Експлуатаційний стан дороги - ступінь відповідності нормативним вимогам змінних параметрів і характеристик дороги, що змінюються в процесі експлуатації під впливом навантажень транспортних засобів, метеорологічних умов і рівня вмісту. Основні техніко-експлуатаційні характеристики, за якими оцінюється стан дороги: забезпечена швидкість руху автомобілів пропускна здатність і рівень завантаження дороги рухом, безпеку руху, міцність дорожнього одягу, рівність і зчіпні якості покриття. Залежно від значень показників цих параметрів і характеристик призначаються роботи з утримання та ремонту доріг.
Ремонт дорожніх одягів полягає в роботах по відновленню шару зносу, поліпшенню рівності, підвищення шорсткості і зчіпних якостей покриття, щодо посилення дорожнього одягу і розширенню проїжджої частини.
1. ОЦІНКА ЗАБЕЗПЕЧЕНОСТІ РОЗРАХУНКОВОЇ ШВИДКОСТІ
Фактичні швидкості руху наведено в табл. 1.
Призначення ремонтних робіт в залежності від величини Крсе здійснюється відповідно до табл. 7.
Вплив ширини укріпленої поверхні дороги на забезпеченість розрахунковою швидкістю оцінюють виходячи з поняття «ширини психологічного коридору».
«Психологічний коридор» - це ширина поверхні дороги, яка чинить психологічний вплив на водія при виборі траєкторії і режиму руху.
Загальна ширина психологічного коридору:
Скорочення ширини укріпленої поверхні призводить до зменшення ширини психологічного коридору. Разом з цим знижується і швидкість руху. Величина зниження швидкості при зменшенні ширини укріпленої поверхні істотно залежить від інтенсивності руху. З урахуванням факторів розрахункові формули для визначення максимальної швидкості і коефіцієнта забезпеченості розрахункової швидкості, які мають вигляд:
де К1 і К2 - коефіцієнти, що враховують інтенсивність і розрахункову схему руху; Вп - мінімальна ширина психологічного коридору для різних розрахункових схем, м. Розрахункові формули, значення К1К2 і вп. а також межі застосовності розрахункових формул по інтенсивності руху наведені в таблиці 8.
Для визначення забезпеченої швидкості необхідно мати дані про фактично використовуваної для руху ширині укріпленої поверхні дороги В1ф. тобто ширині чистої проїжджої частини і крайових укріплених смуг. При відсутності даних безпосередніх вимірів вона може бути обчислена за формулою:
де В - ширина проїжджої частини, м; b - ширина крайової укріпленої смуги, м; b3 - ширина смуги забруднення у кромки проїжджої частини або крайової укріпленої смуги, м.
Ширина смуг забруднення в зимовий та осінньо-весняний періоди залежить від параметрів дороги, типу укріплення узбіч і рівня вмісту дороги. Ширину смуг забруднення визначають шляхом безпосередніх вимірювань на кожній характерній ділянці, безпосередні вимірювання приймаються в залежності від типу зміцнення узбіч (табл. 9).
Вплив ширини і типу укріплення узбіч на швидкість руху до певної міри можна порівняти з впливом ширини укріпленої поверхні дороги. Однак розрахункових формул оцінки цього впливу не розроблено. Встановлено, що найбільший вплив робить вигляд і стан смуги узбіччя шириною від краю проїжджої частини до 1,5 м. Залежність швидкості від ширини узбіч представлена графічно (рис. 2).
Вид укріплення узбіччя
У зимовий період
В осінньо-весняні періоди
На прямих ділянках і на кривих в плані радіусом понад 600 м при висоті насипу більше висоти снігового покриву
На кривих в плані радіусом 200-600 м при висоті насипу більше висоти снігового покриву
На снігозаносних ділянках, на ділянках з огорожами, направляючими стовпчиками, тумбами, парапетами
На прямих ділянках і на кривих в плані радіусом понад 200 м
На кривих в плані радіусом менше 200 м і на ділянках з огорожами, направляючими стовпчиками, тумбами, парапетами
Ширина смуги забруднення залежить від оснащення дорожніх організацій машинами для утримання доріг. При оснащенні, що дорівнює 100% нормативної потреби, ширину смуги забруднення приймають мінімальної, при 60-70% оснащеності приймають середні значення, а при оснащенні менше 50% - максимальні.
При влаштуванні на узбіччях покриття товщиною не менше 1,5 м з асфальтобетону, цементобетону або з матеріалів, оброблених в'яжучими, скорочення ширини укріпленої поверхні не відбувається.
