автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование методики расчета и проектных решений сборных покрытий лесовозных автомобильных дорог

На правах рукописи ^КскССи^ с-СС-

ВИНОКУРОВЛ Татьяна Геннадьевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА И ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ СБОРНЫХ ПОКРЫТИЙ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

05 21 01 «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Петрозаводск 2007

003071594

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Питу хин Александр Васильевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Шегельман Илья Романович

кандидат технических наук Ломов Алексей Юрьевич

Ведущая организация Санкт-Петербургская государственная

лесотехническая академия

Защита состоится « » 2007 г в часов на заседа-

нии диссертационного совета Д 212 190 03 при Петрозаводском государственном университете по адресу 185910, г Петрозаводск, пр Ленина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета

Автореферат разослан «с$У »

Ученый секретарь диссертационного совета __ В В Поляков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вывозка древесины является важной фазой технологического процесса лесозаготовительного производства, объемы которой в значительной степени определяются наличием и состоянием лесных дорог круглогодового действия Совершенствование лесовозных дорог является одной из важнейших задач В «Основных направлениях развития лесной промышленности», утвержденных распоряжением Правительства РФ от 1 ноября 2002 г №1540-р, констатируется, что к основным факторам, сдерживающим ее развитие, относится недостаточное количество лесных доро! круглогодового действия, что особенно осложняет вывозку древесины в весенне-летний период

Зарубежный опыт показывает, что оптимальная для лесов Европейского Севера протяженность лесных дорог составляет примерно 20 метров на 1 гектар По данным Федерального агентства лесного хозяйства РФ, в России на 1 тыс га леса приходится 1,2 км лесовозных дорог, однако строящиеся дороги редко бывают с твердым покрытием Одним из возможных вариантов решения существующих проблем является применение сборных колейных покрытий из железобетонных плит Данные покрытия применялись при строительстве лесовозных дорог в Архангельской, Вологодской, Ленинградской областях, республике Карелия В случае использования сборных покрытий жесткость стыковых соединении должна быть достаточно большой, чтобы уменьшить величину взаимного смещения торцов плит при движении лесовозного автопоезда Разработка надежного стыкового соединения железобетонных плит сборного покрытия представляет собой достаточно сложную проблему и, несмотря на работы предшественников, требует дальнейшего изучения

Таким образом, актуальность темы исследования обусловлена необходимостью улучшения условий круглогодичной вывозки древесины путем совершенствования проектных решений сборных покрытий лесовозных дорог из железобетонных плит Это решение невозможно без применения достаточно универсальных методик расчета в сочетании с современными информационными технологиями Анализ публикаций показывает, что при исследовании сборных покрытий лесовозных автомобильных дорог не в полной мере используются возможности численных методов, прежде всего — метода конечных элементов Поэтому, совершенствование методики расчета и разработка проектных решений колейных покрытий для улучшения условий круглогодичной вывозки древесины является актуальной проблемой и требует проведения в данной области дальнейших исследований

Цель диссертационной работы Повышение эффективности вывозки древесины по сборным колейным покрытиям лесовозных автомобильных дорог путем уменьшения взаимных смещений торцов плит при нагрузках от лесовозного автопоезда

Объектом исследования является сборное колейное покрытие лесовозной автомобильной дороги, взаимодействующее с основанием земляного полотна Однако, в отличие от часто используемого предположения о том, что жесткость основания во всех точках контакта плиты с основанием одна и та же, в данной работе учитывается, что материал основания неоднороден по площади контакта Кроме этого модель объекта исследования усложняется и вследствие того, что при действии нагрузки на плиту возможен ее отрыв от основания В зависимости от проектного решения жесткость стыков плит сборных покрытий лесовозных дорог также может быть различной

Предмет исследования. Вертикальные перемещения плит и систем плит колейного покрытия на основании переменной жесткости с определением требуемой толщины подстилающего слоя при различной податливости стыковых соединений

Методы исследования. В работе использованы элементы теории конструкций на упругом основании и конструкций с односторонними связями, а также методы математического моделирования, реализованные в программных комплексах конечно-элементного анализа Научная новизна:

• Впервые предложено локальное усиление области основания под стыковыми соединениями плит колейного покрытия, что ведет к уменьшению взаимных смещений торцов плит при движении лесовозного автопоезда и, как следствие, к увеличению его скорости

• Разработана с использованием возможностей программного комплекса конечно-элементного анализа методика расчета сборных колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог с учетом жесткости стыковых соединений плит, возможного их отрыва и переменной жесткости основания

• Исследовано влияние размеров и жесткости локального усиления основания и жесткости стыковых соединений на взаимные смещения торцов плит при технологических нагрузках от лесовозного автопоезда

• Установлены закономерности влияния податливости стыкового соединения и переменной жесткости основания на толщину и материал подстилающего слоя для колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог

Научные положения, выносимые на защиту:

• Результаты анализа исходной информации и расчетных схем взаимодействия плиты (системы плит) колейного покрытия с основанием земляного полотна

• Методика и результаты расчета сборных колейных покрытии лесовозных автомобильных дорог с учетом жесткости стыковых соединений плит, возможного их отрыва и переменной жесткости основания

• Результаты исследования влияния жесткости сварных стыковых соединений на толщину и модуль упругости материала подстилающего слоя колейного покрытия

• Выводы и рекомендации по практическому использованию результатов исследования с целью улучшения работы колейных покрытий из железобетонных плит

Достоверность результатов исследования подтверждена данными известных экспериментальных исследований и обусловлена корректным применением численных методов механики твердого деформируемого тела и математическою моделирования, реализованных в программных комплексах конечно-элементного анализа

Практическая значимость. Использование предлагаемой методики позволяет научно обосновывать размеры и материал локального укрепления грунта под стыковыми соединениями, жесткость стыков, требуемую толщину и модуль упругости материала подстилающего слоя колейных покрытий Методика зарегистрирована в Отраслевом фонде алгоритмов и программ (ОФАП) Государственного координационного центра информационных технологий (свидетельство № 6859 от 18 09 2006)

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на XXV Российской школе по проблемам науки и технологий (Миасс, 2005), международной конференции «Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы» (Петрозаводск, 2005), Республиканской научно-практической конференции «Структурная перестройка лесного комплекса в республике Карелия» (Петрозаводск, 2006), международной конференции «Новые информационные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности и энергетике» (Петрозаводск, 2006), VII Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (Кисловодск, 2006 г), семинаре лесоин-женерного факультета ПетрГУ (2006)

Публикации. Материалы диссертации отражены в семи работах, из них одна статья и тезисы одного доклада опубликованы в двух журналах, указанных в перечне ВАК (п 2 и 3 в списке публикаций) Две работы выполнены в соавторстве, вклад соискателя составляет 30 %

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе и рекомендаций, 5 приложений, списка использованной литературы из 122 наименований Общий объем работы 157 страниц машинописного текста, в том числе 44 рисунка, 10 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, научные положения, выносимые на защиту, отмечена теоретическая и практическая значимость, научная новизна работы

В первом разделе проанализированы работы по теме исследования Совершенствование конструкций железобетонных плит, технических решений оснований и покрытий лесовозных дорог различных типов постоянно находятся в центре внимания многих авторов Теоретические основы расчета плит на упругом основании разрабатывали А Н Крылов, Б Г Коренев, М И Горбунов-Посадов, Н М Герсеванов, Б Н Же-мочкин, И А Симвулиди и другие авторы Изучению работы плит, стыковых соединений и оснований в покрытиях лесовозных автомобильных дорог посвящены работы Б Н Ильина, Б И Кувалдина, В К Курьянова, Э О Салминена, А Н Кочанова Вклад в эту область исследований внесли также Б В Уваров, Л В Петровский, Б Н Смирнов, Н Б Васильев, В А Савельев, Д Н Афоничев, В С Морозов, Н Н Пуш-каренко, А В Скрыпников, О Н Бурмистрова и другие авторы

Устойчивый интерес исследователей к этим вопросам обусловлен как их актуальностью, так и необходимостью повышения технико-экономических показателей вывозки древесины по лесовозным автомобильным дорогам

Наличие связи между плитами значительно уменьшает величину отрицательного изгибающего момента, а при перемещении колеса автомобиля от шарнирно соединенной плиты к ее середине максимальные положительные изгибающие моменты смещаются к краю плиты, что исключает возможность возникновения максимальных знакопеременных напряжений в одном и том же сечении

