Деформации и разрушения дорожных одежд

  С учетом расчетных величин D, рD следует принимать для дорог I—III категорий в размере 33-0,65=21,5, для дорог IV—V категорий 28-0,55= = 15,4 МПа-см.

  В качестве расчетного автомобиля для  дорог I— III категории можно применять груженый автомобиль МАЗ-200, для дорог IV—V категорий —ЗИЛ-130.

  Прочность дорожной одежды с измерением се прогиба определяют в расчетный период, когда прочность дорожной одежды наименьшая. За расчетный принимают период, когда образуется донник и одежда расположена на переувлажненном грунте.

   Прочность определяют на всем протяжении дорог до оттаивания донника. Такие определения проводят один раз в пять лет, на участках же сомнительных по прочности и намечаемых к усилению дорожной одежды модуль упругости определяют ежегодно до выполнения намеченных работ.

  Исследования  показали, что прогибы дорожной одежды, характеризующие ее прочность Е, изменяются постепенно из года в год.

Рис. 3. Схема длиннобазового рычажного прогибомера:

1 — клиновидная опорная подкладка; 2 — кронштейн; 3 — индикатор; 4 — измерительное плечо рычага; 5 — опорная часть; 5 — грузовое плечо рычага; 7 — колесо  автомобиля; 8 — щуп; 9 — колесо; 10 — измерительный   штырь; 11 — подпятник 

На одном и том же месте они увеличиваются, что характеризует и снижение прочности дорожной одежды.

  На  всех участках, подлежащих ремонту  в данном году, вскрывают дорожную одежду и определяют модуль упругости грунта по взятым образцам.

  Прибором  для измерения прогиба служит прогибомер. Широко применяемый прогибомер имеет длину 2,4 м. При измерении прочности дорожных одежд с большими размерами чаши прогиба его располагают в пределах зоны больших прогибов, из-за чего результаты измерения получают несколько заниженные. Прогибомер был удлинен до 3,25 м для применения его в более разнообразных условиях.

  Длиннобазовый рычажный прогибомер (рис. 3) имеет составной рычаг, который на шарикоподшипниках свободно   вращается на   оси,   закрепленной в корпусе опорной части. Конец грузового плеча имеет щуп, который с помощью шарового шарнира соединен с подпятником. Массу автомобиля предварительно проверяют на стационарных весах или с помощью подкладываемых под колесо переносных гидравлических весов. Груженый автомобиль с расчетным давлением на колесо останавливают у измеряемого места (в основном против километрового столба). Прогибомер ставят так, чтобы щуп на подпятнике был в центре между спаренными колесами (7) автомобиля. После этого устанавливают клиновидную опорную подкладку на покрытие так, чтобы ее наклонная поверхность вошла в контакт с концом измерительного стержня индикатора. Затем берут отсчет по индикатору и записывают величину в журнал. После этого автомобиль продвигают вперед, дожидаясь, чтобы отсчет i по индикатору изменялся не более чем на 0,005 мм за 10 с. Результат снова записывают в журнал.

  Удвоенная разница отсчетов по индикатору до съезда автомобиля с точки (i) и после него (i₀) будет соответствовать прогибу покрытия l в этой точке: 

(16)

  l = 2(i-i₀). 

  Для получения более точных данных вычисляют  среднее арифметическое из трех замеров, через 5 – 6 м друг от друга. После измерения прогиба в одной точке автомобиль переезжает на следующую точку для нового измерения.

  Исследования  показали, что прогибы изменяются со времени оттаивания до замерзания земляного полотна в зависимости от влажности грунтов. Вследствие краткости расчетного периода желательно удлинять сроки определения прогибов. В тот период, когда грунты находятся в незамерзшем состоянии, можно определять прогибы и вносить поправки па разность влажности грунта в расчетный период и в момент испытания.

  Прогибомеры могут быть уложены в кабину передвижной лаборатории и использованы в случае необходимости. Для получения точных данных о прогибах необходим автомобиль расчетной массы, который не всегда имеется в распоряжении комплексной лаборатории. Поэтому в противоположность приведенному статическому методу определения прогиба и прочности дорожной одежды начали применять способ динамического нагружения. При этом способе не требуется автомобиль расчетной массы, так как установка сама создает во время испытания необходимую нагрузку. Кроме того, при этом способе уменьшается время на каждое испытание.

