Принятая конструкция одежды с толщинами слоев h1 = 5 см, h2 =7 см, h3=27 см, h4=10 см имеет коэффициент прочности по упругому прогибу равный минимально допустимому Kпр=1,0, что не позволяет уменьшить толщину слоев основания, несмотря на значительные запасы прочности по другим критериям.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
ИСПЫТАНИЕ И ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ НЕЖЕСТКОЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
ПО УПРУГОМУ ПРОГИБУ
Общие положения. Полевые испытания в расчетный период года с целью оценки прочности дорожных одежд производят на стадии приемки дорог в эксплуатацию или в процессе эксплуатации, особенно, когда ровность дорожных одежд не удовлетворяет требованиям движения.
Испытания могут быть проведены методом статического нагружения колесом автомобиля или более производительными методами кратковременного нагружения.
Между результатами испытаний одежды разными методами имеются удовлетворительные корреляционные связи. Например, между упругими прогибами дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием, полученными при статических испытаниях lст штампом с параметрами нагрузки группы А и кратковременным нагружением с использованием установки динамического нагружения lд падающим на штамп грузом, ими следующая зависимость (в миллиметрах):
lст =(0,3h/h1+1,1) lд , (6)
|
где |
h |
— |
толщина слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее; |
|
|
h1 |
— |
наиболее распространенная толщина слоев из указанных материалов, равная 100 мм. |
Зависимость (6) справедлива в диапазоне фактических прогибов 0,1 lд 1,0 мм.
Результаты полевых испытаний, выполненных в разное время, следует привести к сопоставимому виду. Полученные значения общего модуля упругости конструкции нужно сопоставить с требуемым по условиям движения модуля упругости. Для непрочных участков следует назначить и рассчитать слои усиления или наметить мероприятия по организации движения автомобильного транспорта в неблагоприятные по условиям увлажнения периоды года.
Подготовительные работы. До начала испытаний дорожной одежды обходимо изучить: 1) продольный профиль и план трассы (по проектной документации); 2) особенности строительства дороги, включая погодно-климатические условия во время возведения земляного полотна и устройства конструктивных слоев дорожной одежды, технологию производства работ (по журналу производства работ); 3) перечень мероприятий па содержанию дороги и данные о времени проведения ремонтных работ, о видах ремонтов с указанием состояния дорожной одежды перед ремонтом, объеме и технологии выполненных работ, их качестве и примененных материалах, погодно-климатических условиях при ремонтных работах (по паспорту дороги, актам приемки работы, журналам производства ремонтных работ; 4) данные учета состава и интенсивности движения автомобилей за весь период эксплуатации дороги (по сводным ведомостям); 5) результате выполненных ранее обследований (по отчетам, дефектным ведомостям).
Затем следует визуально оценивать состояние дорожной одежды и установить виды и размеры ее дефектов (табл. 27). Одновременно необходимо оценить состояние поверхности стока и соответствие земляного полотна требованиям строительных норм. При необходимости нужно принять решение по углублению дорожных канав и планировке поверхности стока.
На основании анализа документальных данных составляют сводную ведомость и разбивают дорогу на характерные участки, отличающиеся друг от друга хотя бы одним из следующих признаков:
1) конструкцией дорожной одежды; 2) видом грунта земляного полотна; 3) типом местности по условиям увлажнения; 4) технологией устройства дорожной одежды и качеством примененных при этом материалов; 5) приведенной интенсивностью движения; 6) состоянием проезжей части по видам дефектов (см. табл. 27). Длина характерного участка, как правило, не должна быть менее 0,5 км.
На характерном участке предварительно намечают контрольную точку, находящуюся в месте, наиболее полно представляющем картину внешнего состояния и конструкцию дорожной одежды на участке, и все данные об этой точке заносят в сводную ведомость (рис. 14).
Оборудование для испытания одежды. Для испытания дорожных одежд применяют оборудование, позволяющее осуществлять кратковременное (динамическое) или статическое воздействие нагрузки на конструкции. Для статического нагружения используют автомобили марок МАЗ-500, МАЗ-503 и др., относящиеся к группе А.
