1. Эксплуатация автомобильных дорог: определение, цель и задачи, состав основных работ, структура предмета. Дорожная сеть РФ.

Эксплуатация автомобильных дорог - дисциплина, наука и направление в дорожной отрасли, изучающие и реализующие на практике мероприятия, направленные на поддержание автомобильных дорог в требуемом транспортно-эксплуатационном состоянии.

ТЭС – степень соответствия нормативным и требованиям всего комплекса именуемого автомобильная дорога.

ТЭС АД= ТУ+ЭС+ИО+УС

ТУ Технический уровень – степень соответствия нормативным требуемым параметрам и характеристикам дорог не меняющихся в процессе эксплуатации.

ЭС Эксплуатационное состояние - степень соответствия нормативным требуемым параметрам и характеристикам дорог которые меняются в процессе эксплуатации.

ИО Инженерное оборудование и обустройство – ТС ОДД (технические средства организации дорожного движения), защитные средства и обустройство дороги (здания и сооружения).

УС Уровень содержания – степень соответствия требованиям движения, качества обслуживания и ухода за дорогой.

Основная задача дорожно-эксплуатационных служб - обеспечить функционирование автодорожных объектов, т е. проводить систему планово-предупредительных и ремонтно-восстановительных мероприятий.

В настоящее время автомобильные дороги Российской Феде­рации классифицируют по принадлежности на автомобильные дороги общего пользования, ведомственные и частные.

К автомобильным дорогам общего пользования относят внего­родские автомобильные дороги, которые являются государствен­ной собственностью Российской Федерации и подразделяются:

• на дороги общего пользования, являющиеся федеральной соб­ственностью, — федеральные дороги',

• дороги субъектов Российской Федерации, относящиеся со­ответственно к собственности субъектов Российской Федерации, — территориальные дороги.

К ведомственным и частным автомобильным дорогам относят дороги предприятий, объединений, учреждений и организаций, крестьянских (фермерских) хозяйств, предпринимателей и их объе­динений и других организаций, используемые ими для своих тех­нологических, ведомственных или частных нужд.

2. Основные особенности автомобильного транспорта. Годовая производительность автомобиля. Влияние состояния дорог на показатели работы автомобильного транспорта.

Существуют определенные требования к автомобилям со стороны автомобильных дорог, которые необходимо соблюдать, чтобы не перестраивать сеть автомобильных дорог под каждое новое поколение автомобилей. Это, прежде всего, требования к динамическим свойствам и габаритам автомобилей, их осевой нагрузке, общей массе и ряду других характеристик. Чтобы заранее прогнозировать возможные изменения состояния дорог и требования к ним со стороны пользователей дорог, необходимо систематически анализировать тенденции количественного и качественного развития автомобильного транспорта. На этой основе должна разрабатываться техническая политика в эксплуатации автомобильных дорог, их ремонта и содержания.

По автомобильным дорогам общего пользования движутся грузовые и легковые автомобили, а также автобусы, которые подразделяют на классы. Кроме того, по автомобильным дорогам движутся и специализированный подвижной состав в виде автомобильных фургонов, автомобильных цистерн, автомобилей-лесовозов, и другие виды специализированного подвижного состава (автомобили-муковозы, автомобили-цементовозы, автомобили-бетоновозы, автобетоносмесители, автомобильные краны и т.п.). На дорогах общего пользования действуют установленные международными соглашениями ограничения габаритов и массы автомобилей:

• высота — 4,0 м, ширина — 2,5 м (для рефрижераторов и изо-термических кузовов допускается 2,6 м), длина — 12 м для одиночных автомобилей, 20 м — для автопоездов (с одним прицепом или полуприцепом), 18 м — для сочлененных автобусов и троллейбусов;

• полная масса для автопоездов с одним прицепом или полу-прицепом по группе А — не более 38 т.

Установлены следующие нагрузки на одиночную ось двухосного автомобиля для расчета прочности дорожных одежд вновь строящихся и реконструируемых дорог:

I, II категорий 115 кН (11,5 тс)

III, IV категорий 100 кН (10 тс)

V категории 60 кН (6 тс)

Ширина колеи автомобилей обычно составляет 0,8...0,85 габаритной ширины, и эта тенденция устойчиво сохраняется длительное время. Например, если габаритная ширина 2,5 м, то колея будет около 2,0 м. У легковых автомобилей часто встречается ширина 1,6 м и колея 1,45 м.

Высота центра тяжести автомобилей обычно составляет около 0,5 колеи и не должна быть больше по условиям бокового опрокидывания при движении на повороте. Габаритная высота легковых автомобилей составляет около 1,4 м, а высота глаз водителя около 1,1... 1,2 м.

Одним из главных показателей оценки эффективности работы дороги является годовая производительность автомобиля:

П=(T*q*V*l*K_гр*K_пр*K_в)/( l+ V* t* K_пр)

где Т - количество рабочих часов в году;

q - грузоподъёмность подвижного состава, т;

КГр, КПр, Кв - коэффициенты использования грузоподъёмности, пробега, времени соответственно,

v - средняя скорость, км/ч

l - средняя длина ездки, км

t - среднее время под погрузку и разгрузку, ч

Мы можем повлиять на q и П.

Повышение скорости движения за счет улучшения состояния дороги дает существенную экономию вре­мени на поездку или перевозку грузов до 20 тыс. авт.-ч и более на каждый километр улучшенной дороги.

Одной из наиболее частых причин снижения скорости движе­ния является ухудшение ровности покрытия . К этому нужно добавить время простоя в заторах из-за пере­грузки дорог движением, перерывов движения во время метелей, снегопадов или запрещения проезда тяжеловесных автомобилей в весенний период из-за недостаточной прочности дорожных одежд.

Годовая производительность автомобиля также зависит от до­рожных условий. От состояния дорожной сети во многом зависит время работы автомобиля на линии. При плохом состоянии сети автомобили часто простаивают из-за поломок, снежных заносов на дорогах, ограничения проезда тяжелых автомобилей в весенний период по дорогам с недостаточной прочностью дорожной одежды или не могут быть использованы из-за недостаточной прочности мостов.

Грузоподъемность автомобиля прямо зависит от допус­тимой оссвой нагрузки, а следовательно, от прочности дорожной одежды и несущей способности мостов.

Скорость движения зависит от геометрических параметров до­роги, ровности и сцепных качеств дорожного покрытия и его со­стояния, инженерного оборудования дороги и организации дви­жения, т.е. от уровня содержания дороги.

Эффективность работы автомобильного транспорта характери­зуется себестоимостью перевозок.

Большое влияние оказывает на расход топлива при движении автомобиля состояние дороги. При этом, чем выше скорость движения, тем больше увеличивается расход топлива при ухудшении ровности

О влиянии состояния дорог на эффективность работы автомобилей свидетельствуют данные о стоимости содержания транспортных средств при работе автомобилей на дорогах с различной ровностью. Таким образом, без значительного повышения технического уровня и эксплуатационного состояния существующих дорог нельзя решить задачу повышения эффективности работы всего автомобильного транспорта.

