Анализ формул для расчета коэффициента динамичности дорожного покрытия

Анализ формул для расчета коэффициента динамичности дорожного покрытия

Автор: Кириллов Андрей Михайлович

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 1 (86), 2020 года.

Бесплатный доступ

Объектом исследования является динамическое взаимодействие транспортного средства с дорожным покрытием. Проанализированы различные модели расчета коэффициента динамичности дорожного покрытия. Необходимость этого связана с тем, что существующие формулы используют различные входные данные, и, следовательно, несут различные прогностические функции. Метод исследования - сравнительный критический анализ различных моделей с учетом влияния конструктивных параметров дороги и транспортного средства, материальных параметров элементов дороги, а также скорости движения транспортного средства. В результате анализа выявлены достоинства и недостатки различных формул, а также определены области их применения. Сделаны следующие выводы. Во-первых, необходимо совершенствование существующих формул для расчета коэффициента динамичности с целью более полного учета всех факторов, влияющих на него (геометрические и материальные параметры дорожной конструкции, конструктивные параметры транспортного средства, состояние дорожного покрытия, геометрию неровностей и др...

Еще

Прочность, подрессоренная и неподрессоренная массы, динамическое воздействие, ровность дорожного покрытия, коэффициент динамичности

Короткий адрес: https://sciup.org/143170710

IDR: 143170710   |   УДК: 625.7   |   DOI: 10.18720/CUBS.86.1

Analysis of formulas for calculating the road dynamic factor

Subject: dynamic interaction of the vehicle with the road pavement. Research objectives: analysis of various models for calculating the dynamic factor of pavement. Materials and methods: a) the research material is the formulas published in the open press and regulatory documents for calculating the dynamic factor of the road pavement; b) the main research method is a comparative critical analysis of various models of road dynamic factor. Results: various formulas for calculating the dynamic factor are analyzed, their advantages and disadvantages are revealed. Conclusions: 1) The need to improve existing formulas for calculating the dynamic factor in order to more fully take into account all the factors influencing it (geometric and material parameters of the road construction, constructive parameters of the vehicle, condition of the road pavement, geometry of roughness, etc. 2) Some formulas for calculating the dynamic factor give a average value for a some uniform road section. Therefore, the data obtained using these formulas make it possible to carry out a comparative analysis of different sections of roads according to the level of dynamic impact. Using other formulas that take into account the geometry of unevenness, one can determine local dynamic overloads, and, accordingly, predict the development and accumulation of deformations of the road pavement.

Еще

Список литературы Анализ формул для расчета коэффициента динамичности дорожного покрытия

