книги / Совершенствование метода вибродиагностики технического состояния элементов дорожных конструкций и кольцевых стендов

ем автономных вибродатчиков, оснащенных модулем памяти и радиоблоком.

Подобные вибродатчики можно устанавливать непосредственно в асфальтобетонное покрытие при строительстве.

Данные с датчиков снимаются по высокочастотному радиоканалу. Возможно компьютерное управление с применением технологий Bluetooth или Wi-Fi. В таком случае процесс диагностики и принятия решения становится весьма оперативным.

В Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ) спроектирован и построен универсальный испытательный комплекс для дорожных одежд и автомобильных шин, который по ряду параметров существенно превосходит зарубежные аналоги (рис. 4.13).

Рис. 4.13. Внешний вид универсального испытательного комплекса для дорожных одежд и автомобильных шин МАДИ

Комплекс состоит из двух кольцевых испытательных стендов диаметром 30 м. Один стенд моделирует нагрузку от легкового автомобиля (до 0,6 т на колесо) и обеспечивает скорость движения колеса до 140 км/ч.

141

Второй моделирует нагрузку от грузового автомобиля (до 7 т на колесо) и обеспечивает скорость движения до 80 км/ч. Ширина дорожного покрытия 3,75 м.

На каждом стенде одновременно может быть уложено до трех секций из различных асфальтобетонов протяженностью участков по 31,4 м площадью 116 м2, что обеспечит возможность осуществить сравнительные испытания материалов в абсолютно идентичных условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации, а также выбрать наиболее перспективные материалы и оптимальные технические решения.

Конструкция стендов обеспечивает возможность одновременной оценки действия на дорожное покрытие шипованных и нешипованных шин, ведущих и ведомых колес.

4.7. Рекомендации по практическому использованию разработанного способа

Авторами проведен анализ возможности включения разработанного способа оценки технического состояния конструкции автомобильной дороги в отраслевую систему диагностики автомобильных дорог.

Теоретически были проработаны технические решения создания манипулятора для передвижной дорожной диагностической лаборатории по подъему-опусканию датчика виброскорости на дорожное покрытие и закреплению на нем для производства цикла измерения.

Однако данное предложение было признано неудачным с точки зрения низкой производительности диагностических работ.

Более удачным оказалось применение разработанного способа для экспресс-диагностики конструкций автомобильных дорог на кольцевом отраслевом испытательном стенде Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета. Руководитель разработки – канд.

142

техн. наук, доцент Ю.Э. Васильев. Получен акт внедрения использования разработанного способа на этом кольцевом стенде.

Помимо этого оказалось эффективным использование данного способа для оценки технического состояния деформационных швов и переходных плит мостовых сооружений, искусственных неровностей («лежачих полицейских»), дорожных конструкций в районе водопропускных труб, участков разгонаторможения на автобусных остановках, в местах опытноэкспериментального применения дорожных инноваций, а также на границах конструктивных слоев и конструкций автомобильных дорог.

В целом способ может быть рекомендован в качестве способа научных исследований динамического поведения конструкций автомобильных дорог под воздействием транспортного потока и экспресс-метода уточняющего (дополнительного) исследования для спорных ситуаций на диагностируемых участках автомобильных дорог и мостовых сооружений.

Выводы по гл. 4

После проезда автомобильного транспорта по исследуемому участку автодороги в теле дорожной конструкции генерируются затухающие колебания, которые можно зафиксировать на расстоянии 1,5 м от полосы наката на поверхности дорожного покрытия.

Наиболее объективными условиями проведения экспрессанализа технического состояния автомобильной дороги являются скорость движения транспортного средства 30 км/ч, применение легкового автомобиля.

В качестве интегрального диагностического признака оценки технического состояния дорог предлагается применение расчетной разницы площадей спектров виброскорости эталонного и действующего участков или состояний одного участка автомобильной дороги. Данный вывод подтвержден кор-

143

реляцией значения интегрального диагностического признака с техническим состоянием участков, рекомендованных для исследования органом управления дорожным хозяйством.

При использовании легкового автомобиля в качестве источника колебаний на скоростях до 60 км/ч значение интегрального диагностического признака должно быть в пределах 0,1 мм/с, при этом площадь спектра виброскорости не должна превышать 5 мм/с, в противном случае необходимо проводить более детальные исследования технического состояния автомобильной дороги.

Оказалось удачным применение разработанного способа для экспресс-диагностики конструкций автомобильных дорог на кольцевом отраслевом испытательном стенде Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета.