3. Комплекс «водитель-автомобиль-дорога-среда»: основные понятия и определения. Уровни управления моделью системы «дорожные условия- транспортные потоки».

Комплекс ВАДС представляет собой иерархическую систему, в ко торой кроме парных связей между элементами и подсистемами существуют множественные связи, например ДАВ, СДА и т.д.

Эти связи описывают взаимные воздействия элементов системы. При системном анализе взаимодействия комплекса ВАДС приняты следующие понятия и определения.

Дорожные условия (ДУ) — совокупность геометрических параметров и транспортно-эксплуатационных качеств дороги, имеющих непосредственное отношение к движению. Дорожные условия подразделяют на постоянные и переменные (временные и кратковременные) параметры и факторы.

К постоянным отнесены параметры и характеристики дорог, не меняющиеся в процессе эксплуатации или изменяющиеся очень редко (при реконструкции или капитальном ремонте): параметры продольного профиля, радиусы кривых в плане, длина прямых и кривых и др.

К переменным (временным или сезонным) отнесены параметры и характеристики дорог, изменяющиеся в результате сезонных колебаний метеорологических условий и качества содержания дороги: ровность и сцепные качества покрытия, фактическая ширина проезжей части и обочин, наличие и состояние съездов и пересечений, инженерного оборудования, видимость в плане и др.

К переменным кратковременным отнесены факторы, влияющие на режим и безопасность движения в течение краткого времени — от нескольких часов до одного месяца: осадки, туман, гололед, ветер, метеорологическая видимость и др.

С позиций восприятия дороги водителем термин «дорожные условия» полнее отражает объект его восприятия, тем более что каждый автомобиль проезжает по многим дорогам с различными характеристиками.

Транспортный поток (ТП) — совокупность отдельных движущихся по дороге автомобилей, управляемых водителями.

Состояние окружающей среды (С) — совокупность метеорологических или погодных условий в данный момент. Правильнее рассматривать здесь всю окружающую природную среду, включая рельеф местности, ландшафт, растительность и животный мир, что существенно усложняет анализ. По отношению к каждому автомобилю дорожные условия, транспортный поток и окружающая среда составляют условия движения.

Условия движения (УД) — реальная обстановка на дороге, в которой движется автомобиль в данный момент: дорожные условия, транспортный поток и состояние окружающей среды.

С учетом изложенного можно представить укрупненную схему структуры взаимодействия комплекса ВАДС, в которой главная роль принадлежит системе дорожные условия — транспортные потоки — систему ДУ — ТП (рис. 2.1, в), каждый элемент которой отдельно и все вместе находятся под влиянием окружающей среды С.

Дорожное движение — результат взаимодействия комплекса ВАДС как единого целого.

Режим движения характеризуется скоростью одиночных автомобилей и всего потока, интервалами между автомобилями в потоке (плотностью потока), числом обгонов, перестроений и их траекториями, режимом разгонов и торможений. Режим движения — главная выходная характеристика функционирования всего комплекса, которая интегрально отражает его эффективность и качество.

Режим движения i-го автомобиля можно представить как функцию

Р, =ƒ(В,; А,; Д; С),

где В„ А„ — параметры, характеризующие данные водителя и автомобиля; Д, С — параметры, характеризующие соответственно дорогу и среду.

В условиях возрастающей интенсивности движения успешно обеспечить перевозочный процесс можно лишь при непрерывном совершенствовании организации дорожного движения. В связи с этим необходимо знать закономерности формирования транспортных потоков в различных дорожных условиях.

Объединение элементов дорожной и транспортной составляющих в подсистемы и единый комплекс позволяет анализировать роль каждого элемента в обеспечении надежного и эффективного функционирования всего комплекса.

4. Схема взаимодействия колеса автомобиля с дорогой. Понятие о коэффициенте сопротивления качению и коэффициенте сцепления, их зависимость от скорости.

Схема взаимодействия колеса автомобиля с дорогой

Коэффициент сопротивления качению ƒ – отношение тягового усилия передаваемого на колесо к величине вертикальной нагрузки от этого колеса

ƒ= e/ r_к = Р_к/ Q

e – смещение реакции, Q – нагрузка на колесо, R – реакция покрытия на колесную нагрузку, Т – сила трения (сцепления) в зоне контакта, Р_к – сила тяги, r_к – радиус колеса

ƒ_{(на уклоне)}= (Р_к± Qi)/ Q, где i - уклон

Коэффициент сцепления φ – максимальное тягловое усилие при котором возникает пробуксовка к нагрузке на колесо

φ= Р_к/ Q (в теории)

φ= Т/ Q (на практике)

Т=Т_{адгезионное (прилипание)} + Т_{гистрезионное (зацепление)}

Т_{адгезионное (прилипание)} << Т_{гистрезионное (зацепление)}

Φ_прод всегда больше

φ=

Р_к>Σ Р_Д

ΣР_Д= Р_ƒ±Р_i+ Р_F± Р_j

Р_ƒ – сила сопротивления качению на относительно ровном участке

Р_i – сила сопротивления движению на спуске или подъеме

Р_F – сила сопротивления воздушной среды

Р_j – сила сопротивленияинерционных сил

T>ΣР_Д

5. Виды взаимодействия колеса с покрытием. Влияние различных факторов на коэффициент сцепления и коэффициент сопротивления качению (примеры).

Различают следующие четыре вида взаимодействия колеса с дорожным покрытием:

1. Качение без скольжения (идеальное качение или качение без потерь).

2. Качение со скольжением

3. Скольжение без качения (колесо блокировано - торможение)

4. Вращение без качения (буксование).

Краткая характеристика видов взаимодействия колеса

Вид взаимодействия	Линейная скорость, V	Угловая скорость, ω	Путь, S
Качение без скольжения	≠0	≠0	2πrkn (n-число совершщенных колесом оборотов)
Качение со скольжением	≠0	≠0	< 2πrkn
Скольжение без качения	≠0	=0	Vt+(at2)/2
Вращение без качения	=0	≠0	0

Показатель	Принятое обозначение	Единица измерения
Размер нагрузки на колесо	Q	тонны (т) килоньютоны (кН)
Среднее давление по площади контакта (отпечатка) колеса	Ра	мегапаскали (МПа)
Коэффициент сопротивления качению	f
Коэффициент сцепления	Ф	-
Количество приложений нагрузки	n	единицы
Длительность нагружения	t	секунды (с)
Прогиб (деформация) дорожной конструкции	Ly, E0,	миллиметры (мм)

Коэффициент сопротивления качению ƒ – отношение тягового усилия передаваемого на колесо к величине вертикальной нагрузки от этого колеса

Коэффициент сцепления φ – максимальное тягловое усилие при котором возникает пробуксовка к нагрузке на колесо

Основные факторы, влияющие на величину коэффициента сцепления, следующие

1. Материал, из которого устроено покрытие.

2. Ровность поверхности покрытия. На неровных покрытиях коэффициент сцепления падает.

3. Шероховатость покрытия.

4. Наличие на покрытии влаги, снега, льда, масел приводит к снижению сцепных качеств.