  • Liu P., Wang D., Oeser M. Application of semi-analytical finite element method to analyze asphalt pavement response under heavy traffic loads // Journal of traffic and transportation engineering (english edition). 2017. Vol. 4. No. 2. Pp. 206-214. DOI: 10.1016/j.jtte.2017.03.003
  • Yang W., Tiecheng S., Yongjie L., Chundi S. Prediction for Tire-Pavement Contact Stress under Steady-State Conditions based on 3D Finite Element Method // Journal of Engineering Science and Technology Review. 2016. Vol. 9. No. 4. Pp. 17-25.
  • Wang H., Al-Qadi I. L., Stanciulescu I. Simulation of tyre-pavement interaction for predicting contact stresses at static and various rolling conditions // International Journal of Pavement Engineering. 2012. Vol. 13. No. 4. Pp. 310-321. DOI: 10.1080/10298436.2011.565767
  • Liu P., Wang D., Oeser M. Application of semi-analytical finite element method coupled with infinite element for analysis of asphalt pavement structural response // Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition). 2015. Vol. 2. No. 1. Pp. 48-58. DOI: 10.1016/j.jtte.2015.01.005
  • Xia K. A finite element model for tire/pavement interaction: application to predicting pavement damage // International Journal of Pavement Research and Technology. 2010. Vol.3. No. 3. Pp.135-141.
  • Vaitkus A., Paliukaitė M. Evaluation of time loading influence on asphalt pavement rutting // Procedia Engineering. 2013. Vol. 57. Pp. 1205-1212.
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2013.04.152
  • Cao P., Zhou C., Feng D., Zhao Y., Huang B. A 3D Direct Vehicle-Pavement Coupling Dynamic Model and Its Application on Analysis of Asphalt Pavement Dynamic Response // Mathematical Problems in Engineering, vol. 2013, Article ID 394704, 8 pages, 2013.
  • DOI: 10.1155/2013/394704
  • Pascale P., Doré G., Prophète F. Characterization of tire impact on the pavement behaviour // Canadian Journal of Civil Engineering. 2004. Vol. 31. No. 5. Pp. 860-869.
  • DOI: 10.1139/104-038
  • Weissman S. Influence of tire-pavement contact stress distribution on development of distress mechanisms in pavements // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 1999. No. 1655. Pp. 161-167.
  • DOI: 10.3141/1655-21
  • Kim D. Super-single tire loadings and their impacts on pavement design // Canadian Journal of Civil Engineering. 2008. Vol. 35. No. 2. Pp. 119-128.
  • DOI: 10.1139/107-090
  • El-Kholy S.A., Galal S.A. A study on the effects of non-uniform tyre inflation pressure distribution on rigid pavement responses // International Journal of Pavement Engineering. 2012. Vol. 13. No. 3. Pp. 244-258.
  • DOI: 10.1080/10298436.2011.623780
  • Vaiana R., Capiluppi G.F., Gallelli V., Iuele T., Minani V. Pavement surface performances evolution: an experimental application // Procedia-Social and Behavioral Sciences. 2012. Vol. 53. Pp. 1149-1160.
  • DOI: 10.1016/j.sbspro.2012.09.964
  • Кириллов А.М., Завьялов М.А. Моделирование процессов энергообмена в системе дорожное покрытие - транспортное средство // Инженерно-строительный журнал. 2015. №5. С. 34-44.
  • DOI: 10.5862/MCE.57.3
  • Семенова Т.В. Обеспечение сцепных качеств мокрых шероховатых асфальтобетонных покрытий на улицах городов и сельских поселений // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2009. № 11. С. 36-42.
  • Семенова Т.В., Герасимова С.А., Корончевская Е.В. Требования к расстояниям между дождеприемниками ливневой канализации городских дорог и улиц // Молодой ученый. 2016. №6 (110). С. 184-191. URL:https://moluch.ru/archive/110/27067/.
  • Александров А.С., Александрова Н.П., Семенова Т.В. Критерии проектирования шероховатых асфальтобетонных покрытий из условия обеспечения безопасности движения // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2009. № 2. C. 66-73.
  • Александров А.С., Семенова Т.В. Обеспечение сцепных качеств асфальтобетонных покрытий городских дорог и улиц при проектировании сети дождевой канализации // Вестник Московского государственного автомобильно-дорожного университета (МАДИ) 2009. № 2. С. 29-32.