Таким образом, стыковые соединения облегчают условия работы плит в колейном покрытии Однако известные методики расчета основаны на предположении о том, что под действием нагрузки от лесовозного автопоезда отрыва плиты от основания не происходит, а само основание имеет постоянную жесткость по всей площади контакта с плитой Такие упрощения ограничивают возможности совершенствования сборных покрытий лесовозных автодорог Вместе с тем, стыковые со-

единения плит, в зависимости от их конструктивного решения, могут быть различны, что не учитывается в ранее выполненных работах

По мере компьютеризации развитие методов расчета конструкций на упругом основании осуществляется в направлении все большего применения численных методов В настоящее время при разработке проектных решений используют стандартные программы конечно-элементного расчета С появлением этих программ, как основание, так и опирающуюся на него конструкцию стало возможным представлять в виде конечно-элементных моделей, упрощая при этом методики расчета и делая их более универсальными, позволяющими, в частности, учесть вариации как податливости стыковых соединении плит, так и жесткости основания

Задачи исследования:

1 Разработать с использованием возможностей программного комплекса конечно-элементного анализа методику расчета сборных колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог с учетом жесткости стыковых соединений и переменной жесткости основания

2 Исследовать влияние размеров и жесткости локального усиления основания под стыковыми соединениями и жесткости стыковых соединений на взаимные смещения торцов плит при технологических нагрузках от лесовозного автопоезда

3 Исследовать закономерности влияния податливости стыкового соединения и переменной жесткости основания на толщину подстилающего слоя и область отрыва плит от основания колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог

4 Определить экономическую эффективность применения плит колейных покрытий с более жесткими стыковыми соединениями на основании переменной жесткости при строительстве магистральных лесовозных дорог

Второй раздел посвящен построению расчетной модели взаимодействия плиты (системы плит) с основанием земляного полотна при действии подвижной нагрузки с учетом податливости стыковых соединений и переменной жесткости основания

Грунтовое основание, на которое опирается плита, сопротивляется только надавливанию и не препятствует перемещениям точек плиты в противоположном направлении При воздействии подвижной нагрузки различные участки дорожного покрытия получают неодинаковые деформации (на участках, примыкающих к швам, деформации больше, чем в средней части плит) Вследствие этого, давление, передаваемое на основание, также неодинаково Неравномерное накопление остаточных деформаций основания может привести к образованию в отдельных

зонах покрытия зазоров между плитой покрытия и основанием, тек изменению расчетной схемы Область контакта оказывается неизвестной Это приводит к необходимости применения метода последовательных приближений, что сопряжено с большим объемом вычислений Метод конечных элементов позволяет выполнить расчет системы плит на упругом основании Однако в инструкциях по использованию программ, реализующих метод конечных элементов, отсутствуют указания по расчету плит и систем плит при неполном контакте их с основанием Для изучения взаимодействия плит колейно1 о покрытия лесовозной автомобильной дороги с основанием земляного полотна воспользуемся гипотезой Винклера, которая лучше отображает действительность для лесных районов севера-запада России, грунты которых характеризуются избыточным увлажнением и высоким уровнем стояния грунтовых вод Представим основание совокупностью стержней, шарнирно присоединенных к плите и сопротивляющихся только сжатию Жесткость каждого из стержней может быть произвольной, что позволяет моделировать взаимодействие плиты с основанием при неравномерном распределении его жесткости

Нагрузка на плиты складывается от собственного веса плиты и нагрузки от колес лесовозного автопоезда (рис 1), при этом действительные отпечатки спаренных колес автомобиля заменяются эквивалентным по площади кругом

шш

«ОШ «н>М1 'НИЛ

Рис I Схема деформаций фрагмента колейного покрытия при нагрузке от автопоезда (нагрузка, распределенная по каждому нз пятен контакта колес и плит условно показана в виде сосредоточенных сил 45, 95 и 90 кН)

Причина отсутствия методик конечно-элементного расчета плит и систем плит колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог объясняется необходимостью учета так называемой конструктивной нелинейности, появляющейся в связи с тем, что основание колейного покрытия сопротивляется только сжатию в вертикальном направлении (если не принимать во внимание трение) Отрыв плиты в некоторой

области при технологических нагрузках приводит к необходимости определения не только характеристик напряженно-деформированного состояния модели, но и самой области контактного взаимодействия плит с основанием

Применяемый в данной работе относительно новый для темы исследования подход к решению задачи базируется на использовании метода конечных элементов в форме метода перемещений в сочетании с известными результатами теории расчета механических систем с односторонними связями Исходная задача сводится к поиску минимума функции вида

Г = 0,5итКи-итР, и>0 (1)

Здесь У — потенциальная энергия упругой системы, моделирующей систему плит на упругом основании, и — вектор перемещений узлов конечно-элементной модели, Р — вектор внешних воздействий, К — матрица коэффициентов жесткости, симметричная и положительно определенная Задача сводится к поиску таких векторов и и I*, что

к = ки-р, Я>0, и>0, итИ = 0 (2)

Элементы вектора Я по своему физическому смыслу являются реакциями фиктивных связей метода перемещений Соотношения (2) могут быть получены, если записать уравнения метода перемещений строительной механики с учетом ограничений-неравенств, принимая во внимание, что реакция в любой точке контакта и соответствующее перемещение не могут быть одновременно отличны от нуля Если все элементы вектора Р неотрицательны, то решение задачи Л = Р Заметим при этом, что в теории расчета конструкций с односторонними связями принимается правило знаков, согласно которому реакция и перемещение, совместные с односторонней связью, считаются неотрицательными

Формулировка (2) известна как линейная задача дополнительности Известен ряд схем ее решения Физически «прозрачным» является метод последовательного выключения связей, сводящийся к определенной очередности жордановых исключений и предполагающий использование некоторых правил или критериев выбора разрешающего элемента в матрице коэффициентов К. В качестве разрешающего элемента на каждом шаге жордановых исключений выбирается диагональный элемент матрицы коэффициентов При этом наибольший по модулю отрицательный элемент вектора Р может быть критерием разрешающей строки Используется правило на каждом шаге выключается связь

с наибольшим по модулю отрицательным значением реакции Соответственно, методика расчета может быть реализована по следующей схеме

Шаг 1 Формирование конечно-элементной расчетной схемы плиты (или системы плит)

Шаг 2 Формирование конечно-элементной расчетной схемы основания

Шаг 3 Формирование системы стержней, соединяющих те узлы конечно-элементных моделей плиты и основания, которые могут контактировать (взаимные перемещения этих узлов, а значит и реакции стержней, имеют односторонние ограничения) Назначение жесткости каждого стержня с учетом жесткости основания в данной точке

Шаг 4 Приложение нагрузки от подвижного состава, приходящейся на колесо лесовозного автопоезда исходя из значения нагрузки на ось автомобиля

Шаг 5 Линейный расчет модели «система плит — основание» Шаг 6 Если есть стержни с растягивающими продольными силами, то переход к шагу 7 Иначе переход к шагу 8

Шаг 7 Поиск стержня, в котором продольная сила является растягивающей и наибольшей по модулю Удаление данного стержня из расчетной схемы Переход к шагу 5 Шаг 8 Задача решена

Третий раздел посвящен исследованию характеристик взаимодействия плит колейного покрытия лесовозной автомобильной дороги с основанием земляного полотна под действием подвижной нагрузки

По известным исследованиям наибольшее число дефектов (9,6 %) в плитах дорожных покрытий приходится на торцевые грани В работе исследована возможность улучшения работы плиты дорожного покрытия при увеличении жесткости лишь краевых участков основания земляного полотна (0,65 м с каждой из сторон) в 2 и 4 раза (рис 2)

На рис 3 приведена зависимость наибольшей осадки (ось ординат) от относительной жесткости локальной области основания (ось абсцисс)

Анализ результатов применения предлагаемой конечно-элементной методики показывает, в частности, что увеличение жесткости основания в локальной области целесообразно до определенных пределов Переход от основания постоянной жесткости к основанию переменной жесткости с усилением зон под стыковыми соединениями в 4 раза примерно вдвое уменьшает осадку Дальнейшее увеличение жесткости неэффективно, т к не приводит к существенному изменению осадки

