Авторы «Белой книги» делают следующие выводы:

1)учитывая состояние транспортно-коммуникационной сети, необходимо обеспечить приоритетность капитальных вложений в развитие автомобильных дорог в следующих районах области: Асекеевском, Акбулакском, Александровском, Тюльганском, Матвеевском, Абдулинском;

2)повышение уровня развития дорожной сети и улучшение транспортной доступности на 1 час в условиях Оренбургской области приводит в среднем к снижению преступности на 10 %. Эти выводы – результат работы экспертной системы «Геораком»;

3)оптимизация транспортной сети обеспечивает экономию топлива: бензина – 26,56 млн. литров, дизельного топлива – 25.3 млн. литров. Ежегодная выгода всех пользователей дорог составит около 444 млн. рублей;

4)выполнение программы автодорожного строительства и развития

транспорта обеспечит достижение Минимального транспортного стандарта, соответствующего качеству жизни индустриальных стран – типа Южной Кореи к 2015 г, и развитых стран первой очереди (12000 тыс. долларов на 1 чел.), типа Португалии – к 2030 г. (таблица 7.5).

7.2Работоспособность дорожных одежд

7.2.1Основные понятия и определения

Асфальтобетонные покрытия являются преобладающим типом для капитальных дорожных покрытий. Протяженность дорог с таким типом покрытия составляет более 80 %, а в развитых странах – до 95 % от общей протяженности дорог. Эффективность работы автомобильного транспорта непосредственно зависит от технического уровня и эксплуатационного состояния дорог и их дорожных одежд. Поддержание дорожных одежд в нужном состоянии тесно связано с проблемой обеспечения их работоспособности, что является комплексной народнохозяйственной, научно-технической и геоэкологической проблемой, имеющей важное социальное значение. Существует прямая связь обеспечения работоспособности дорожных одежд с вопросами повышения их качества и надежности. Интенсификация экономики предъявляет все более высокие требования к качеству и работоспособности автомобильных дорог и их дорожных одежд. Требуемые показатели их прочности, ровности и сцепления

160

должны обеспечиваться в течение нормативного срока службы до капитального ремонта. Для решения данной задачи устанавливают закономерности Таблица 7.5 Реализация Минимального транспортного стандарта при

выполнении программы развития дорожной сети Оренбургской области.

Примечание: программа рассчитана на 30 лет /1,13.16 /

изменения показателей дорожной одежды во времени и, прежде всего, прочности дорожной одежды. Показатель прочности количественно характеризует темп изменения ровности дорожной одежды во времени при увеличении расчетной нагрузки. /10/. Ровность дорожной одежды, измеренная в разные моменты времени, позволяет оценивать прямо или косвенно:

–качество строительства;

–наличие или отсутствие требуемого запаса прочности;

161

– исчерпание срока службы дорожной одежды (до капитального ремонта). Следовательно, изменение ровности дорожной одежды во времени характеризует изменение уровня ее качества и работоспособности.

Теоретические основы обеспечения работоспособности дорожных одежд впервые были предложены профессором А.К.Бирюля в начале 30-х годов. Под работоспособностью дорожной одежды он предлагал понимать способность (свойство) одежды как инженерного сооружения удовлетворять на заданном уровне основным требованиям автомобильного движения. Дорожная одежда должна обеспечить заданные скорости движения, необходимую прочность в соответствии с установленными нагрузками на ось расчетного автомобиля и безопасность движения. Профессор А.К.Бируля дал следующее уточненное определение понятия работоспособности дорожной одежды /100/:

«Работоспособность – свойство или способность одежды удовлетворять в данный момент времени всем требованиям, установленным в отношении основных показателей (параметров), характеризующих нормальное выполнение заданных функций. Основными транспортноэксплуатационными показателями работоспособности являются ровности, прочность, сцепление колеса с поверхностью одежды».

Работоспособность дорожной одежды можно оценивать по ровности и сцепным свойствам. Длительное время эти показатели рассматривали независимо друг от друга. В то же время известно, что ровность и сцепные свойства дорожной одежды со временем ухудшаются именно в силу тех или иных разрушений или исчепания прочности. К числу таких разрушений относят изменение микропрофиля, образование трещин, выбоин, колеи, истирание (износ) поверхности покрытия. Скорость или темп процесса разрушения зависит от запаса прочности дорожной одежды (её способности сопротивляться данному виду воздействия), величины возникающих усилий (величины нагрузок или интенсивности воздействия) и от условий эксплуатации (природноклиматических и грунтовогидрологических).

Прочность является определяющим фактором по отношению к другим показателям работоспособности (ровности и сцеплению), поэтому обеспечение работоспособности дорожных одежд предусматривает в первую очередь обеспечения их прочности. При назначении требуемого уровня прочности учитывают площадь деформированных участков дорожной одежды /10/. Площадь деформированных участков косвенно характеризует состояние дорожной одежды по ее ровности, однако эта характеристика ровности является приближенной, так как не учитывает фактический характер разрушений.