При розрахунковій схемі «Рух на трехполосной проїжджої частини при відсутності розмітки»:
Ширина психологічного коридору становить 4,5 м.
2. ОЦІНКА БЕЗПЕКИ ДОРОГИ
Безпека дороги оцінюється за кількома показниками: коефіцієнтом пригод (або відносної аварійності), коефіцієнту безпеки КБ і коефіцієнту аварійності Ка (для ділянок дороги в рівнинній і горбистій місцевості). Для доріг, що проходять в гірській місцевості, безпеку оцінюється за різницею коефіцієнтів аварійності на сусідніх ділянках з ухилами більше 50 ‰, і радіусами менше 300 м.
Підсумковим коефіцієнтом аварійності Ка називається твір приватних коефіцієнтів аварійності, що враховують вплив постійних параметрів дороги (елементів плану, профілю), змінних (сезонних), а також тимчасових (короткочасних) параметрів: зчіпних якостей і рівності покриття фактично використовуваної ширини проїзної частини та узбіч і т. д. змінюються протягом року під впливом транспортних засобів, сезонних і тимчасових коливань метеорологічних умов. Вихідні дані для визначення підсумкового коефіцієнта аварійності наведені в табл. 1. допустимі значення підсумкових коефіцієнтів аварійності наведені в табл. 10.
Примітка: Для доріг з інтенсивністю руху більше ніж 7000 авт / добу нормативи дані відповідно до [1]. Відповідно до [1] при коефіцієнті рівності Кр> 1 призначаються роботи з утримання дороги, при Кр <1 - ремонтные работы.
Гранично допустиме значення стану покриттів по рівності Sдоп = 6. фактичне значення показника рівності покриття Sфакт = 7
отже, потрібні ремонтні роботи.
Зчіпні якості покриттів оцінюються коефіцієнтом Кс. що визначається за формулою:
де ЦФ - фактичний коефіцієнт поздовжнього зчеплення; в роботі визначається по табл. 1 в залежності від варіанту завдання;
цдоп - допустиме значення коефіцієнта зчеплення за умовою безпеки руху; відповідно до [2] допустимий коефіцієнт зчеплення цдоп дорівнює 0,3 при вимірюванні його приладом ПКРС-2У з шиною без малюнка протектора і 0,4 при вимірюванні приладом ПКРС-2У з шиною, що має малюнок протектора.
Фактичний коефіцієнт поздовжнього зчеплення ЦФ = 0,26; цдоп = 0,3
6. візуальної оцінки СТАНУ ДОРОЖНЬОГО ОДЯГУ
Візуальна оцінка стану дорожнього одягу дозволяє отримати попередню інформацію про міцності дорожнього одягу і виявити ділянки для проведення детальної інструментальної оцінки відповідно до методики [3] враховуються дефекти дорожнього покриття, пов'язані, з недостатньою міцністю (несучою здатністю) нежорстких дорожніх одягів: тріщини (окремі, рідкісні і часті), сітка тріщин, колійність, просадки, проломи.
Стан дорожнього одягу залежно від виду і кількості дефектів оцінюється в балах відповідно до табл. 13. У разі наявності на ділянці дороги декількох видів дефектів бал призначається по дефекту, що дає найбільш низьке його значення. На дорозі, або на ділянці дороги обчислюють середній бал по формулі:
де Бj - бал на приватній ділянці j; Lj - протяжність частого ділянки.
За величиною середнього бала визначається доцільність інструментальної оцінки міцності на дорозі або ділянці дороги:
Міцність (несуча здатність) експлуатованих, дорожніх одягів оцінюється коефіцієнтом міцності Кпр. Нежорсткі дорожні одягу оцінюються за трьома критеріями міцності:
· Пружному прогину під навантаженням всієї конструкції дорожнього одягу, включаючи грунтову основу:
де де Еф - фактичний загальний модуль пружності всієї конструкції; Етр.т - необхідний розрахунковий модуль пружності всієї конструкції;
· По міцності на зрушення в грунті земляного полотна і в малосвязних шарах підстави:
де Тдоп - допустиме напруження зсуву в ґрунті або в малосвязних шарах підстави, обумовлене зчепленням; Т - активне напруга зсуву в ґрунті або малосвязних шарах підстави від автомобільного навантаження і власної ваги дорожнього одягу;
· По міцності на розтяг при згині в шарах з монолітних
де Rpu - гранично допустимий розтягуюче напруга матеріалу шару з урахуванням втомних явищ, уr - розтягуюче напруга від автомобільного навантаження в даному шарі.
