Вопрос 72.(77) Способы оценки прочности дорожных одежд, ровности и сцепных свойств покрытия
Определение прочности дорожных одежд
Прочность дорожной одежды и ее сопротивляемость воздействию колесной нагрузки зависит от:
общей жесткости дорожной одежды, характеризуемой ее модулем упругости или упругим прогибом под нагрузкой.
прочностью по сдвигу грунта в земляном полотне и слабосвязанных слоев дорожной конструкции.
прочностью на растяжение при изгибе слоев из монолитных материалов.
прочность по сдвигу слоев из асфальтобетона.
Последнее свойство связано с качеством асфальтобетона, общая прочность с первыми тремя факторами. Из первых трех обобщающим является первый фактор., который относительно просто поддается измерению и его применяют как показатель прочности дорожных одежд.
В процессе испытаний дорожной одежды определяют упругий прогиб через который рассчитывают фактический модуль упругости:
где: р – среднее давление, передаваемое испытательной нагрузкой, МПа;
D – диаметр круга, равновеликого отпечатку площади, передающей расчетную нагрузку, м;
l – прогиб дорожной одежды, м;
- коэффициент Пуассона. (0,3).
Целью оценки прочности дорожных одежд является получение объективных данных о ее прочности.
Прочность дорожных одежд оценивается в неблагоприятный по условиям увлажнения дорожной конструкции период года. Испытания на контрольной точке начинаются заранее, чтобы определить момент наибольшего прогиба конструкции. Испытания на контрольных точках проводят при длине обследуемого участка более 10 км, испытывают ежедневно по графику с чередованием времени (с разницей не менее 4 ч) в один день в первой половине дня, в другой – во второй. На каждой контрольной точке производят по два измерения.
Перед началом испытаний выделяют однообразные участки исходя из того, что каждый должен иметь одинаковые:
грунт земляного полотна;
конструкцию дорожной одежды;
тип местности по условиям увлажнения;
интенсивность движения , приведенную к расчетному автомобилю.
Протяженность однообразного участка не должна превышать 3000 м.
Состояние каждого однообразного участка оценивают в баллах. В зависимости от бальной оценки и ожидаемого среднего расчетного модуля упругости (Еср.р) назначают количество испытаний.
Еср.р = Етр.р * Кпр.
Етр.р. – требуемый расчетный модуль упругости
Кпр. – коэффициент прочности определяемый в зависимости от состояния покрытия.
Испытания проводят на расстоянии 1-1.5 м от кромки проезжей части.
Оборудование для определения модуля упругости подразделяют на :
для статического нагружения;
для динамического нагружения.
К статическому относят метод штамповых испытаний и колесом автомобиля с помощью прогибомера.
К динамическому относят методы ударных или вибрационных нагрузок.
Испытания прогибомером осуществляется по полосе наката два – три испытания через 5-10 м. в каждом месте. Для этого устанавливается прогибомер так, чтобы щуп с подпятниками находился по центру между скатами сдвоенного колеса автомобиля. На другом конце прогибомера устанавливают опорную подкладку так, чтобы наклонная ее часть касалась стержня индикатора. Выдерживают автомобиль на точке пока значения на индикаторе не будут изменяться за 10 с более чем на 0,005 мм и снимают отсчет. Затем автомобиль отъезжает не менее чем на 5 м и как только отсчет по индикатору в течении 10 с не будет изменяться на 0,005 мм записывают его в журнал. Удвоенная разность отчетов соответствует упругому погибу: l = 2(i – i0).
И
змерение
при помощи штампа производится с помощью
нагружения дорожной конструкции
домкратом, передающим усилие через
круглый диск. Так же фиксируется два
значения при нагружении и после него
по разности отсчетов вычисляется упругий
прогиб.
Для динамическогонагружения используют установку УДН-НК, разработанную д.т.н. проф. Ю.М. Яковлевым. Груз (2) сбрасывается на амортизирующее устройство (5) по направляющей (1), создает кратковременное усилие, которое через штамп (4) действует на дорожную одежду. Виброграф (3) записывает измеренную деформацию на ленту.
Саратовским филиалом Гипродорнии разработана установка Дина-3М смонтированная на стандартном прицепе. Принцип ее действия тот же, что и УДН.
Есть разработки, позволяющие определить прогиб с помощью лазерного луча. Во Франции разработана лаборатория, измеряющая прогиб под каждым колесом автомобиля при движении со скоростью 2-3.5 км/ч.
Между различными методами существует зависимость:
где: h – толщина слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее;
h1 = 100 мм – наиболее распространенная толщина слоев из указанных
Колебания можно подразделить : -неустановившиеся -установившиеся .
Они имеют длину волны от 10 до 100 м они создаться микро неровностями. они формируют макро профиль поверхности покрытия и состоит из длинных плавных неровностей длинной волны более 100 м практически это продольный профиль покрытия. Они оказывают влияния на работу двигателя и трансмиссии, подвеску автомобиля и шин. Длительное действия становится неприятным и ведет к быстрому утомления водителя и пассажира, снижение срока службы шин и рессор, а так же разрушение дорожной конструкции. Виду вторичного удара колеса о покрытие.
