Диссертация (1173104), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для определения несущей способности элементов ограждений В.И.Шестериковым было проведено множество стендовых испытаний. Были полученыданные, позволяющие определить несущую способность каждого элементаограждения в отдельности. Первая ступень работы ограждения характеризоваласьдеформацией балки ограждения и полным смятием консоль-амортизатора (КА). Врезультате проведенных исследований была предложена конструкция ограждения,представляющая собой стойку из двутавра №12-16, балку W-образного профиляразмерами 312х83х4 и КА. Эти работы проводились ФГУП РосдорНИИ и ИЦ«НАМИ».ИЦ НАМИ, как уже указывалось выше внесен значительный вклад висследование конструкций дорожных ограждений и, в частности, БДО [20, 32].Основные работы проводились в содружестве с ФАУ «РОСДОРНИИ» (В.И.Шестериков) [28, 50-53].
В нашей работе мы широко используем материалы ИЦНАМИ для сравнения и анализа расчетных моделей и результатов расчетногоанализа.19В 1977 г. был выпущен альбом типовых решений дорожных ограждений [48],что в то время было прогрессивным решением. В [48] были разработаныконструкции ограждений с применением деревянных, железобетонных иметаллических стоек (рисунок 1.6).Железобетонное с W-образной балкойОбщий видАрмированиеДеревянное с W-образной балкойИз круглого лесаИз пиленого лесаСтальное с W-образной балкойОграждение из железобетонаРисунок 1.6 – Дорожные ограждения по типовому проекту 503.0.1720В.П. Залуга и В.Я. Буйленко провели сравнение этих типов ограждений. БДОдолжны были обеспечивать безопасность при наезде как легковых автомобилей,так и автобусов и грузовых ТС, что определяло необходимость разработкиуниверсальной конструкции [27].Железобетонные ограждения и ограждения с применением стальныхпрофилей (Ст.3) из двутавра №16 не удовлетворяли требованиям безопасности принаезде легкового автомобиля.
БДО с применением деревянных стоек так же неполучилиширокогоудерживающейраспространения,способностивограждения.первуюКакочередьнаиболееиз-занизкойоптимальныеибезопасные, были рекомендованы БДО с применением металлических стоек и с Wобразной балкой.В работах [2, 26] была обнаружена и подтверждена двухвариантность работыбарьерного ограждения. Конструкция БДО должна быть сконструирована такимобразом, чтобы при наездах легкового автомобиля кинетическая энергиярасходоваласьнадеформациибалкиогражденияикомпенсатора,чтосоответствует первому варианту работы БДО, а при наезде более тяжёлого ТСдеформация воспринималась и стойкой.В работе [27] также стоит отметить наличие анализа более современныхконструкций барьерных ограждений с жесткой консолью, стоек из швеллера №12и W-образной балки, вошедших в ГОСТ 26804-86 [5].Этот нормативный документ (ГОСТ 26804-86 [5]) на долгое время определилв России применение стандартных конструкций барьерных ограждений.
Встандарте были приведены 2 основные конструкции ограждения (рисунок 1.7): сприменением так называемой жесткой консоли и с консолью-амортизатором.Дальнейшее развитие конструкций БДО было связано с доработкой типовкомпенсаторов и сечений металлических стоек. Отметим, что конструкции БДО вовсем мире, в принципе, были практически одинаковыми, за исключениемконструкций БДО с использованием деревянных консолей в США и Австралии,которые применяются и сейчас.21абРисунок 1.7 – Дорожное ограждение по ГОСТ 26804: а - ограждение сжесткой консолью (КЖ); б – ограждение с консол-амортизатором (КА), 1 - Wобразная балка, 2 – стойка, 3 – КЖ, 4 – КА, 5 – световозвращательПосле выхода нормативных документов – ГОСТ 52607-2006 [13], ГОСТ52721 [14], в которых были сформулированы, как технические требования, так иметодыиспытанийДО,изготовителиначалисамиразрабатыватьсвоииндивидуальные конструкции.
Начали появляться ограждения с использованиемразных профилей балок (рисунок 1.8), с гнутыми стойками (рисунок 1.9) вместопрокатных.(а)(б)(в)Рисунок 1.8 – Современные дорожные барьерные ограждения:а - с 3-х волновой балкой (3N); с W-образной балкой; в- с балкойкоробчатого сечения (С - образная)22Рисунок 1.9 – Гнутые стойки для дорожных барьерных огражденийОтметим также, что практически все БДО выполняются как односторонними,так и в двухстороннем варианте для установки по осевой линии дороги сдвухсторонним движением.Принципиально новым решением среди них была разработка ООО«Трансбарьер» (рисунок 1.10), в которой W-образная балка ограждения былазаменена на квадратную балку ограждения [41].Рисунок 1.10 – Конструкция барьерного ограждения ООО «Трансбарьер»:1 – стойка, 2 – балка, 3 – консоль23Вследствие установки в нижней части ограждения 2-х С-образных балокбыла решена проблема поднырывания автомобиля под ограждение.
