd 11 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05



Таблица 1

Количество конфликтных точек на нерегулируемом перекрёстке, двухполосном кольцевом пересечении и турбо-кольцевом пересечении дорог

Количество дорог, соединяющихся на пересечении

Количество конфликтных точек

Нерегулируемый перекрёстокДвухполосное кольцевое

пересечениеТурбо-кольцевое

пересечение

3 9 16 10

4 32 22 14

• водитель каждого автомобиля самостоятельно принимает ре-шение об остановке и движении, исходя из информации, получен-ной им на пересечении;

• допускается образование длинных очередей на подходах к пересечению и заторов на самом пересечении при очень большой интенсивности движения;

• исключено столкновение автомобилей на самом пересечении и на подходе к нему, т.е. визуального совмещения изображений автомобилей на экране компьютера.

Моделирование движения автомобилей на пересечениях осу-ществлялось в программе PTV VISSIM, которая позволяет решить следующие задачи:

• сравнить схемы организации движения на пересечении; • оценить пропускную способность каждого пересечения;• проанализировать задержки движения транспортных

средств; • спрогнозировать возникновение заторов; • проанализировать продолжительность простоя автомобиля у

пересечения; • смоделировать длины очередей, возникающих на подходах к

пересечениям.Мною были рассмотрены несколько вариантов загрузки пере-

сечения движением, обозначенных номерами от 1 до 10 в табл. 2. Например, при использовании варианта № 1 загрузки пересечения по второстепенной дороге равна 75 авт./ч, в то время как по главной дороге с каждой её стороны на пересечение въезжают 375 авт./ч. После окончания периода имитации были созданы файлы с данными, характеризующими некоторые показатели движения

Таблица 2

Интенсивность движения на каждом подъезде к пересечению дорог

Направление движенияИнтенсивность движения на каждом подходе к пересечению, авт./ч, для вариантов загрузки

пересечения, обозначенных номерами1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Второстепенная дорога 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300

Главная дорога 375 500 625 750 825 1000 1225 1250 1375 1500

Рис. 1. Планировочная схема пересечений: а – турбо-кольцевое пересече-ние; б – кольцевое пересечение с двухполосной проезжей частью

б) а) транспортного потока. Средняя продолжитель-ность задержки автомобиля относится к числу важ-нейших количественных показателей, на основе которых формулируют выводы об эффективности проведения мероприятия по улучшению пропуск-ной способности. Результаты имитационного моде-лирования показывают, что в случае небольшой интенсивности движения особого различия задер-жек между двумя пересечениями не выявлено (рис. 2). Задержки оказались близкими при вари-антах загрузки движением от № 1 до № 5. При высокой интенсивности движения преимущество турбо-кольца оказалось очевидным. Средняя про-должительность задержки одного автомобиля при интенсивности движения на главной дороге 1500 авт./ч на кольцевом пересечении с двухполосной проезжей частью составила 52,2 с и 38,0 с – на турбо-кольце.

Выявленные различия в задержках возникают в основном из-за недостаточного использования водителями внутренней полосы движения на кольцевых пересечениях с двухполосной кольцевой проезжей частью. Такая проблема не возникает на турбо-кольцах, у которых внутренняя полоса используется с наи-большей эффективностью, так как происходит заблаговременное распределение автомобилей по полосам движения ещё до въезда на пересечение.

Полученные автором результаты в целом совпадают с данными зарубежных авторов, согласно которым средние задержки на турбо-кольце меньше, чем на кольцевых пересечениях [2, 3, 4].

Для оценки удобства движения на пересечении необходимо определять, кроме средней продолжительности задержки, и про-должительность простоя автомобиля на пересечении в ожидании достаточного интервала для проезда через него.

На рис. 3 показаны зависимости средней продолжительности простоя автомобилей от варианта загрузки движением. Рассма-тривая полученные в результате расчётов зависимости, можно сделать вывод, что устройство турбо-кольцевых пересечений снижает продолжительность простоя автомобилей в очередях у пересечения, а это приводит к экономии топлива и уменьшению выбросов СО и NO2 и, кроме того, повышается пропускная способ-ность пересечения за счёт увеличения количества проехавших через пересечение автомобилей (рис. 4) [5].

В процессе математического анализа результатов по моделиро-ванию турбо-кольцевого пересечения определена логарифмиче-ская зависимость продолжительности задержки от интенсивности движения. Зависимость имеет вид z = e 2,664*0,001y, где z – про-

02_2013_ .indd 1202_2013_ .indd 12 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05



0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10Номер варианта загрузки пересечения движением

Сре

дняя

про

долж

ител

ьнос

ть

заде

ржки

авт

омоб

иля,

с Турбо-кольцевое пересечение

Кольцевое пересечение сдвухполосной проезжей частью

Рис. 2. Зависимости средней продолжительности задерж-ки автомобилей от варианта загрузки пересечения движени-ем (номер варианта по табл. 2)

eax + by, где a, b – коэффициенты, учитывающие варианты загрузки.

При проектировании и обустройстве турбо-кольцевых пересе-чений следует уделять особое внимание заблаговременному информированию водителей о назначении каждой из полос дви-жения в пределах кольцевой проезжей части, чтобы водители имели возможность заранее перестроиться в нужную полосу, не задерживая движение других автомобилей [6].

Результаты имитационного моделирования движения транс-портных потоков на турбо-кольцевом и на двухполосном кольце-вом пересечениях, позволяют сделать следующие выводы:

1. Турбо-кольцевые пересечения являются новой перспектив-ной разновидностью кольцевых пересечений.

2. Турбо-кольцевые пересечения имеют более высокую про-пускную способность, и для них характерны меньшие задержки автомобилей в пути по сравнению с идентичным двухполосным кольцевым пересечением.

3. Применение турбо-кольцевых пересечений позволяет снизить продолжительность простоя автомобилей.

4. Имитационное моделирование движения транспортных потоков позволяет определить основные показатели работы пере-сечений и по ним наиболее благоприятные проектные решения.

Литература1. Fortuijn, L.G.H. Turbo Roundabouts: Design Principles and Safety

Performance / L.G.H. Fortuijn // Transportation Research Record. – 2009. – N 2096.

2. Jovanovie G., Lavric D. Micro Simulation of Turbo Roundabouts / G. Jovanovie, D. Lavric // Budapest Conference and PTV Vision Workshops. – Budapest, 2007.

3. Yperman, I. Capacity of a turbo-roundabout determined by micro-simulation / I. Yperman, L.H. Immers // Proceedings of the 10th World Congress on ITS. – Madrid, Spain, 2003.

4. Юсупова, Ю.Х. Опыт оценки потребительских характеристик турбо-кольцевых пересечений / Ю.Х. Юсупова // Проектирование автомобильных дорог: сб. науч. тр. / МАДИ. – М., 2011. – С. 97–100.

5. Fortuijn, L.G.H. Turbo Roundabouts: Estimation of Capacity / L.G.H. Fortuijn // Transportation Research Record. – 2009. – N 2130. – P. 83–92.

6. Юсупова, Ю.Х. Вариант организации движения транспортных потоков на турбо-кольцевых пересечениях / Ю.Х. Юсупова // Органи-зация и безопасность дорожн. движения в крупных городах: сб. докл. 10-й междунар. конф. «Организация и безопасность дорожного дви-жения в крупных городах. Инновации: ресурс и возможности». СПбГА-СУ. – СПб., 2012. – С. 196–198.

7. Проблемы проектирования кольцевых пересечений в одном уров-не / Б.А. Щит, П.И. Поспелов, Г.А. Федотов, А.П.Шевяков // Наука и Техника в дорожной отрасли. – 2012. – № 3. – С. 3–6.

SIMULATION OF TRAFFIC FLOWS AT AT-GRADE TURBO-ROUNDABOUTS

By Yu.H. Yusupova, Ph.D. Student (MADI, Moscow, Russia)

This paper demonstrates the results of traffic flow simulation at at-grade turbo-roundabout and two lane roundabout. Traffic simula-tion is an indispensable instrument for transport planners and traffic engineers. Complex traffic conditions are visualized in high level of detail supported by realistic traffic models.

Key words: simulation, traffic flow, at-grade roundabout, turbo-roundabouts, driver behavior, delay time.

Рецензент: профессор В.И. Пуркин (МАДИ). Статья поступила в редакцию 25.12.2012 г.

Автор: Юсупова Юлия Халилевна, аспирант, кафедра «Изы-скания и проектирования дорог». Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ). Адрес: Россия, 125319, Москва, Ленинградский проспект, 64. Тел. +7 (499) 155-03-32; моб. +7 (916) 006-1107, e-mail: [email protected].

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10

Номер варианта загрузки пересечения движением

Сре

дняя

про

долж

ител

ьнос

ть

прос

тоя

авто

моб

иля,

с Турбо-кольцевое пересечение


Рис. 3. Зависимости средней продолжительности простоя автомобилей от варианта загрузки пересечения движением (номер варианта по табл. 2)

0

2

4

6

8

10

12

14

100 200 300 400 500

Количество автомобилей, ед.

Сре

дняя

про

долж

ител

ьнос

ть

прос

тоя

авто

моб

иля,

с

Турбо-кольцевое пересечение


Рис. 4. Зависимости средней продолжительности простоя автомобилей от количества автомобилей, проехавших через пересечение за период имитации

должительность средней задержки, с; y – интенсивность транс-портного потока на въезде по главной дороге, ед./ч. Основным показателем здесь служит y. Влияние интенсивности по второсте-пенному направлению x настолько мало, что в данном случае им можно пренебречь. В рассматриваемом примере x = 0,2y. При x ≥ 0,4y влияние x увеличивается и формула будет иметь вид z =

02_2013_ .indd 1302_2013_ .indd 13 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05


� ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ �УДК 625.855.3-027.45

Время как критерий оценки долговечности асфальтовых материалов

Д-р техн. наук, проф. В.А. ЗОЛОТАРЕВ (ХНАДУ, г. Харьков)1

Предложен новый аспект оценки долговечности асфаль-тобетонов по продолжительности его жизни под постоянно действующими нагрузками по принципу ползучести.

Ключевые слова: битум асфальтобетон, усталость, про-должительность жизни, режимы механического воздействия и схемы напряженного состояния.

Время жизни под постоянной нагрузкой как показатель долговечности асфальтобетона

Многие из сопутствующих циклическим испытанием на уста-лость неопределенностей могут быть устранены испытанием на статическую усталость при ползучести (в трактовке школы С.Н. Журкова [17] долговременную прочность). Определение статиче-ской усталости при испытаниях на ползучесть не представляет особого труда. Суть этого метода заключается в том, что образцы асфальтобетона в лабораторных условиях подвергается действию серии постоянных нагрузок, вызывающих в образцах соответству-ющие той или иной схеме напряженного состояния напряжения, приводящие их к разрушению. Таким образом можно определить зависимости статической усталости т.е. времени жизни асфальто-бетона от меняющихся нагрузок (рис. 3).

При испытаниях малыми нагрузками можно найти ответ на во-прос, существует ли предел долговременной прочности для тех или иных типов асфальтобетонов, что в свою очередь позволит опре-делить, какой прочностью должен обладать асфальтобетон для обеспечения проектной продолжительности жизни. При этом мож-но утверждать, что результаты такого испытания представляют со-бой самый жесткий случай, когда асфальтобетон не отдыхает ни между циклами, ни в период низкой загруженности, ни за счет снижения температуры. Такие испытания отличаются простотой эксперимента, его полной воспроизводимостью и получением ре-зультата, максимально приближенного к понятию долговечности.

Изменение этих времен жизни от напряжения при сдвиге и из-гибе показаны соответственно на рис. 4. Такого рода испытания на основе растяжениЯ проведены в 1950-х годах Н.В. Горелышевым и А.М. Гоглидзе. В своих работах они преследовали цель определить скорость течения асфальтовых систем и их вязкость. Они не обра-щали внимания на время жизни асфальтобетонов под разными на-грузками, хотя продолжительность жизни при малых напряжениях достигала 113 ч. Но обработка их данных привела к установлению зависимостей полностью идентичных тем, что были получены на основе специальных испытаний на статическую усталость [18].

Простые сопоставления времен жизни под действием различных факторов показывают, что они во много раз чувствительнее, чем прочность, к особенностям самого асфальтобетона, к температуре испытания и другим факторам. Так, прочность асфальтобетонов на сжатие при изменении пенетрации битума от 46 до 143×0,1 мм, т.е. в 3,1 раза, изменяется в 1,5 раза, а время жизни в 7,2 раза; прочность

1 Окончание, начало в журнале «Наука и техника в дорожной отрасли», № 1, 2013, с. 10–12.

асфальтобетона при переходе от температуры испытания 20°С к 50°С уменьшается в 2,1 раза, а время жизни в 790 раз.

Эти соотношения мало зависят от схемы напряженного состоя-ния. Так, изменение температуры испытания от 20° до 50°С в ана-логичных напряженных условиях приводит к уменьшению време-ни жизни при сдвиге до 1500 раз, а изгибе – 1000 раз. При пере-ходе от битума с пенетрацией 78×0,1 мм к битуму с пенетрацией 168×0,1 мм время жизни асфальтобетона при изгибе изменяется в 5 раза, а при сдвиге в 5,5 раза [19, 20].

Естественно, что эти огромные различия во многом обусловле-ны несопоставимостью уровня напряженного состояния для ас-фальтобетонов на битумах разных марок. Нагрузка, которая для асфальтобетона на битуме с малой пенетрацией вызывает напря-жения, далекие от разрушающих при одноразовом испытании, для асфальтобетона на маловязком битуме может быть близка к кри-тической. С этим связана область применения тех или иных видов асфальтобетонов на дорогах разных категорий. Чем меньше ин-тенсивность движения, чем меньше приведенная нагрузка на ось, тем менее прочный асфальтобетон может применяться. Однако это не означает, что он будет обязательно менее долговечен в дороге низкой категории под менее интенсивное и легкое движение. Из-за меньшего уровня нагружения применение такого асфальтобе-тона может быть функционально оправданным. В то же время даже немногочисленные проезды большегрузных транспортных средств могут разрушить дорожную одежду. Однако чаще всего определяющей в этом случае может быть низкая несущая способ-ность самой дорожной одежды.

Чтобы привести все разновидности асфальтобетонов к сопо-ставим условиям, нужно проводить испытания при одинаковых уровнях напряженного состояния. Для этого по принятой схеме напряженно-деформированного состояния (сжатие, изгиб, растя-жение, сдвиг) при определенной скорости деформирования не меньшей, чем стандартная, а целесообразней при скорости близкой к скорости деформирования, при которой производят определение модулей упругости, определяют прочность асфальтобетона.

После установления на представительной пробе средней проч-ности (σр) образцов можно производить испытание по определе-нию времени жизни при напряжениях, 0,2, 0,4, 0,6 от σр. Уровни напряженного состояния могут быть приняты разными, но жела-тельно, чтоб начальным был уровень (0,1–0,20) σр, при котором, асфальтобетон близок к линейной области деформирования.

Согласно [21, 22] эта область находится в пределах (0,2–0,3) σр. В соответствии с [19] уровень напряженного состояния, после ко-торого асфальтобетон переходит в нелинейную зону деформиро-вания, зависит от частоты синусоидального загружения, так же как и модуль упругости асфальтобетона. Для консольного изгиба при частоте 0,5 Гц и температуре 20°С он близок к (0,2–0,32) МПа, что для асфальтобетонов на битумах с пенетрацией от 57×0,1 мм до 130×0,1 мм составляет около 10% прочности при чистом изгибе.

Приведенные на рис. 5 зависимости времени жизни от уровня напряженного состояния для асфальтобетона типа Б практически одинаковы в пределах пенетраций (46–143)×0,1 мм. В то же время зависимость асфальтобетона на битуме с пенетрацией 270×0,11 мм отвечает гораздо меньшему уровню времен жизни. Это может быть следствием того, что отношение действующего напряжения к разрушающему в этом случае лежит гораздо выше границы его линейного вязкоупругого поведения.

Времена жизни, полученные при разных уровнях напряженно-го состояния, могут быть использованы для предсказания долго-вечности асфальтобетона, для выбора наиболее долговечного со-става, применительно к условиям его работы, для определения эффективности различных добавок и технологий в некоторых «стерильных» условиях.

На дороге, кроме нагрузок, асфальтобетон подвергается дей-ствию многих факторов, главными среди которых являются темпе-ратура, замораживание–оттаивание, действие воды и различных водных растворов или суспензий. Изучение температурных зави-симостей времени жизни асфальтобетонов не представляет суще-

02_2013_ .indd 1402_2013_ .indd 14 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05


� ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ �

ственных трудностей. Это показано в работе [23], когда удалось получить не только зависимости время–напряжение, но и устано-вить эффект снижения времени жизни асфальтобетона при фик-сированном напряжении с понижением температуры, ниже темпе-ратуры его механического стеклования. Установленный таким образом максимум подобен тому, что был обнаружен при испыта-нии асфальтобетона на изгиб с определенной скоростью дефор-мирования при разных температурах [24].

Влияние фактора агрессивной жидкой среды до температуры ее замерзания на время жизни асфальтобетона также может быть установлено практически без затруднений. В работе [20] развиты исследования, выполненные в 1970 г. [25]. Результаты этих ис-следований показывают, что совместное действие среды и меха-нических нагрузок ускоряет процесс разрушения, настолько, что коэффициенты длительной водоустойчивости, полученные в соот-ветствии со стандартным способом определения после 15 суток водонасыщения, при испытаниях на статистическую усталость мо-гут быть определены за несколько часов. Одним из механизмов такого разрушения можно считать эффект понижения прочности П.А. Ребиндера [26].

Особенностью испытаний на статистическую выносливость яв-ляется большой разброс результатов параллельных испытаний. Это связано со свободным распространением трещин по наиболее слабым поверхностям. Поэтому малейшая неоднородность распре-деления составляющих, изменение пористости, трещины в камен-ных материалах, дефекты адгезионных контактов – все это приво-дит к ощутимому изменению времен жизни образцов. В [17] под-черкнуто, что даже для достаточно однородных пластмасс и полимеров на каждую по напряжению точку необходимо было испытывать десятки образцов. В случае асфальтобетона хорошая однородность распределения каменных материалов, достаточно толстый слой битума и его непрерывность способствовуют умень-шению разброса результатов.

В то же время высокая чувствительность времени жизни к раз-личным влияющим факторам дает возможность объективно оценить эффективность любых технологических приемов регулирования ка-чества асфальтобетона. Это может быть проиллюстрировано срав-нением соотношения коэффициентов водоустойчивости, получен-ных стандартным способом, с соотношением времен достижения коэффициентом водоустойчивости значения, равного 0,8, в случае асфальтобетона на чистом битуме и битуме с добавками (табл. 4).

Из данных, приведенных в табл. 4, следует что коэффициенты длительной водоустойчивости изменяются ничтожно мало, потеря прочности за счет введения добавок ПАВ и СБС по сравнению с прочностью асфальтобетона на исходном битуме в случае битума БНД 90/130 уменьшается в 1,55 раза, а в случае битума БНД 130/200 – в 1,50 раза. При этом время жизни в первом случае увеличивается в 35 раз, а во втором – в 8,9 раз.

Идентичность сущности разрушенияпри циклических, статических

нагружениях и различных схемах напряженно-деформированного состояния

Если исходить из того, что разрушение асфаль-тобетона обусловливается накоплением критиче-ских трещин, а точнее, вновь образовавшихся по-лых зон или поверхностей, то в конечном итоге время жизни отвечает этому моменту. Вопрос в том, будет ли время накопления этих дефектов за-висеть от того, какой режим нагружения, вызыва-ющий одинаковые напряжения, принят: статиче-ский, периодический, циклический, равными или различными по нагрузкам циклам или другой. Оче-видно, что использование цикла нагрузка–разгрузка прерывает процесс микротрещинообра-зования, но вряд ли стоит ожидать полного зале-чивания трещин, хотя процесс аутогезии вяжущего или повторной адгезии вяжущего к поверхности каменного материала может иметь место и быть

более или менее активным в зависимости от вязкости битума, тем-пературы, продолжительности отдыха.

С учетом этого можно предположить, что время жизни под по-стоянно действующим напряжением и суммарное время цикличе-ских нагружений может быть разным. Тем не менее, в настоящее время существуют возможности сравнения и пересчета времен жизни асфальтобетона с переходом от одного режима к другому. При этом принципиальным является вопрос о виде зависимостей времени жизни от величины напряжения при статическом или ци-клическом загружении. То, что они являются степенными, много-кратно доказано. Следовательно, задача сводится к определению величин показателей степени в уравнении Вейлера. В этом отно-шении принципиальным является то, что величины этих показате-лей зависят главным образом от скорости релаксационных про-цессов в битумном вяжущем, замедляющихся за счет структури-рующей способности минеральных поверхностей.

Чувствительность временных зависимостей напряжений, харак-теризуемых значениями коэффициентов пластичности, рассчиты-ваемых по приращениям логарифмов напряжений к соответствую-щим приращениям времен жизни, практически не изменяется с из-менением схемы напряженного состояния (рис. 4). Это следует из сравнения данных [19] и [20], которое показывает, что при равном времени жизни, например 100 с, напряжения при сдвиге (кручении) от напряжений при изгибе отличаются в 4,4 раза, тогда как время жизни под напряжением 0,175 МПа при сдвиге в 250 раз меньше, чем изгибе. В то же время коэффициенты пластичности одинаковы при деформировании с постоянной скоростью и при испытаниях на ползучесть [19]. Кроме того, нет оснований ожидать что релаксаци-онные процессы зависят от схемы напряженного состояния, по-скольку они равно вероятны по всему объему тела.

В [27] также показано, что наблюдается практическая парал-лельность прямых усталости, полученных разными авторами по схеме изгиба (P.S. Pell и I.F. Taylor) и осевого растяжения – сжатия (K.D. Raithby и A.B. Stirling). При этом количество циклов до раз-рушения при сопоставимом напряжении было почти в 10 раз мень-ше по схеме сжатия–растяжения, чем при изгибе. В [27] это свя-зывали с полной передачей напряжения сжатия–растяжения на всю площадь сечения образца, тогда как при изгибе нагружение передается на две зоны – сжатия и растяжения. Из данных [27], следует что влияние цикличности в накоплении дефектов при усталостном испытании несущественно.

Имеющиеся в литературе данные также свидетельствуют о том, что значения показателей пластичности, определяемые при уста-лостных испытаниях в режимах с заданными амплитудами деформа-ций и постоянным напряжениям очень близки. В работе [27] были описаны исследования по сравнению устойчивости при цикличе-ском и статическом нагружении цилиндрических образцов асфаль-тобетонов в камере трехосного сжатия. Для получения совместимых

Рис. 3. Схема загружения при испытании в режиме постоянных напряже-ний (σ1>σ2>σ3>σ4) (а) и характер развития деформаций до разрушения (εр) за время t1<t2<t3<t4 (б)

а) б)

02_2013_ .indd 1502_2013_ .indd 15 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05



Рис. 5. Зависимость времени жизни асфальтобетонов на битумах разных марок от уровня напряженного состояния

Таблица 4

Влияние добавок ПАВ и полимера на коэффициент длительной водостойкости (К15) и время его достижения (tк)

Состав вяжущегоЗначения коэффициентов

водоустойчивости К15 и их рост под действием добавок/разы

Время (tк), соответствующее достижению Кв = 0,8, мин

Соотношение tк асфальтобето-нов на чистом битуме

и с добавками

Битум 130/200 0,73/1,0 2517 1,0

С 0,7% ПАВ 0,76/1,04 3548 1,42

С 3% СБС 0,78/1,07 5623 2,24

С 0,7% ПАВ и 3% СБС 0,82/1,12 22290 8,9

Битум 90/130 0,77/1 3980 1

С 0,7% ПАВ 0,79/1,03 7070 1,8

С 3% СБС 0,82/1,06 25118 6,3

С 0,7% ПАВ и 3% СБС 0,85/1,1 141253 35,4

Рис. 6. Сравнение временных зависимостей при цикличе-ском нагружении (�) и ползучести (сплошная линия) [27]

Рис. 7. Время жизни в циклах асфальтобетона, взятого из покрытия (— после открытия движения; — — после 5 месяцев; — . — после 51 месяца эксплуатации) в зависимости от ам-плитуды напряжения (σ) и амплитуды деформации (ε)

Рис. 4. Зависимость времени жизни от напряжения ас-фальтобетона типа В при сдвиге (Δ) и изгибе (�) [20]

кривых уровень синусоидальных нагружений принимали равным 61% от уровня постоянного загружения при ползучести. При темпе-ратуре 20°С установлена общая зависимость, описывающая резуль-таты, полученные при разных методах испытаний (рис. 6).

В дополнение к этому можно отметить, что в [28] были иссле-дованы асфальтобетоны, изъятые из покрытия накануне открытия движения, через 5, 15, 24 и 51 месяц эксплуатации. Опыты на усталость производились в различных лабораториях: при постоян-ных синусоидальных нагружениях в Shell Fracaise, а при синусои-дальных постоянных деформациях – в Центральной лаборатории дорог и мостов Франции. Полученные результаты (рис. 7) свиде-тельствуют о практическом равенстве коэффициентов пластично-

сти в обоих случаях: перед открытием движения – 0,16 и 0,17; через 5 месяцев 0,15 и 0,16; через 51 месяц – 0,12 и 0,11. Это в свою очередь может служить аргументом в пользу идентичности релаксационных процессов в обоих случаях и определяющей роли в определении характера временных зависимостей соотношении времен релаксации и действия нагрузки или деформирования.

В работе [29] на основе установленных для 12 асфальтобето-нов, по составу подобных типу Б, с использованием машины MAER-LPC, критической деформации линейности и временной зависимо-сти модулей упругости при статическом нагружении обосновыва-ется возможность определения выносливости при циклической

02_2013_ .indd 1602_2013_ .indd 16 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05


� ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ �усталости. В [29] также утверждается, что потеря линейности играет главную роль в развитии усталостных разрушений.

Объективность этого предположения достаточно высока, по-скольку в испытаниях на ползучесть течение с постоянной скоро-стью начинает развиваться после участка, на котором заканчива-ется развитие условно мгновенной упругости, характеризуемые соответствующим модулем упругости. Отсюда следует, что направ-ленное повышение критического напряжения и критической де-формации, ограничивающих область линейного вязкоупругого деформирования, приводит к повышению выносливости асфаль-тобетона при статических и циклических испытаниях на усталость [30]. Это может касаться, прежде всего, асфальтобетонов на осно-ве модифицированных битумов, когда увеличение содержания полимера типа СБС в асфальтобетоне приводит к повышению кри-тических напряжений и деформаций, отвечающих переходу в об-ласть нелинейного деформирования [31].

