Методические рекомендации по выполнению лаборатор- ных работ по дисциплинам «Основы эксплуатации автомо- бильных дорог» и «Дорожные условия и безопасность движе- ния»
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский государственный технический университет»
Кафедра «Строительство автомобильных дорог»
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы эксплуатации автомобильных дорог» и «Дорожные условия и безопасность движения»
Издательство Пермского государственного технического университета
2010
ELIB.PSTU.RU
Составители: А.М. Бургонутдинов, В.Ю. Похмельных.
УДК 625.76 ББК 39.311
М54
Рецензент
канд. техн. наук А.В. Эдельман (Пермский государственный технический университет)
Методические рекомендации по выполнению лабораторМ54 ных работ по дисциплинам «Основы эксплуатации автомобильных дорог» и «Дорожные условия и безопасность движения» / сост. А.М. Бургонутдинов, В.Ю. Похмельных. – Пермь:
Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – 74 с.
Содержатся общетеоретические сведения по оцениваемым транспорт- но-эксплуатационным показателям, описание необходимого измерительного инструмента и оборудования, методику проведения обследований, принципы обработки полученных результатов, а также требования нормативных документов к рассматриваемым показателям.
В приложении приведена форма сокращенного графика транспортноэксплуатационного состояния автомобильной дороги, которая заполняется на основании фактических значений показателей, выявленных при проведении лабораторных работ и обработке полученных данных.
Методические рекомендации предназначены для студентов специальности 270205.65 «Автомобильные дороги и аэродромы», выполняющих лабораторные работы по дисциплине «Основы эксплуатация автомобильных дорог» и «Дорожные условия и безопасность движения».
УДК 625.76 ББК 39.311
© ГОУ ВПО «Пермский государственный
технический университет», 2010
2
ELIB.PSTU.RU
Лабораторная работа № 1 ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
СУЧЕТОМ ХАРАКТЕРА ДЕФОРМАЦИЙ
ИРАЗРУШЕНИЙ ПОКРЫТИЯ
1. Общие сведения
Важным этапом оценки состояния автомобильных дорог при эксплуатации является определение прочности свойств дорожной одежды, которые существенно влияют на ровность покрытия, а следовательно, на обеспеченную дорогой скорость и эффективность функционирования автомобильного транспорта. Вследствие постепенного снижения прочности дорожной одежды во времени на покрытии возникают и постепенно накапливаются различные деформации и разрушения.
Деформация – изменение относительного положения частиц тела, связанное с их перемещением. При деформации происходит изменение размеров и формы тела без изменения его массы и потери сплошности. Различают упругие и остаточные (пластические) деформации. Упругие деформации исчезают почти мгновенно после снятия (прохождения) нагрузки. Остаточные деформации после снятия нагрузки не исчезают и при многократных нагружениях способны накапливаться.
Разрушение – изменение размеров, формы и массы тела с потерей сплошности.
К основным видам разрушений и деформаций дорожных одежд и покрытий следует отнести: трещины (поперечные, продольные, косые), сетку трещин, обламывание (скол) кромок, износ (истирание), шелушение, выкрашивание, выбоины, просадки, проломы, пучины, колею, волны [1].
Если дорожная одежда запроектирована и построена с соблюдением всех норм, то на ней не должно быть разрушений (кроме износа покрытия), но под совместным воздействием транспортных
3
ELIB.PSTU.RU
нагрузок и природно-климатических факторов могут возникать деформации, не превышающие допустимого предела.
В качестве относительного показателя прочности дорожной конструкции используют коэффициент прочности
Кпр = Еф/Етр, |
(1.1) |
где Еф – фактический модуль упругости дорожной одежды в момент обследования, МПа;
Етр – требуемый модуль упругости дорожной одежды, на который она запроектирована, МПа.
При необходимости увязки состояния покрытия, отражающего в конечном итоге состояние всей дорожной конструкции, со скоростью движения как одиночного легкового автомобиля, так и средней скоростью транспортного потока [2] может быть использован показатель фактической степени деформирования дорожной одежды (поверхности покрытия)
rф = Sдеф/Sобщ, |
(1.2) |
где Sдеф – площадь повреждений на рассматриваемом участке, м2; Sобщ – общая площадь обследуемого участка дороги, м2. Допустимая степень деформирования покрытия составляет [1]
rдоп = 1 – Кн, |
(1.3) |
где Кн – уровень надежности дорожной одежды [1].
