Файл: Общие.doc

Таблица 4.2

В нижних слоях дорожных одежд из малосвязных и несвязных материалов и в грунтовых основаниях могут возникать необратимые деформации (так называемые пластические течения), развитие которых приводит к накоплению деформаций дорожной одежды и ее разрушению.

Предельно допускаемые прогибы приведены в табл. 4.2.

Вероятность появления деформаций связана с одновременным действием нагрузки от колеса и климатических факторов (влажности и температуры). При эксплуатации автомобильных дорог все деформации протекают вначале скрытно и трудно предвидеть их развитие. Поэтому необходимо проводить профилактический контроль прочности дорожной одежды в неблагоприятные периоды года с целью разработки мероприятий по предупреждению разрушения.

Прочность дорожной одежды характеризуют модулем длительной упругости

, (4.12)

где р – давление на дорожное покрытие от колеса автомобиля;

D – диаметр площади круга, равновеликого площади контакта с покрытием;

l_y – относительная упругая деформация (прогиб).

Величина pD – постоянная для расчетного автомобиля, поэтому для определения модуля упругости Е_у и оценки по его значению прочности дорожной одежды достаточно определить прогиб l_y.

Наиболее простым прибором, применяемым для оперативного определения l_y, является прогибомер МАДИ-ЦНИЛ Гушосдора (рис. 4.5,а). Нагрузка создается от колеса расчетного грузового автомобиля, например, МАЗ-500. Прогиб l_y измеряют путем установки иглы прогибомера в центре (под осью) между спаренными колесами расчетного грузового автомобиля. Предварительно автомобиль взвешивают и определяют нагрузку на колесо.

Кроме того, применяется также установка динамического нагружения (рис. 4.5,б), которая позволяет фиксировать чашу прогиба при действии динамической нагрузки. Работа прибора основана на сбрасывании груза (обычно весом 1000 Н) с заданной высоты с одновременным измерением деформации.

Для непрерывного автоматического измерения прогиба в разных странах создан ряд конструкций специальных автомобилей-лабораторий. В СССР такие ходовые лаборатории созданы в Харьковском и Московском автомобильно-дорожных институтах, они обеспечивают измерение со скоростью передвижения до 10 км/ч.

В СССР для широкого практического использования рекомендована ходовая лаборатория МАДИ (УДННК) (рис. 4.6,а), которая прошла всесторонние испытания. Эта лаборатория позволяет выполнять измерения со скоростью 10 км/ч. Принцип измерения модуля упругости этой лаборатории тот же, что и на установке динамического загружения. Особенностью лаборатории являются простота конструкции, удобство использования на практике, низкая стоимость.

В последние годы во Франции разработана конструкция ходовой лаборатории – курвиметр СЕВТР (рис. 4.6,б). Прогиб измеряется с помощью непрерывной мерной ленты, проходящей между спаренными задними колесами в момент движения автомобиля-лаборатории. На ленте установлены специальные измерительные преобразователи. Максимальная рабочая скорость лаборатории 18 км/ч.

Рис. 4.6. Схемы ходовых лабораторий для непрерывной автоматической регистрации прочности дорожной одежды с высокими скоростями движения:

а – лаборатория МАДИ (УДННК); б – французская лаборатория: 1 – падающий груз; 2 – пружина; 3 – спаренные пневматические колеса; 4 – измерительное колесо; 5 – блок приборов регистрации и обработки данных измерений; 6 – устройство для автоматического подъема груза; 7 – лента, перемещающаяся со скоростью движения автомобиля: 8 – датчики прогиба; 9 – считывающее устройство; 10 – груз.

По значению прогиба, полученному этими лабораториями, определяют фактический модуль упругости дорожной одежды. Для оценки прочности нежестких дорожных одежд используют следующие показатели: максимальный прогиб l_y, мм; радиус кривизны поверхности дорожного покрытия r; произведение l_y·r. Основной сравнительной характеристикой является статистическая оценка максимальных прогибов на измеряемом участке автомобильной дороги.

Прочность жестких дорожных одежд оценивают:

максимальным динамическим прогибом l_y под воздействием падающего груза (амортизированный удар) прибора ударного типа;

максимальным радиусом кривизны покрытия r при воздействии динамической нагрузки (амортизированный удар);

максимальным напряжением σ в бетонной плите, определяемым согласно теории упругости,

, (4.13)

где h – толщина плиты;

Е – модуль упругости;

r – радиус кривизны;

μ – коэффициент Пуассона;

жесткостью дорожной одежды s, определяемой отношением максимальной ударной силы F к максимальному динамическому прогибу l_y:

. (4.14)

Основной сравнительной характеристикой является статистическая оценка жесткости дорожной одежды.

4.4 Виды деформаций покрытия и разрушений дорожной одежды

При проектировании дорожной одежды размеры каждого слоя выбирают с учетом местных материалов, возможных нагрузок и климатических условий проложения дороги. Все расчеты выполняют для средних условий, поэтому возможны отклонения от расчетных условий, приводящие к потере прочности дорожной одежды, деформациям и разрушению.