  Приборами динамического нагружения оснащены специальные   передвижные лаборатории с оборудованием. Сюда входят установки динамического нагружения с передачей усилия через колесо (УДН-НК), а также вибрационные измерители прочности в движении (ИПД-В). 
 

Рис. 4. Установка для динамического нагружения:

1 — опорная рама; 2 — несущая рана; 3 — верхний кронштейн; 4 — то же, нижний; 5 — штамп; 6 — испытательный   груз; 7 — зацепное   устройство; 8 — ограничитель подъема; 9 — электроталь; 10 — прибор управления электроталью; 11 — измерительная  тележка; 12 — лебедка  для   подъема  штампа 

  Общее устройство установки УДН-НК показано на рис. 4. В установку на автомобиле-лаборатории или автомобиле «Дорожная служба» входит измерительная тележка со спаренным колесом с пневматическими шинами, которая свободно катится по покрытию. Давление воздуха в колесе равно 0,55 МПа (5,5 ат). Кратковременное (динамическое) усилие создает груз массой 200 кг, поднимаемый лебедкой. Достигнув высоты 1 м, груз автоматически падает. Величина кратковременного усилия достигает 50 кН (5000 кгс).

  Испытания с помощью установки УДН-НК можно  проводить, фиксируя ее в каждой точке, либо в автоматическом режиме, не останавливая ее. В первом случае производительность составляет до 200 испытаний в смену, во втором—до 400.

  Установка ИПД-В снабжена вибродатчиками, измеряющими прогибы в движении и позволяющими устанавливать очертание чаши прогиба. Результаты записывают на магнитную пленку или перфоленту. Производительность ИПД-В может достигать 100 тыс. измерений в смену.

Динамический  модуль упругости, МПа, определяют

по формуле

      (17)

где р_д — давление, воспринимаемое покрытием от динамического нагружения, МПа; λ₀ — относительная деформация, полученная при испытании дорожной одежды.

  Между динамическим модулем и статическим  имеется некоторое соотношение а_д=Е_дин/Е₀, а_д приближенно составляет для усовершенствованных капитальных покрытий 1,6, облегченных 1,55, для покрытий переходного типа 1,4.

  В Харьковском автодорожном институте для определения прочности дорожной одежды в процессе движения автомобиля разработана установка непрерывного контроля УДН-1. Этой установкой, базирующейся на автомобиле типа КРАЗ, измеряют радиус кривизны поверхности покрытия под нагрузкой, а затем с помощью специальных тарировочных испытаний определяют пересчетом общий модуль упругости дорожной одежды.

  Установки повышенной производительности для  оценки прочности дорожных одежд достаточно широко применяют и за рубежом. В частности, распространена установка типа Лакруа, монтируемая на грузовом автомобиле  

      Рис.  5. Схема устройства для испытания дорожных одежд автомобильной нагрузкой (Франция):

/ —  переднее колесо; 2 — устройство для переноса прогибомера; 3 — заднее колесо; 4 — прогибомеры 
 

с расчетной  нагрузкой на колесо. При движении автомобиля со скоростью 2—3,5 км/ч определяют прогиб под каждым колесом расчетной оси с помощью подвешенных специальных прогибомеров (рис. 5).

  Во  время движения автомобиля прогибомеры автоматически опускаются на покрытие. Автомобиль подъезжает задними колесами к измерительному наконечнику соответствующего прогибомера. По мере приближения к нему колес происходит запись прогибов до их наиболь шей величины. Затем устройство 2, связанное системой передач и тяг с передними и задними колесами автомобиля, переносит при движении автомобиля прогибомеры вперед, и цикл испытания повторяется.

  Обработку результатов выполняют методами математической статистики.

Список  литературы 

• В.К. Некрасов, Р.М. Алиев. «Эксплуатация автомобильных дорог» 1983г.
• В.М. Сиденко, С.И. Михович. «Эксплуатация автомобильных дорог» 1976г.