Профилометрические методы измерения ровности

Профилометр – прибор, позволяющий получать ряд значений относительных отметок по четко определенному направлению пути фактического дорожного профиля.

Работа прафилометра включает определение трех величин: относительного уровня отметок, вертикального расположения отметок по отношению к другому уровню, продольного расстояния.

Лазерный профилометр «Профилограф» представляет собой передвижную лабораторию для измерения профиля дорожного покрытия. Разработан датской фирмой для непрерывного обследования до 400 км одной полосы профильных характеристик автомобильных дорог и макротекстуры а/д.

Установка смонтирована на микроавтобусе в виде поперечной балки, оснащенной 15 лазерами для измерения профилей, и одним лазером для измерения макротекстуры поверхности, устанавливаемым вдоль левой иили правой полосы наката. Расстояние между балкой и поверхностью дороги измеряется лазерами, положение балки в пространстве определяется при помощи двух оптических гироскопов. Основным измерительным органом в установке являются лазерные датчики типа SELCOM SLS. При движении авто луч света полупроводникового лазерного диода с частотой 16кГц падает на поверхности покрытия. Детектор, установленный в корпусе датчика, определяет профиль поверхности покрытия, т.е. ее отклонение от условленного уровня, рпеобразуя полученное значение в электрический сигнал, на основании которого электронные устройства могут вычислить фактическое расстояние до объекта измерения.

Конструкция лазерного датчика позволяет производить измерения по высоте от его нижней грани на среднее расстояние 300мм в диапазоне +- 100мм. Измерения, как правило выполняются через каждые 10 см пути движения установки.

По результатам измерений на участок протяженностью 1м, 10м, 100 м, 1000 м вычисляют:

1. Вертикальные кривые(1/R) и средний нескорректированный уклон

2. Горизонтальные кривые 1/R

3. Глубины левой и правой колеи

4. Поперечный профиль по 15 лазерам в условных отметках

5. Колейность

6. Продольную ровность

7. Длину волны продольного профиля в пределах 1,3…200м

8. Ровночть по 5 метровой рейке

9. Макротекстуры по песчаному пятну и среднюю глубину профиля макротекстуры.

Лазерный профилометр LaserProf – оборудование для измерения профиля дорожного покрытия. Работает по принципу установки «Профилограф», но оснащено одним лазерным датчиком. Оборудование съемное и быстро монтируемое, конструкция позволяет устанавливать его на любой автомобиль, оборудованный фаркопом.

Лазер и акселерометр смонтированы в едином корпусе, устанавливаемом вдоль левой или правой полосы наката, датчик пути съемки, с магнитным креплением.

Лазерный профилометр ЛГС(лазерно-гироскопическая система), профилометр Хачатурова.

Понятие о международном индексе ровности.

IRI основывается на моделировании обратной реакции транспортного средства, двигающегося со скоростью 80 км/ч, на имеющиеся на проезжей части неровности.

Данное моделирование является эталонным средним скорректированным уклоном, который выражается отношением суммарного дви­жения подвески транспортного средства к расстоянию, пре­одоленному за время измерений. Результаты измерений вы­ражаются в м/км.

Индекс IRI характеризует неровности продольного профиля, вызывающие колебания транспортного средства. Ответная реакция IRI к длинам волн на дорожном покрытии имеет большое сходство с фактической ответной реакцией транс­портного средства, вызванной автомобильной дорогой.

Величина значений IRI линейно пропорциональна неровностям на дорожном покрытии. Это означает, что если все значения в измеряемом профиле увеличиваются на некоторый процент, то значения IRI повысятся на точно такой же процент. При IRI 0,0 профиль дорожного покрытия представляет собой абсолютно совершенную линию на плоскости поверх­ности. Теоретически не существует предела неровной поверхности покрытия: даже если значение IRI более 10 м/км, можно говорить только о снижении скорости на данном покрытии.

Максимальные значения продольной ровности дорог находящейся в эксплуатации:

I категория 4,5 мм/м

II категория 5,5 мм/м

III категория 6,20 мм/м

IV категория 6,70 мм/м

V-VI категория 7,90 мм/м

Понятие о прочности дорожных одежд.

Прочность дорожной одежды — сопротивление дорожной одежды напряжениям и деформированию под действием нагрузок от транспортных средств и изменяющихся погодно- климатических условий.

Критериями прочности нежесткой дорожной одежды является предел прочности на растяжение при изгибе материала монолитных слоев или предельное сдвигающее (касательное) напряжение в грунте земляного полотна и в слоях дорожной одежды из слабосвязанных зернистых материалов (щебень, гравий, песок), а также предельная относительная вертикальная деформация, при которой начинается и развивается нарушение монолитности и ровности покрытия. Критерием прочности жесткой дорожной одежды служит предел прочности бетона на растяжение при изгибе.

Для нежестких и жестких дорожных одежд на участках дорог с неблагоприятными грунтово-гидрологическими и погодно-климатическими условиями критерием прочности является предельное значение вертикальной деформации пучения, при превышении которого появляются трещины и ухуд­шается ровность покрытия (нарушается морозоустойчивость конструкции).

Измерение упругого прогиба нежестких дорожных одежд.

Различают два метода измерения упругих прогибов: статический и динамический.

Статический метод.

При статическом методе определяют величину упругого прогиба от действия статической нагрузки, передаваемой на покрытие через гибкий штамп.