  • Chupin O., Piau J.M., Chabot A. Effect of bituminous pavement structures on the rolling resistance // Proc., 11th Int. Conf. on Asphalt Pavements. 2010. Pp. 73-82.
  • Louhghalam A., Akbarian M., Ulm F. J. Flügge's conjecture: dissipation-versus deflection-induced pavement-vehicle interactions // Journal of Engineering Mechanics. 2014. Vol. 140. No. 8. Pp. 171-179.
  • DOI: 10.1061/(asce)em.1943-7889.0000754
  • Anupam K., Srirangam S.K., Scarpas A., Kasbergen C. Influence of Temperature on tire-pavement friction // Transportation Research Record. Journal of the Transportation Research Board. 2013. Vol. 2369. No. 1. Pp. 114-124.
  • DOI: 10.3141/2369-13
  • Lu T., Thom N. H., Parry T. Numerical simulation of the influence of pavement stiffness on energy dissipation // Computing in Civil and Building Engineering, Proceedings of the International Conference. 2010. Vol. 30. Pp. 483.
  • Pouget S. Sauzérat C. Di Benedetto Н., Olard F. Viscous energy dissipation in asphalt pavement structures and implication for vehicle fuel consumption // Journal of Materials in Civil Engineering. 2011. Vol. 24. No. 5. Pp. 568-576.
  • DOI: 10.1061/(asce)mt.1943-5533.0000414
  • Gui J., Phelan P.E., Kaloush K.E., Golden J.S. Impact of pavement thermophysical properties on surface temperatures // Journal of Materials in Civil Engineering. 2007. Vol. 19. No. 8. Pp. 683-690. :8(683).
  • DOI: 10.1061/(asce)0899-1561(2007)19
  • Feng D., Hu W., Yu F., Cao P., Zhang X. Impact of asphalt pavement thermophysical property on temperature field and sensitivity analysis // Journal of Highway and Transportation Research and Development. 2011. Vol. 11. Pp. 12-19.
  • DOI: 10.3969/j.issn.1002-0268.2011.11.003
  • Завьялов М.А. Термодинамическая теория жизненного цикла дорожного асфальтобетонного покрытия. Омск: СибАДИ, 2007. 283 с.
  • Zoorob S. E., Collop A. C., Brown S. F. Performance of bituminous and hydraulic materials in pavements: Proceedings of the Fourth European Symposium, Bitmat4, Nottingham, UK, 11-12 April 2002. Netherlands: CRC Press, 2002. 416 p.
  • Hansson J., Lenngren C. A. Using deflection energy dissipation for predicting rutting // 10th International Conference on Asphalt Pavements, August 12 To 17, 2006, Quebec City, Canada. 2006. Pp. 112-123.
  • Zhang Q., Lu Y., Jia X. The Deformation characteristics of asphalt mixture based on dissipation energy // International Conference on Transportation Engineering 2009. ASCE, 2009. Pp. 1250-1255.
  • DOI: 10.1061/41039(345)207
  • Щепетева Л.С., Агапитов Д.А., Тюрюханов К.Ю. Устойчивость асфальтобетона к колееобразованию // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2016. Т. 1. С. 319-323.
  • Ядыкина В.В., Ашыров О., Хороших А.С. Повышение устойчивости асфальтобетона к колееобразованию // Эффективные строительные композиты: науч.-практ. конф. к 85-летию заслуженного деятеля науки РФ, академика РААСН, доктора технических наук Баженова Юрия Михайловича. Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. С. 771-774.
  • Яковлева М.И., Золотарев В.А. Испытание колеей // Автомобильные дороги. 2011. №1. С. 89-90.
  • Хафизов Э.Р., Вдовин Е.А., Фомин А.Ю., Мавлиев Л.Ф., Буланов Н.Е. Современные методы оценки эксплуатационных свойств дорожных асфальтобетонов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 1 (39). С. 279-285.
  • Герцог В.Н., Долгих Г.В., Кузин Н.В. Расчет дорожных одежд по критериям ровности. Часть 1. Обоснование норм ровности асфальтобетонных покрытий // Инженерно-строительный журнал. 2015. №5 (57). С. 45-57.
  • DOI: 10.5862/MCE.57.4
  • Завьялов М.А., Завьялов А.М. Энергетический баланс дорожного покрытия // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2005. №6. С. 61-64.
  • Степанов А.В., Корягин О.Г. Осветленные асфальтобетонные покрытия и возможности энергосбережения в наружном освещении // Энергосбережение. 2001. №2. С. 10-11.
  • Coseo P., Larsen L. Cooling the heat island in compact urban environments: the effectiveness of Chicago's Green Alley Program // Procedia Engineering. 2015. Vol. 118. Pp. 691-710.
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.504
