5 Метод измерения просветов под рейкой. Одним из первых наиболее простых средств измерения неровностей на автомобильных дорогах является скользящая рейка, получившая название Виаграф (рис. 2.4).
Рисунок 2.4 – Скользящая рейка
Метод измерения основывался на фиксировании величины отклонения поверхности дорожного покрытия в середине пролета рейки. Ответная реакция на измерения скользящей рейкой характеризуется коэффициентом передачи, под которым понимают функцию длины волны соотношения между продольным профилем, зарегистрированным измерительным устройством, и «истинным» продольным профилем одного и того же участка автомобильной дороги. Длинные волны (низкие волновые числа) не вызывают никакой ответной реакции, когда коэффициент передачи приближается к единице и длина волны эквивалентна базовой длине скользящей рейки либо меньшее. Ровность, измеренная данным устройством, выражается в см/км, см/100 м или в фут/миля.
Один из недостатков скользящей рейки — ее износ при выполнении измерений — привел к появлению катящейся рейки. Ответная реакция данного устройства на неровности дорог характеризуется фиксированием каждого толчка три раза:
первый — когда неровность проходит переднее колесо,
второй — измерительное колесо,
третий — заднее колесо.
Поскольку катящаяся рейка имеет три точки контакта с поверхностью дороги, толчки некоторых длин волны фиксируются с двойной амплитудой, в то время как другие длины волн не фиксируются вовсе. Таким образом, катящаяся рейка чувствительна только к определенным длинам волн неровностей на дорожном покрытии. График функции ответной реакции покрытия при измерении их катящейся рейкой представлен на рис. 2.5.
Недостатки, присущие катящейся рейке, впоследствии были устранены в ее усовершенствованном варианте с увеличенным числом колес, позволяющим получить опорную плоскость, от которой будут производиться измерения отклонения дорожного покрытия. Данная установка получила название «профилограф» (рис. 2.6). Установка соединена с множеством колес на некотором среднем уровне со всеми их осями. Неровности дорожного покрытия измеряются как уклон между точками касания колес данного покрытия. Чувствительность установки с большим количеством колес стремится к теоретическому пределу.
6 Методика определения ровности измерительной рейкой.
Приборы и инструменты. Трехметровая или четырехметровая рейка с измерительным клином, рулетка.
На рейке нанесены метки с интервалом 0,5 м, клин в сечении имеет форму прямоугольного треугольника с соотношением катетов 1:10. Вдоль большого катета нанесена шкала с шагом 1 см, что дает возможность измерять просвет между рейкой и покрытием с точностью до 1 мм.
Корпус универсальной рейки представляет собой двухшарнирную складывающуюся либо неразрезную плоскую рамку, имеющую на боковой поверхности шкалу для измерения линейных величин в диапазоне от 0 до 300 см. Штрихи на шкале нанесены через 5 мм и оцифрованы с интервалом 10 см.
На верхней плоскости рейки расположена измерительная головка с цилиндрическим уровнем для измерения продольных и поперечных уклонов поверхности земляного полотна, слоев дорожной одежды и обочин. Измерительная головка имеет подвижный лимб с секторной (влево и вправо) оцифровкой делений двух симметричных шкал от 0 до 100 %о. Отсчеты на лимбе считывают по острию неподвижной стрелки указателя при положении пузырька уровня в нуль-пункте и отождествляют с величиной уклона. Направление ската (уклона) контролируемой поверхности определяют на основании визуальной оценки рельефа этой поверхности вдоль корпуса линейки. Имеются варианты рейки с электронно-цифровым исполнением лимба.
Для измерения заложения откосов насыпей и выемок используют эклиметр с дисковым балансиром. Ровность поверхности и толщину конструктивных слоев дорожной одежды измеряют с помощью измерительного клинового шаблона. Ручка используется для переноски прибора в транспортном и рабочем положениях.
Порядок проведения испытаний. Рейку укладывают вдоль оси и следов наката обследуемой полосы движения в трех створах на каждом пикете. Просвет между рейкой и покрытием измеряют клином в точках, обозначенных на рейке метками (через 0,5 м от концов рейки и одна от другой). Общее число просветов принимают за 100 % и определяют число просветов под рейкой, превышающее максимально допустимую величину, и число просветов меньше минимально допустимой величины. Результаты измерений заносят в журнал.