5. Скорость движения. С ростом скорости коэффициент сцепления снижается φ_v= φ₆₀- Bφ*(V-60) где Bφ - коэффициент изменения сцепных качеств от скорости

6. Колёсная нагрузка С ростом колёсной нагрузки коэффициент сцепления снижается

7. Рисунок протектора, его износ, температура и наличие шипов.

8. Давление воздуха в шине. Существует оптимальное рекомендуемое давление, обеспечивающее максимальное значение коэффициента сцепления

9. Режим торможения При полной блокировке колеса коэффициент сцепления ниже.

Коэффициент сопротивления качению ƒ – отношение тягового усилия передаваемого на колесо к величине вертикальной нагрузки от этого колеса

Основные факторы, влияющие на величину коэффициента сопротивления качению следующие:

1. Колёсная нагрузка. Чем выше нагрузка, тем меньше сопротивление качению.

2. Давление воздуха в шине. Чем выше давление, тем меньше сопротивление качению

3. Размер колёса. Чем больше диаметр колеса, тем меньше сопротивление качению.

4. Скорость движения С ростом скорости сопротивление качению увеличивается: ƒ_v= ƒ₂₀- K_f*(V-20) , где Kf - коэффициент повышения сопротивления качению со скоростью

5. Ровность поверхности покрытия На неровных покрытиях сопротивление качению возрастает

6. Прочность одежды. Чем прочнее дорожная одежда, тем меньше сопротивление качению.

7. Наличие воды на покрытии. Чем толще водная плёнка, тем больше сопротивление качению.

6. Шероховатость покрытия. Глиссирование (аквапланирование). Природа возникновения, роль шероховатости и пути предупреждения.

Шероховатость поверхности (в теории трения — текстура) до­рожного покрытия представляет собой совокупность неровностей, не вызывающих низкочастотных колебаний автомобиля на под веске и не влияющих на работу его двигателя.

Шероховатость подразделяют на две группы: макро- и микрошероховатость.

К мак­рошероховатости относят неровности длиной более 2 мм и высо­той более 0,2 мм, обычно формируемые частицами (зернами) щеб­ня, используемого при строительстве покрытий дороги или в ре­зультате специальной его обработки.

К микрошероховатости от­носят меньшие неровности, как правило, обусловленные собст­венной шероховатостью поверхности зерен щебня (рис. 3.3). Раз­личные каменные материалы обладают различной микрошерохо­ватостью.

На мокрых покрытиях наибольшую роль в обеспечении сцеп­ных качеств имеет макрошероховатость. Поэтому практически макрошероховатость принимают за всю шероховатость дорожно­го покрытия.

Макрошероховатость (шероховатость) покрытия характеризу­ют тремя основными параметрами:

Сцепные качества покрытий обеспечиваются сочетанием макро- и микрошероховатости, но нормируется только макрошеро­ховатость, которую обычно принимают за общую.

Роль шероховатости в обеспечении сцепных качеств сухого по­крытия. Шероховатость существенно влияет на отличие факти­ческой площади контакта шины с покрытием от контурной, а через него и на сцепление колеса с покрытием. Контурная пло­щадь — это площадь контакта по выступам протектора шины. Она зависит от конструкции шины, ее жесткости, давления воздуха в шинах и нагрузки на колесо Фактическая площадь контакта меньше контурной и тем в большей степени, чем больше неровности макрошероховатости, из-за которых резина выступов протектора не везде касается ма­териала покрытия.

На мокрых, грязных или заснеженных покрытиях сцепные ка­чества снижаются, особенно с увеличением скорости. В этом слу­чае не помогает даже макрошероховатость, поскольку грязь или снег забивают впадины между выступами и поверхность мало от­личается от гладкой поверхности.

Шероховатость поверхности асфальтобетонных покрытий со­здается путем строительства шероховатых слоев износа или стро­ительства покрытий из многощебенистых асфальтобетонных сме­сей. На цементобетонных покрытиях шероховатость создается в процессе строительства путем соответствующей обработки поверх­ности свежеуложенного бетона.

В процессе эксплуатации покрытия происходит уменьшение — износ шероховатости его поверхности. Износ проявляется в умень­шении высоты и шлифовке неровностей шероховатости. На ха­рактер и интенсивность этого процесса влияют интенсивность движения автомобилей и состав транспортного потока; размер

щебня,использованного для строительства слоя износа; содержание щебня в асфальтобетонной смеси; погодно-климатические условия. Уменьшение макрошероховатости покрытия вызвано воздействием колес проходящих автомобилей и протекает в два этапа.

Шероховатость увели­чивает уровень транспортного шума от автомобилей (минималь­ный уровень шума от легковых автомобилей наблюдается при глу­бине впадин шероховатости 1 мм), и уровень вибрации в салоне автомобиля.

Уменьшение микрошероховатости, обусловленное шлифующим воздействием колес автомобилей, определяется свойствами исход­ной горной породы, количеством абразива на покрытии (пыли и продуктов из­носа самого покрытия), наличием воды и характеристиками транс­портного потока.

Однако главным показате­лем сцепных качеств покрытия является коэффициент сцепле­ния, исходя из которого назначают начальную макрошерохова­тость покрытия (т. е. шероховатость в момент сдачи дороги в экс­плуатацию после строительства или ремонта) в зависимости от условий движения, категории дороги, климатического района и применяемого способа устройства шероховатости.

На возникновение аквапланирования влияют глубина слоя и плотность жидкости, давление в шинах колес, рисунок и степень износа протектора пневматиков, а также структура поверхности покрытия. Выступы шероховатости уменьшают активную толщи­ну слоя воды, которая действует на колесо автомобиля и тем самым снижает гидродинамическую подъемную силу.

Если на сухом покрытии основную часть силы сцепле­ния (до 90 %) составляет адгезия (молекулярное взаимодействие), то на влажной или мокрой поверхности эта часть резко снижает­ся, поскольку на ней образуется слой смазки в виде пленки воды, перемешанной с остатками масел, бензина и грязи. Чтобы обес­печить достаточное сцепление колеса автомобиля с покрытием, его поверхность должна иметь шероховатую структуру, позволяю­щую разорвать эту пленку и обеспечить непосредственный кон­такт резины протектора с поверхностью покрытия. Выступы ше­роховатости вдавливаются в протектор, увеличивая деформаци­онную составляющую силы трения.

Аквапланирование или глиссирование автомобиля на мокром покрытии. При наличии слоя воды на поверхности покрытия и высокой скорости движения процесс взаимодействия колеса ав­томобиля с покрытием принципиально изменяется из-за возник новения явления глиссирования, или аквапланирования. При этом существенно повышается роль шероховатости покрытия.

В этом случае в плоскости контакта колеса с мокрым покрытием можно выделить три зоны: зона неразорванной пленки воды, где образуется гидродинамическое давление воды на колеса, зона час­тично разорванной пленки жидкости, где наблюдаются отдельные соприкосновения протектора шины с покрытием, и зона непо­средственного контакта шины с дорогой, где свободная вода полно­стью удалена и осуществляется сухой контакт шины с покрытием.

