Указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд

В этих условиях фактический модуль упругости конструкций в рассматриваемый год после проведения полевых испытаний определяют с помощью формул (4.1) и (4.2) при замене Е_тр на , на и, принимая t_i = T_p ‑ (t_ф + t_j) при 1 £ t_j £ (T_p ‑ t_ф), где t_j — текущее время после полевых испытаний.

Если T_p ‑ t_ф £ 1 года, то требуется либо немедленное усиление конструкций, либо полное запрещение движения грузовых автомобилей в расчетные, неблагоприятные по условиям увлажнения периоды года.

5.3.3. Требуемый модуль упругости конструкции для данного случая находят в соответствии с разделом 4, используя вместо интенсивности величину , определяемую по формуле (5.4) в зависимости от рассматриваемого времени t_j.

5.3.4. Полученные значения Е_тр и используют для расчета слоев усиления. Расчет проводят в соответствии с рекомендациями раздела 5.1.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ НА КОЛЕСО АВТОМОБИЛЯ

Определение нагрузки на колесо автомобиля производят переносными гидравлическими весами модели КП-205, представляющими собой прибор, состоящий из корпуса (рис. 1) с вмонтированным в него манометром, фиксирующим величины нагрузки, и поршнем, воспринимающим нагрузку от колеса автомобиля. Нагрузка на поршень передается через шарнирно опирающуюся на него грузовую площадку.

Для измерения нагрузки весы устанавливают таким образом, чтобы грузовая площадка касалась покрытия непосредственно у внешнего пневматика заднего колеса автомобиля (см. рис. 1). По команде автомобиль медленно наезжает на грузовую площадку весов и по манометру определяют величину нагрузки.

Рис. 1. Схема определения нагрузки Q_к на колесо автомобиля с помощью переносных гидравлических весов модели КП-205:

а ¾ до взвешивания; б ¾ в момент взвешивания; в ¾ гидравлические весы модели KП-205 (вид сверху):

1 ¾ внешняя пневматическая шина заднего колеса; 2 ¾ грузовая площадка весов; 3 ¾ корпус весов; 4 ¾ манометр; 5 ¾ ручка

Рис. 2. Схема взвешивания автомобилей на специально подготовленной площадке (а) и на любой другой площадке с твердым покрытием (б):

1 ¾ задняя ось грузового автомобиля; 2 ¾ гидравлические весы модели KП-205; 3 ¾ деревянный брус

Взвешивание можно производить как на специально подготовленной площадке, так и на любой другой достаточно ровной площадке с твердым покрытием (рис. 2). Во избежание ошибок, связанных с перекосом автомобиля, целесообразно устанавливать гидравлические весы в специально подготовленные углубления в площадке (см. рис, 2, а) или предусматривать специальные подкладки (например, деревянные бруски высотой, равной высоте весов, и шириной, достаточной для размещения одной пневматической шины заднего колеса) под остальные колеса автомобиля (см. рис. 2, б).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НАГРУЗКОЙ

1. Длиннобазовый рычажный прогибомер модели КП-204

Прогибомер модели КП-204 (рис. 1) имеет составной рычаг, за счет шарикоподшипников легко вращающийся на оси, закрепленной в корпусе опоры (5). Рычаг представляет собой пространственную трубчатую ферму (7) переменной высоты с треугольным поперечным сечением. Соотношение длин грузового (8) и измерительного (4) плеч рычага 2:1. Длина грузового плеча 2,5 м. Конец грузового плеча рычага снабжен щупом (10), который с помощью шарового шарнира соединен с подпятником (12). Щуп крепится к рычагу зажимным винтом (11). Конец измерительного плеча снабжен кронштейном (2) для крепления индикатора (3). Для избежания погрешностей при измерении прогибов дорожной конструкции, связанных с неравномерным нагреванием фермы рычага в солнечную погоду, все элементы фермы покрыты теплоизоляционным материалом.

