Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих методов оценки транспортно-эксплуатационного состоянияавтомобильной дороги 11
1.1. Эксплуатационные и прочностные характеристики покрытий 11
1.2. Влияние свойств асфальтобетона и слоев основания на эксплуатационно-прочностные показатели покрытий 17
1.3. Транспортно-эксплуатационные характеристики городских автомобильных дорог 30
1.4. Методы повышения транспортно-эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог 34
1.5. Выводы по первой главе 37
2. Материалы, приборы и механизмы для проведения исследований 38
2.1. Лабораторные испытания конвертерных шлаков для устройства насыпи 38
2.1.1. Общие данные 38
2.1.2. Основные физико-механические характеристики конвертерного шлака 39
2.1.3. Выводы 48
2.2. Лабораторные исследования физико-механических свойств асфальтобетонов 49
2.2.1. Проектирование верхнего слоя асфальтобетонного покрытия 58
2.3. Приборы и механизмы для оценки транспортно-эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог 60
2.3.1. Приборы и механизмы для оценки прочности и деформативности дорожной одежды з
2.3.2. Приборы для оценки ровности дорожного покрытия 65
2.3.3. Приборы для оценки скользкости и шероховатости дорожного покрытия 71
3. Транспортно-эксплуатационное состояние городских автомобильных дорог. оптимизация межремонтных сроков службы 77
3.1. Оценка транспортно-эксплуатационного состояния дорог городского округа 77
3.2. Ровность дорожных покрытий на городских автомобильных дорогах 85
3.3. Сцепные свойства дорожных покрытий 87
3.4. Результаты анализа транспортно-эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог 89
3.5. Комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог 91
3.6. Обоснование межремонтных сроков службы городских автомобильных дорог с помощью показателя функциональности 93
3.7. Методика планирования межремонтных сроков службы городских автомобильных дорог 104
3.8. Выбор критериев, определяющих проведение ремонтных работ и устанавливающих межремонтные сроки службы конструктивных элементов городских автомобильных дорог 106
3.9. Перспективное планирование ремонтных работ 110
3.10. Выводы по третьей главе 115
4. Разработка методов повышения транспортно эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог 116
4.1. Моделирование процесса функционирования городских автомобильных дорог на стадии проектирования 116
4.2. Методика оценки прочности дорожной одежды городских автомобильных дорог на шлаковых заполнителях 128
4.3. Расчетное число испытаний дорожной одежды на участках городских автомобильных дорог
4.4. Устойчивость откосов земляного полотна отсыпами с применением конвертерных шлаков 146
4.4.1. Обоснование выбора методов оценки устойчивости откосов земляного полотна 147
4.4.1.1. Метод К. Терцаги 148
4.4.1.2. Метод Маслова-Берера (Метод «горизонтальных сил») 149
4.4.1.3. Методы В. К. Цветковаи А. Н. Богомолова 150
4.4.2. Натурные испытания откосов земляного полотна насыпи из конвертерных шлаков 153
4.5. Выводы по четвертой главе 164
5. Экономико-математическая модель обоснования стадийного повышения транспортно эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог. практическая реализация результатов исследований 165
5.1. Математическое представление экономических показателей эксплуатационной эффективности городских автомобильных дорог 165
5.2. Оптимальный срок реконструкции городских автомобильных дорог 171
5.3. Практическая реализация результатов исследований 175
5.4. Технико-экономические показатели 181
5.5. Выводы по пятой главе 188
Общие выводы 188
Список использованной литературы
- Влияние свойств асфальтобетона и слоев основания на эксплуатационно-прочностные показатели покрытий
- Основные физико-механические характеристики конвертерного шлака
- Комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог
- Методика оценки прочности дорожной одежды городских автомобильных дорог на шлаковых заполнителях
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время все более актуальными становятся проблемы повышения транспортно-эксплуатационных качеств городских автомобильных дорог. Наиболее важными становятся задачи повышения безопасности, увеличения скорости движения и пропускной способности дороги, технического оснащения и коммуникаций, архитектурно-эстетического оформления, снижения последствий воздействия автомобилей на дорогу и окружающую среду, а также другие задачи, составляющие весь комплекс транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог.
