СТРОИТЕЛЬСТВО. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Точки, принадлежащие сечению № I, являются рабочими. Через каждую точку этого сечения проходит линия предполагаемого стока. В сечении II аккумулируется вода и стекает вниз по уклону. Слой стока этого сечения при его определенной ширине может оказывать влияние на результаты измерений в точках сечения I. Для пояснения этого обстоятельства рассмотрим последнюю точку № 13,
вкоторой сечения I и II пересекаются. В результате пересечения траекторий стока глубина воды в точке 13 обуславливается глубиной воды, стекающей по обоим сечениям. С увеличением ширины слоя стока в сечении II влияние будет оказываться на глубину стока и
вдругих точках сечения I. Таким образом, сечение II позволяет выявить точки сечения I, в которых увеличение глубины слоя стока имеет характер, отличающейся от предполагае-
мого по формуле (1). Сечение III необходимо для оценки возможности стока воды в поперечном направлении.
Для каждой точки сечения № I определена длина стока (расстояние течения воды от продольного водораздела до точки). Расчет длины слоя стока выполнялся по формуле:
|
|
|
|
|
i |
пр |
2 |
|
|
L |
m |
b |
т |
|
1 |
|
|
(2) |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
iп |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Кратчайшие расстояния bт от продольного водораздела до каждой точки измерялись при помощи металлической рулетки. Схема определения длины слоя стока показана на рисунке 2, а результаты даны в таблице 2 .
На рисунке 3 представлен фрагмент измерения глубины слоя стока.
L |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2, |
20 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
ТР |
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
m |
5 |
7 |
|
Се |
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
, |
||
, |
|
|
|
|
|
|
8 |
|
8 |
|
че |
н |
|
|
|
|
|
|
|
ие |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
№1 |
5,67 |
Предполагаемые |
|
|
|
|
|
|
траектории стока |
|
|
|
|
№2 |
|||
|
|
Рис. 2. Схема определения длин стоков Lт от продольного |
|
|||||
|
|
водораздела до точек измерений |
|
|
||||
Таблица 2 - Результаты определения длин стока
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
точки |
|||||||||||||
bm, м |
0 |
0,68 |
1,37 |
2,05 |
2,73 |
3,42 |
4,1 |
4,78 |
5,47 |
6,15 |
6,83 |
7,52 |
8,5 |
Lm, м |
0 |
0,82 |
1,64 |
2,46 |
3,29 |
4,11 |
4,93 |
5,75 |
6,57 |
7,39 |
8,22 |
9,03 |
10,22 |
В ходе экспериментальных работ установлено, что направление и длина слоя стока зависит от геометрических характеристик проезжей части. Траектория стока (рисунок 3) совпадает с отрезками Lm (рисунок 2). Результаты расчета по формуле (2) соответствуют измеренной длине стоков, проходящих через точки сечения I. Так же установлено, что в сечении III сток отсутствует, а в сечении II формируется дополнительный сток воды. Это
объясняется тем, что стекающая вода аккумулируется в прибордюрной части и далее течет в продольном направлении. Ширина этого стока зависит от интенсивности дождя, геометрических характеристик проезжей части и расстояния между дождеприемниками.
