3. Выполняют расчет толщины дренирующего слоя и толщины стабильных слоев дорожной одежды из условия морозоустойчивости.

Требуемые модули упругости для расчетной нагрузки группы А и группы Б вычисляют по формулам

Е_А=125+67(lgN_A-1),

Е_Б=62+72(lgN_Б-1),

где N_A(Б) — количество автомобилей, приведенных к расчетному на одну полосу, авт./сут.

За расчетный автомобиль принимается двухосный автомобиль, имеющий нагрузку на заднюю ось 100 кН и удельное давление 0,6 МПа (нормированная нагрузка группы А). Поскольку большинство транспортных средств имеет иные нагрузки на оси, чем нормированная нагрузка группы А, необходимо определить их эквивалент (коэффициент приведения) расчетной нагрузки. Приведение осевых нагрузок к расчетной нагрузке выполняют по формуле

S_i = 10ⁿⁱ ·K

где К — коэффициент, учитывающий давление в шинах

где β — показатель, учитывающий капитальность дорожной одежды (для капитального типа — 3,359, облегченного — 2,306, переходного — 1,421);

Q_р — нагрузка на ось расчетного автомобиля, кН;

Q_i — максимальная, из нескольких осей тележки, нагрузка i-го автомобиля с учетом влияния сближенных осей или нагрузка на заднюю ось двухосного автомобиля, кН.

Для определения максимальной осевой нагрузки тележки О_у1 с учетом влияния сближенных осей вводятся коэффициенты, после чего просчитывается каждая ось тележки.

Если расстояние между осями одного транспортного средства более 3 м, проезд каждой оси рассматривают как проезд двухосного автомобиля с нагрузкой на заднюю ось, равной нагрузке, приходящейся на рассматриваемую ось транспортного средства. Приведение транспортного средства к нормированной нагрузке группы А в данном случае осуществляется суммированием коэффициентов приведения, определяемых по формуле (S_i).

По этой же формуле выполняют приведение транспортных средств к любой другой расчетной нагрузке, отличной от нагрузки группы А. В этом случае в формуле (n_i) принимается та расчетная нагрузка (Q_р), к которой необходимо привести другие транспортные средства.

13 Определение допустимой нагрузки дорожных одежд

Допустимую нагрузку дорожных одежд определяют для различных периодов эксплуатации дороги в течение года. Для конструкций дорожных одежд наиболее неблагоприятны:

□ весенний период, когда грунты земляного полотна имеют максимальную влажность и, соответственно, наиболее разуплотнены;

□ летний период, когда слои, содержащие битумные вяжущие, наиболее пластичны.

В летний период при температуре воздуха 25 °С и выше максимально допустимая осевая нагрузка (Q_доп) на асфальтобетонных покрытиях составляет не более 60 кН исходя из условий недопущения образования колейности.

В весенний период допустимую осевую нагрузку (Q_доп) определяют с точностью до 10 кН по формуле

Q_доп = Q_расч·К^0,23

где Q_расч — расчетная нагрузка, для которой был установлен модуль упругости конструкции дорожной одежды, кН;

К - коэффициент допустимой нагрузки, эквивалентной расчетной, определяемый по формуле

К=∑N_доп / ∑N_T

где N_доп — количество допустимых приложений расчетной нагрузки в сутки, определяемое по формуле

где Е_р — расчетный модуль упругости на текущее время, МПа;

с — эмпирический коэффициент, равный для расчетной нагрузки на ось 100 кН — 3,55; 110 кН — 3,25; 115 кН — 3,23; 130 кН — 3,05;

∑N_T — суммарное количество приложений расчетной нагрузки на рассчитываемый период, устанавливаемое по формуле

где N₁ — суточная интенсивность движения расчетных нагрузок на текущее время;

q — коэффициент изменения интенсивности движения;

Т — остаточный период срока службы дорожной одежды до очередного капитального ремонта

Т=Т_р.с. – Т_ф.с.

где Т_р.с. — расчетный срок службы, на который была рассчитана дорожная одежда;

Т_ф.с.— фактический срок службы дорожной одежды.

При отсутствии фактических данных о расчетном модуле упругости нежестких дорожных одежд допустимая осевая нагрузка Q_доп для оценки несущей способности в весенний период одновременно всей сети автомобильных дорог может определяться с точностью до 10 кН по формуле

где N_A — фактическое количество приложений расчетной нагрузки 100 кН (группа А) в сутки на одну полосу;

IRI — ровность покрытия на период оценки несущей способности, м/км.

По формуле (3.7) или (3.12) рассчитывается допускаемая нагрузка для характерного или километрового участка дороги. Допустимая нагрузка для дороги или рассматриваемой сети определяется по формуле

Q_доп = Q_cp - tδ

где Q_cp — среднее значение допустимой нагрузки на рассматриваемом участке, кН;

t — коэффициент нормированного отклонения, зависящий от заданного уровня надежности и принимаемый при уровне надежности К_н 0,85 равным 1,06; 0,90 - 1,32; 0,95 - 1,71; 0,98 - 2,19; 0,99 - 2,49; δ — стандартное отклонение, рассчитываемое по формуле

где Q_i — допустимая нагрузка на характерном или километровом участке дороги, кН;

n — количество участков.