Физическая сущность аквапланирования состоит в том, что при движении колеса при наличии на покрытии сплошного слоя жид­кости (вода, слякоть) под колесами в зоне расположения головной волны возникает жидкостный клин, оказывающий гидродинамическое давление R на колесо. С увеличением скорости движения это дав­ление возрастает и при определенной скорости, называемой кри­тической скоростью аквапланирования у_акв, вертикальная состав­ляющая ^давления сравнивается по величине с вертикальной на­грузкой на колесо Р. С этого момента колеса как бы «всплывают» и начинают скользить по слою жидкости. Это и есть явления глис­сирования, или аквапланирования.

6. Ровность дорожных покрытий. Характерные виды неровностей и их параметры.

Ровность дорожного покрытия - качественная характеристика

состояния поверхности покрытия по геометрическим элементам.

Ровность оценивается параметрами неровности.

Выделяют следующие виды неровностей

1 Макронеровности - формируют макропрофиль поверхности и состоят из длинных плавных неровностей Это элементы продольного профиля дороги

2. Микронеровности - формируют микропрофиль поверхности, вызывающий колебания низкой частоты на подвеске автомобиля Это дефекты поверхности покрытия

3. Макрошероховатость - выступы зёрен каменного материала в составе материала покрытия. Обеспечивают зацепление шины за поверхность покрытия

4 Микрошероховатость - шероховатость на поверхности самих зёрен каменного материала Повышают сцепление колеса с поверхностью покрытия.

Характерные виды неровностей. Ровность дороги — это харак­теристика поверхности дороги, определенная наличием неровно­стей или отклонений фактической поверхности от проектной, вызывающих при проезде автомобиля колебания его колес и ку­зова. Различают продольную и поперечную ровность.

К основным причинам образования неровностей покрытия относят:

- высокую транспортную нагрузку;

-недостаточную прочность и сдвигоустойчивость дорожных одежд, применение слабопрочных материалов в конструктивных слоях покрытия;

- нарушение требований к ровности покрытий при строитель­стве и низкое качество работ по возведению земляного полотна и дорожной одежды;

- необеспеченный водоотвод и пучинообразование;

- износ, деформации и разрушения покрытия под действием транспорта и климатических факторов и несвоевременные рабо­ты по устранению этих дефектов.

Неровности имеют различные размеры и формы.

Неровности покрытия вызывают вертикальные, продольные и поперечные колебания колес, кузова и других частей автомобиля, которые передаются водителю.

Ровность покрытий значительно влияет на скорость движения, межремонтные пробеги автомобилей, расход топлива и износ шин, производительность автомобилей, себестоимость перевозок и без­опасность движения.

По влиянию на колебания автомобиля неровности можно раз­делить на три группы: макронеровности, микронеровности и ше­роховатость.

Макронеровности состоят из длинных плавных неровностей с длиной волны 5 м и более. Макронеровности влияют на работу двигателя автомобиля и режим его движения, но практически не вызывают колебаний автомобиля на подвеске. Фактически это продольный профиль дороги и при анализе ровности его не рас­сматривают.

Микронеровности формируют микропрофиль поверхности, со­стоят из неровностей длиной от 10 см до 50 м, которые вызывают значительные колебания автомобиля на подвеске. Это и есть соб­ственно характеристики ровности.

Шероховатость — это совокупность неровностей с длиной вол­ны до 10 см, которые не вызывают низкочастотных колебаний автомобиля на подвеске, так как их воздействие поглощают шины. Поэтому при анализе ровности шероховатость не учитывают.

Таким образом все основные неровности относятся к микро­профилю поверхности покрытия. Это выбоины, выступы, впади­ны, сдвиги, волны, наплывы, трещины и т.д. Значительная часть этих неровностей формируется уже на стадии строительства, ког­да фактический профиль поверхности покрытия отличается от проектного на величину допустимых просветов под рейкой дли­ной 3 м . В процессе эксплуатации дороги число неров­ностей и их размеры увеличиваются. Каждому покрытию характер­ны определенные виды неровностей. Для асфальтобетонных и по­крытий из битумоминеральных смесей характерными неровно­стями являются выкрашивание, выбоины, волнистость, колеи; для цементобетонных — шелушение, выкрашивание, выбоины, раз­рушения стыков, разрушения плит; для щебеночных и гравий­ных, не укрепленных вяжущими, — волнистость (гребенка), вы­боины, просадки, колеи.

Микропрофиль покрытий может быть оценен статистически­ми характеристиками: числом т выступов или впадин на 1 км; суммарной высотой выступов и глубиной впадин на 1 км средней величиной выступов и впадин на 1 км — Л_ср; среднеквад­ратичным отклонением а величин выступов и впадин; коэффи­циентом вариации ровности ц.

6. Напряжённо-деформированное состояние системы «дорожная одежда- земляное полотно». Чаша прогиба. Коэффициенты динамичности и приведения.

Напряжённо-деформированное состояние – комплекс пространственного сочетания , переданной дорожной конструкции от статистической или данным транспортом нагрузки через вертикальные и горизонтальные усилия, напряжений, а также развитых деформаций – прогиба восстановления.

1. Нагрузка (статическая и динамическая)

2. Усилия (вертикальные и горизонтальные)

3. Напряжения (нормальные и касательные)

4. Деформации (упругие и остаточные) НДС

НДС = f(1-структура и свойство материала,2-прочность грунта ЗП, 3 –Размер и повторяемость нагрузки, 4- состояние покрытия, 5- Скорость движения авто)

Воздействие автомобильных нагрузок. Автомобильные нагруз­ки — главная причина деформаций и разрушения дорог. При дви­жении автомобиля по горизонтальному участку дороги с ровной поверхностью его колеса передают на дорожную одежду и земля­ное полотно вертикальные (нормальные) и горизонтальные (ка­сательные) усилия.

Напряжения, возникающие в дорожной одежде при проезде автомобиля от действия нормального и тангенциального усилий, затухают с глубиной (рис. 5.1).

Воздействие автомобиля на дорожную одежду характеризуется нагрузкой, приходящейся на ось, удельным давлением в зоне кон­такта колеса автомобиля с покрытием, временем приложения на­грузки, частотой ее повторения и динамичностью приложения.

Исследования В. Ф. Бабкова показали, что при движении транс­портных средств по неровной поверхности давление колеса на покрытие то возрастает по сравнению со статическим, то убывает. Отношение напряжения (деформации), вызванного динамическим действием нагрузки, к напряжению (деформации), вызванному статическим действием той же нагрузки, называют коэффициен­том динамичности нагрузки или динамическим коэффициентом:

где l_d, 1„ — упругий прогиб дорожной одежды под действием со­ответственно динамической и статической нагрузок (динамиче­ский коэффициент).

Расчетное удельное давление колеса на покрытие р и расчет­ный диаметр D приведенного к кругу отпечатка расчетного колеса принимают с учетом параметров расчетных автомобилей.