Інструментальна оцінка по другому і третьому критеріям являє собою складну задачу, тому експлуатаційна оцінка міцності нежорстких дорожніх одягів проводиться за першим критерієм міцності (пружному прогину) з введенням поправочних коефіцієнтів, які враховують умови міцності за двома іншими критеріями. Інструментальна оцінка міцності нежорстких дорожніх одягів за пружному прогину полягає в вимірі пружного прогину всієї конструкції під навантаженням і визначенні фактичного загального модуля пружності на основі даних вимірювань.
Мал. 3. Розрахункова схема випробувань нежорсткого дорожнього одягу.
Розрахункова схема випробувань наведена на рис. 3. Характеристики міцності випробування дорожніх одягів виробляються двома методами:
виміром пружного прогину при статичному навантаженні дорожнього одягу;
виміром пружного прогину при динамічному навантаженні дорожнього одягу.
Випробування дорожніх одягів при статичному навантаженні виробляються або з використанням жорсткого штампа, через який на дорожній одяг передається навантаження (рис. 4), або навантаженням дорожнього одягу колесом вантажного автомобіля, з вимірюванням деформацій під навантаженням (при наїзді колеса автомобіля на випробовувану точку) і без навантаження (після з'їзду автомобіля з цієї точки) (рис. 5). Статичні випробування з використанням жорсткого штампа дають можливість створити досить велике навантаження, а також передавати навантаження на дорожній одяг ступенями, що дозволяє визначити руйнівне навантаження для даної конструкції. Однак ці випробування трудомісткі, тому частіше використовується менш трудомісткий метод навантаження дорожнього одягу колесом вантажного автомобіля, близького до автомобіля групи А;
Нормована статичне навантаження, що передається колесом автомобіля на дорожній одяг, - 50 кН.
Розрахунковий діаметр сліду автомобіля D = 0,33 м. Однак при цьому методі прогин не можна виміряти безпосередньо під колесом, а також не можна передавати навантаження ступенями. Крім того, цей спосіб не дає можливості відчувати конструкції дорожнього одягу магістральних, кар'єрних, нафтопромислових та інших доріг, що мають велику інтенсивність руху і призначених для експлуатації важких навантажень.
При випробуваннях дорожніх одягів методом динамічного навантаження використовуються установки з падаючим вантажем (установки динамічного навантаження); генератори коливань (різні вібратори); також, застосовується навантаження дорожнього одягу колесом автомобіля, що рухається.
У практиці Російської Федерації, в основному, застосовуються установки динамічного навантаження з жорстким штампом (типу ДІНА) і з гнучким штампом (наприклад, УДН-НК). Принципова схема установок динамічного навантаження наведена на рис. 6. Установки динамічного навантаження використовуються тільки на нежорстких дорожніх одягах, т. К. Не дають можливості вимірювати чашу прогину, що необхідно на жорстких дорожніх одягах.
Випробування дорожніх одягів колесом автомобіля, що рухається проводяться рідко, т. К. Вимірювання прогину при цьому способі дуже складні і автомобіль повинен, рухатися зі швидкістю 2-5 км / год, що не відповідає поширеним швидкостям
7.1. ВИЗНАЧЕННЯ ФАКТИЧНОЇ МОДУЛЯ ПРУЖНОСТІ нежорсткими ДОРОЖНЬОГО ОДЯГУ НА ОСНОВІ ДАНИХ ВИПРОБУВАНЬ
Фактичний загальний модуль пружності нежорсткого дорожнього одягу визначається за формулою:
де Р - середній питомий тиск, що передається навантаженням випробувальної установки, МПа:
Q - випробувальна навантаження, КН; D - діаметр штампа або кола, рівновеликого відбитку колеса, м; l - вимірюваний при випробуваннях прогин дорожнього одягу, м; м - коефіцієнт Пуассона; м приймається рівним 0,3.
Результати випробувань на міцність дорожніх одягів, проведених в різні періоди року, за винятком зимового, повинні бути приведені до розрахункового періоду, т. Е. До періоду, коли несуча здатність ґрунтів земляного полотна найменша. Розрахунковий фактичний загальний модуль пружності дорожнього одягу в кожній точці і визначається за формулою:
де Еф заг - фактичний загальний модуль пружності дорожнього одягу в i-й точці, визначений за формулою (9) на основі, даних випробувань в нерозрахованих період року; Kpi - коефіцієнт приведення до розрахункового модулю пружності, що враховує сезонні зміни несучої здатності грунтів; коефіцієнт КРI визначається по табл 1-4 дод. 1 в залежності від типу вологості грунту, товщини і температури асфальтобетону.