Заключение

1. Термин долговечность, является, вероятно, одним из наибо-лее употребляемым в отношении зданий, сооружений, конструкций и материалов и в то же время наименее конкретизированным и количественно определенным. В отношении нежестких дорожных одежд в последние годы он приобретает содержательность благо-даря появлению и развитию концепции вечных дорог. Конструиро-вание дорожной одежды с заданной продолжительностью жизни 40–50 лет становится все более реальным. В связи с этим стано-вится актуальной и необходимой предсказания жизненного цикла сменного верхнего слоя покрытия во временном измерении.

2. Такая необходимость в отношении асфальтобетона усугубля-ется тем, что его суть и свойства определяются битумным вяжущим, которое как термопластичное реологическое тело исключительно чувствительно к температуре и скорости деформирования.

3. Временная характеристика свойств битума гораздо более чувствительна к воздействию различных факторов, чем традици-онные механические показатели. Это касается вязкости, времени адгезионной устойчивости, циклической ползучести и ползучести при статическом нагружении.

4. В качестве временных показателей жизненного цикла ас-фальтобетона чаще всего используются результаты усталостных испытаний, выраженные количеством циклов до разрушения при циклическом нагружении или гармоническом деформировании или нагружении. К ним могут быть отнесены и результаты испыта-ний на колееобразование, выраженные в количестве проходов, необходимых для образования заданной глубины колеи.

5. Циклическая усталостная выносливость, обладая высокой чувствительностью к составу, структуре и состоянию асфальтобе-тона, является сложной характеристикой, требующей специально-го оборудования, больших затрат времени, и зависящей от условий испытаний, (схемы напряженного), состояния, режима, формы и ритмичности нагружающего воздействия. Эти усложнения устра-няются при определении времени жизни асфальтобетона под дей-ствием серии постоянных нагружений при чистом изгибе. Более того, эта схема разрушения является исключительно информатив-ной для оценки времени жизни асфальтобетонов при одновремен-ном воздействии жидких агрессивных сред. Чувствительность времени жизни асфальтобетонов в десятки и сотни раз выше, чем прочности на сжатие, изгиб, сдвиг.

6. Релаксационный характер процессов деформирования и разрушения асфальтобетонов обеспечивает близость коэффици-ентов пластичности, определенных: в результате усталостных ци-клических и статистических испытаний; полученных при изгибе и сдвиге, осевом растяжении–сжатии; при синусоидальных нагру-жениях и деформациях. Более того, вполне осуществимым при современном состоянии развития вычислительной теории и тех-ники, является переход от времени жизни при статистических ис-пытаниях к количеству циклов до разрушения и наоборот.

7. Приведенные здесь данные и суждения свидетельствуют в пользу введения, после накопления данных, в нормативные доку-

менты принципиально новых критериев: времени жизни асфаль-тобетона при нормированных уровнях напряженного состояния и коэффициентов средоустойчивости как отношения времени жиз-ни под нагрузкой в среде ко времени жизни под той же нагрузкой на воздухе.

Литература17. Регель, В.Р. Кинетическая природа прочности твердых тел /

В.Р. Регель, А.И. Слуцкер, Э.Е. Томашевский. – М.: Наука, 1974. – 500 с.18. Золотарев, В.А. Долговечность асфальтобетона при совмест-

ном действии нагрузок и агрессивных сред / В.А. Золотарев // До-рожная техника. – 2011. – С. 30–39.

19. Золотарев, В.А. Долговечность дорожных асфальтобетонов / В.А. Золотарев. – Харьков: Вища школа, 1977. – 116 с.

20. Ефремов, С.В. Долговечность асфальтобетона в условиях воз-действия агрессивных сред / С.В. Ефремов // Дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук – Харьков, 2010. – 187 с.

21. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа ВСН 46–83. – М.: Транспорт, 1985. – 157 с.

22. Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд (Под ред. Н.Н. Иванова). – М: Транспорт, 1973. – 328 с.

23. Золотарев, В.А. О долговременной прочности асфальтобето-на в широком диапазоне температур / В.А. Золотарев, В.С. Титарь // Известия вузов. Строительство и архитектура. – № 11. – С. 83–87.

24. Гордеев, С.О. Деформации и повреждения дорожных асфальто-бетонных покрытий / С.О. Гордеев. – М.: Минкоммунхоз РСФСР, 1963. – 132 с.

25. Золотарев, В.А. Разрушение асфальтовых материалов под воздействием нагрузок и агрессивных сред / В.А. Золотарев, З.Г. Зуб-ко, А.В. Космин // Реферативный сборник «Межотраслевые вопросы строительства (отечественный опыт). – М.: ЦИНИС. – Вып. 3. – 1970. – С. 92–94.

26. Горюнов, Ю.В. Эффект Ребиндера / Ю.В. Горюнов, Н.В. Перцов, Б.Д. Сумм. – М.: Наука, 1966. – 128 с.

27. Brown, S.F. Essais triaxiaux sur enrobes bitumineux en chargement repete ou en flauge / S.F. Brown // Bull. Liaison Labo. P. et Ch., Special V. – Bitumes et enrobes bitumineux. – 1977. – P. 125–138.

28. Doan, T.H. Evolution sur route de liants et enrobes bitumineux / T.H. Doan, A. Grignard, P. Uge // Bull. Liason Labo P. Et Ch., Special V. – Bitumes et enrobes bitumineux. – 1977. – P. 275–283.

29. Linder, R. La machine d’essais rheologique asservie (MAER-LCP) et son utilisation pour l’essai de traction LPC sur enrobes / R. Linder, F. Moutier, M. Penet, F. Peyzet // Bull. Liaison Labo. P. et Ch. № 142. – 1986. – P. 132–138.30.

30. Золотарев, В.А. Фундаментальные показатели линейного вязко-упругого деформирования асфальтобетона / В.А. Золотарев // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2010. – № 3. – С. 24–27.

31. Золотарев, В.А. Реологические свойства асфальтобетонов на основе битумов с большим содержанием полимера / В.А. Золотарев, А.С. Лапченко // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2004. – № 3. – С. 23–26.

TIME AS CRITERION OF THE ESTIMATION OF ASPHALT MATERIALS DURABILITY

By Prof., D.Sc. V.A. Zolotaryov (The Kharkov national auto-road university)

The new aspect of an estimation of asphalt concrete durability on duration of its life under constantly operating loadings by a principle of creep is offered.

Keywords: bitumen asphalt concrete, weariness, life expectancy, modes of mechanical influence and the scheme of the intense condi-tion.

Рецензент: канд. техн. наук, профессор Н.В. Быстров. Статья поступила в редакцию: 05.12. 2012 г.

Автор: Золотарёв Виктор Александрович, д-р техн. наук, про-фессор, зав. кафедрой «Дорожно-строительные материалы» Харь-ковского национального автомобильно-дорожного университета. Адрес: Республика Украина, г. Харьков, ул. Петровского, 25. Тел.: +380 57 268 1772, e-mail: [email protected].

02_2013_ .indd 1702_2013_ .indd 17 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05


� ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ �УДК 625.84-027.45

Альтернативы автомобильным дорогам с цементобетонными покрытиями в России нет

Канд. техн. наук Л.В. ЯНКОВСКИЙ

Приведены и проанализированы статистические данные по автомобильным дорогам различных стран. Сделан вывод, что в условиях прогрессирующей автомобилизации, интен-сивного разрушения существующей транспортной сети, ограниченности средств на содержание существующих дорог, реконструкцию и строительство новых дорог, альтернативы строительству автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями в РФ нет.

Ключевые слова: автомобильная дорога, бетон, цементо-бетонные покрытия, долговечность покрытия.

В данной статье автором была сделана попытка проанализиро-вать многочисленные открытые статистические данные, в том числе и из интернет источников, о развитии автомобильных дорог и состоянии дорожных покрытий из асфальто- и цементобетона в различных развитых странах мира и Российской Федерации.

По данным сайта Федерального агентства по статистике РФ, значительный объем грузовых и пассажирских перевозок в стране осуществляется автомобильным транспортом, в том числе более 7 млрд т грузов и около 30 млрд пассажиров. В грузообороте страны доля автомобильного транспорта составляет 8,9%, и имеется тен-денция к её увеличению. Для сравнения в США по данным Бюро транспортной статистики США автотранспорт выполняет 24% гру-зовых работ. В общем объеме перевозок пассажиров на долю ав-тотранспорта в России приходится 56%, причём она увеличивает-ся. В большинстве развитых стран с учетом индивидуальных авто-мобилей доля автотранспорта в общем объёме перевозок пассажиров, по данным сайта Администрации США по федераль-ным автодорогам составляет 89–92% . Следовательно, как и в других странах, в ближайшей перспективе доля автотранспорта в общем объёме перевозок РФ будет только увеличиваться, и это увеличение будет происходить на фоне продолжающейся автомо-билизации страны.

За последнее десятилетие автомобильный парк России вырос в 3 раза. Темпы такого роста предопределяют необходимость в РФ ускоренной модернизации дорожной сети, повышения ее техниче-ского уровня и уровня эксплуатационного состояния. По офици-альным данным, интенсивность движения на дорожной сети страны возросла за последние 15–20 лет в среднем на 15%, на основных автомагистралях рост интенсивности движения составил 26,2%, а на подходах к крупным городам интенсивность движения уже составляет до 200 тыс. автомобилей в сутки. Пропускная

способность наиболее загруженных участков на важнейших меж-региональных и международных маршрутах за указанный период возросла в 1,5–3 раза, в среднем по сети на 10–12% [1].

Существующая дорожная сеть РФ характеризуется ярко выра-женным несоответствием темпов роста сети автомобильных дорог и количеством автотранспортных средств и не в состоянии обе-спечить необходимый уровень международных транзитных и внутренних перевозок по территории страны.

За период 1995–2000 гг. протяженность дорожной сети страны увеличилась с 519 до 584 тыс. км, в том числе федеральных авто-мобильных дорог с 41 до 46,3 тыс. км., построено и реконструиро-вано 33,9 тыс. км, в том числе построено 18 тыс. км новых дорог, отремонтировано 183,2 тыс. км дорог и 290 км мостов, в сеть дорог общего пользования было принято 47 тыс. км автодорог, находя-щихся в ведении сельхозпроизводителей. За период времени 2000–2005 гг. протяжённость автодорог в России уменьшилась на 8% [1]. В докладе на Государственном совете Российской Федера-ции «Мировой опыт создания и развития сети автомобильных дорог» в 2006 г. были приведены сравнительные данные по раз-витию дорожного хозяйства разных стран мира (табл. 1).

Программой «Модернизация транспортной системы России (2002–2010 годы) был предусмотрен прирост сети автомобильных дорог общего пользования к 2010 г. в 1,1 раза. Протяженность сети дорог общего пользования к 2010 г. должна была достигнуть 670 тыс. км, в том числе, протяженность федеральных дорог – 50 тыс. км, территориальных – 620 тыс. км. Протяжение автомобиль-ных дорог с капитальным типом покрытия должно достигнуть 428 тыс. км, с переходным типом покрытия – 212 тыс. км. Протяжен-ность автомобильных дорог, имеющих 4 полосы движения и более, должно была увеличится с 4,3 до 8 тыс. км, или почти в 2 раза.

Имеющий место разрыв в обеспеченности автодорогами в России и США, составляющий по показателю протяжённости дорог на душу населения 3,6–3,8 раза (в 2005 г. в РФ – 5771, в США – 21687 км на 1 млн человек), по показателю покрытия дорогами территории страны 12,2 – 13,5 раза (в 2005 г. в РФ – 48,43, в США – 654,38 км, для сравнения по другим странам: в Японии – 3257 км, а на Украине – 422 км/1000 км2 территории страны) не умень-шается. Общая протяженность сети автомобильных дорог на 1 января 2009 г. в РФ составила 551,6 тыс. км, в том числе федераль-ного значения – 49,9 тыс. км и 501,77 тыс. км – регионального значения. Для сравнения общая протяжённость дорог на Украине – 255 тыс. км, в Японии – 1100 тыс. км, в Англии – 387 тыс. км. Данные по автодорогам различных стран на 01.09.2009 г. приве-дены в табл. 2. Таким образом, по общей протяженности сети ав-томобильных дорог РФ значительно уступает другим странам и не удовлетворяет требованиям увеличивающегося парка автомоби-лей. Разрыв в обеспеченности автодорогами в России с другими странами увеличивается.

В соответствии с подпрограммой «Автомобильные дороги» Федеральной целевой программы «Развитие транспортной систе-мы России (2010–2015 годы)» в ближайшие годы планируется направить значительные средства на строительство новых автомо-бильных дорог общего пользования. В связи с этим особую акту-альность приобретает вопрос эффективного использования вы-деляемых средств.

Серьёзную озабоченность вызывает состояние существующей дорожной сети. При проектировании дорожных покрытий (на 16–20 лет) не предполагалось движение по ним тяжелых транспортных средств, что приводит в РФ к их интенсивному повреждению. В

Таблица 1

Сравнительные данные по развитию дорожного хозяйства разных стран мира

Показатель США Канада Франция Финляндия Россия

Обеспеченность автодорогами, км на 10000 жителей 2,2 4,5 1,7 2,0 0,4

Плотность сети автодорог, км на кв. км территории 0,67 0,14 0,83 0,31 0,07

Объем финансирования, долл. США на 1 жителя 342 270 293 281 49

02_2013_ .indd 1802_2013_ .indd 18 03.06.2013 23:07:0503.06.2013 23:07:05



отличие от РФ, срок службы покрытий на некоторых дорогах с ин-тенсивным движением тяжелых транспортных средств, в других странах, например США, превысил 27 лет. По данным американских специалистов-дорожников, разрушение покрытий, построенных с высоким качеством, начинается после 30 лет их эксплуатации, а низкое качество выполнения работ сокращает этот срок до 12–15 лет. Результаты проведенной диагностики транспортно-эксплуатационного состояния федеральных автомобильных дорог РФ в 2006 г. показали, что 80% федеральных автомагистралей имеют неудовлетворительное состояние дорожного покрытия и не соответствуют требованиям по прочностным характеристикам, на-грузкам и интенсивности движения. Доля протяженности участков федеральных автомобильных дорог, соответствующих норматив-ным требованиям по транспортно-эксплуатационному состоянию в 2006 г. составила всего 37,8%, доля федеральных автомобильных дорог, обслуживающих движение в режиме перегрузки, составила 28,6%. Установлено, что около 40% протяжения федеральных до-рог, построенных в последние 5–7 лет, имеют заметную колею, что является одним из признаков исчерпания несущей способности дорожной конструкции, не обеспечена также требуемая ровность в продольном направлении.

Значение транспортно-эксплуатационного состояния феде-ральных автомобильных дорог за последние 7 лет только по по-казателю «уровень загрузки» показывает, что имеет место тенден-ция к увеличению протяженности дорог работающих в режиме перегрузки. Это не соответствует требованиям нормативных до-кументов. Ситуация на муниципальном уровне характеризуется в целом как критическая. В противовес состоянию дорог с асфаль-тобетонным покрытием заметно лучше состояние автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями. Основная сеть существую-щих автомобильных дорог была построена еще в прошлом веке, и не была рассчитана на ту интенсивность движения, которую мы имеем сейчас. Однако и новые дороги в большинстве не рассчи-таны на реальную интенсивность (которая опережает прогнози-руемую) и нагрузку от современного транспорта.

Обследованиями дорог установлено, что за 13 лет с 1995 по 2007 г. протяжённость неровных участков на автомобильных дро-гах увеличилась на 10%, протяжённость непрочных участков – на 36%, протяжённость участ ков, имеющих «ямочность» покрытия – на 26%, протяжённость участков, имеющих мелкую сетку трещин – на 27%, протяжённость участков, имеющих «колейность» – на 32%. Следовательно, фактическое состояние существующих дорог имеет явную тенденцию к ухудшению. Относительно стабильным остаётся состояние дорог с цементобетонными покрытиями.

Одним из главных показателей состояния сети является число ДТП со смертельным исходом, поскольку примерно треть таких

Таблица 2

Данные по автодорогам различных стран на 01.09.2009 г.

СтранаОбщая протяженность автодорог,

тыс. кмПлотность сети автодорог

на 1 км2Обеспеченность автодорогами

в расчете на 10000 жителей, км

Россия 551,7 0,03 0,39

Австрия 133,9 1,6 1,62

Венгрия 159,6 1,7 1,58

Греция 117,5 0,9 1,06

Испания 666,3 1,3 1,58

Италия 484,7 1,6 0,83

Норвегия 91,7 0,28 0,20

Португалия 72,5 0,9 0,68

Франция 951,0 1,7 1,59

США 6 544,3 0,64 2,09

Финляндия 104,5 0,31 2,00

Китай 1 930,5 0,19 0,14

Примечание: по оценке Федеральной службы государственной статистики численность постоянного населения Российской Федерации на 1 сентября 2009 г. в России составила 141, 9 млн человек.

происшествий связана с дорожными условиями. На протяжении многих лет их число составляло в США 41–43 тыс. в год и только в 2008 г. существенно снизилось до 37 тыс. – самое низкое зна-чение с 1961 г. В 2009 г. в Германии снизилось количество людей, погибших в ДТП. Всего в ДТП погибло 4160 человек, это на 7,1% меньше чем в 2008 г. Количество погибших в ДТП в Германии снижается с каждым годом, количество жертв в 2009 г. было са-мым низким по величине, начиная с 1950 г. В соответствии со статистическими данными Федерального агентства по статистике [1] в 2007 г. в России в ДТП погибли 27289 человек, то есть почти столько же, сколько 6–7 лет назад погибало во всех странах членах ЕС. Количество ДТП в России за 2010 г. составило 199431 (на 2,1% меньше, чем в 2009 г.), в которых погибло 26567 человек, 250635 получили ранения различной тяжести, за январь-сентябрь 2011 г. количество ДТП уже составило 143221 единиц, в которых погибло 19426, ранено 181339 человек. Из этих данных следует, что со-стояние транспортной сети РФ в целом неудовлетворительное. На фоне имеющей место автомобилизации и увеличении интенсив-ности движения, для предотвращения интенсивного разрушения существующих и прогнозируемых дорог, остаётся единственная возможность решения проблемы – повсеместное вытеснение в РФ асфальтобетонных дорог цементобетонными.

Средняя скорость движения на наших магистралях вдвое ниже, чем на аналогичных зарубежных дорогах, что приводит к значи-тельным экономическим потерям. Подсчитано, что себестоимость перевозок по нашим автомобильным дорогам в 5–10 раз выше, чем по западным. Из-за неудовлетворительного состояния дорожной сети, потери экономики ежегодно составляют более 1,8 трлн. ру-блей. По имеющимся прогнозам объемы экономических потерь из-за неудовлетворительного состояния сети автомобильных до-рог в РФ могут к 2025 г. вырасти более чем вдвое по сравнению с уровнем 2005 г. (с 1,3 до 2,8 трлн руб. в год).

В 2006 г. субъектами РФ было направлено на финансовое обе-спечение всех расходных обязательств по осуществлению дорож-ной деятельности (с учетом расходов на реконструкцию и строи-тельство) в отношении автомобильных дорог регионального или межмуниципального значения 236,6 млрд руб., в 2007 г. – около 262 млрд руб. Минимальная сумма денежных средств, необходи-мая субъектам РФ в 2008 г. на финансовое обеспечение расходных обязательств по содержанию, текущему и капитальному ремонту автомобильных дорог по нормативам денежных затрат, составила 1,8 трлн. рублей. При этом не учтена доля автомобильных дорог, не отвечающих нормативным требованиям, протяженность кото-рых от общей сети составляет 56,9%. Для сравнения на строитель-ство и ремонт дорожных одежд в США (при значительно большей, чем в РФ, протяжённости дорожной сети) ежегодно расходуется от

02_2013_ .indd 1902_2013_ .indd 19 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ �20 до 30 млрд долл. Перед нашей дорожной отраслью стоит про-блема, в условиях ограниченного финансирования, обеспечить поддержание рабочего состояния существующих дорог, их рекон-струкцию и строительство новых.

В результате двух массовых независимых обследований до-рог в европейской части СССР (проведенных СоюздорНИИ, Ги-продорНИИ и МАДИ в 60–70-е годы прошедшего столетия) было установлено, что средний срок службы автодорожных по-крытий составлял примерно две трети от срока службы зару-бежных дорог, а в Сибири он вообще часто не превышал 50–55%. В ЕС нормативный срок службы национальных автотрасс коле-блется от 40 лет в схожей с Россией по климатическим услови-ям Швеции до 80 лет в Италии (в РФ срок службы дорог по материалам 80-х годов составлял не более 12–14, в настоящее время – 5–6 лет). По данным Н.В. Горелышева, средний срок службы асфальтобетонных покрытий снизился с 16–18 лет в 50-х, до 12–14 лет в 80-х, 8–10 в 90-х и не более 5–6 лет в 2000–2005 гг., что совпадает с нашими данными. Таким обра-зом, имеет место явная тенденция к уменьшению среднего срока службы автомобильных дорог с асфальтобетонными по-крытиями, что влечёт за собой значительное удорожание их содержания. Известно, что разрушение автомобильных дорог в США, ряде других стран и в РФ, происходит в 1,5 раза быстрее, чем проводится их текущий ремонт. Проблема интенсивного разрушения дорог в связи с увеличением интенсивности дви-жения по ним и увеличением величин нагрузок во всём мире решается посредством вытеснения асфальтобетонных цементо-бетонными дорогами. Так по материалам «XXI Всемирного до-рожного конгресса», в среднем цементобетонные дороги со-ставляют 13% всей сети дорог, в том числе США – 35%, Герма-ния – 31%, Бельгия – 41%. Доля магистралей с цементобетонным покрытием составляет в США – 60% от общего количества, в Германии – 38%, в Австрии – 46%, в то время как в России – всего 2–3%. Распределение автомобильных дорог общего пользования РФ по типам покрытия составляет, км: 57% – ас-фальтобетонные (323988,6 км); 2% – цементобетонные (8373,8 км); 9% – грунтовые (53582,1 км); 0% – из местных грунтов, обработанных вяжущими (1540,4 км); 28% – из щебня и гравия, не обработанных вяжущими (159525,4 км); 4% – из щебня и гравия, обработанных вяжущими (23783,0 км).

По статистике, цементобетонное покрытие дороже асфальто-бетонного в 1,5–2 раза, т. е. примерно на 70–80%. Асфальтобе-тонное покрытие требует ухода и ремонта уже через 3–4 года после ввода дороги в эксплуатацию (на примере МКАД и КАД СПб): заливки трещин, засыпки ям и т. п. Цементобетонное по-крытие первые 10–12 лет эксплуатации требует значительно меньших расходов на содержание. Подсчитано, что через восемь лет общие эксплуатационные затраты на цементобетонную и асфальтобетонную дороги уравниваются, а затем цементобетон-ная становится дешевле асфальтовой. На примере скоростной платной автомагистрали, построенной 1997–1998 гг. в Канаде в провинции Онтарио, показано, что первоначальная стоимость жесткой дорожной одежды с ЦБ покрытием толщиной 28 см из бетона М350/Рtb5,0 составила 104% от первоначальной стоимо-сти нежесткой дорожной одежды. Издержки же за срок службы жесткой дорожной одежды составляют 74,1–76,5% от издержек за срок службы нежесткой дорожной одежды. Техническая по-литика в отношении выбора между асфальтобетонным и цемен-тобетонным покрытием в разных странах различная. В большин-стве случаев сравнивают варианты, рассматривая стоимость жизненного цикла; в других случаях исходят из значения дороги, ожидаемого движения, первоначальной стоимости строительства и требований защиты окружающей среды.

Например:– в канадской провинции Квебек принято решение, что опреде-

ленные сегменты сети должны иметь дороги с цементобетонным покрытием, другие – с асфальтобетонным, а на остальных допустим любой из этих вариантов;

– в Австрии и в Голландии цементобетонные покрытия исполь-зуют, если прогнозируемая интенсивность движения превышает определенный уровень;

– в США на 2005 г. 60% межштатных дорог с интенсивным движением транспортных средств имели цементобетонные по-крытия, общая протяженность дорожной сети составляла 6,7 млн км, из них 4,2 млн км с твердым покрытием, в том числе 4,1 млн км – с асфальтобетонным и 100 тыс. км – с цементобетонным покрытием;

– в Англии из 285 тыс. км протяжения дорог примерно 1,5 тыс. км наиболее напряженных участков выполнены в цементном бетоне.

На территории России главным образом строят асфальтобетон-ные дороги, а на Западе – цементобетонные, срок службы которых при высоких потребительских качествах составляет 25–30 и более лет. В последние 10–15 лет в нашей стране практически не строили дорожных одежд автомобильных дорог с использованием цемент-ного бетона и железобетона. На дорогах использовали преимуще-ственно асфальтобетонные покрытия. В России построено и экс-плуатируется всего 9790 км автомобильных дорог с цементобетон-ными покрытиями, что в 12 раз меньше чем в США. Срок службы этих дорог существенно ниже, чем в зарубежных странах, находящихся примерно в одинаковых с нами климатических условиях, но суще-ственно больше, чем асфальтобетонных эксплуатирующихся в ана-логичных условиях. Возможный срок службы цементобетонных покрытий подтверждается и обобщенными данными, приведенными Б.С. Радовским и А.Е. Мерзликиным, которыми отмечается, что по 26 штатам США средний срок службы составляет для ЦБ покрытий – 26 лет, для АБ – 16 лет. Аналогичные данные приведены по скоростным дорогам Германии [6]. Капитальный ремонт для АБ был необходим в среднем спустя 18 лет, для ЦБ – спустя 26 лет. При этом доля разрушенных покрытий начинает существенно возрастать: для АБ – после 5 лет службы, для ЦБ – после 20 лет службы.

Таким образом, в условиях прогрессирующей автомобилиза-ции, интенсивного разрушения существующей транспортной сети, ограниченности средств на содержание существующих дорог, ре-конструкцию и строительство новых дорог, альтернативы строи-тельству автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями в РФ нет. Поэтому в стране необходимо начинать масштабную рабо-ту по разработке новых современных научных и проектных реше-ний, новой нормативной документации, и обучения специалистов уже забытым методам работы с цементнобетонными покрытиями на новом высокотехнологичном оборудовании.

Литература1. Российский статистический ежегодник: стат. сб. / Росстат. –

М., 2006. – 806 с.

ALTERNATIVES TO HIGHWAYS WITH CEMENTCONCRETE PAVEMENT IN RUSSIA AREN'T PRESENT

By Dr. L.V. Yankovsky (Perm)

The statistical data on highways the various countries is resulted and analysed. The conclusion is drawn that in the conditions pro-gressing automobilization, intensive destruction an existing trans-port network, limitation means for the maintenance existing roads, reconstruction and building new roads, alternatives to building highways with cementconcrete pavements in the Russian Federation aren’t present.

