Реконструкция автомобильных дорог (стр. 11 )

Рис.7. Толчкомер ТХК-2: 1 - кузов автомобиля; 2 - шкала замера неровностей; 3 - трос; 4 - задний мост автомобиля

Измерения ровности с помощью толчкомера производятся при движении автомобиля строго по полосе наката с постоянной скоростью ν = 50±5км/ч. При невозможности выдержать требуемую скорость (например при движении в плотном транспортном потоке), показания толчкомера корректируют умножением на поправочный коэффициент равный:

Скорость движения, км/ч (по спидометру)……………………….	30	40	50	60	70	80
Поправочный коэффициент………….......	1,1	1,05	1,0	0,95	1,1	1,15

Выборочные измерения сцепных качеств покрытия осуществляют переносным портативным прибором ППК-МАДИ-ВНИИБД (рис.8), предназначенным для оперативного измерения коэффициента сцепления.

Рис.8. Принципиальная схема портативного прибора ППК-МАДИ-ВНИИБД: 1 - имитатор; 2 - пружина; 3 - груз; 4 - муфта; 5 - тяга; 6 - штанга

Измерения выполняют по левой полосе наката каждой полосы движения.

Последовательность измерений:

- устанавливают прибор на покрытие так, чтобы имитаторы возвышались над поверхностью на 10-12 мм; подвижный груз закрепляется в верхнем положении стойки;

- увлажняют покрытие под имитаторами и сбрасывают груз (при помощи сбрасывающего устройства). Груз ударяется по подвижной муфте, и под действием удара груза имитаторы прижимаются и перемещаются по поверхности покрытия;

- фиксируют на шкале коэффициент сцепления по положению измерительной шайбы.

Требуемое количество измерений φсц на 1 км дороги зависит от однородности поверхности покрытия и может колебаться от 2 до 6. За окончательное значение φсц принимают среднее арифметическое результатов измерений.

Недостатком портативных приборов являются малые размеры резинового элемента, имитирующего протектор автомобильной шины. Другим недостатком портативных приборов является моделирование качения колеса автомобиля с низкими скоростями движения.

Коэффициент сцепления допускается определять методом «тормозного пути». Испытания экспресс-методом проводят на увлажненном покрытии, выполняя следующие операции:

- разгоняют автомобиль до скорости 40 – 50 км/ч и в момент пересечения створа тормозят до полной остановки;

- измеряют длину тормозного пути Sт, м;

- вычисляют коэффициент продольного сцепления по формуле

, (8)

где Кэ – коэффициент эффективности торможения, принимаемый равным Кэ = 1,2 – для легковых автомобилей и Кэ = 1,6 – для грузовых;

i – продольный уклон, доли ед.

Проф. замечает, что результаты измерения коэффициента φсц методом тормозного пути несколько превышают значения, полученные с помощью динамометрического прицепа [20]. Однако при отсутствии специальных лабораторий и в ряде других случаев данный экспресс-метод может иметь широкое применение (например на месте ДТП).

3.3.2. Поперечная ровность (колейность) дорожного покрытия

Колея – вид деформирования поперечного профиля проезжей части с образованием углублений по полосам наката с гребнями выпора или без гребней.

По расположению в пределах полосы движения различают колею внутреннюю (слева по направлению движения) и внешнюю (справа по направлению движения).

Колейность не позволяет обеспечить расчетные скорости и всегда представляет опасность для движения автомобилей, особенно при неблагоприятных погодных условиях. Если в колее накапливается вода то происходит снижение сцепных качеств покрытия, создаются предпосылки для аквапланирования, что приводит к потере управляемости автомобиля. Глубокая колея затрудняет маневры автомобиля при обгоне, вызывает поперечное скольжение, боковые колебания, потерю устойчивости при выезде из колеи, что нередко является причиной ДТП.

Колейность (поперечные неровности) чаще всего образуется на нежестких дорожных одеждах: гравийных, щебеночных, на покрытиях из асфальтобетона, других битумоминеральных смесей. На цементобетонных дорожных одеждах и других, относящихся к жестким одеждам, формирование колеи происходит за счет истирания покрытия при многократном воздействии на него расчетных (тяжелых) автомобилей.

Для разработки эффективных методов ликвидации уже имеющихся колей на дорогах, предупреждения их образования, а также для прогноза динамики развития колеи необходимо знать причины и механизм ее формирования.