В утвержденной правительством Российской Федерации Федеральной целевой программе «Модернизация транспортной системы России на 2002-2010 гг.» поставлены масштабные задачи по обеспечению долговечности и надежности объектов дорожного хозяйства и оптимизации стоимости дорожных работ за счет применения прогрессивных технологий, конструкций, материалов, дорожной техники, современных методов организация дорожных работ, информационных технологий. Предусматривается строительство и реконструкция 11000 км автомобильных дорог, увеличение общей протяженности до 50000 км, существенное улучшение их состояния. Федеральный закон «Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» №257-ФЗ от 8.11.2007 к автомобильным дорогам общего пользования городского округа относит автомобильные дороги общего назначения в границах городского округа, за исключением дорог общего пользования федерального, регионального или международного значения, частных автомобильных дорог.
В г. Липецке общая протяженность таких дорог составляет 550 км, из них более 70% нуждается в реконструкции из-за их низкой пропускной способности. Под реконструкцией дорог понимается комплекс работ, при выполнении которых осуществляется изменение параметров дороги или ее участка, ведущее к изменению класса и (или) категории дороги, либо влекущие за собой изменение границы полосы отвода автомобильной дороги.
Эксплуатационное состояние - степень соответствия перечисленных параметров и характеристик дороги, инженерного оборудования, организации и условий движения, изменяющихся в процессе эксплуатации в результате воздействия транспортных средств, метеорологических условий и уровня соответствия нормативным требованиям.
Основными параметрами, характеризующими транспортно-
эксплуатационное состояние дороги, являются:
- геометрические параметры, к которым относятся ширина проезжей части и краевых укрепленных полос, ширина обочин, продольные уклоны, радиусы кривых в плане и профиле, уклоны виражей и расстояние видимости;
прочность дорожной одежды проезжей части и обочин;
ровность и сцепные свойства покрытия проезжей части и обочин;
прочность и устойчивость земляного полотна и его элементов;
целостность и работоспособность водоотводных и дренажных сооружений;
наличие и состояние элементов инженерного оборудования и обустройства дороги.
Пути и методы повышения транспортно-эксплуатационного состояния дорог общего назначения федерального и регионального значения достаточно подробно освещены в специальной научно-технической литературе. Для городских дорог информация представлена в меньшей степени, что позволяет сделать вывод об актуальности представленной диссертационной работы.
Цель работы. Разработка методов и рекомендаций повышения транспортно-эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог на стадиях их проектирования, реконструкции, ремонта и содержания.
Для достижения этой цели решались следующие задачи исследования:
- провести анализ существующих методов повышения транспортно-
эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог;
разработать методику по оценке прочности дорожных одежд на основе местных дорожно-строительных материалов;
уточнить методы определения устойчивости откосов земляного полотна с применением конвертерных шлаков;
- разработать программный комплекс для оценки транспортно-
эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог;
исследовать вопросы стадийного повышения транспортно-эксплуатационного состояния городской автомобильной дороги;
- разработать методику определения показателей функциональности
конструктивных элементов дорог городского округа;
- разработать способы оценки транспортно-эксплуатационного состояния
при его стадийном повышении.
Научная новизна работы:
проведен анализ существующих методов повышения транспортно-эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог;
изучены возможности применения местных дорожно-строительных материалов в элементах конструкций городских автомобильных дорог;
предложена методика по оценке прочности дорожных одежд и их усиления в процессе ремонта с использованием конвертерных шлаков;
уточнена методика определения устойчивости откосов земляного полотна из конвертерных шлаков;
- разработан программный комплекс для оценки транспортно-
эксплуатационного состояния городской автомобильной дороги;
- разработаны методы и способы стадийного повышения транспортно-
эксплуатационных показателей городских автомобильных дорог;
- разработана система показателей функциональности для оценки
транспортно-эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог;
- уточнена экономико-математическая модель обоснования стадийного
повышения транспортно-эксплуатационного состояния дорог городского
округа.
Достоверность исследований и выводов по работе обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств измерений и подтверждается применением вероятностно-статистических методов обработки результатов испытаний, имитационным моделированием изучаемых процессов, экономико-математическим моделированием, а также опытными испытаниями и их положительными практическими результатами, не противоречащими выводам известных положений, сходимостью результатов испытаний.
