ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ОТРАЖЕННЫХ ТРЕЩИН В ЗАЩИТНЫХ
СЛОЯХ ДОРОЖНЫХ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Богданович С.В. (РУП «Белдорцентр», г.Минск, Республика Беларусь)
The forecast of development of the reflected cracks is considered in the article. The models of the forecast are constructed on the basis of the given supervision. The supervision were carried out on the road М-1/Е30.
Решение многих инженерных проблем и принятие решений в сфере содержания и ремонта автомобильных дорог требует прогнозирования будущего состояния покрытий.
Прогнозирование является одной из важнейших возможностей в системе управления состоянием покрытий. Результаты прогнозирования находят свое место в расчетах теории надежности дорожных покрытий. Наиболее актуальным является прогнозирование основных транспортно-эксплуатационных показателей: прочности, ровности, сцепных качеств, дефектности.
В настоящее время почти в каждой системе управления состоянием покрытий используются свои модели прогноза, в результате в настоящее время в мире сложилось множество прогнозных систем для различных показателей транспортно-эксплуатационного состояния.
Наиболее известными, без сомнения, являются прогнозные модели HDM, охватывающие наиболее распространенные дефекты асфальтобетонных и цементобетонных покрытий, ровность, сцепные качества.
Следует, однако, заметить, что для комбинированных покрытий, образующихся в результате перекрытия защитным слоем из асфальтобетона цементобетонного покрытия, модели HDM отсутствуют.
В то же время, в Республике Беларусь велика протяженность автомобильных дорог с комбинированными покрытиями, в том числе главная автомобильная дорога страны - М-1/Е30. В связи с этим разработка моделей прогнозирования основных транспортно-эксплуатационных показателей комбинированных покрытий представляет собой важную инженерную проблему.
Изменение состояния покрытий автомобильных дорог зависит от многих факторов, имеющих ярко выраженный вероятностный характер. По этой причине модели прогнозирования должны строится на основе экспериментальных данных. Предлагаемый нами метод прогнозирования носит вероятностный характер и предполагает наличие данных наблюдений за несколько лет.
Модели прогнозирования разрабатываются для однородного участка с одинаковым возрастом и конструкцией дорожной одежды и одинаковой интенсивностью движения.
Суть метода состоит в том, что за каждый год измерений находится значение функции плотности распределения, характеризующее вероятность появления значений параметра, попадающих в заданный интервал. Найденные точки максимума функций плотности распределения аппроксимируются по критерию наибольшего значения коэффициента детерминированности R-квадрат. В результате будет получена прогнозная функция.
По этому методу нами были разработаны прогнозные модели развития отраженных трещин на основе данных наблюдений за изменением состояния автомобильной дороги М-1/Е30. Конструкция дорожной одежды на участке прогнозирования следующая: 7 см асфальтобетона на цементобетонном покрытии. Среднее расстояние между поперечными швами в бетоне было 6 м. Интенсивность движения на участке - 7600 авт/сут, в том числе автопоездов - 1250 авт/сут.
Для расстояния между отраженными трещинами имеем:
, (1)
где L - расстояние между отраженными трещинами, м; t - возраст покрытия в годах.
Наблюдения, которые велись нами за покрытием на протяжении 4 лет после устройства слоя показали, что отраженные трещины являются единственным значимым дефектом. В связи с этим возможно перейти от расстояния между трещинами к дефектности покрытия. Принимая во внимание ширину проезжей части 7.5 м, а также ширину зоны влияния трещины 0.6 м, получим после несложных преобразований:
, (2)
где D - показатель дефектности, то есть отношение площади дефектов к общей площади покрытия; t - возраст покрытия в годах.
Аналогичные модели были получены нами и для случаев применения других технологий устройства защитных слоев.
Обобщая сказанное можно отметить следующее. Построение прогнозных моделей развития отраженных трещин возможно на основе обработки экспериментальных данных по специальной методике. Результаты прогноза по разработанной модели показывают, что основная часть трещин после устройства защитного слоя отразится в первые шесть лет, в дальнейшем процесс трещинообразования резко замедляется.