Key words: highway, concrete, cement concrete pavements, pave-ment durability.

Рецензент: проф., д-р техн. наук А.В. Кочетков (СГТУ). Статья поступила в редакцию 12.01.2012 г.

Автор: Янковский Леонид Вацлавович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Автомобили и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ). Россия, 614900, г. Пермь, пр. Комсомольский, 29, тел. +7 9127 859 176, e-mail: [email protected].

02_2013_ .indd 2002_2013_ .indd 20 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ �УДК 625.731:624.138

Строительство конструктивных слоев аэродромных и дорожных одежд из местных материалов

Н.К. ГУСЕВ (ОАО “ПИиНИИ ВТ «Ленаэропроект»”)

В статье описывается инновационная технология строи-тельства конструктивных слоев аэродромных и дорожных одежд из местных материалов, укрепленных портландце-ментом совместно с полимерно-минеральной композицией “Nicoflok” методом смешения на месте производства работ.

Ключевые слова: технология строительства, аэродром-ная и дорожная одежда, местные материалы, портландце-мент, полимерно-минеральная композиция “Nicoflok”.

При отсутствии в районе строительства аэродромов и авто-мобильных дорог месторождений каменных материалов, а так же кондиционных грунтов пригодных для строительства оснований, как показывает отечественный и зарубежный опыт, можно эф-фективно использовать имеющиеся местные некондиционные грунты (пески мелкие пылеватые, суглинки, глины, засоленные и заторфованные грунты и т.д.), укрепленные различными вяжу-щими материалами.

На основании анализа технической литературы и результатов практики аэродромного и дорожного строительства были сдела-ны следующие выводы [4–7]:

– известные на сегодняшний момент методы укрепления местных материалов минеральными и органическими вяжущими зарекомендовали себя как вполне приемлемые, однако они име-ют ряд недостатков, такие как недостаточная морозоустойчи-вость, хрупкость и истираемость, особенно в водонасыщенном состоянии, а так же наличие усадочных трещин;

– применение комплексных методов укрепления местных материалов, основанных на совместном использовании органи-ческих и неорганических вяжущих, устраняет большинство дан-ных недостатков укреплённых местных материалов, но усложня-ет технологические процессы и требует применения дорогостоя-щего оборудования;

– одним из путей совершенствования конструктивных слоев аэродромов и автомобильных дорог является использование в их конструкции местных материалов, обработанных вяжущими;

– практика дорожного строительства России показала, что использование укрепляющих добавок и стабилизаторов ино-странного производства ведет к удорожанию строительства и не всегда позволяют в условиях реального строительства достичь желаемого эффекта улучшения прочностных и физико-механических свойств местных материалов или же требуют осо-бых дорогостоящих технологий их применения;

– одной из наиболее перспективных является использование инновационной технологии строительства конструктивных сло-ёв аэродромных и дорожных одежд из местных материалов, укреплённых портландцементом совместно с полимерно-минеральной композиции “Nicoflok”, разработанной кафедрой

«Автомобильные дороги» Военной академией тыла и транспорта и ООО «Никель» (г. Санкт-Петербург) в 2005 г., которая позволяет использовать для данной технологии уже имеющуюся технику и оборудование;

– основой улучшения прочностных, физико-механических и деформационных свойств местных материалов, обработанных минеральными вяжущими с укрепляющими добавками, являются физико-химические процессы, происходящие на микроуровне системы «грунт (материал) – добавка (стабилизатор)», изменяю-щие её структуру;

– в результате обработки местных материалов портландце-ментом совместно с полимерно-минеральной композицией “Nicoflok” можно существенно повысить их плотность, предел прочности при сжатии, растяжении при изгибе и расколе, пла-стичность, морозостойкость, снизить истираемость, уменьшить водопоглощение и т.д.

“Nicoflok” защищен патентами Российской Федерации, имеет гигиенический сертификат, заключение о технической пригод-ности для применения в строительстве, выданное Федеральным центром нормирования, стандартизации и оценки соответствия в строительстве (ФАУ “ФЦС”).

Полимерная добавка “Nicoflok” предназначена для укрепле-ния всех типов грунтов, отсевов дробления щебней, асфальтогра-нулята, пригодных к укреплению цементом, для применения в аэродромном и дорожном строительстве при строительстве кон-структивных слоёв [1–3]. Рекомендуемая норма расхода поли-мерной добавки “Nicoflok” составляет 0,5–1% от массы укре-пляемого материала, при норме расхода портландцемента – 5–12% от массы укрепляемого материала [1].

Одним из наиболее эффективных методов строительства кон-структивных слоев аэродромных и дорожных одежд из местных материалов, укрепленных комплексным вяжущим (портландце-мент совместно с полимерной добавкой “Nicoflok”) является метод, основанный на применении грунтосмесительных машин – ресайклеров (рекомендуется применение ресайклера Wirtgen-WR4500) или дорожных фрез.

Строительство конструктивных слоев аэродромных и дорож-ных одежд из укрепленных местных материалов состоит из сле-дующих повторяющихся технологических операций [3]:

– подвоз укрепляемого местного материала на место строи-тельства автосамосвалами (при необходимости);

– профилирование слоя из укрепляемого местного материала автогрейдером;

– фрезерование слоя из укрепляемого местного материала ресайклером;

– подвоз портландцемента и полимерной добавки “Nicoflok” автоцементовозами;

– распределение портландцемента и полимерной добавки “Nicoflok” распределителем минеральных вяжущих по слою из укрепляемого местного материала (при необходимости);

– подвоз воды поливомоечной машиной;– смешение укрепляемого местного материала с портландце-

ментом, полимерной добавкой “Nicoflok” и водой ресайклером;– уплотнение отрядом катков (легкий, средний и тяжелый

катки) на пневмоколесном ходу за 5–6 проходов катка по одному следу;

– окончательное профилирование конструктивного слоя из укрепленного местного материала автогрейдером;

– уход за свежеуложенным слоем из укрепленного местного материала поливом воды 2–3 раза в сутки в течение 3-х дней.

Местный материал, укреплённый по данной технологии порт-ландцементом в сочетании с полимерно-минеральной компози-цией “Nicoflok”, соответствуют требованиям СНиП 2.05.02-85, СНиП 32-03-96, пособию к СНиП 3.06.03-85 и СНиП 3.06.06-88, ГОСТ 23558-94, ГОСТ 13015-2003, ГОСТ 10060.0-95 для возведения конструктивных слоёв аэродромных и дорожных одежд.

Ориентировочная длина захватки по строительству данного конструктивного слоя составляет 150–200 м за смену.

02_2013_ .indd 2102_2013_ .indd 21 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ �Применение холодного ресайклера позволяет фрезеровать

укрепляемый материал на глубину до 40 см, при этом многие модели ресайклеров снабжены механизмами дозировки и подачи различных вяжущих и воды непосредственно в смесительный барабан, в связи с чем отпадает необходимость отдельной тех-нологической операции по распределению портландцемента и полимерной добавкой “Nicoflok”.

При контакте полимерно-минеральной композиции “Nicoflok” с водой происходит активация влаги, что влияет на общий энер-гетический баланс всей системы укрепляемой смеси и, в свою очередь, приводит к дополнительной активации цемента, что значительно сокращает сроки набора прочности.

Активированный кремнезем (Al2O3 – входящий в состав “Nicoflok”) обладает исключительно высокой пористостью (200–800 м3/г). Благодаря такой пористости гранулы кремне-зема адсорбируют молекулы воды, активируя влагу. При уплот-нении смеси из местного материала, портландцемента, поли-мерной добавкой “Nicoflok” и воды включается механизм межмолекулярного взаимодействия по типу связей Ван-дер-Ваальса и происходит ускоренное формирование кристаллиза-ционных связей без образования ими со значительным умень-шением числа сульфатных оболочек.

Структура кристалла цементного камня меняет свою обыч-ную форму и формируется вдоль энергетического потока, об-разованного цепями полимера, происходит образование ми-крокристаллов игольчатой формы и микроармирование це-ментного камня [1–3]. Особенно стоит отметить, что при применении полимерной добавкой “Nicoflok” отпадает необ-ходимость в технологической операции по нарезке деформа-ционных швов в конструктивном слое из укрепленного мест-ного материала.

Заключение

Таким образом, путем применения ресайклера для размель-чения, перемешивания и укладки местного материала, укреплен-ного портландцементом совместно с полимерно-минеральной композицией “Nicoflok”, достигается упрощение технологии строительства и сокращение сроков набора прочности полу-чаемой смеси до 12 ч. Указанного результата удалось достичь благодаря введению при перемешивании в смесь композиции “Nicoflok” на основе преимущественно редиспергируемых по-лимерных порошков и минеральных наполнителей. Данная тех-нология имеет патент на изобретение (RU 2471914 С2), является высокопроизводительной, надежной, энергосберегающей и обеспечивает получение стабильных прочностных, физико-механических и деформационных характеристик укрепленных местных материалов.

Литература1. Гусев, Н.К. Инновационные материалы для аэродромных и до-

рожных одежд / Н.К. Гусев // Наука и техника в дорож. отрасли. – 2013. – № 1. – С. 17–18.

2. Гусев, Н.К. Оптимальный вариант / Н.К. Гусев, С.И. Дубина, А.Т. Максимов // Дороги Содружества. – 2011. – № 4. – С. 76–79.

3. Инновационная технология строительства сельских дорог / Н.К. Гусев, С.И. Дубина, А.Т. Максимов [и др.] // Мир дорог. – 2011. – № 55. – С. 79–81.

4. Максимов, А.Т. Применение полимерной добавки Nicoflok для укрепления и стабилизации грунтов / А.Т. Максимов, Г.И. Собко. – М.: ВТУ Спецстроя России, 2006. – 89 с.

5. Сравнительный анализ эффективности применения стабили-зирующих составов и полимерныхдобавок в конструкциях дорожных одежд автомобильных дорог / под ред. А.Т. Максимова. – СПб.: ООО «Никель», 2006. – 24 с.

6. Фурсов, С.Г. Автомобильные дороги и мосты. Строительство конструктивных слоёв дорожных одежд из грунтов, укреплённых вяжущими материалами / С.Г. Фурсов // Минтранс России, Гос. служба дорож. хоз-ва. – М.: ГП Информавтодор, 2007. – 257 с.

7. Шейна, Т.В. Производство грунтобетона дорожного и аэродром-ного назначения / Т.В. Шейна, С.Ф. Коренькова // Строит. материалы XXI века. – 2006. – № 2.

CONSTRUCTION OF THE STRUCTURAL LAYERS OF AIRFIELD AND ROAD PAVEMENTS FROM LOCAL MATERIALS

By N.C. Gusev (St.-Petersburg)

In this article the innovative technology of construction of con-structive layers of airfield and road pavements from the local materi-als strengthened by a portland cement together with polymeric and mineral composition of «Nicoflok» by a method of mixture on place of production of works is described.

Keywords: technology of construction, airfield and road pave-ments, local materials, portland cement, polymeric and mineral com-position “Nicoflok”.

Рецензент: канд. техн. наук проф. Г.И. Собко (СПбГАСУ). Ста-тья поступила в редакцию 23.04.2013 г.

Автор: Гусев Николай Константинович, начальник испытатель-ного Центра ОАО “ПИиНИИ ВТ «Ленаэропроект»“. Россия, 198095, Санкт-Петербург, наб. Обводного канала, д. 122. Тел.: +7 (911) 735-51-78, факс: +7 (812) 251-65-91.

Боровик, В.С. Модернизация дорожно-строительного производства / В.С.

Боровик. Изд-во: Lap Lambert Academic Publishing Gmb &Co. KG. ФРГ, 2011. – 292 с.

ISBN 978-3-8465-4769-4

В монографии анализируются актуальные вопросы модерни-зации производства в дорожной отрасли. Анализируются раз-личные аспекты, связанные с формулированием производствен-ных проблем, цели, производственной стратегии, оценки эффек-тивности модернизации производства и оценки качества управления в условиях инновационного развития. Приводятся экономико-математические модели, реализуемые при решении ряда актуальных производственных задач. Рассматривается концепция времени, как экономическая категория. Приводится расчет численной оценки реакции системы на нововведения.

Издание предназначено для специалистов дорожной отрасли, научных работников, аспирантов, студентов высших учебных заведений дорожно-строительных специальностей.

Справки по тел.: +7 442 233181

УДК 625. 85.06 ББК 26. 343

Котлярский, Э.В. Органические вяжущие: учеб. пособие / Э.В. Котлярский, Т.Н.

Акимова, МАДИ. – М., 2012. – 98 с.

В данном учебном пособии приведены сведения об органиче-ских вяжущих материалах, применяемых в строительстве: дана их классификация, способы получения, состав и структура, свойства и методы испытания, виды и область применения. Рассмотрены свойства и применение дорожных битумов.

Пособие предназначено для студентов направлений подготов-ки «Строительство», «Транспортное строительство», изучающих дисциплины «Строительные материалы», «Дорожное материалове-дение», «Дорожно-строительные материалы».

Справки по тел.: +7 499 155 0860

02_2013_ .indd 2202_2013_ .indd 22 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� СТРОИТЕЛЬСТВО �УДК 624.19.058.2

Минимизация деформаций дневной поверхности при проходке городских тоннелей

Проф. Л.В. МАКОВСКИЙ, канд. техн. наук В.В. КРАВЧЕНКО (МАДИ)

Рассмотрены особенности проходки городских тоннелей механизированными щитами с грунтовым пригрузом. Проана-лизированы данные мирового опыта щитовой проходки тон-нелей в слабоустойчивых грунтах с точки зрения ограничения осадок дневной поверхности. Отмечены технологические меры, предусматривающие контроль за давлением грунта в проходческой камере, регулируемый отбор грунта с исполь-зованием шнекового конвейера, конвейерных весов радиоизо-топных плотномеров, а также нагнетание строительного раствора за тоннельную обделку.

Ключевые слова: механизированный щит, грунтовый пригруз, осадки дневной поверхности, меры по минимизации осадок.

Непрерывное развитие подземного строительства в крупней-ших городах и мегаполисах мира предусматривает, в частности, сооружение тоннелей различного назначения щитовым спосо-бом на мелком заложении в непосредственной близости от фун-даментов наземных зданий, подземных сооружений и коммуни-каций [1, 2]. В связи с этим важное значение приобретает сведе-ние к минимуму деформаций дневной поверхности грунтового массива, а также зданий и сооружений, попадающих в зону вли-яния строящегося тоннеля.

При проходке тоннелей в слабоустойчивых связных грунтах широкое распространение получили механизированные щиты (МЩ) с грунтовым и пеногрунтовым пригрузом германской фир-мы «Херренкнехт» [3, 4] (рис. 1). Разработанный рабочим орга-ном щита грунт заполняет герметичную призабойную камеру, спрессовывается в ней и благодря этому оказывает эффективное противодействие давлению грунта и воды в забое. В МЩ с грун-товым пригрузом существует ряд режимов для осуществления строительства тоннелей в мягких неустойчивых грунтах, которые требуют немедленное и постоянное поддержание забоя. Разра-ботанный режущим органом грунт сначала подается в герметич-ную рабочую камеру грунтопригруза, в которой давление равно давлению в забое. Затем грунт извлекается шнековым конвейе-ром. Поддержка лба забоя достигается за счет уравновешивания давления грунта перед забоем с давлением внутри рабочей ка-меры. Во время экскавации грунта поддерживается требуемое давление в камере. Это достигается сохранением баланса по-ступающего из забоя (Qin) и удаляемого (Qout) из камеры объемов грунта [5].

МЩ с грунтопригрузом применяется в ситуациях, когда нель-зя допустить ни малейшей просадки вышележащих слоев грунта, а другие специальные методы проходки тоннелей в неустойчи-вых водонасыщенных грунтах (замораживание, водопонижение) себя не оправдывают.

Рис. 1. Схема механизированного щита с грунтовым при-грузом: 1 – ротор МЩ; 2 – диафрагма; 3 – шнековый конвейер; 4 – транспортер; 5 – шлюзовая камера; 6 – готовая тоннель-ная обделка; 7 – рабочая камера

В настоящее время МЩ с грунтопригрузом широко применя-ются как в микротонелировании – при устройстве коллекторов, – так и при строительстве крупных транспортных сооружений в России и по всему миру. Так, подобный МЩ диаметром 5,89 м успешно применялся при строительстве первой линии Казанско-го метрополитена, МЩ диаметром 14,2 м использовался при строительстве Серебряноборского тоннеля в Москве. Шестиме-тровый МЩ с грунтопригрузом использовался на строительстве Бутовской и Митинско-Строгинской линий Московского метропо-литена. МЩ с грунтопригрузом диаметром 11 метров успешно прошел наклонный тоннель для эскалаторов на станции «Марьи-на Роща» в Москве.

Оставление зазора между МЩ и готовой тоннельной обделкой незаполненным приводит к развитию деформаций грунтового массива. Для ликвидации этих пустот производят нагнетание строительного раствора по окружности тоннельной выработки через специальные отверстия в блоках тоннельной обделки, ли-бо через трубки, установленные в оболочке щита (рис. 2). По-следний метод обеспечивает более равномерное заполнение зазора за тоннельной обделкой строительным раствором.

На лоб забоя одновременно оказывается как горное, так и гидростатическое давление, что должно быть уравновешено дав-лением внутри рабочей камеры МЩ (рис. 3). Нарушение этого баланса может привести к следующему [6]:

к осадкам поверхности земли – в случае, когда давление − внутри рабочей камеры ниже, чем снаружи;

к поднятию поверхности земли (для тоннелей, глубина за-− ложения которых не превышает удвоенного диаметра МЩ) – в случае, когда давление в камере выше наружного давления. Для тоннелей глубокого заложения чрезмерное давление в рабочей камере может негативно повлиять на ее герметичность.

В целях поддержания стабильного давления в грунтопригру-зочной рабочей камере разработанный грунт должен представ-лять собой однородную и пластичную смесь. Это достигается за счет смешивания грунта с пеной, полимерами, бентонитом или водой, для достижения материалом пастообразной консистен-ции. Пропорции компонентов пены (мыло, вода и сжатый воздух) выбираются в зависимости от типа и фракции разработанного грунта, а также от давления на лоб забоя. Дополнительным пре-имуществом смешивания грунта с пластифицирующими добавка-ми является лучшая его последующая проходимость и отсутствие засоров крупными фракциями внутри шнекового конвейера, что способствует эффективной разработке грунта [7, 8].

Контроль за давлением в камере грунтопригруза достигается дозируемой выгрузкой грунта путем регулирования скорости шнекового транспортера в соответствии со скоростью передви-жения щита. Это позволяет поддерживать требуемое давление в рабочей камере на протяжении всей проходки тоннеля.

Объем извлеченной породы должен постоянно измеряться и контролироваться по количеству перевозящей эту породу транс-портных средств. В последнее время используют более точные технологии, такие как конвейерные (ленточные) весы, радиоизо-

02_2013_ .indd 2302_2013_ .indd 23 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� СТРОИТЕЛЬСТВО �

Рис. 2. Нагнетание строительного раствора по окружно-сти тоннельной выработки (а) и через трубки, установлен-ные в оболочке щита (б): 1 –строительный раствор; 2 – от-верстия в тоннельной обделке; 3 – трубки в оболочке щита

а)

б)

топный прибор для измерения плотности, которые могут суще-ственно повысить точность измерения объема извлеченного грунта в режиме реального времени.

Конвейерные (ленточные) весы (рис. 4) представляют собой систему, состоящую из весоизмерительного моста с весоизмери-тельными ячейками, электронного измерительного преобразова-теля и сенсора скорости.

Сигнал с весоизмерительных ячеек, пропорциональный весу материала (p), передаётся на измерительный преобразователь. На преобразователь также подается импульсный сигнал от сен-сора скорости (F), который может быть установлен или на на-правляющем, или на отклоняющем ролике. Оба этих сигнала с конвейерных весов используются для вычисления количества транспортируемой породы (V) по следующей формуле:

Рис. 3. Распределение давления в рабочей камере МЩ: 1 – поверхность земли; 2 – уровень грунтовых вод; 3 – давление грунта; 4 – гидростатическое давление; 5 – корпус МЩ; 6 – шнековый конвейер; 7 – рабочая камера; 8 – обделка тоннеля; 9 – давление грунтопригруза

V = p×F. (1)

Конвейерные весы измеряют только вертикальную составля-ющую веса транспортируемой породы. Разработанный грунт на транспортерной ленте, проходя через ленточные весы, оказыва-ет на роликовую опору и, соответственно, на весоизмерительные ячейки усилие, пропорциональное нагрузке. Результирующее усилие (вес материала и опоры), приложенное к каждой весоиз-мерительной ячейке, передаётся на тензорезисторы. При подаче на тензорезисторы напряжения, приложенное усилие преобра-зуется в электрический сигнал, который передаётся на измери-тельный преобразователь. Отклонения весоизмерительных яче-ек в вертикальной плоскости ограничиваются встроенным в ленточные весы или весоизмерительную ячейку упором. Упоры защищают весоизмерительные ячейки от повреждения при высо-ких перегрузках [9].

Принципиальная технологическая схема работы конвейерных весов при транспортировании извлеченной из рабочей пригру-зочной камеры породы приведена на рис. 5.

Наиболее предпочтительным местом расположения конвей-ерных весов является горизонтальный прямой сегмент конвейе-ра, но и в случае подъемов могут быть достигнуты хорошие ре-зультаты, если роликовые опоры выровнены правильно. В случае изгибов в конструкции транспортерной ленты необходимо смон-тировать конвейерные весы на достаточном расстоянии от каса-тельных точек кривой. Для наклонных лент с вогнутой формой необходимо минимальное расстояние в 12 м от касательных то-чек кривой [7, 9].

Из-за колебаний температуры, нагрузки и иных причин натяже-ние ленты может меняться. Для обеспечения надлежащего натя-жения рекомендуется использовать гравитационное натяжное устройство, что обеспечивает контроль проскальзывания ленты. Натяжное устройство должно свободно двигаться и устанавливать равномерное натяжение ленты. Использовать винтовые натяжные устройства рекомендуется только для транспортерных лент с ба-рабанами с расстоянием между осями меньше 18,3 м.

Радиоизотопный прибор для измерения плотности может быть использован в качестве еще одной точной бесконтактной техно-логии измерения. Основным преимуществом перед другими из-мерительными приборами является то, что на показания этого прибора не влияет ни изменение натяжения конвейерной ленты, ни переменная плотность транспортируемого по ней грунта. Ради-оизотопный прибор измерения плотности монтируется над кон-вейером перпендикулярно движению разработанной породы.

Целенаправленный пучок ионов, испускаемый из держателя источника излучения, проходит через транспортируемый по лен-те грунт. Под ленточным конвейером установлен детектор ионов, который фиксирует это излучение, значение которого обратно пропорционально весу транспортируемой породы. Такая прони-кающая способность достигается изотопом цезия-137, исполь-зуемом в качестве источника излучения. Радиоизотоп цезия по-мещен в герметичную капсулу из нержавеющей стали, которая, в

Рис. 4. Схема конвейерных весов: 1 – весоизмерительный мост; 2 – весоизмерительные ячейки, 3 – электронный изме-рительный преобразователь; 4 – сенсор скорости

02_2013_ .indd 2402_2013_ .indd 24 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� СТРОИТЕЛЬСТВО �

свою очередь, помещена в корпус из кованого железа с пово-ротным затвором. Эта конструкция обеспечивает полную защиту во время транспортировки, монтажа и работы прибора. Радиои-зотопный прибор для измерения плотности не является источни-ком радиации и безвреден для человека.

Современные МЩ оборудуются специальными системами, предназначенными для предотвращения образования вывалов в забое тоннеля. Вывалы в забое и, как следствие, осадки выше-лежащего грунтового массива могут происходить при остановках тоннелепроходческих работ или в результате внезапного паде-ния давления в рабочей камере. По этой причине МЩ должны быть оборудованы датчиками, оценивающими давление грунта в режиме реального времени. В случае падения в рабочей камере давления в нее с помощью насосов вводится бентонит, который находится под постоянным давлением в специальном резервуа-ре. Таким образом восстанавливается первоначальное давление в рабочей камере МЩ [10].

Итак, при строительстве тоннелей МЩ с грунтопригрузом в целях минимизации осадок дневной поверхности и грунтового массива необходимо следующее:

контроль за давлением грунтопригруза в рабочей камере − МЩ;

поддержание стабильного давления в рабочей камере за − счет однородности и пластичности разработанного грунта, что до-стигается смешиванием его с пеной, полимерами, бентонитом или водой для создания материала пастообразной консистенции;

контролируемый отбор грунта из рабочей камеры МЩ шне-− ковым конвейером с применением точных технологий, таких как конвейерные весы, радиоизотопный прибор для измерения плот-ности;

нагнетание строительного раствора в технологический за-− зор за тоннельной обделкой;

непрерывный мониторинг осадок поверхности земли в те-− чение всего процесса проходки тоннеля МЩ.

Литература1. Маковский, Л.В. Городские транспортные сооружения / Л.В.

Маковский. – М.: Стройиздат, 1985. – 439 с.2. Абрамчук, В.П. Подземные сооружения / В.П. Абрамчук, С.Н. Вла-

сов, В.М. Мостков. – М.: ТА Инжиниринг, 2005. – 464 с.3. Самойлов, В.П. Новейшая японская техника щитовой проходки

тоннелей / В.П. Самойлов, В.С. Малицкий. – М.: Империум пресс, 2004. – 227 с.

4. Валиев, А.Г. Современные щитовые машины с активным при-грузом забоя для проходки тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях / А.Г. Валиев, С.Н. Власов, В.П. Самойлов. – М.: ТА Инжиниринг, 2003. – 70 с.

Рис. 5. Принципиальная технологическая схема работы конвейерных весов: 1 – конвейерная лента; 2 – транспорти-руемый грунт; 3 – роликовые опоры весов; 4 – ленточные весы; 5 – сенсор скорости; 6 – измерительный преобразователь ско-рости, нагрузки, веса и усилия подачи ленты

5. Two Earth Pressure Balance Shields for Metro Line A Extension of Prague Metro // Tunnel. – 2012. – № 1. – Р. 32–39.

6. Mechanical and process-technical Characterization of the Rock influenced by interactive Behavior of Machine-Ground // Tunnel. – 2011. – № 6. – Р. 12–20.

7. Slinchenko, D. Control of ground settlement in EPB Tunneling / D. Slinchenko. – Toronto, Ontario, Canada, 2012. – Р. 441–445.