1

2

-- Е-: -

1 т*- Л. Ьаф

Рис 2 Плита на основании переменной жесткости Ь — длина плиты, м, о=(0,05 0,11), а — ширина области укрепления основания, 1 — плита колейного покрытия, 2 — локальное усиления основания

Рис 3 Зависимость наибольшей осадки у от относительной жесткости усиленной области основания х х = Сю / Са, где Са — жесткость основания в средней части плиты, С пен* — жесткость основания под стыковым соединением

График зависимости максимальной осадки при неблагоприятном расположении нагрузки (на торце плиты) от размеров области укрепления и распределения жесткости основания приведен на рис 4

На основе выполненных исследований установлена зависимость (полиномиальная третьей степени) между величиной осадки плиты Нос и шириной области укрепления основания а и его жесткости

Нос= ~А*а3 + В*а2 - С*а + Б, (3)

где А, В, С, Б — коэффициенты, равные /1=30,208, 5=46,75, С=23,342, />=8,81 - для усиленной в два раза области под стыковыми соединениями Л-~27,708, 5=42,25, С=21,042, />=7,1 — для усиленной в три раза области под стыковыми соединениями А=20,256, В=Ъ 1,285, С=15,77, £>=5,0846 — для усиленной в четыре раза области под стыковыми соединениями

> 10 >

0

1 5

1 о

0.5 , 2

относительное

ширина области

укрепление грунта Cлew /Со

Рис, 4. Осадка плиты в зависимости от распределения жесткости основания х = С11ел. !С0 и разменов области укрепления а.

Распределение жесткости основания также влияет на область контакта плиты с подстилающим слоем (рис. 5).

л 1.. . '. 11:1.

И

л шш

Рис. 5. Изменение области контакта плиты покрытия с основанием земляного полотна при различной жесткости материалов, используемых под стыковыми соединениями: А — однородное основание (суглинок с относительной влажностью W,„„ = 0.75; модуль упругости Е^ 28 Ml fa); В — укрепление подшовной зоны в два раза (мелкий песок) на ширину 0,(i м; С — укрепление подшовной зоны в чегыре раза (щебеночно-гравийная смесь) па ширину 0,6 м.

Мри проходе колес автопоезда по области стыкового соединения плит по причине податливости основания и изгиба плит имеют место

вертикальные перемещения и повороты торцов Это приводит к образованию уступов, может сопровождаться соударениями торцевых граней плит и разрушением материала В целях совершенствования дорожного покрытия необходимо уменьшать взаимные перемещения торцов плит или путем использования более жестких материалов в основании земляного полотна под стыковыми соединениями (рис 6), или использованием жестких стыковых соединении

Рис 6 Система плит на основании переменной жесткости о=(0,05 0,11)/, Ь — длина плиты, 1 — плита колейного покрытия, 2 — стыковое соединение плит, 3 — основание, 4 — локальное усиления основания

Очевидно, что чем больше жесткость стыкового соединения, тем большая часть нагрузки передается на соседнюю плиту и меньше величина осадки

Для уменьшения отрицательных моментов в плитах и реактивных давлений, возникающих от действия внешней нагрузки, а также улучшения эксплуатационных качеств покрытия, можно использовать сварные стыковые соединения, в которых П-образные скобы будут установлены не в горизонтальной плоскости, а под углом к ней, при этом будут крепиться своими концами к верхней и нижней рабочей арматуре Такое стыковое соединение обладает большей жесткостью и своим сечением передает с плиты на плиту как изгибающие моменты, так и всю вертикальную нагрузку При проезде зоны стыка значительно уменьшаются реактивные давления в пристыковых зонах, обеспечивая их симметричное распределение Зависимость максимальной осадки плит от угла поворота скобы стыкового соединения приведена на рис 7 Связь между максимальной осадкой Нос и углом поворота скобы стыкового соединения а описывается экспоненциальной зависимостью вида

Нос = 5,182е~°'0035а , (4)

где а — угол поворота скобы сварного стыкового соединения относительно горизонтальной плоскости

6,0 5,0

1 4,0 -

2 3,0

I 2,0

о

1,0 -0,0

0 20 40 60 80 100

угол поворота скоб стыкового соединения

Рис 7 График зависимости осадки плиты Нос от угла поворота скобы . сварного стыкового соединения а

Исследования показали, что наибольшие значения осадки плиты, лежащей на основании с увеличенной жесткостью по всей площади контакта, незначительно (10,9 %) отличаются от тех случаев, когда имеет место усиление лишь локальной области Укрепление подшовной зоны более жесткими материалами позволяет уменьшить и величину отрыва плит Изменение угла поворота скобы стыкового соединения до 45° ведет, согласно полученным данным, к уменьшению вертикальных перемещений торцов плит

Полученные результаты по определению осадок плиты и системы плит были сравнены с имеющимися экспериментальными исследованиями, расхождение составляет от 3,18 % до 5,9 % (рис 8)

10018« 0 00177

Рис 8 Эпюры осадок плит при действии технологической нагрузки Р = 46 кН 1 — Система плит без стыковых соединении, 2 — Система плит со сварными стыковыми соединениями _ — экспериментальные данные,

----- — результаты, полученные по предложенной методике

Четвертый раздел посвящен исследованию влияния типа стыкового соединения плит на требуемую толщину подстилающего слоя, наличие которого в колейном покрытии из железобетонных плит на лесовозных автомобильных дорогах является одним из важных условий для поддержания высоких эксплуатационных качеств покрытия дорог рассматриваемого типа

Толщину указанного слоя, как правило, рекомендуется принимать в зависимости от грунта основания земляного полотна и материала подстилающего слоя Однако такой подход не учитывает типа подвижного состава (т е осевых нагрузок), а также конструкцию стыковых соединений

Предлагаемая методика, в комплексе с известными, позволяет, принимая во внимание осевые нагрузки, уточнить указанную толщину

Наибольшее напряжение в грунте на заданной глубине определяется формулой, известной по работам II А Цытовича

<г = ко (Ро ~Р\ ) + (Р\ ~Р2 )+ +кп(Рп-Р„+\) (5)

где Р0,Р1, ,р„ —давление в грунте, к0,кх, ,кп —табличные коэффициенты, зависящие от глубины, на которой определяется напряжение, расположения нагрузки, разметов плиты,

Таким образом, можно определить напряжения на различной глубине для заданной нагрузки и определенных размеров плит (рис 9)

\ N / /

' А

V \ /

\ х

\ N

ч

N

ч N.

О 005 0 1 0 15 02 025

напряжение МП**

Рис 9 Распределение напряжений по глубине при положении нагрузки от колеса на краю плиты 1 — железобетонные плиты со сварным стыковым соединением, 2 — плиты без стыковых соединений

Для определения требуемой толщины подстилающего слоя по номограмме (рис 9) с учетом напряжений в грунте земляного полотна определяется глубина их распределения, зная которую, толщину песча-

ного слоя, обеспечивающего заданную прочность, можно найти из выражения

(6)

Ь = ЛэШ=

Ргр

где Ижв — глубина распределения напряжения, описывается зависимостью _г*х + у, где г,у —коэффициенты уравнения, равные г = -20,128,^= 1,7313 —для плит, имеющих жесткое соединение между собой V = —7,8105,у = 1,6287 — для свободнолежащих плит, Еп,Егр —

модули упругости подстилающего слоя и грунта соответственно

Выполненные исследования показали, что напряжение в грунте однородного основания зависит от угла поворота скобы стыкового соединения, что представлено на рис 10

Таким образом, было установлено, что для плит со сварными стыковыми соединениями, лежащими на однородном основании (суглинок с относительной влажностью \УОТН=0,75, модуль упругости Еупр= 28 МПа), необходимая толщина песчаного подстилающего слоя (Еу„р = 120 МПа) составила 0,36 м Изменение угла поворота скобы стыка до 90° ведет к уменьшению требуемой толщины до 31 %

угол поворота скобы соединения

Рис 10 Распределение напряжений в грунте однородного основания земляного полотна при изменении угла поворота скобы стыкового соединения

Однако, толщина данного слоя зависит не только от способа соединения плит между собой, но и от переменной жесткости основания В частности, толщина подстилающего песчаного слоя будет уменьшена для основания, имеющего укрепление подшовной зоны, на 22 % при повороте скобы на 45° и на 31 % — при вертикальном ее расположении Т е, уменьшение толщины слоя возможно при использовании более жестких материалов в области стыковых соединений плит