  • Pomerantz M., Akbari H., Chang S.-C., Levinson R., Pon B. Examples of cooler reflective streets for urban heat-island mitigation: Portland cement concrete and chip seals // Lawrence Berkeley National Laboratory. 2003.
  • DOI: 10.2172/816205
  • Sailor D. J., Fan H. Modeling the diurnal variability of effective albedo for cities // Atmospheric Environment. 2002. Vol. 36. No. 4. Pp. 713-725.
  • DOI: 10.1016/s1352-2310(01)00452-6
  • Doulos L., Santamouris M., Livada I. Passive cooling of outdoor urban spaces. The role of materials // Solar energy. 2004. Vol. 77. No. 2. Pp. 231-249.
  • DOI: 10.1016/j.solener.2004.04.005
  • Graczyk M., Zofka A., Urbanik A. Analytical solution for the heat propagation with infinite speed in the multilayer pavement system // ARRB Conference, 26th, 2014, Sydney, New South Wales, Australia. 2014.
  • Marc P., Belc F., Lucaci G. Modeling road pavements taking into consideration the thermo-physical characteristics of the layers // Energy and Clean Technologies, Proceedings of the 13th International Multidisciplinary Scientific Geoconference, SGEM. 2013. Pp. 709-716.
  • Hall M.R., Dehdezi P.K., Dawson A.R., Grenfell J., Isola R. Influence of the thermophysical properties of pavement materials on the evolution of temperature depth profiles in different climatic regions // Journal of Materials in Civil Engineering. 2011.Vol. 24. No. 1. Pp. 32-47.
  • DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000357
  • Chen B.L., Bhowmick S., Mallick R.B. A laboratory study on reduction of the heat island effect of asphalt pavements // Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists. 2009. Vol. 78. Pp. 209-248.
  • Айталиев Ш.М., Телтаев Б.Б., Киялбаев А.К. Теплообменные процессы в слоях дорожной одежды и их влияние на тепловой баланс в городах // Экология промышленного производства. 2004. № 1. С. 28-31.
  • Katzschner L. Urban climatology and town planning // Вестник Воронежского государственного университета. Сер.: География. Геоэкология. 2008. № 2. С. 95-100.
  • Балдина Е.А., Константинов П., Грищенко М., Варенцов М. Исследование городских островов тепла с помощью данных дистанционного зондирования в инфракрасном тепловом диапазоне // Земля из космоса: наиболее эффективные решения. 2015. № 1. С. 38-42.
  • Yang L., Qian F., Song De-X., Zheng Ke-J. Research on Urban Heat-Island Effect // Procedia Engineering. 2016. Vol. 169. Pp. 11-18.
  • DOI: 10.1016/j.proeng.2016.10.002
  • Исаков С.В., В Шкляев.А. Определение суммарного влияния антропогенноизменных поверхностей на возникновение эффекта "городского острова тепла" с использованием геоинформационных систем // Вестник Оренбургского государственного университета. 2014. № 1 (162). С. 178-182.
  • Исаков С.В., Шкляев В.А. Применение карт дифференциального альбедо для оценки теплового эффекта "городского острова тепла" с использованием геоинформационных систем // Геоинформационное обеспечение пространственного развития Пермского края: сб. науч. тр. Пермь, Пермский государственный университет, 2011. С. 59-63.
  • Адамов Г.Е., Гребенников Е.П., Курбангалеев В.Р., Левченко К.С., Малышев П.Б., Порошин Н.О. Спектрально- управляемые материалы на основе гибридных наноструктур // Технологии и материалы для экстремальных условий (создание и применение "умных" материалов) тезисы докладов 7-й Всероссийской научной конференции. М.: МЦАИ РАН, 2012. С. 30-31.
  • Шмелин П.С., Порошин Н.О., Адамов Г.Е., Гребенников Е.П. Новые спектрально управляемые материалы с рекордными функциональными возможностями / Технологии и материалы для экстремальных условий: тез. докл. Всеросс. науч. конф. М.: МЦАИ РАН, 2011. С. 48-53.
  • Гребенников Е.П., Малышев П.Б., Шмелин П.С., Адамов Г.Е. Гибридные наноструктуры как основа спектрально управляемых материалов // Наноинженерия. 2011. № 6. С. 29-34.
  • Дмитриев И.И., Кириллов А.М. Умные дороги и Интеллектуальная транспортная система // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2017. №2 (53). С. 7-28.
  • Mallick R.B., Chen B.-L., Bhowmick S., Hulen M.S. Capturing solar energy from asphalt pavements // International symposium on asphalt pavements and environment, international society for asphalt pavements. Zurich, Switzerland. 2008. Pp. 161-172.
