Расчёт дорожного ограждения - Курсовая работа

Требуется провести расчетно-теоретическую экспертизу работоспособности участка дорожного металлического ограждения барьерного типа марки 11ДО - S=2,75м ГОСТ 26804 - 86, установленного на автомобильной дороги II категории. Дорожно-климатические условия принять для Саратовской области (4 дорожно-климатическая зона). 22-25% ДТП связанные с непреднамеренными съездами с дороги. При этом различают вопросы активной безопасности автомобильной дороги и автомобиля - связанными со свойствами предотвращать или снижать вероятность ДТП и вопросы пассивной безопасности. Пассивная безопасность автомобиля и дороги появляется в случаях, когда водитель не имеет ни времени, ни возможности предотвратить ДТП изза потери устойчивости движения автомобиля (занос, опрокидывание, занос прицепа, перемещение плохо закрепленного груза в кузове), утомление или неопытности, приступов болезни и др.1.1 Схема невыгодного положения автомобиля и выбор критической траектории его движения На основе анализа ДТП установлено, что не зависимо от причин непреднамеренного съезда можно считать: Скорость движения центра массы автотранспортного средства, от момента начала НС до момента предшествующего удару о препятствие, постоянной. Это объясняется внезапностью, скоротечностью процесса НС и сравнительно большим временем реакции водителя, не успевшего нажать сцепление и включить тормоза. Траектория движения центра масс АТС практически совпадает с дугой окружности радиуса R.Минимальный радиус Rmin, так называемой критической траектории, зависит от многих фактор тяговых и аэродинамических характеристик автомобиля, начальной скорости движения, типа и состояния дорожной одежды , климатических и метеорологических условий. Гибшмана а) Учтем условие устойчивости на опрокидывание, т.е. вращение относительно точки О. Для нашего случая б) Учтем условие устойчивости на скольжение где - коэффициент скольжения шин по покрытиюВычислим ориентировано значение угла наезда по формуле Учтем истинную точку касания АТС и истинное перемещение центра масс автомобиля.С учетом типа и состояния дорожного покрытия природно-климатических условий, рельефа критические условия устойчивости автомобиля в отношении поперечного сдвига или заноса примем в виде: (2) где i - предельный допускаемый уклон дороги в поперечном направлении где - коэффициент учитывающий силы сцепления шин с поверхностью дороги определяется по формуле Бобкова: где - часть общего коэффициента сцепления в продольном направлении определяется по формуле А.П. ? ? =0,004 - коэффициент, учитывающий снижение сил сцепления с ростом скорости; (зависит от V и от типа покрытия). ?х - коэффициент тяговой силы автотранспортного средства определяется по формуле Васильева А.П.: где fv - расчетное значение коэффициента сопротивления качению, зависит от состояния и типа дорожного покрытия и скорости движения: где f20= 0,025-0,035 - коэффициент сопротивления качению, при V = 20 км/ч kf = 0,00025 - коэффициент нарастания сопротивления колес; Как отмечалось ранее, траектория движения автомобиля при НС близка к дуге окружности Rmin = 38,1 (м), при этом путь автомобиля до момента наезда ?max = 20,7° составляет: Зная начальную скорость 60 км/час = 16,67 (м/с) с учетом состояния дороги легко вычислить время до столкновения с ограждением: (с) Таким образом, перед контактом с ограждением автомобиль имеет скорость V0 = 52 км/ч , которую можно разложить на две составляющие: (км/ч) В момент удара автомобиля об ограждение на площадке контакта возникает ударный импульс S , с составляющей Sy в направлении перпендикулярном к плоскости ограждения с плечом действия относительно центра масс.Сила взаимодействия АТС с дорожно-боковым ограждением в начале активной фазы удара может быть представлена векторной суммой: с поперечной составляющей и продольной составляющейВ качестве 1-ой расчетной схемы принимаем плоскую семипралетную раму, выделяя панель, воспринимающую удар и 3-х сметных расположенных левее и правее. Все пролеты приняты равными шагу размещения стоек S. Изгибная жесткость стоек принята , ригеля , к - физически учитывает соотношение изгибных плоскостей элементов, влияющих на усилие (приложение 1).Расчетная схема дорожного ограждения в плане представляет собой балку на упруга оседающих опорах, работающих на изгиб из плоскости ограждения и на кручение. Податливость стоек при изгибе учтем фиктивными стрежнями длиной со специально подобранной жесткостью при сжатии - расширении соответствующей жесткости стоек при изгибе (рис.7). рис.7 - стойка при изгибе. рис.8 - результаты действия силы (100).Потенциальная энергия от действия Py=1 вычисляется аналогично п.2.2 по расчету с помощью программы INTAB 12.Приняв контакт трения скольжения метал кузова по ограждению , получим: При вычислении полной потенциальной энергии системы «ограждение - авто», следует учесть деформации авто. Однако, определение действительных усилий в элементах кузова авто и его агрегатах представляет сложную задачу. Они использовали разновидность метода конечного элемента назвав его

Содержание

Введение 4

1. Вычисление параметров движения автомобиля при непреднамеренном съезде с дороги 6

1.1 Схема невыгодного положения автомобиля и выбор кинетической траектории его ограждения 6