Рис. 1. Схема длиннобазового рычажного прогибомера модели КП-204

В транспортном положении рычаг расчленен на две части. Последовательность приведения прогибомера в рабочее положение и порядок работы с ним следующие.

1. Соединяют составные части рычага и стягивают их болтами (6).

2. Вставляют щуп в отверстие на конце грузового плеча рычага и затягивают винт.

3. Закрепляют индикатор на кронштейне.

4. Поднимают прибор за верхнею трубу фермы рычага и, придерживая его в горизонтальном положении, перемещают так, чтобы щуп с подпятником разместился между скатами заднего сдвоенного колеса (9) автомобиля точно под центром задней оси автомобиля.

5. Устанавливают клиновидную опорную подкладку (1) на покрытие таким образом, чтобы ее наклонная поверхность вошла в контакт с концом стержня индикатора.

6. Выдерживают автомобиль на точке до тех пор, пока отсчет по индикатору i_о не изменится за 10 с более чем на 0,005 мм и записывают его в журнал измерений (таблицы 1 и 2).

Таблица 1

Журнал линейных испытаний дорожной конструкции

(образец заполнения)

Наименование дороги __________________________

Нагрузка на заднюю ось _____________ 100 кН

Автомобиль ________________________ МАЗ-500

Место испытания (км+м)

Дата испытаний и время

Состояние покрытия у точки

Отсчеты по индикатору

Прогиб, l_i, мм

Величина прогиба, приведенного к сопоставимому виду,

суток

испытания

i

i_o

l_npi = K_изм×i × l_i, мм

14.04.87

110+000

10.15

Трещин нет

283

341

1,16

1,16´1,12 = 1,30

110+050

10.23

То же

239

275

0,72

0,72´1,12 = 0,81

110+100

10.27

Редкие трещины

301

386

1,70

1,70´1,12 = 1,90

15.04.87

114+050

10.03

То же

233

269

0,72

0,72´1,20 = 0,86

Примечание. K_изм×i — коэффициент изменения прогиба во времени.

Таблица 2

Журнал испытания дорожной конструкции на контрольных точках

(образец заполнения)

Наименование дороги __________________________

Нагрузка на заднюю ось _____________ 100 кН

Автомобиль ________________________ МАЗ-500

Место расположения контрольной точки

Дата испытаний и время суток

Отсчеты по индикатору

Прогиб, l_i, мм

Примечание

(км+м)

i

i_o

28.03.87

Точка № 1

8.27

284

301

0,34

Состояние погоды,

111+000

температура воздуха,

Точка № 2

8.34

225

251

0,52

состояние обочин,

114+840

откосов, резервов и

Точка № 3

8.46

273

289

0,32

т.п.

118+000

Точка № 1

15.18

199

220

0,42

111+000

Точка № 2

15.26

239

271

0,64

114+840

29.03.87

Точка № 1

8.20

239

260

0,42

111+000

7. Продвигают автомобиль вперед на расстояние не менее 5 м.

8. Дожидаются пока отсчет по индикатору i после съезда автомобиля с точки измерения в течение 10 с не будет изменяться более чем на 0,005 мм и записывают его в журнал измерений.

9. Удвоенная разница отсчетов по индикатору до съезда автомобиля с точки и после съезда будет соответствовать прогибу покрытия в этой точке l:

l = 2 (i ‑ i_o). (1)

Закончив измерение прогиба на одной точке, переходят к другой. При переезде с одной контрольной точки на другую прибор можно не переводить в транспортное положение. Следует только снять индикатор и осторожно погрузить прибор в кузов автомобиля либо подвесить его на кронштейны сбоку автомобиля.

2. Передвижная лаборатория модели КП-502 МП для оценки несущей способности автомобильных дорог

Передвижная лаборатория модели КП-502 МП (рис. 2) состоит из комплекта приборов и оборудования для испытания дорожных одежд методами статического и кратковременного нагружения (установка динамического нагружения УДН-НК, длиннобазовый прогибомер модели КП-204, прибор для измерения расстояния КП-203, переносные гидравлические весы модели KП-205 и др.).