Таблица 27
|
Вид дефекта дорожной одежды |
Характеристика повреждения |
|
Одиночные трещины на проезжей части |
Трещины разного направления обычно расположены друг от друга на значительном расстоянии (не менее 10 м) |
|
Редкие трещины |
Поперечные и косые, не связанные между собой трещины; среднее расстояние между соседними трещинами 4—10 м |
|
Частые трещины |
Поперечные и косые трещины с ответвлениями, иногда связанные между собой, но, как правило, не образующие замкнутых фигур; среднее расстояние между соседними трещинами 1—4 м |
|
Сетка трещин с крупными ячейками |
Трещины произвольного очертания, образующие замкнутые фигуры, расположены в разных местах проезжей части |
|
Колейность |
Плавное искажение поперечного профиля покрытия, локализованное на полосах наката |
|
Сетка трещин с мелкими ячейками |
Сетка трещин только на полосах наката |
|
Продольные трещины на полосках наката в сочетании с поперечными трещинами на всю ширину проезжей части |
Сочетание частых, отстоящих друг от друга на расстоянии 20—40 см продольных трещин на полосах наката с частыми поперечными (1— 4 м) трещинами на всю ширину проезжей части
|
|
Просадки |
Резкие искажения профиля покрытия, имеющие вид впадин с округлыми краями; на асфальтобетонном покрытии часто сопровождаются сеткой трещин |
|
Проломы |
Полное разрушение дорожной одежды с резким искажением профиля покрытия; на асфальтобетонном покрытии сопровождается сеткой трещин в прилегающих зонах покрытия
|
|
Выкрашивание и шелушение |
Поверхностное разрушение покрытия и отслаивание вяжущего от минерального материала |
|
Выбоины |
Местные разрушения дорожного покрытия, имеющие вид углубления с резко очерченными краями |
|
Волны |
Закономерное чередование (через 0,5—2 м) на покрытии впадин и гребней в поперечном направлении по отношению к оси дороги |
|
Сдвиги |
Смещение покрытия, наблюдающееся обычно на крутых спусках, на местах остановок и торможения автомобилей; иногда в местах сдвига наблюдаются разрывы покрытия |
|
Пучины и пучино-опасные места |
Паутинообразные трещины, в отдельных местах проезжей части — взбугривания, «зыбь» покрытия под движущимся колесом автомобиля
|
Рис. 14 Сводная ведомость паспортных данных обследуемой дороги:
Числа на конструктивных слоях — их толщина в сантиметрах; в нижней графе над чертой — привязка контрольной точки и километровому столбу, под чертой — расстояние от кромки проезжей части в метрах
Прогиб поверхности покрытия измеряют с помощью рычажных прогибомеров конструкции КП-204, МАДИ — ЦНИЛ, Ленфилиала Союздорнии или других аналогичных приборов. Прогибомер КП-204, в отличие от МАДИ-ЦНИЛ, имеет опоры, располагающиеся вне чащи прогибов покрытия, что обеспечивает большую точность и более высокую производительность испытания.
Для динамического (кратковременного) нагружения дорожной одежды применяют установки типа УДН-НК, Дина 3 УДН-Н. Большое число данных о динамических прогибах одежд могу быть получены с помощью вибрационного оборудования, а также испытанием одежд трехосным автомобилем с натяжной лентой над задней тележкой (установка КАДИ). Эти данные могут быть использованы в расчетах после корректировки по результатам испытания на контрольных точках.
Принцип действия установки динамического погружения (УДН) следующий (рис. 15). Груз, сбрасываемый с определенной высоты по направляющей на пружину, создает кратковременное усилие, которое через штамп действует на испытываемую дорожную одежду. Пружина может находиться не на штампе, а быть приваренной к грузу. Груз, а также штамп поднимают ручной или механической лебедкой. Для измерения упругой деформации одежды применяют вибрографы (типа ВР-1, ВР-1А), записывающие результаты испытания на специальную бумажную ленту, или датчики перемещения с фиксацией деформации с помощью осциллографа и др.
Установка (УДН-Н) может быть навешена на кузов автомобиля. В модели УДН-НК груз сбрасывают не на жесткий штамп с пружиной, а на спаренное колесо, играющее роль одновременно и амортизатора.
