Оценка состояния дорожной одежды с учетом характера деформации и разрушений покрытия

Цель работы

Цель работы – изучить методику визуального обследования дорожного покрытия, определение вероятных причин возникновения деформаций и разрушений, назначение мероприятий по их устранению. Провести расчет средневзвешенного коэффициента прочности, среднеквадратическое отклонение коэффициента прочности.

Теоретический материал

 

Важным этапом оценки состояния автомобильных дорог при эксплуатации является определение прочностных свойств дорожной одежды, которые влияют на ровность покрытия, а следовательно, на обеспеченную дорогой скорость и эффективность функционирования автомобильного транспорта.

Деформация – изменение относительного положения частиц тела, связанное с их перемещением. При деформации происходит изменение размеров и форм тела без изменения его массы и потери сплошности. Различают упругие и остаточные (пластические) деформации. Упругие деформации исчезают почти мгновенно после снятия (прохождения) нагрузки. Остаточные деформации после снятия нагрузки не исчезают и при многократных нагружениях способны накапливаться.

Разрушения – изменение размеров, формы и массы тела с потерей сплошности.

К основным видам разрушений и деформаций дорожных одежд и покрытий следует отнести: трещины (поперечные, продольные, косые), сетку трещин, обламывание (скол) кромок, износ (истирание), шелушение, выкрашивание, выбоины, просадки, проломы, пучины, колею, волны.

Если дорожная одежда запроектирована и построена с соблюдением всех норм, то на ней не должно быть разрушений (кроме износа покрытия), но под совместным воздействием транспортных нагрузок и природно-климатических факторов могут возникать деформации, не превышающие допустимого предела. Прочность дорожной одежды представляет собой способность сопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений под воздействием касательных и нормальных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от расчетной нагрузки (кратковременной, многократной или длительно действующей однократной), приложенной к поверхности покрытия.

В качестве относительного показателя прочности дорожной конструкции используют коэффициент прочности:

 

 

где  - фактический модуль упругости дорожной одежды в момент обследования, МПа;

 - требуемый модуль упругости дорожной одежды, на который она запроектирована, МПа.

 

При необходимости увязки состояния покрытия, отражающего в конечном итоге состояние всей дорожной конструкции, со скоростью движения как одиночного легкового автомобиля, так и средней скоростью средней скоростью транспортного потока может быть использован показатель фактической степени деформации дорожной одежда (поверхности покрытия):

 

 

где  - площадь повреждений на рассматриваемом участке, м²;

 - общая площадь обследуемого участка дороги, м².

 

Дорожную одежду следует проектировать с учетом требуемого уровня надежности (), под которым понимают вероятность безотказной работы в течение межремонтного периода. В качестве количественного показателя отказа дорожной одежды используют предельный коэффициент разрушения (), физическое толкование которого соответствует понятию предельного риска (темпа) разрушения. Допустимая степень деформирования покрытия составляет:

 

 

где  - требуемый уровень надежности дорожной одежды.

 

Практическая работа включает в себя визуальное обследование покрытия с составлением дефектной ведомости, обработку результатов обследования с последующим вычислением фактической степени деформированности, определение вероятных причин возникновения деформаций и разрушений, назначение мероприятий по их устранению.

Проведение обследования.

На обследуемой дороге выбирают характерный участок (однотипный участок, в пределах которого не наблюдается существенных изменений дорожной конструкции, интенсивности и состава движения, а также состояния покрытия по видам дефектов) протяженность 1 км. Участок разбивают на микроучастки через 100 м.

Каждой группе (2-3 студента или индивидуально) назначается свой 100-метровый участок (вариант), на котором фиксируются деформации и разрушения с привязкой к участкам (на одном микроучастке их может быть несколько). Результаты заносят в дефектную ведомость (табл.1)

 

Таблица 1

Дефектная ведомость

 

Номер деформации на участке	Вид разрушения (деформации) и размер дефекта (ширина b; глубина h; длина l; площадь S)	Ожидаемый коэффициент прочности,	Описание деформации или разрушения	Протяжен-ность участка
1
2
3
4
…
m

 

Обработка результатов обследования (исходных данных) предполагает определить коэффициент прочности нежесткой дорожной одежды по характеру и степени повреждений покрытия, используя методику проф. Ю.М. Яковлева (табл. 2). Далее производится статистическая обработка полученных результатов, вычисления фактической степени деформации поверхности и сопоставление с допустимой степенью деформации.

 

Таблица 2

Ожидаемый коэффициент прочности дорожной одежды по характеру и степени повреждений покрытия

 

№ п/п	Состояние покрытия и характер повреждения	Ожидаемый коэффициент прочности,
1.	Без дефектов и отдельные трещины на расстоянии более 40 м	1,0
2.	Отдельные трещины на расстоянии 20…40 м	0,98…1,0
3.	То же на расстоянии 10…20 м	0,95…0,98
4.	Редкие трещины на расстоянии 8…10 м	0,9…0,95
5.	То же 6…8 м	0,88…0,9
6.	То же 4…6 м	0,85…0,88
7.	Частные трещины на расстоянии 3…4 м	0,8…0,85
8.	То же 2…3 м	0,78…0,8
9.	То же 1…2 м	0,75…0,78
10.	Сетка трещин при относительной площади, занимаемой сеткой менее 30%	0,7…0,75
11.	То же от 60 до 30%	0,68…0,7
12.	То же 90…60%	0,65…0,68
13.	Искажение продольного микропрофиля и поперечного профиля (волны, колейность)	0,68…0,7
14.	Просадки при их относительной площади до 20%	0,6…0,65
15.	То же от 50 до 20%	0,58…0,6
16.	То же более 50%	0,55…0,58
17.	Проломы дорожной одежды при относительной площади проломов менее 10%	0,6…0,65
18.	То же от 30 до 10%	0,58…0,6
19.	То же более 30%	0,5…0,58

Примечания: 1. В пределах одного пункта, для более существенных повреждений меньшие значения .

2. При сочетании поперечных трещин с косыми и продольными трещинами, а также при наличии выбоин значения , указанные в табл. 2, следует понижать на 10…30% в зависимости от тяжести повреждения (разрушения).

 

По табл. 2 в зависимости от характера и степени повреждения определяется ожидаемый коэффициент прочности дорожной одежды для каждого микроучастка. Площадь сетки трещин, просадок и проломов измеряется по отношению ко всему участку, подверженному данному виду дефекта (см. табл. 6). При наличии на одном микроучастке различных дефектов или разрушений, например, колейности и поперечных трещин коэффициент прочности назначают по дефекту, дающему наименьший коэффициент прочности (в данном случае по колее).

Получение значения коэффициентов прочности, описания дефектов или разрушений и протяженности микроучастков с данным коэффициентом прочности заносят в табл. 1, столбцы 3, 4 и 5.

Заполнив таблицу, вычисляют средневзвешенный коэффициент прочности по формуле:

 

 

 

где  - значение коэффициента прочности на i -м микроучастке;

 - протяженность i -го микроучастка, м.

 

Среднеквадратическое отклонение коэффициента прочности рассчитывают по формуле:

 

 

Для расчета среднеквадратического отклонения заполняют табл. 3.

 

Таблица 3