Рис. 2. Размещение основных приборов и оборудования в передвижной дорожной лаборатории КП-502 МП:

1 ¾ установка динамического нагружения УДН-ПК; 2 ¾ балка для крепления датчика; 3 ¾ тележка для крепления балки; 4 ¾ бензоэлектрический агрегат; 5 ¾ измерительная система сбора и обработки данных на базе микро-ЭВМ

Установку динамического нагдужения УДН-НК (навесную с гибким штампом) монтируют сзади кузова автомобиля (см. рис. 2). Особенность ее — передача усилия от падающего груза массой 250 кг через сдвоенные авиационные пневматические колеса, обеспечивающие площадь отпечатка и удельную нагрузку на покрытие эквивалентные отпечатку и нагрузке расчетного автомобиля группы А. Для подъема груза используют электродвигатель мощностью 1 кВт. Регистрацию прогибов осуществляют сейсмоприемником СВ-20. Измерительный датчик смонтирован на специальной тележке и находится между скатами пневматика. Аппаратура для сбора и первичной обработки данных испытаний расположена в кабине водителя. Нагружение дорожной одежды проводят с остановкой лаборатории в каждой точке испытания. Максимальная производительность УДН ¾ до 8 км/ч при 20 испытаниях на 1 км.

В процессе испытаний и при переездах от точки к точке сдвоенные пневматики находятся в контакте с дорожным покрытием. При длительных переездах установку приподнимают в транспортное положение.

Рис. 3. Схема тарировки колеса для установки УДП-НК:

1 ¾ станина пресса; 2 и 9 ¾ направляющие пресса; 3 и 5 ¾ струбцины с жесткими пластинами, от которых измеряют сжатие (осадку) колеса под нагрузкой; 4 ¾ поршень пресса; 6 ¾ обойма для крепления колеса; 7 ¾ испытываемое колесо; 8 ¾ цепи, обеспечивающие безопасность работы; 10 ¾ стопорная чека; h_1,2 ¾ расстояние от верха обоймы 6 до струбцины 3 и 5

Пневматические колеса, играющие роль амортизатора, требуют периодической тарировки ¾ тарировать нужно одновременно оба ската, чтобы осреднить некоторые их деформативные различия в условиях достаточно близких к условиям нагружения на дороге, где усилие также действует сразу на два ската. Покрышки скатов должны находиться в хорошем состоянии и иметь неизношенный протектор (рис. 3). Устанавливают скаты на гидравлическом прессе (1, 2, 4, 9) с максимальным усилием не менее 100 кН. Скаты закрепляют в специальной обойме (6), разместив их на том же расстоянии один от другого, как и в установке для испытаний. Обойма должна позволять поворачивать колесо (7) относительно его оси, но иметь стопорную чеку (10). Перед началом тарировки давление воздуха в камерах каждого ската должно быть доведено до 0,55 МПа, что соответствует давлению в камерах расчетного автомобиля. В этом случае давление от колес на испытываемую поверхность дороги с учетом жесткости шины составляет примерно 0,6 МПа. Колесо застопоряют тормозящей чекой, чтобы избежать выкатывания его под нагрузкой, и связывают легкой цепью (8) с направляющей пресса. Измеряют расстояния h₂ между верхом обоймы и струбцинами (3) и (5) с точностью до 0,1 мм. Включают пресс и плавно сжимают скаты нарастающим усилием до 60-65 кН. Поддерживая прессом устойчивую нагрузку, измеряют расстояния h₁ от верха обоймы до струбцин. Повторяют нагружение и измерение h₂ и h₁. Определяют среднее значение Dh = h₁ - h₂. Вычисляют показатель жесткости пневмоколеса d₁:

(2)

где М — масса падающего груза УДН-НК, кг;

g — ускорение свободного падения (g = 9,81), м/с²;

Q_сж — усилие сжатия пневмоколеса, при котором измеряли Dh, Н.