Практическая значимость и реализация результатов научных исследований заключается в следующем:
- разработка рекомендаций по применению местных дорожно
строительных материалов в элементах конструкций городских автомобильных
дорог;
использование методов стадийности повышения транспортно-эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог;
апробация диаграмм изменения показателя функциональности конструктивных элементов городских автомобильных дорог;
разработка рекомендаций при строительстве «Объездной автомобильной дороги по улице Механизаторов в городе Липецке»;
- использование результатов диссертационных исследований при
обучении студентов по дисциплине «Пути сообщения и технологические
сооружения» на факультете инженеров транспорта Липецкого
государственного технического университета.
Апробация работы.
Основные результаты проведенных исследований были доложены на:
- международной научно-технической конференции «Композиционные
строительные материалы. Теория и практика» в городе Пенза в 2006 г.;
всероссийской научно-технической конференции «Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства региона» в г. Волгограде в 2006 г.;
- международной научно-практической конференции «Эффективные
конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре» в г.
Липецке в 2007 г.;
- на IV, V, VI, VII научно-технических конференциях «Современные
технологии устройства и содержания дорожных покрытий» в г. Звенигороде в
2007-2009 гт, и в г. Сочи в 2008 г. Публикации.
Результаты диссертационной работы опубликованы в 9 научных статьях, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ для кандидатских диссертаций.
На защиту выносятся:
- методика по оценке прочности дорожных одежд городских
автомобильных дорог и их усиления на основе местных дорожно-строительных
материалов;
- методика определения устойчивости откосов земляного полотна с
применением конвертерных шлаков;
методика по определению показателей функциональности конструктивных элементов городских автомобильных дорог и сооружений;
- программный комплекс по оценке. транспортно-эксплуатационного
состояния городской автомобильной дороги;
теоретические исследования по стадийному повышению транспортно-эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог;
методика по оценке транспортно-эксплуатационного состояния при его стадийном повышении.
Структура и объем работы.
Влияние свойств асфальтобетона и слоев основания на эксплуатационно-прочностные показатели покрытий
Назначение городской автомобильной дороги как инженерного сооружения заключается в безопасном пропуске транспортных средств в любых погодно-климатических условиях, в любое время года с расчетными интенсивностью, скоростью и нагрузками. Эти функции городская автомобильная дорога должна выполнять на протяжении всего времени, установленного проектом. Для осуществления поставленной задачи автомобильной дороге следует обладать необходимыми потребительскими, транспортно-эксплуатационными и прочностными свойствами.
Изучению указанных свойств посвящены работы Н.Н. Иванова [2, 3], В.Ф. Бабкова [4], А.П. Васильева [5, 6], А.К. Бируля [7, 9], В.В. Сильянова [8, 10], М.Б. Корсунского [11]. На основании этих исследований была создана научная база, необходимая для оценки эксплуатационного состояния автомобильной дороги. Дальнейшее ее развитие идет по пути уточнения требований к автомобильной дороге в процессе эксплуатации, изучения изменения показателей состояния автомобильных дорог во времени, детального учета работы конструктивных слоев под нагрузкой, влияния свойств применяемых материалов на состояние автомобильной дороги, обоснования норм работоспособности и межремонтных сроков службы дорог, планирования ремонтных работ, уточнения расчетов дорожной одежды. Значительный вклад в решение этих вопросов внесли И.А. Золотарь [12, 13], Б.С. Радовский [14, 15], А.В. Михайлова [16, 17], A.M. Богуславский [18], А.В. Смирнов [19], Ю.В. Слободчиков [20], А.В. Руденский [21], Н.С. Коганзон [22], С.К. Илиополов [23, 24].
Все основные транспортно-эксплуатационные характеристики автодороги закладываются при разработке проекта, исходя из перспективной интенсивности движения, рельефа местности, грунтовых, гидрологических и погодно-климатических факторов района проложения дороги. Формирование транспортно-эксплуатационных характеристик осуществляется в процессе строительства и существенно зависит от качества технологии строительства основных элементов автомобильной дороги: земляного полотна, слоев дорожной одежды, слоя покрытия. При многократном воздействии на автомобильную дорогу транспортных средств и погодно-климатических факторов происходит изменение транспортно-эксплуатационных показателей. Характер и степень этих изменений зависят от надежности запроектированной конструкции дорожной одежды, деформационно-прочностных свойств земляного полотна, основания и покрытия, а также от качества содержания и периодичности проведения ремонтных работ. Основное влияние на транспортно-потребительские характеристики городской автомобильной дороги оказывают эксплуатационные и прочностные свойства дорожных покрытий.