Вестник СибАДИ, выпуск 3 (21), 2011 |
31 |
СТРОИТЕЛЬСТВО. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ |
|
|
На рисунке 4 приведены результаты расче- |
|
та и экспериментальные значения глубины |
|
слоев стока, проходящих через точки сечения I. |
|
Данные рисунка показывают, что форму- |
|
ла (1) дает вполне удовлетворительные ре- |
|
зультаты при расчете глубины слоя стока и |
|
может быть применена при решении различ- |
|
ных задач. |
|
Одной из таких задач является определе- |
|
ние расстояний между точечными дождепри- |
|
емниками [2, 3] из условия не допущения сни- |
|
жения коэффициента сцепления ниже тре- |
|
буемых значений. |
|
Такое условие будет обеспечено в том |
|
случае, если глубина слоя стока, определяе- |
|
мая по (1) не превысит некоторого критическо- |
|
го значения, зависящего от скорости движе- |
|
ния, параметров шероховатости покрытия, |
|
глубины вдавливания зерна каменного мате- |
|
риала в шину. |
|
Критическая глубина слоя стока может |
Рис.3. Измерение глубины стока в точке |
быть определена по формуле [1]: |
№ 13 сечения I |
|
Рис. 4. Экспериментальная и расчетная глубина слоя стока в точках сечения I |
|
1 - 3 – измеренные значения глубины слоя стока при а 0,17, 0,32 и |
|
0,54 мм/мин; 4 - 6 – вычисленные значения глубины слоя |
|
стока при а 0,17, 0,32 и 0,54 мм/мин. |
|
32 |
Вестник СибАДИ, выпуск 3 (21), 2011 |
СТРОИТЕЛЬСТВО. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
hст кр Rср hвд |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Rг пр |
|
|
|
|
|
|
||
1,2473 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
тр |
|
0,4861 |
тр |
|
0,598 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
мах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
мах |
|
|
|
|||||
ln |
|
|
|
|
|
|
|
|
сц тр к |
|
|
|
|
,(3) |
||
|
|
|
тр |
|
2 |
1,3591 |
тр |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0,399 |
|
|
|
|
|
|
1,2226 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
мах |
|
мах |
|
|
|
|
|
||||
где Rср – средняя высота выступов шероховатости покрытия, мм; hвд – величина вдавливания зерен каменного материала в шину, мм; Rг(пр) – предельные значения средней высоты выступов для гладких покрытий, 0,5
мм; тр и мах – требуемая и основная максимальная допускаемая ГИБДД (90 км/ч) скорость движения по дорогам общего пользования, км/ч.
Величина вдавливания зерен каменного материала в шину может рассчитываться по различным формулам [1, 3, 5]. При этом она зависит от ряда факторов: нагрузки на колесо, давления воздуха в шине, свойств резины беговой дорожки шины, размеров зерен каменного материала и т.п. Поэтому для разных шин значение hвд не одинаково. Ориентируясь на шину российского имитатора (ПКРС-2У), авторы рассчитали вдавливание зерен в шину (таблица 3).
Таблица 3 – Рекомендуемые значения вдавливания зерна каменного материала в шину
Усредненный раз- |
Вдавливание зерна в шину, мм при норме расхода каменного материала |
||||||||
мер зерна, мм |
(м3/100м2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
|
1 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
5 |
0,33 |
|
0,30 |
0,29 |
0,27 |
0,26 |
0,24 |
0,23 |
0,22 |
10 |
1,03 |
|
0,96 |
0,91 |
0,85 |
0,81 |
0,77 |
0,74 |
0,71 |
15 |
2,03 |
|
1,90 |
1,78 |
1,68 |
1,59 |
1,52 |
1,45 |
1,39 |
20 |
3,29 |
|
3,06 |
2,87 |
2,71 |
2,57 |
2,45 |
2,34 |
2,24 |
25 |
4,77 |
|
4,44 |
4,17 |
3,93 |
3,73 |
3,55 |
3,39 |
3,25 |
Положив равенство (предельное условие) между (1) и (3) и решив полученное уравнение относительно длины слоя стока, получим формулу для определения ее критической величины:
L |
|
30 i |
0,588 |
|
|
|
30 |
|
i |
0,588 |
|
|
|
|
|
|
||
h |
|
R |
|
h |
x |
|||||||||||||
а n к |
|
|
|
|
||||||||||||||
кр |
|
|
|
|
ст кр |
|
а n к |
|
ср |
вд |
(4) |
|||||||
x |
|
|
|
|
2 Rг пр |
|
|
|
|
|
|
|||||||
1,2473 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
тр |
|
0,4861 |
|
|
тр |
|
0,598 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
