Особенности расчета поперечного изгиба оснований зимних автомобильных дорог на заболоченных грунтах

УДК

625.731.001.24

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2018.6.128

Аннотация

На обширных северных территориях Европейской России и Западной Сибири располагается значительная часть природных ресурсов: лес, нефть, газ и др. Освоение этих территорий затруднено в связи со слабым развитием транспортной сети и сильной степенью заболоченности, достигающей 55…70 %. Поэтому при освоении этих регионов особое внимание уделяется зимним автомобильным дорогам. Соблюдение определенных правил и технологии строительства дает возможность реализовать преимущества зимних дорог. Ввод их в эксплуатацию осенью сдерживается наличием незамерзших участков на переувлажненных заболоченных грунтах и болотах. Правильный выбор конструкции дорожной одежды и технико-экономическая обоснованность позволяют увеличить срок службы зимних дорог на болотах в соответствии с запланированными объемами вывозки древесины и улучшить их состояние. С помощью данных мероприятий и использования специальных методов расчета на прочность можно определить наименьшую толщину дорожного покрытия (слоя мерзлого торфа) для проезда транспортных средств и повысить сохранность дорог. Показано, что напряженно-деформированное состояние дорожной одежды зимних дорог и грунтовых массивов существенно отличаются. Зависимость механических свойств массива мерзлого торфа от температуры и изменение его размеров в основании дороги приводит к возникновению разных показателей механических свойств в отдельных точках массива. Слой мерзлого торфа на слое талого торфа прогибается как единое целое и в этом смысле аналогичен тонкой плоской плите. Установлено, что при симметричной нагрузке эпюры прогибов и напряжений в поперечном сечении дороги также симметричны, но при асимметричной нагрузке имеет место перекос полотна дороги. Для учета поперечного изгиба в расчеты введен коэффициент поперечного изгиба α. Приведены методика его определения и пример расчета.

Сведения об авторах

В.С. Морозов, д-р техн. наук, проф.
Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Се верной Двины, д. 22, г. Архангельск, Россия, 163002; e-mail: v.morozov@narfu.ru

Ключевые слова

напряжения, деформации, болото, торф, расчеты на прочность, поперечный изгиб

Для цитирования

Moрoзoв В.С. Особенности расчета поперечного изгиба оснований зимних автомобильных дорог на заболоченных грунтах // Лесн. журн. 2018. № 6. С. 128–137. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.6.128

Литература

1. Вайнгольц А.И. Прогноз несущей способности двухслойного основания на основе результатов анализа его напряженного состояния: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Волгоград, 2014. 24 с.
2. Микеладзе Ш.Е. Некоторые задачи строительной механики. М.; Л.: Гостехиздат, 1948. 268 с.
3. Морозов С.И. О расчете устойчивости рельсо-шпальной решетки // Лесн. журн. 1974. № 2. С. 45–50. (Изв. высш. учеб. заведений).
4. Морозов С.И. О критерии устойчивости железнодорожного пути // Тр. АЛТИ. Вып. XXVIII: Исследования по механизации лесоразработок и транспорту леса. Архангельск, 1971. С. 60–67.
5. Морозов В.С. Расчет и проектирование оснований зимних дорог на болотах: учеб. пособие. Архангельск: АГТУ, 1999. 235 с.
6. Морозов В.С. Расчет на прочность оснований зимних дорог на заболоченных грунтах // Лесн. журн. 2012. № 6. С. 58–65. (Изв. высш. учеб. заведений).
7. Шапошников Н.А. Вероятностный расчет балки на неоднородно деформируемом основании на действие динамической нагрузки: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Волгоград, 2013. 25 с.
8. Шахуньянц Г.М. Путь и путевое хозяйство: учеб. пособие. М.: Трансжелдориздат, 1949. 632 с.
9. Шахуньянц Г.М. Железнодорожный путь: учеб. для студентов и аспирантов вузов железнодорожного транспорта. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1987. 479 с.
10. Янковский Л.А. К расчету круглой плиты на двухслойном упругом основании // Строительная механика и расчет сооружений.1963. № 1. С. 44–45.
11. Frejacques J.L. Construction de routes sur terrains compressibles. Revue generale des routes et des aerodromes, 1977, nо. 535, pp. 11–15, 85–86.
12. Lutz E. Dammbau ohne Beseitigung weicher Bodenschichten. Straßenbau – Techn., 1973, B. 26, N. 19, S. 32–34.