Кратковременное усилие в установках с падающим грузом изменяется во времени по закону, близкому к синусоидальному. Наибольшее динамическое усилие Qд (в ньютонах) и длительность нагружения Tд (в секундах) при сбрасывании груза на систему «пружина — жесткий штамп» (см. рис. 15) вычисляют по приближенным формулам:
(7)
(8)
(9)
|
где |
M |
— |
масса падающего груза, кг; |
|
|
g |
— |
ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; |
|
|
H |
— |
высота падения груза, см; |
|
|
|
— |
характеризующий жесткость амортизатора показатель, равный деформации амортизатора от статического действия груза массой М, м; |
|
|
Кп |
— |
коэффициент, учитывающий потери энергии при сбрасывании груза; |
|
|
|
— |
вертикальные деформации дорожной одежды соответственно от первого и второго удара груза (после подскока) при одном и том же сбрасывании, см. |
Для наиболее распространенных случаев испытания дорожных одежд Кп = 0,9. Величину определяют путем тарировки амортизирующего устройства, которую нужно проводить ежегодно перед началом испытаний.
Для развития кратковременного усилия Qд, соответствующего нагрузке группы А (при Qд = Н), на УДН с подъемом груза ручной лебедкой обычно принимают =0,040—0,043 см, М=100±5 кг; наибольшее значение H=80 — 100 см. При большем из указанных значений нужно принимать и большее значение М или Н. С четом динамического коэффициента допустимая величина Qд = 60000 ±5000 Н; длительность действия нагрузки Tд = 0,02— 0,03 с.
Оборудование с генератором колебаний обычно монтируют на прицепе к автомобилю. Комплекс вибрационного оборудования обеспечивает высокую производительность работ при полевых испытаниях одежд и предназначен: 1) для нагружения дорожных одежд периодически изменяемой вибрационной нагрузкой; 2) измерения, возникающего при этом динамического прогиба в нескольких точках покрытия; 3) регистрации полученной информации с целью последующей ее обработки.
Рис. 15. Принципиальная схема установки динамического нагружения (УДН):
1 – штамп; 2 – пружина; 3 – падающий груз; 4 – направляющая штанга; 5 – штатив измерительного прибора; 6 – измерительный прибор;
Вибрационные усилия, создаваемые вибратором, действуют на испытываемую дорожную одежду через спаренные колеса, соответствующие по параметрам колесам расчетного автомобиля.
Датчики ускорения, жестко связанные с измерительными роликами, воспринимают вертикальные колебания поверхности дороги и преобразуют их в электрические сигналы, которые поступают на входы усилительно-преобразовательной электронной аппаратуры, установленной в кузове автомобиля-тягача.
Оборудование, создающее кратковременную нагрузку проездом колеса автомобиля, имеется на установке непрерывного контроля (УНК-1), разработанной в КАДИ и ХАДИ.
УНК (КАДИ-ХАДИ) смонтирована на автомобиле КрАЗ. На спаренные колеса задней тележки автомобиля надета бесконечная гибкая транспортерная лента. Постоянное натяжение ленты при движении автомобиля обеспечивается натяжными направляющими роликами и колесами автомобиля. На ленте закреплена металлическая пластина мм. Жесткость пластины во много раз меньше жесткости пневматических колес, поэтому при наезде колеса пластина копирует чашу прогиба одежды под колесом. Для измерения кривизны пластины, т.е. чаши прогиба, на пластине закреплены тензометрические датчики. При движении автомобиля пластина сначала прижимается к одежде первым колесом задней тележки, которое разгружено и находится только под действием собственного веса. При перемещении автомобиля пластина остается на том же месте и на нее наезжает второе колесо задней тележки. Это колесо нагружено расчетной нагрузкой по группе А или Б. Поэтому осадка одежды под ним больше, чем под первым разгруженным колесом тележки. При наезде каждого колеса в обоих случаях от датчика на пластине через гибкий кабель и токосъемник передается сигнал на измерительную аппаратуру, размещенную в салоне автомобиля. При проезде тележки фиксируется под груженым колесом чаша прогиба, ординаты которой пропорциональны разности прогибов l2 – l1.
Методика испытаний. Дорожную одежду в контрольных точках и на всем протяжении характерных участков (линейные испытания) испытывают в наиболее неблагоприятной по увлажнению дорожной конструкции период года (расчетный период).