мах |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
мах |
|
|
|
|
|
|||||
L |
b |
|
а
Рис. 5. Схема для определения расстояний между дождеприемными устройствами
|
|
|
|
|
сц тр к |
|
|
|
Из анализа расчетной схемы следует, что |
||
ln |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для обеспечения сцепных качеств необходи- |
|
|
|
|
2 |
|
1,3591 |
|
|
|
|||
|
|
тр |
|
|
|
(5) |
мо выполнение условия: |
|
|||
|
0,399 |
|
|
|
тр |
1,2226 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
мах |
|
|
мах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L a Lкр |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(6) |
|
На рисунке 5 приведена схема для расче- |
|
||||||||||
При этом расстояние между дождеприемны- |
|||||||||||
та расстояний между дождеприемными уст- |
ми устройствами определяется по формуле: |
||||||||||
ройствами. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вестник СибАДИ, выпуск 3 (21), 2011 |
33 |
СТРОИТЕЛЬСТВО. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Sa Lкр L 30 
i
аn к
|
|
|
|
|
i |
2 |
(7) |
|
0,588 |
R |
h |
x |
b |
1 |
пр |
|
|
i |
|
|||||||
|
ср |
вд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
На рисунке 6 приведены результаты расчета расстояний между дождеприемными устройствами для 5-го ливневого района.
Такие же расчеты произведены для всех 10 ливневых районов РФ. Из анализа данных, рисунок 6, следует, что имеются условия, при которых расстояния между точечными дождеприемниками достаточно мало, что указывает на целесообразность устройства линейного сплошного водоотвода.
|
м |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние между |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дождеприемниками, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
20 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
3 4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|||
10 |
|
9 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0 |
65 |
70 |
|
75 |
80 |
85 |
90 |
95 |
100 |
|
|
|
60 |
|
|||||||||
|
|
|
|
Требуемая скорость движения, км/ч |
|
|||||||
|
|
|
|
1–9 – соответственно при Rср=1; 2; 3; 4; |
||||||||
|
|
|
|
5; 6; 7; 8 и 9 мм |
|
|
|
|
||||
Рис. 6. Требуемые расстояния между точечными дождеприемными устройствами наружной и подземной дождевой канализации в пятом ливневом районе
Вывод
Таким образом, формула (7) уточняет ранее предлагаемый авторами метод [2, 3] и может использоваться для расчета расстояний между точечными дождеприемными устройствами, дополняя нормативные гидравлические методы проектирования дождевой канализации.
Библиографический список
1.Александров А.С. Критерии проектирования шероховатых асфальтобетонных покрытий из условия обеспечения безопасности движения [Текст] /А.С. Александров, Н.П. Александрова, Т.В. Семенова // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2009. – №2. – С. 66 – 73.
2.Александров А.С. Обеспечение сцепных качеств асфальтобетонных покрытий городских дорог и улиц при проектировании сети дождевой канализа-
ции [Текст] / А.С. Александров, Т.В. Семенова // Вестник МАДИ (ГТУ). – 2009. - №2 (17). – С. 29 – 32.
3.Александров А.С. О проектировании шероховатости дорожных покрытий и дождевой канализации по условиям безопасности движения [Текст] /А.С. Александров, Н.П. Александрова, Т.В. Семенова // Автомобильная промышленность. – 2008. – №8. – С. 36-38.
4.Малышев А.А. Эксплуатация автомобильных дорог и безопасность дорожного движения [Текст] / А.А. Малышев // Совершенствование организации и технологии ремонта и содержания автомобильных дорог. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2001. – С. 46 –
5.Немчинов М.В. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движения автомобиля [Текст] /М.В Немчинов – М: Изд-во Транспорт, 1985.–231 с.
6.Новизенцев В.В. Скорость, дорожные условия и безопасность движения [Текст] /В.В. Новизенцев, Д.В. Оськин //Наука и техника в дорожной отрасли.
– 2007, № 3. – С. 7–10.
