ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

 

Анисимов П.В., Мевлидинов З.А., Гузненок С.А. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

                                                      

Durability of a road design concerns to one of the basic transport and operational parameters of a highway. The road design is strong if for the considered(examined) moment of time necessary indissolubility and flatness of a road covering is provided its(her).

 

Прочность дорожных конструкций один из важнейших показателей, позволяющих оценить эксплуатационное состояние дорог и выявить, насколько они отвечают требованиям автомобильного движения.

Для обеспечения круглогодичного движения автомобилей на проезжей части дороги устраивают дорожную одежду из материалов, хорошо сопротивляющихся воздействию климатических факторов и колесных нагрузок. Дорожная конструкция считается прочной, если на рассматриваемый момент времени обеспечивается необходимая ее сплошность и ровность покрытия. Это условие соблюдается в случае, когда: общая толщина дорожной одежды достаточная для обеспечения требуемой морозоустойчивости конструкции; модули упругости дорожной конструкции не ниже модулей, требуемых по условиям движения; в связных слоях одежды не возникают растягивающие напряжения при изгибе, превышающие допустимые значения; в несвязных и слабосвязных слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна возникающие напряжения не превышают значений, при которых обеспечивается условие местного предельного равновесия по сдвигу (1,2,5).

В процессе эксплуатации дорожной конструкции под воздействием автомобильного движения, погодно-климатических и гидрологических факторов происходит постепенное уменьшение ее прочности, связанное с внутренними необратимыми изменениями в отдельных конструктивных элементах. Чтобы предотвратить преждевременное снижение прочности дорожных одежд, оценивают прочность конструкций и назначают мероприятия, обеспечивающие их надежность и срок службы. Прочность дорожной конструкции оценивается модулем упругости. Предельная величина модуля упругости достигается при допустимой величине упругой деформации, при которой дорожная одежда сохраняет прочность и монолитность.

Требуемые показатели прочности назначают с учетом фактической интенсивности транспортного потока на дороге, приведенной к расчетным нагрузкам. Для приведения автомобилей к расчетным нагрузкам используют коэффициенты приведения, назначенные с учетом расчетной грузоподъемности автомобилей.

В настоящее время существует в основном два способа оценки прочности дорожных одежд: статический – метод статического нагружения колесом автомобиля и второй способ – испытания дорожных одежд проводят высокопроизводительным методом кратковременного нагружения установкой динамического нагружения типа УДН – НК конструкции МАДИ. Иногда используют оба метода одновременно: статический и кратковременного нагружения.

Для измерения обратимых прогибов при статическом методе используют длиннобазовый прогибомер, конструкция которого и методы определения прогибов приведены в литературе (1,6). Допускают использование других приборов, обеспечивающих измерение прогибов с точностью не менее + 0,02 мм.

Сущность метода измерения прогиба при статическом нагружении состоит в следующем. На одном конце длиннобазового рычажного прогибомера (длинной около 4 м) имеется выступ (щуп), который размещают между скатами заднего сдвоенного колеса автомобиля точно под центром задней оси автомобиля. На другом конце на покрытие устанавливают специальную подкладку, поверхность которой контактирует с концом стержня индикатора. Автомобиль выдерживают на точке до тех пор, пока отсчет по индикатору не изменится за 10 секунд более чем на 0,005 мм, и записывают его в журнал измерений.

Для оценки несущей способности автомобильных дорог используют также передвижную лабораторию модели КП 502 МП. Она состоит из комплекта приборов и оборудования, установленного на автомобиле, для испытания дорожных одежд методами статического и кратковременного нагружения.

Существующие методы определения модуля упругости дорожной конструкции не отражают его зависимость от диаметра отпечатка спаренного колеса, допустимых упругих прогибов для разных категорий дорог и динамики нагружения (нарастающей нагрузки). Есть и другие факторы, которые могут повлиять на коэффициенты приведения для определения расчетной интенсивности движения автомобилей.

Для учета влияния на модуль упругости дорожной одежды диаметра штампа, допустимых упругих прогибов для разных категорий дорог и динамики нагружения (нарастающей нагрузки) на кафедре автомобильных дорог БГИТА была разработана и изготовлена опытная оснастка, укомплектована средствами измерения и смонтирована на дорожном лабораторном стенде. П-образная рама из швеллеров охватывает одежду дорожного стенда, при этом между опорным горизонтальным швеллером и дорожной одеждой имеется просвет для размещения штампа, домкрата и приборов измерения. Вертикальные стойки рамы в нижней части соединены горизонтальной связью и жестко закреплены.

Круглые опорные штампы изготовлены диаметрами от 150 до 400 мм. Измерение нагрузки, передаваемой на штамп, осуществлено при помощи динамометра образцового сжатия (модернизированного) – ДОСМ–5 с допускаемой нагрузкой 5 тс (около 5000 Н). Индикаторы часового типа для измерения передаваемого усилия на дорожную одежду и для измерения упругого прогиба покрытия имеют точность 0,01 мм.

Для выполнения опытов предварительно составлены тарировочные и информационные таблицы: «Расчетная тарировочная таблица усилий нагружения  ДОСМ – 5 (Гб. 2.782.028. ТО – К)  в зависимости от показаний индикатора», «Допустимые величины упругой деформации при разных относительных деформациях и диаметрах штампа», «Предельная нагрузка на штамп», «Вариации нагрузок на штамп», «Форма таблицы записей результатов измерений и вычислений».

Испытания опытной установки показали ее работоспособность и возможность использования  при выполнении научно-исследовательской работы. Второй этап НИР будет посвящен непосредственным измерениям по оценке прочности нежестких дорожных одежд.

Литература

1.    Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог: В 2-х ч. Ч.1: Учебник для вузов. – Изд 2-е, перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1987. – 369 с.

2.    Васильев А.П., Сиденко В.М. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения: Учебник для Вузов/Под редакцией Васильева А.П.-М.: Транспорт, 1990. – 304с.

3.    Проектирование нежестких дорожных одежд. (Отраслевые дорожные нормы – ОДН 218.046-01) / Гос. Служба дорожного хозяйства Мин. Транспорта РФ. – М.: 2001. – 144с.

4.    Реконструкция автомобильных дорог. Бабков В.Ф., Могилевич В.М., Некрасов В.К. и др. Под ред. В.Ф. Бабкова. М.:Транспорт,1978. 264 с.

5.    СНиП 2.05.02 85. Автомобильные дороги. Госстрой. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.- 56 с.

6.    Указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд (ВСН 52 – 89) / Минавтодор РСФСР. – М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР. 1989. – 77 с.