Поступила 21.06.18

Ссылка на английскую версию:

Aspects of Cross Bending Calculation for Winter Road Bases on Boggy Grounds

UDC 625.731.001.24.128
DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.6.128

Aspects of Cross Bending Calculation for Winter Road Bases on Boggy Grounds

V.S. Morozov, Doctor of Engineering Sciences, Professor
Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 22, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; e-mail: v.morozov@narfu.ru

There is a significant part of natural resources such as forest, oil, gas, etc. in the vast northern territories of European Russia and Western Siberia. Invasion of these territories is difficult due to the poor development of the traffic network and a high degree of swampiness reaching 55–70 %. Therefore, special attention in the development of these regions is paid to winter roads. Observance of certain rules and construction technology allows realization of winter roads advantages. Putting them into operation in autumn is constrained by the presence of unfrozen road sections on water-logged boggy grounds and swamps. The right choice of road topping and technical and economic validity allow increasing lifetime of the winter roads on swamps according to the planned volumes of wood removal and improving them. It is possible to determine the smallest thickness of road pavement (layer of frozen peat) for the passage of vehicles and increase the duration of road life with the help of these measures and the use of special methods of structural analysis. It is shown that the stressstrain behavior of the winter road topping significantly differs from the soil body road topping. Dependence of mechanical properties of the frozen peat area on the temperature and change of its dimensions in the road base leads to the generation of various indicators of mechanical properties in discrete points of the area. A frozen peat layer on a thawed peat layer bends in block and in this sense it is similar to a thin flat plate. It was determined that epures of deflection and tension in the cross section of the road under the symmetrical load are also symmetrical, however, there is a roadway bowing under the asymmetrical load. Cross bending coefficient α is added into the calculations in order to take into account cross bending. Method of coefficient determination and an example of calculation are given.

Keywords: tension, deformations, swamp, peat, structural analysis, cross bending.

REFERENCES

1. Vayngol’ts A.I. Prognoz nesushchey sposobnosti dvukhsloynogo osnovaniya na osnove rezul’tatov analiza ego napryazhennogo sostoyaniya: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk [Forecast of Load-Carrying Capability of a Double-Layer Base on the Basis of Analysis Results of Its Tension: Cand. Tech. Sci. Abs.]. Volgograd, 2014. 24 p.
2. Mikeladze Sh.E. Nekotoryye zadachi stroitel’noy mekhaniki [Some Tasks of Structural Mechanics]. Moscow, Gostekhizdat Publ., 1958. 268 p. (In Russ.)
3. Morozov S.I. O raschete ustoychivosti rel’so-shpal’noy reshetki [Buckling Analysis of a Track Panel]. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 1974, no. 2, pp. 45–50.
4. Morozov S.I. O kriterii ustoychivosti zheleznodorozhnogo puti [Criteria of Stability of a Railway Track]. Tr. ALTI. Vyp. XXVIII: Issledovaniyа po mekhanizatsii lesorazrabotok i transportu lesa [Academic Papers of Arkhangelsk Forest Engineering Institute named after V.V. Kuibyshev. Iss. XXVIII: Research on Mechanization of Forest Exploitation and Forest Transportation]. Arkhangelsk, ALTI Publ., 1971, pp. 60–67.
5. Morozov V.S. Raschet i proyektirovaniye osnovaniy zimnikh dorog na bolotakh: ucheb. posobiye [Calculation and Design of Winter Road Bases on Wetlands: Educational Textbook]. Arkhangelsk, ASTU Publ., 1999. 235 p. (In Russ.)
6. Morozov V.S. Raschet na prochnost’ osnovaniy zimnikh dorog na zabolochennykh gruntakh [Strength Analysis of Winter Road Bases on Boggy Grounds], Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2012, no. 6, pp. 58–65.
7. Shaposhnikov N.A. Veroyatnostnyy raschet balki na neodnorodno deformiruemom osnovanii na deystviye dinamicheskoy nagruzki: avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk [Probability Calculation of a Beam on a Heterogeneous Deforming Base to Dynamic Load: Cand. Tech. Sci. Abs.]. Volgograd, 2013. 25 p.
8. Shakhun’yants G.M. Put’ i putevoye khozyaystvo: ucheb. posobiye [Railway Track and Track Facilities: Educational Textbook]. Moscow, Transzheldorizdat Publ., 1949. 632 p. (In Russ.)
9. Shakhun’yants G.M. Zheleznodorozhnyy put’: ucheb. dlya studentov i aspirantov vuzov zheleznodorozhnogo transporta [Railway Track: Textbook for Students and Postgraduate Students of Higher Educational Institutions of Railway Transport]. Moscow, Transport Publ., 1987. 479 p. (In Russ.)
10. Yankovskiy L.A. K raschetu krugloy plity na dvukhsloynom uprugom osnovanii [Calculation of a Round Plate on a Two-Layer Elastic Cushion]. Stroitel’naya mekhanika i raschet sooruzheniy [Structural Mechanics and Analysis of Constructions], 1963, no. 1, pp. 44–45.
11. Frejacques J.L. Construction de routes sur terrains compressibles. Revue generale des routes et des aerodromes, 1977, nо. 535, pp. 11–15, 85–86.
12. Lutz E. Dammbau ohne Beseitigung weicher Bodenschichten. Straßenbau – Techn., 1973, B. 26, N. 19, S. 32–34.

Received on June 21, 2018

---

For citation: Morozov V.S. Aspects of Cross Bending Calculation for Winter Road Bases on Boggy Grounds. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2018, no. 6, pp. 128–137. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.6.128