Для свободнолежащих плит укрепление подшовной зоны в 4 раза позволяет уменьшить толщину песчаного слоя с 0,47 м до 0,37 м

Поскольку толщина рассматриваемого слоя зависит от модуля упругости не только грунта основания, но и материала подстилающего слоя, исследована возможность замены песка на супесь (Еупр = 45 МПа, WOTI1 =0,75) Согласно полученным результатам исследования, при горизонтальном расположении скоб минимальна толщина подстилающего супесчаного слоя должна составлять 0,6 м При повороте скобы до 90° возможно ее уменьшение на 31 %

В пятом разделе определена технико-экономическая эффективность предлагаемых уточнений проектного решения колейного покрытия лесовозных автомобильных дорог

В расчете капитальных вложений по сравниваемым вариантам приняты во внимание лишь затраты, связанные с устройством подстилающего слоя, толщина которого зависит от переменной жесткости основания и податливости стыковых соединений Прочие условия одинаковы для рассматриваемых вариантов

При устройстве колейного покрытия из железобетонных плит, не имеющих надежной связи между собой, лежащих на основании постоянной жесткости, согласно выполненному расчету, на 1 км необходимо 2849 м3 песка (требуемая толщина подстилающего слоя 0,47 м), что в денежном выражении составляет 940,17 тыс руб Усиление основания под стыковыми соединениями щебеночным материалом в объеме 101,8 м3 позволяет уменьшить требуемую толщину песка до 0,37 м, что составит 1889,8 м3 и, соответственно, общая стоимость материалов для устройства подстилающего слоя составит 694,89 тыс руб Таким образом, рассматриваемая статья капитальных вложений в этом случае может быть снижена на 26,2 %

Капитальные вложения при устройстве подстилающего песчаного слоя плит колейного покрытия, соединенных сварными стыковыми соединениями будут также различны при изменении жесткости стыка (т е поворота скобы относительно горизонтальной плоскости) При изменении угла до 45° затраты уменьшаются на 10,9 % Дальнейшее изменение угла приведет к уменьшению капитальных затрат на 9,7 %

Если же будет иметь место как локальное укрепление основания под стыковыми соединениями, так и увеличение их жесткости, то можно добиться уменьшения толщины песчаного слоя с 0,248 м до 0,14 м.

Таким образом, себестоимость 1м3 древесины, вывозимой по колейным покрытиям, не имеющим надежных стыковых соединений между собой и укреплений основания под стыками, составляет 107,2 руб/м3 Использование в конструкции более жестких стыков позволяет снизить величину себестоимости до 26 % в зависимости от угла поворота скобы соединения

Основные выводы и рекомендации

1 Разработана с использованием возможностей программного комплекса конечно-элементного анализа методика расчета сборных колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог с учетом жесткости стыковых соединений, возможного отрыва плит от основания и его переменной жесткости

2 Исследовано влияние размеров и жесткости локального усиления основания под стыковыми соединениями на взаимные смещения торцов плит иод действием подвижной нагрузки от лесовозного автопоезда Установлено, что значительное уменьшение вертикальных перемещений плит возможно при локальном укреплении основания (щебеночные материалы) на ширину 0,4—0,6 м Кроме этого укрепление основания земляного полотна под стыковыми соединениями уменьшает площадь отрыва плиты

3 Исследовано влияние жесткости стыковых соединений на взаимные смещения торцов плит при технологических нагрузках от лесовозного автопоезда Выявлено, что изменение угла поворота скобы сварного стыкового соединения ведет к уменьшению взаимных смещений торцов плит на 13,7 % при повороте скобы 30° и на 22 % при угле поворота 45°

4 Установлены закономерности влияния податливости стыкового соединения и переменной жесткости основания на толщину и модуль упругости материала подстилающего слоя для колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог Показано, что для свободнолежа-щих плит укрепление подшовной зоны в 4 раза позволяет уменьшить толщину, в частности, песчаного слоя на 21 % с 0,47 м до 0,37 м Толщина подстилающего песчаного слоя будет уменьшена для основания, имеющего укрепление подшовной зоны на 22 % при повороте скобы на 45° и на 31 % — при вертикальном ее расположении

5 Поскольку толщина подстилающего слоя зависит от модуля упругости не только грунта основания, но и материала подстилающего слоя, определена возможность замены песка на супесчаные грунты (Еупр = 45 МПа, \У0Т„ = 0,75) При этом минимальна толщина подстилающего супесчаного слоя должна составлять 0,6 м При повороте скобы сварного стыкового соединения до 90° возможно ее уменьшение на 31 %

6 При устройстве колейного покрытия из железобетонных плит, не имеющих надежной связи между собой и лежащих на основании постоянной жесткости, капитальные вложения по устройству подстилающего песчаного слоя будут больше на 26,2 % по сравнению с основанием, имеющим укрепление подшовной зоны, в частности, щебеночным материалом

7 Изменение угла поворота скобы соединения до 45° ведет к уменьшению затрат по устройству подстилающего песчаного слоя на 10,9 % Дальнейшее изменение угла приведет к уменьшению капитальных затрат на 9,7 %

8 Локальное укрепление основания под стыковыми соединениями и увеличение их жесткости приведет к уменьшению толщины песчаного слоя с 0,248 м до 0,14 м Таким образом, использование в конструкции колейного покрытия из железобетонных плит более жестких стыков позволяет снизить величину себестоимости 1 м3 древесины до 26% в зависимости от угла поворота скобы соединения

Публикации по теме диссертации

1 Березина Т Г (Винокурова Т Г) К вопросу вывозки древесины по лесовозным дорогам с колейным покрытием / Т Г Березина (Т Г Винокурова) // XXV Всероссийская школа по проблемам науки и технологий (21—23 июня 2005 года, г Миасс) Тез докл — Миасс МСНТ, 2005 — С 77—78

2 Винокурова Т Г Моделирование и анализ влияния конструктивно-технологических параметров на характеристики взаимодействия основания и плит покрытия автомобильных дорог / Т Г Винокурова, А Н Кочанов, В И Марков // Обозрение прикладной и промышленной математики Тез докл VII Всероссийского симпозиума по прикладной и промышленной математике — Т 13 — Выи 4 — М Редакция журнала «ОПиПМ», 2006 — С 620

3 Винокурова Т Г Математическое моделирование взаимодействия системы плит дорожного покрытия с основанием переменной жесткости при технологических нагрузках от лесовозных автомобилей / Т Г Винокурова // Системы управления и информационные технологии — Выи 3 1 (25) — М , Воронеж Научная книга, 2006 — С 32—37

4 Винокурова Т Г О некоторых направлениях совершенствования конструкций плит колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог / Т Г Винокурова // Структурная перестройка лесного комплекса в республике Карелия Материалы республиканской научно-практической конф — Петрозаводск КарНИИЛПК, 2006 — С 45

5 Винокурова Т Г О работе системы плит в колейном покрытии лесовозных автомобильных дорог с учетом жесткости стыковых соединений / Т Г Винокурова // Известия лесоинженерного факультета Сб науч трудов — Петрозаводск Деп в ВИНИТИ 21 07 06, № 984 — В2006 — С 9—15

6 Винокурова Т Г О совершенствовании проектных решений сборных покрытий лесовозных автомобильных дорог / Т Г Винокурова // Новые информационные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности и энергетике Материалы VII Международной научно-технической конф (Петрозаводск, 25—29 сент 2006) — Петрозаводск ПетрГУ, 2006 — С 48—50

7 Винокурова Т Г Методика моделирования и анализ влияния локальных изменений жесткости основания на характеристики его взаимодействия с плитой дорожного покрытия / Т Г Винокурова, Г Н Колесников, М И Раковская // Информационные технологии моделирования и уп-равления — Вып 7 (32) — Воронеж Научная книга, 2006 —С 814—819

Подписано в печать 19 04 07 Формат 60x84 716 Бумага газетная Уч-изд л 1 Тираж! 00 экз Изд №116

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Типография Издательства ПетрГУ 185910, Петрозаводск, пр Ленина, 33

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Обобщение опыта применения железобетонных плит в сборных покрытиях лесовозных автомобильных дорог.

1.2 Стыковые соединения железобетонных плит колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог.

1.3 Краткий обзор работ по совершенствованию колейных покрытий из железобетонных плит.

1.4 Результаты анализа рассмотренных работ.

2. ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛИТЫ (СИСТЕМЫ ПЛИТ) С ОСНОВАНИЕМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ.

