Проезжаемость автомобильной дороги

 

Более узким понятием является проезжаемость дороги. Под про-езжаемостью автомобильной дороги понимается возможность про­езда одиночных автомобилей разных типов с минимально допус­тимой скоростью в разные периоды года. На проезжаемость автомобильных дорог ока­зывают влияние следующие факторы: состояние и прочность до­рожной одежды; состояние проезжей части; природно-климати­ческие условия.

Условия проезда существенно меняются в течение года для одной и той же дороги. Дороги высших категорий должны обеспе­чивать круглогодичную проезжаемость. На дорогах I категории благодаря оперативному содержанию дороги обеспечивают прак­тически одинаковые условия проезда как в летний, так и в осен­не-зимний периоды. По этим дорогам возможен проезд всех типов автомобилей, выпускаемых отечественной автомобильной про­мышленностью с нагрузкой, не превышающей расчетную. Огра­ничения проезжаемости могут быть только для специальных или сверхтяжелых транспортных средств, имеющих большую массу, так как толщина дорожной одежды и конструкция искусствен­ных сооружений не всегда рассчитываются на пропуск таких на­грузок.

Дороги более низких категорий имеют ограниченную проезжа­емость для разных типов автомобилей. Наличие крутого подъема не влияет на проезжаемость по дороге легковых автомобилей, но оказывает большое влияние на режим движения тяжелых грузо­вых автомобилей.

Проезжаемость дороги при наличии кривых малых радиусов в плане зависит от габаритных размеров автомобилей. Могут воз­никнуть ситуации, при которых для проезда крупногабаритных автомобилей потребуется осуществление специальных мероприя­тий по уширению проезжей части.

Дорога может оказаться полностью или частично непроезжаемой для транспортных средств, имеющих большие габаритные размеры по высоте.

На некоторых дорогах возможны случаи полного отсутствия проезжаемости вследствие временного затопления в весенний пе­риод, появление гололе­да, заносов снегом зимой, появления на некоторых дорогах низких категорий пучин.

 

4.5. Прочность дорожной одежды

 

Прочность дорожной одежды является наиболее важным пока­зателем транспортно-эксплуатационного состояния автомобиль­ной дороги, который необходимо регулярно оценивать в течение всего срока ее службы.

Прочностные качества дорожной одежды определяются преж­де всего сопротивляемостью подстилающего грунта сжатию. До­рожная одежда должна распределять действующую на нее нагруз­ку от колеса автомобиля по возможности на большую площадь и предупреждать проникание воды, которая значительно ослабляет прочность грунтового основания.

Возможны три случая деформации дорожного покрытия в за­висимости от прикладываемой нагрузки.

Если нагрузка невелика, а слои дорожной одежды и земляного полотна хорошо уплотнены, дорожная одежда не разрушается и происходят только упругие деформации, т. е. дорожная одежда под действием нагрузки прогибается и после проезда автомобиля воз­вращается в прежнее положение.

При возрастании нагрузки или при временном снижении проч­ности грунтов основания в весенний или осенний периоды воз­никают постепенно накапливающиеся пластические малые дефор­мации. В случае, если суммарное значение деформаций за период ос­лабленного состояния дорожной одежды превысит некоторые пре­дельные значения, дорожная одежда разрушится. Прочность дорожной одежды зависит от предельно допусти­мого прогиба, а также от количества приложений на­грузки за период ослабления дорожной одежды.

При очень больших нагрузках или значительном ослаблении прочности грунта основания вначале замедленно накапливаются деформации, которые в дальнейшем быстро возрастают, в резуль­тате чего происходит полное разрушение дорожной одежды.

При действии давления от колеса (рис. 4) основание дорожной одежды

сжимается в пределах активной зоны (зоны, в которой возможно перемещение грунта) и происходит прогиб дорожной одежды по некоторой криволинейной поверхности с образованием так на­зываемой чаши прогиба. Давление, передаваемое на грунтовое основание, зависит от площади, на которую распреде­ляется нагрузка. С увеличением толщины дорожной одежды эта площадь увеличивается, а давление соответственно уменьшается. В весенний или осенний период, когда вследствие большого пе­реувлажнения снижается прочность грунта, существующая тол­щина дорожной одежды не обеспечивает безопасное давление, и при проезде очень тяжелых автомобилей могут возникнуть проло­мы дорожной одежды.

