WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

По результатам моделирования взаимодействия вальца катка с уплотняемым материалом получены зависимости для определения коэффициентов сопротивления и сцепления вальцов катка в статическом и динамическом режимах работы с учётом параметров вибрации.

В третьем разделе исследовано влияние температуры на качество строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей. Установлено, что расчет температурных режимов охлаждения горячих асфальтобетонных смесей необходимо производить по средней температуре слоя. Выяснено, что за среднюю температуру смеси может быть принята температура на расстоянии одной трети толщины слоя от уплотняемой поверхности.

В зависимости от принятой конструкции дорожное покрытие устраивается в один или два слоя. Рассмотрены расчетные модели конструкций дорог, которые представлены на рисунке 3.1.

а б

а - однослойное покрытие; б - двухслойное покрытие; h - толщина слоя, м.

Рисунок 3.1 – Расчетные схемы «покрытие-основание дороги»

Принятые расчетные модели представлены системой дифференциальных уравнений. С учетом допущений и данных экспериментальных исследований принимаем, что температура укладываемого слоя смеси и ее распределение в нижерасположенных слоях имеет одинаковое значение в двух плоскостях (x, z) в зависимости от различных факторов, практически в одной плоскости (у).

Поэтому решение данной задачи сводится к определению распределения температуры в одной плоскости:

(3.1)

где - температура в начале и на глубине слоя, °С; c – теплоемкость смеси, Дж/кг град; – коэффициент теплопроводности смеси; – время, ч; h – толщина слоя, м; y – координатная ось.

Граничные условия приняты на основе допущений:

- соблюдается условие конвективного теплообмена на границе верхнего слоя с окружающей средой

, (3.2)

- условие равенства тепловых потоков на границах слоев имеет вид:

(3.3)

- условие на бесконечность, ограничивающее температуру в полупространстве, имеет вид:

, (3.4)

где – толщины слоев дорожной конструкции, м; – время, с; - температура воздуха, град; - температура грунта на заданной глубине, °С; – температура смеси в момент укладки, °С; – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К.

На рисунке 3.2 представлены результаты расчетов распределения температуры во времени и по толщине слоя. Установлено, что время остывания слоя асфальтобетонной смеси зависит от ряда факторов, к которым можно отнести толщину слоя смеси, температуры смеси, воздуха и основания, теплофизические свойства смесей, теплообмена на поверхности слоя, скорость ветра.

а б

(а): 1 – на поверхности; 2 - на глубине 0,03 м; 3 – на глубине 0,045 м; 4 – на глубине 0,06 м; 5 – на глубине 0,1 м; 6 – на глубине 0,2; (б): 1 – через 5 мин; 2 – через 30 мин; 3 – через 60 мин; 4 – через 120 мин.

Рисунок 3.2 – Результаты расчета распределения температуры во времени (а) и по толщине слоя (б)

В четвертом разделе дается обоснование методики оценки прочности нежесткой дорожной одежды динамическим нагружением.

Требуемый модуль упругости дорожной одежды определяется

, (4.1)

где А – параметр, зависящий от типа покрытия и группы расчетной нагрузки; В – параметр, характеризующий влияние повторяемости нагрузки; Nс – суммарное количество автомобилей, приведенных к расчетному, прив.авт./сут.; Тсл – срок службы дороги, лет; q – средний ежегодный относительный прирост интенсивности движения; nи – расчетное число испытаний дорожной одежды.

Требуемый модуль упругости дорожной одежды, прослужившей t лет, будет равен:

(4.2)

Здесь,.

Выражение (4.2) позволяет определить величину требуемого модуля упругости в любой год службы покрытия (t) от начала сдачи его в эксплуатацию.

В процессе службы одежды в ней под воздействием повторяющихся нагрузок происходит накопление усталостных явлений, приводящих к снижению запаса работоспособности, что способствует образованию в завершающий период работы дорожной одежды определенных остаточных деформаций (трещин, неровностей и т.п.), вследствие чего снижается модуль упругости дорожной одежды. На рисунке 4.1 показана зависимость коэффициента снижения требуемого модуля упругости (Kt) от относительного срока эксплуатации дорожной одежды (tотн).

1 – при q=1,2, N=5000 авт/сут. (нагрузка на ось 100 кН); 2 – q=1,2,

N=100 авт/сут; 3 – q=1,02, N=5000 авт/сут; 4 – q=1,02, N=100 авт/сут.