Для оценки разрушающего действия автомобилей с различной осевой нагрузкой проф. Б. С. Радовский предложил формулу сум­марного коэффициента приведения:

Статические и динамические вертикальные (нормальные) и касательные (тангенциальные) силы, передаваемые колесами транспортных средств через дорожную одежду на земляное по­лотно, вызывают напряжения и деформации в его теле, вслед­ствие чего земляное полотно изнашивается и разрушается.

Наряду с вертикальными нагрузками на покрытие воздейству­ют горизонтальные (тангенциальные) усилия.

Напряженно-деформированное состояние дорожных конструк­ций н процесс их разрушения. Под нагрузкой от каждого колеса автомобиля дорожная одежда прогибается, а затем постепенно восстанавливается (рис. 5.4, а). Прогиб от колеса тяжелого грузо­вого автомобиля распространяется во все стороны, образуя чашу прогиба радиусом до 4 м, которая перемещается по ходу движе­ния автомобиля. Чаши прогиба от колес автомобиля частично перекрывают одна другую и охватывают всю ширину полосы дви­жения. При этом в слоях одежды возникают напряжения сжатия, растяжения, изгиба и сдвига (рис. 5.4, б)

Основным видом нарушения сплошности грунтов и слабосвяз­ных материалов дорожной одежды под действием транспортных нагрузок является сдвиг. Критическое состояние по прочности (напряжениям) в какой-либо точке грунтового массива или слое одежды наступает, когда касательное напряжение, действующее по площадкам скольжения, достигает предела сопротивления грун­та или материала сдвигу.

Работоспособность покрытия во многом зависит от продолжи­тельности приложения нагрузок, т. е. от скорости движения авто­мобилей. С повышением скорости движения действие растягива­ющих напряжений в покрытии уменьшается, а вместе с этим умень­шаются удельные повреждения, возникающие от движения транс­портных средств. Однако это происходит только на ровных по­крытиях. При наличии неровностей разрушения возникают из-за динамического воздействия нагрузки.

Горизонтальные (тангенциальные) сжимающие и растягивающие напряжения являются причиной пластических деформаций, а также и разрушений в верхних слоях дорожной одежды в виде сдвигов, волн, наплывов, поперечных трещин и колей по полосам наката.

Критическим периодом работы дорожной одежды является ве­сенний, когда в результате снижения прочности грунта земляного полотна прогиб дорожных одежд максимальный, а температура покрытия часто колеблется в пределах 0...+10°С. При этом осо­бое значение приобретает повторное воздействие на покрытие нагрузок от транспортных средств, в результате которого одежда многократно прогибается и подвергается растягивающим напря­жениям, нередко приводящим к появлению трещин, в том числе усталостных, в основном на полосах наката.

6. Источники увлажнения земляного полотна. Формы воды и её движение в грунте земляного полотна.

Источники увлажнения системы земляного полотна и дорожной одежды такие:

1. Атмосферные осадки, выпадающие непосредственно в пределах полосы отвода Они проникают через разрушения и трещины слабоводопроницаемых покрытий, водопроницаемые покрытия, обочины, откосы, газоны разделительных полос, водоотводные канавы.

2. Застаявшаяся вода у придорожной полосы Это та часть атмосферных осадков, которая притекает с примыкающего к дороге водосборного бассейна.

3. Грунтовые воды. Поднимаются с глубины расположения расчётного горизонта грунтовых вод.

4. Парообразная вода Миграция водяного пара внутри пор и пустот

Вода движется согласно двум законам, основанным на физическом правиле перемещения от зон с более высоким давлением в зоны более низких давлений:

Закон 1. Движение происходит от более толстых плёнок к более тонким, т е. от мест более влажных к более сухим.

Закон 2. Движение происходит от менее вязких плёнок к более вязким, т е от мест более тёплых к более холодным

Степень действия среды на дорогу в конечном итоге определя­ется видом и мощностью источников увлажнения дорожной кон­струкции и интенсивностью температурных воздействий.

Основные источники увлажнения дорожной конструкции (рис. 4.1):

• атмосферные осадки, просачивающиеся через трещины в по­крытии, обочины (особенно в местах сопряжения с проезжей ча­стью);

• вода, застаивающаяся на поверхности полотна, в боковых ре­зервах и кюветах вследствие затрудненного поверхностного стока и увлажняющая грунт земляного полотна в процессе молекуляр­ного и капиллярного передвижения;

• подземная вода, поднимающаяся по капиллярам, особенно при промерзании конструкции и близком к поверхности дороги залегании подземных вод;

• парообразная вода, перемещающаяся от теплых слоев к бо­лее холодным.

Зимой при промерзании конструкции вода может передвигаться снизу вверх и концентрироваться у фронта промерзания, повы­шая влажность грунта.

Интенсивность температурных воздействий. Степень опасности водно-теплового режима по этому виду воздействий характеризуют:

• продолжительность морозного периода в днях Т_х, равная пе­риоду между датами перехода температуры воздуха через О °С осе­нью и весной;

• минимальная t_minb или средняя t_b температура воздуха за хо­лодный период;

• среднемаксимальная температура воздуха t^b в наиболее жар­кие месяцы;

• комплексные температурные показатели — морозный индекс 'YjTjt, и размах R, = t_max - t_min. Чем выше значения морозного ин­декса (изменяются в пределах 50...2ООО), размаха и чем больше продолжительность морозного периода, тем опаснее морозное воз­действие среды на дорогу.

Физическая теория тепловлагообмена в дорожных конструкци­ях. Воздействие факторов внешней среды на дорогу вызывает теп- ловлагообмен в полотне и слоях одежды. Это сложный и взаимо­связанный процесс. Изменение температуры вызывает миграцию (медленное движение) влаги. Влагонакопление и переход влаги в иную форму способствуют теплообмену. Поэтому процессы теп­ло- и влагообмена необходимо рассматривать во взаимосвязи.

Влагообмен протекает за счет наличия потенциалов концент­рации жидкой фазы и теплоты. Водяной пар диффундирует от мест с большим парциальным давлением р\ в места с меньшим давлением р₂. Поскольку водяной пар находится в насыщенном состоянии и р = f(t_T), то он диффундирует от теплых мест к холод­ным (термодиффузия).

Жидкая фаза мигрирует за счет наличия двух потенциалов — концентрации и температуры. За счет первого потенциала жидкая фаза мигрирует от мест с большой влажностью к местам с мень­шей влажностью (концентрационная миграция). Этот потенциал является преобладающим в миграции жидкой фазы (95...98 %). За счет второго потенциала происходит термомиграция жидкой фазы в количестве 2...5 %.