Лабораторная работа включает в себя визуальное обследование покрытия с составлением дефектной ведомости*, обработку результатов обследования с последующим вычислением фактической степени деформированности, определение вероятных причин возникновения деформаций и разрушений, назначение мероприятий по их устранению.
* По решению преподавателя виды дефектов с их привязкой к пикетажу могут быть заданы.
4
ELIB.PSTU.RU
2. Необходимые приборы и инструменты для полевого обследования
1.Лента мерная или курвиметр;
2.Линейка;
3.Мел.
3. Порядок проведения обследования
На обследуемой дороге выбирается характерный участок (однотипный участок, в пределах которого не наблюдается существенных изменений дорожной конструкции, интенсивности и состава движения, а также состояния покрытия по видам дефектов) протяженностью 1 км. Участок разбивают на пикеты через 100 м с помощью мерной ленты или курвиметра.
Каждой бригаде (2–3 человека или индивидуально) назначается свой 100-метровый участок, на котором фиксируются деформации и разрушения с привязкой к пикетам. Фиксируют размеры дефектов с помощью линейки или мерной ленты.
Результаты обследования заносят в дефектную ведомость
(табл. 1.1).
|
|
|
Таблица 1.1 |
|
Дефектная ведомость |
|
|
|
|
|
|
Координаты |
Вид разрушения (деформа- |
Ожидаемый |
Описание |
микроучастка |
ции) и размер дефекта (ши- |
коэффициент |
деформации |
(с ПК – по ПК) |
рина b; глубина h; длина λ; |
прочности, Кпр |
или разруше- |
|
площадь S) |
|
ния |
ПК 0.00 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
ELIB.PSTU.RU
4. Обработка результатов обследования
Обработка результатов обследования (исходных данных) предполагает определять коэффициент прочности нежесткой дорожной одежды по характеру и степени повреждений покрытия, используя методику проф. Ю.М. Яковлева (табл. 1.2). Далее производится статистическая обработка полученных результатов, вычисление фактической степени деформирования поверхности и сопоставление с допустимой степенью деформирования.
Таблица 1.2
Ожидаемый коэффициент прочности дорожной одежды по характеру и степени повреждений покрытия
№ |
|
Ожидаемый |
|
Состояние покрытия и характер повреждения |
коэффициент |
||
п/п |
|||
|
прочности, Кпр |
||
|
|
||
1 |
2 |
3 |
|
1 |
Без дефектов и отдельные трещины на расстоянии |
1,0 |
|
|
более 40 м |
|
|
2 |
Отдельные трещины на расстоянии 20–40 м |
0,98–1,0 |
|
3 |
То же на расстоянии 10–20 м |
0,95–0,98 |
|
4 |
Редкие трещины на расстоянии 8–10 м |
0,9–0,95 |
|
5 |
То же 6–8 м |
0,88–0,9 |
|
6 |
То же 4–6 м |
0,85–0,88 |
|
7 |
Частные трещины на расстоянии 3–4 м |
0,8–0,85 |
|
8 |
То же 2–3 м |
0,78–0,8 |
|
9 |
То же 1–2 м |
0,75–0,78 |
|
10 |
Сетка трещин при относительной площади, зани- |
|
|
|
маемой сеткой менее 30 % |
0,7–0,75 |
|
|
|
|
|
11 |
То же от 60 до 30 % |
0,68–0,7 |
|
12 |
То же 90–60 % |
0,65–0,68 |
|
13 |
Искажение продольного микропрофиля и попереч- |
|
|
|
ного профиля (волны, колейность) |
0,68–0,7 |
|
|
|
|
6
ELIB.PSTU.RU
Окончание табл. 1.2
№ |
|
Ожидаемый |
|
Состояние покрытия и характер повреждения |
коэффициент |
||
п/п |
|||
|
прочности, Кпр |
||
|
|
||
1 |
2 |
3 |
|
14 |
Посадки при их относительной площади до 20 % |
0,6–0,65 |
|
15 |
То же от 50 до 20 % |
0,58–0,6 |
|
16 |
То же более 50 % |
0,55–0,58 |
|
17 |
Проломы дорожной одежды при относительной |
|
|
|
площади проломов менее 10 % |
0,6–0,65 |
|
18 |
То же от 30 до 10 % |
0,58–0,6 |
|
19 |
То же более 30 % |
0,5–0,58 |
Примечания. 1. В пределах одного пункта для более существенных повреждений берутся меньшие значения Кпр.