При разработке требований к ровности покрытия выделяют 4-ре категорий по которым оценивают допустимые амплитуды колебаний:
Удобство и комфорт водителя при движении.
Устойчивость грузов в кузове автомобиля.
Надежность и долговечность рессор, шин, др. частей автомобиля.
Надежность и долговечность работы дорожной конструкции.
Приборы для измерения ровности.
Для предельной оценки ровности покрытий и выполнения достаточно больших объемов по оценке ровности применяют прибор контроля ровности и сцепления ПКРС-2У и толчкометры ПХК-2, ТЭФ-2. Ровность оценивают путем проезда по левой полосе наката каждой полосы движения со скоростью 50±2 км/ч. При этом производят измерения вертикальных перемещений прицепного колеса на 1 км покрытия. В начале необходимо внести в компьютер нулевые линии, название дороги, направления измерения. Автомобиль разгоняется 50 ± 52 км/ч и данная скорость поддерживается постоянно. При проезде км знаков или характерных точек делаются привязные отметки в память компьютера по окончанию измерительного участка в лаборатории проходит не менее 500 м за ее пределы и разворачивается на соседнюю полосу движения. За ровностью на данном км принимают наихудшие значения ровности измеренных по полосам. Выборочный контроль ровности осуществляют с помощью 3-х метровой рейки и клиновидного провила. Для оценки ровности выбирают участки с наихудшим значение ровности определенными с помощью установки ПКРС, толчкометра или визуально. Назначают на участке 300-400 м. Кол-во участков назначается в зависимости от общей длинны обслуживаемой дороги и общая длина должна быть не менее 10 % от длины обследуемого участка дороги. При каждом приложении рейки делается 5 измерений с помощью клиновидного провила. На выбраном участке производят не менее 120 измерений которые принимают за 100 % и вычисляют в % отношении какое количество измерений попало в интервал от 5-10 . Если попадает в интервал 5% , то в этом случи участок оценивается на (хорошо), если 2 % (отлично). Если хоть одно значение превышает данный интервал, то участок считается с неудовлетворительной равностью.
В зависимости от группы дорог по ее транспортно эксплутационному состоянию в процессе эксплуатации к ним предъявляются следующие требования по ровности.
Группы дорог по транспортно эксп-му состоянию:
Для группы: А-600, Б-800, В-1200.
Число просветов от 3-х метровой рейки в % не более:
А не более 7%, Б не более 9%. В не более 14%.
Max просвет под 3-х мет-вой рейкой в местах заделки выбоин не допустимы 7мм, среднего 5мм высокий 3мм. По относительным отметкам опр. Отметки по ровности.
Требования к коэф-та сцепления.
Основные нормативные док-ции. Легкие условия 0.45 коэф-нт движения
Затрудненные условия движения 0.5 коэф движения.
Опасные условия движения 0.6.
Воизбежании разворота и опрокидывании автомобиля при торможении установлена разница коэф сцепления по ширине покрытия она не должна превышать 0.1 на покрытия , а между покрытием и укрепленной обочиной 0.15.
Для обеспечения сцепных свойств необходимо своевременно устранять места выпотевания битума путем посыпки каменной мелочи (или песком с последующими моментными щетками ).
Своевременно удалять снег и ликвидировать гололед , очищать покрытие от пыли и грязи , укреплять обочины и устраивать покрытия при пересечении с грунтовыми дорогами.
Время устранения причин снижения коэф сцепления устанавливается с момента обнаружения этих причин и оно не должно превышать: устранения выпотевания битума не более 4-х суток. Очистки покрытия отт загрязнений не более 5 суток, повышения шероховатости покрытия не более 15 суток.
Способы определения шероховатости и коэф-ты сцепления: сцепные свойства покрытий могут определяться расстоянием замедления движения колеса при трении о покрытии и косвенно оценивая скользкость или определяя величину шероховатости.
Определения шероховатости.
Для определения шага шероховатости определяют глубину впадин шероховатости.
Кш = Нср / Rz ; Rz = Hср + R ср ; Rср = V / F .
Нср - средняя высота шероховатости.
Rz - средняя высота выступов.
Rcр - высота впадин шероховатости численно =я объему выступов шероховатости покрытия.
V - объем песка.
Определения коэф сцепления.
Измерения проводят не мение 3-х раз (значения приблизительно одинаковы ).
Обеспечения требуемых сцепных свойств покрытия.
Для обеспечения требуемого коэф сцепления принимают разные способы создания шероховатых покрытий при этом применяют каменные материалы устойчивые к шлифуемости под воздействием колесной нагрузки. Устройство покрытия и а/б смесей типа А, Г, Б при использовании щебня марки не ниже 1000 и дробленого песка из изверженных горных пород.
А/б смеси с содержанием щебня более 55% укладывают толщиной 3-3.5 см горячие, и 1.5-2.5 см холодные.
Смеси распределяют с помощью а/укладчика на все ширину полосы движения а при возможности на все ширину проезжей части. При возведении необходимо обратить внимание на то что смесь из-за повышенного содержания щебня остывает достаточно быстро. Поэтому укатку необходимо производить сразу же после ее укладки тяжелыми катками. При должны использоваться катки на пневмошинах обеспечивающие поверхностную скорость уплотнения и шероховатость покрытий.