Грунт обволакивают пленки жидкой фазы. Свободные поры заполняют насыщенный пар. Объяснение процесса миграции жид­

кой фазы в условиях двухфазовой миграции дает гидротермоди­намическая гипотеза, в соответствии с которой давление р в плен­ке воды, обусловливающее концентрационную миграцию влаги по обволакивающим пленкам

В результате ухудшения водно-теплового режима могут прояв­ляться следующие негативные явления:

• избыточное влагонакопление в отдельных зонах полотна вследствие инфильтрации воды через трещины в покрытии, через обочины и откосы после дождей или поверхностного стока;

• увлажнение грунтового основания от горизонта близкого за­легания грунтовых вод или от длительного застоя воды в боковых канавах, коллекторах, что наблюдается в районах болот, орошае­мых районах;

• повышенное увлажнение грунта в верхней части земляного полотна к концу морозного (холодного) периода;

• образование пучин на участках интенсивного морозного вла- гонакопления;

• весеннее (или в период зимних оттепелей) разрушение до­рожных одежд вследствие переувлажнения грунта и потери проч­ности;

• разрушение откосов, прежде всего высоких насыпей, от пе­реувлажнения;

• разрушение высоких насыпей от скопившейся в теле воды.

При быстрых понижениях температур с переходом ниже О °С

образуются температурные трещины в дорожной одежде. Интен­сивный прогрев солнечными лучами в летний период приводит к повышению пластичности асфальтобетона, что способствует об­разованию сдвигов, волн и наплывов на покрытии.

10.Водно-тепловой режим и стадии увлажнения грунта земляного полотна. Понятие о расчётном периоде года. Регулирование водно-теплового режима.

Водно-тепловым режимом (ВТР) дорожной конструкции на­зывают закономерные изменения в течение года влажности и тем­пературы в придорожном слое воздуха, в слоях дорожной одежды и фунте земляного полотна, обусловленные особенностями дан­ной дорожно-климатической зоны и местных гидрогеологичес­ких условий. Он существенно влияет на прочность и морозоус­тойчивость дорожной конструкции и в конечном итоге на сте­пень ровности покрытия.

Наиболее значительные сезонные изменения влажности и тем­пературы происходят в земляном полотне.

Годовой цикл ВТР земляного полотна включает в себя четыре основных характерных периода (рис. 4.2):

• предзимний период — первоначальное накопление влаги осе­нью;

• морозный период — промерзание, перераспределение и на­копление влаги в земляном полотне зимой;

• весенний период — оттаивание земляного полотна и переув­лажнение грунта весной;

• летний период — просыхание земляного полотна летом.

Предзимний период, или период первоначального накопления

влаги осенью, характерен охлаждением и интенсивным увлажне­нием полотна и одежды атмосферными осадками, поднятием уров­ня грунтовых вод, медленным нарастанием влажности, разуплот­нением грунта и снижением прочности дорожной одежды.

В отдельные годы наблюдаются резкие смены температур от положительных к отрицательным. Такие температурные удары вызывают линейные сокращения покрытий, скорость которых выше, чем для нижележащих оснований. Это приводит к образо­ванию поперечных температурных трещин.

Морозный период, или период промерзания, перераспределе­ния и накопления влаги в земляном полотне зимой, может быть разделен на две характерные части: период морозного влагона- копления и период зимнего равновесного состояния. В первой части морозного периода наблюдается снижение температуры грун­та, его промерзание, дальнейшее увеличение влажности и сниже­ние плотности.

Это очень важный период. Влага из нижних слоев полотна, особенно парообразная и жидкообразная, интенсивно мигрирует снизу вверх и частично со стороны обочин к оси дороги. К концу этого периода может происходить вымерзание влаги из песчаного подстилающего слоя и устанавли­вается зимний период равновесного состояния влаги в грунте земля­ного полотна или постепенное увеличение влаги до уровня (0,7...0,8) W_T. Вследствие замерзания воды в порах грунта образу­ются линзы и прослойки льда. Во многих случаях в холодный период возникают зимние оттепели, которые сопровождаются ча­стичным оттаиванием грунта и резким снижением прочности про­езжей части. Интенсивные влагонакопление и промерзание могут

привести к образованию пучин. Однако прочность грунта и до­рожной одежды в холодный период очень высокая.

Весенний период — период оттаивания грунта и насыщения его свободной водой. Это самый опасный период, принимаемый за расчетный для дорожных одежд и земляного полотна. Скопив­шийся в ледяных линзах и прослойках лед в верхней части земля­ного полотна оттаивает, и поры грунта заполняются свободной водой, которая скапливается над мерзлым, еще не оттаявшим грун­том земляного полотна (донник). Возникшее мокрое корыто на некоторый период сохраняет максимальную влажность W = = (0,85... 1,0) W_T, минимальную плотность и прочность грунта. Под действием нагревающегося воздуха и проезжающего транспорта часть воды отжимается в дренирующий слой, часть — в грунт обо­чин и нижележащих слоев по мере их оттаивания. Количество воды в порах грунта зависит от скорости оттаивания. При мед­ленном оттаивании, когда скорость оттаивания не превышает 4 см/сут, часть воды успевает отжаться и испариться. При быст­ром оттаивании со скоростью больше 7 см/сут происходит интен­сивное влагообразование и накопление воды в порах грунта. В этот расчетный по состоянию грунта период (обычно в марте — апре­ле—мае) могут возникнуть просадки одежды, в первую очередь на пучинистых местах. Прочность дорожной конструкции мини­мальна.

Во второй половине весеннего периода начинается активное просыхание грунта земляного полотна, которое заканчивается в летний период.

После полного оттаивания полотна происходит постепенное просушивание грунта, снижение влажности до наименьшего се­зонного значения ~ 0,5 W_T и постепенное возрастание плот­ности и прочности грунта земляного полотна.

В неблагоприятный для службы дорог расчетный период наи­большего ослабления дорожной конструкции ее прочность долж­на соответствовать требованиям автомобильного движения, кро­ме того, дорожная конструкция должна обладать необходимой морозоустойчивостью.

Фактическую влажность грунта земляного полотна эксплуа­тируемых дорог можно получить в результате непосредственных наблюдений за ВТР земляного полотна. Однако далеко не всегда эта влажность будет соответствовать расчетной.

Ввиду временной (по сезонам и годам) изменчивости влажно­сти грунта земляного полотна и необходимости оценивать проч­ность дорожной конструкции с заданным уровнем надежности расчетную влажность грунта устанавливают вероятностным мето­дом. Под расчетной влажностью грунта W_p в этом случае подразу­мевают максимальное значение средней влажности грунта в пре­делах активной зоны земляного полотна, наблюдающееся в наи­более неблагоприятный период (время, в течение которого грунт активной зоны наиболее увлажнен) хотя бы в одном году за срок между капитальными ремонтами дорожной одежды.

Активной зоной считают верхнюю часть земляного полотна от низа дорожной одежды до глубины 1,3... 1,6 м от поверхности по­крытия. В этой зоне распространяются значительные напряже­ния от временных нагрузок, а ВТР и состояние грунта наиболее зависимы от погодно-климатических условий.

11 .Пучинообразование и факторы, влияющие на процесс пучения. Мероприятия по борьбе с пучинами.

Пучение (пучинообразование) на а/д - неравномерное поднятие (взбугривание) по площади дорожной одежды, обусловленное одновременным сочетанием трех факторов:

1)интенсивное морозное промерзание (Zпр˃0,5 м)

2)интенсивное влагонакопление (W˃0.75)

3)наличие пылеватых грунтов, слагающих земляное полотно.