2. При сочетании поперечных трещин с косыми и продольными трещинами, а также при наличии выбоин, значения Кпр, указанные в табл. 1.2, следует понижать на 10–30 % в зависимости от тяжести повреждения (разрушения).
По табл. 1.2 в зависимости от характера и степени повреждения определяется ожидаемый коэффициент прочности дорожной одежды для каждого микроучастка. Площадь сетки трещин, просадок и проломов измеряется по отношению ко всему участку, подверженному данному виду дефекта (см. табл. 1.6). При наличии на одном микроучастке различных дефектов или разрушений, например колейности и поперечных трещин, коэффициент прочности назначают по дефекту, дающему наименьший коэффициент прочности (в данном случае по колее).
Получение значения коэффициентов прочности и описание дефектов и разрушений микроучастков с данным коэффициентом прочности заносят в табл. 1.1, столбцы 3 и 4.
Заполнив таблицу, вычисляют средневзвешенный коэффициент прочности по нижеприведённой формуле
7
ELIB.PSTU.RU
|
m |
Κпрi li |
|
|
Κпрср.в = |
∑ |
|
||
i=1 |
|
. |
(1.4) |
|
|
m |
|||
|
|
∑li |
|
|
i=1
где Kпр i – значение коэффициента прочности на i-м микроучастке; li – протяженность i-го микроучастка, м. Среднеквадратическое отклонение коэффициента прочности
рассчитывают по формуле
|
|
|
|
m |
(Κпрi −Κпрср.в )2 |
|
|
|
|
σ= |
∑ |
|
|
||
|
|
i=1 |
|
. |
(1.5) |
||
|
|
m |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для расчета среднеквадратического отклонения заполняют |
||||||
табл. 1.3. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.3 |
|
|
Отклонение коэффициента прочности |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
Kпр i |
|
Kпр i – Κпрср.в |
|
(Kпр i – Κпрср.в )2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
….. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑….. |
|
|
|
|
|
|
|
|
По распределению коэффициентов прочности на разрушенных или деформированных микроучастках можно судить о фактической степени деформирования поверхности, вычисляемой из выражений
[3; 4]
rф = 0,5 – Ф(х), |
(1.6) |
8
ELIB.PSTU.RU
|
|
|
1 |
|
Ζ 2 |
|
|
|
|
|
Ф(х) = |
|
∫0х A− 2 dz, |
|
(1.7) |
||
|
|
2π |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
где Ф(х) – табулированная функция Лапласа (табл. 1.4), |
|
|
||||||
z = (х – а)/σ. |
|
|
|
|
|
Таблица 1.4 |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Табулированная функция Лапласа |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х |
Ф(х) |
Х |
|
|
Ф(х) |
Х |
|
Ф(х) |
0,00 |
0,000 |
0,46 |
|
|
0,177 |
0,92 |
|
0,321 |
0,01 |
0,004 |
0,47 |
|
|
0,181 |
0,93 |
|
0,324 |
0,02 |
0,008 |
0,48 |
|
|
0,184 |
0,94 |
|
