Анализ прочности дорожной одежды

Введение

Решением правительства Российской Федерации от 10 января 1993 года создана федеральная целевая программа “Повышения безопасности дорожного движения в России”. Разработка этой программы связана с устойчивой тенденцией роста числа дорожно-транспортных происшествий в Российской Федерации.

Для обеспечения реализации этой Программы необходимо проведение исследований в области производства следственного осмотра и экспертизы дорожно-транспортных происшествий с учетом влияния геометрических и прочностных показателей дорог на аварийность. Такая постановка вопроса соответствует прямому подходу изучения причинно-следственной связи возникновения дорожно-транспортных происшествий.

На дорогах и городских улицах в Российской Федерации ежегодно гибнет от 30 тыс. чел. Более того, что несчастных случаев возрастает тревожными темпами: за пятилетний период с 1986 года по 1991 год число несчастных случаев увеличилось на 43%, смертных случаев – на 82%, травм – на 43%, причем увеличение интенсивности движения за эти же годы составило по дорогам Российской Федерации только 9%. Немаловажным является и тот факт,что на областных и местных дорогах число и тяжесть дорожно-транспортных происшествий столь же высоки, что и на дорогах федерального значения, несмотря на гораздо более низкую интенсивность движения по ним. Согласно статистики Федерального Дорожного Департамента от 15%до 20%дорожных происшествий ежегодно вызвано плохим состоянием дорог, наличием на дорогах участков с ограниченной видимостью, с малым радиусом кривых в плане и продольном профиле, с зауженной шириной покрытия, недопустимыми неровностями на покрытии, с отсутствием дорожной разметки и знаков, ограничивающих скорость, запрещающих обгон и т.д.

Высокий процент дорожно-транспортных происшествий, вызванный плохим состоянием дорог, предъявляет к экспертизе транспортных происшествий и следствию особые требования по выявлению степени влияния некачественного проектирования, строительства и эксплуатации дорог на возникновение той или иной аварии. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий призвана установить все причины и условия, способствовавшие транспортному происшествию, включая и причины, вызванные некачественной геометрией участка дороги, что полностью соответствует статье68 Уголовно-процессуального кодекса Российской Федерации. К сожалению, в процессе дознания и предварительного следствия не всегда глубоко и всесторонне исследуются все обстоятельства случившегося дорожно-транспортного происшествия, включая и плохое состояние дорог, что негативно сказывается на разработке мер по предупреждению дорожно-транспортных происшествий.

Раздел 1: Анализ состояния прочности дорожной одежды не жесткого типа

Цель: 1.Научиться прогнозировать темпы разрушения дорожной одежды.

2. Уметь определять фактический срок службы дорожной одежды.

1.1 Формирование исходных данных.

1. Фактические модули упругости дорожной одежды:

Индекс	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Е, МПа	130	270	210	190	270	210	230	180	240	215
Индекс	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Е, МПа	260	175	165	265	290	240	120	185	220	210

2. Продолжительность прогнозирования: t=2

3. Влажность активного слоя грунта земляного полотна: W=0.9W

4. Требуемый модуль упругости: E_тр=220 МПа

5. Тип дорожной одежды: капитальный тип с усовершенствованным покрытием.

Ход работы

1. В результате детального обследования прочности дорожной одежды не жесткого типа получены значения фактических модулей упругостей Е_i. Фактические модули упругости установлены по значениям упругого прогиба:

где Р-давление колеса расчетного автомобиля группы А, (МПа);

D-диаметр круга равновеликого следу колеса, (см);

µ-коэффициент Пуасона, (µ=0,3);

l_i-величина упругого прогиба.

2. Находим среднее значение эквивалентного модуля упругости на выделенном участке дорожной одежды:

где n-общее количество,(n=20).

3. Установим среднее квадратическое отклонение эквивалентного модуля упругости:

4. Коэффициент вариации эквивалентного модуля упругости установим по формуле:

5. Сравниваем полученные расчеты Е_э с Е_тр.

6. В соответствии с продолжительностью прогнозирования требуемого модуля упругости определяем С_v^тр: С_v^тр=0,14

7. Определяем расчетное значение коэффициента γ:

γ-коэффициент учитывающий снижения однородности эквивалентного модуля упругости во времени.

Значение γ устанавливается в зависимости от W и C_v^тр: γ=0,034

8. Определяем среднее квадратическое отклонение требуемого модуля упругости:

9. Устанавливаем минимальный модуль упругости дорожной одежды:

10. Определяем среднее квадратическое отклонение параметра Е_m:

11.Риск разрушения дорожной одежды устанавливаем по формуле:

Вывод: на период обследования дорожной одежда имеет разрушения 0,2 м² на каждые 1000 м² покрытия.

12.Срок службы дорожной одежды устанавливаем двумя способами.

Первый способ.