В связи с этим в течение двух-трех наиболее неблагоприятных недель дорожники закрывают движение тяжелых автомобилей.

При действии нагрузки происходят сжатие и доуплотнение верх­ней части дорожной одежды, а в нижней части дорож­ной одежды — растяжение. При превышении предельной прочности материалов верхних или нижних слоев дорожной одежды образуются трещины.

По периметру зоны контакта шины колеса с дорожным по­крытием действуют срезывающие напряжения, которые могут приводить при слабом основании и тонкой дорожной одежде к ее пролому или выкалыванию отдельных ее частей.

В нижних слоях дорожной одежды 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.

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 дорожной одежды.

При проектировании дорожной одежды размеры каждого слоя выбирают с учетом местных материалов, возможных нагрузок и природно-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 под влиянием природно-климатических факторов.

Основными видами деформаций и разрушений дорожной одеж­ды являются:

деформации иразрушения, 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 таких разрушений 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 дорожной одежды, 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 цементобетонных покры­тий, когда на них образуются просадки. Трещины появляются чаще всего в местах просадок земляного полотна и связаны с несвое­временным ремонтом дорожной одежды;

проломы — разрушения дорожной одежды в виде длинных про­резей по полосам наката колес. Такие 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.

Дорожное покрытие является самой верхней частью дорожной одежды, на которую непосредственно действуют колеса автомо­билей и природно-климатические факторы.

Основными видами разрушений дорожного покрытия являются:

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

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

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

обламывание кромок — разрушение дорожных 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 дорожным 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 дорожного покрытия с нижним;

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

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

колеи - которые 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 до­рожного покрытия. Причиной появления выбоин является, как правило, плохое качество строительных работ;

повреждение кромок швов — разрушение кромок швов в виде сколов и выкрашивание бетона в зоне до 15...20 см от шва.

Наиболее простым прибором для быстрого определения прогиба является рычажный прогибомер МАДИ —ЦНИЛ.

Испытание дорожной одежды производят на обследуемом участ­ке через каждые 50 м. Прогиб измеряют на полосе наката (1... 1,5 м от кромки дорожного покрытия).

Для повышения производительности труда при определении прогибов дорожной одежды разработан длиннобазовый прогибо­мер. Применяют установки динамического нагружения, например УДН-НК, ДИНА-3М.

 

Ровность дорожного покрытия

 

Ровность дорожного покрытия является одним из основных показателей, характеризующих удобство движения по дороге и оказывающих решающее влияние на скорость движения автомо­билей и транспортную работу дороги в целом.

Автомобиль при движении взаимодействует с не­ровной поверхностью покрытия. Не­ровности имеют различные размеры и формы, их распределение по по­верхности носит случайный харак­тер, за исключением гравийных и щебеночных покрытий, где неров­ности в виде гребенки распределя­ются, как правило, равномерно по длине покрытия. Неровности вызы­вают вертикальные, продольные и поперечные колебания автомобиля, которые передаются водителю. По влиянию на колебания автомобиля неровности можно разделить на три группы: макронеровности, микроне­ровности и шероховатость.

Макронеровности формируют макропрофиль поверхности покры­тия и состоят из длинных плавных неровностей длиной волны не менее 100 м. Они влияют на работу двига­теля и режим движения, но не приво­дят к колебаниям автомобиля на подвеске. Фактически это продоль­ный профиль дороги.

Микронеровности формируют микропрофиль поверхности и состо­ят из неровностей длиной волны от 10 до 100 м, которые вызывают зна­чительные колебания автомобиля на подвеске.

Шероховатость - совокупность не­ровностей длиной волны до 3-10 см, которые не вызывают низко­частотных колебаний автомобиля на подвеске, так как их воздействие поглощают шины.