  • Loomans M., Oversloot H., De Bondt A., Jansen R., Van Rij H. Design tool for the thermal energy potential of asphalt pavements // Eighth International IBPSA Conference, Eindhoven, Netherlands. 2003. Pp. 745-752.
  • Смирнов А.В., Александров А.С. Механика дорожных конструкций. Омск: СибАДИ, 2009. 211 с.
  • Завьялов М.А. Некоторые закономерности процесса деформирования дорожного покрытия // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2007. №1. С.94-97.
  • Wu J., Liang J., Adhikari S. Dynamic response of concrete pavement structure with asphalt isolating layer under moving loads // Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition). 2014. Vol. 1. No. 6. Pp. 439-447.
  • DOI: 10.1016/s2095-7564(15)30294-4
  • Khavassefat P., Jelagin D., Birgisson B. Dynamic response of flexible pavements at vehicle-road interaction // Road Materials and Pavement Design. 2014. Vol. 16. No. 2. Pp. 256-276.
  • DOI: 10.1080/14680629.2014.990402
  • Корочкин А.В. Расчет жесткой дорожной одежды с учетом воздействия движущегося транспортного средства // Наука и техника в дорожной отрасли. 2011. № 2. С. 8-10.
  • Васильев Ю.Э., Понарин Г.А., Рассохин М.В. Определение коэффициента динамичности при взаимодействии шипа с дорожным асфальтобетонным покрытием // Ассоциация исследователей асфальтобетона: cб. статей и докладов Ежегодной научной сессии. 2017. С. 79-84.
  • Питухин А.В., Петров А.Н. Влияние ровности покрытий на работоспособность автомобильных дорог // Транспортное дело России. 2010. № 5. С. 71-75.
  • Конорев А.С. Определение величины динамического воздействия транспортных средств на дорожную конструкцию для расчета значений коэффициентов приведения // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2011. № 4 (24). С. 118-127.
  • Кириллов А.М. Учет скорости движения транспортных средств в расчетах нежестких дорожных одежд // Вестник МГСУ. - 2018. - Т. 13. - № 8 (119). С. 959-972.
  • DOI: 10.22227/1997-0935.2018.8.959-972
  • Кокодеева Н.Е., Кочетков А.В., Янковский Л.В., Волков Г.Н. // Прямой метод расчета ускорения колеса транспортного средства с учетом геометрии неровности автомобильной дороги (метод И.П. Рабиновича) // Грузовик. 2014. № 3. С. 17-22.
  • Elallak Ja.M., Ahmed T.M.M., Demeschkin V. Climatic conditions and traffic loads operation of highways in the Republic of Iraq // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2015. № 1 (111). С. 74-78.
  • Лушников Н.А., Лушников П.А., Волков А.Б., Абулкасимов А.О., Кондрашин Д.И. Об оценке коэффициента динамичности // Дороги и мосты. 2016. № 2 (36). С. 8.
  • Углова Е.В., Конорев А.С., Акулов В.В. Определение суммарных коэффициентов приведения транспортных средств к расчетной нагрузке с учетом ровности покрытия, скорости движения и осевой нагрузки транспортных средств // Интернет-журнал Науковедение. 2012. № 4 (13). С. 215.
  • Углова Е.В., Конорев А.С., Конорева О.В. Учет воздействия транспортного потока при расчете дорожной конструкции на стадии проектирования и определения остаточного ресурса дорожных одежд на стадии эксплуатации // Интернет-журнал Науковедение. 2012. № 4 (13). С. 220.
  • Углова Е.В., Конорев А.С. Учет динамического воздействия транспортных средств на нежесткие дорожные покрытия // Наука и техника в дорожной отрасли. 2011. № 1 (56). С. 21-24.
  • Столяров В.В. Проектирование автомобильных дорог с учетом теории риска. В 2-х ч. Ч. 1,2. Саратов: СГТУ, 1994. 184 с., 232 с.
  • Столяров В.В. Теория риска в проектировании плана дороги и организации движения. Саратов: СГТУ, 1995. 84 с.
  • Смирнов А.В. Динамика дорожных одежд автомобильных дорог. Западно-Сибирское книжное издательство, 1975. 184 с
  • Радовский Б.С. Теоретические основы конструирования и расчета нежестких дорожных одежд на воздействие подвижных нагрузок: диссертация... доктора технических наук: 05.22.03. Москва, 1982. 535 с.
  • Кириллов А.М., Завьялов М.А. Моделирование изменения модуля упругости асфальтобетона при нагружении // Инженерно-строительный журнал. 2015. № 2 (54). С. 70-76.
  • DOI: 10.5862/MCE.54.8
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp