Научный архив: статьи

Приведен сравнительный анализ методов демонтажа балочных мостовых сооружений с пролетными строениями различных типов. Рассмотрены примеры подготовительных этапов работ, процесс демонтажа пролетных строений и стоек опор мостового сооружения через реку Тобол на автомобильной дороге Тюмень - Ишим - Омск в Тюменской области. В связи со стремительным развитием транспортных потоков в стране и связанных с этим увеличением нагрузок на транспортную систему демонтаж является составной частью модернизации существующих устаревших и небезопасных транспортных сооружений. Демонтаж мостовых сооружений, чаще всего находящихся в неудовлетворительном состоянии, является сложным, ответственным и опасным процессом, в ходе выполнения которого требуется строгое соблюдение нормативных требований в области безопасности производства работ и охраны труда. При выполнении работ по демонтажу выявлены проблемы, которые необходимо было решить для обеспечения безопасных условий организации производственной деятельности и соблюдения договорных обязательств. Организация последовательности действий по демонтажу мостовых сооружений требует необходимости тщательного планирования, которое включает в себя оценку состояния конструкций, анализ места расположения сооружения, разработку проекта производства работ, составление ведомости необходимого количества техники, персонала, подготовку площадок для установки подъемных сооружений, изготовление грузозахватных приспособлений, обеспечение строительной площадки временными линиями электропитания и т. д. Выполнение демонтажных работ требует обязательного соблюдения технических и экологических норм. Основные методы демонтажа включают в себя разборку конструкций, использование специализированной техники, установку специальных вспомогательных сооружений и устройств.

Каркас существующей маршрутной сети городского пассажирского транспорта Якутска сформировался в 80-е гг XX в. и соответствует градостроительному облику, социально-экономической, демографической и транспортной ситуации прошедшей советской эпохи. В те годы не были плотно застроены и заселены район ДСК, улица Жорницкого, Покровский и Вилюйский тракты, Марха, Хатассы и Хатын-Юряхское шоссе. Не существовали микрорайоны Борисовка-1, Борисовка-2, Борисовка-3, 203, Прометей, Сатал, Северный, Звездный. Маршруты, появлявшиеся в современной истории развития Якутска, в 90-е и нулевые годы, не отвечали требованиям качества транспортного обслуживания населения и формировались исходя из коммерческих интересов частных перевозчиков. В конечном итоге сложившаяся маршрутная сеть перестала отвечать растущим потребностям активно развивающегося города. Действующая маршрутная сеть не обеспечивает полный охват транспортным обслуживанием населения селитебных зон, особенно городских окраин и частной жилой застройки. Следствием накопившихся за десятилетия проблем стала несбалансированность и неравномерность маршрутной сети, что становится причиной увеличения времени пассажиров в пути и интервалов движения автобусов, а также негативно влияет на качество жизни населения города и является критическим фактором в зимнее время. Настоящая статья направлена на поиск и определение концептуальных предложений по формированию маршрутной сети городского пассажирского транспорта, отвечающего требованиям динамично развивающегося города. Материалы, изложенные в статье, представляют собой результаты проблемного исследования научно-рекомендательного и организационно-технического характера, имеющего практическую значимость и обладающего новизной изложенных идей. Проанализирована маршрутная сеть городского пассажирского транспорта. Проведено транспортное зонирование территории Якутска, учитывающее перспективный генеральный план, соответствующий «Стратегии социально-экономического развития города до 2032 г.».