Пучины - деформации и разрушения дорожной одежды в виде бугров и сетки трещин.

Физическая сущность пучинообразования состоит в накопле­нии, перераспределении, замерзании и оттаивании воды в порах грунта, которые происходят при сезонных изменениях ВТР зем­ляного полотна и дорожной одежды.

Основные направления и меры борьбы с пучинами состоят в том, чтобы максимально ускорить оттаивание и просыхание в первую очередь боковых частей земляного полотна, предохранить покрытие от разрушения, а там, где этих мер недостаточно, пере­строить пучинистые участки с использованием прослоек из ру­лонных геосинтетических материалов. На отдельных участках, где дорожная одежда обладает малой прочностью, движение переносят на объезд или ограничивают скорость движения и грузоподъемность автомобилей. Борьбу с пучинами прекращают, когда грунт земляного полотна полностью оттает и просохнет.

12. Деформации и разрушения земляного полотна. Их основные причины.

Деформация - изменение формы и размеров тела без уменьшения его массы и потери сплошности. Т е. целостность материала не нарушается.

Разрушение - изменение размеров и формы тела с уменьшением его массы или с утратой сплошности. Т. е. происходит потеря целостности материала.

Деформации земляного полотна связаны с грунтово-гидрологи­ческими условиями, воздействием климатических факторов, ус­ловиями эксплуатации дороги, а в ряде случаев — и с технологией строительства и своевременностью проведения мероприятий по содержанию автомобильной дороги, которые определяют условия увлажнения фунтов земляного полотна.

Все дефекты ЗП можно разделить на 4 группы:

1)Деформации и разрушения ЗП в целом:

-неравномерные осадки (равномерное или неравномерное понижение поверхности насыпи, вызванное недостаточным уп­лотнением или переувлажнением грунтов)

-просадка (в насыпи на слабых грунтах)

-расползание (в высоких насыпях. Причиной расползания насыпи яв­ляется неправильное выполнение строительных работ: использования мерзлого грунта или неуплотнения откосов)

-оползневой сдвиг (происходит на косо­горных участках из-за недостаточного сопротивления сдвигу ос­нования насыпей. Причинами этих деформаций являются недоброкачественная подготовка основа­ния (отсутствие уступов, недостаточное уплотнение), наличие в основании слабопрочных грунтов)

-выпоры

-пучины (поверхностные деформации земляного полотна, воз­никающие вследствие интенсивного накопления влаги и промер­зания верхних слоев насыпей, сложенных из пылеватых, пучини­стых грунтов)

2)Потеря общей устойчивости на откосах (2-3м от поверхности откоса):

-обрушения со срезом и вращением (отделение откосной части грунта земляного полотна и перемещение его вниз по кри­вой скольжения)

-скол при просадке

-скольжение

-оползень сдвига

3) Потеря местной устойчивости откоса (1м от поверхности откоса):

-локальное скольжение и пластическое течение

-промоины, канавы, ямы (из-за неукрепленного грунта)

-глубокие отверстия

4)Деформации и разрушения обочин:

-выдувание и размыв (происходит вслед­ствие водной и ветровой эрозии)

-колеи и выбоины

12. Деформации и разрушения дорожных одежд и их основные причины

Различают деформации и разрушения как отдельно покрытий, так и всей дорожной одежды в целом. К первым относят износ, шелушение, выкрашивание, выбоины, сдвиги, волны, гребенки и трещины покрытия . Ко вторым — трещины, пучины, просадки, проломы, колеи и разрушения кромок дорожных одежд

Пучины — взбугривание проезжей части, вызванное влагонакоплением и последующим промерзанием в земляном полотне. В месте взбугривания образуется сетка трещин с характерной ром­бической формой отдельностей

Просадки — деформации одежды в виде впадин глубиной 50-100 мм и более с пологой поверхностью, но без выпучивания и образования трещин на прилегающих участках. Возникают в местах пониженной прочности слоев одежды и грунта при увлажнении

Проломы — разрушения одежды в виде более или менее длин­ных прорезей глубиной до 100 мм по полосам наката и выпучива­ний сбоку высотой 50... 100 мм. образуются вследствие переувлажнения и пластического те­чения материала слоев основания и грунта, и сухие — прорезание всех слоев одежды под действием вертикальной силы при недо­статочной толщине конструкции и слабом уплотнении слоев и грунтов земляного полотна

Разрушение кромок — отдельные трещины и сетки трещин вдоль кромок, откол, искажение поперечного профиля прикромочных полос. Разрушение кромок происходит вследствие заниженная тол­щина слоев одежды у кромок, повышенная влажность грунта ос­нования под кромкой и отсутствия укрепительных полос со сто­роны обочин

Колеи — это деформации дорожной одежды в виде углублений по полосам наката без образования или с образованием гребней выпора вдоль колес. Колеи образуются под действием интенсивного движения автомобилей, особенно тяжеловесных, за счет доуплотнения слоев дорожной конструкции, неравномерно­го износа верхнего слоя покрытия, накопления остаточных де­формаций в слоях дорожной одежды и земляного полотна.

При интенсивном движении и недостаточной прочности до­рожной одежды колеи могут превратиться в проломы.

Трещины бывают различных размеров и формы (рис. 6.4).

По глубине большинство трещин распространяется на толщи­ну слоев покрытия. Однако при недостаточной прочности дорож­ных одежа трещины могут распространяться и в слои основания.

12. Деформации и разрушения дорожных покрытий и их основные причины

Различают деформации и разрушения как отдельно покрытий, так и всей дорожной одежды в целом. К первым относят износ, шелушение, выкрашивание, выбоины, сдвиги, волны, гребенки и трещины покрытия, у ц/б добавляется поднятие и проседание плит, вследствие пучения грунта ЗП

Износ покрытия (истирание) — уменьшение толщины слоя покрытия в результате потери материала под действием колес ав­томобилей и природных факторов

1 — продольные трещины по оси дороги; 2 — поперечные трещины; 3 — косые трещины; 4 — частые поперечные трещины на всю ширину; 5 — продольные трещины по полосам наката; 6 — двойная трещина по полосам наката; 7 — сетка трещин на пучинистых участках; 8 — обломы кромок

Шелушение (рис. 6.3, а) — отделение чешуек и частиц материала толщиной 2...5 мм или разрушение поверхности покрытия под действием колес автомобилей, воды и отрицательной температуры воздуха с образованием микронеровностей глубиной до 5 мм. Основной причиной шелушения является недостаточное сцепле­ние пленки вяжущего с поверхностью минерального материала (применение вяжущих повышенной вязкости, обработка увлаж­ненного минерального материала и др.)

Выкрашивание покрытий (рис. 6.3, б) — отделение зерен мине­рального материала покрытия и образование мелких раковин на его поверхности глубиной от нескольких миллиметров до 20 мм. Недостаточное сопротивление горизонтальным усилиям от авто транспорта.Остановить этот процесс можно укладкой нового защитного слоя.

