Деформации и разрушения дорожных одежд

Федеральное агентство по образованию и науке 

Пермский  Государственный Технический Университет

Кафедра оснований фундаментов и мостов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

Деформации  и разрушения дорожных одежд. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: ст. гр. САД-05-1 Сабуров М.В. 

Проверил: преподаватель

Тимофеева Л.М. 
 
 
 
 

Пермь – 2007

 

Содержание

• Введение………………………………………………………………...3
• Виды деформаций и разрушений……………………………………...4
• Методика определения прочности дорожных одежд………………...7
• Список литературы……………………………………………………13

 

Введение 

   Я выбрал для реферата данную тему, так  как считаю ее наиболее актуальной для наших природных условий. В нашей стране ярко выражены все четыре времени года, из которых самым неблагоприятным для автомобильных дорог является весна, так как грунт перенасыщен влагой от талых вод и не способен нести нагрузку от движущихся транспортных средств.

   Следовательно, чтобы создавать качественные дорожные одежды, мы должны представлять себе процессы разрушения и деформаций дорожных одежд под действием окружающей среды и от действия транспорта. И на основе этого нужно использовать те или иные методы строительства и укрепления дорожных одежд.

   Цель  моей работы заключается в определении  видов деформаций и разрушений, а  также в рассмотрении методики определения  прочности дорожных одежд.

 

    Виды деформаций и разрушений.

  Дорожная  одежда, включая покрытие, основание и дополнительный его слой, должна обладать такой прочностью, чтобы она выдерживала без разрушения движение автомобилей расчетного состава и интенсивности.

  При деформациях и разрушениях земляного полотна неизбежно деформируется и разрушается дорожная одежда. Для предохранения ее необходимо обеспечить прочность и устойчивость земляного полотна с учетом местных почвенно-грунтовых и гидрогеологических условий. Применение дорожных материалов, не отвечающих предъявляемым к ним требованиям, и выполнение работ с нарушением технических правил обязательно приводят к преждевременным деформациям и разрушению дорожных одежд.

  Основными факторами, влияющими на появление  деформации и разрушений дорожных одежд, являются следующие: пропуск по дорожной одежде не предусмотренных проектом повышенных нагрузок и высокой интенсивности движения, недоучет при проектировании роста  интенсивности движения и нагрузок,  неправильное конструирование и расчет дорожных конструкций, недоучет природных факторов и неудовлетворительное проектирование водоотвода. 
 
 

 
 
Рис. 1.    Прогиб     дорожной одежды   под колесом автомобиля: 

а — поперечный разрез; дольный; б — прогиб; 1 — колесо; 2 —место установки иглы прогибомера; 3 — прогиб покрытия; 4 — сжатие шины; 5 — прогиб дорожной одежды; 6 — чаша прогиба; 7—дорожная одежда; 8 — дорожное покрытие; 9 — основание; 10 — земляное полотно 
 
 
 
 
 
 
 

 

  Помимо  применения неоднородных и неудовлетворительного качества материалов и нарушения технических правил производства работ особенно отрицательно влияет недостаточное уплотнение грунтов земляного полотна и слоев дорожной одежды.

  В процессе эксплуатации дороги на ней  могут возникать преждевременные деформации и разрушения из-за несвоевременного ремонта, нарушения водоотвода и пропуска по дороге автомобилей с повышенными нагрузками.

  Дорожная  одежда должна работать в пределах упруговязких и упругих деформаций, исчезающих после прохода по ней автомобиля. Допускаются пластические деформации, равномерные по площади одежды, возникшие в результате доуплотнения земляного полотна и слоев дорожной одежды.

  Неоднородные  остаточные деформации дорожных одежд, даже при небольших размерах, немедленно устраняют, так как они способствуют дальнейшему разрушению, вызывают неудобства и снижают качество дороги в целом. Характеристики основных деформаций и разрушений приведены ниже.

  Потеря  прочности дорожной одежды происходит постепенно под непрерывным воздействием колес автомобилей и природных факторов. При этом качественно изменяются материалы, у которых постепенно снижаются первоначальные  прочностные  свойства.   На степень и время изменения их свойств влияют также ошибки, допущенные при проектировании, и недостатки работ по строительству и эксплуатации дороги.

  При движении автомобилей по дороге одежда под каждым колесом автомобиля прогибается и затем восстанавливается (рис. 1), причем прогиб перемещается за колесом по ходу движения автомобиля (движущийся прогиб). Наибольшая величина прогиба 2 — в центре следа колеса и уменьшается по мере удаления от центра. Прогиб распространяется от колеса тяжелого грузового автомобиля во все стороны, образуя упругую чашу прогиба 4. Упругая деформация чаши прогиба с некоторым подъемом покрытия распространяется еще дальше. Чаша прогиба от всех колес автомобиля, частично перекрывая прогибы отдельных колес, охватывает ширину всей полосы движения, т. е. прогиб фактически распространяется на те участки, по которым колеса автомобилей даже не проходят. Таким образом, под влиянием прогиба дорожная одежда работает по всей ширине проезжей части.

  Первоначальные  прогибы после постройки дорожной одежды вследствие дополнительного уплотнения ее под влиянием движения можно отнести к числу вызывающих пластические деформации, а после повторного уплотнения одежды — к упругим, так как после каждого прогиба дорожная одежда возвращается в прежнее положение.

  Прогибы, относящиеся к упругим деформациям, тоже не проходят бесследно. При каждом прогибе составные элементы дорожной одежды перемещаются относительно друг друга. Вследствие этого отдельные зерна минеральных материалов, взаимно воздействуя друг на друга, истираются, скалываются, превращаясь в мелкие частицы.