Благодаряиспользованию С-образного сечения с дополнительными загибами балки этиограждения могут быть использованы для любого шага стоек (рисунок 1.11)Рисунок 1.11 – Узел крепления балки: 1 – балка, 2 – болтТаким образом, при необходимости на уже установленном огражденииможно увеличить количество стоек и тем самым повысить удерживающуюспособность ограждения или же снизить динамический прогиб ограждения беззамены балки. Основным недостатком данных ограждений является увеличениеметаллоемкости.В 2011 г. по инициативе И В. Демьянушко (МАДИ) [16-19, 21, 24] приподдержке ФДА в МАДИ были начаты работы по созданию отечественнойконструкции тросового ограждения, а также соответствующего нормативногодокумента [37].
За 6 лет работ были разработаны 3 ОДМ [37, 38, 40] по тросовымограждениям, в разработке которых принимал участие и автор диссертационнойработы. Основным преимуществом тросовых ограждений является его малаяширина (до 10 см) и относительно небольшое значение динамического прогиба посравнению со старыми конструкциями. Таким образом, тросовые огражденияначали частично конкурировать с барьерными ограждениями, особенно в случаяхневозможности увеличения ширины дорожного полотна.24В связи с этим для сохранения рынка изготовители барьерных огражденийальтернативно тросовым ДО начали разрабатывать конструкции БДО безиспользования консолей (рисунок 1.12), которые, естественно, имели меньшуюширину [83]. К сожалению, в этих предложениях забыта основная причинавведения в конструкцию барьерного ограждения консолей – они предохраняютлегковой автомобиль от контакта со стойкой и повышают безопасность БДО.Рисунок 1.12 – Ограждение «Ezy-Guard 4» INGALВ связи с увеличивающейся протяженностью мостовых переходов ипоявлением современных конструкций эстакад появились новые конструкции«мостовых» БДО, которые требуют разработки различных видов узлов креплениястоек к мостовому покрытию и более жесткими, по сравнению с дорожными,требованиями по безопасности.
Таким образом, уже к 2010 г. у большинстваосновных изготовителей ДО имелось более 100 типов (марок) ограждений, которыев основном отличаются друг от друга только шагом стоек или толщинами балки,стоек.Например, АО «КТЦ «Металлоконструкция» предлагает 8 марок БДО судерживающей способностью 300 кДж с использованием прокатных стоек Ш14Ш16 и W-образных балок толщиной 3-4 мм [44]. В добавок к этим конструкциямимеются еще 9 марок ограждений, в которых стойка из швеллера заменяется на25гнутый П-образный или С-образный профиль. Все, или почти все, конструкцииимеют и двустороннее исполнение.Основные потребительские характеристики дорожных ограждений указаныв межгосударственном стандарте ГОСТ 33128 «Дороги автомобильные общегопользования.
Ограждения дорожные. Технические требования» [9], в разработкекоторогопринималхарактеристикамучастиеогражденияавтордиссертации.относятся:Кпотребительскимудерживающаяспособность,динамический прогиб и рабочая ширина. В соответствии с требованиямисовременных нормативных документов, и в первую очередь Техническогорегламента (ТР ТС 014/2011), заявленные характеристики каждой конструкциидолжны определяться (подтверждаться) натурными испытаниями, которыепроводятся путем наезда транспортного средства на ограждение (по ГОСТ 33129).Однако эти испытания с учетом количества конструктивных исполнений БДОтребуют значительных финансовых и временных затрат.В связи с вышесказанным актуальной становится разработка методоввиртуальныхиспытанийсиспользованиемсовременногокомпьютерногомоделирования, которые могли бы в определенных случаях заменить натурныеиспытания.1.2 Методы расчетного анализа дорожных боковых огражденийПервоначально предполагалось, что удерживающая способность ограждениядолжна обеспечиваться прочностью стоек, а балки – работать в упругойдеформации с небольшим прогибом.Первые работы, посвященные проблемам проектирования дорожныхбарьерныхограждений,появились в1960-ые годы.Среди зарубежныхисследований первыми были опубликованы работы Moore R.L., Jehu V [75].
Вработе были сформулированы представления о процессе наезда автомобиля наограждение как о движении по криволинейной траектории с определенным26радиусом кривизны. В. Гиавотто [68] предложил принцип равенства кинетическойэнергии движения автомобиля и работы деформации ограждения. В Гиавотто, какуже указывалось выше, предложил схему двухэтапной работы ограждения,создаваемой легковым автомобилем (первая ступень) и тяжелым ТС (втораяступень).М.Грэхем[15],анализируярезультатыиспытаний,доказалнеобходимость учета допустимых перегрузок пассажиров при наезде ТС наограждение, что впоследствии стало одним из основных критериев безопасностиограждения.В России вопросы проектирования и расчета конструкций дорожныхограждений рассматривались в работах В.И.
Шестерикова [50], Б.М. Елисеева [26],Е.Е. Гибшмана [4], П.К Малинин [29], В.А Каро-Маде [29], В.П. Залуги [27], В.В.Астрова [1, 2, 3] и др.Предлагаемые методы содержали значительное количество допущений. Так,Jehu V. рассматривал ТС как абсолютно жесткую точку. В методиках В.И.Шестерикова содержатся многочисленные эмпирические коэффициенты, чтопозволяет использовать методику только для определенной конструкцииограждения.Наиболее близкой к реальному положению можно считать методику,предложенную В.А. Астровым [2], в соответствии с которой удерживающаяспособность ограждения определяется суммой работ изгиба его балки, изгиба стоеки натяжения балки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