Обработка результатов. Полученные в полевых условиях данные обрабатывают, как правило, по каждому километру отдельно. При этом определяют общее количество просветов данной величины, а также процентное их значение в общей совокупности просветов. На дороге с многополосной проезжей частью покилометровая обработка может вестись отдельно для каждой полосы. После обработки материалов составляется итоговая таблица
Заключение. Фактическая ровность оценивается на основе нормативных требований. Учитывается, что на эксплуатируемых дорогах подавляющая часть просветов под трехметровой рейкой не должна превышать:
□ 5 мм — на капитальных покрытиях;
□ 10 мм — на облегченных;
□ 15 мм — на переходных.
Число просветов, превышающее эти значения, не должно быть более указанного в ТКП 059-2007 (таблица 25) и СТБ 1291-2007 (таблица 3).
7 Устройство дипстик позволяет измерять профиль для анализа ровности покрытий с более высокой скоростью, чем рейки. Дипстик оборудован электропитанием от батарей, компьютером для автоматической записи данных и выполнения необходимых расчетов для воспроизводства профиля дороги. Дипстик является статическим профилометром. Устройство передвигается по линии продольного профиля.
Оно оборудовано высокоточным датчиком для измерения разности высот между двумя опорами устройства, расстояние между которыми, как правило, 30,48 см (12 дюймов). При измерении дипстик поворачивается на 180° вокруг опоры по направлению движения. Датчик включен непрерывно, и когда показания стабилизированы, они автоматически записываются в компьютер с подачей звукового сигнала для дальнейшего продвижения по измеряемому профилю.
Рисунок 2.7 - Статический профилометр дипстик:
1 — начальные высотная и продольная точки измерения; 2 — продольный интервал измерений (обычно 30,48 см); 3 — относительное превышение
Метод нивелирования. Нивелирование выполняется с шагом 5, 10 и 20 м с расчетом среднего высотного отклонения. Заключение о ровности участка дороги дается по проценту
вероятности значений просветов или высотных отклонений. Данный метод позволяет измерять неровности в диапазоне более длинных волн — с длиной полуволны от 10 до 40 м.
Методика определения ровности посредством нивелира и нивелирной рейки.
Приборы и инструменты. Нивелир и рейка, технически исправные, поверенные и отвечающие требованиям стандартов. Опорный торец нивелирной рейки снабжен насадкой с полусферическим подпятником.
Порядок проведения испытаний. Длина участка измерений — не менее 400 м. Места установки нивелирной рейки расположены на одной линии, находящейся на расстоянии 0,5...1,0 м от кромки основания (покрытия) дороги или на оси основания (покрытия) аэродрома, и обозначены метками, шаг которых 5 ± 0,2 м. Измерения проводят, последовательно устанавливая нивелирную рейку на каждую из меток.
Методы высокоточного нивелирования. Для оценки ровности состояния покрытия проезжей части дорог по Международному индексу ровности (IRI) применяют различные устройства по классам точности согласно Техническому документу № 46 Мирового банка.
К 1-му классу точности относятся высокоточное нивелирование и измерения лазерным профилографом, ко 2-му классу точности — высокоточное нивелирование и измерения анализатором продольного профиля АРL-72. При измерениях классов точности 1 и 2 IRI можно получить только по продольному профилю автомобильной дороги. К 3-му классу точности относятся измерения установкой ПКРС-2У и всеми видами толчкомеров. По 3-му классу точности продольный профиль покрытия не измеряют и оценка IRI осуществляется по корреляционным зависимостям с оборудованием класса 1 или 2.
Измерение трехметровой рейкой не относится ни к одному из классов точности и определение корреляционной зависимости с оборудованием класса 1 или 2 не выполняется.
Методы измерения неровностей рейками, нивелированием, дипстиком ввиду их высокой трудоемкости применяются на коротких (несколько километров) участках дорог. Они используются, как правило, при выборочном контроле ровности, а также при определенных видах исследований.