Рассматриваются проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог в зоне развития многолетнемерзлых грунтов. Обоснована необходимость обустройства специальных постов геотехнического мониторинга на участках автодорог с различными инженерно-геокриологическими условиями для оценки и прогноза устойчивости элементов дорожной конструкции и грунтов основания в условиях меняющегося климата. Целью геотехнического мониторинга автомобильных дорог является оценка их состояния, выяснение причин развития деформаций конструктивных элементов автомобильных дорог (грунта земляного полотна, конструктивных слоев дорожных одежд и т. д.), обеспечение геокриологического прогноза, а также научное обоснование и разработка защитных мероприятий на этапах проектирования, строительства (реконструкции), капитального ремонта, текущего ремонта и эксплуатации автомобильных дорог в криолитозоне. Объектом мониторинга являются автомобильные дороги с прилегающей полосой отвода, подвергающиеся неблагоприятному воздействию криогенных процессов. В работе даются методические рекомендации по организации и проведению комплексного геотехнического мониторинга состояния автомобильной дороги и развития опасных криогенных процессов. Также приведены первичные материалы, полученные на комплексном посту наблюдения за метеорологическими и мерзлотными условиями на 148 км автомобильной дороге общего пользования федерального значения Р-504 «Колыма». Предварительный анализ полученных материалов показал, что температура грунтов земляного полотна автомобильной дороги и грунтов основания под ней имеет существенное отличие от температуры грунтов полосы отвода. В выводе отмечается, что регулярная уборка снега с поверхности асфальтобетонного покрытия автомобильной дороги в зимний период способствует интенсивному промерзанию земляного полотна и грунтов основания.

Авторами путем анализа значительного объема данных, полученных с использованием комплексов измерительных программно-технических, установленных стационарно на основных городских транспортных магистралях (на примере г. Перми), на основе нормативного определения понятия транспортного затора сформулированы и научно обоснованы количественный показатель состояния и индикатор формирования заторовой ситуации. Предложенные показатель и критерий базируется на процедуре «скользящего окна» при статистическом осреднении времени движения автомобилей в случайном потоке транспортных средств между измерительными комплексами (рубежами контроля). Для изучения закономерностей предложенного авторами количественного показателя и критерия заторовой ситуации выполнено длительное наблюдение за потоком автомобильного транспорта на нерегулируемом кольцевом пересечении, которое осуществлялось в течение января и февраля 2023 г. В результате статистической обработки полученного массива информации изучены закономерности предложенного показателя состояния транспортного потока, определены параметры «скользящего окна» (ширина и сдвиг по времени), обеспечивающие приемлемое структурирование этого показателя. Выполнена проверка предложенного авторами количественного критерия образования заторов автомобильного транспорта. В результате натурного наблюдения установлено, что на выбранном кольцевом пересечении отсутствуют направления движения, на которых могут генерироваться заторовые ситуации, движение по кольцевому пересечению организовано рационально. Настоящее исследование (вместе с ранее представленными публикациями об изучении движения на Х- и Т-образных пересечениях) свидетельствует, что целесообразно использовать разработанные авторами количественный показатель состояния и индикатор формирования транспортного затора как для оперативного определения угрозы возникновения заторовых ситуаций, так и для оценки качества организации движения транспорта на городских регулируемых и нерегулируемых пересечениях.

Рассматриваются вопросы применения материалов, которые будут выполнять функцию антикоррозионной защиты элементов пролётного строения, а также будут предотвращать получение травм на надземных пешеходных переходах из-за обледенения (гололёда) пешеходных зон. Также приводятся результаты анализа необходимости применения некоторых конструктивных улучшений надземных пешеходных переходов, которые будут предотвращать дальнейшее перемещение влаги на металлические части пролета надземных пешеходных переходов. Описаны основные проблемы повреждения антикоррозионной защиты металлических надземных пешеходных переходов с анализом воздействия на них агрессивных сред. Представлено описание международного опыта борьбы с гололёдом на объектах транспортной инфраструктуры. Приведены пути решения вопросов предотвращения повреждения гидроизоляции и способы недопущения или быстрого устранения гололёда, такие как: - создание системы мониторинга с помощью искусственного интеллекта для привлечения дополнительного персонала для очистки пешеходных переходов на основе аналитических данных; - создание диспетчерской службы с использованием машинного зрения для распознания изображений, что позволяет в режиме реального времени передавать сигнал в диспетчерскую службу о необходимости произвести уборку снега и гололеда на надземном пешеходном переходе, тем самым позволив перераспределить и использовать рабочий персонал и технику более эффективно; - использование гофрированной решетки из оцинкованной стали; - использование двуслойных покрытий из резиновой крошки; - использование модульных резиновых плиток, защищающих основные конструкции от повреждения и обеспечивающих хорошее сцепление с поверхностью; - использование в зимний период времени резиновых рулонных материалов; - строительство тёплых металлических надземных переходов с отопительной системой.