Поэтому одним из наиболее важных направлений, изучаемых многими авторами, является исследование работы покрытий дорожной одежды нежесткого типа. Покрытие — наиболее дорогой и нагруженный конструктивный слой дорожной одежды. Воздействие транспортных нагрузок и погодно-климатических факторов приводит к его разрушению за короткие сроки. Нестационарные во времени свойства асфальтобетона и зависимость изменения свойств от применяемых материалов, температуры, характера нагружения требуют уделять больше внимания эксплуатационным и прочностным показателям асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог.
Вопросам изучения работы покрытий под нагрузкой, основным эксплуатационным и прочностным характеристикам асфальтобетонных покрытий, изменению свойств асфальтобетона при воздействии различных температур, прогнозированию эксплуатационных свойств в течение времени посвящены работы А.В. Смирнова [25, 26, 27], A.M. Богуславского [18], С.К. Илиополова [23, 24, 28, 29], А.В. Руденского [21], А.А. Иноземцева [30], О.А. Красикова [31]. Большинство положений данных исследований использованы в действующей инструкции по расчету дорожных одежд нежесткого типа ВСН 46-83 [32].
К основным эксплуатационным и прочностным показателям покрытий автомобильных дорог, характеризующим их в любой год эксплуатации, относятся прочность, ровность и шероховатость (коэффициент сцепления автомобильного колеса с покрытием). Для обеспечения указанных характеристик в течение всего срока эксплуатации асфальтобетонное покрытие должно обладать морозостойкостью, водостойкостью, трещиностойкостью, сдвигоустойчивостыо и износостойкостью.
Прочность покрытия оценивают совместно со слоями основания, фунтом земляного полотна путем измерения упругого прогиба всей дорожной конструкции от динамического или статического нагружения. В настоящее время наиболее простым и часто используемым прибором для определения упругого прогиба дорожной одежды является длиннобазовый рычажный прогибомер КП-204. Данный способ заключается в определении прогиба конструкции от воздействия расчетного, предварительно взвешиваемого грузового автомобиля, например МАЗ-500. Помимо этого применяются различные установки динамического нагружения. Работа установок основана на сбрасывании груза весом до 1000 Н с заданной высоты с одновременным измерением деформаций. В последнее время были созданы установки для автоматического измерения прогиба на базе специальных автомобилей-лабораторий.
Все методы испытаний на основании значений прогиба в конечном итоге определяют фактический модуль упругости дорожной одежды. Модули упругости отдельных конструктивных слоев дорожной одежды определяют на основе послойного испытания конструкции, с последующим пересчетом по имеющимся номограммам слоистого упругого полупространства [32].
Перечисленные выше методы используются для оценки прочности дорожной одежды в период ослабления земляного полотна за счет избыточного водонасыщения, то есть весной и осенью. При этом они не дают характерных данных, с помощью которых можно оценить прочность слоев покрытия в любое время года и при различных температурах с учетом реологических свойств асфальтобетона. Оценка прочности покрытия необходима для изучения поведения асфальтобетонного покрытия в течение длительного срока службы, применения в асфальтобетонах различных материалов, процессов старения асфальтобетона.
Вторым показателем, зависящим напрямую от прочности покрытия, является ровность. Ровность покрытия характеризует эксплуатационные параметры автомобильной дороги: удобство движения, обеспечение автомобильной дорогой расчетной скорости в зависимости от технической категории и транспортную работу дороги. При плохом состоянии покрытия значительно ухудшаются условия движения, появляются вибрации, вредные для водителя и автомобиля, осложняются условия работы водителя, часто изменяется режим движения автомобилей. Это приводит к уменьшению показателя экономической эффективности автомобильной дороги, к ухудшению экологического состояния придорожной полосы отвода и, главным образом, к снижению безопасности движения, повышению аварийности. Ровность покрытия влияет и на прочностные характеристики дорожной конструкции. При взаимодействии колес движущихся автомобилей с неровностями покрытия возникают динамические усилия, вызывающие интенсивное разрушение дорожной конструкции.