Особенности проведения работ по определению прочности дорожной одежды

Упругие прогибы измеряют по внешней колее полосы наката, выбирая полосу движения в наихудшем состоянии. На дорогах I категории измерения выполняют по одной, наихудшей по состоянию полосе каждого направления. Измерения проводят весной, при оттаивании грунтов земляного полотна на глубину не менее 40 см и при температуре покрытия не менее +5 °С. Глубину оттаивания грунтов определяют шурфованием у кромки покрытия. Максимальная температура покрытия, при которой допускается измерять упругие прогибы, составляет не более 50 °С. Температуру фиксируют на глубине покрытия 3...4 см. Для этого в верхнем слое асфальтобетона делают отверстие диаметром 6... 10 мм, заполняют его смесью глицерина с водой в соотношении 1:1. Температуру покрытия измеряют не менее трех раз в течение дня: в начале рабочей смены, в полдень и при затененности покрытия и облачности. Температуру фиксируют после затухания колебаний показаний термометра до 0,5 °С/мин.

Местоположение точек измерения упругих прогибов фиксируют с точностью до 1 м.

Толщину слоев дорожной одежды, устроенных с применением органических вяжущих, определяют из паспортных данных дороги, либо путем отбора кернов, либо другим способом, позволяющим устанавливать толщину слоев с точностью до 0,5 см.

Предварительное выявление участков, требующих детальной оценки прочности методом динамических нагрузок, производят визуально, при свободном от снега и льда покрытии, когда хорошо видны все имеющиеся дефекты.

В зависимости от планируемых объемов определяют участки, состояние покрытия которых требует детального обследования. В план детального обследования включают участки, имеющие наихудшее состояние. При этом минимальная длина участка должна составлять 500 м.

Очередность выбора участков для детального обследования:

1 Поперечный профиль сильно искажен. Дефекты прочностного характера занимают площадь до 80 %. На покрытии массовая сетка трещин, просадки, проломы, выбоины, заплаты, дорожная одежда в стадии разрушения.

2 Поперечный профиль искажен на покрытии, площадь дефектов прочностного характера до 60 %. Распространены выбоины, заплаты, сетка трещин, частые трещины. Шаг поперечных трещин менее 4 м.

3 Поперечный профиль имеет нарушения. На покрытии дефекты прочностного характера (сетка трещин, частые трещины). Поперечные трещины имеют шаг 4... 10 м. На полосах наката продольные трещины. Площадь дефектов прочностного характера до 30 %. Покрытие имеет выбоины, заплаты, колейность глубже 30 мм.

4 Покрытие проезжей части имеет отдельные трещины с шагом 10...15 м. Площадь дефектов прочностного характера до 10 %. Местами появляются выбоины.

5 Покрытие проезжей части имеет отдельные поперечные трещины с шагом более 20 м. Площадь дефектов прочностного характера (сетка трещин, частые трещины, просадки) до 5 %. Поперечный профиль не нарушен.

14 Статический метод измерения упругого прогиба

При статическом методе определяют величину упругого прогиба от действия статической нагрузки, передаваемой на покрытие через гибкий штамп.

Для проведения измерений применяют установку, включающую:

1 гибкий штамп с нагрузкой Q=50 ± 0,5 кН, эквивалентным диаметром отпечатка на покрытии дорожной одежды 33 ± 3 см и давлением в колесе 0,6 ± 0,05 мПа;

2 прогибомер длинно-базовый, с диапазоном измерения прогибов 20 мм, погрешностью измерения 0,02 мм;

3 индикатор часового типа, с диапазоном измерения до 10 мм, ценой деления 0,01 мм;

4 термометр ртутный стеклянный, с диапазоном измерения 55 °С, ценой деления 1 °С;

5 рулетку измерительную металлическую;

6 манометр шинный ручного пользования, с диапазоном измерения 1,0 МПа, ценой деления 0,01 мПа;

7 глицерин;

8 воду.

Рис. 2.1. Схема проведения испытаний по измерению упругого прогиба:

1 — гибкий штамп; 2 — термометр; 3 — прогибомер; 4 — индикатор часового типа; 5 — опорная подкладка; 6 — смесь глицерина с водой; 7 – опора прогибомера; п₁ — длина грузового плеча; п₂ — длина измерительного плеча

Измерения следует проводить на полосе наката (от 1 до 1,5 м от края проезжей части). Глубина оттаивания грунтов земляного полотна в весенний период должна составлять более 40 см. Температура покрытия при измерениях — от 0 до 50 "С.

Подготовка к проведению измерений.