Для проведения измерений применяют установку, включающую:

□ гибкий штамп с нагрузкой Q - 50 ± 0,5 кН, эквивалентным диаметром отпечатка на покрытии дорожной одежды 33 ± 3 см и давлением в колесе 0,6 ± 0,05 мПа;
прогибомер длиннобазовый типа ПД, с диапазоном измерения прогибов 20 мм, погрешностью измерения 0,02 мм;

□ индикатор часового типа, с диапазоном измерения до 10 мм, ценой деления 0,01 мм;

□ термометр ртутный стеклянный, с диапазоном измерения 55 °С, ценой деления 1 °С;

□ рулетку измерительную металлическую;

□ манометр шинный ручного пользования, с диапазоном измерения 1,0 МПа, ценой деления 0,01 мПа;

□ глицерин;

□ воду.

□

□

Рис. ЗЛ. Схема проведения испытаний по измерениюупругого прогиба: 1 — гибкий штамп; 2 — термометр; 3 — прогибомер; 4 — индикатор часо­вого типа; 5 — опорная подкладка; 6 — смесь глицерина с водой; 7 — опора прогибомера; — длина грузового плеча; п₂ — длина измерительного плеча

Измерения следует проводить на полосе наката (от 1 до 1,5 м от края проезжей части). Глубина оттаивания грунтов земляного полотна в весенний период должна составлять более 40 см. Температура покрытия при измерениях — от 0 до 50 °С.

Подготовка к проведению измерений.

1. Определить границы характерных участков — длины характерных участков следует принимать протяженностью от 0,5 до 3 км.

2. Определить с помощью рулетки местоположение точек измерения упругого прогиба на характерном участке — расстояние между испытываемыми точками должно быть не бо­лее 50 м.

3. Установить гибкий штамп на точку измерения упругого прогиба.

4. Сделать отверстие в покрытии глубиной 3...4 см на рас­стоянии не более 1 м от точки измерения, заполнить его сме­сью воды и глицерина 3:1, вставить термометр, снять пока­зания температуры и занести в таблицу (табл. 3.5).

Проведение измерений.

1. Установить опору прогибомера по центру между спа­ренными колесами гибкого штампа.

2. Установить опорную подкладку под стержень индикатора часового типа таким образом, чтобы показания на шкале были в пределах 0,2...0,7 мм.

3. Выдержать автомобиль на точке до тех пор, пока отсчет по индикатору (i₀) не будет изменяться.

4. Значение отсчета зафиксировать с точностью до 0,01 мм и занести показания в таблицу (табл. 3.5).

5. Продвинуть автомобиль вперед на расстояние не менее 5 м.

6. Дождаться, пока отсчет по индикатору (ij) после съезда автомобиля с точки не будет изменяться, значение его зафик­сировать и занести показания в таблицу (табл. 3.5).

Аналогично выполняют измерения на следующих точках характерного участка. Количество измерений на характерном участке должно быть не менее 10.

При обработке результаты измерений следует сгруппиро­вать по каждому характерному участку. При длине харак­терного участка более 1 км результаты измерений группиру­ют по каждому километровому участку отдельно.

Обработка результатов.

Производится по формулам.

 

ДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД.

При динамическом методе определяется величина упруго­го прогиба от действия динамической нагрузки, передавае­мой на покрытие через гибкий или жесткий штамп.

Для проведения измерений применяют установку, вклю­чающую:

□ гибкий штамп с эквивалентным диаметром отпечатка в ди­намике 37 ± 1 см и давлением в колесе 0,6 ± 0,05 МПа или же­сткий штамп с диаметром 33 ± 1 см с нагрузкой 50 ± 0,5 кН;

□ устройство управления процессом, регистрации резуль­татов измерений и их записи;

□ устройство создания и измерения величины нагрузки;

□ устройство измерения упругих прогибов с диапазоном измерения 2 мм и точностью 0,02 мм;

□ рабочее программное обеспечение;

□ устройство измерения расстояния с точностью до 2 %;

□ устройство измерения температуры покрытия с диапа­зоном измерения 55 °С и точностью 1 °С;

□ манометр шинный ручного пользования (для гибкого штам­па) с диапазоном измерения 1 МПа, ценой деления 0,01 МПа;

□ глицерин;

□ воду.

Схема проведения испытаний приведена на рис. 3.2.

Условия проведения измерений аналогичны приведенным выше для статического метода.

Перед проведением измерений необходимо выполнить те же подготовительные работы, что и при использовании статиче­ского метода. Дополнительно следует активизировать рабо­чую программу для проведения измерений. Расстояние меж­ду точками измерения упругого прогиба определяются с по­мощью устройства измерения расстояния. Показания темпе­ратуры покрытия фиксируются автоматически.

Проведение измерений.

1. Опустить штамп на испытываемую точку.

Настроить оборудование на требуемую величину на­грузки путем пробного сбрасывания груза на штамп.

 

Рис. 3.2. Схема проведения испытания динамическим методом:

а — жесткий штамп; б — гибкий штамп; 1 — груз; 2- амортизатор; 3 — штамп; 4 — траверса; 5 — устройство для регистрации величины упругого прогиба; 6 — устройство для регистрации нагрузки; 7 — устройство управления процессом, регистрации результа­тов измерений и их записи; 8 — устройство регистрации температуры по­крытия

2. Выполнить три измерения упругого прогиба в одной точке.

3. Проконтролировать результаты записанных измерений.

Результаты измерений записываются и сохраняются авто­матически с помощью программного обеспечения.

Обработку измерений выполняют по формулам. Величину прогиба на каждой точке определяют как среднее арифметическое значение из трех измерений.