Ровность покрытия автомобильной дороги обычно оценивают в два этапа: 1) в процессе строительства автомобильной дороги при контроле выполнения технологических требований в период укладки слоев основания и покрытия; 2) в процессе эксплуатации автомобильной дороги для оценки изменения состояния покрытия с течением времени.
В процессе эксплуатации степень ровности покрытия падает в связи с воздействием колес автомобилей и погодно-климатических факторов. Это объясняется накоплением остаточных деформаций в слоях покрытия и основания и появлением на покрытии различных видов разрушений, волн, наплывов, колей, трещин и выбоин. Показатель ровности в наибольшей степени зависит от физико-механических свойств асфальтобетонных покрытий, материалов в основании, реологических свойств асфальтобетона и показателей морозостойкости, водостойкости, трещиностойкости и сдвигоустойчивости покрытий.
Основные физико-механические характеристики конвертерного шлака
По данным таблицы видно, что усредненное значение пустотности щебня из конвертерного шлака фракций 10...20 мм колеблется в пределах 42...46%), фракций 5... 10 мм - 47...51%, а песка (0...5 мм) в пределах 48...52%).
Водопоглощение определялось на трех пробах по каждому участку. Результаты испытаний приведены в таблице 2.6.
Из таблицы 2.6 видно, что водопоглощение конвертерного шлака находится в пределах 1,3...2,6%, в то время как пористость доходит до 10%. Это говорит о том, что конвертерные шлаки имеют структуру с замкнутыми порами. [75, 76]
Водопоглощение оказывает влияние на способность материала противостоять систематическому действию знакопеременных температур окружающей среды. Низкое водопоглощение конвертерного шлака будет способствовать повышению морозостойкости материала на его основе.
Истираемость щебня из конвертерного шлака определялась в полочном барабане на двух пробах для каждого участка (одна из проб была отобрана на поверхности насыпи, другая на глубине двух метров). Результаты испытаний приведены в таблице 2.7.
Из таблицы 2.7 видно, что усредненный показатель истираемости щебня для исследуемых партий колеблется в пределах от 14,8 до 18,8%. Таким образом, щебень из конвертерных шлаков относится к марке И1, т.к. потери массы при испытании составляют менее 25%.
Определение активности конвертерного шлака проводилось по следующей методике. Шлак предварительно высушивали до постоянной массы и измельчали в лабораторной шаровой мельнице до полного прохождения через сито 0,14 мм. При этом остаток на сите 0,071 мм не превышал 20%. Затем готовили вяжущее тесто с водошлаковым отношением 0,16. Из каждой смеси забили по 10 образцов-цилиндров диаметром и высотой 5 см. Уплотнение образцов производилось на прессе, в цилиндре с двумя свободно двигающимися вкладышами производилось при давлении 100 кгс/см2. Готовые образцы вынимали из формы и выдерживали 7 суток на воздухе при температуре 18...20С, затем помещали на 19 суток в камеру влажного хранения и после этого в течение двух суток насыщали водой. Насыщенные водой образцы испытывали на прессе и определяли предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток.
За показатель активности принимали значение усредненного предела прочности при сжатии. Результаты испытаний приведены в таблице 2.8. Таблица 2.8 Активность конверторного шлака
Таким образом, средний показатель активности конвертерного шлака при В/Ш - 0,16 составляет 69,12 кгс/см2. Следовательно, шлаки, применяемые при строительстве насыпи, относятся к высокоактивным шлакам.
Устойчивость структуры конверторного шлака против всех видов. распадов (сульфидного, железистого, известкового и силикатного) определялась по следующейметодике.
Отбирались 2 лабораторные пробы» массой по 2 кг каждая для шлака фракций 5... 10 мм и 10...20 мм и массой по 3 кг-для фракции 20...40 мм.
Подготовленные пробы шлака помещали в мешочки или формы и погружали в емкость с дистиллированной водой на 30 суток. По истечении указанного срока пробы высушивали до постоянной массы. Высушенную пробу помещали в сосуд над слоем воды высотой 20...30 мм. Сосуд закрывали крышкой и ставили на электроплитку. С момента закипания воды в сосуде шлак пропаривали в течение 3 часов. Затем шлак извлекали из сосуда, помещали на 3 часа в ванну с водой комнатной температуры. Попеременное пропаривание и охлаждение до комнатной температуры повторяли три раза. После окончания испытания пробы шлака высушивали до постоянной массы и просеивали через сито с отверстиями диаметром, соответствующим нижнему размеру испытываемой фракции (5 мм). Остаток взвешивали на сите.