1.2 Вычисление Rmin по различным методикам 8

1.3 Вычисление угла наезда на ограждение 11

1.4 Уточненная методика вычисления Rmin 12

1.5 Скорость и кинетическая энергия автомобиля перед контактом с ограждением 15

1.6 Кинетическая энергия автомобиля в конце активной фазы первого удара. Изменение кинетической энергии ? К 17

2. Вычисление потенциальной энергии деформации ограждения и автомобиля U 24

2.1 Обоснование расчетной схемы при деформации в плоскости 24

2.2 Вычисление Ux 25

2.3 Обоснование расчетной схемы при деформации из собственной плоскости 28

2.4 Вычисление Uy 30

2.5 Вычисление U. Приближенное определение U автомобиля 32

3. Вычисление сил взаимодействия авто и ДО 36

3.1 Уравнение баланса энергии 36

3.2 Анализ НДС и перегрузок 36

3.3 Уточнение сил Р 39

4. Расчет ограждения на прочность и жесткость 41

4.1 Построения расчетных эпюр 41

4.2 Вычисление наибольших напряжений и перемещений 43

4.3 Рекомендации к курсовой работе и предложения по улучшению конструкции дорожного ограждения 44

Заключение 46

Требуется провести расчетно-теоретическую экспертизу работоспособности участка дорожного металлического ограждения барьерного типа марки 11ДО - S=2,75м ГОСТ 26804 - 86, установленного на автомобильной дороги II категории. Дорожно-климатические условия принять для Саратовской области (4 дорожно-климатическая зона). Тип дорожного покрытия С (цементобетонное).

Ограждение установлено в соответствии с п. 9.3 СНИП 2.005.03 - 85 «Автомобильные дороги». На расстоянии 0,7 м от бровки дороги в связи с наличием 1 (наличие насыпи высотой 3м, с крутизной откоса 1:3)

Необходимость расчета связанна с частыми ДТП на данном прямолинейном участке дороги преимущественно с легковыми автомобилями марки Ваз-2106, в следующих условиях состояния покрытия сухое.

Календарный график.

№ Наименование разделов и частей работы Срок выдачи Срок окончания Оценка

Плановый Фактический

РПЗ: 1 Введение(приложение1,2,3) Вычисление параметров движения автомобиля.(1.1- 1.6).Освоение программы INTAB-12. 04.09.07 02.10.07

РПЗ: 2 Вычисление потенциальной энергии деформируемого ограждения и автомобиля(2.1- 2.7). 02.10.07 30.10.07

РПЗ: 3 Вычисление сил взаимодействия с утонениями(3.1- 3.1).

РПЗ: 4 Расчет ограждения(4.1- 4.2). Заключение.

РПЗ: 5 Защита работы.

Обеспечение безопасности дорожного движения представляет важную социально-экономическую задачу. Дорожно-транспортные происшествия (ДТП) причиняют значительный ущерб, вызывают серьезные затруднения в работе автотранспорта и, особенно важно, представляют угрозу для жизни и здоровья людей. В статье [1] отмечается, что ежегодно в России происходит 190 тысяч ДТП, в которых погибает примерно 40 тысяч человек и 200 тысяч получают ранения, нередко связанные с последующей инвалидностью. 22-25% ДТП связанные с непреднамеренными съездами с дороги. При этом погибает каждый пятый!

Общая проблема безопасности дорожного движения связаны с изучением комплекса "водитель-автомобиль-дорога-окружающая среда". При этом различают вопросы активной безопасности автомобильной дороги и автомобиля - связанными со свойствами предотвращать или снижать вероятность ДТП и вопросы пассивной безопасности.

Пассивная безопасность автомобиля и дороги появляется в случаях, когда водитель не имеет ни времени, ни возможности предотвратить ДТП изза потери устойчивости движения автомобиля (занос, опрокидывание, занос прицепа, перемещение плохо закрепленного груза в кузове), утомление или неопытности, приступов болезни и др. В этих случаях водитель становится пассивным участником ДТП, а его последствия в основном зависят от конструктивных особенностей автомобиля, параметров дороги. Результаты исследований в этой области изложены в монографиях[2-5]. Заметим, что их авторы д.т.н. Васильев А.П., Столяров В.В.- выпускники нашего факультета.

Наиболее эффективным конструктивным средством повышения пассивной безопасности АД служит установка боковых направляющих деформируемых ограждений барьерного типа [6,7]. Места установки подобных ограждений регламентируются пунктом 9.3. СНИП "Автомобильные дороги" [8].

Несмотря на сравнительную простоту несущих конструкций дорожных ограждений, их расчет затруднен неопределенностью сил взаимодействия транспортных средств и ограждений. Неизвестными являются не только величины этих сил но и их направления, зависящие как от параметров автомобиля (масса, габариты, скорость), дороги (ширина проезжей части, тип и состояние покрытия, уклоны и др.), так и от деформативных свойств ограждения. Для составления разрешающих энергетических уравнений наряду с законами строительной и теоретической механике, привлекаются соотношения курса проектирования дорог и результаты специальных исследований ДТП.

Для инженера ОДД необходимо глубоко понимать процесс взаимодействия автомобиля с ограждением, владеть приемами его управления с целью снижения риска ДТП и его последствий. В данной работе методами строительной механики выполнены основные расчеты типовых ограждений и заключения об их работоспособности.