0,326 |
0,03 |
0,012 |
0,49 |
|
|
0,188 |
0,95 |
|
0,329 |
0,04 |
0,016 |
0,50 |
|
|
0,192 |
0,96 |
|
0,332 |
0,05 |
0,020 |
0,51 |
|
|
0,195 |
0,97 |
|
0,334 |
0,06 |
0,024 |
0,52 |
|
|
0,199 |
0,98 |
|
0,337 |
0,07 |
0,028 |
0,53 |
|
|
0,202 |
0,99 |
|
0,339 |
0,08 |
0,032 |
0,54 |
|
|
0,205 |
1,00 |
|
0,341 |
0,09 |
0,036 |
0,55 |
|
|
0,209 |
1,01 |
|
0,344 |
0,10 |
0,040 |
0,56 |
|
|
0,212 |
1,02 |
|
0,346 |
0,11 |
0,044 |
0,57 |
|
|
0,216 |
1,03 |
|
0,349 |
0,12 |
0,048 |
0,58 |
|
|
0,219 |
1,04 |
|
0,351 |
0,13 |
0,052 |
0,59 |
|
|
0,222 |
1,05 |
|
0,353 |
0,14 |
0,056 |
0,60 |
|
|
0,226 |
1,06 |
|
0,355 |
0,15 |
0,060 |
0,61 |
|
|
0,229 |
1,07 |
|
0,358 |
0,16 |
0,064 |
0,62 |
|
|
0,232 |
1,08 |
|
0,360 |
0,17 |
0,068 |
0,63 |
|
|
0,236 |
1,09 |
|
0,362 |
0,18 |
0,071 |
0,64 |
|
|
0,239 |
1,10 |
|
0,364 |
0,19 |
0,075 |
0,65 |
|
|
0,242 |
1,11 |
|
0,367 |
0,20 |
0,079 |
0,66 |
|
|
0,245 |
1,12 |
|
0,369 |
0,21 |
0,083 |
0,67 |
|
|
0,249 |
1,13 |
|
0,371 |
0,22 |
0,087 |
0,68 |
|
|
0,252 |
1,14 |
|
0,373 |
0,23 |
0,091 |
0,69 |
|
|
0,255 |
1,15 |
|
0,375 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
ELIB.PSTU.RU
Окончание табл. 1.4
Х |
Ф(х) |
Х |
Ф(х) |
Х |
Ф(х) |
0,24 |
0,095 |
0,70 |
0,258 |
1,16 |
0,377 |
0,25 |
0,099 |
0,71 |
0,261 |
1,17 |
0,379 |
0,26 |
0,103 |
0,72 |
0,264 |
1,18 |
0,381 |
0,27 |
0,106 |
0,73 |
0,267 |
1,19 |
0,383 |
0,28 |
0,110 |
0,74 |
0,270 |
1,20 |
0,385 |
0,29 |
0,114 |
0,75 |
0,273 |
1,21 |
0,387 |
0,30 |
0,118 |
0,76 |
0,276 |
1,23 |
0,391 |
0,31 |
0,123 |
0,77 |
0,279 |
1,25 |
0,394 |
0,32 |
0,126 |
0,78 |
0,282 |
1,30 |
0,403 |
0,33 |
0,129 |
0,79 |
0,285 |
1,35 |
0,412 |
0,34 |
0,133 |
0,80 |
0,288 |
1,40 |
0,419 |
0,35 |
0,137 |
0,81 |
0,291 |
1,42 |
0,422 |
0,36 |
0,141 |
0,82 |
0,294 |
1,45 |
0,427 |
0,37 |
0,144 |
0,83 |
0,297 |
1,50 |
0,433 |
0,38 |
0,148 |
0,84 |
0,300 |
1,55 |
0,439 |
0,39 |
0,152 |
0,85 |
0,302 |
1,60 |
0,445 |
0,40 |
0,155 |
0,86 |
0,305 |
1,70 |
0,455 |
0,41 |
0,159 |
0,87 |
0,308 |
1,80 |
0,464 |
0,42 |
0,163 |
0,88 |
0,311 |
1,90 |
0,471 |
0,43 |
0,166 |
0,89 |
0,313 |
2,50 |
0,494 |
0,44 |
0,170 |
0,90 |
0,316 |
3,00 |
0,498 |
0,45 |
0,174 |
0,91 |
0,319 |
5,00 |
0,500 |
Для соответствующей величины «х» по табл. 1.4 находят значение функции Лапласа (если «х» отрицательное число, то Ф(х) принимают также с минусом), после чего вычисляют фактическую степень деформирования по формуле (1.6).
Допустимая степень деформирования вычисляется по форму-
ле (1.3).
В выводе к лабораторной работе студенты отмечают основные виды деформаций и разрушений и указывают вероятные причины
10
ELIB.PSTU.RU