Текстура макрошероховатости переходных зон деформационных швов автодорожных мостовых сооружений при эксплуатации влияет на их способность к истиранию; возникновению полос наката; увеличение шума при проезде транспортных средств; на изменение коэффициента сцепления; однородность распределения активных выступов, взаимодействующих с шинами колес транспортных средств; вероятность колееобразования; неоднородность распределения противогололедных материалов и вероятность возникновения гололеда. Еще одной особенностью являются накопленные продольные и поперечные погрешности колееобразования, требующие предобработки числового ряда результатов измерения макрошероховатости. Имеется повышенный износ, а также вырывание зерен щебня из вяжущего. Поэтому в статистическом плане текстура макрошероховатости переходных зон ездового полотна не является стационарной. Применение морфологического подхода на этапе изучения научно-технического уровня технического нормирования макрошероховатости переходных зон деформационных швов мостовых сооружений позволило выявить основные показатели комплексной оценки их текстуры макрошероховатости: разновысотность, разноглубинность, расстояние между средними линиями разновысотности и разноглубинности, разнодлинность. Результаты аналитического обзора позволили обосновать перспективность дальнейшего исследования макрошероховатых дорожных покрытий, которые отличаются повышенной разновысотностью выступов и разноглубинностью впадин, а также разнодлинностью между выступами. При проведении строительного контроля было установлено, что значительная часть переходных зон деформационных швов мостовых сооружений не имеет текстуры макрошероховатости. Отсутствие текстуры макрошероховатости на данных переходных зонах является нарушением требований безопасности дорожного движения по показателю коэффициента сцепления. Впервые определены статистические показатели разнодлинности для участка макрошероховатого покрытия. К практическому применению предлагаются новые принципы технического нормирования и регулирования макрошероховатых переходных зон деформационных швов мостовых сооружений.

Приведен обзор исследований о возможности и перспективе применения переработанного бетона в качестве заполнителя для асфальтобетонной смеси. Рассматривается вопрос эффективности и экологической целесообразности включения переработанного бетона в технологию производства асфальтобетонных смесей. Обсуждается необходимость поиска устойчивых и экономически выгодных решений в дорожном строительстве и текущем содержании автомобильных дорог с использованием переработанного бетона. В качестве методов исследования используются: патентный поиск, систематизация, описание и анализ. Аналитический обзор информации выполняется по результатам отечественных и зарубежных статей, связанных с темой вторичных заполнителей и практического опыта их использования. Подробно описываются различные методы получения бетонного лома и представлены результаты испытаний образов асфальтобетонной смеси с добавлением заполнителей, содержащих вторичный заполнитель. Полученные результаты демонстрируют, что использование переработанного бетонного лома в качестве заполнителя горячей асфальтобетонной смеси является целесообразной и эффективной технологической операцией. Свойства полученного материала соответствуют действующим нормативным документам стран, проводящих исследование. В процессе выполнения исследования, а также анализа полученных результатов были рассмотрены различные иностранные работы по приготовлению горячего асфальтобетона. Установлено, что асфальтобетон, приготовленный на основе вторичного заполнителя, соответствуют предъявляемым стандартам качества. Подчеркивается потенциал переработанного бетона в качестве экологически чистого и экономически выгодного компонента для производства асфальтобетонных смесей. Таким образом, используя полученные знания, можно заключить, что исследование применения переработанного бетонного лома в качестве заполнителя для горячей асфальтобетонной смеси с точки зрения геоники является актуальным на сегодняшний день.