Разрушения могут быть вызваны: низким качеством выполнения работ, недостаточным или неправильным учетом гидрогеологических условий, применением материалов низкого качества. Большое значение в обеспечении устойчивости дорожной одежды имеет своевременный ремонт разрушенных участков дорожного покрытия. Появление остаточных (необратимых) деформаций, своевременно не ликвидированных, приводит к значительным разрушениям как под действием движения автомобилей, так и при влиянии погодно-климатических факторов.

Основными видами деформаций и разрушений дорожной одежды являются:

деформации и разрушения, вызванные пучинами, происходящими в весенний период при оттаивании грунта земляного полотна на участках с неблагоприятными условиями водоотвода и защиты земляного полотна от температурных воздействий. Причинами такого разрушения могут быть ошибки в оценке перспективной интенсивности движения и нагрузок; некачественные материалы и их неоднородность, плохое уплотнение земляного полотна и дорожной одежды, а также переувлажнение земляного полотна;

потери прочности дорожной одежды, вызванные непрерывным воздействием колес автомобилей и природно-климатических факторов. На потерю прочности большое влияние оказывают ошибки, допущенные при проектировании, строительстве и эксплуатации дорожных одежд, а также температурные деформации;

просадки нежестких дорожных одежд в виде впадин, возникающие в результате местных просадок недоуплотненного грунта или слоев дорожной одежды. Особенно часто этот вид деформации появляется на въездах на мост, в местах прокладки под существующими дорогами водопропускных труб и трубопроводов;

сквозные трещины, характерные для цементо-бетонных покрытий, когда на них образуются просадки. Трещины появляются чаще всего в местах просадок земляного полотна и связаны с несвоевременным ремонтом;

проломы – разрушения дорожной одежды в виде длинных прорезей по полосам наката колес. Эти разрушения характерны для дорожных одежд переходного типа при проходе очень тяжелых автомобилей и снижении несущей способности основания дорожной одежды. Разрушению всей конструкции дорожной одежды предшествуют деформации и разрушение дорожных покрытий.

Покрытие является самой верхней частью дорожной одежды, на которую непосредственно действуют колеса автомобилей и погодно-климатические факторы.

Основными видами разрушений дорожного покрытия являются:

износ (истирание) представляющий уменьшение толщины покрытия за счет потери им материала в процессе эксплуатации под действием колес и погодных факторов. Износ происходит по всей поверхности покрытия, но больше всего на полосах наката, где проходят колеса автомобилей. Для усовершенствованных покрытий износ измеряют в миллиметрах, на которые уменьшилась толщина верхнего слоя покрытия, а для покрытия переходного и простейшего типа определяют также и объем потери материалов (м³/км);

шелушение – обнажение поверхности покрытия за счет отделения поверхностных тонких пленок и чешуек материала покрытия, разрушенного воздействием воды и мороза. Этот вид дефекта наиболее характерен для жестких дорожных одежд, где происходит отслоение цементного раствора с поверхности покрытия с последующим оголением крупного заполнителя. Такие разрушения в основном происходят при частом замораживании и оттаивании покрытия, особенно при использовании соли для предупреждения гололеда;

выкрашивание – разрушение покрытия за счет потери им отдельных зерен гравийного и щебеночного материала. Такое разрушение происходит на покрытиях всех типов в результате потери связи между зернами материала. Причиной выкрашивания могут быть плохое перемешивание материала и укладка в дождливую или холодную погоду;

обламывание кромок – разрушение покрытий (особенно нежестких) в местах сопряжения их с обочинами при переезде тяжелых автомобилей через кромку. Обломанные кромки проезжей части могут быть причиной дорожно-транспортных происшествий;

волны – деформация асфальтобетонных покрытий, обладающих пластичностью. Волны появляются под действием касательных сил в зоне контакта шины колеса с покрытием;

гребенка – разрушение гравийных и щебеночных покрытий под действием движения тяжелых грузовых автомобилей. Гребенка представляет собой частое повторение выступов и впадин;

сдвиги – деформации, которые происходят при действии касательных сил от колеса автомобиля. Сдвиги являются причиной отсутствия связи верхнего слоя покрытия с нижним;

вмятины – углубления в пластических покрытиях, появляющиеся при прохождении по ним гусеничных машин или автомобилей в жаркую погоду;

трещины – деформации, обычно вызываемые резкими температурными изменениями. Сетка трещин появляется на покрытии как результат недостаточной прочности основания или покрытия;

колеи образуются на щебеночных или гравийных покрытиях при узкой проезжей части в результате многократного прохода автомобиля по одной полосе, а также на асфальтобетонных покрытиях в результате выдавливания колесами автомобиля из-за недостаточной сдвигоустойчивости асфальтобетона;

выбоины – углубления со сравнительно крутыми краями, образовавшиеся в результате местного разрушения материала покрытия. Причиной выбоины является, как правило, плохое качество строительных работ;