Теоретические положения причин колееобразования изложены в работах , , других видных ученых. По мнению проф. Васильева, образование колеи – результат «… неравномерного износа и накопления пластических деформаций в покрытии, а также остаточных деформаций в слоях дорожной одежды и земляного полотна, происходящих при многократном воздействии колес автотранспортных средств» [24].

Образование колеи, как правило, связывают с неблагоприятным сочетанием двух групп факторов: внешних и внутренних. К внешним факторам относятся воздействие нагрузки от транспортных средств, климатические условия (температура воздуха, солнечная радиация, влажность и др.), к внутренним – физико-механические свойства материала слоев дорожной одежды и грунта земляного полотна, определяющие сдвигоустойчивость слоев (коэффициент внутреннего трения, сцепление, модуль упругости и пр).

Характер и причины образования колей, а также динамика их развития существенно различаются по периодам года. В летний период при высоких температурах пластичность асфальтобетона повышается и при действии нагрузок от транспортных средств происходит накопление вертикальных остаточных деформаций; их внешнее проявление – прогиб дорожной одежды (рис.9). Прогиб от колеса расчетного автомобиля распространяется во все стороны, образуя чашу прогиба, которая перемещается по ходу движения автомобиля. Частично перекрывая друг друга чаши прогиба могут распространяться на всю ширину полосы движения.

Рис. 9. Схема образования чаши прогиба и разрушения нежестких дорожных одежд под колесом автомобиля: 1 - колесо; 2 - прогиб дорожной одежды; 3 - дорожная одежда; 4 - земляное полотно; 5 - чаша прогиба; 6 - зоны растяжения и трещины в одежде; 7 - выпирание грунта; 8 - направление сжатия

Одновременно с вертикальными, накапливаются горизонтальные остаточные деформации. При недостаточной сдвигоустойчивости материалов конструкции сдвигающие напряжения становятся больше сил сопротивления сдвигу и тогда происходит выдавливание частиц материала покрытия в стороны; внешнее проявление этого процесса – образование выпоров по бокам колеи. Наиболее интенсивное накопление остаточных деформаций и формирование колеи происходит весной, когда прочность дорожной одежды наименьшая. При этом колея может образовываться не только за счет накопления остаточных деформаций в слоях одежды (колея поверхностная), но и за счет деформаций земляного полотна (колея глубинная).

Измерение параметров и глубины колеи

Работы по измерению параметров (глубины) колеи выполняют в теплый период года при отсутствии воды на поверхности дороги. Измерения могут выполняться как в составе общих работ по диагностике, так и самостоятельно.

Согласно ОДМД [25] глубина колеи измеряется двумя способами:

- упрощенным, рекомендуемым для использования в процессе общей диагностики состояния дорог с целью предварительной оценки характера колееобразования, назначения вида работ и определения их объемов;

- методом вертикальных отметок, рекомендуемым для детальной оценки характера колееобразования и разработки проектно-сметной документации по устранению колеи.

Упрощенный способ измерения колеи осуществляют в такой последовательности:

- до начала инструментальных измерений уточняют местоположение участков с колеей, намеченных в процессе предварительной оценки состояния дороги. Каждый из таких участков выделяют в самостоятельный и привязывают к километражу (начало и конец участка).

Самостоятельным считается такой участок, на котором параметры колеи примерно одинаковы. Протяженность такого участка может колебаться от 20 м до нескольких километров;

- самостоятельный участок разбивают на измерительные участки, длиной до 100 м (рис.10). На каждом измерительном участке выделяют 5 створов измерения на равном расстоянии один от другого (на 100-метровом измерительном участке через каждые 20 м), которым присваивают номера от 1 до 5. При этом последний створ предыдущего измерительного участка становится первым номером последнего створа и имеет номер 5/1.

Рис. 10. Схема самостоятельного и измерительного участков: L – длина самостоятельного участка, м; l – длина измерительного участка, м; a, a1 – расстояние между створами измерения, м; 1, 2, 3, 4, 5/1 – номера створов измерения

Если общая длина самостоятельного участка не равна целому количеству измерительных участков по 100 м каждый, тогда выделяется дополнительный укороченный измерительный участок.

Измерения выполняют по внешней колее на всем протяжении оцениваемого участка, за исключением мест прерывания колеи.

Измерительное оборудование, применяемое при упрощенном способе измерений:

- рейка укороченная, длиной 2000±2 мм, на боковых гранях которой нанесена шкала, оцифрованная через 10 см;