2.1 Возможности метода конечных элементов.

2.2 Воздействия на дорожное покрытие.

2.3 Расчетная модель грунтового основания лесовозной автомобильной дороги.

2.4 Расчетные модели плиты и системы плит покрытия лесовозных автомобильных дорог.

2.5 Предлагаемая методика расчета плит и системы плит сборного покрытия лесовозной автомобильной дороги.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛИТ КОЛЕЙНОГО ПОКРЫТИЯ ЛЕСОВОЗНОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ С ОСНОВАНИЕМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПОД

ДЕЙСТВИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ.

3.1. Влияние жесткости основания земляного полотна лесовозной автомобильной дороги на вертикальные перемещения плит.

3.1.1 Плита на основании постоянной жесткости.

3.1.2 Плита на основании переменной жесткости.

3.2. Деформации системы плит колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог при изменении жесткости стыковых соединений.

3.2.1 Система плит на основании постоянной жесткости.

3.2.2 Система плит на основании переменной жесткости.

3.3 Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными.

4. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ПОДСТИЛАЮЩЕГО СЛОЯ С УЧЕТОМ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ НАГРУЗКИ ОТ ЛЕСОВОЗНОГО АВТОПОЕЗДА И ЖЕСТКОСТИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПЛИТ.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ КОЛЕЙНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ ДЛЯ

ЛЕСОВОЗНЫХАВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ.

В число важнейших технологических процессов лесозаготовительного производства входит вывозка древесины, объемы которой в значительной степени определяются наличием и качественным состоянием лесных дорог круглогодового действия.

Совершенствование лесохозяйственных и лесовозных дорог является одной из важнейших проблем развития лесопромышленного комплекса. В "Основных направлениях развития лесной промышленности", утвержденных распоряжением Правительства РФ от 1 ноября 2002 г. №1540-р, констатируется, что к основным факторам, сдерживающим развитие лесной промышленности, относится недостаточное количество лесных дорог круглогодичного действия, что особенно осложняет вывозку леса в весенне-летний период.

Известно, что низкая плотность лесных дорог приводит к перерубу лесов в районе существующих дорог, а также ведет к увеличению затрат на лесозаготовительные работы. В то же время очень высокая плотность лесных дорог также нежелательна, поскольку может стать причиной существенного нарушения экологического равновесия [113]. Степень транспортного освоения лесных территорий определяется протяженностью дорог на единицу лесной площади. Зарубежный опыт показывает, что оптимальная для лесов Европейского Севера величина протяженности лесных дорог составляет примерно 20 метров на 1 гектар. Для северных регионов европейской части России этот показатель значительно меньше. Например, в Вологодской области на 1 га лесной площади приходится 2 м лесовозных дорог [110]. По данным Федерального агентства лесного хозяйства РФ, в России на 1 тыс. га леса приходится 1,2 км лесовозных дорог. При этом строящиеся дороги редко бывают с твердым покрытием и их невозможно использовать круглогодично [6, 47]. Наиболее остро стоит проблема отсутствия лесовозных дорог именно в тех областях, где самые большие запасы качественной спелой древесины, а именно, в Республике Коми (0,91 км на 1 тыс. га леса, из них дорог с твердым покрытием - 0,13 км), в Хабаровском крае (0,68 км, из них с твердым покрытием - 0,5 км), в Иркутской области (1,05 км), в Красноярском крае (1,07 км). Государство планирует увеличить протяженность лесовозных дорог до 10 км на 1 тыс. га лесного фонда, а в зоне интенсивного ведения лесного хозяйства (европейская часть РФ) - до 14 км [http://www.rzd-partner.ru].

В условиях недостаточного транспортного освоения возрастают затраты на ремонт лесовозных автопоездов, сокращается срок их службы, ухудшаются условия работы водителей, что порождает комплекс не только технических, но и социально-экономических проблем. Jlecoxo-зяйственные предприятия вынуждены выполнять большие объемы работ по размещению, строительству и содержанию лесовозных дорог. Очевидна актуальность рационального использования финансовых средств, предназначенных для строительства новых и обслуживания существующих дорог, что предполагает необходимость совершенствования технических и технологических проектных решений. Поиск таких решений в современных условиях невозможен без использования методологии математического моделирования, вычислительной техники и соответствующих программ.

Одним из возможных вариантов решения существующих проблем является применение сборных покрытий из железобетонных плит, которое представляет собой систему плит, соединенных друг с другом по торцам. Жесткость стыковых соединений при этом должна быть достаточно большой, чтобы уменьшить величину взаимного смещения торцов плит при движении колеса лесовозного автопоезда через данный стык. Разработка надежного стыкового соединения железобетонных плит сборного покрытия представляет достаточно сложную проблему, требующую дальнейшего исследования.

Таким образом, актуальность темы исследования обусловлена необходимостью улучшения условий круглогодичной вывозки древесины путем совершенствования проектных решений оснований сборных покрытий лесовозных дорог из железобетонных плит. Это решение невозможно без применения достаточно универсальных методик расчета в сочетании с современными информационными технологиями. Анализ публикаций показывает, что при исследовании сборных покрытий лесовозных автомобильных дорог не в полной мере используются возможности численных методов, прежде всего - метода конечных элементов, реализованного в лицензированных программах. Таким образом, совершенствование методики расчета и разработка проектных решений колейных покрытий для улучшения условий круглогодичной вывозки древесины является актуальной проблемой и требует проведения в данной области дальнейших исследований. 1

Цель диссертационной работы. Повышение эффективности вывозки древесины по сборным колейным покрытиям лесовозных автомо-! бильных дорог путем уменьшения взаимных смещений торцов плит при нагрузках от лесовозного автопоезда.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:

1. Разработать с использованием возможностей программного комплекса конечно-элементного анализа методику расчета сборных колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог с учетом жесткости стыковых соединений плит, возможного их отрыва от основания переменной жесткости.

2. Исследовать влияние размеров и жесткости локального усиления основания под стыковыми соединениями и жесткости стыковых соединений на взаимные смещения торцов плит и их отрыва от основания при технологических нагрузках от лесовозного автопоезда.

3. Исследовать закономерности влияния податливости стыкового соединения и переменной жесткости основания на толщину и материал подстилающего слоя основания колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог.

4. Определить экономическую эффективность использования плит колейных покрытий с более жесткими стыковыми соединениями при строительстве магистральных лесовозных дорог.

Объектом исследования является сборное колейное покрытие лесовозной автомобильной дороги, взаимодействующее с основанием земляного полотна. Однако, в отличие от часто используемого предположения о том, что жесткость основания во всех точках контакта плиты с основанием одна и та же, в данной работе учитывается, что материал основания неоднороден по площади контакта. Кроме этого модель объекта исследования усложняется и вследствие того, что при действии нагрузки на плиту возможен ее отрыв от основания. В зависимости от проектного решения жесткость стыков плит сборных покрытий лесовозной дороги также может быть различной.

Предмет исследования. Вертикальные перемещения плит и систем плит колейного покрытия на основании переменной жесткости с определением требуемой толщины подстилающего слоя при различной податливости стыковых соединений.

Методы исследования. В работе использованы элементы теории конструкций на упругом основании и конструкций с односторонними связями, а также методы математического моделирования, реализованные в программных комплексах конечно-элементного анализа.

Научная новизна:

• Впервые предложено локальное усиление области основания под стыковыми соединениями плит колейного покрытия, что ведет к уменьшению взаимных смещений торцов плит при движении лесовозного автопоезда и, как следствие, к увеличению его скорости.

• Разработана с использованием возможностей программного комплекса конечно-элементного анализа методика расчета сборных колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог с учетом жесткости стыковых соединений плит, возможного их отрыва и переменной жесткости основания.

• Исследовано влияние размеров и жесткости локального усиления основания и жесткости стыковых соединений на взаимные смещения торцов плит при технологических нагрузках от лесовозного автопоезда.

• Установлены закономерности влияния податливости стыкового соединения и переменной жесткости основания на толщину и материал подстилающего слоя для колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог. :

Значимость для теории. Установлены зависимости осадок плит колейного покрытия в зависимости от переменной жесткости основания и конструкции стыковых соединений.