Рисунок 4.1 – Зависимость коэффициента снижения требуемого модуля упругости от относительного срока эксплуатации дорожной одежды

Проведение испытаний на каждой контрольной точке охватывает весь расчетный период ослабления дорожной одежды и позволяет построить график изменения модулей упругости (упругих деформаций) по дням. Испытания заканчиваются когда видна четкая тенденция стабилизации упругой деформации, свидетельствующая об окончании периода ослабления.

Когда на отдельных участках необходимо усиление существенно раньше истечения нормативного срока службы покрытия в рамках текущего и среднего ремонтов целесообразно довести уровень прочности отдельных ослабленных мест до прочности, которой должна обладать одежда всей дороги или участка с определенной интенсивностью и составом движения в данный период эксплуатации с учетом понижения запаса работоспособности, который достаточен на оставшиеся годы службы одежды до очередного капитального ремонта или реконструкции.

С учетом указанных обстоятельств была разработана методика обработки результатов испытаний:

  • вычисление для каждой точки испытаний величины расчетного модуля упругости существующей одежды;
  • определение требуемого модуля упругости дорожной одежды;
  • вычисление средних значений модулей упругости для данного массива с числом испытаний m (обычно в пределах однообразного участка);
  • определение коэффициента вариации СЕ модулей в данном массиве из m испытаний;
  • перебор массива модулей с вычислением их средних значений Ес по малым накладывающимся выборкам с числом испытаний nи в каждом из них;
  • вычисление коэффициентов вариации модулей СЕ по каждой из малых накладывающихся выборок;
  • объединение смежных малых выборок, отличающихся одна от другой по средним значениям модулей упругости не более чем на Е, и по величинам коэффициентов вариации СЕ не более чем на СЕ;
  • вычисление средних модулей упругости Еср0 и коэффициентов вариации модулей по объединенным выборкам. Величину Еср0 можно рассматривать как средний расчетный модуль на участке, соответствующий объединенной выборке.

В пятой главе представлено экономико-математическое обоснование стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог. Сформированы исходные данные для повышения экономических показателей эксплуатационного уровня лесовозных автомобильных дорог, оценено влияние дисперсии скоростей лесовозных автопоездов на эффективность их работы.

Модель оптимизации включает в себя постановку задачи, критерий ограничения и основные количественные зависимости. Задача состоит в следующем. На отрезке времени (0, Т) определяем такую последовательность эксплуатационно-экологического состояния (ЭЭС) системы, которая обращала бы в минимум принятый критерий в виде общепринятой целевой функции суммарных приведенных затрат.

Процесс поиска оптимального развития лесовозных автомобильных дорог состоит из нескольких этапов.

На первом этапе необходимо найти оптимальную стратегию развития дороги, соответствующую минимуму функционала (5.1)

, (5.1)

На втором этапе производится имитация эксплуатации каждого состояния во времени. Имитация производится вычислением суммарных затрат и выбором стратегии, которая дает их минимум. Для этого последовательность состояний изображается в виде сетки «состояние-время», где по горизонтальной оси откладываются годы, а по вертикальной - номера состояний, а стрелками обозначаются оптимальные годы переходов для пары состояний i и j (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Последовательность состояний. Пояснение выбора оптимального перехода в состояние i, j.

На рисунке 5.1 видно, что в состояние j возможны оптимальные переходы из пяти предыдущих состояний, дающие пять схем эксплуатации состояния j. Каждая схема обуславливает минимум затрат для пары состояний, но только одна схема перехода обуславливает минимум для состояния j. Эта схема и соответствующие ей характеристики ЭЭУ ЛАД, принимаются в дальнейших расчетах при обосновании перехода из состояния i в последующие.

Для реализации стратегии стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог разработан алгоритм, представленный на рисунке 5.2, и программа, составленная на языке высокого уровня Object Pascal среды Delphi 6.0.

Программа состоит из нескольких подпрограмм: ввода исходных данных и подготовки к вычислениям; организации циклов; вычисление оптимального года перехода из предыдущего состояния в последующее; выбора оптимальной схемы перехода в последующее состояние.

При составлении программы для расчетов на ЭВМ были использованы зависимости, позволяющие более детально вычислять значения скорости движения и себестоимости вывозки древесины за счет введения более полных исходных данных.