Все основные неровности относят­ся к микропрофилю поверхности покрытия. Значительная часть этих неровностей формируется уже на стадии строительства, когда факти­ческий профиль покрытия отличает­ся от проектного на размер допусти­мых просветов под 3-метровой рей­кой. В процессе эксплуата­ции дороги число и размеры неров­ностей увеличиваются. На асфальто­бетонных и цементобетонных пок­рытиях высота (глубина) неровнос­тей может достигать 20 мм, на ще­беночных и гравийных, обработан­ных вяжущими,-40 мм, на гравий­ных и щебеночных - 50 мм.

Простейшим прибором для определения ровности дорожного покрытия и основания является трехметровая рейка. Степень ровности дорожного покрытия оценивается по зазору между нижней плоскостью рейки, уложенной на проезжую часть, и поверхностью дорожного покрытия. Просветы под трехметровой рейкой измеряются с помощью клина в пяти контрольных точках, расположенных на расстоянии 0,5 м от концов рейки и друг от друга. Места прило­жения рейки должны равномерно располагаться по длине участка измерений. Общее число измерений просветов под рейкой на уча­стке измерений должно быть не менее 120. Максимальный про­свет под рейкой допускается не более 5 мм. Основным недостатком такого способа определения ровности дорожного покрытия является высокая трудоемкость и недоста­точная точность. К более совершенным приборам измерения ровности дорож­ного покрытия относятся двухопорная рейка ПКР-1 и прибор РК-1. При измерении ровности дорожного покрытия с помощью прибора ПКР-1 двухопорная рейка прокатывается по проезжей части и через рав­ные расстояния (обычно через 1...3 м) регистрируются размеры просветов. Прибор РК-1 состоит из измерительной рейки длиной 3 м и элек­тронного измерительного блока, соединенного с рейкой по­средством гибкого электрического кабеля. На рейке установ­лены пять бесконтактных датчиков линейных перемещений, раз­мещенных вдоль рейки через 50 см. К корпусу рейки прикреп­лены поворотные кронштейны, на которых установлены коле­са. В середине рейки закреплен рычаг управления. На заднем колесе установлен бесконтактный датчик для регистрации прой­денного пути. На лицевой панели электронного блока установ­лен двоичный переключатель, служащий для ввода значения допускаемого просвета для данного типа дорожного покрытия путем набора цифр. На контролируемом участке дороги рейку перемещают и через определенные расстояния прикладывают к дорожному покрытию. В месте измерения просветов производят запись размеров просве­тов в память прибора с суммированием их числа в трех диапазо­нах: до предельного значения просвета, от предельного до дву­кратного значения и свыше этого значения. В приборе предусмотрена сигнализация при обнаружении про­светов свыше двукратного значения заданного предела (место брака дорожного покрытия). Диапазон измерений дорожных просветов составляет 0...50 мм.

Ровность дорожного покрытия также может быть измерена пу­тем суммирования колебаний кузова движущегося автомобиля от­носительно его заднего моста или по суммарному перемещению колеса прицепной тележки относительно инерционной массы его корпуса на единицу длины дороги. Такие приборы называют толчкомерами. Существуют разные конструкции толчкомеров: ТХК-2, ПКРС-2, ТЭД-2М, ИВП-1М и др.

Основными причинами дорожно-транспортных происшествий на участках дорог с неудовлетворительной ровностью дорожного покрытия являются взаимное столкновение автомобилей, движу­щихся на малой дистанции, при резком торможении переднего автомобиля перед неровностью (или выбоиной), а также столк­новения автомобилей при внезапных заездах на полосу встречно­го движения при объезде неровностей. Возможны также дорожно-транспортные происшествия в ночное время вследствие ослепле­ния водителей отраженным светом фар от поверхности воды, за­полняющей неровности. Необходимо сочетание создания хорошей ровности дорожного покрытия с обустройством дороги, обеспечивающим оптималь­ную эмоциональную напряженность водителя.