Выбоины (ямочность) (рис. 6.3, в) — местные разрушения по­крытия глубиной 20... 100 мм и более с резко очерченными краями. Причины выкрашивания покрытий и образования выбоин во мно­гом совпадают. Они возникают прежде всего из-за недостаточной связи между минеральными материалами и органическим вяжу­щим, недоуплотнения покрытия.

Сдвиги (рис. 6.3, г) — неровности, вызванные смещением ма­териала покрытия.Образуются чаще всего в местах тормо­жения автомобилей (места остановки, перекрестки). Под действием касательных сил происходит сдвиг в материалах верхнего слоя либо его сдвиг по поверхности нижнего слоя с образованием попереч­ных трещин в покрытии на полосах наката. Этому способствует повышенная пластичность материала верхнего слоя (избыток вя­жущего или недостаточная теплоустойчивость при высоких температурах.

Волны (рис. 6.3, д) и гребенки (рис. 6.3, ё) — неровности в виде поперечных гребней и впадин с пологими краями, закономерно чередующиеся через 0,4...2,0 м вдоль покрытия и вызванные сме­щением верхнего слоя. Формируются в мес­тах торможения автомобилей практически на всех типах покры­тий, кроме цементобетонных. Основными причинами волнообра­зования являются излишняя пластичность материалов, избыток вяжущего или недостаточная теплоустойчивость смеси, дефекты уплотнения

Трещины на асфальтобетонных покрытий могут быть поперечные сквозные температурные, одиночные поперечные, продольные, косые, ромбические локальные и в виде сетки трещин. Причины - резкие перепады температур, непрочные материалы, непрочное основание.

15.Виды трещин на асфальтобетонных покрытиях и их основные причины

Трещины бывают различных размеров и формы (рис. 6.4).

По глубине большинство трещин распространяется на толщи­ну слоев покрытия. Однако при недостаточной прочности дорож­ных одежа трещины могут распространяться и в слои основания.

Трещины на асфальтобетонных покрытий могут быть поперечные сквозные температурные, одиночные поперечные, продольные, косые, ромбические локальные и в виде сетки трещин.

Трещины поперечные сквозные на всю ширину покрытия (темпе­ратурные) возникают на покрытии осенью и в начале зимы вслед­ствие резких перепадов температур воздуха и недостаточной со­противляемости температурным напряжениям

Одиночные поперечные возникают из-за дефектов технологии организации работ

Продольные трещины, отстоящие одна от другой на 20...40 см на полосах наката, возникают при недостаточ­ной прочности этих оснований.

Продольные трещины на асфальтобетонных покрытиях часто появляются в месте стыка двух полос укладки покрытия из-за плохого сопряжения этих полос.

Косые трещины возникают главным образом вследствие недо­статочной прочности дорожной одежды, недоуплотнения грунтов полотна и последующей осадки, особенно на участках с высокой насыпью, а также над трубами.

Ромбические локальные – размер ячеек 10-20 см. Не обеспечена прочность против пучения грунта

Сетка трещин с мелкими ячейками на полосах наката разме­ром сторон 10... 20 см возникает при недостаточной прочности основания на участках оттаи­вания переувлажненного грунта в весенний период и пучинообразования.

Основная часть трещин (до 70 %) на покрытии возникает в весенний период. Зародыша­ми трещин являются микротрещины, образующиеся на границе вяжущее — каменный материал. Главной причиной большинства трещин является усталость дорожных одежд, их недостаточная прочность.

Трещина рано или поздно превращается в выбоину, если она вовремя не «залечена»

16 Виды трещин на цементобетонных покрытиях и их основные причины.

Дефект	Характеристика дефекта. Вероятные причины.
Трещины на ц/б покрытиях
Поперечные сквозные	Слишком большое расстояние между швами. Слишком высокое сцепление с основанием. Низкое качество устройства швов.
Продольные сквозные	Неоднородное уплотнение зем. полотна. Дефекты при устройстве продольных швов.
Косые сквозные	Появляются над пучинами и просадками зем полотна при низкой прочности покрытия.
Поверхностные неглубокие	Неравномерное распределение температуры по толщине слоя.
Волосяные усадочные	Усадка бетона при неправильном уходе за ним и замерзание воды попадающей в него.
Косые в близи углов плит	Не плотное прилегание плиты к основанию.

17. Износ покрытия и его причины. Методы определения износа расчетным и экспериментальным способами.

Дефект	Характеристика дефекта. Вероятные причины.
Разрушения на всех видах покрытия.
Износ- истирание уменьшение толщины слоя за счет потери им материала в процессе эксплуатации под действием колес автомобиля и природных факторов.	Интенсивный износ возникает на покрытиях имеющих недостаточную износостойкость и вызван использованием минеральных быстроизнашивающихся и слабосвязных минералов.

Расчетный метод определения износа.

a-параметр зависящий от погодоустойчивости покрытия и климатических условий.

T-годы за которые устанавливается износ.

b- показатель зависящий от качества материала, состава и скорости движения.

-интенсивность движения в исходном году.

k- коэффициент учитывающий изменения в составе движения.

q-показатели ежегодного прироста движения.

Экспериментальные методы определения износа.

1способ

1 — индикатор; 2 — компас; 3 — опор­ная площадка с тремя ножками; 4 — место для пробки; 5 — металлический стаканчик-репер

Ежегодный износ в долях миллиметра це­ментобетонных, асфальтобетонных и других монолитных покры­тий измеряют при помощи реперов, закладываемых в толщу по­крытия, и износомера. ). При этом способе измерения износа в покрытие предварительно закладывают стаканчики-ре­перы 5 из латуни. Дно стаканчика служит поверхностью, от кото­рой выполняют отсчет по индикатору 1. Во избежание засорения стаканчик закрывают резиновой пробкой. Износ определяют как разность значений данного и предыдущего замеров.

2способ- Измерение износа с по­мощью марок-реперов

Износ определяют также с помощью пластин (марок) трапеце­идальной формы из известняка или мягкого металла, заделывае­мых в покрытие и истирающихся совместно с ним . Полуразность между длиной ребра пластины /, на поверхности покрытия, измеренной после истирания, и первоначальной дли­ной / и характеризует износ. Истирание покрытия И за данный отрезок времени определяют по формуле

h = H-h0,

где Я — первоначальная толщина; h0 — оставшаяся толщина по­крытия.

а — марка в разрезе; б — марка в пла­не; в — схема расчета износа; / — пер­воначальная длина марки; I, — длина марки, измеренная при износе; Я — первоначальная толщина покрытия; И — истирание покрытия; ha — оставшаяся толщина покрытия

3способ

Могут быть использованы электрические и лазерные приборы, применяемые для измерения толщины слоев в слоистых полупро­странствах. Электромагнитный прибор для измерения толщины покрытия — стратотест, основанный на принципе отражения электромагнитных волн, был разработан в Ленинградском фили­але СоюздорНИИ

Для работы с этим прибором необходимо заранее, еще при строительстве покрытия, между слоями дорожной одежды укла­дывать в определенных местах металлическую пленку (фольгу), которая служит отражателем.