Рисунок 5.2 – Укрупненная блок-схема алгоритма оптимизации развития ЛАД

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. Разработаны модели взаимодействия жесткого вальца с материалом покрытия при статическом и динамическом режимах уплотнения и установлены параметры контакта вальца катка с учетом прочностных свойств материала.
  2. Разработана математическая модель «покрытие-основание», описывающая параметры конструктивных слоев автомобильной дороги и позволяющая моделировать тепловые процессы, происходящие в дорожных одеждах из горячих асфальтобетонных смесей.
  3. Разработана методика оценки прочности нежестких дорожных одежд динамическим нагружением, позволяющая определить модуль упругости дорожной одежды соответствующего моменту наибольшего снижения его прочности и определить величину требуемого модуля упругости в любой год службы покрытия.
  4. Разработан алгоритм стадийного повышения эксплуатационно-экологического уровня лесовозных автомобильных дорог. Исследовано влияние природно-производственных условий и принятых геометрических и конструктивных элементов на эффективность лесовозных автомобильных дорог.
  5. В работе даны практические рекомендации по использованию алгоритмов, программ при реализации мероприятий как по стадийному повышению эксплуатационно-экологического уровня, так и при строительстве и эксплуатации лесовозных автомобильных дорог.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

В изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России

  1. Курьянов, В.К. Стадийное развитие лесовозных автомобильных дорог [Текст] / В.К. Курьянов, В.А. Допперт // Бюллетень транспортной информации (БТИ). Информационно-практический журнал. - №1 (163), январь 2009. –С.30-32 (личное участие 40 %).
  2. Допперт, В.А. Влияние температуры на процессы строительства дорожных покрытий нежёсткого типа [Текст] / В.А. Допперт // Бюллетень транспортной информации (БТИ). Информационно-практический журнал. - №2 (164), февраль 2009. – С.31-33 (личное участие 100 %).

В статьях, материалах конференций

1. Курьянов, В.К. Управление дорожно-строительными потоками многоуровневых интегрированных структур в лесопромышленном комплексе [Текст]/ В.К. Курьянов, А.В. Скрыпников, А.С. Ярошутин, В.А. Допперт; ВГЛТА. – Воронеж, 2006. – 10 с. – Деп. в ВИНИТИ 26.06.2006, № 859-В2006 (личное участие 20 %).

2. Курьянов, В.К. Разработка теоретических основ и методов анализа снижения прочности модуля упругости дорожной одежды [Текст]/ В.К. Курьянов, А.В. Скрыпников, В.А. Допперт // «Математическое моделирование, компьютерная организация технологий, параметров оборудования и систем управления»: межвуз. сб. науч. тр.– Воронеж, 2007. – С.77-85 (личное участие 20 %).

3. Допперт, В.А. Анализ параметров катков с металлическим вальцом при уплотнении дорожных покрытий нежесткого типа [Текст] / В.А. Допперт // «Лес. Наука. Молодежь»: материалы по итогам научно-исследовательской работы молодых ученых ВГЛТА за 2007-2008 годы. – Воронеж, 2008. – С.177-182 (личное участие 100 %).

4. Курьянов, В.К. Теоретические основы моделирования подсистемы «дорога-транспортные потоки» [Текст] / В.К. Курьянов, Е.В. Кондрашова, В.А. Допперт; ВГЛТА. – Воронеж, 2009. – 28 с. – Деп. в ВИНИТИ 16.02.2009, № 76-В2009 (личное участие 30 %).

5. Допперт, В.А. Особенности строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей [Текст] / В.А. Допперт, Е.В. Кондрашова; ВГЛТА. – Воронеж, 2009. – 39 с. – Деп. в ВИНИТИ 16.02.2009, № 77-В2009 (личное участие 50 %).

Просим принять участие в работе диссертационного совета
Д 212.034.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», ученому секретарю.

тел. 8-4732-57-72-40, факс 8-4732-53-84-61, 8-4732-53-76-51

Допперт Вячеслав Анатольевич

ТЕХНОЛОГИЯ СТАДИЙНОГО ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок

и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Подписано к печати 24.04.09 Заказ №.

Объем - Усл п. л. 1. Тир. 100 экз.

Отпечатано в РА «Оптовик Черноземья»

г. Воронеж, ул. Ленина, 73

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»