Определяется значение Е_э спустя 6,9 лет. После обследуется дорожная одежда:

Эта формула справедлива для капитальной дорожной одежды нежесткого типа.

t_н-коэффициент нормального отклонения, t_н=1,71;

γ-коэффициент учитывающий снижение Е_э со временем;

C_v^э(t)-коэффициент вариаций Е_э через 6,9 лет после обследования.

Определяем значение силы эквивалентного модуля упругости после периода эксплуатации:

Темпы разрушения дорожной одежды через 6,9 лет установим по следующей формуле:

Установим допустимый уровень надежности: к_н=0,95

Определяем допустимую вероятность r* разрушения дорожной одежды:

r*=1-к_н=1-0,95=0,05

Выполняем вычисления r(t) до тех пор, пока r(t)=r*:

Фактический срок службы по первому способу равен 6,9 лет.

Второй способ.

Имеется выражение: Ф(U)= к_н-05=0,95-0,5=0,45

Определяем значение Ф(U) и по этому значению устанавливаем подынтегральную функцию.

Определяем фактический срок службы:

Фактический срок службы дороги по второму способу равен 6,9 лет.

Раздел 2: Оценка характеристики движения потоков автотранспортных средств

Цель:1.Определить среднюю скорость транспортного потока, V_N.

2. Определить среднюю плотность потока, q_N.

3. Определить пропускную способность одной полосы движения, Р.

2.1 Формирование исходных данных.

1.Интенсивность движения: N=120 авт/час.

2. Состав потока: а. легковые автомобили;

б. легкие грузовые автомобили: до 2т.;

в. средние грузовые автомобили: от 2 до 8 т.;

г. тяжелые грузовые автомобили: свыше 8 т.;

д. автопоезда.

3. Доли в потоке автотранспортных средств, С_i,%: С₁=30; C₂=25; C₃=20;C₄=15; C₅=10.

4.Коэффициент приведения Е_i: Е₁=1; E₂=1.73; E₃=2.04; E₄=2.54; E₅=3.45.

5. Ширина проезжей части: 7,5 м.

Ширина кривой укрепительной полосы: 0,75 м.

Ширина укрепленных обочин: 3,5 м.

Количество полос движения: 2 шт.

6.Величина продольного уклона: i=-10‰

7. Учет дорожных условий: спуск.

8. Тип дорожной разметки: осевая сплошная линия.

2.2 Ход работы.

Для оценки характеристики движения рассмотрим теория следования за лидером. Согласно этой теории средняя скорость транспортного потока V_н устанавливают по следующей формуле:

где V_св-скорость свободного движения, км/ч;

N - интенсивность движения, км/ч;

q₀^зат– плотность при заторе авто транспортных средств, лег.авт/час;

N₀- интенсивность движения приведенная к легковым автомобилям, лег.авт/час.

2.3 Последовательность определения расчетных характеристик:

1. При движении на спуске плотность при заторе легковых автомобилей составляет:

где I- величина продольного уклона, тысячные.

2. Определяем интенсивность движения приведенную к легковым автомобилям:

где С_i-доли автомобилей i-й марки, %:

Е_i- коэффициент приведения.

3. При заторе смешанного потока автомобилей устанавливают по формуле:

4. Средняя скорость свободного движения определяют по методике профессора Сильянова:

где V₀-значение средней скорости свободного движения автомобиля для б=7,5м.,l_ук=0,75 м.,l_об=3,5 м., скорость V₀=80 км/ч.

Коэффициент, учитывающий влияние элементов дороги состава движения на скорость движения:

где τ_1,2-коэффициент, учитывающий влияние продольного уклона и состава потока: τ_1,2= 0,82

τ₃-коэффициент, учитывающий влияние погодных условий на скорость свободного движения: τ₃=1,2

τ₄- коэффициент учитывающий влияние разметки на скорость свободного движения: τ₄=0,78.

2.4 Определяем среднюю плотность транспортного потока свободного движения:

2.5 Определяем пропорциональную скорость полосы движения по формуле:

Раздел 3: Оценка безопасности движения на элементах автомобильной дороги.

Цель: разработать комплекс мероприятий по повышению безопасности движения на автомобильной дороги.

3.1 Оценка безопасности движения на кривых в плане.

3.1.1 Формирование исходных данных.

По данным обследования кривой в плане были получены следующие показатели:

-средний радиус: R_ср=320 м.;

-среднее квадратическое отклонение радиуса: σ_R=150 м.;

-категория дороги: 3;

-расчетная скорость: V=100км/ч.;

-время реакции водителя: t_p=1,6 сек.;

-среднее квадратическое отклонение времени реакции водителя: σ_t=0,16 сек.;

-тип покрытия: горячий асфальтобетон без шероховатой обработки;

-коэффициент сцепления при V=20 км/ч.: φ₂₀=0,8;

- коэффициент учитывающий снижения параметра φ₂₀ при увеличении скорости движения: β_φ=0,002;

-состояние покрытия: удовлетворительное;

-дорожные знаки и дорожная разметка: отсутствуют.