  Частицы материалов мельче 3 мм, особенно мельче 0,071 мм, образующиеся при этих процессах (например, при щебне из малопрочных известняков), обладают способностью поднимать капиллярную воду и длительно удерживать ее. Превращаясь во влажную пластическую массу между отдельными твердыми зернами, они действуют как смазка, облегчая перемещение зерен, увеличивая размер прогиба одежды под колесом автомобиля, и, вызывая более ускоренное дальнейшее измельчение материалов. Вода, заполняющая поры в материале, при замерзании зимой и оттаивании весной ускоряет процесс измельчения материалов.

  В дорожных одеждах минеральный материал, обработанный битумными или дегтевыми материалами, под влиянием прогибов тоже измельчается, но в меньшем размере. При этом повышается суммарная поверхность зерен, материал отощается, вяжущего становится недостаточно, а к тому же со временем он теряет вязкость из-за улетучивания легких составляющих.

  Вследствие  этих причин материал покрытия становится более жестким и хрупким. В покрытии образуются сначала волосные, затем более широкие трещины, в которые проникает вода, доходящая до нижних слоев дорожной одежды; насыщая и ослабляя материал, зимой вода замерзает, и дорожная одежда постепенно разрушается.

  При одном прогибе одежды эти изменения  могут быть бесконечно малыми, но за длительное время ее службы число прогибов исчисляется миллионами, к тому же они увеличиваются в размерах.

  Пучинные  деформации и разрушения дорожных одежд происходят в весенний период при оттаивании грунтов земляного полотна на дорогах с неблагоприятным водно-тепловым режимом, неудовлетворительно спроектированным и построенным земляным полотном, а также при недостаточно прочной дорожной одежде и движении в весенний период тяжелых грузовых автомобилей.

  Просадки нежестких дорожных одежд в виде впадин с пологими склонами могут быть различной величины, даже без вспучивания прилегающих участков. Возникают просадки в результате местных просадок недоуплотненного грунта или дорожной   одежды   (рис. 2).

   

 

    

Рис. 2. Просадка дорожной одежды в местах неудовлетворительного   уплотненного   земляного полотна

   Небольшие просадки могут возникать в результате местного уплотнения материала дорожной одежды. Просадки на подъездах к мостам вызывают сильные толчки автомобилей на уступах, возникающих перед жестким краем пролетного строения. На подходах к мостам требуется очень тщательно уплотнять грунт в пазухах и предусматривать переходные конструкции от пролетного строения моста к земляному полотну. Большие просадки  

возникают также на местах бывших котлованов, вырытых для прокладки и ремонта подземных сооружений.

Сквозные  трещины характерны для упруго-жестких дорожных одежд, если под ними образуются пустоты из-за просадки земляного полотна. Увеличение числа и длины трещин указывает на процесс разрушения дорожной одежды. Сетка трещин, пронизывающих дорожную одежду по толщине и разделяющих поверхность плиты на отдельные участки, приводит к полному ее разрушению. Такая сетка на любой дорожной одежде может образоваться при пучинных деформациях. Проломы — это разрушения дорожной одежды в виде длинных прорезей по полосам наката, т. е. в местах наиболее частого прохода колес автомобилей. Проломы возникают преимущественно на одеждах с покрытиями переходного типа при недостаточной прочности их или при проходе слишком тяжелых автомобилей, а также на слабых или влажных грунтах земляного полотна.

  Деформации  и разрушения дорожных одежд и  покрытий в значительной степени зависят от прочностных свойств материалов, из которых они построены. Поэтому, независимо от оценки общего состояния дорожных одежд и покрытий необходимо, определять прочность материалов.

  В. Г. Хоботов предложил импедансный метод для оценки цементобетона в покрытии, а Я. М. Пириев — для оценки асфальтобетона. Физическая сущность импедансного метода состоит в свойстве материала какой-либо конструкции реагировать на внешние механические воздействия в виде реактивных сил как упругих, так и диссипативных. При этом величина реактивных сил зависит от механического или акустического импеданса (полного механического или акустического сопротивления) конструкции. Чем выше импеданс, тем большее сопротивление оказывает конструкция внешним механическим воздействиям, а, следовательно,   большей   прочностью   она   обладает.

Измеряя импеданс, и, параллельно определяя механическую прочность, можно установить корреляцию между импедансом и прочностью материала. 

Методика  определения прочности  дорожных одежд.  

  В процессе эксплуатации дороги постепенно снижается прочность ее одежды. Вначале снижение прочности происходит без изменения поверхности покрытия. В дальнейшем же это может отразиться и на состоянии дорожного покрытия. Иногда снижение прочности его до предельно допустимых размеров обнаруживают поздно — при появлении признаков полного разрушения одежды. Поэтому в процессе эксплуатации необходимо не ограничиваться визуальными наблюдениями, а оценивать прочность с применением специальных приборов.

  Фактический модуль упругости любой дорожной одежды можно определить теоретически. Однако, учитывая зависимость его от многих факторов, правильнее определять модуль путем непосредственного   испытания

дорожной  одежды.

  До  сих пор прочность дорожной одежды оценивают чаще всего по предложенному кафедрой строительства и эксплуатации дорог МАДИ способу определения прогиба дорожной одежды под колесом расчетного автомобиля.

Модуль  упругости Е определяют по формуле 

      (15)

где р — удельное давление на покрытие от колеса автомобиля, МПа; D —диаметр площади круга, равновеликого площади следа колеса, см; µ — коэффициент Пуассона (0,3); l — величина прогиба, см.