7.Hiersche E.U. Vergleichsmessungen zwischen dem Stuttgarter Reibungsmesser und der Sideway-force Coefficient Routine Investigation Machine im Hinblick auf Ihre Einsatzmoglichkeiten im Rahmen des Managements der Stra.enerhaltung, Forschungsauftrag Nr.: 04.129 G 85 C Forschungsgesellschaft fur Stra.enund Verkehrswesen FGSV, Bonn 1989, S. A7.33-41.
8.Kamplade J., Schmitz H. Erfassen und Bewerten der Fahrbahngriffigkeit mit den Messverfahren SRM und SCRIM Forschungsberichte, S.33-41, A10-A14, Bundesanstalt fur Stra.enwesen, Bereich Stra.enverkehrstechnik, Bergisch Gladbach 1984.
9.Wehner B., Schulze K.-H., Dames J., Lange H. Untersuchungen uber die Verkehrssicherheit bei Nasse Forschung Stra.enbau und Stra.enverkehrstechnik BMV, Heft 189, Bonn 1975, P. 3-31.
10.Stutze T. Volkswirtschaftlich gerechtfertigte Interventionswerte fur die Erhaltung von Bundesautobahnen /Dissertation von der Fakultät VI - Bauingenieurwesen und Angewandte Geowissenschaften der Technischen Universität Berlin zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Ingenieurwissenschaften – Berlin 2004. – 187 p.
EXPERIMENTAL EVALUATION OF DEEP-LAYER FLOW OF WATER ON ASPHALT PAVEMENT DURING THE RAINY SEASON
A.S. Aleksandrov, T.V. Semenova
The methodology and results of experimental evaluation of the depth of the layer of water flow, which is formed on the asphalt concrete during rain. Using the experimental data on the trajectory of water flow, the methodology of
34 |
Вестник СибАДИ, выпуск 3 (21), 2011 |
СТРОИТЕЛЬСТВО. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
calculation of the distances between the devices for water drainage.
Александров Анатолий Сергеевич – кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» Сибирской государственной автомобильно – дорожной академии (СибАДИ), Основное направление научных исследований - проектирование, строительство и эксплуатация автомобильных дорог; проектирова-
УДК 625.855.2
ние дорожных конструкций. Общее количество опубликованных работ - 50
E-mail: aleksandrov00@mail.ru
Семенова Татьяна Викторовна - доцент кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» Сибирской государственной автомобильно – дорожной академии (СибАДИ), Основное направление научных исследований - проектирование, строительство и эксплуатация автомобильных дорог. Общее количество опубликованных работ: 9.
E-mail: semenova_tv@sibadi.org
ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ ВРЕМЕНИ ПРОМЕРЗАНИЯ ТЕПЛОВОГО ДИОДА ОТ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ
И ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЕГО СОСТОЯНИЯ
Е. А. Бедрин, М. А. Завьялов, А. М. Завьялов
Аннотация. Установлены качественные характеристики зависимостей времени промерзания от теплофизических и температурных параметров его состояния таких, как: теплопроводность, объёмная теплоёмкость, интенсивность переходных процессов, температура замерзания материала теплового диода и среднезимняя температура воздуха.
Ключевые слова: тепловой диод, мерзлые грунты, теплофизические и температурные параметры, интенсивность переходных процессов.
Настоящая статья продолжает цикл работ |
тированию процессов влияния тепловых дио- |
[1, 2, 3, 4], посвященных математическому мо- |
дов дорожных насыпей на температурное поле |
делированию и вычислительному эксперимен- |
мерзлого грунтового основания (рисунок 1). |
Рис. 1. Земляное сооружение: 1 – грунтовая насыпь; 2 – слой водонасышенного водоудерживающего материала (грунта, диода); 3 – поверхность многолетнемерзлого грунтового основания; А – положение высокотемпературной (неустойчивой) вечной мерзлоты до возведения земляного полотна; Б – положение высокотемпературной (неустойчивой)
вечной мерзлоты после начала эксплуатации сооружения
Вестник СибАДИ, выпуск 3 (21), 2011 |
35 |