Величину динамического усилия Q_g , развиваемого установкой динамического нагружения, определяют по формуле:

, (3)

где К_пот ¾ коэффициент потерь энергии (К_пот » 0,9);

Н — высота сбрасывания груза (обычно ~ 1 м), м.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

СОСТАВ И ОСНАЩЕНИЕ БРИГАДЫ, ПРОВОДЯЩЕЙ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЯ. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

В расчетный период года при проведении испытаний методом статического нагружения колесом автомобиля рекомендована бригада в составе четырех человек.

Одна бригада (при средней продолжительности работ около месяца и восьмичасовом рабочем дне) способна испытать 50-60 км дороги.

При проведении линейных испытаний руководитель бригады устанавливает прогибомер на точке измерения и берет отсчеты по индикатору, второй член бригады ведет записи в журнале испытаний, третий переставляет заборчики ограждения с дорожными знаками и регулирует движение в зоне производства работ, четвертый отмеряет расстояние до последующей точки испытаний.

При проведении испытаний на контрольных точках отпадает необходимость в измерении расстояний, поэтому четвертый член бригады отвечает за погрузку и выгрузку прогибомера и заборчиков ограждения в местах измерений. Второй член бригады, кроме ведения записей в журнале испытаний, отвечает за установку колеса автомобиля строго на контрольную точку (в пределах прямоугольника, отмеченного краской на покрытии). Обязанности остальных членов бригады не меняются. Дополнительно в состав бригады включают пятого человека для отрывки и засыпки шурфов, взятия проб грунта взвешивания их. Испытание дорожных конструкций на контрольных точках в расчетный период года производят через день с 14.00 до 17.00. Остальное время бригада может проводить линейные испытания.

Перечень оборудования, притиров и инвентаря для оснащения бригады:

Груженый автомобиль для создания нагрузки на дорожную одежду

1 шт.

Легкий автомобиль для членов бригады (не требуется при использовании лаборатории КП-502МП)

1 шт.

Прогибомер рычажный

2 шт.

Индикатор часового типа (цена деления 0,01 мм)

3 шт.

Прибор для измерения расстояний модели КП-203 или мерная лента и др.

1 шт.

Ртутный термометр с пределами от -20°С до +50°С

2 шт.

Переносные гидравлические весы модели П-205

1 шт.

Переносные заборчики и ограждения

2 шт.

Дорожные знаки:

Сужение дороги

1 шт.

Ремонтные работы

1 шт.

Направление объезда препятствия

1 шт.

Милицейский жезл

1 шт.

Краска, миллиметровая бумага, журналы работ, рулетка, бюксы

по потребности

Вопрос о количестве бригад решается в каждом конкретном случае в зависимости от предстоящего объема работ. Например, можно предположить следующую методику расчета.

Количество бригад Б_к, выполняющих испытание одежды на контрольных точках, рассчитывают по формуле:

, (1)

где L — длина обследуемого участка дороги, км;

t*_исп — время, затрачиваемое на испытание одной контрольной точки с учетом взятия проб грунта и взвешивания их, ч;

v_cp — средняя скорость движения автомобиля при переездах от одной контрольной точки к другой, км/ч;

l^* — среднее расстояние между контрольными точками в пределах рассматриваемого участка дороги длиной L, км;

Т_исп — время испытания всех контрольных точек на рассматриваемом участке дороги, ч (рекомендуется принимать не более 2 ч).

Количество бригад, проходящих линейные испытания дорожной одежды Б_л, определяют по формуле:

, (2)

где Т_р — продолжительность расчетного периода, дни;

Д_к — длина полосы проезжей части, обследуемой одной контрольной бригадой за день, км/день (как правило, Д_к = 2 км/день);

Д_л — длина полосы проезжей части, обследуемой в день одной линейной бригадой, км/день (в среднем в зависимости от погодных условий, интенсивности движения транспорта, состояния покрытия, квалификации членов бригады Д_л = 5 - 6 км/день).