8. Sfriso, A.O. Metro tunnels in Buenos Aires: Design and construction procedures 1998–2007 / A.O. Sfriso. – University of Buenos Aires, Argentina, 2009. – Р. 1123–1128.

9. Marchionni, V. EPB-Tunnelling control and monitoring in a urban environment: the experience of the “Nodo di Bologna” construction (Italian High Speed Railway system) / V. Marchionni, V. Guglielmetti. – London: Taylor & Francis Group, 2007. – Р. 895–901.

10. Gatti, M.C. Ground loss control in EPB TBM tunnel excavation / M.C. Gatti, G. Cassani. – London: Taylor & Francis Group, 2007. – Р. 1141–1146.

MINIMIZING THE SURFACE SETTLEMENT WHILE URBAN TUNNELS DRIVING

By Prof. L.V. Makovsky, Dr. V.V. Kravchenko (MADI)

The paper presents urban tunneling with Earth Pressure Balance Tunnel Boring Machines. The data of the world experience shield tunneling in weakly stable ground conditioning were analyzed. Technological measures such as Control Earth Pressure Balance Pressure in the cutting chamber, control of muck volume relative to the Tunnel Boring Machines advance, continuous Grouting of the Tail Void, adequate Ground Conditioning are noted.

Key words: Tunnel Boring Machines, Earth Pressure Balance, sur-face settlement, measures to minimize ground settlement.

Рецензент: д-р техн. наук, проф. В.Е. Меркин. Статья поступи-ла в редакцию 12.02.2013 г.

Авторы: Маковский Лев Вениаминович, канд. техн. наук, проф., зав. кафедрой «Мосты и транспортные тоннели» МАДИ; Кравченко Виктор Валерьевич, канд. техн. наук, ст. преп. кафедры «Мосты и транспортные тоннели» МАДИ. Тел. +7 (499) 155-03-56, e-mail: [email protected].

УДК 691.16:532.13 (082)ББК 38.33-80

Золотарев В.А.Технические, реологические и поверхностные свойства биту-

мов. Избранные труды. Том 1 — Санкт-Петербург: Славутич, 2012. — 148 е.: ил.

ISBN 978-5-902857-06-8

Сборник избранных трудов посвящен свойствам самого рас-пространенного в мире дорож ного вяжущего — битума. Приори-тетное внимание уделено зависимостям классических ре-ологических показателей битумов от температуры, частоты де-формирования, консистенции и структурного типа. Показана взаимосвязь между пенетрацией, температурой размягчения, температурой хрупкости и дуктильностью. Приведены сведения о поверхностных свойствах. Предложены оригинальные методы оценки адгезии и когезии, а также зависимости этих по казателей от вида битума. Изложены особенности свойств битумов, полу-ченных окислением и вакуумной дистилляцией. Сборник пред-ставляет собой первый в СНГ опыт системного подхода к сущ-ности тради ционных показателей качества битумов и их реоло-гического поведения.

Издание предназначено для работников дорожной и нефте-перерабатывающей отрасли, исследователей, преподавателей, аспирантов и студентов.

Справки по тел.: +7 (812) 326-4053 или по e-mail: [email protected]

02_2013_ .indd 2502_2013_ .indd 25 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД �УДК 539.214

Применение критерия Друкера–Прагера для модификации условий пластичности

Канд. техн. наук, доцент А.С. АЛЕКСАНДРОВ,

аспиранты Г.В. ДОЛГИХ, А.Л. КАЛИНИН (СибАДИ)

Статья подготовлена при поддержке гранта РФФИ № проекта 12-08-98008-р_сибирь_а

Из анализа условия пластичности Друкера–Прагера для напряженного состояния, характеризующегося главными на-пряжениями σ1 > σ2 = σ3, получены формулы, связывающие пределы прочности на одноосное сжатие и растяжение с па-раметрами предельной прямой Кулона–Мора. Подстановка этих формул в некоторые критерии прочности и условия пла-стичности монолитных материалов позволила выполнить их модификацию путем замены пределов прочности сцеплением и углом внутреннего трения. Произведено сравнение предель-ных максимальных напряжений, вычисляемых из модифициро-ванных моделей, с экспериментальными данными, получен-ными при трехосных испытаниях суглинка легкого в приборе трехосного сжатия.

Ключевые слова: условие пластичности, трехосное сжа-тие.

Постановка задачи исследований

Механические теории прочности получили широкое распро-странение при решении задач о хрупком и пластическом разру-шении материалов. Большинство критериев в качестве параметров материала содержит пределы прочности на одноо-сное сжатие и растяжение [1–3]. Для дискретных материалов применяют условия, параметры которых можно определить при сдвиге или трехосном сжатии. Такими параметрами являются константы материалов, связанные с параметрами объединенного условия Кулона–Мора [7, 9, 10, 12]. Так, в адаптированном к грунтам критерии Кулона–Сен-Венана–Леви максимальное каса-тельное напряжение сравнивают с сопротивлением недрениро-ванному сдвигу (недренированным сцеплением) [5]. Предельное состояние грунтов по критерию Губера–Мизеса–Генки выражают равенством второго инварианта девиатора напряжений и ква-драта сцепления [5]. В двух и трех инвариантных однопараме-трических условиях пластичности Ладе–Дункана [10] и Матсуока–Накаи [12] параметры материала зависят от угла вну-треннего трения. Оригинальная и модифицированная модели Cam–Clay [14, 15] включают в себя второй инвариант девиатора эффективных напряжений, среднее эффективное напряжение, давление предварительной консолидации и параметр, завися-щий от угла внутреннего трения.

В практике расчета оснований различных сооружений наи-более часто используют двухпараметрические условия пластич-ности Кулона–Мора и Друкера–Прагера. Критерий Кулона–Мора, записанный в главных напряжениях, при σ1 > σ2 = σ3 положен в

основу нормативного метода расчета дорожных одежд (ОДН 218.046-01).

Необходимо отметить, что при трехосных испытаниях грунтов предельное состояние по условию Кулона–Мора возникает при деформации образца 15–20%. То есть, при высоте образца 10 см, предельное состояние по этому условию наступает при дефор-мации 1,5–2,0 см, что превышает требования СНиП 2.05.02-85 и ОДН 218.006-2002 к ровности дорожных покрытий. Отсюда следует вывод о том, что глубина неровностей, формирующихся на покрытии, выходит за рамки допускаемых пределов раньше, чем наступает предельное состояние по условию Кулона–Мора. Поэтому совершенствование метода расчета дорожных одежд по условиям сопротивления сдвигу является актуальной пробле-мой. Для совершенствования нормативной методики необходимо последовательное решение ряда задач. Во-первых, необходимо найти взаимосвязь пределов прочности на одноосное сжатие и растяжение с параметрами условия Кулона–Мора и, используя найденные закономерности, модифицировать оригинальные критерии прочности и условия пластичности. Во-вторых, полу-ченные уравнения модифицированных моделей нужно решить относительно предельной величины максимального главного напряжения. В-третьих, вычисленные предельные значения мак-симального главного напряжения следует сравнить с экспери-ментальными данными, полученными при трехосных испытаниях. На основании выполненных исследований дать практические рекомендации, касающиеся уточнения нормативного метода расчета дорожных одежд.

Основная часть

При возникновении напряженного состояния, характеризую-щегося условием σ1 > σ2 = σ3 критерий Друкера–Прагера для сжатия и растяжения примет вид:

( )( ) ( )

311 32 sin 2 6 c cos

3 3 3 sin 3 3 sin

⋅ ϕ ⋅ σ + ⋅σσ − σ ⋅ ⋅ ϕ− =⋅ − ϕ ⋅ − ϕ

, (1)

где σ1 и σ3 – максимальное и минимальное главные напряже-ния, Па; ϕ – угол внутреннего трения, град. или радиан; с – сце-пление, Па.

( )( ) ( )

311 32 sin 2 6 c cos

3 3 3 sin 3 3 sin

⋅ ϕ ⋅ σ + ⋅σσ − σ ⋅ ⋅ ϕ− =⋅ + ϕ ⋅ + ϕ

. (2)

Выполнив преобразования(1) и (2), получим формулы:

1 3

1 3

sin2 c ctg

σ − σ = ϕ⋅ ⋅ ϕ + σ + σ

, 3

1 3

1

sin6 c ctg 5

σ − σ ϕ=⋅ ⋅ ϕ + σ + ⋅σ 3

. (3)

Первое уравнение (3) известно, как одна из форм записи условия Кулона–Мора. Поэтому при σ1 > σ2 = σ3 условия Друкера–Прагера и Кулона–Мора являются тождественными. Из уравне-ний (3) можно определить предельные значения напряжений, при которых наступает предельное состояние. Решая (3) относи-тельно σ1, получим:

( )131

2 c cos sin

1 sin

⋅ ⋅ ϕ + σ ⋅ + ϕσ =

− ϕп,

( )31

6 c cos 5 sin

sin

⋅ ⋅ ϕ + σ ⋅ 3 + ⋅ ϕσ =

3 − ϕп. (4)

При одноосном сжатии σ2 = σ3 = 0 прочность дискретного материала определяется по формулам:

с

2 c cosR

1 sin⋅ ⋅ ϕ=− ϕ

, р

6 c cosR

sin⋅ ⋅ ϕ=

3 − ϕ. (5)

Подстановка (5) в известные критерии позволяет их модифи-цировать таким образом, что пределы прочности на одноосное сжатие и растяжение будут заменены параметрами предельной прямой Кулона–Мора. Для сжатия условие первой теории проч-ности и предельное максимальное главное напряжение опреде-ляются по формулам:

( )1 1 sinc

2 cos

σ ⋅ − ϕ=

⋅ ϕ, 1

2 c cos1 sin⋅ ⋅ ϕσ =− ϕп . (6)

02_2013_ .indd 2602_2013_ .indd 26 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД �Гипотеза Мариотта и ее предельное максимальное напряже-

ние определяются по формулам:

( ) ( )1 32 1 sinc

2 cos

σ − ⋅μ ⋅σ ⋅ − ϕ=

⋅ ϕ,

1 3

2 c cos2

1 sin⋅ ⋅ ϕσ = + ⋅μ ⋅σ− ϕп

, (7)

где μ – коэффициент Пуассона.При σ1 > σ2 = σ3 условия Кулона–Сен-Венана–Леви и Губера–

Мизеса–Генки имеют одинаковую форму записи и одинаковые предельные максимальные напряжения, определяемые по формулам:

( ) ( )1 3 1 sinc

2 cos

σ − σ ⋅ − ϕ=

⋅ ϕ,

1 3

2 c cos1 sin⋅ ⋅ ϕσ = + σ− ϕп

(8)

Критерии В.П. Сдобырева, Г.С. Писаренко – А.А. Лебедева и О. Мора и их предельные максимальные главные напряжения опре-деляются по формулам:

( ) ( )1 32 1 sinс

4 cos

⋅σ − σ ⋅ − ϕ=

⋅ ϕ, 3

1

2 c cos1 sin 2

σ⋅ ⋅ ϕσ = +− ϕп

. (9)

( )1 3

3 1 sin 1 sinc

sin 2 cos

⎛ ⋅ − ϕ ⎞ − ϕσ − ⋅σ ⋅ =⎜ ⎟3 − ϕ ⋅ ϕ⎝ ⎠,

( )1 3

3 1 sin2 c cos1 sin sin

⋅ − ϕ⋅ ⋅ ϕσ = + ⋅σ− ϕ 3 − ϕп

. (10)

( )1 3

3 1 sin sinc

sin 6 cos

⎛ ⋅ − ϕ ⎞ 3 − ϕσ − ⋅σ ⋅ =⎜ ⎟3 − ϕ ⋅ ϕ⎝ ⎠,

( )1 3

3 1 sin6 c cossin sin

⋅ − ϕ⋅ ⋅ ϕσ = + ⋅σ3 − ϕ 3 − ϕп

. (11)

Условие Кулона–Мора описывают первой формулой из (3), которую можно привести к общепринятому для специалистов дорожной отрасли виду, рекомендованному В.В. Соколовским, а затем А.М. Кривисским. В соответствии с этой записью условие пластичности и его предельное максимальное главное напряже-ние определяются по формулам:

1 3 1 31tg c

cos 2 2

σ − σ σ + σ⋅ − ϕ ⋅ =ϕ

,

( )131

2 c cos sin

1 sin

⋅ ⋅ ϕ + σ ⋅ + ϕσ =

− ϕп. (12)

Известны некоторые интерпретации условия Кулона–Мора. Р.Ф. Црайг [8], применяя теорию Ренкина и условие Кулона–Мора для решения задачи предельного равновесия, показал, что аль-тернативой величине tan2(π/4 – ϕ/2) является зависимость (1 – sinϕ)/(1 + sinϕ). Рассматривая трактовку Р.Ф. Црайга для активного ренкиновского состояния, условие Кулона–Мора и его предельное максимальное главное напряжение можно записать в виде формул:

1 3

1 sin 1 1 sinc

1 sin 2 1 sin

⎛ ⎞+ ϕ − ϕσ − ⋅σ ⋅ ⋅ =⎜ ⎟− ϕ + ϕ⎝ ⎠,

1 3

1 sin 1 sin2 c

1 sin 1 sin+ ϕ + ϕσ = ⋅ ⋅ + ⋅σ− ϕ − ϕп

. (13)

Формулы (12) и (13) дают одинаковые результаты. Г.К. Арнольд [6], анализируя работу Р.Ф. Црайга, заметил, что эксперименталь-ные значения минимальных главных напряжений, необходимые для возникновения предельного состояния грунта, не превы-шают величин, вычисленных из условия Кулона–Мора. Базируясь на экспериментальных данных, Г.К. Арнольд [6] модифицировал формулы Р.Ф. Црайга, получив зависимости для расчета предель-ной величины минимального главного напряжения. Преобразуя формулы Г.К. Арнольда для активного ренкиновского состояния, условие пластичности и его предельное максимальное напряже-ние найдем по формулам:

1 3

1 1 sinс

2 1 sin

⎛ ⎞+ ϕ⋅ σ − ⋅σ =⎜ ⎟− ϕ⎝ ⎠, 1 3

1 sin2 c

1 sin+ ϕσ = ⋅ + ⋅σ− ϕп . (14)

Сравнивая (13) и (14), несложно убедиться в том, что по условию Кулона–Мора (13) предельное состояние возникает при более высоких значениях максимального главного напряжения, чем по эмпирическому условию Г.К. Арнольда, и, наоборот, каса-тельные напряжения по (14) выше, чем по (13).

Предельные значения максимального главного напряжения по критериям П.П. Баландина, И.Н. Миролюбова, Л.К. Лукши и Бельтрами являются корнями квадратного уравнения. Решение этих уравнений можно получить по известной формуле:

2

1

b b 4 a c2 a

− ± − ⋅ ⋅σ =⋅п

. (15)

Значение коэффициентов в (15) определяется по индивиду-альным для каждого условия пластичности формулам. Например, для условия П.П. Баландина коэффициенты уравнения (15) опре-деляются по формулам:

1=a ; 3

2 c cos 6 c cosb 2

1 sin sin⋅ ⋅ ϕ ⋅ ⋅ ϕ= + − ⋅σ− ϕ 3 − ϕ

;

( ) ( )2

3

22 c cos 6 c cos 6 c cosc 2

1 sin sin 1 sin sin23

⎛ ⎞⋅ ⋅ ϕ ⋅ ⋅ ϕ ⋅ ⋅ ϕ= σ − ⋅σ ⋅ + −⎜ ⎟− ϕ 3 − ϕ − ϕ ⋅ 3 − ϕ⎝ ⎠ . (16)

Результаты расчета предельных значений максимальных главных напряжений по формулам (6)–(16) следует сравнивать с экспериментальными данными трехосных испытаний. Укрупнен-ная классификация трехосных испытаний дается по трем основ-ным состояниям [11], к которым относят условия насыщения материала водой, консолидации и дренирования. В более деталь-ной классификации условия дополняют характером воздействия нагрузки (длительная или кратковременная) и развитием поро-вого давления [13]. Из анализа этих классификаций следует, что для грунтов рабочего слоя земляного полотна наиболее прием-лемы неконсолидированные недренированные испытания. В соответствии с ГОСТ 12248-2010 такие испытания не проводятся для определения параметров предельной прямой Кулона–Мора. Поэтому возникает необходимость в выполнении испытаний по двум схемам.

Первая группа тестов должна выполняться по схеме консоли-дированных недренированных испытаний по ГОСТ 12248-2010, что позволит выполнить определение сцепления и угла внутрен-него трения. Вторая группа испытаний должна быть проведена по неконсолидированной недренированной схеме, что дает воз-можность построить зависимость вертикальной деформации от главных напряжений. Такая зависимость позволяет определить экспериментальные значения деформации, соответствующие теоретическим предельным значениям максимального главного напряжения.

Учитывая необходимость такого сценария испытаний, из одного и того же грунта были изготовлены 9 образцов, имеющих одинаковую влажность и плотность. Сухой грунт увлажнялся до влажности, близкой к оптимальной, и формовался в большом приборе для стандартного уплотнения. Из одной навески изго-тавливалось 3 образца. Каждый образец помещали в приспосо-бление для отбора проб, при помощи которого из верхней части большого образца отбиралось три малых высотой 76 мм и диа-метром 38 мм. Для дальнейших испытаний из 9 образцов отби-рали 6 наилучших проб, не имеющих дефектов поверхности. Выбранные образцы делили на две группы. Одну группу из 3 образцов испытывали по схеме консолидированно-недренированных испытаний, а вторую группу из 3 образцов испытывали по неконсолидированно-недренированной схеме. Испытания проводились в камере трехосного сжатия, входящей в состав измерительно-вычислительного комплекса АСИС-1. На рис. 1 представлен общий вид испытания грунта в камере трех-осного сжатия (стабилометре).

Из анализа экспериментальных данных неконсолидированно-недренированных испытаний следует, что отказ образца насту-пает в результате хрупкого или пластического разрушения. В первом случае образец разрушался по площадке среза при

02_2013_ .indd 2702_2013_ .indd 27 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД �

достижении определенного значения деформации, варьирую-щейся в пределах от 6% до 15%. Во втором случае отказ образца наступал при достижении заданной максимальной продольной деформации ε1 ≥ 15%.

При любом характере отказа образца зависимость деформа-ции от главных напряжений является нелинейной, состоящей из трех участков. Первые два участка можно представить кусочно-линейной зависимостью, а третий описывается только нелиней-ной функцией. На рис. 2 и 3 приведены экспериментальные и приближающие зависимости вертикальной деформации от главных напряжений. При таком приближении графическая зависимость имеет три характерные точки.

Первая точка является точкой перелома прямых отрезков на приближающей зависимости. Предельная деформация для первого прямолинейного участка варьируется в пределах от 0,3 до 2%. Известно, что такие деформации носят преимущественно обратимый характер. Поэтому абсциссу точки, ограничивающую первый участок, можно считать приближенным пределом обра-тимости деформации роб. Экспериментальное значение предела обратимости может не совпадать с абсциссой точки перелома двух прямых отрезков (рис. 2 и 3 при σ3 = 200 кПа). Разница между экспериментальным и приближенным значением предела обратимости деформаций Δроб не превышает 20%, но, учитывая наличие разницы, величина этого предела принималась равной абсциссе экспериментальной точки, ограничивающей первый прямой отрезок.

Вторая характерная точка является переломом второго прямого отрезка и третьего нелинейного отрезка. Третья точка описывает предельную величину максимального напряжения, при возникновении которого образец разрушается или его деформация достигает предельного значения 15%. Абсциссу второй точки, ограничивающей второй прямой отрезок, назовем приближенным пределом линейности деформаций рε , а третья точка является абсолютным (хрупкое разрушение) или условным (деформирование образца до 15%) пределом прочности. Вторая и третья точка приближающей зависимости имеют точно такие же координаты, как и точки на экспериментальном графике.

Из экспериментальных исследований следует, что формулы (12) и (13) дают наибольшие предельные значения максималь-ного главного напряжения, превышающие результаты вычисле-ний по (14) на 2–10%. Формулы (12) и (13) наилучшим образом прогнозируют условный предел прочности. Из 24 испытаний только 4 показали существенное расхождение, а по остальным 20 испытаниям расхождение находится в пределах от минус 2% до 13,6%. Формула (14) дала удовлетворительные результаты по тем же 17 испытаниям. Ошибки этой формулы находятся в преде-

Рис. 1. Прибор трехосного сжатия

Рис. 3. Зависимость относительной продольной деформа-ции ε1 образцов № 16–18 от величины напряжений σ1 и σ3

Рис. 2. Зависимость относительной продольной деформа-ции ε1 образцов № 1–3 от величины напряжений σ1 и σ3

лах от минус 0,2% до 19,2%. Поэтому предложение Арнольда, касающееся видоизменения условия Кулона–Мора для опреде-ления условного предела прочности, не приводит к повышению точности расчетов.

Для прогнозирования величины условного предела прочно-сти целесообразно использовать условия Друкера–Прагера или Кулона–Мора, в последнем случае можно воспользоваться любой известной интерпретацией этого условия, например модифика-цией Црайга. При этом следует отметить, что предельным значе-ниям максимальных главных напряжений, вычисленным из условия Друкера–Прагера или Кулона–Мора, соответствуют достаточно большие деформации. Так в 25% опытов осевая деформация образцов превысила 15%, деформации, превышаю-щие 12%, зафиксированы в 33% испытаний, и в 75% тестов деформации оказались больше 10%.

Следует отметить, что эти данные получены при сравнительно малой влажности грунта. С ее увеличением предельные макси-мальные напряжения условия Кулона–Мора соответствуют осевым деформациям 15–20%. Поэтому к моменту наступления предельного состояния по условиям Друкера–Прагера и Кулона–Мора глубина неровностей на покрытии превышает допускаемые и предельные значения. В связи с этим целесообразно оценить расхождения результатов расчета с другими эксперименталь-ными условными пределами.

Для прогнозирования величины предела линейности дефор-маций наиболее пригодны все те же формулы (12), (13) и (14). Формулы (12) и (13) имеют расхождения с данными эксперимента

02_2013_ .indd 2802_2013_ .indd 28 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД �от минус 17,67% до 17%, а ошибки по формуле (14) от минус 13,7% до 4,38%. Поэтому для прогнозирования предела линейности предложение Арнольда заслуживает внимания и формула (14) оказывается наиболее пригодной. Осевые деформации образ-цов, соответствующие предельным значениям максимальных главных напряжений, вычисленных по (14), в 60% испытаний не превышают 10% и только в одном опыте из 24 превышают 15%. Отсюда следует, что предельное состояние грунта в дорожных конструкциях целесообразно описывать первой из формул (14), а не условиями Друкера–Прагера или Кулона–Мора.

Отметим, что условия пластичности Друкера–Прагера (1) и Кулона–Мора (3), (12) и (13) получены так называемым расчетно-аналитическим путем [4]. Первая формула (14) получена авто-рами из формул, рекомендованных Г.К. Арнольдом для расчета предельных значений минимальных главных напряжений для активного ренкиновского состояния. Эта формула реализует экспериментально-феноменологический подход, в котором основное внимание уделяется экспериментальному изучению поведения реальных материалов под внешней нагрузкой и при разрушении [4]. Несмотря на различие в подходах, применимы все эти формулы.

Практические рекомендации по использованию материалов

Сравнивая модифицированные условия пластичности (6)–(11), (13) и (14) с оригинальным критерием Кулона–Мора (12), можно отметить аналогию в их записи. Предельное состояние по всем этим критериям представлено равенством касательных напряже-ний с их предельными величинами. Касательные напряжения записаны в левых частях уравнений (6)–(14), а их предельная величина содержится в правых частях и характеризуется сцеплением.

Поэтому расчет по условию сдвигоустойчивости подстилаю-щего грунта и малосвязных конструктивных слоев дорожной одежды можно произвести по нормативному критерию ОДН 218.046-01, в котором активное напряжение сдвига можно опре-делить по обобщенной формуле:

Т k р= ⋅τ ⋅мм ном, (17)

где τном – удельное активное напряжение сдвига от единич-ной нагрузки, определяемое с помощью номограмм ОДН 218.046-01; р – расчетное давление от колеса на покрытие, Па; kмм – коэффициент, позволяющий выполнить пересчет активного напряжения сдвига, определяемого по оригинальному условию пластичности Кулона–Мора, на активное напряжение сдвига, вычисляемое по одному из модифицированных условий пластичности.

Коэффициент kмм представляет собой отношение касатель-ных напряжений модифицированных условий пластичности к касательным напряжениям по оригинальному критерию Кулона–Мора.

При использовании в качестве оригинального условия пла-стичности Кулона–Мора формулы (13), а в качестве модифици-рованного критерия этого условия уравнения (14), коэффициент kмм определяется отношением результатов расчета по левой части (14) к значениям, вычисленным по левой части (13). В данном случае коэффициент kмм определяется по формуле:

1 sink

1 sin+ ϕ=− ϕмм . (18)

Литература1. Гениев, Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона / Г.А.

Гениев, В.Н. Киссюк, Г.А. Тюпин. – М.: Стройиздат, 1974. – 316 с.2. Гольденблат, И.И. Критерии прочности и пластичности кон-

струкционных материалов / И.И. Гольденблат, В.А Копнов. – М.: Машиностроение, 1968. – 192 с.

3. Карпенко, Н.И. Общие модели механики железобетона / Н.И. Карпенко. – М.: Стройиздат, 1996. – 416 с.

4. Литвинский, Г.Г. Аналитическая теорія прочности горнах по-род и массивов / Г.Г. Литвинский. – Донецк: Изд-во Норд-Пресс, 2008. – 207 с.

5. Строкова, А.Л. Применение метода конечных элементов в ме-ханике грунтов / А.Л. Строкова. – Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2010. – 143 с.

6. Arnold, G.K. Rutting of Granular Pavements: Thesis submitted to The University of Nottingham for the degree of Doctor of Philosophy, November 2004. – 417 p.

7. Bardet, J.P. Lode dependences for isotropic pressure-sensitive elastoplastic materials // Journal of applied mechanics. 1990. – Vol. 57. – Р. 498–506.

8. Craig, R.F. Soil Mechanics. – Seventh edition. Department of Civil Engineering, University of Dundee, UK. – Published by Taylor & Francis e-Library, London and New York, 2004. – 447 p.

9. Drucker, D.C. Soil mechanics and plastic analysis of limit design. Quarterly of applied mechanics / D.C. Drucker, W. Prager. – 1952. – Vol. 10. – № 2. – Р. 157–165.

10. Lade, P.V. Elastoplastic stress-strain theory for cohesionless soil / P.V. Lade, J.M. Duncan // Journal. Geotechnical Engineering Division, ASCE. – Vol. 101. – No. 10. – 1975. – P. 1037–1053.