За результат принято среднеарифметическое двух параллельных определений для каждой из шести проб каждого участка. Результаты испытаний приведены в таблице 2.9.
Согласно таблице 2.9, потеря массы конверторного шлака при распаде находится в пределах 3,6...4,3%, что соответствует среднеустойчивой структуре.
В лабораторных условиях определялась радиоактивность усредненной пробы для каждого участка в соответствии с ГОСТ-30108. [74] Испытания проводились на переносном радиометре, использующем гамма-спектрометрический метод измерений РКП-305МС. Контрольная величина -удельная эффективная активность Аэфф рассчитывалась по формуле (2.1): АФФ = Аа +1,31 +0,0854 (2.1) где ARa - активность Ra226; Alh - активность Tf ; AK40 - активность K40. Результаты испытаний приведены в таблице 2.10.
На основании проведенных испытаний было определено, что конвертерный шлак, применяемый для устройства насыпи, является высокоактивным шлаком со среднеустойчивой структурой, марки по истираемости И1, что соответствует требованиям, предъявляемым к материалам, предназначенным для строительства автомобильных дорог. [72]
По показателям истинной, средней и насыпной плотности, пористости, пустотности и водопоглощения, конвертерный шлак пригоден для устройства насыпи. Радиоактивность конвертерного шлака составляет 145... 159 Бк/кг при допускаемом значении до 740 Бк/кг. [72]
Свойства асфальтобетона зависят от времени перемешивания смеси, которое устанавливают экспериментально. В среднем время перемешивания в мешалке в зависимости от вида смеси равно 3...6, в лабораторных чашах 10... 15 минут. [50]
Общая масса всех составляющих материалов должна быть равна 8...9 кг для мелкозернистых смесей. Этого количества смеси достаточно для изготовления 12 образцов диаметром 71,4 мм.
Взвешенные минеральные материалы помещают в металлическую чашку, нагревают до температуры 140С, перемешивают, добавляют требуемое количество добавки и нагретого битума, снова перемешивают до полного объединения битума с минеральными материалами.
При отсутствии лабораторной мешалки смеси можно готовить вручную в чашке со сферическим дном. Очертания перемешивающей лопатки должны соответствовать форме дна чашки. Перемешивание в мешалках и вручную считают достаточным, если все зерна минерального материала равномерно покрыты битумом и в смеси нет его сгустков.
Образцы готовят в специальных формах. При уплотнении смеси должно быть обеспечено двустороннее приложение нагрузки, что достигается передачей давления на уплотняемую смесь через оба вкладыша, свободно, передвигающихся в форме навстречу друг другу.
При изготовлении образцов в одиночных формах их нагревают до 90...100С и, вставив нижний вкладыш, наполняют навеской асфальтобетонной смеси. Смесь равномерно распределяют, штыкуют, вставляют верхний вкладыш. Образцы из многощебенистых смесей (с содержанием щебня более 35%) уплотняют в одиночных формах комбинированным методом - вибрированием с пригрузкой и доуплотнением на прессе.
Формы нагревают и наполняют асфальтобетонной смесью как указано выше, устанавливают на виброплощадку и закрепляют так, чтобы нижний вкладыш выступал из формы на 2...2,5 см. Форму со смесью вибрируют 3 мин при частоте 3000 колебаний/мин с амплитудой 0,35...0,40 мм и свободно лежащем при грузе 0,03 МПа.
После вибрирования форму с предварительно уплотненной смесью устанавливают на нижнюю плиту пресса для доуплотпения под давлением 20 МПа в течение 3 мин, затем извлекают образец из формы при помощи пресса.
Образцы испытывают через 20...42 часа после изготовления и в течение этого времени хранят в помещении с положительной температурой. Средняя плотность асфальтобетона (с учетом имеющихся в нем пор) определяется гидростатическим взвешиванием трех лабораторных образцов. Для испытаний используются весы 4-го класса точности с приспособлением для гидростатического взвешивания и сосуд вместимостью 3 л.