Практическая значимость. Использование предлагаемой методики позволяет научно обосновывать размеры и материал локального укрепления грунта под стыковыми соединениями, жесткость стыков, требуемую толщину и модуль упругости материала подстилающего слоя колейных покрытий. Методика зарегистрирована в Отраслевом фонде алгоритмов и программ (ОФАП) Государственного координационного центра информационных технологий (свидетельство № 6859 от 18.09.2006).

Научные положения, выносимые на защиту:

• Результаты анализа исходной информации и расчетных схем взаимодействия плиты (системы плит) колейного покрытия с основанием земляного полотна.

• Методика и результаты расчета сборных колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог с учетом жесткости стыковых соединений плит, возможного их отрыва и переменной жесткости основания.

• Результаты исследования влияния жесткости сварных стыковых соединений на толщину и модуль упругости материала подстилающего слоя колейного покрытия.

• Выводы и рекомендации по практическому использованию результатов исследования с целыо улучшения работы колейных покрытий из железобетонных плит.

Достоверность результатов исследования подтверждена данными известных экспериментальных исследований и обусловлена корректным применением численных методов механики твердого деформируемого тела и математического моделирования, реализованных в программных комплексах конечно-элементного анализа. \ Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на: XXV Российской школе по проблемам науки и технологий (Миасс, 2005); международной конференции «Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы» (Петрозаводск, 2005); Республиканской научно-практическая конференция «Структурная перестройка лесного комплекса в республике Карелия» (Петрозаводск, 2006); международной конференции «Новые информационные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности и энергетике» (Петрозаводск, 2006); VII Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (Кисловодск, 2006 г.); семинаре лесоинженерного факультета ПетрГУ (2006).

Реализация работы. Результаты выполненного исследования использованы в учебном процессе на лесоинженерном факультете ПетрГУ, переданы для рекомендации к внедрению при проектировании подъездных путей на строительстве автомобильных дорог в Петрозаводском дорожном ремонтно-строительном управлении.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в семи работах [8-14].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе и рекомендаций, 5 приложений, списка использованной литературы из 122 наименований. Общий объем работы 157 страниц машинописного текста, в том числе 44 рисунка, 10 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ

РАБОТЫ

1. Разработана с использованием возможностей программного комплекса конечно-элементного анализа методика расчета сборных колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог с учетом жесткости стыковых соединений, возможного отрыва плит от основания и его переменной жесткости.

2. Исследовано влияние размеров и жесткости локального усиления основания под стыковыми соединениями на взаимные смещения торцов плит под действием подвижной нагрузки от лесовозного автопоезда. Установлено, что значительное уменьшение вертикальных перемещений плит возможно при локальном укреплении основания (щебеночные материалы) на ширину 0,4—0,6 м. Кроме этого укрепление основания земляного полотна под стыковыми соединениями уменьшает площадь отрыва плиты.

3. Исследовано влияние жесткости стыковых соединений на взаимные смещения торцов плит при технологических нагрузках от лесовозного автопоезда. Выявлено, что изменение угла поворота скобы сварного стыкового соединения ведет к уменьшению взаимных смещений торцов плит: на 13,7 % при повороте скобы 30° и на 22 % при угле поворота 45°.

4. Установлены закономерности влияния податливости стыкового соединения и переменной жесткости основания на толщину и модуль упругости материала подстилающего слоя для колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог. Показано, что для свободнолежащих плит укрепление подшовной зоны в 4 раза позволяет уменьшить толщину, в частности, песчаного слоя на 21 % с 0,47 м до 0,37 м. Толщина подстилающего песчаного слоя будет уменьшена для основания, имеющего укрепление подшовной зоны на 22 % при повороте скобы на 45° и на 31 % — при вертикальном ее расположении.

5. Поскольку толщина подстилающего слоя зависит от модуля упругости не только грунта основания, но и материала подстилающего слоя, определена возможность замены песка на супесчаные грунты (Еулр = 45 МПа, W0T„ = 0,75). При этом минимальна толщина подстилающего супесчаного слоя должна составлять 0,6 м. При повороте скобы сварного стыкового соединения до 90° возможно ее уменьшение на 31 %.

6. При устройстве колейного покрытия из железобетонных плит, не имеющих надежной связи между собой и лежащих на основании постоянной жесткости, капитальные вложения по устройству подстилающего песчаного слоя будут больше на 26,2 % по сравнению с основанием, имеющим укрепление подшовной зоны, в частности, щебеночным материалом.

7. Изменение угла поворота скобы соединения до 45° ведет к уменьшению затрат по устройству подстилающего песчаного слоя на 10,9 %. Дальнейшее изменение угла приведет к уменьшению капитальных затрат на 9,7 %.

8. Локальное укрепление основания под стыковыми соединениями и увеличение их жесткости приведет к уменьшению толщины песчаного слоя с 0,248 м до 0,14 м. Таким образом, использование в конструкции колейного покрытия из железобетонных плит более жестких стыков позволяет снизить величину себестоимости 1 м древесины до 26 % в зависимости от угла поворота скобы соединения.

1. Аргатов И. И. Основы теории упругого дискретного контакта / Аргатов И. И., Дмитриев Н. Н. СПб.: Политехника, 2003. - 233 с.

2. Афиногенов О. П. Сборно-монолитные покрытия технологических автомобильных дорог / О. П. Афиногенов. Новосибирск: Наука, 1997.-142 с.

3. Афоничев Д. Н. Совершенствование теории расчета и параметров конструкции сборных покрытий лесовозных автомобильных дорог: Автореферат диссертации . докт. техн. наук: 05.21.01 / Д. Н. Афоничев. Воронеж, 2006.-32 с.

4. Бабков В. Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов / В.Ф. Бабков, А. В. Генбург-Гриневич. М.: Высшая школа, 1986.- 239 с.

5. Берщанский Я. М. Теория и методы решения задач дополнительности / Я. М. Берщанский, М. В. Мееров // Автоматика и телемеханика. 1983. -№ 6. -С.5-31.

6. Большаков Б.И. Заготовка древесины должна возрасти на 70 %. / Б.И. Большаков // Российская лесная газета. 2004 -№ 51-52 (77-78). -С.З.

7. Васильев Н. Б. Устройство стыковых соединений в сборных покрытиях / Н. Б. Васильев, Б. И. Демин // Автомобильные дороги. 1985. -№ 12.-С.8-9.

8. Гаврилов И. И. Обоснование применения колейных железобетонных покрытий на лесовозных дорогах / И. И.Гаврилов, Б. И. Шатов // Труды ЦНИИМЭ. 1960. - Вып.7. - 21 С.

9. Галлагер Р.Г. Метод конечных элементов. Основы / Р.Г. Галла-гер: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 428 с.

10. Герсеванов Н. М. К вопросу о бесконечно длинной балке на упругой почве, нагруженной силой / Н. М. Герсеванов. М.: Строй-военмориздат, 1948.-270 с.

11. Глушков Г. И. Жесткие покрытия аэродромов и автомобильных дорог / Г. И. Глушков, В. Ф. Бабков, И. А Медников. М.: Транспорт, 1987-255 с.

12. Горбунов-Посадов М. И. Таблицы для расчета топких плит на упругом основании / М. И. Горбунов-Посадов. М.: Госстройиздат, 1959.- 97с.

13. Горбунов-Посадов М. И. Расчет конструкций на упругом основании / М. И. Горбунов-Посадов, Т. А. Маликова, В. И. Солонин. М.: Стройиздат, 1984. - 679 с.

14. Дидух Б. И. Конечно-разностный алгоритм расчета балок по гипотезе Фусса Винклера / Б. И. Дидух; Ж. А. Ямонше // Вестник Рос. ун-та дружбы народов. Сер.: Инженер, исслед. 2000 . - N 3. - С. 86 - 90.

15. Динник А.Н. Устойчивость упругих систем / Динник A.M. М. -Л.: Издательство АН СССР, 1950. 135с.

16. Дмитриев С.А. Расчет предварительно напряженных железобетонных конструкций / С.А. Дмитриев, Б. А. Калатуров М.: Стройиздат, 1965- 289 с.

17. Расчет напряжений в шарнирно сопряженных бетонных плитах от многоколесных и многоосных нагрузок / М.А. Железников // Автомобильные дороги. 1982. №7. - С. 11 -12.

18. Жемочкин Б. Н Практические методы расчета фундаментных балок и плит на упругом основании / Б. Н. Жемочкин, А.П. Синицын. -М.: Госстройиздат, 1962.-239 с.