Зона устройства деформационного шва на мостовых сооружениях является одним из самых проблемных элементов мостовых сооружений на автомобильных дорогах Республики Беларусь. При обследовании мостовых сооружений состояние деформационных швов, как правило, оценивается визуально. Такой метод оценки легко реализуем и не требует больших затрат времени, однако по сути является экспертным и требует определенного опыта и высокой квалификации специалистов. Предлагается три новых метода инструментальной диагностики деформационных швов: термографический, виброаналитический и по адаптированному показателю IRI. Предлагаемые методы позволяют выполнять более объективную инструментальную оценку состояния деформационных швов с точки зрения влияния на условия движения автомобилей по мостовому сооружению. Вопрос нарушения герметичности деформационных швов в данных исследованиях не рассматривался. Для двух методов предложены критические значения измеряемых параметров, при достижении которых необходимо выполнение ремонта зоны устройства деформационных швов. Все методы опробованы в полевых условиях. Представлены результаты измерений на нескольких мостовых сооружениях, характерных для Республики Беларусь, с железобетонными рёбристыми пролётными строениями. Предлагаемые методы могут найти применение при проведении регулярных обследований мостовых сооружений, а также мониторинге. Позволяют оценить состояние шва и прилегающих участков дорожного покрытия без ограничения движения по сооружению. Предложенные критические значения измеряемых параметров развивают теорию долговечности деформационных швов. Развитие методов оценки состояния деформационных швов позволяет более точно отслеживать момент наступления их критического состояния, требующего вмешательства ремонтных служб, и, как следствие, ведет к повышению надежности и долговечности всего мостового сооружения.

Рассматриваются вопросы, связанные с определением давления грунта на конструкцию водопропускных труб в насыпи. Отмечается, что определение давления на водопропускные трубы связано с некоторыми трудностями, вызванными характером взаимодействия сооружений и окружающего грунтового массива, а также многообразием и сложностью однозначного учета грунтовых условий. Давление грунта определяется целым рядом факторов, таких как жесткость трубы, условия укладки, принятое основание, и другими. Рассматриваются основные моменты становления наиболее известных и до сих пор актуальных отечественных и зарубежных теорий расчета давления грунта, модели распределения давления, принятые допущения, ограничения и то, как учитываются упомянутые факторы, а также принципы зарубежной практики прямого и непрямого проектирования жестких бетонных водопропускных труб. Приводится анализ стандартов определения давления грунта на водопропускные трубы: СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы» (Россия), AASHTO LRFD Bridge Design Specifications (США), Standard AS/NZS 3725 (Новая Зеландия и Австралия). Для каждого стандарта рассматривается несколько загружений с учетом их специфики. При этом в качестве переменных принимаются характеристики водопропускной трубы, основания и окружающего грунта. В результате расчета анализируются значения вертикального и бокового давления грунта для жестких и гибких труб, учитываемые факторы и допущения, на основании чего делается вывод о преимуществах, недостатках и ограничениях каждого из упомянутых подходов, а также высказываются соображения о возможных направлениях перспективного развития и совершенствования норм.

Представлены проблемы термомеханических повреждений колес грузовых вагонов при их роспуске на немеханизированных горках. Колесо, которое в процессе башмачного торможения находится не на башмаке, осуществляет торможение скольжением по рельсу, что и является причиной образования на его поверхности термомеханических повреждений в виде односторонних ползунов. Предложена конструкция противоползунной системы, обеспечивающая возможность проворота колеса вокруг своей оси на некоторый угол, чтобы изменить поверхность торможения. Установка на тормозной позиции немеханизированной горки систем противоползунной системы не вносит изменений в практику технологии башмачного торможения. На основе математического моделирования проведен тепловой расчет для определения минимально допустимой длины торможения колеса в режиме юза для немеханизированной горки. В качестве граничного критерия оценки допустимой продолжительности юза принята температура на поверхности контакта неподбашмаченного колеса и рельса. На основе результатов проведенных исследований сделаны выводы о динамике формирования неравномерного изнашивания кругов катания колесных пар и решены вопросы оптимизации физико-механических характеристик разгружающего модуля противоползунной системы работающей в динамически нагруженных условиях эксплуатации. Режим юза как процесс при торможении отцепов на немеханизированных горках является частью технологического процесса, поэтому в работе была поставлена задача определить рациональную его длину, при которой сформированная при торможении поверхность контакта не будет переходить в стадию интенсивного изнашивания. Решен вопрос определения оптимальной твердости разгружающей балки и минимизации угла поворота колеса относительно рельса.