До взвешивания образцы очищают мягкой тканью от налипших частиц смеси, а затем взвешивают с точностью до 0,01 г на воздухе, погружая на 30 мин в сосуд с водой при температуре 20±2С, после чего вторично взвешивают на воздухе, а затем в воде при температуре 20±2С.
Комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог
Результаты измерений сравнивают с минимально допустимыми, в результате чего выявляют участки с неудовлетворительной ровностью дорожного покрытия.
Динамометрический прицеп типа ПКРС-2У представляет собой, как и установка ПКРС-2, одноколесный прицеп, буксируемый автомобилем. Благодаря наличию сцепки, изготовленной в виде параллелограмма, наружная рама прицепа постоянно сохраняет положение, параллельное поверхности дорожного полотна. Прицеп используют в составе передвижной дорожной лаборатории КП-514МП или любого транспортного средства, снабженного бортовым компьютером. Показатель ровности дорожного покрытия определяют по суммарному перемещению колеса прицепа относительно инерционной массы его корпуса на единицу длины дороги.
Достоинствами электронного толчкомера с дистанционным управлением ТЭД-2М являются следующие качества: - использование муфты прямого и обратного хода, полностью исключающей люфты по сравнению с другими толчкомерами; - использование индуктивного или оптронного датчика импульсов, позволяющего осуществлять счет до 1 000 имп./мин; - использование электронного счетчика импульсов толчкомера, собранного на интегральных микросхемах с цифровой индикацией на световом табло; наличие электронного секундомера (таймера), синхронно работающего со счетчиком импульсов; - наличие запоминающего устройства счета импульсов и времени; - дистанционное управление, позволяющее оператору находиться в любой точке кузова автомобиля.
Скользкость дорожного покрытия — важнейшая характеристика транспортно-эксплуатационного состояния дороги. Критерием скользкости дорожного покрытия является коэффициент сцепления. Недостаточное сцепление шины колеса с дорожным покрытием является, как правило, первопричиной дорожно-транспортных происшествий с тяжелыми последствиями (рис. 2.8). [10]
Статистика показывает, что вследствие низкого значения коэффициента сцепления в весенний и осенний периоды происходит до 70% всех дорожно-транспортных происшествий, в летний период - 30 %. Вместе с тем коэффициент сцепления мало влияет на скорость движения.
Коэффициент сцепления Рисунок 2.8. Влияние коэффициента сцепления на аварийность Так, снижение скорости движения при увлажнении дорожного покрытия не превышает 10...12: км/ч. Проведенные в США исследования на участке автомобильной магистрали после увлажнения дорожного покрытия показывают незначительные уменьшения средних скоростей движения (всего на,3...5 км/ч). Наиболее резкое снижение скорости (на 20.км/ч) наблюдается при появлении гололеда, поскольку водители в этот период наиболее-осторожны.
Для рекомендации водителям сцепления на аварийность безопасных режимов движения, а также для выявления участков, дорог с низкими сцепными- качествами необходимы данные о значении коэффициента сцепления.
Коэффициент сцепления измеряют с помощью портативных (малогабаритных), приборов; динамометрических установок и методом
При измерении коэффициента5 сцепления портативными приборами не требуется специальных установок и автомобилей; С помощью этих приборов возможно - измерение коэффициента- продольного сцепления на площадях ограниченного размера.
Недостатком портативных приборов являются малые размеры резинового элемента, имитирующего протектор автомобильной ШИНЫ; По этой причине такие приборы не используют для измерения коэффициента сцепления грубошероховатой поверхности. Другим недостатком портативных приборов является моделирование качения колеса автомобиля с низкими скоростями.
Существуют разные конструкции портативных приборов. Маятниковый прибор МП-3 (рис. 2.9) состоит из станины 2, штанги 4 с укрепленной на ней мерной шкалой 3 и маятника 1.
Прибор устанавливают на поверхности дорожного покрытия, штангу приводят в .вертикальное положение по уровню. Маятник укрепляют В; горизонтальном положении, поверхность дорожного покрытия смачивают измерениями расхождений, превышающих 0,05, число измерений увеличивают до 5. За показатель скользкости принимают среднее арифметическое значение коэффициента сцепления. Результаты измерений на всем протяжении сдаваемого участка наносят на линейный график.