19. Ильин Б. А. Экономичные плиты для покрытий лесовозных дорог/ Б. А. Ильин, А. Н. Кочанов // Лесная промышленность. 1974. -№1.- С.22-23.

20. Ильин Б. А. Теория лесотранспорта / Б. А.Ильин, Э. О. Сал-минен. Санкт-Петербург: ЛТА, 1992. - 188 с.

21. Ильин Б. А. Тягово-эксплуатационные расчеты при проектировании лесовозных дорог / Б. А. Ильин. Санкт-Петербург: ЛТА, 198672 с.

22. Ильин Б. А. Организация строительства, реконструкции и капитального ремонта лесовозных автомобильных дорог / Б. А. Ильин, Г. Ф. Грехов. Ленинград: ЛТА, 1985. - 68 с.

23. Ильин Б.А. Теоретические основы эксплуатации лесовозно-лесохозяйственных дорог / Б.А. Ильин. Санкт-Петербугр, 1994 - 160 с.

24. Ильин Б. А. Теоретические основы проектирования, организации строительства лесных дорог / Б. А. Ильин. Санкт-Петербугр, 1992.- 192 с.

25. Колесников Г. II. Дискретные модели механических и биомеханических систем с односторонними связями: Дис. . докт. техн. наук: 05.13.18 / Г. Н. Колесников. Петрозаводск, 2004. - 267 с.

26. Некрасов С. Н. Оценка методов расчета железобетонных плит на прочность по данным испытаний / С. Н. Некрасов // Научные труды ЛТА им. С. М. Кирова. №102.- 1963,- С. 182.

27. Кулебякин А. М. К вопросу применения предварительно напряженного железобетона для строительства лесовозных автомобильных дорог / А. М. Кулебякин // Труды ЦНИИМЭ. Сборник 50. - 1964. -С. 214.

28. Коренев Б. Г. Расчет плит на упругом основании / Б. Г. Коренев, Е. И. Черниговская. М.: Госстройиздат, 1962.-355 с.

29. Кочанов А. Н. Исследование некоторых направлений совершенствования колейных покрытий железобетонных плит на лесовозных дорогах: Диссертация . канд. техн. наук / А. Н. Кочанов. Ленинград, 1979.-233 с.

30. Кочанов А. Н. О сварном соединении предварительно напряженных железобетонных плит ЛТА- ПТН-6 / А. Н. Кочанов, М.Н. Леонтьев, В. И. Галахин // Лесосечные и лесоскладские работы и транспорт леса. Ленинград: ЛТА, 1985. - С.48 - 50.

31. Крылов А. Н. О расчете балок, лежащих на упругом основании / А. Н. Крылов. М.: Изд.АН СССР, 1959. - 395 с.

32. Кулебякин А. М. Тензометрические исследования железобетонных плит / A.M. Кулебякин, А.А. Лихачев // Лесная промышленность, 1964. -№ 6. С.21.

33. Курьянов В. К. Параметры сборных покрытий лесовозных автомобильных дорог / В. К. Курьянов, Д. Н. Афоничев // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2004 - № 5 - С. 62 - 67.

34. Мальников А. А. Железобетонное покрытие для усов лесовозных дорог / А. А. Мальников, Л. В. Петровский // Лесная промышленность. 1964. - № 12. - С. 18 - 20.

35. Материалы всесоюзного совещания-семинара по строительству лесовозных дорог. М.: Лесная промышленность, 1972. - 84 с.

36. Матонин В. Определить приоритеты отрасти / В.Матонин // Российская лесная газета. 2004. - № 48 (74). - С.4.

37. Мозжухин Ю. А. К вопросу выбора метода для расчета железобетонных плит колейного покрытия лесовозных дорог (усов) / 10. А. Мозжухин //Труды ЦНИИМЭ. 1968. - Вып. 92. - 136 с.

38. Морозов В. С. Разработка научных основ проектирования зимних лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах: Автореф. диссертации . докт. техн. наук / В. С. Морозов; Архангельск, 2002.- 41 с.

39. Некрасов С. Н. Оценка методов расчета железобетонных дорожных плит на прочность по данным испытаний / С.Н. Некрасов // Труды ЦНИМЭ. 1963. -№ 102. - С. 65 - 80.

40. Отраслевые дорожные нормы 218.046.01 Проектирование нежестких дорожных одежд. М: Государственная служба дорожного хозяйства министерства транспорта Российской Федерации, 2001. - 113 с.

41. Орловский В. С. Расчет основания под сборное покрытие / B.C. Орловский // Автомобильные дороги. 1986. - № 1. - С. 18 - 20.

42. Орловский В. С. О прочности стыковых соединений / B.C. Орловский, М. С. Асатрян // Автомобильные дороги. 1986. - № 6. -С. 9- 10.

43. Орловский В. С. Прочность стыковых соединений сборных дорожных плит на сдвиг / В. С. Орловский, М. С. Асатрян // Автомобильные дороги. 1983. - №5. - С. 20 - 24.

44. Палатников Е. А. Прямоугольная плита на упругом основании / Е. А. Палатников. М.: Стройиздат, 1964. - 236 с.

45. Перельмутер А. В. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа / А. В. Перельмутер, В. И. Сливкер. Киев: Изд-во «Сталь», 2002. - 600 с.

46. Питухин А.В. К расчету упруго-пластических деформаций грунта под опорной поверхностью гусеничного движителя с использованием метода конечных элементов / А. В. Питухин, В. Д. Лобашев // Машины и орудтя для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства:

47. Межвузовский сборник научных трудов. Вып. 10. - J1. : Лесотехническая академия им. С. М. Кирова. - 1981. С. 29 - 31.

48. Пузыревский И. П. Основания и фундаменты / И. П. Пузырев-ский. -М.: Стройиздат, 1923. 235 с.

49. Павлов Ф.А. О воздействии колес автомобиля на дорожную одежду / Ф.А.Павлов // Известия ВУЗов. Лесной журнал. № 1.-1975. -С. 162- 164.

50. Павлов Ф.А. О совместном действии касательных и нормальных нагрузок на покрытие лесовозных дорог / Ф.А.Павлов // Известия ВУЗов. Лесной журнал. № 2. - 1977. - С. 73 - 76.

51. Пушкаренко Н. Н. Совершенствование конструкций сборных покрытий лесовозных автодорог из плит мелкозернистого бетона: автореферат диссертации . канд. техн. наук / Н.Н. Пушкаренко. Йошкар-Ола, 2002.-20 с.

52. Пфайффер Ф. Системы многих тел с односторонними связями / Ф. Пфайффер // Прикладная математика и механика. Т. 65- Вып. 4.- 2001.- С. 681 -687.

53. Рабинович И. М. Вопросы теории статического расчета соору-: жений с односторонними связями / И.М. Рабинович М.: Стройздат, 1975. - 144 с.

54. Раев-Богословский Б. С. Предварительно напряженные покрытия аэродромов и дорог / Б. С. Раев-Богословский, А. II. Защепин, Б. И. Демин М.: Транспорт, 1972. - 200 с.

55. Раковская М. И. Численное моделирование контактного взаимодействия основания и плит покрытия временных автомобильных дорог: Автореферат диссертации . канд. техн. наук. / М. И. Раковская -Петрозаводск, 2004. 17 с.

56. Савельев В. А. Обоснование типа и конструкций одежд лесовозных автомобильных дорог / Автореферат диссертации . докт. техн. наук / В. А. Савельев. Йошкар-Ола, 2006. - 38 с.

57. Самарский А.А. Математическое моделирование: Идеи, Методы, Примеры / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. М.: Физматлит, 2001.-20 с.

58. Сборные покрытия автомобильных дорог. Под общей ред. В.М. Могилевича. М.: Высшая школа, 1972. 384 с.

59. Серебряный Р.В. Расчет тонких шарнирно-соединенных плит на упругом основании / Р.В. Серебряный. М.: Госстройиздат, 1962. - 64 с.

60. Симвулиди И.А. Расчет инженерных конструкций на упругом основании: Учебное пособие для строительных вузов / И.А. Симвулиди. М.: Высшая школа, 1978. - 480 с.

61. Симвулиди И. А. Составные балки на упругом основании / И.А. Симвулиди. -М.: Высшая школа, 1961.-203 с.