Способ может быть рекомендован в качестве способа научных исследований динамического поведения конструкций автомобильных дорог под воздействием транспортного потока и экспресс-метода уточняющего (дополнительного) исследования для спорных ситуаций на диагностируемых участках автомобильных дорог и мостовых сооружений.

144

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная исследовательская работа содержит новые научно обоснованные результаты, позволившие решить важную прикладную задачу совершенствования метода вибродиагностики технического состояния элементов дорожных конструкций и кольцевых стендов.

По результатам работы можно сделать следующие основные выводы:

1.Экспериментально-теоретические исследования позволили разработать метод оценки технического состояния дорожной конструкции. Предлагаемый метод основан на регистрации колебаний поверхности покрытия, генерируемых проезжающим транспортом с помощью разработанной методики регистрации характеристик отклика автомобильной дороги от динамического воздействия транспортных средств.

2.Разработанный аналитический метод позволил провести эксперименты по оценке динамического воздействия транспортных средств на дорожную конструкцию. Результаты проведенных экспериментальных исследований совпадают с результатами отчетов Дорожного комитета Пермского края по диагностике сети автомобильных дорог.

3.Анализ данных экспериментальных исследований показал, что наиболее удобными и наглядными являются испытания на низких скоростях движения автомобиля, это обусловлено более низкой частотой генерируемых колебаний и более высоким уровнем виброскорости. При этом сравнение спектров при проезде легкового и грузового автомобиля по одному

итому же участку в идентичных условиях показало, что достаточный для формирования оценки уровень колебаний создается в обоих случаях, таким образом, для проведения экспрессдиагностики достаточно использовать легковой автомобиль.

4.Предлагаемая методика оказывается достаточно точной для определения небольших отклонений от нормы. Для опре-

145

деления граничных условий проведения исследований по техническому состоянию достаточно пользоваться следующим правилом: при использовании легкового автомобиля в качестве источника колебаний на скоростях до 60 км/ч значение интегрального диагностического признака должно быть в пределах 0,1 мм/с, при этом площадь спектра виброскорости не должна превышать 5 мм/с, в противном случае необходимо проводить более детальные исследования состояния автомобильной дороги.

5.Установлен интегральный диагностический показатель технического состояния дороги, определяемого на основе характеристик виброколебаний дорожной конструкции и кольцевого стенда.

6.Разработана методика принятия решения о техническом состоянии дорожной конструкции на основе применения математического моделирования и метода нечеткой логики.

Использование результатов исследования позволит более эффективно проводить работы по строительству, ремонту и содержанию автомобильных дорог, обеспечить требуемые транс- портно-эксплуатационные характеристики, сохранность автомобильных дорог и безопасность дорожного движения.

146

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Авдеев Б.А. Техника определения механических свойств материалов. – М.: Машиностроение, 1965. – 488 с.

2.Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / А.Н. Авдеев [и др.]; под ред. Д.А. Поспе-

лова. – М.: Наука, 1986. – 312 с.

3.Обеспечение сохранности автомобильных дорог при воздействии транспортных средств / В.К. Апестин [и др.]. – М.: Информавтодор, 2001. – 72 с.

4.Бартоломей А.А. Механика грунтов: учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2001. – 241 с.

5.Бахрах Г.С. Модель оценки срока службы дорожной одежды нежесткого типа // Наука и техника в дорожной отрас-

ли. – 2002. – № 2. – С. 17–20.

6.Белоногов Л.Б., Кароид Е.И., Кычкин В.И. Определение механических свойств дорожной конструкции методом параметрической идентификации // Наука и техника в дорожной отрасли. – 1999. – № 3. – С. 19–21.

7.Беляев Д.С. Оценка состояния дорожных конструкций анализом спектра виброскорости при проезде транспортных средств // Строительные материалы. – 2012. – № 5. – С. 68–84.

8.Подсистема информационного обеспечения вибродиагностики автомобильных дорог / Л.Б. Белоногов [и др.] // Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог: материалы науч.-техн. конф. – Пермь, 2002. –

С. 69–73.

9.Бартоломей А.А., Кычкин В.И., Беляев Д.С. Методика оценки деформационных свойств грунтов земляного полотна транспортных сооружений // Проблемы строительного комплекса России: материалы VII Междунар. науч.-техн. конф. –

Уфа, 2003. – С. 99.

10.Разработка и апробация метода оценки технического состояния грунтов земляного полотна транспортных сооруже-

147

ний / Д.С. Беляев [и др.] // Дороги России XXI века. – 2005. –

№3 (25). – С. 76–80.