Представлены результаты исследования биопозитивных подходов к проектированию систем водоотведения для автомобильных дорог в условиях изменяющегося климата. Анализ проблемы показывает, что увеличение частоты и интенсивности экстремальных осадков, связанное с глобальными климатическими изменениями, создает дополнительные гидрологические нагрузки на дорожную инфраструктуру, что приводит к повышению риска размывов, подтоплений и разрушений земляного полотна. Для оценки гидрологических параметров использована статистическая модель Гумбеля, позволяющая прогнозировать интенсивность осадков с учетом их вероятностного характера. Проведены расчеты интенсивности осадков и пропускной способности водоотводных систем для различных периодов повторяемости (10, 100 и 1000 лет). Результаты анализа подтвердили необходимость уточнения расчетных методов и увеличения размеров водоотводных устройств для адаптации дорожной инфраструктуры к изменяющимся климатическим условиям. Особое внимание уделено интеграции биопозитивных подходов, направленных на снижение техногенных нагрузок и минимизацию негативного воздействия на природные экосистемы. Предложены рекомендации по использованию экологически устойчивых материалов, улучшению конструктивных решений и разработке комплексных моделей оценки биопозитивности объектов дорожно-строительного комплекса. Полученные результаты способствуют формированию научно обоснованных подходов к проектированию дорожной инфраструктуры, устойчивой к климатическим изменениям, и могут быть применены при разработке нормативных документов, а также в практической инженерной деятельности.

Асфальтобетоны представляют собой композиционный материал, состоящий из минеральных материалов различного гранулометрического состава и битума. Для регулирования физико-механических и эксплуатационных показателей асфальтобетонов в состав асфальтобетонной смеси вводят дополнительные компоненты. Использование в составе асфальтобетонов различных добавок требует уточнения классической схемы производства асфальтобетонной смеси, определения последовательности введения добавки и технологических режимов ее производства. В большинстве опубликованных работ по использованию структурорегулирующих добавок в составе асфальтобетона не рассматриваются вопросы технологии производства асфальтобетонной смеси. Как правило, в исследованиях указаны полученные результаты без упоминания технологических режимов, в том числе очередности смешивания компонентов. На примере использования измельченных отходов полиэтилена низкого давления в качестве структурорегулирующей добавки проведено исследование по установлению характера влияния на физико-механические показатели асфальтобетонов процесса смешивания. Анализ полученных показателей асфальтобетонных образцов с частицами полиэтилена низкого давления и вычисленные коэффициенты вариации и осцилляции показали, что на качество асфальтобетонной смеси процесс смешивания оказывает значительное влияние. Установлено, что физико-механические показатели образцов асфальтобетона могут варьироваться в пределах 6-15 %, что указывает на формирование существенной неоднородности асфальтобетонной смеси и, как следствие, асфальтобетон будет иметь значительную неоднородность своей структуры при промышленном выпуске. Установлено, что для обеспечения высокой степени композиционной однородности структуры асфальтобетона при использовании в его составе измельченного полиэтилена низкого давления необходимо его вводить в состав асфальтобетонной смеси на этапе смешивания каменных материалов. Битум добавляется в смесь после перемешивания каменных материалов с частицами полиэтилена низкого давления. Такой порядок смешивания обеспечивает минимальное время приготовления асфальтобетонной смеси, снижение потребления энергетических ресурсов, обеспечение эффективности технологии утилизации тары из полиэтилена низкого давления. На примере использования полиэтилена низкого давления в качестве структурорегулируюшей добавки показано влияние процесса смешивания в технологии производства асфальтобетонных смесей на физико-механические свойства асфальтобетона.