11. Lamb, T.W. Soil Mechanics / T.W. Lamb, R.V. Whitman. – New York: John Wiley and Sons, 1969.

12. Matsuoka, H. Stress-deformation and strength characteristics soil under three different principal stresses / H. Matsuoka, T. Nakai // Proceedings Japanese Society Civil Engineering. – 1974. – Vol. 232. – Р. 59–70.

13. Parrock, A.L. Why stabilise? Using triaxial tests for determining pavement stiff ness and shear strength parameters of mechanically modified layers / A.L. Parrock, J.S. Strydom, V.J. Rieger // Journal of the South African Institution of Civil Engineering. – 2008. – Vol. 50. – № 1б. – P. 2–12.

14. Roscoe, K. On the yielding of soils / K. Roscoe, A. Schofield, C. Wroth // Geotechnique. – 1958. – Vol. 8, № 1. – P. 22–53.

15. Roscoe, K. Yielding of clays in state wetter than critical / K. Roscoe, A. Schofield, A. Thurairajah // Geotechnique. – 1963. – Vol. 13, № 3. – P. 211–240.

APPLICATION OF DRUKER-PRAGER CRITERION FOR UPDATING OF PLASTICITY CONDITIONS

By Dr. A.S. Aleksandrov, PhD students G.V. Dolgikh and A.L. Kalinin

The article is prepared by support of the Russian Federal Scientific Research Fundgrant, the project number 12-08-98008-р_Siberia_а

From the analysis of the plasticity condition Drucker–Prager for the stress state, characterized by principal stresses σ1 > σ2 = σ3, we obtain formulas relating the tensile strength to the uniaxial compression and stretching of the parameters limiting the direct Coulomb–Mohr. Substitution of these formulas in some of the cri-teria of strength and ductility of the monolithic material conditions allow, proceed to the modification by replacing the limits of adhe-sion strength and the angle of internal friction. A comparison of the limiting maximum stress, calculated from the modified model with experimental data obtained from triaxial tests loam, easy-to-triaxial apparatus.

Key words: The condition of plasticity, triaxial compression.

Рецензент: д-р техн. наук, проф. В.В. Сиротюк (СибАДИ). Ста-тья поступила в редакцию 04.10.2012 г.

Авторы: Александров Анатолий Сергеевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительство и эксплуатация дорог», Сибир-ская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), тел. +7 (3812) 651563, e-mail: [email protected]; Долгих Геннадий Владимирович, аспирант кафедры «Строи-тельство и эксплуатация дорог», СибАДИ, тел. +7 (3812) 651563; Калинин Александр Львович, аспирант кафедры «Строитель-ство и эксплуатация дорог», СибАДИ, тел. +7 (3812) 65 15 63. Адрес: Россия, г. Омск, пр. Мира, 5, СибАДИ.

02_2013_ .indd 2902_2013_ .indd 29 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� ПРОЕКТИРОВАНИЕ �УДК 625.8 + 631.212 : 625.7

Перспективы проектирования и строительства асфальтобетонных покрытий в Уральском регионе

Канд. техн. наук, доцентД.Т. КАЛИМУЛЛИН (Пермская ГСХА)

В статье предложено нормирование проектирования и строительства асфальтобетонных покрытий, обеспечиваю-щее увеличение их долговечности в Уральском регионе.

Ключевые слова: прочность, напряжение, низкотемпера-турная трещиностойкость, долговечность, асфальтобетон, покрытие, регион.

Проектирование асфальтобетонных покрытий связано с назна-чением вида, типа и марки асфальтобетона для строительства по-крытия. Поэтому не следует забывать о том, что асфальтобетоном называется правильно подобранная и уплотнённая смесь мине-ральных материалов и битума. При этом асфальтобетонное по-крытие должно обладать следующими свойствами:

а) прочностью при воздействии расчётных отрицательных тем-ператур, т.е. низкотемпературной трещиностойкостью;

б) прочностью при воздействии колёсных нагрузок при рас-чётных высоких положительных температурах, т.е. сопротивляе-мостью к сдвигу в виде колеи или волн;

в) коррозионной устойчивостью при воздействии влаги, проти-вогололёдных реагентов, отрицательных температур и различных нагрузок;

г) износостойкостью к воздействию шин автомобилей;д) сцеплением с шинами автомобилей.Для обеспечения комплекса свойств покрытия асфальтобетоны

и смеси нормируют показателями качества.В основе нормирования свойств асфальтобетонов и смесей

предыдущего почти тридцатилетнего периода лежит ГОСТ 9128-84 [1] с последующими корректировками. За последние пятнадцать лет в ГОСТ введены новые показатели свойств, которые для терри-торий с холодным продолжительным климатом и малым жарким летним периодом (Уральский, Сибирский, Северные регионы стра-ны) не добавили ничего полезного.

Так, в ГОСТ от 1984 г. отсутствовали, а в последующем добав-лены такие показатели:

1) сдвигоустойчивость: а) по коэффициенту внутреннего трения;б) по сцеплению при сдвиге при температуре 50°С;

2) трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при Т = 0°С и скорости деформирования 50 мм/мин (на-пример для асфальтобетонов II марки всех типов, для условий II, III дорожно-климатических зон не менее 3,0 МПа и не более 6,5 МПа).

Однако для условий обозначенных территорий (за исключени-ем Южного Урала, где климат характеризуется и длительным хо-лодным и более продолжительным летним жарким периодами)

мало распространены дефекты покрытия в виде колеи или волн по причине сдвига объёмов слоя (или слоёв) покрытия. Такие дефек-ты имеются на участках автобусных остановок со значительной интенсивностью тяжёлых автобусов.

Варианты подбора асфальтобетонных смесей, удовлетворяю-щих численным показателям стандарта и в том числе значениям показателей сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения и по сцеплению могут привести к ситуации, при которой будут ухудшены показатели водостойкости и длительной водо-стойкости, что следует считать неприемлемыми вариантами под-бора смесей. Поэтому для названных территорий следует считать обоснованным использование ранее принятого показателя преде-ла прочности при сжатии при Т = 50°С. С целью обеспечения сдви-гоустойчивости следует считать возможной разработку новых по-казателей качества асфальтобетонов или полимерасфальтобето-нов для южных или грузонапряжённых участков покрытий дорог.

В обновленных вариантах ГОСТ 9128-84 показатель трещино-стойкости определяется при скорости деформирования 50 мм/мин, что следует считать вариантом динамического нагружения. Поэтому данный показатель не отражает реального напряжённо-деформированного состояния покрытия при отрицательных тем-пературах. При этом не ясно, почему трещиностойкость нормиру-ется в пределах: не менее и не более каких либо значений проч-ности при расколе цилиндрического образца асфальтобетона.

Также следует отметить не адекватность ранее принятого по-казателя низкотемпературной трещиностойкости через прочность асфальтобетона при Т = 0°С, регламентирующего не превышение обозначенных численных значений прочности при сжатии, напряжённо-деформированному состоянию покрытия при отрица-тельных температурах.

С точки зрения работы материала в конструкции покрытия чем больше значение прочности – тем лучше. Однако при этом необ-ходимо, чтобы упруго-вязкие свойства материала обеспечивали не превышение напряжений в покрытии из-за снижения температуры над прочностью материала покрытия дороги. Следует признать, что в ГОСТ отсутствует показатель, регламентирующий низкотем-пературную трещиностойкость на научной основе.

Также в ГОСТ дополнительно добавлена ещё одна разновид-ность асфальтобетонов: высокоплотные асфальтобетоны с оста-точной пористостью от 1,0 до 2,5%. Однако, для приготовления данной смеси необходимо в минеральной составляющей наличие частиц менее 0,071 мм в количестве 10÷16%. Таким образом, содержание минерального порошка может составлять 15÷23%. Такой вариант асфальтобетона при соотношении битума к мине-ральному порошку 0,3÷0,4 не является трещиностойким, так как известно, что для обеспечения низкотемпературной трещино-стойкости данное соотношение должно быть не менее 0,7.

Технология производства подобных смесей требует увеличе-ния парка специализированных автомобилей типа цементовозов для перевозки минерального порошка и складов для хранения. При этом неизбежно снижение сменной и ежемесячной выработки асфальтобетонного завода. Стоимость подобного высокоплотного асфальтобетона возрастает, технология производства и организа-ционные трудности также усложняются при отсутствии необходи-мого эффекта – обеспечения низкотемпературной трещиностой-кости покрытий. Поэтому применение такого асфальтобетона не эффективно и не целесообразно.

При использовании ГОСТ для строительства верхних слоёв по-крытий в основном применяют плотные асфальтобетоны с остаточ-ной пористостью от 2,5% до 5%. Однако, такие асфальтобетоны в покрытии могут иметь значительное водонасыщение: до 5% для типа А и до 4,5% для типов Б, В, Г. Поэтому подобные покрытия часто разрушаются, так как не обладают требуемой коррозионной устойчивостью.

Положительные результаты применения высокоплотных ас-фальтобетонов в Северо-Западном регионе страны представлены в работе [2]. Однако, научного и практического подтверждения возможности обеспечения представленными в этой работе вари-

02_2013_ .indd 3002_2013_ .indd 30 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� ПРОЕКТИРОВАНИЕ �антами асфальтобетонов низкотемпературной трещиностойкости до минус 44–45°С не представлено.

В соответствии с Законом о техническом регулировании [3] обязательное применение ранее разработанных ГОСТ и СНиП от-менено. В существующей ситуации данные нормативные докумен-ты часто берут за основу при отсутствии Технических регламентов и Стандартов организации, которые должны разрабатываться в соответствии с указанным Законом. В соответствии с ним Техни-ческие регламенты разрабатываются на Федеральном уровне и касаются в основном вопросов безопасности производственных и других процессов.

Стандарты организации разрабатываются предприятиями и ор-ганизациями, обладающими квалифицированными специалиста-ми. Таковыми являются научные работники, обладающие учёными степенями и званиями, а также выполненными и внедрёнными на-учными разработками.

Для условий Уральского региона и ближайших областей раз-работан Стандарт организации Смеси асфальтобетонные дорож-ные и асфальтобетоны СТО 5718–003–26594793 [4]. Стандарт раз-работан с целью обеспечения низкотемпературной трещиностой-кости и повышения долговечности покрытий дорог и улиц на этой основе.

Низкотемпературная трещиностойкость обеспечивается нор-мированием вязкоупругих характеристик, которые ограничивают величины напряжений от невозможности сжатия асфальтобетон-ного покрытия при снижении температуры. Поэтому введены огра-ничения для модуля упругости (не более 1,1·104 МПа) и для вяз-кости асфальтобетона (не более 8,0·107 МПа·с) при температуре минус 20°С.

При отрицательных температурах прочность асфальтобетона покрытия должна быть больше, чем значения напряжений от низ-котемпературного нагружения. Поэтому нормируется прочность асфальтобетона при температуре минус 10°С: не менее 8,0 МПа для первой марки и не менее 7,0 МПа для второй марки асфаль-тобетонов. Это обусловлено тем, что нормируя прочность при температуре минус 20°С, можно получить завышенные значения прочности. В данном СТО регламентированы высокоплотные ас-фальтобетоны для верхнего слоя, плотные – для нижнего слоя покрытий дорог и улиц: высокоплотные с остаточной пористостью 1,0–3,5%; плотные с остаточной пористостью от 3,5% до 5,5%.

Нижняя граница остаточной пористости высокоплотных ас-фальтобетонов определена из условия, что существуют другие виды асфальтобетонов с меньшей остаточной пористостью, напри-мер литые или их разновидности, для которых технология строи-тельства покрытий согласована с составами смесей. Верхняя гра-ница остаточной пористости высокоплотных асфальтобетонов определена из условия, что превышение водонасыщения покрытия более 3,5% приводит к явному снижению коррозионной устойчи-вости, износостойкости и усталостной долговечности. Верхняя граница остаточной пористости плотного асфальтобетона регла-ментирована из условия, что узкий диапазон остаточной пористо-сти в 1,5% не удобен при подборе составов смесей. При этом также учтено существующее нормирование пористых асфальтобе-тонов с остаточной пористостью до 10%. Однако использование Стандартом организации пористых и высокопористых асфальтобе-тонов не регламентируется.

Нормирование водонасыщения асфальтобетонов представлено в таблице. Верхние значения водонасыщения асфальтобетонов покрытия приняты из условия, что водонасыщение по объёму не может быть больше значения остаточной пористости. Нижнее зна-чение водонасыщения высокоплотного асфальтобетона принято

исходя из условия отсутствия выхода свободного битума из меж-зернового пространства на поверхность покрытия дороги при вы-соких летних температурах. При этих условиях сохраняется тре-буемое сцепление шин с покрытием и отсутствует излишнее сопро-тивление движению автомобилей.

Нижнее значение водонасыщения плотного асфальтобетона принято по результатам многолетних наблюдений за состоянием покрытий дорог разных категорий. После выполнения ремонтных работ слои покрытий из плотных асфальтобетонов различных со-ставов и с разной степенью водонасыщения зачастую перекрыва-ются новыми слоями асфальтобетонных покрытий. В процессе эксплуатации такие конструкции характеризуются отсутствием ко-леи и волн из-за сдвиговых деформаций.

Значение верхнего предела водонасыщения образцов при под-боре состава смеси или образцов, отформованных из смеси в про-цессе производства на АБЗ или переформованных вырубок и кер-нов покрытия принято из условия, что должен быть обеспечен запас по данному критерию с учётом того, что уплотнение асфаль-тобетона слоёв покрытий не всегда сопровождается достижением максимального уплотнения. Строительство нижних слоёв асфаль-тобетонных покрытий из плотных смесей с допускаемым коэффи-циентом уплотнения не менее 0,98 вместо пористых и высокопо-ристых составов позволит повысить долговечность дорожных по-крытий и уменьшить затраты на ремонтные работы.

Для обеспечения более длительных межремонтных сроков службы дорожных одежд и покрытий рекомендуется назначать толщину верхнего слоя покрытия на 1–3 см больше, чем требуется в соответствии с прочностными расчётами. Обозначенную допол-нительную толщину не следует учитывать в расчётах толщины по-крытия и следует считать дополнительным слоем износа. Строи-тельство увеличенного верхнего слоя покрытия следует вести в один технологический приём.

Известно, что долговечность асфальтобетонных покрытий при эксплуатации зависит от величин прогибов слоёв покрытий под колёсными нагрузками. При одинаковых колёсных нагрузках, чем больше сопротивляемость дорожного основания, тем меньше про-гибы покрытия и тем больше усталостная долговечность. За по-следние годы увеличилось количество тяжёлых грузовых автомо-билей, в том числе с осевыми нагрузками более 10 тонн. С учётом динамического коэффициента данные нагрузки иногда достигают 15–17 т. При этом нагруженные оси могут быть одиночными или спаренными.

Для перспективного строительства дорожных одежд с асфаль-тобетонными покрытиями и жёсткими основаниями разработан Стандарт организации СТО 1234–005–26594793 [5], в котором для опытного проектирования и строительства предложены расчётная нагрузка, расчётная схема нагружения и правила конструирования подобных дорожных одежд.

В качестве расчётной схемы принят вариант нагружения покры-тия трёхосным грузовым автомобилем с задней тележкой из двух осей. Через две нагруженные оси передаётся на покрытие суммар-ная нагрузка в 28 т с учётом динамического коэффициента.

С целью обеспечения низкотемпературной трещиностойкости строительство слоёв асфальтобетонных покрытий следует вести по трещинопрерывающему слою. Технологический транспорт для строительства монолитных слоёв должен быть подобран заранее в результате расчётов на обеспечение вертикальной устойчивости объёмов дорожной одежды, находящихся под воздействием ко-лёсной нагрузки.

При строительстве слоёв покрытия из асфальтобетонных сме-сей с целью не допущения микротрещин необходимо на заключи-

Значения водонасыщения асфальтобетонов в Стандарте организации

Тип асфальтобетонаЗначение водонасыщения, % объёма, для

образцов, отформованных из смесей вырубок и кернов готового покрытия

Высокоплотный, типы А и Б 0,5–3,0 0,3–3,5

Плотные, типы А и Б 2,5–5,2 0,5–5,5

02_2013_ .indd 3102_2013_ .indd 31 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА �тельной стадии уплотнения предусмотреть работу катков на пнев-матических шинах без их увлажнения.

Перспективное проектирование и строительство с целью обе-спечения продолжительности эксплуатации дорожной конструк-ции сроком 150–200 лет и продолжительности эксплуатации слоёв асфальтобетонного покрытия сроком 20–50 лет обеспечивается правильной организацией и проведением научно-исследова-тельских и опытно-конструкторских работ.

Литература1. ГОСТ 9128 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и

асфальтобетон. – М.: Изд-во стандартов. – 1986.2. Салль, А.О. Устройство покрытий из высокоплотного асфаль-

тобетона / А.О. Салль, С.Н. Ильин // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2000. – № 1. – С. 20–21.

3. Закон о Техническом регулировании. – М., 2002.4. СТО 5718–003–26594793 Смеси асфальтобетонные дорожные и

асфальтобетоны. ООО «НТЦ «Транспортные сооружения». Сост. Д.Т. Калимуллин. – Пермь, 2006. – 17 с.

5. СТО 1234–005–26594793 Параметры расчётной нагрузки, рас-чётная схема нагружения и правила конструирования жёстких до-рожных одежд с цементобетонными основаниями и асфальтобетон-ными покрытиями. ООО «НТЦ «Транспортные сооружения». Сост. Д.Т. Калимуллин. – Пермь, 2006. – 4 с.

PROSPECTS FOR DESIGN AND CONSTRUCTION OF ASPHALT CONCRETE PAVEMENTS IN URALS REGION

By Dr. D.T. Kalimullin

The article suggested standardize design and construction of as-phalt concrete pavement for enhanced durability in Urals region.

Keywords: strendth, stress, crack firmness for low temperature, longevity, asphalt concrete, road pavement, region.

Рецензент: д-р техн. наук В.П. Носов (МАДИ). Статья поступи-ла в редакцию 31.01.2013 г.

Автор: Калимуллин Дамир Тимерьянович, кандидат техниче-ских наук, доцент. Пермская государственная сельскохозяйствен-ная академия им. Д.Н.Прянишникова. Россия, 614000, г. Пермь, ул. Коммунистическая, 23. Тел.: +7 (922) 6422915, +7 (927) 9254496, e-mail: [email protected]; e-mail: [email protected].

УДК 624.19

Особенности проведения контроля и оценки прочности монолитных бетонов в мостостроении

А.М. ДУТЧАК, канд. техн. наук А.Ю. ТАРАСОВА

Обосновывается необходимость создания нового норма-тивно-технического документа для оценки прочности мосто-вых и дорожных монолитных бетонных, и железобетонных конструкций.

Ключевые слова: прочность бетона, оценка прочности, транспортные сооружения, монолитные бетонные и железо-бетонные конструкции.

1 сентября 2012 г. на смену национальному стандарту ГОСТ 53231-2008 введен в действие международный стандарт ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности».

ГОСТ 53231-2008 и 18105-2010 по сравнению с ГОСТ 18105-1986, существенно изменили правила и нормы контроля. Опреде-ляющим в подходе к оценке прочности бетона окончательно утвержден принцип: приемка бетона путем сравнения его фак-тической прочности с нормируемой без учета характеристик однородности недопустима. Правда есть исключения, и в ГОСТ такие случаи указаны.

Как реализовать этот принцип на практике? ГОСТ трактует - путем проведения обязательного сплошного контроля прочности всех монолитных железобетонных конструкций неразрушающи-ми методами испытаний.

На первый план выдвинуты неразрушающие методы (ГОСТ 22690-88, ГОСТ 17624-87). Введены четыре схемы: «А», «Б», «В», «Г». Первые три статистические, когда оценка прочности произво-дится на основании обработки полученных данных, с определени-ем коэффициента вариации, назначения требуемого уровня проч-ности и сравнения с требованиями проекта. Схема «Г» применяет-ся как исключение и оценка прочности по этой схеме производится с учетом фиксированного максимального недопу-стимого уровня неоднородности бетона. «А» и «Б» - для сборных железобетонных конструкций, «В» и «Г» - для монолитных. Появ-ление такого документа вызвало определенные трудности, можно сказать некоторое замешательство в кругах испытателей бетона. Эти трудности имеют субъективные и объективные причины.

Специфика транспортных сооружений: мостов, эстакад, путе-проводов, виадуков тоннелей и других - в их конструктивной особенности, где определение партий, захваток, участков, точек испытаний вызывает значительные затруднения и не вписывает-ся в нормативы, указанные ГОСТ 18105-2010. Кроме этого, в по-давляющем большинстве случаев основная масса конструкций являются индивидуальными и в ходе строительства выработать определенную статистическую зависимость, оценивая каждую из них, не представляется возможным. Приведем пример. Нам необходимо разбить на партии или участки и оценить монолит-ное пролетное строение, размеры которого 150 м на 25 м, объем около 1600 м3, период непрерывного бетонирования составлял

УДК 656.1ББК 39.33-082.03

Рябоконь, Ю.А.Государственное управление безопасностью дорожного дви-

жения: учебное пособие / Ю.А. Рябоконь. – Омск: СибАДИ, 2013. – 280 с.

ISBN 978-5-93204-646-3

Описана существующая система государственного управле-ния обеспечением безопасности дорожного движения в Россий-ской Федерации, представлены её структура и основные элемен-ты. Приведены основные нормативные и правовые акты, дей-ствующие в настоящее время и устанавливающие нормы и правовые отношения в сфере обеспечения безопасности дорож-ного движения. Содержание пособия разработано с целью реа-лизации основных нормативных правовых документов, обеспе-чивающих аттестацию специалистов в сфере обеспечения безо-пасности в транспортно-дорожном комплексе.

Пособие предназначено для студентов вузов и может быть полезным специалистам транспортно-дорожного комплекса при повышении квалификации.

Справки по тел.: +7 (3812) 65-13-45

02_2013_ .indd 3202_2013_ .indd 32 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА �40 ч, бетон поступал с четырех заводов, составы изготовлены по разным картам подборов.

Необходимо получить результаты испытаний и дать заключе-ние о прочности в промежуточном возрасте, когда большая часть конструкции в опалубке. На основании заключения принимается решение о натяжении высокопрочной арматуры на бетон. Мы можем детально исследовать весь пролет, выполнить все расчеты по однородности прочности, но опустить 0,5 м3 бетона в зоне одного из анкеров и локальное разрушение неизбежно. Можно еще привести примеры: определение прочности БНС, бетонная поверхность которых находится в толще грунта, подводных бе-тонов тела монолитных опор, и др.

Как показывает практика, мостовым конструкциям необходим индивидуальный подход, как правило, избирательное внимание к тем участкам, где самые высокие эксплуатационные напряже-ния. В данном случае однородность не самоцель, гораздо важнее при определении прочности учесть особенности силовой работы конструкции. Решающее значения будет иметь наше умение с высокой степенью точности определять и учитывать каждый ре-зультат (Ri), там где это продиктовано силовой схемой. Методика ГОСТ 18105-2012, основанная на законах статистики, идеально подходит для заводского производства, где все строится на ци-кличности процессов их периодической повторяемости, стабиль-ности. Между тем, она вступает в противоречие с индивидуаль-ными особенностями производства монолитных мостовых кон-струкций, где процесс диктуется не всегда логикой, а иногда противоречит ей.

Предложенные ГОСТ схемы оценки прочности «А» и «Б» заме-чательно применяются на предприятиях железобетонной инду-стрии, а схема «В» - основная для монолитных конструкций и не работает, как того требует данный стандарт в монолитном мосто-строении. Последняя схема («Г» - как исключение), как нельзя лучше учитывает индивидуальность мостовых конструкций, во-первых она позволяет оценивать бетон по средним показателям и при этом учитывает каждое (Ri) значение прочности, которое должно быть не ниже значения заданного класса. Остается только уточнить, где именно, в какой части конструкции и с каким шагом (интервалом) снимать фактические показатели прочности.

Что касается монолитных автомобильных дорог и аэродромов, то в этом случае неразрушающие методы, предложенные схемой «В», уступят в точности и эффективности разрушающим. Оценка прочности, произведенная по схеме «А» или «Б», по отобранным из бетона образцам (кернам) даст куда более достоверные ре-зультаты. Если мы думаем, что утвердив ГОСТ 18105-2012, мы решим проблему контроля качества бетона на уровне современ-ных требований, то глубоко заблуждаемся. Необходим целый комплекс мер. В этом должны быть заинтересованы в первую очередь ЗАКАЗЧИКИ строительства и ГОСУДАРСТВО, которое яв-ляется главным заказчиком на транспортную инфраструктуру. Необходимо решить целый ряд важнейших вопросов со значи-тельными финансовыми вложениями:

1. Путем расширения и совершенствования нормативной ба-зы внедрять передовые технологиииспытаний бетона в нашей стране, основанные на более современном и эффективном обо-рудовании. Речь идет о том, что современные технические воз-можности значительно опередили нормативную базу, утверж-денную ГОСТ на разрушающие и неразрушающие методы испыта-ния. Современное испытательное оборудование (ультра звуковое, эхолокационное, ударно-импульсное) позволяет значительно расширить границы применяемости нового стандарта, но отсут-ствие нормативов применения значительно затрудняют этот про-цесс. Так же почему-то забыта методика оценки прочности по температуре твердения бетона, а ведь контрольные мероприятия по замерам температуры бетона проводятся на всех мостовых конструкциях.

2. Разработать методические рекомендации по применению нового ГОСТ на объектах транспортного строительства с учетом вышеизложенных предложений. Тут надо подчеркнуть, что мето-

дикой должен предусматриваться комплексный подход к контро-лю качества бетона, начиная с самых ранних стадий, качества материалов, технологического оборудования, производственно-го персонала, затем сплошного контроля произведенной бетон-ной смеси на самом предприятии (БСУ) и только потом на строи-тельной площадке. Теоретически можно предположить, что про-изводитель, неся персональную ответственность за поставленный бетон, сможет юридически ответить за недоброкачественную продукцию. Однако с точки зрения практики, когда стоимость мостовых конструкций исчисляется сотнями тысяч, десятками, а нередко и сотнями миллионов рублей, такая вероятность сведет-ся к нулю. Система контроля качества при строительстве транс-портных объектов должна работать на опережение и не допу-стить укладку некачественного бетона в конструкцию.

3. Создать приложения в виде единых для всех строительных лабораторий компьютерных программ. Автоматизация обработ-ки исходных данных и громоздких статистических расчетов по-зволит быстро и качественно произвести оценку контроля проч-ности конструкций работником лаборатории в полевых и завод-ских условиях.

FEATURES OF MONITORING PROCEDURE AND ESTIMATION OF MIX-IN-SITU CONCRETE DURABILITY IN BRIDGE BUILDING

By engineer A. M.Dutchak, Dr. A.Yu.Tarasova (Moscow)

Necessity of creation of the new normative and technical docu-ment for an estimation of durability of mix-in-situ concrete durabil-ity in bridge and road construction, and in reinforced concrete struc-ture are proved.

Keywords: durability of concrete, an estimation of durability, transport constructions, mix-in-situ concrete, reinforced concrete structures.

Рецензент: проф., д-р техн. наук П.М. Саламахин (МАДИ). Статья поступила в редакцию 29.04.2013 г.

Авторы: Дутчак Анатолий Михайлович, зам. начальника ООО «Мостовая инспекция», тел.: +7 (926) 810-13-37, e-mail: [email protected]; Тарасова Анна Юрьевна, канд. техн. наук, генеральный директор ООО «Лаборатория по контролю качества строительных материалов и конструкций в мостостроении», тел.: +7 (499) 265-33-37, e-mail: [email protected].

УДК 625.7Л8 (075.8) ББК 39.3Ия73

Красиков О.А., Косенко И.Н.Автоматизированный банк данных и стратегия ремонта

городских дорог и улиц (учебное пособие). – Алматы: КазгосИНТИ, 2013. – 179 с; Библиограф, назв. 42, ил. 23, табл. 53.

ISBN 9965-9256-8-2

Представлена разработанная в Казахстане система управления эксплуатационным состоянием городских дорог и улиц, позволяющая обосновать и реализовать наиболее эффективные пути по перспективному планированию дорожно-ремонтных работ при ограниченных ресурсах. Система работает на основе реализации разработанного автоматизированного банка данных о транспортно-эксплуатационном состоянии дорог и улиц города. Система позволяет планировать дорожно-ремонтные работы на период 3 года. Планируемая на этот период стратегия дорожно-ремонтных работ исходит из выделяемых денежных средств.

Учебное пособие предназначено для студентов ВУЗов, а также для магистрантов, аспирантов и инженерно-технических работников, занятых планированием ремонтных работ.

Справки по тел./факс.: +7 495 452 4235

02_2013_ .indd 3302_2013_ .indd 33 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� ЭКОНОМИКА �УДК 625.7/.8:336

Оптимальное распределение финансовых средств в проекты дорожного строительства

Инж. А.А. ДАВЫДОВ, проф., канд. техн. наук А.А. МАКЕНОВ

(ВКГТУ им. Д. Серикбаева, Казахстан)

Статья посвящена вопросам оптимального распределения финансовых средств в проекты дорожного строительства. В ней рассматриваются задачи оперативного перераспре-деления финансовых средств и оптимизации по кри терию «время–затраты» модели управления строительными рабо-тами в не четких условиях. Это будет способствовать при-нятию оптимальных управ ленческих решений при реализации проектов дорожного строительства.

Ключевые слова: дорожное строительство, програм-ма, проект, финансовые средства, управленческое решение, оптимизация.

Государственная программа дорожного строительства пред-ставляет собой сложную систему, которая подвержена воздей-ствию множества внешних факто ров. В некоторых случаях они могут оказывать существенное негативное влия ние. Например, по договору строительного подряда подрядчик обязуется в уста-новленный договором срок построить по заданию заказчика определенный объ ект, либо выполнить иные строительные работы. Однако в действительности не редко встречаются такие случаи, когда завершение строительства объекта в установлен-ный срок невозможно. Это может быть связано с различными факторами, а именно, удорожание строительных материалов, нарушение установленных в проектно-сметной документации обязательств со стороны подрядчика и т.п. [1].

В этом случае администратору программы для принятия управленческого решения необходимо оптимально перераспре-делить имеющиеся денежные средства между различными объ-ектами дорожного строительства. Поэтому данная задача может быть, по нашему мнению, решена в два этапа.

На первом этапе необходимо выполнить многокритериальный выбор объектов дорожного строительства для ускоренного финансирования методом максиминной свертки [2]. Целью данной задачи является упорядочение объектов строительства для ускоренного финансирования для достижения максимально приближенных к плану показателей реализации государствен-ной программы дорожного строительства.

Например, пусть имеется множество объектов – альтернатив А = {а1, а2, …, аm} и множество критериев оценки С = {С1, С2, …,Сn}.

При этом множество критериев оценки включает в себя: степень завершенности объекта (С1), количество элементов в объекте (сложность объекта) (С2), протяженность участка дорож-ного строительства (или другой результирующий показатель объекта) (С3), рейтинг подрядчика (С4). Последний критерий должен, на наш взгляд, складываться из следующих характери-

стик: наличие практического опыта, материально-техническая база, собственная рабочая сила у подрядчика и т.д.

Пусть μСi(aj) – число в диапазоне [1], которое характеризует уровень оценки варианта aj ∈ А по критерию Сi ∈ C: чем больше число μСi(aj), тем выше оценка варианта aj по критерию Сi, i = 1,n , j = 1,m .

Оценку объектов по каждому i-тому критерию представляют в виде нечеткого множества C� i :

C� i ={μС 1(a1 )/а1, μС1(a2 )/a2, … μС i(am )/ am},

где μС i(aj ) – степень принадлежности элемента aj нечеткому множеству C� i .

Степени принадлежности нечеткого множества находят методом построения функций принадлежности на основе парных сравнений. При этом необходимо сформировать диагональные обратно симметричные транзитивные матрицы парных сравне-ний объектов по каждому критерию. Затем нечеткие множества C� i определяются по следующей формуле:

( )μ =+ + +i

1i 2i mi

1àa a ... a

. (1)

Критерии могут иметь различную значимость при определе-нии наиболее рационального варианта. В этом случае возникает необходимость в построении матрицы парных сравнений крите-риев. Весовой коэффициент критерия βi определяется на осно-вании вычисленных значений правого собственного вектора матрицы парных сравнений a i с последующим умножением на число критериев n: βi = a i n, причем весовые коэффициенты должны удовлетворять следующим условиям:

βi ≥ 0; I = n,1 ; (1/n) ,=

β =∑n

ii 1

1 или используя формулу (1).

Для выбранных критериев также необходимо построить матрицу попарных сравнений.

Правило выбора лучшей альтернативы представляется как пересечение нечетких множеств, которые соответствуют критериям:

β β β= ∩ ∩ ∩1 2 n1 2 nD C C ... C .

При этом операции пересечения соответствуют взятию минимума

β

=μ = μ i

iD j c ji 1,..,n(a ) min( (a )) , j= 1,…, m,

β β

= =⎧ ⎫μ μ⎪ ⎪= ⎨ ⎬⎪ ⎪⎭⎩

�i i

i ic 1 c mi 1,n i 1,n

1 m

min( (a )) min( (a ))D ,....,

a a.

Лучшая альтернатива а* определяется как наибольшее значе-ние функции принадлежности

=μ = μD D jj 1,m

(a*) max (a ) .

Подобным образом может быть получен упорядоченный список объектов дорожного строительства для ускоренного финансирования, т.е. для каждого j-го строительного объекта устанавливается приоритет выделения денежных средств μD j(a ) , j = 1,m .

Далее на втором этапе администратору программы дорожного строительства необходимо принять решение о распределении денежных средств, которые выделены в течение некоторого календарного периода. Например, объем имеющихся для рас-пределения денежных средств составляет R. Потребность объ-ектов дорожного строительства j = 1,m в финансировании rj, j = 1,m . Альтернативные переменные, которые характеризуют выбор при распределении денежных средств, имеют следующий вид:

xj = ⎪⎩

⎪⎨⎧

0

1 , если j-му объекту выделяются денежные средства

, в противном случае

02_2013_ .indd 3402_2013_ .indd 34 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� ЭКОНОМИКА �j = 1,m . С учетом приоритетов μD j(a ) , j = 1,m в качестве критерия

оптимизации принимается максимизация уровня достижения цели при возможном распределении денежных средств между объектами финансирования:

=

μ →∑m

D J JJ 1

(a )x max . (2)

При этом в качестве ограничения выступают объемы денеж-ных средств, которые имеются для распределения:

∑=

≤m

1JJJ Rxr . (3)

При объединении критериев оптимизации (2) и ограничения (3) получим следующую оптимизационную модель:

=

μ →∑m

D J JJ 1

(a )x max , ∑=

≤m

1JJJ Rxr , xj =

⎪⎩

⎪⎨⎧

0

1, j = 1,m .

Для определения целочисленного оптимально возможного плана перераспределения денежных средств может быть исполь-зован так называемый метод отсечения, который предложен Гомори [3].

После оперативного перераспределения администратором государственной программы дорожного строительства финансо-вых средств между строительными объектами подрядчикам необходимо пересмотреть сетевые графики технологии строи-тельства объектов с целью уменьшения времени их реализации за счет привлечения дополнительных ресурсов, т.е. решить задачу оптимизации сетевого графика по критерию «время–затраты». При этом оптимизацию по критерию «время–затраты» целесообразно проводить только тогда, когда длительность выполнения работ может быть уменьшена за счет повышения затрат на выполнение работ.

Для оценки величины дополнительных затрат, которые связаны с ускорением выполнения той или иной работы, могут быть использованы либо нормативные данные, либо данные о выполнении аналогичных работ в предыдущие годы.

Исходными данными для проведения оптимизации являются:

Тн (i,j) – нормальная продолжительность работы;Ту (i,j) – ускоренная продолжительность;Сн (i,j) – затраты на выполнение работы в нормальный срок;Су (i,j) – затраты на выполнение работы в ускоренные сроки. Каждая работа имеет некоторый максимальный запас времени

для сокращения своей деятельности Zmax(i,j) = Тн(i,j) – Ту(i,j). Для анализа сетевой модели в данном виде оптимизации использу-ется коэффициент нарастания затрат (коэффициент ускорения): k(i,j) = [Су(i,j) – Сн(i,j)]/[(Тн(i,j)/Ту (i,j)], который количественно оценивает денежные средства или затраты на сокращение своей деятельности выполнения работы (i,j) на один день.

Если обозначить работы критического пути как {(i,j)кр}, то его длительность L определяется как

( ){ }l

l i, j

L t∈

= ∑кр

.

Для сокращения L за счет дополнительных сил и средств в первую очередь имеет смысл форсировать работы критического пути.

В условиях четких значений параметров сетевой модели задача оптимизации по критерию «время–затраты» формируется следующим образом: какие дополнительные средства x1,x2,…хn и в какие критические работы {(i,j)кр} нужно вложить, чтобы уменьшить длину критического пути L.

Предположим, что при вложении дополнительных средств xl в работу аi сокращается время выполнения этой работы до времени ti

l = fl(xl) < tl. При этом требуется определить значения

переменных х1,х2,…,хl,…хn, хl>0, ∀ =l 1, {i, j}кр (дополнительные

вложения) при которых бы выполнялось условие:

( )( ){ }

i i

L i, j

L f x L∈

≤∑' =Нов_кр

, (4)

где ( ){ }i, jНов_кр

– множество работ нового критического пути (после определения средств), а общая сумма дополнительных средств была бы минимальной, т.е.

∈

= →∑ ll {(i, j) }

L x minНов_кр

. (5)

В общем виде ограничения (4) являются нелинейными, так как вложение каких-то средств в работу аl не обязательно вызывает линейное уменьшение времени, которое затрачивается на эту работу. Поэтому задачи (4)–(5) в общем случае относятся к классу задач нелинейного программирования.

Алгоритм формирования множества работ критического пути, для которых возможно уменьшение продолжительности за счет привлечения дополнительных средств, содержит определенные шаги.

В описанных методах анализа сетевой модели управления строительными работами предполагалось, что время выполнения работ точно известно, однако в реальном процессе строитель-ства объекта сроки выполнения работ обычно неопределенны. В задачах сетевого планирования с нечетко заданными продолжи-тельностями работ Ty точно неизвестны и представлены нечет-кими интервалами (L–R)-типа. Оценками критического пути могут выступать ранний и поздний срок завершения всего комплекса строительных работ.

Пусть известны самый ранний срок начала строительных работ на объекте Тн(1,1,1,1)LR, самый поздний срок окончания строительных работ Tо(Lp,Ln,1,0)LR и продолжительность работ Tji.

Ранний срок начала i-й работы tn(i) рассчитывается по формуле max {tрн(j)} + Tji, j∈Pi, если Pi – непустое, и Тн (1,1,1,1)

LR – в противном случае, Pi – множество работ, предшествующих i-й работе. Ранний срок окончания всего комплекса работ равен Lp = max{tpo(i)}, i∈P.

Поздний срок начала i-й работы tпн(i) рассчитывается по формуле min {tпн(j)} – Tji, j∈S, если Si – непустое, и T0(Lp,Ln,1,0)

LR – в противном случае, где Si – множество работ, следующих за i-й работой. Поздний срок окончания всего комплекса работ равен Lп = max{tпo(i)}, i∈P.

Для выполнения операций max и min используются арифме-тические операции аппроксимации.

Определение максимального и минимального из двух нечет-ких чисел M = (m1, m2, a, β)LR и N = (n1,n2,γ,δ)LR осуществляется по формулам [4]: max (M,N) ≅ (max(m1,n1), max(m2,n2), max(m1,n1) – max(m1 – a, n1 – γ), max (m2 + β, n2 + δ) – max(m2,n2))LR; min(M,N)≅ (min(m1,n1), min(m2,n2), min(m1,n1)– min(m1 – a, n1 – γ), min(m2 + β, n2 + δ) – min(m2,n2))LR.

Приведенный вариант аппроксимации используется последо-вательно для пар нечетких чисел и результатов их сравнения.

Разработанный алгоритм решения задачи оптимизации по критерию «время–затраты» сетевой модели управления строи-тельными работами в нечетких условиях успешно реализуется в средах, которые поддерживают Fuzzy-технологию [5].

Литература1. Подольский, В.П. Технология и организация строительства ав-

томобильных дорог: Земляное полотно / В.П. Подольский, А.В. Глаго-льев, П.И. Поспелов. – М.: ИЦ «Академия», 2011. – 432 с.

2. Андрейчиков, А.В. Анализ, синтез, планирование решений в экономике / А.В. Андрейчиков, О.Н. Андрейчикова. – М.: Финансы и статистика, 2000. – 368 с.

02_2013_ .indd 3502_2013_ .indd 35 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� МЕХАНИЗАЦИЯ �3. Таха, Х.А. Введение в исследование операций: пер. с англ. / Х.А.

Таха. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. – 912 с.4. Заде, Л. Понятие лингвистической переменной и его применение

к принятию приближенных решений: пер. с англ. / Л. Заде. – М.: Мир, 1976. – 165 с.

5. Леоненков, А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH / А.В. Леоненков. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 736 с.

THE OPTIMAL ALLOCATION OF FUNDS IN ROAD CONSTRUCTION PROJECTS

By A. Davydov, A. Makenov (Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk)

The article is dedicated to the issues of financial resources op-timal assignment into highway engineering design. We search the challenges of operative financial re sources redistribution and op-timization according the criteria «time–expenditure» the model of construction work management under fuzzy conditions. That will promote the adoption of optimal managerial decisions while highway engineering design realization.

Key words: highway engineering, program, design, financial re-sources, manage rial decisions, optimization.

Рецензент: д-р техн. наук, профессор А.И. Квасов. Статья по-ступила в редакцию 20.01.2013 г.

Авторы: Давыдов Анатолий Александрович, старший пре-подаватель кафедры «Транспорт и логистика» Восточно-Казахстанский Государственный Технический Университет им. Д. Серикбаева (ВКГТУ), тел. +7 705 8603789, e-mail: [email protected]; Макенов Алтай Абылаевич, канд. техн. наук, профес-сор кафедры «Транспорт и логистика» ВКГТУ им. Д. Серикбаева, тел. + 7 701 1703743, e-mail: [email protected].

УДК 625.7

Энергозатраты при производстве асфальтобетонных смесей

Д-р техн. наук А.П. ЛУПАНОВ, инж. Н.В. ГЛАДЫШЕВ

Приведены данные по энергозатратам и их стоимости при выпуске асфальтобетонных смесей в течение года. Показано, что наиболее эффективным направлением снижения энерго-затрат является уменьшение температуры приготовления смеси. При этом наибольшая экономия может быть получена при пониженных температурах воздуха и низкой загруженно-сти смесительных установок.

Ключевые слова: энергозатраты, энергоресурсы, газ, элек-троэнергия, расход газа, производство асфальтобетонных смесей, температура приготовления асфальтобетонных сме-сей, выпуск асфальтобетонных смесей, сушильный барабан, асфальтобетонная установка.

Повышение эффективности работ по строительству и ремон-ту дорожных покрытий связано с необходимостью сокращения энергозатрат на основных производственных операциях. Анализ технологического процесса производства и укладки асфальтобе-тонных смесей показывает, что основные энергозатраты (около 50%) расходуется на приготовление смесей. При этом более 80% энергоресурсов (электроэнергия, газ или дизтопливо) в процес-се приготовления смесей затрачивается на сушку и нагрев мате-риалов в сушильном барабане асфальтосмесительной установки [1]. Эти затраты существенно зависят от температуры воздуха при производстве работ, влажности каменных материалов и требуемой температуры выпускаемой асфальтобетонной смеси. Анализ энергозатрат и стоимости энергоресурсов, выполненный на основе данных АБЗ-4 «Капотня», показал, что они также за-висят и от сменного объема выпускаемой продукции, который значительно меняется в течение года.

На рис. 1 приведен помесячный выпуск асфальтобетонных смесей на установке «AMMOMATIC» на АБЗ-4 «Капотня» (г. Мо-сква).

Рис. 1. Выпуск асфальтобетонных смесей в течение года на АСУ «AMMOMATIC»

УДК 625.7/8:334.7ББК 65.315:373-4

Силкин В.В., Лупанов А.П.Производственные предприятия дорожного строительства.

Справочная энциклопедия дорожника / В.В. Силкин, А.П. Лупа-нов, А.А. Авсеенко; под общ.ред. В.В. Силкина, А.П. Лупанова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Экон-информ, 2012. – 493 с., 13 с. ил.

ISBN 978-5-9506-0990-9

В справочной энциклопедии подробно рассмотрены вопросы организации асфальтобетонных, цементобетонных, камнедро-бильных заводов, карьеров, битумных и эмульсионных баз, за-водов и полигонов для изготовления железобетонных изделий и конструкций.

Приведены сведения и основные параметры асфальтосмеси-тельных и бетоносмесительных установок, установок для при-готовления битумных эмульсий и полимерно-битумных вяжущих, агрегатов для дробления и сортировки материалов, фронтальных погрузчиков, автомобильных кранов и др. отечественного и за-рубежного производства.

Даны рекомендации по рациональным конструкциям складов каменных материалов, цемента и битума. Освещены вопросы охраны труда и окружающей природной среды на производ-ственных предприятиях.

Предлагаемый материал рассчитан на широкий круг инженерно-технических работников и специалистов дорожного хозяйства, научных работников, преподавателей и студентов автодорожных ВУЗов, техникумов и колледжей; может быть ис-пользован предпринимателями.

Справки по тел. +7 (499)155-03-43, +7 (495)359-55-73

02_2013_ .indd 3602_2013_ .indd 36 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� МЕХАНИЗАЦИЯ �

Рис. 2. Среднемесячный удельный расход газа (1) и электро-энергии (2) на установке «AMMOMATIC» в течение года

Рис. 3. Стоимость энергоресурсов, затраченных на вы-пуск 1 т асфальтобетонной смеси в течение года на АСУ «AMMOMATIC»: 1 – газ и электроэнергия; 2 – дизельное то-пливо и электроэнергия

АБЗ-4 «Капотня» работает в течение всего года, но в соот-ветствии с заказами подрядных организаций выпуск смесей в летние месяцы в 3–4 раза превышает выпуск в осенне-зимний период.

На рис. 2 приведен среднемесячный расход газа и электроэ-нергии, затраченный на выпуск одной тонны смеси на той же асфальтосмесительной установке. На рис. 3 представлены дан-ные по стоимости энергоресурсов, затраченных на выпуск одной тонны смеси в течение года. Как следует из приведенных данных, энергозатраты на 1 т продукции и, соответственно, их стоимость в осенне-зимний период возрастают более чем в 3 раза.

Основным фактором существенного увеличения энергозатрат является понижение температуры воздуха и материалов. Кроме того, с уменьшением сменного выпуска увеличивается количе-ство остановок и запусков оборудования, приводящих к допол-нительным затратам электроэнергии и газа для выхода на рабо-чий режим. Также в этот период возрастает выпуск литых смесей для ремонта покрытий, требующих более высокой температуры приготовления.

Приведенные данные показывают, что мероприятия по энер-госбережению дадут наибольший эффект при низких температу-рах воздуха и при относительно низкой производительности смесительной установки, что характерно для начала и конца сезона дорожно-ремонтных работ.

Основным технологическим параметром, определяющим энергозатраты, является температура выпускаемой асфальтобе-тонной смеси. На рис. 4 приведена зависимость расхода газа от температуры материалов на выходе из сушильного барабана, полученная на установке «AMMOMATIC» при температуре воз-духа 5°С. Очевидно, что приведенная зависимость будет изме-няться с изменением температуры и влажности каменных мате-риалов.

Из приведенных данных следует, что при снижении темпера-туры выпускаемой смеси на 30–40о удельный расход газа сни-

Рис. 4. Зависимость расхода газа от температуры матери-алов на выходе из сушильного барабана АСУ «AMMOMATIC»

жается на 4–5 м3. Это позволяет снизить себестоимость произ-водства на 25–30 руб. на 1 т смеси.

При использовании в качестве топлива мазута или дизельно-го топлива экономия увеличится до 120–150 руб. на 1 т выпу-скаемой смеси, что составляет порядка 10% от её себестоимости [2].

Таким образом, одно из наиболее эффективных направлений снижения энергозатрат при производстве асфальтобетонных смесей – уменьшение температуры их приготовления, особенно при пониженных температурах воздуха и низкой загруженности смесительных установок. Исследования и поиск технических решений в этом направлении активно ведутся и за рубежом [3].

Помимо эффекта от сокращения расхода топлива снижение температуры позволяет существенно сократить выбросы вред-ных веществ в атмосферу. Это снижает расходы по оплате за выбросы, которые в будущем могут стать ощутимой составляю-щей в себестоимости продукции.

Литература1. Руденский, А.В. Вопросы энергосбережения при производстве

дорожно-строительных материалов / А.В. Руденский // Строитель-ные материалы. – № 10. – 2010. – С. 16–18.

2. Лупанов, А.П. Проблемы ценообразования при ремонте дорож-ных покрытий в Москве / А.П. Лупанов, А.В. Силкин, Н.В. Гладышев // Автомобильные дороги. – № 3. – 2013. – С. 12–14.

3. Радовский, Б.С. Технология нового теплого асфальтобетона в США / Б.С. Радовский // Дорожная техника. Каталог-справочник, 2008. – С. 56–60.

POWER INPUTS AT PRODUCTION OF ASPHALT CONCRETE MIXTURES

By D.Sc. A.P.Lupanov, PhD student N.V.Gladyshev (Moscow)

The data on power inputs and their costs at production of asphalt concrete mixtures within a year are cited. It is shown, that the most effective direction of decrease in power inputs is reduction of tem-perature of preparation of a mix. Thus the greatest economy can be received at the lowered temperatures of air and low load of mixing installations.

Keywords: power inputs, power resources, gas, the electric power, the charge of gas, production of asphalt concrete mixtures, tempera-ture of production of asphalt concrete mixtures, output of asphalt concrete mixtures, drying drum, asphalt concrete installation.

Рецензент: профессор В.В. Силкин (МАДИ). Статья поступила в редакцию 20.01.2013 г.

Авторы: Лупанов Андрей Павлович, д-р техн. наук, генераль-ный директор ОАО АБЗ-4 «Капотня», профессор кафедры «Строи-тельство и эксплуатация дорог» МАДИ, тел. +7 (495) 359-55-20; Гладышев Николай Викторович, инженер ООО «Дорэксперт», соискатель кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» МАДИ, тел. +7 (495) 359-55-73, e-mail: [email protected].

02_2013_ .indd 3702_2013_ .indd 37 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� ГИДРАВЛИКА �УДК 625.745.2

Формирование напорного режима в гофрированных трубах с гладким лотком по дну

Д-р техн. наук В.В. УШАКОВ, канд. техн. наук В.И. АЛТУНИН,

О.Н. ЧЕРНЫХ, инженеры А.В. БУРЛАЧЕНКО, М.В. ФЕДОТОВ

В статье приводятся результаты экспериментальных ги-дравлических исследований «зарядки» модели дорожной водо-пропускной трубы из гофрированного металла с гладким лот-ком по дну и без него. Даны рекомендации по установлению параметров потока, при которых происходит «зарядка».

Ключевые слова: металлические гофрированные трубы, частично-напорный и напорный режимы, гладкий лоток, вход-ной оголовок, модельные исследования, гидравлический прыжок.

В настоящее время широко используются металлические гофрированные трубы (МГТ) в качестве дорожных водопропуск-ных труб вместо гладкостенных бетонных. Обусловлено это ря-дом преимуществ МГТ по сравнению с бетонными трубами: более высокая экономическая эффективность (на 30–50%); простота транспортировки и сборки, не требующие использования тяже-лой подъемно-транспортной техники; повышенная устойчивость к сейсмическим нагрузкам; продолжительный срок безаварий-ной эксплуатации (до 70–100 лет) и др. Устраиваются они как на новых автомобильных дорогах, так и при реконструкции суще-ствующих. В последнем случае замена осуществляется способом «гильзования», что не требует введения существенных ограни-чений движения по автомобильной трассе.

Согласно распоряжению Росавтодора, с 2009 г. введены новые рекомендации по проектированию и строительству водопро-пускных сооружений из металлических гофрированных структур [1]. Согласно этим рекомендациям МГТ проектируются на про-пуск максимального и расчетного расходов в безнапорном режи-ме с ограничением максимальной степени их наполнения. Работа МГТ в полунапорном и напорном режимах допускается только на временных автомобильных дорогах при соблюдении специаль-ных требований: использование определённых конструкций входных оголовков, обеспечение противофильтрационной и статической устойчивости насыпи и др.

Однако ограничение работы МГТ только безнапорным режи-мом существенно понижает эффективность её использования. При полунапорном, а в большей степени при напорном режиме пропускная способность гофрированной трубы существенно возрастает. Следует отметить, что за рубежом нет никаких огра-ничений в выборе расчетного режима. Например, в США Феде-ральная дорожная администрация рекомендует ограничивать относительный напор перед трубой H/d ≤ (1,3–1,5) (где d – вну-тренний диаметр гофрированной трубы, Н – напор над дном входного оголовка), но максимальную величину относительного напора допускается принимать равной (H/d)max = 3–5 [2].

В нашей стране существует недоверие к напорному режиму, что можно объяснить недостаточной изученностью условий формирования и работы МГТ в нём. Возможность «зарядки»

трубы при полунапорном режиме и формирование напорного режима являются причиной того, что МГТ не проектируются и на работу в полунапорном режиме. Как показали специально вы-полненные экспериментальные исследования [6, 7], для гофри-рованной трубы эти опасения беспочвенны. Прежде чем рас-смотреть результаты этих исследований выясним, почему глад-костенные бетонные трубы обычно не проектируются на работу в напорном режиме, а если такая работа и допускается, то толь-ко при выполнении дополнительных требований и условий к конструкции? Необходимость такого рассмотрения обусловлива-ется тем, что в настоящее время даже в нормативных рекоменда-циях приводится совершенно некорректное обоснование назна-чения безнапорного режима в качестве расчетного. Так в Реко-мендациях Росавтодора [1] указывается, что безнапорный режим принимается в качестве расчетного режима работы МГТ, посколь-ку в трубе при этом наблюдается «ламинарное течение воды при пропуске водного потока». К сожалению, это ошибочное обо-снование формулируется и в других рекомендациях.

В действительности это объясняется тем, что самопроизволь-ная «зарядка» гладкостенной водопропускной трубы с обычными типами входных оголовков происходит только при условии, если её уклон iт небольшой и не превышает критический уклон iк (iт < iк). При этом в трубе формируется гидравлический прыжок и происходит её «зарядка». Если же iт ≥ iк, то «зарядка» трубы произойти не может, поскольку в ней не формируется гидравли-ческий прыжок, а нормальная глубина в трубе меньше критиче-ской глубины. При использовании специальных входных оголов-ков, например, типа «капюшон» [3], «зарядка» наступает и при сверхкритических уклонах и небольших затоплениях входного оголовка. Однако это не значит, что гладкостенная труба начина-ет работать полным сечением на всей длине, т.е. формируется устойчивый напорный режим.

Происходит следующее: даже при небольших уклонах трубы после «зарядки» за счет геодезического перепада между входом и выходом из трубы существенно увеличивается её пропускная способность. Уровень в верхнем бьефе перед трубой понижается до минимальных отметок, при которых в трубу начинает поступать воздух. На входном участке трубы, а при значительных уклонах и на всей её длине, формируется вакуумметрическое давление. По-падающий воздух увеличивает давление в трубе, снижает её про-пускную способность, в результате в трубе формируется крайне неблагоприятная форма переходного режима. При этом возможны два варианта движения водного потока в трубе. Если оголовок самозаряжающийся, например, типа «капюшон», то воздух по трубе движется в виде воздушных пузырей различного размера (в США такой режим называют «slugs» [4, 5]).

Если же оголовок обычной конструкции (прогнозировать само-произвольную «зарядку» трубы при этом весьма сложно, но она может произойти), то на входном участке происходит отрыв потока от стенок трубы, т.е. движение становится безнапорным. В конце безнапорного участка формируется гидравлический прыжок, кото-рый захватывает поступающий в трубу воздух. Если воздухозахва-тывающая способность прыжка соответствует количеству посту-пающего в трубу воздуха, то прыжок занимает стабильное положе-ние в трубе. Если же количество поступающего в трубу воздуха превышает его количество, захватываемое гидравлическим прыж-ком, то прыжок постепенно перемещается к выходному отверстию трубы и выскакивает из неё. При этом происходит «разрядка» трубы и формирование полунапорного режима.

Пропускная способность трубы снижается, напор перед тру-бой увеличивается и, если произойдет повторная «зарядка» трубы, то весь процесс повторяется. То есть может сформиро-ваться крайне неблагоприятная форма переходного режима с периодической «зарядкой» и «разрядкой» трубы, а также резки-ми повышениями и понижениями уровня воды перед трубой. Допускать формирование такого режима конечно нельзя, как и переходного режима с гидравлическим прыжком в трубе или движением воздушных пузырей по трубе, поскольку в самой

02_2013_ .indd 3802_2013_ .indd 38 03.06.2013 23:07:0603.06.2013 23:07:06


� ГИДРАВЛИКА �трубе на входном и выходном участках движение резко неста-ционарное, сопровождающееся повышенными турбулентными пульсациями давления и скорости потока.

Таким образом, даже при небольшом уклоне гладкостенной трубы её самопроизвольная, искусственная или непрогнозируемая «зарядка» приводит к формированию в трубе крайне неблагопри-ятного, резко нестационарного переходного режима. При малых же значениях уклона iт, близких к нулю, после «зарядки» не про-исходит формирование в гладкостенной трубе переходного режи-ма, но её устойчивая работа в напорном режиме невозможна. Объясняется это тем, что в верхнем бьефе перед трубой формиру-ются вихревые воронки (одна или несколько одновременно) через которые в трубу поступает воздух. За счет замещения воды воз-духом изменение пропускной способности трубы небольшое, но на входном участке гладкостенной трубы, как отмечалось выше, вследствие сжатия потока, даже при минимальных уклонах трубы формируется вакуумметрическое давление. Поэтому попадающий в трубу через вихревую воронку воздух изменяет величину ваку-умметрического давления в трубе и за счет этого снижает её про-пускную способность. Происходит увеличение напора Н перед трубой, определяемое количеством поступающего воздуха, кото-рое в свою очередь зависит от интенсивности вихревой воронки и от продолжительности её существования. При значительном количестве поступающего через вихревую воронку в трубу воз-духа в ней возникает вышеописанный переходный режим с ги-дравлическим прыжком (формирование такого режима в модели гладкостенной водопропускной трубы демонстрируется студентам дорожно-строительного факультета МАДИ при проведении учеб-ных лабораторных занятий).

Все вышеизложенное и явилось причиной недоверия к на-порному режиму в отечественной проектной практике, хотя он является самым экономичным как по использованию живого се-чения трубы, так и по скоростям на выходе из неё.

Многолетний зарубежный опыт строительства, эксплуатации и гидравлических исследований МГТ [2, 5], а также отечествен-ные исследования, свидетельствуют о том, что МГТ с обычными типами входных оголовков «заряжаются» при небольших отно-сительных напорах и устойчиво работают как в частично-напорном, так и в напорном режимах [3, 6, 7]. Объясняется это тем, что после «зарядки» МГТ формируется частично-напорный режим, при котором начальный участок трубы работает полным сечением, а на концевом участке движение безнапорное. Вслед-ствие повышенных сопротивлений по длине МГТ не происходит резкого увеличения её пропускной способности, уменьшения напора Н, поступления в трубу воздуха и формирования неблаго-приятного переходного режима. Поэтому за рубежом МГТ про-ектируются на работу в напорном режиме [2, 5].

В соответствии с новыми Рекомендациями [1], утвержденны-ми Росавтодором, нижний сегмент МГТ с углом 90–120° должен быть защищен от абразивного истирания водным потоком бетон-ным или асфальтобетонным лотком. Устройство гладкого лотка по дну снижает гидравлические сопротивления, испытываемые водным потоком в МГТ при безнапорном и напорном движении. Такая труба занимает промежуточное положение между гофри-рованной и гладкой трубами. Для изучения условий «зарядки» МГТ с гладким лотком по дну и её работы в частично-напорном и напорном режимах, в лаборатории кафедры «Гидравлика» МАДИ были выполнены экспериментальные исследования [6, 7].

Модельная труба имела диаметр 20 см, размер гофра lхΔ = 26×6,5 мм и в масштабе 1:5 моделировала натурную трубу d = 1 м с гофром 130×32,5 мм (где l – длина волны гофра, Δ – высота волны гофра). Модель МГТ имела длины lт = 4,14 м и 5,2 м, уклоны iт = 0,01; 0,031; 0,05; 0,096. Вход в неё был без оголовка со срезом перпендикулярным оси трубы, на выходе была портальная стен-ка. Для МГТ в качестве расчетного принимается внутренний диа-метр, который для модели составлял dвн = 19,35 см. В нижней трети трубы устраивался гладкий лоток толщиной δ = 12 мм по всей её длине. Учитывая, что гладкий лоток уменьшает сечение

гофрированной трубы, в качестве расчетного диаметра прини-мался диаметр цилиндрической трубы, площадь сечения которой равнялась внутренней площади гофрированной трубы за выче-том площади, занимаемой гладким лотком. Для исследованной модели МГТ расчетный диаметр был равен dр = 18,6 см.

Модель МГТ выполнялась из полупрозрачного стеклопласти-ка, а гладкий лоток – из оргстекла. Подводящий и отводящий к трубе лотки имели прямоугольную форму (шириной 60 см) и вы-полнялись из оргстекла, что позволяло наблюдать движение водного потока на входе и выходе из трубы. Полупрозрачный материал трубы позволял регистрировать свободную поверх-ность воды при безнапорном движении в месте её контакта с трубой. Согласно существующей методике, разработанной ЦНИИС [3], параметры потока, при которых происходит «зарядка» трубы, устанавливаются по относительному напору Н/dвн перед МГТ. Поэтому при проведении экспериментов устанавливался напор H, при котором происходила «зарядка», а также регистрировался расход воды Q. Опыты повторялись многократно для установления достоверных параметров потока в момент «зарядки» модели МГТ.

В предварительной серии экспериментов модели МГТ (lт/dр ≈ 22, iт = 0,096) без гладкого лотка по дну «зарядка» наступала при относительном напоре Н/dвн ≈ 2,21 [6, 7] и параметре расхода

52

Qgd

θ =вн

= 0,933.

Установленная величина относительного напора была замет-но меньше H/dвн ≈ 2,6, полученного ЦНИИС [6] при исследовании аналогичной модели МГТ без входного оголовка. В то же время значения параметров расхода, при которых происходила «за-рядка», достаточно близки (0,933 и 0,96 – ЦНИИС). Исследован-ные уклоны модели МГТ (0,096 и 0,1) в момент «зарядки» превы-шали критический уклон, и поэтому в трубе не формировался гидравлический прыжок. Расчеты показывают, что при «зарядке» исследованной в МАДИ модели МГТ критическая глубина равня-лась hк = 0,941dвн, а нормальная глубина h0 = 0,794dвн, т.е. уклон трубы iт = 0,096 превышал критический уклон iк = 0,0778.

Исследования аналогичной модели МГТ с гладким лотком по дну показали, что «зарядка» происходит при H/dр = 2,204 и θ ≈ 0,988. То есть наличие гладкого лотка не оказывает заметного влияния ни на относительный напор, ни на параметр расхода, при которых происходит «зарядка». В то же время гладкий лоток уменьшает сопротивления, испытываемые водным потоком, поэ-тому уменьшается нормальная глубина (h0 = 0,651dр), а критиче-ская глубина практически не меняется (hк = 0,952dр).

У модели МГТ с гладким лотком и уклоном iт = 0,01 «зарядка» наступает при небольших затоплениях входного оголовка (с lТ/dр ≈ 22 при H/dр ≈ 1,23; θ ≈ 0,565; а с lт/dр ≈ 28 при H/dр ≈ 1,21; θ ≈ 0,542). С увеличением iт возрастают параметры потока, при которых происходит «зарядка» трубы.

Так труба с уклоном iт = 0,031, при относительной длине lт/dр ≈ 22 «заряжается» при H/dр ≈ 1,796; θ ≈ 0,833, а при относитель-ной длине lт/dр ≈ 28 при H/dр ≈ 1,715; θ ≈ 0,815.

При iт = 0,05 и lт/dр ≈ 22 «зарядка» происходит при H/dр ≈ 2,145; θ ≈ 0,953.

Как отмечалось, уклоны исследованных моделей МГТ без гладкого лотка (iт = 0,096 и iт = 0,1) в момент зарядки превышают критический уклон. То же самое наблюдается для исследованных моделей МГТ с гладким лотком с уклонами iт = 0,031; iт = 0,05; iт = 0,096, у которых величина критического уклона при «зарядке» соответственно равнялась iк = 0,0236; iк = 0,0343; iк = 0,0477. А вот у моделей с iт = 0, 01 – iк = 0,0125, т.е. уклон трубы меньше критического уклона и поэтому в трубе формировался гидравли-ческий прыжок. Ни у одной из исследованных в МАДИ моделей МГТ с гладким лотком по дну или без него нормальная глубина потока в момент «зарядки» не была близка к расчетному диа-метру. У модели МГТ с гладким лотком по дну с iт = 0,01; 0,031; 0,05; 0,096 «зарядка» наступала при h0/dр соответственно рав-ным 0,87…0,9; 0,76…0,77; 0,735; 0,65. Меньшая величина h0/dр соответствует относительной длине трубы lт/dр ≈ 28, а большая

02_2013_ .indd 3902_2013_ .indd 39 03.06.2013 23:07:0703.06.2013 23:07:07


� ГИДРАВЛИКА �– lт/dр ≈ 22, т.е. влияние относительной длины в исследованном диапазоне небольшое.

При iт = 0,096 «зарядка» модели МГТ (lт/dвн ≈ 27) без гладко-го лотка по дну происходит при заметно большей нормальной глубине (h0/dр ≈ 0,794), чем модели с гладким лотком (h0/dр ≈ 0,65). Однако параметры расхода θ, соответствующие «зарядке», имеют близкие значения (θ = 0,988 и 0,933 соответственно при отсутствии и наличии гладкого лотка). Поэтому моменту «заряд-ки» соответствуют и близкие относительные критические глуби-ны (hк/dр ≈ 0,952 и 0,941 при наличии и отсутствии гладкого лотка). Для исследованных моделей МГТ с гладким лотком по дну с iт = 0,01; 0,031; 0,05; 0,096 соответствующие моменту «зарядки» относительные критические глубины соответственно равны hк/dр ≈ 0,77…0,785; 0,908…0,915; 0,945; 0,952 (меньшая величина hк/dр соответствует lт/dр ≈ 28, а большая – lт/dр ≈ 22).

Таким образом, полученные экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что наличие гладкого лотка по дну не оказывает существенного влияния на величину параметра рас-хода θ и относительной критической глубины hк/dр, при которых происходит «зарядка» МГТ. В тоже время величина относитель-ного напора H/dр меняется. На рисунке приводится график за-висимости параметров расхода θ, при которых происходит «за-рядка» МГТ, в зависимости от её уклона. Аналогичный вид имеет график зависимости hк/dр от iт, но пользоваться таким графиком менее удобно, поскольку требуется предварительный расчет hк.

Существующая методика расчета относительного напора H/dр, при котором происходит зарядка МГТ с гладким лотком, разрабо-танная ЦНИИС [3], основана на предположении, что наличие гладкого лотка приводит к увеличению значений H/dр. Проведен-ные экспериментальные исследования не подтверждают это. Исследования также показали, что параметры потока при «за-рядке» трубы следует устанавливать не по H/dр, а по параметру расхода θ. Предлагаемый график θ = f(iт) может быть использо-ван для МГТ без входного оголовка исследованной относитель-ной длины, как с гладким лотком по дну, так и без него.

«Зарядка» исследованной модели МГТ с гладким лотком по дну при полунапорном режиме и формирование частично-напорного режима при уклонах трубы iт = 0,01 и 0,031 не приводит к замет-ному изменению пропускной способности трубы и напор Н перед трубой практически не меняется. При уклонах iт = 0,05 и 0,096 с наступлением частично-напорного режима пропускная способ-ность трубы возрастает и напор Н перед трубой уменьшается. Однако это не приводит к «разрядке» трубы даже при максималь-ном исследованном уклоне iт = 0,096. Если же iт = 0,05, то сниже-ние величины Н – небольшое (по существующим рекомендациям [1] iт = 0,05 принимается предельно допустимым для МГТ). Ни в одном из проведенных опытов даже при максимальном iт = 0,096 в трубе после «зарядки» не формируется неблагоприятная форма переходного режима, при которой в трубу при небольшом зато-плении входного оголовка поступает воздух.

При работе исследованной модели МГТ с гладким лотком по дну в частично-напорном и напорном режимах в верхнем бьефе над входным оголовком формируется устойчивая вихревая во-ронка, через которую в трубу поступает воздух. Это, однако, не приводит к формированию переходного режима, поскольку даже при максимальном исследованном уклоне вакуумметрическое давление на входе небольшое и наблюдается только у шелыги трубы, а воздух поступает в нижнюю четверть, занятую гладким лотком, в которой давление манометрическое. Пропускная спо-собность трубы при этом практически не меняется.

Выводы

Выполненные экспериментальные гидравлические исследо-вания модели МГТ без входного оголовка с гладким лотком по дну показали, что в рекомендуемом диапазоне уклонов её использо-вания (0,01 ≤ iт ≤ 0,05), она самопроизвольно «заряжается» при небольшом затоплении входного оголовка и устойчиво работает в частично-напорном и напорном режимах.

График зависимости θ = f(iт), при которых происходит самопроизвольная «зарядка» МГТ без оголовка со срезом, пер-пендикулярным оси трубы: 1–6 – опытные точки моделей гофрированной трубы с гладким лотком по дну при относи-тельных длинах lт/dр = 22 и 28; 7 – опытные точки модели МГТ без гладкого лотка относительной длиной lт/dвн = 27; 8–11 – опытные точки исследованных ЦНИИС моделей МГТ без гладкого лотка при lт/dвн = 13,2…26.

Литература1. Рекомендации по проектированию и строительству водопро-

пускных сооружений из металлических гофрированных структур на автомобильных дорогах общего пользования с учетом региональных условий (дорожно-климатических зон) / ФДА (РОСАВТОДОР). – М., 2009. – 206 с.

2. Hydraulics Manual. Washington State Department of Transportation. M 23–03 January 1997.

3. Пособие по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений / Минтрансстрой. – М., 1992. – 365 с.

4. Blaisdell, F.W. Hood inlet for closed conduit spillways // Proceedings A.S.C.E. Journal of hydraulics div. – 1960. – V. 86, № 5. – P. 7–31.

5. Hydraulic design of highway culverts. U.S. Department of Transportation. Hydraulic design series number 5. Third edition. Publication No. FHWA-HIF-12-026. April 2012. – 326 р.

6 Алтунин, В.И. Водопропускные трубы в транспортном строи-тельстве. Гидравлическая работа труб из металлических гофриро-ванных структур / В.И. Алтунин, О.Н. Черных, М.В. Федотов; МАДИ. – М., 2012. – 269 с.

7. Ушаков, В.В. Работа гофрированной водопропускной трубы с гладким лотком по дну / В.В. Ушаков и др. // Наука и техника в до-рожной отрасли. –2012. – № 2. С. 38–40.

FEATURES OF FORMATION OF PRESSURE MODE IN ROAD CORRUGATED METAL CULVERT WITH SMOOTH PAN ON THE BOTTOM

By Dr. Sc. V.V. Ushacov, Dr. V.I. Altunin, Dr. O.N. Chernykh, A.V. Burlachenco, M.V Fedotov (Moscow)

The article presents the results of experimental studies of hy-draulic «charging» model of the road corrugated metal culvert with the smooth pan on the bottom and without it. Are also given the recommendations for the establishment of the flow at which the «charge» is observed.

Keywords: corrugated metal culvert, partial pressure and pressure modes, smooth pan, input headroom, model tests, hydraulic jump.

Рецензент: канд. техн. наук В.А. Суцепин (МАДИ). Статья по-ступила в редакцию 12.03.2013 г.

Авторы: Ушаков Виктор Васильевич, д-р техн. наук, профес-сор, проректор МАДИ, тел.: +7 (499) 155-08-95; Алтунин Вла-димир Ильич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Гидравлика» МАДИ, тел.: +7 (499) 155-03-16, e-mail: [email protected]; Черных Ольга Николаевна, канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры «Гидротехнические сооружения» МГУП, тел.: +7 (499) 190-53-43, e-mail: [email protected], 127550 Москва, ул. Прянишникова, 19; Бурлаченко Алёна Владимировна, инженер МАДИ, тел.: +7 (495) 618-05-14, e-mail: [email protected]; Федотов Михаил Викторович, инженер, директор ООО «Инженерно-экологическая защита», тел.: +7 (499) 151-43-91, e-mail: [email protected]. 141503, Москов-ская область, Солнечногорск, ул. Тельнова, 1.

02_2013_ .indd 4002_2013_ .indd 40 03.06.2013 23:07:0703.06.2013 23:07:07


� УКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ �УДК 625.731:624.13-026.55

Влияние структурных связей между твердыми компонентами на плотность грунта дорожной одежды

В.С. БОРОВИК, В.В. БОРОВИК, Г.Д. ЗАСОРИНА

Применение грунтов повышенной плотности 1,05 и выше позволяет существенно сократить затраты на устройство дорожной одежды. Однако механизм образования структур-ных связей в переуплотненном грунте основания изучен не-достаточно, что не позволяет прогнозировать прочностные характеристики конструкции дорожной одежды и энергети-ческие затраты. Авторами получена зависимость, позволяю-щая выйти на определение приращения термодинамического потенциала, что выводит на решение задачи термодинами-ки упругого и неупругого деформирования грунтов, работы и мощности деформирования и оценки энергетических пара-метров деформирования при одномерной сжимаемости грун-тов.

Ключевые слова: грунты повышенной плотности, двой-ной электрический слой, термодинамический потенциал.

В настоящее время для устройства оснований дорожной одежды автомобильных дорог используются связные грунты с коэффициентом уплотнения 1,05 и выше. Их применение позво-ляет существенно сократить затраты на устройство дорожной одежды [1, 2, 4]. Однако механизм образования структурных связей в переуплотненном грунте основания изучен недоста-точно, что не позволяет прогнозировать прочностные характери-стики конструкции дорожной одежды и энергетические затраты. Решение этой задачи, на наш взгляд, может быть достигнуто при рассмотрении процесса уплотнения грунта на наноуровне.

Как известно, твердая минеральная частица при соприкосно-вении с жидкостью получает электрический заряд: отрицатель-ный, если его диэлектрическая постоянная меньше диэлектрической постоян ной соприкасающейся с ним жидкости; положительный, если его диэлектрическая постоянная больше [3. с. 244]. Диэлектрическая постоянная воды равна 81, а мине-ральных твердых частиц — 3–12. Следо вательно, каждая твердая минеральная частица имеет отрицательный заряд. Отрицатель-ный заряд твердых частиц может быть объяснен также и при-сутствием на их поверхности ионов, входящих в строение кристаллических решеток минералов [3, с. 246].

Молекула воды, представляющая собой диполь, попадая в электри ческое поле частицы, ориентируется в нем и положи-тельно заря женным концом притягивается к поверхности частицы, прочно закрепляясь на ней. Поскольку природная жидкая вода всегда является раствором, то к отрицательно заря-женной поверхности частицы притягиваются и прочно закрепля-ются на ней не только молекулы воды, но и катионы растворенного в воде вещества.

При уплотнении, превышающем плотность грунта в естествен-ном состоянии и вызывающем существенное уменьшение рас-

стояний между твердыми частицами, до порядка 0,5–3,5Å, включаются физико-химические структурные связи [3, с. 244]. Прежде всего, следует отметить ближайший к частице слой молекул воды и катионов – адсорбционный слой (его толщина составляет одну или несколько молекул воды), который связан с ней очень прочно. Следует подчеркнуть, что силы притяжения могут составлять несколько сотен и даже тысяч мегапаскалей [6]. Ни одна из известных форм структурного взаимодействия в грунтах не обеспечивает связи столь высокой прочности. За адсорбционным слоем расположен второй слой привлеченных к частице молекул воды и катионов – диффузный. Толщина диф-фузного слоя зависит и от валентности катионов: чем выше их валентность, тем сильнее они притягиваются к поверхности частицы и тем меньше толщина диффузного слоя. Отсюда можно сделать и другой вывод – чем меньше толщина диффузного слоя за счет уплотнения грунта, тем сильнее сказывается влияние валентности и тем сильнее катионы притягиваются к поверхно-сти частицы.

Если рассматривать ПАВ, вводимые в грунт основания дорож-ной одежды как электролит (вероятно и воду, находящуюся в естественном состоянии в грунте можно считать также электро-литом), то в соответствии с современным представлением [3, с.224, 5] при контакте жидкости и твердого компонента грунта образуется двойной электрический слой. Его формирование на границе раздела твердой и жидкой фаз грунта обусловливается диссоциацией поверхностных соединений минералов под влия-нием полярной дисперсной среды. Важную роль в этом процессе играют изоморфные замещения в кристалических решетках минералов, при которых минерал, как отмечено выше, приобре-тает преимущественно отрицательный заряд. Притяжением катионов к поверхности частиц достигается компенсация отри-цательного заряда.

Поверхностная плотность заряда σ0 потенциалоопределяю-щего слоя образует внутреннюю обкладку конденсатора, а ионы (катионы), находящиеся в жидкости, образуют внешнюю обкладку противоположного знака. Следует подчеркнуть, что в целом система электронейтральна:

–σ0 = σ1 + σ2, (1)

где σ1 – плотность зарядов адсорбционного слоя; σ2 – плот-ность зарядов диффузного слоя.

ϕ0 – термодинамический потенциал. ϕ0 = ϕ1 + ϕ2. Однако потенциалы ϕ0, ϕ1 и ϕ2 не поддаются прямому измерению. Экпе-риментально определяется лишь часть термодинамичекого потенциала ζ – диффузный электрокинетический потенциал ДЭС (дзета-потенциал), характеризующий падение потенциала на границе: твердая частица–жидкость [3, с. 224].

Потенциал ϕ снижается по мере удаления от поверхности твердого тела. В плотном слое ДЭС – линейно. В диффузном слое снижение потенциала происходит экспоненциально [3, с. 225]:

0x(x) exp( ),ϕ = ϕ − δ

где δ – приведенная толщина диффузного слоя. Из уравнения следует, что потенциал ϕ(х) уменьшается в 2,72 раза на расстоя-нии, равном приведенной толщине диффузного слоя δ, а на больших расстояниях падает практически до нуля. Здесь следует отметить, что уплотнение грунта основания дорожной одежды способствует уменьшению толщины диффузного слоя и, следо-вательно, увеличению термодинамического потенциала и позво-ляет характеризовать толщину ДЭС величиной δ [3, с. 225].

Следует отметить, что σ2 – носит объемный характер и, сле-довательно, формулу (1) можно считать приближенной. К тому же не все σ зависят от y (не const).