62. Салминен Э.О. О работе нежестких дорожных одежд с учетом упругих и пластичные деформаций / Э.О.Салминен // Известия ВУЗов. Лесной журнал. № 1.- 1977.-С. 152 - 155.

63. Скрипов Н. И. О работе стыка решетчатых дорожных железобетонных плит / Н.И. Скрипов, Л.Е. Савин. Известия ВУЗов. Лесной журнал.- 1958.-№3. - С. 95-101.

64. Скрипов Н. И. О характере работы дорожных железобетонных плит/ Н.И. Скрипов, Л.Е. Савин //Лесной журнал. 1958. - №2. -С. 58-61.

65. Смирнов Б. Исследование стыков железобетонных дорожных плит. Лесная промышленность. - 1964. -№ 2. - С. 19 - 20.

66. Смирнов Б. Новые конструкции железобетонных плит / Б.Смирнов//Лесная промышленность. 1964,- №2.-С.16- 17.

67. Смирнов Б.Н. Взаимодействие плит сборного покрытия автомобильных дорог с основанием под подвижной нагрузкой / Б.Н. Смирнов // Труды ЦНИИМЭ. Сборник 72.- 1966.-С. 122-127.

68. Смирнов Б. Н. К вопросу выбора параметров плит железобетонного покрытия лесовозных автомобильных дорог / Б.Н. Смирнов // Труды ЦНИИМЭ. Сборник 59. - 1965. - С. 68 - 73.

69. Смирнов Б. Н. Лесовозные автомобильные дороги с колейным железобетонным покрытием / Б.Н. Смирнов, Х.Х. Сюндюков, А.П. Кудрявцева. -М.: Лесная промышленность, 1969. 144 с.

70. Смирнов Н. И. О характере работы дорожных железобетонных плит / I I. И. Смирнов, Л. Е. Савин // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 1958. - №2 - С. 101 - 112.

71. Скрипов Н.И. Устойчивость железобетонных плит на усах лесовозных автомобильных дорог / Н.И.Скрипов // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 1960. - № 2- С. 63 - 69.

72. Смолка Б. И. Напряженное состояние и прочность сборных покрытий из плит типа ПАГ-14 / Б. И. Смолка, А. А. Маляренко // Автомобильные дороги. 1984. - №1- С. 21 - 23.

73. Степушин А. П. Несущая способность стыкового соединения плит покрытия / А. П., Степушин, Т. П. Лещицкая // Автомобильные дороги, 1986.-№6.-С. 7-9.

74. Смирнов Н. И. Работоспособность колейного покрытия из железобетонных плит на усах лесовозных дорог / Н. И.Смирнов // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. -№ 5. 1961. - С. 59 - 64.

75. Уваров Б. В. Воздействие динамической нагрузки на железобетонные плиты лесовозных автодорог / Б. В. Уваров // Известия ВУЗов. Лесной журнал. -№3.- 1991.-С. 35 39.

76. Уваров Б. В. Действие подвижной нагрузки на упругое основание / Б. В. Уваров, В. В. Щелкунов // Известия ВУЗов. Лесной журнал. -№4.-1981.-С. 30.

77. Уваров Б. В. О работе грунтовых оснований автомобильных дорог с покрытием из железобетонных плит / Б. В. Уваров // Известия ВУЗов. Лесной журнал. № 6. - 1964. - С. 89 - 100.

78. Уваров Б. В. Расчет балок на упругом основании, работающих в условиях динамического нагружения / Б. В. Уваров // Известия ВУЗов. Лесной журнал. № 1. - 1970. - С. 101 -107.

79. Уваров Б. Н. Некоторые результаты расчетов железобетонных плит колейных покрытий лесовозных автомобильных дорог / Б.Н. Уваров // Известия ВУЗов. Лесной журнал. №4. - 1969. - С.41 - 46.

80. Уваров Б. В. Влияние подстилающего слоя на прочность основания колейных лесовозных дорог / Уваров Б. В. //Известия ВУЗов. Лесной журнал.-№4,- 1983.-С. 41-45.

81. Уваров Б. В. Воздействие статической нагрузки на упругое основание / Б. В. Уваров, В.В. Щелкунов, Ю.Л. Лукин // Известия ВУЗов. Лесной журнал. №5.- 1976. - С. 43 - 48.

82. Уваров Б. В. О выборе толщины песчаной подушки автомобильной лесовозной дороги с колейным покрытием из железобетонных плит / Б. В. Уваров, В. В. Щелкунов // Известия ВУЗов. Лесной журнал.-№3. 1968. - С. 54-58.

83. Фролова А. А. Нормы выработки и расценки. Методические указания к практическим занятиям, курсовому и дипломному проектированию для студентов лесоинженерного факультета / А. А. Фролова. -Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 1990. 44 с.

84. Фролова А. А. Нормативы по техническому обслуживанию и ремонту лесозаготовительной техники :Методические указания для студентов лесоинженерного факультета / А. А. Фролова. Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 1992. - 40 с.

85. Цытович Н. А. Механика грунтов / II. А. Цытович. М.: Высшая школа, 1983. - 288 с.

86. Тимофеев А. А. Сборные бетонные и железобетонные покрытия аэродромов и автомобильных дорог / А. А. Тимофеев- М.: Стройиздат, 1986.-315 с.

87. Холопов А. И. Строительство и эксплуатация автомобильных дорог с покрытием из железобетонных плит / А. И. Холопов. М.: Транспорт, 1976.-36 с.

88. Черкасов И.И. Механические свойства грунтов в дорожном строительстве / И. И. Черкасов. М.: Транспорт, 1976. - 247 с.

89. Чернигов В.А. Прочность сварных соединений сборных бетонных покрытий / В. А. Чернигов // Автомобильные дороги. 1981. - № 10. -С. 12-14.

90. Шатов И. В. Железобетонные плиты для автомобильных лесовозных дорог / И. В. Шатов. М.: Лесная промышленность, 1965. -35 с.

91. Шатов И. В., Исследования экономической эффективности применения предварительно напряженных железобетонных плит / И.В. Шатов, А. Б. Андрианов // Труды ЦНИИМЭ. 1968. - Вып. 92. -С. 27-35.

92. Шатов И. В. Плиты ПЯ-1 на лесовозных автомобильных дорогах/И. В. Шатов // Лесная промышленность. 1969. - № 10. - С. 4 - 5.

93. Юб.Шегельман И. Р. Эффективная организация автомобильного транспорта леса / И. Р. Шегельман, В. И. Скрыплик, А.В. Кузнецов. -Петрозааодск: Издательство ПетрГУ. 280 с.

94. Шегельман И. Р. Экономико-математические методы исследования операций при организации лесозаготовок / И.Р. Шегельман И. Р., Кузнецов В. А. Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 1999. - 64 с.

95. Шегельман И. Р. Технология заготовки сортиментов на лесосеке / И. Р. Шегельман, И. А. Васильев, К. К. Демин. Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 1999. - 64 с.

96. Шегельман И. Р. Лесная промышленность и лесное хозяйство: Словарь в двух томах. Том 1 / И. Р. Шегельман. Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 2006. - 252 с.

97. Щелкунов В. В., Скрипов Н. И. Эффективность применения различных типов лесовозных дорог / В.В. Щелкунов, Н.И. Скрипов. -М.: Гослесбумиздат, 1963.- 109 с.

98. Яковлев А. В. Железобетонные предварительно напряженные плиты для покрытий лесовозных дорог / А. В.Яковлев. М.: Лесная промышленность, 1966. - 57 с.

99. Rouds and the environment: a handbook, California 2001. p.146

100. H.Backman, Charles A. The Forest Indastrial Sector of Russia. Opportunity Awaiting. New York London: The Parthenon Publishing Group, 1998.-297 p.

101. Harstela, Pertti. Forest work science and tecnology. Joensuu: Faculty of Forestry, 1990. - 175 p.

102. Forest Sector Development Problems: Extended Abstracts. Petrozavodsk, 1998.-52 p.

103. Forest Industry. Environment. Nature: Trends. Helsinki, 199170 p.

104. On the ecological and economic impacts of wood harvesting and traid in North-West Russia.-Joensuu: Gummerus, 1996. 162p.

105. Modelling to Understand Forest Functions. Joensuu, 1990.-246 p.

106. Musch B. Forest Mensuration. Hoboken, 2003. - 433 p.

107. Social sustainability of forestry in the Baltic Sea Region. Helsinki: Helsinki Reserch Centre, 1993. - 354 p.