В качестве критерия работоспособности по прочности одежды предложено использовать суммарную массу автомобилей и грузов, пропущенных по дорожной одежде за срок ее службы до капитального ремонта (т.е. до момента снижения показателя прочности ниже требуемого) /100/. Кроме того, предложен критерий работоспособности по ровности покрытия, равный суммарной массе автомобилей и грузов, пропущенных по дорожной одежде за срок ее службы до среднего ремонта (т.е. до момента снижения ровности ниже требуемой нормы) /100/. Суммарный размер движения оказывает существенное влияние на

162

работоспособность как дорожной одежды в целом, так и собственно покрытия. Прочность и ровность, по А.К.Бируля /100/, зависят от одного и того же показателя – суммарной массы пропущенных автомобилей и, следовательно, имеют связь между собой.

Предложенные критерии работоспособности дорожной одежды не учитывают величину действующей осевой нагрузки, поэтому при их практическом использовании могут возникнуть трудности. В связи с этим более

целесообразным является использование в качестве критерия работоспособности дорожной одежды суммарного числа проходов автомобилей, приведенных к расчетной нагрузке на ось. В этом случае можно учесть влияние фактического состава движения и фактических осевых нагрузок на состояние дорожной одежды по ровности.

7.2.2 Методы оценки Основными показателями работоспособности дорожной одежды являются

прочность и ровность. Для этих показателей характерна выраженная изменчивость. Поэтому для их оценки необходимо накапливать выборки данных. Важнейшими характеристиками распределений прочности и ровности являются математические ожидания и среднеквадратичные отклонения. Расчётный период для измерения показателя прочности более ограничен во времени, чем период года, благоприятный для измерения показателя ровности. Кроме того, расчётные условия для оценки прочности возникают не каждый год, поэтому комплексная оценка прочности и ровности дорожной одежды существенно повышает возможности измерения и достоверность результатов определения её работоспособности.

Результаты экспериментальных исследований, выполненных у нас в стране и за рубежом, показывают, что количественную оценку работоспособности дорожной одежды наиболее рационально осуществлять по прочности с учётом изменения показателя ровности. Ровность дорожной одежды зависит от следующих основных факторов: среднего значения эквивалентного модуля упругости дорожной одежды (начальной средней прочности), величины и числа приложений расчётной нагрузки за срок эксплуатации дорожной одежды, климатических условий эксплуатации дорожной одежды.

Для объективной оценки работоспособности дорожной одежды важное значение имеет учёт влияния природно-климатических факторов на её прочность. Модуль упругости нежёсткой дорожной одежды в расчётный период с учётом влияния изменения влажности грунта земляного полотна и температуры покрытия

дорожной одежды; КТ – коэффициент, учитывающий влияние изменения температуры

покрытия на общий модуль упругости дорожной одежды; Ккл - коэффициент, учитывающий влияние природно-климатических

факторов на общий модуль упругости дорожной одежды.

Формула (7.1.) позволяет определить расчётную прочность дорожной одежды по результатам испытаний, проведённых в нерасчётных условиях, если известна влажность грунта земляного полотна и температура покрытия. Эта методика проверена экспериментально /142/. Она позволяет получать результаты, соответствующие измеренным значениям модуля упругости дорожной одежды в расчётный период. Таким образом, возникает возможность оценки прочности дорожной одежды в нерасчётных условиях её работы.

Методы оценки прочности дорожных одежд делят по характеру нагрузки на две группы – статическую и динамическую. При испытаниях дорожных одежд очень сложно измерить их прогиб под колесом движущегося автомобиля /157/. Установки для таких измерений должны двигаться со скоростью 2 – 5 км/ч. Это не соответствует скорости движения автомобиля по дороге. Поэтому измеренный прогиб дорожной одежды несколько отличается от реальной величины. Существует много способов оценки прочности дорожных одежд. Важно выбрать наиболее перспективные способы и установить область их применения. Для этого следует учитывать ряд критериев:

-результаты испытаний, соответствующие реальным условиям работы дорожной одежды;

-производительность оборудования, применяемого для испытаний;

-приведенные затраты на испытания.

90 % дорог общего пользования составляют перегоны. Поэтому выбор оборудования для испытаний следует производить применительно к условиям перегонов, где скорость движения автомобилей составляет 50 – 70 км/ч. Длительность вертикальных деформаций нежёстких дорожных одежд в этом случае составляет 0,1–0,5 с. Для перегонов автомобильных дорог, рекомендованы методы динамического нагружения. Основные параметры оборудования для испытаний должны обеспечивать указанное соответствие результатов испытаний воздействию движущегося автомобиля. В качестве показателя этого соответствия может быть принята величина прогиба дорожной одежды.

Изменение продолжительности действия нагрузки оказывает влияние на величины напряжений и деформаций дорожных одежд, что связано с наличием у них вязких свойств. Перспективными методами оценки прочности дорожных одежд следует считать методы, которые обладают большими преимуществами перед другими. При сопоставлении методов оценки прочности первостепенную роль играет первый критерий. Второй и третий критерии целесообразно принимать во внимание при равных возможностях методов по первому критерию.

Анализ литературных данных показывает, что к основным параметрам оборудования для испытания нежёстких дорожных одежд динамической нагрузкой следует отнести:

164