11.Способ оценки состояния дорожных конструкций: пат. 2350918 C1 Рос. Федерация / Л. Б. Белоногов, Ю.В. Акулич,

Д.С. Беляев. – Опубл. 03.07.2007.

12.Васильев А.П., Сиденко В.М. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. – М.:

Транспорт, 1990. – 304 с.

13.ВСН 52–89. Указания по оценке прочности и расчету усиления жестких дорожных одежд.

14.ВСН 24–88. Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог.

15.ГОСТ 30416–96. Грунты. Лабораторные испытания.

16.Жилин С.Н., Ермолаев В.И. Современные автоматизированные технические средства диагностики автомобильных дорог. Обзорная информация / Гос. служба дор. хоз-ва Мин-ва транспорта РФ. – М.: Информавтодор, 2002. – 60 с.

17.Евгеньев И.Е., Тулаев А.Я., Порожняков В.С. Операционный контроль качества земляного полотна и дорожных одежд. – М.: Транспорт, 1985. – 224 с.

18.Заде Л. Понятие лингвистической переменной и ее применение к принятию приближенных решений. – М.: Мир, 1976. – 165 с.

19.Заворицкий В. И., Справочник по проектированию дорожных одежд. – Киев: Будiвельник, 1983. – 104 с.

20.Илиополов С.К., Селезнев М.Г., Углова Е.В. Динамика дорожных конструкций / Ростов. гос. строит. ун-т. – Ростов-н/Д., 2002. – 258 с.

21.Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. – М.: Радио и связь, 1982. – 147 с.

22. Коган А.Я. Динамика пути и его взаимодействие с подвижным составом. – М.: Транспорт, 1997. – 326 с.

148

23.Коганзон М.С., Яковлев Ю.М. Теория и методы расчета нежестких дорожных одежд // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2000. – № 4. – С. 22–23.

24.Маквецов Е.Н. Цифровое моделирование вибраций

врадиоконструкциях. – М.: Сов. радио, 1976. – 118 с.

25.Милов В.А. Устройства для контроля прочности. – М.: Машиностроение, 1976. – 126 с.

26.Носов В.П. Принципы прогнозирования повреждений дорожных одежд // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2001. – № 2. – С. 24–27.

27.ОДН 218.0.006–2002. Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог / Мин-во транспорта РФ; Ро-

савтодор. – М., 2002. – 20 с.

28.ОДН 218.1.052–2002. Оценка прочности нежестких дорожных одежд.

29.Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. – М.: Наука, 1981. – 194 с.

30.Поляков С.В. Сейсмостойкие конструкции зданий. –

М.: Высш. шк., 1983. – 304 с.

31.Проектирование дорожных одежд для движения большегрузных автомобилей / Б.С. Радовский [и др.]. – Киев:

Будiвельник, 1989. – 168 с.

32.РСН 66–87. Инженерные изыскания для строительства. Технические требования к производству геофизических работ. Сейсморазведка.

33.СНиП 2.05.02–85. Автомобильные дороги. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 56 с.

34.СНиП 3.06.03–85. Автомобильные дороги. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

35.СНиП 3.02.01–87. Земляные сооружения, основания и фундаменты.

36.СТ СЭВ 5497–86. Дороги автомобильные международные. Определение несущей способности дорожных конст-

149

рукций и их конструктивных слоев установкой динамического нагружения (УДН).

37.Смирнов А.В. Прикладная механика дорожных и аэродромных конструкций: учеб. пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 1993.

38.Смирнов А.В., Илиополов С.К., Александров А.С. Динамическая устойчивость и расчет дорожных конструкций: учеб. пособие. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. – 187 с.

39.Трофименков Ю.Е., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. – М.: Стройиздат, 1981. – 215 с.

40.Установка динамического нагружения Дина-3М / Паспорт КБ 0024.00.00.000.ПС / Саратов. науч.-произв. центр «Росдортех». – Саратов, 2002. – 12 с.

41.Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем. – М.: Машиностроение, 1970.

42.Черкасов И.И. Механические свойства грунтов в дорожном строительстве. – М.: Транспорт, 1976. – 247 с.

43.Шнеерсон М.Б., Майоров В.В. Наземная сейсморазведка с невзрывными источниками колебаний. – М.: Недра, 1980. – 205 с.

44.Элти Дж., Кумбс М. Экспертные системы: концепции

ипримеры / пер. с англ. и предисл. Б.И. Шитикова. – М.: Финансы и статистика, 1987. – 191 с.

45.О техническом регулировании: Федер. закон от 27 де-

кабря 2002 г. № 184-ФЗ.

150