Особенности автоматизированного проектирования оптимальных нежестких дорожных одежд

При неавтоматизированном, традиционном проектировании конструкцию дорожной одежды обычно назначают по типовому проекту (Дорожные одежды автомобильных дорог общей сети Союза ССР. Серия 503-0-11. - М.: Союздорпроект, 1976), а расчет ее сводится, главным образом, к определению толщины дополнительного слоя основания.

Как показывает опыт автоматизированного проектирования дорожных одежд, в результате применения оптимизационных компьютерных программ достигают три статьи экономического эффекта:

ускорение процесса проектирования и снижение сметной стоимости проектных работ. Значение этой статьи экономического эффекта из получаемых наименьшее;

исключение ошибок в расчетах. В практике проектирования автомобильных дорог все еще нередки случаи, когда при ручных расчетах вкрадываются разного рода ошибки (вплоть до арифметических) в ходе проектирования дорожных одежд и, оставаясь незамеченными, эти ошибки определяют низкую степень надежности конструкции. В результате такие конструкции требуют капитального ремонта значительно раньше нормативного срока, т.е. дают отказ;

снижение стоимости и материалоемкости строительства дорожных одежд на 5-18 %. Автомобильные дороги чрезвычайно капиталоемкие (хотя и наиболее рентабельные) сооружения. Стоимость дорожных одежд составляет наиболее весомую часть от общей стоимости автомобильных дорог (в среднем 40-70 %). Таким образом, применение элементарных оптимизационных программ при проектировании дорожных одежд позволяет при обеспеченной ее прочности снизить материалоемкость и общую стоимость строительства автомобильных дорог от 5 до 18 %.

Одна из программ проектирования оптимальных дорожных одежд разработана в Гипродорнии (Проектирование оптимальных нежестких дорожных одежд / Под ред. проф. А.Я. Тулаева. - М.: Транспорт, 1977. - 117 с). Задачей автоматизированного проектирования дорожных одежд нежесткого типа является отыскание среди равнопрочных конструкций наиболее рационального проектного решения с учетом строительной стоимости конструкций, технологии производства работ и эксплуатационных показателей. Это может быть достигнуто в результате рассмотрения нескольких допустимых вариантов конструкции с последующим определением стоимостных показателей и выбором наиболее экономичного и технологичного решения. При традиционной ручной технологии имеется возможность рассматривать от двух до пяти вариантов и среди них выбирать наиболее рациональный. Однако при таком подходе нет уверенности в том, что среди рассмотренных вариантов оказались наиболее рациональные из возможных.

Переход на компьютерный расчет конструкций дорожных одежд по специальным, разработанным для этой цели оптимизационным программам, позволяет значительно снизить время, затрачиваемое на расчеты конструкций, и целенаправленно искать наиболее рациональный вариант из значительно большего рассматриваемого их числа. При этом количество целенаправленно перебираемых вариантов равнопрочных конструкций дорожных одежд может достигать от нескольких десятков до сотен тысяч и, тем не менее, нет уверенности в том, что наилучшее решение оказалось в числе рассмотренных.

Типовые решения дорожных одежд позволяют значительно сузить диапазон поиска наиболее рациональной конструкций, но решают задачу оптимизации лишь частично. Каждый материал конструктивных слоев имеет свою конкретную стоимость, и эти стоимости, в свою очередь, зависят от района строительства дороги, расположения строительных баз, карьеров местных дорожно-строительных материалов, складов, дальности возки материалов и т.д. Грунтовые условия также различны даже при одинаковых конструкциях, и учесть все эти особенности в типовых проектах практически невозможно. Поэтому типовые проектные решения - это решения ориентировочные, которые, как правило, не являются наилучшими из возможных.

Наилучшие проектные решения могут быть получены в результате автоматизированного проектирования оптимальных дорожных одежд, включающего в себя конструирование, расчеты, технико-экономический анализ и выбор наиболее рационального проектного решения. Наиболее эффективным является автоматизированное проектирование с использованием специальных алгоритмов и программ математической оптимизации, одна из которых реализована в Гипродорнии канд. техн. наук Б.М. Наумовым.

Компьютерные программы проектирования оптимальных нежестких дорожных одежд реализуют методы расчета дорожных конструкций, регламентированные ОДН 218.046-01.