Методика оценки прочности дорожной одежды городских автомобильных дорог на шлаковых заполнителях
Анализ данных о состоянии дорожных покрытий на городских автомобильных дорогах показал, что возросшая интенсивность дорожного движения и несвоевременное проведение работ по ремонту и содержанию дорожных покрытий способствуют их ускоренному износу и ухудшению их сцепных свойств. С другой стороны, применение современных технологий с использованием щебеночно-мастичного асфальтобетона и макрошероховатых покрытий позволяет увеличить фактические межремонтные сроки службы дорожных покрытий, обеспечивая высокие сцепные качества.
Для укрупненной оценки транспортно-эксплуатационного состояния городских автомобильных дорог рассмотрены участки дорог с удовлетворительной ровностью и сцепными свойствами дорожного покрытия. Анализ результатов этой оценки показал, что работы по ремонту и содержанию покрытий, выполняемые в последние годы в г. Липецке позволили обеспечить тенденцию роста доли дорог, имеющих дорожное покрытие с удовлетворительными сцепными свойствами.
Реализация мер, направленных на совершенствование транспортно-эксплуатационного состояния дорог в г. Липецке ведется в рамках «Программы экономического и социального развития г. Липецка на период до 2016 года».
Реализация мер, направленных на совершенствование и развитие сети автомобильных дорог общего пользования федерального значения в Российской Федерации, осуществляется на основе выполнения мероприятий подпрограммы «Автомобильные дороги» Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 года)» вместе с Федеральным законом от 8 ноября 2007 г. № 257-ФЗ «Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», а также постановлениями Правительства Российской Федерации от 23 августа 2007 г. № 539 «Об утверждении нормативов денежных затрат на содержание и ремонт федеральных автомобильных дорог и правил их расчета» и от 11 апреля 2006 г. № 209 «О некоторых вопросах, связанных с классификацией автомобильных дорог в Российской Федерации» с учетом Бюджетного, Земельного и Градостроительного кодексов Российской Федерации.
Для обеспечения перехода на финансирование содержания и ремонта автомобильных дорог по нормативам денежных затрат, утверждены: - классификация работ по капитальному ремонту, ремонту и содержанию автомобильных дорог городского округа; периодичность проведения видов работ по содержанию автомобильных дорог городского округа; периодичность проведения видов работ по содержанию искусственных сооружений на автомобильных дорогах городского округа; - межремонтные сроки проведения капитального ремонта и ремонта автомобильных дорог городского округа; - межремонтные сроки проведения капитального ремонта и ремонта искусственных сооружений на автомобильных дорогах городского округа.
В целях достижения максимальной отдачи от выделенных средств в дорожном хозяйстве г. Липецка используются четкие приоритеты при оперативном планировании дорожных работ. Так при реконструкции и капитальном ремонте дорог городского округа в качестве приоритетных были выполнены необходимые работы на перегруженных движением, требующих усиления конструкции дорожной одежды или имеющих в своем составе места концентрации дорожно-транспортных происшествий участках городских дорог.
При бюджетном и оперативном планировании дорожно-эксплуатационных работ важнейшими приоритетами было финансирование переустройства мест концентрации дорожно-транспортных происшествий (необустроенные пересечения дорог, железнодорожные переезды, неосвещенные участки дорог), а также приведение транспортно-эксплуатационного состояния городских дорог в соответствие с нормативными требованиями, переустройство участков дорог, обслуживающих движение в режиме перегрузки.
Осуществлен переход на выполнение дорожно-эксплуатационных работ на основе специализированных программ, в том числе по ликвидации ямочности на городских дорогах, замене и установке недостающих барьерных ограждений и дорожных знаков, устройству освещения дорог, нанесению дорожной разметки.
В результате указанных мер, а также концентрации выделенных средств на наиболее важных объектах, несмотря на резкий рост автомобильного парка и жесткую ограниченность выделяемых финансовых ресурсов, удалось добиться некоторого улучшения эксплуатационного состояния сети автомобильных дорог городского округа.
В частности, анализ динамики транспортно-эксплуатационного состояния сети федеральных дорог свидетельствует, что за период с 2003 по 2008 годы доля протяженности федеральных дорог, не требующих ремонта дорожного покрытия, возросла с 15,1% до 26,5%. При этом доля участков с ровным покрытием увеличилась с 28,0% до 58,2%.