Тогда уточненная формула (1) будет иметь вид:

1 2

S S V

(x, y, z)ds (x, y, z)ds (x, y, z)dv− +

− +σ − σ = σ∫∫ ∫∫ ∫∫∫ (2)

Легко заметить, что формула (2) является распространением известной формулы (1) на 3-мерное пространство, что делает её

02_2013_ .indd 4102_2013_ .indd 41 03.06.2013 23:07:0703.06.2013 23:07:07


� УКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ �

более информативной и полезной для приложений, чем формула (1). Здесь σ(x, y, z) – плотность заряда на поверхности S– (вну-тренняя поверхность S–), σ1(x, y, z) – плотность заряда на поверх-ности S+ (внутренняя поверхность S+), σ2(x, y, z) – объемная плотность заряда в области V.

Рассмотрим одно из возможных применений формулы (2). Вычислим сначала

S

(x, y, z)ds−

σ∫∫ , задавшись функцией 2 2(x, y, z) x yσ = + .

Функция носит иллюстративный характер. Её физический смысл заключается в том, что наибольший заряд расположен на линии пересечения поверхности S с плоскости XOY, а в точке Q(0,0,0) он равен 0.

Уравнение поверхности S будет: 2 2 2 2z r x y= − − . Элемент площади поверхности S находится так:

22 2 2

2 2 2 2 2 2

z z x yds 1 dxdy 1 dxdy

x y r x y r x y

⎛ ⎞∂ ∂⎛ ⎞= + + = + + =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠∂ ∂ − − − −2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2

r x y x y rdxdydxdy

r x y r x y

− − + += =− − − −

Здесь dxdy – «элемент» площади в проекции поверхности S на плоскости XOY.

Следует иметь в виду, что:

2 2 2 2z r x y= − − ; 2 2 2

z 2xx 2 r x y

∂ −=∂ − −

; 2 2 2

z 2yy 2 r x y

∂ −=∂ − −

.

Найдем интеграл:

xy

2 2

2 2 2S S

x y rdxdy(x, y, z)ds

r x y−

+ ⋅σ =

− −∫∫ ∫∫ ,

где Sxy – круг 2 2 2x y r+ = (т.е. проекция S–на XOY).Перейдем к полярным координатам:x cos= ρ⋅ ϕ ; y sin= ρ⋅ ϕ ; 2 2 2x y+ = ρ .

2 r 2

2 2 2 2S r 0 0

d d d(x, y, z)ds r r dy

r r−

π

ρ≤

ρ⋅ρ ρ φ ρ ρσ = = =− ρ − ρ∫∫ ∫∫ ∫ ∫

2 2 3r2 2

0

r r rr 2 r arcsin 2 r

2 2 r 2 2 2

⎛ ⎞ρ ρ π π= ⋅ π − − ρ + = π ⋅ ⋅ =⎜ ⎟⎝ ⎠.

Таким образом, найден пространственный аналог σ в формуле (1).

Рассмотрим интеграл по внешней поверхности твердой фазы грунта 1

S

(x, y, z)ds+

+σ∫∫ – аналог σ1 в формуле (1); заметим, что в

Рис. 1. Разрез объемной идеализированной твердой компо-ненты грунта радиусом r и диффузного и адсорбционного сло-ев ΔR.

любой точке M(x,y,z), лежащей на поверхности S, σ(x,y,z) > σ1(x,y,z), что обосновано физически и следует из формулы (1).

Пусть, исходя из этого предположения2 2

2 21

x y 1(x, y, z) x y .

2 2 2⎛ ⎞ ⎛ ⎞σ = + = +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Тогда вычислив по тем же правилам, что и в первом случае, получим:

3

1

S

rr (x, y, z)ds

4+

+π=∫∫ . Вычислим: 2

V

(x, y, z)dvσ∫∫∫ .

Пусть 2 2 2 3(x y z )

2(x, y, z) e− + +σ = , что очень близко к общепри-нятому факту уменьшения σ2 [3, с.246].

Тогда: 3

3 3

22

V V

2 R R2 22 2

00 0 r r

(x, y, z)dv e sin d d d

sin d d e d cos 2 e d

−ρ

π ππ

−ρ −ρ

σ = ⋅ρ θ ρ ϕ θ =

= θ θ ϕ ⋅ρ ρ = − θ ⋅ π ρ ρ =

∫∫∫ ∫∫∫

∫ ∫ ∫ ∫

( )3 3 3R

R r

0

1 1(0 1) 2 e 2 e e

3 3−ρ − −⎛ ⎞ ⎛ ⎞= + ⋅ π − = π − − =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

( )3 3r Rn

2e e С .

3− −= π −

Следовательно, для данного случая формула энергетического баланса в пространственном случае будет иметь вид:

3 33 r R3r e e

8− −= − . (3)

Подставляя соответствующие значения в формулу (3) можно найти толщину адсорбционного и диффузного слоев в условиях энергетического баланса физико-химических структурных связей, при уплотнении грунта снования дорожной одежды1.

Пример нахождения R R r.Δ = − Пусть r 0,5= Å.Тогда по формуле (3) получаем:

3 3R r 33e e r

8− −= − ;

33 r 33R ln e r

8−⎛ ⎞− = −⎜ ⎟⎝ ⎠

;

3 3

3

3r 3 r 3

1 1R ln R ln

3 3e r e r

8 8− −

= ⇒ =− −

.

Отсюда:

313 3r 3 8

33 3

0,125

1 1 1R R r ln r ln

3 23e r e8 8

1 1 1 1 1 1ln ln ln

1 3 1 12 2 0,833 0,047 20,047e 8 8 1,133

−−Δ = − = − = − =

− −

− == − = − =−− ⋅ −

3 331 1 1 1

ln ln1,196 0,18 0,944 0,5 0,4440,836 2 2 2

= − = − = − = − = Å.

Полученная формула (3) позволяет определить Δϕ0, что выводит на решение задачи по определению работы и мощности деформирования грунта при устройстве основания дорожной одежды и оценки энергетических параметров деформирования при одномерной сжимаемости грунтов.

Литература1. Ольховников, В.М. Опыт использования стабилизаторов глини-

стых грунтов // Автомобильные дороги. – 1994. – № 3. – С. 11–13.2. Боровик, В.С. Дорожные основания из переуплотненного грунта

в условиях Нижнего Поволжья / В.С. Боровик, С.В Алексиков // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2003. – № 3. – С. 35–36.

1 Для наших расчетов толщиной адсорбционного слоя можно пренебречь. Тогда ΔR = δ.

02_2013_ .indd 4202_2013_ .indd 42 03.06.2013 23:07:0703.06.2013 23:07:07


� УКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ �3. Грунтоведение / В.Т. Трофимов и др. – М.: Изд-во МГУ, 2005. 4. Безрук, В.М. Укрепление грунтов. – М.: Транспорт, 1965. 5. Механизм образования ДЭС. URL: http://4108.ru/u/dvoynoy_

elektricheskiy_sloy (дата обращения 1.07.2012)6. Состав грунтов. URL: kompetent-stroy.ru (дата обращения

1.07.2012)

IMPACT OF STRUCTURAL LINKS BETWEEN SOLID COMPONENTS ON DENSITY OF THE SOIL OF ROAD PAVEMENTS

By Prof. V.S. Borovik, Dr. V.V. Borovik, student G.D. Zasorina (Volgograd)

The use of soils of high density of 1.05 and above allows you to significantly reduce the cost of the device of the road pavement. However, the mechanism of the formation of structural relations in переуплотненном ground base is incomplete, which does not allow to predict the strength characteristics of the design of a pavement and energy costs. The authors obtained the dependence allows to reach the determination of the increment of the thermodynamic po-tential, what leads to the solution of the task of the thermodynam-ics of elastic and inelastic deformation of soils, work and power of deformation and assessment of energy of deformation parameters in one-dimensional compressibility of the soil.

Keywords: the soils of high-density, double electric layer, thermo-dynamic potential.

Рецензент: д-р техн. наук, проф. С.В. Алексиков (ВолгГАСУ). Статья поступила в редакцию 10.11.2012 г.

Авторы: Боровик Виталий Сергеевич, д-р техн. наук, профес-сор, Волгоградский государственный архитек тур но-строительный университет (ВолгГАСУ), тел.: +7442969839, e-mail: [email protected]; Засорина Галина Дмитриевна, студентка факультета «Авто-мобильные дороги» ВолгГАСУ, тел.: +7442235277, e-mail: [email protected]; Боровик Виталий Витальевич, канд. техн. наук, доцент ВолгГАСУ, тел.: +7442969839, e-mail: [email protected].

ВАЛЕРИЙ СЕРГЕЕВИЧ ПРОКОПЕЦ18.07.1947 – 16.01.2013

После продолжительной болезни 16 января 2013 г. скон-чался заведующий кафедрой «Строительные материалы и специальные технологии» ФГБОУ ВПО СибАДИ, доктор техни-ческих наук, профессор, советник Российской академии архитектуры и строительных наук, почетный работник высшего профессионального образования РФ, почетный дорожник РФ, изобретатель СССР Валерий Сергеевич Прокопец.

Родился Валерий Сергеевич 18 июля 1947 г. в Омске. В 1970 г. окончил Сибирский автомобильно-дорожный инсти-тут и был призван в ряды Советской армии. После службы в армии с 1971 г. по 1974 г. работал в Омском филиале Союз-дорнии. В 1974 г. был зачислен аспирантом в МАДИ. После защиты кандидатской диссертации в МАДИ с 1978 г. работал в СибАДИ на кафедре «Строительные материалы и специ-альные технологии» в должностях старшего преподавателя, доцента, профессора, заведующего кафедрой, которую воз-главлял в течение одиннадцати лет. Автор более 190 опубли-кованных научных работ и изобретений, в 2005 г. защитил докторскую диссертацию в БГТУ им. В.Г. Шухова. Основное направление научной деятельности В.С. Прокопца – ресур-сосберегающие технологии производства строительных материалов и изделий.

За время работы Валерий Сергеевич подготовил более 200 высококвалифицированных специалистов (выпускников факультетов АДМ и ПГС) и 10 аспирантов.

Все, кто знал Валерия Сергеевича Прокопца, будут помнить его как отзывчивого человека, грамотного специалиста, ини-циативного организатора. Таким он запомнится навсегда.

УДК 624.19/.21(038)=111=161.1ББК 81.2 АНГЛ-4:39.112

Космин В.В., Космин А.В.Англо-русский словарь по мостам и тоннелям. – М.: Инфра-

Инженерия, 2013. – 368 с.

ISBN 978-5-9729-0059-6

Словарь выпущен впервые, адресован всем, кому приходится читать литературу по мостам и тоннелям, и содержит основные термины и терминологические словосочетания (общим числом 17 тыс.), отобранные из большого числа лексикографических ис-точников (общие, научно-технические и компьютерные словари, а также техническая, производственная, нормативная и научная литература – книги, журналы, строительные нормы и правила, своды правил и т.п.). Включение наряду с терминами в виде от-дельных слов еще и устойчивых терминологических словосоче-таний не только упрощает перевод, но и повышает его качество и адекватность.

Помимо мостов и тоннелей, в словарь включены профессио-нальные термины и устойчивые словосочетания в смежных об-ластях, в частности, в геологии, геодезии, гидравлике, гидроло-гии, строительных материалах, изделиях и конструкциях.

Справки по тел.: +7 (911) 512 48 48и e-mail: [email protected]

УДК 94(047):625+69ББК 63.3:39+36

Исторические очерки строительства дороги и мостов [Текст] : монография / В.П. Бойко, В.Н. Ефименко, А.П. Кадесников, В.М. Картопольцев, В.Н. Музалёв; отв. ред. проф. Л.С. Ляхович. – 2-е изд., перераб. и доп. – Томск: Изд-во Том. гос.архит.- строит. ун-та, 2012. – 150 с. + 76 с. илл.

ISBN 978-5-93057-47-6

Монография посвящена истории становления и совершен-ствования путей сообщения, основу которых составляли дороги и мосты. В широких хронологических рамках анализируются основные причины строительства путей сообщения, пути и мето-ды решения технических проблем, приводятся биографии наи-более выдающихся ученых и организаторов этой отрасли.

Книга предназначена для профессиональных историков, строителей, архитекторов и всех интересующихся прошлым своего края, страны и мира в целом.

Справки по тел./факс.: +7 (3822) 66 00 61

УДК 624.01/04:658.2ББК 38.5

Картошина, С.В.Примеры расчета строительных конструкций производствен ных

зданий: учеб. пособие / С.В. Картошина. – М.: МАДИ, 2013. – 56 с.

ISBN 978-5-7962-0145-9

Настоящее пособие составлено с учетом требований нацио-нальных стандартов и сводов правил, обеспечивающих соблюдение Федерального закона «Технический регламент о безопасности зда-ний и сооружений», рассчитано на студентов строительных специ-альностей как заочной, так и очной форм обучения, изучающих дис циплину «Основы архитектуры и строительные конструкции», выпол няющие курсовые или квалификационные (дипломные) работы.

Справки по тел.: +7 (499) 155 03 57

02_2013_ .indd 4302_2013_ .indd 43 03.06.2013 23:07:0703.06.2013 23:07:07

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ:

К. АСП(профессор, Швеция)У. БРАННОЛЬТЕ(профессор, Германия)Н.В. БЫСТРОВ (канд. техн. наук)В.А. ЗОЛОТАРЕВ(д-р техн. наук, профессор, Украина)В.А. ЗОРИН (д-р техн. наук, профессор)В.Д. КАЗАРНОВСКИЙ (д-р техн. наук, профессор, экспертно-научный совет МСД)Я.Н. КОВАЛЕВ(д-р техн. наук, профессор, Белоруссия)В.Д. КОНДРАТЬЕВ(д-р техн. наук, профессор)Й. КУНЦ(профессор, Германия)В.Ф. ЛИПСКАЯ (инженер)(зам. главного редактора – ответственный секретарь)Л.В. МАКОВСКИЙ (канд. техн. наук, профессор)В.П. НОСОВ (д-р техн. наук, профессор)В.А. ПОПОВ (канд. техн. наук)П.И. ПОСПЕЛОВ (д-р техн. наук, профессор)И.С. САДИКОВ(д-р техн. наук, профессор, Узбекистан)В.В. СИЛЬЯНОВ (главный редактор)(д-р техн. наук, профессор)Б.Б. ТЕЛТАЕВ(д-р техн. наук, профессор, Казахстан)В.В. УШАКОВ(д-р техн. наук, профессор)

Адрес ЗАО «Издательство “Дороги”»: Россия, 107023 Москва, ул. Электрозаводская,24, офис 403Тел: + 7 (499) 155-01-81, +7 (499) 943-23-76Факс: +7 (499) 155-01-81, 151-03-31E-mail: [email protected]://lib.madi.ru, http://ipkmadi.ruОтдел подписки и реализации Тел/факс: +7 (495) 748-36-84

Журнал реферируется в реферативных журналах ВИНИТИ РАН

Входит в Перечень ВАК

Распространение через издательство и по подписке в любом отделении связи

по каталогу агентства «Роспечать»

Журнал зарегистрирован в Государственном комитете РФ по печати № 019125 21.07.1999 г.

Формат 60 х 90/8. Объем 5 п. л. Печать офсетная. Тираж 1300 экз.

В номере :Попов В.А. – Увеличение межремонтных сроков эксплуатации автомобильных дорог ......................1

БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯПриходько В.М. – Ключевые вопросы научно-технического обеспечения деятельности по повышению безопасности дорожного движения......................................................................4Чубуков А.Б., Капитанов В.Т., Монина О.Ю. – Меры административного воздействия на участников дорожного движения ...........................................................................................8Юсупова Ю.Х. – Имитационное моделирование транспортных потоков на кольцевых пересечениях ....................................................................................................11

ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫЗолотарев В.А. – Время как критерий оценки долговечности асфальтовых материалов .................14Янковский Л.В. – Альтернативы автомобильным дорогам с цементобетонными покрытиями в России нет ..........................................................................................................................18Гусев Н.К. – Строительство конструктивных слоев аэродромных и дорожных одежд из местных материалов ...........................................................................................................21

СТРОИТЕЛЬСТВОМаковский Л.В., Кравченко В.В. – Минимизация деформаций дневной поверхности при проходке городских тоннелей ...........................................................................................23

РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖДАлександров А.С., Долгих Г.В., Калинин А.Л. – Применение критерия Друкера–Прагерадля модификации условий пластичности ..................................................................................26

ПРОЕКТИРОВАНИЕКалимуллин Д.Т. – Перспективы проектирования и строительства асфальтобетонных покрытийв Уральском регионе ..............................................................................................................30

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВАДутчак А.М., Тарасова А.Ю. – Особенности проведения контроля и оценки прочности монолитных бетонов в мостостроении ......................................................................................32

ЭКОНОМИКАДавыдов А.А., Макенов А.А. – Оптимальное распределение финансовых средств в проектыдорожного строительства ........................................................................................................34

МЕХАНИЗАЦИЯЛупанов А.П., Гладышев Н.В. – Энергозатраты при производстве асфальтобетонных смесей ........36

ГИДРАВЛИКАУшаков В.В., Алтунин В.И., Черных О.Н. и др. – Формирование напорного режима в гофрированных трубах с гладким лотком по дну .....................................................................38

УКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВБоровик В.С., Боровик В.В., Засорина Г.Д. – Влияние структурных связей между твердымикомпонентами на плотность грунта дорожной одежды ...............................................................41

Popov V.A. – Increase of overhaul periods in road operation ...........................................................1

ROAD TRAFFIC SAFETYPrikhodko V.M. – Key questions of scientific and technical activities on ensuring road traffic safety ....4Chubukov A.B., Capitanov V.T., Monina O.Yu. – Efficiency of measures of administrativeenforcement on participants of road traffic in regions of the Russian Federation ................................8Yusupova Yu.H. – Simulation of traffic flow at at-grade turbo-roundabouts .....................................11

ROAD BUILDING MATERIALSZolotaryov V.A. – Time as criterion of the estimation of asphalt materials durability ........................14Yankovskiy L.V. – Alternatives to highways with cement concrete pavements aren’t present ..............18Gusev N.C. – Construction of structural layers of airfield and road pavements from local materials ......21

CONSTRUCTIONMakovskiy L.V., Kravchenko V.V. – Minimizing the surface settlement while urban tunnels driving ....23

ROAD PAVEMENT DESIGNAleksandrov A.S., Dolgikh G.V., Kalinin A.L. – Application of Druker-Prager criterion for updatingof plasticity conditions ............................................................................................................26

DESIGNKalimullin D.T. – Prospects for design and construction of asphalt concrete pavements in Urals region .......................................................................................................................30

QUALITY CONTROLDutchak A.M., Tarasova A.Yu. – Features of monitoring procedure and estimation of mix-in-situ concrete durability in bridge building ........................................................................................32

ECONOMICSDavydov A.M., Makenov A.A. – The optimal allocation of funds in road construction projects ............34

SCIENCE TO MECHANIZATIONLupanov A.P., Gladyshev N.V. – Power inputs at production of asphalt concrete mixtures .................36

HYDRAULICSUshakov V.V., Altunin V.I., Chernykh O.N., Burlachenko A.V., Fedotov M.V. – Features of formationof pressure mode in road corrugated metal culvert with smooth pan on the bottom...........................38

SOIL STABILIZATIONBorovik V.S., Borovik V.V., Zasorina G.D. – Impact of structural links between solid componentson density of soil of road pavements..........................................................................................41

Подписной индекс

72883

02_2013_ .indd 4402_2013_ .indd 44 03.06.2013 23:07:0703.06.2013 23:07:07

МААДО продолжает активно сотрудничать в рамках ТЕМПУС-проектов Европейской Комиссии. На снимке участники проекта TEMPUS на заседании в Национальном Техническом Университете (Греция, г. Афины) 13–14 декабря 2012 года.

МААДО IAAREE

«Наша общественная организация была создана для содействия устойчивому развитию и совершен-ствованию автомобильно-дорожного образования в разных странах мира.

За прошедшие 20 лет проделана огромная работа. В сложных условиях нам удалось сохранить образова-тельное пространство, тесное и дружественное взаи-модействие между вузами разных стран и, в первую очередь, стран – участниц СНГ. Членами МААДО в настоящее время являются свыше 240 вузов из более чем 20 стран мира.

В условиях реформирования высшего образова-ния в связи с присоединением большинства стран к Болонскому процессу перед МААДО стоят важные за-дачи сохранения высокого качества образования.

Уверен, что мы еще крепче сплотим наши усилия по совершенствованию автомобильно-дорожного об-разования, и членство в МААДО будет гарантом каче-ства подготовки специалистов».

Президент МААДО, ректор МАДИ, чл.-корр. РАН, д-р техн. наук, проф. В.М. Приходько

Подписание соглашения о сотрудничестве между МААДО, МАДИ и Федеральным дорожным научно-исследовательским институтом Министерства транспорта Германии (BASt).

Подписание соглашения в г. Ханое о создании совместного издания – ежегодного научного журнала под названием “International Science Journal of Transport” («Международный научный журнал по транспорту») на английском языке – Вице-президентом МААДО, проф. В.В. Сильяновым (Россия), проректором Ханойского университета транспорта и коммуникаций проф. Тран Туан Хиеп (Вьетнам) и деканом Юго-Западного Джиотонгского Университета проф. Бин Лиу (Китай).

ВЯЧЕСЛАВ

НИКОЛАЕВИЧ

ЯРОМКО

Поздравляем!

75лет

60лет

АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ СОЛОДКИЙ – проректор по развитию и дополнительному образованию Санкт-Петербургского государ-ственного архитектурно-строительный университета (СПбГАСУ), доктор экономических наук, заведующий кафедрой транспорт-ных систем, Почетный работник Транспорта России, Почетный дорожник России, родился 1 апреля 1953 г.

Окончил с отличием в 1975 г. Ленинградский ордена Трудо-вого красного знамени Инженерно-строительный институт (позже переименованный в Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет) по специальности автомобильные дороги. Вся трудовая деятельность Александра Ивановича связана с СПбГАСУ. Аспирант, ассистент, доцент, профессор кафедры «Автомобильные дороги», с 2011 г. – проректор по раз-витию и дополнительному образованию СПбГАСУ, с сентября 2012 г. также заведующий кафедрой транспортных систем. Научные интересы А.И. Солодкого связаны с совершенствова-

АЛЕКСАНДР

ИВАНОВИЧ

СОЛОДКИЙ

ВЯЧЕСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ ЯРОМКО, доктор технических наук, профессор, родился 6 февраля 1938 г. Он – заслуженный деятель науки Республики Беларусь, доктор технических наук (1990), профессор (1999), окончил Белорусский политехнический инсти-тут в 1963 г.

С 1964 г. по настоящее время работает в «БелдорНИИ». Имеет более 320 научных трудов, в том числе 61 изобретение. Опубли-ковал 11 монографий, 38 нормативно-технических документов, 11 стандартов Республики Беларусь.

Направления научной деятельности: теоретические основы расчета земляного полотна на слабых грунтах; вопросы динами-ки и консолидации слабых грунтов; ускоренные методы контроля степени уплотнения земляных сооружений; разработка критери-ев и методов обеспечения устойчивости асфальтобетона в до-рожных покрытиях при высоких и низких температурах; приме-нение геотекстилей в дорожном строительстве в качестве за-щитных, дренирующих, армирующих и трещинопрерывающих прослоек; методы оценки состояния и эксплуатационной надеж-

ности дорог. В.Н. Яромко – руководитель научной школы «Зем-ляное полотно, грунты и геотехника».

Результаты исследований по строительству дорог на слабых грунтах широко внедрены при строительстве дорог на болотах, как в Белоруссии, так и за рубежом (Западная Сибирь, Литва). Существенный эффект от сокращения сроков строительства и снижения его стоимости в несколько раз достигнут при рекон-струкции Минской кольцевой автомобильной дороги на двух участках прохождения дороги через болота глубиной до 21 м.

Разработан и внедрен в практику строительства автомобиль-ных дорог одностадийный метод строительства дорог на болотах. Он основан на применении новых конструктивно-технологических решений временной пригрузки. Разработана технология строи-тельства и организации работ при разработке выемок и возведе-нии высоких насыпей, которая позволяет сократить продолжи-тельность технологического перерыва между окончанием воз-ведения земляного полотна и началом устройства монолитных слоев дорожной одежды. Разработаны и внедрены методы и приборы для ускоренного определения плотности грунтов в про-изводственных условиях, особенно метод динамического зонди-рования с использованием динамических плотномеров, которые нашли широкое применение не только в дорожных и строитель-ных организациях Республики Беларусь, но и в строительных организациях других республик СНГ. Разработан нетканый мате-риал из полиамидных нитей с семенами трав, освоен его про-мышленный выпуск, разработаны: конструкции укрепления от-косов земляного полотна, в том числе откосов насыпей у водо-пропускных труб; конструкции укрепления водоотводных сооружений; технология выполнения укрепительных работ. Стоимость укрепительных работ снизилась в 4–6 раз.

В настоящее время профессор В.Н. Яромко продолжает рабо-ту над совершенствованием методов расчета и технологии строительства земляного полотна и дорожных одежд, повыше-нием квалификации молодых ученых и специалистов.

нием управления дорожным хозяйством, в том числе развитием методов календарного планирования строительства автомо-бильных дорог, применения государственно-частного партнер-ства в дорожной отрасли, методов комплексной оценки управленческих решений.

С 1996 по 2011 гг. А.И. Солодкий совмещал работу в универ-ситете с научно-проектной деятельностью, возглавлял создан-ный им «Научно-исследовательский и проектный институт территориального развития и транспортной инфраструктуры».

Руководил разработкой ряда программных документов для дорожной отрасли России, в частности «Программы развития автомобильных дорог РФ», «Концепции реформирования дорож-ного хозяйства РФ», подпрограммы «Автомобильные дороги» в составе Транспортной стратегии РФ. Активно сотрудничал с раз-личными регионами страны. Под его руководством разрабатыва-лись программы развития автомобильных дорог и транспорта для ряда субъектов России, в том числе для Ленинградской, Псков-ской, Нижегородской, Кировской областей, республики Карелия. Много работ выполнено для Санкт-Петербурга, это и программы развития улично-дорожной сети, совершенствования организа-ции дорожного движения, развития транспортно-логистического комплекса и ряда других работ.

Он автор более 110 печатных работ. За активную работу в области развития транспортно-дорожного комплекса награжден медалью имени А.А. Николаева, медалью «В память 300-летия Санкт-Петербурга», почетными грамотами Министерства транс-порта РФ и губернаторов Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Международной АссоциацииАвтомобильного и Дорожного

Образования (МААДО)

20л е т


ДОРОГИСИЦИЛИИ

Фото Н.Н. Степаненкова


ДОРОГИ СИЦИЛИИ - МАДИlib.madi.ru/nitdo/pdf/nitdo_2013_2.pdf · ской,...

Documents

Transcript of ДОРОГИ СИЦИЛИИ - МАДИlib.madi.ru/nitdo/pdf/nitdo_2013_2.pdf · ской,...