Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования 14
1.1. Основные направления развития методов оценки прочности нежёстких 14 дорожных одежд
1.2. Обзор и анализ методов оценки прочности нежёстких дорожных одежд 17
1.3. Цель и задачи исследования 57
2. Теоретическое обоснование метода оценки прочности нежёстких дорожных одежд в разные сезоны года 59
2.1. Анализ факторов, влияющих на изменение модуля упругости нежёсткой дорожной одежды в различных погодно-климатических условиях 59
2.2. Оценка точности приведения результатов разновременных линейных испытаний дорожных одежд к сопоставимому виду с использованием контрольных точек 61
2.3. Разработка теоретических зависимостей для прогнозирования расчётных состояний дорожных конструкций по результатам испытаний в нерасчётные периоды года 69
2.3.1. Обоснование модели работы нежёсткой дорожной конструкции при изменении влажностных и температурных показателей 69
2.3.2. Приведение результатов полевых испытаний к расчётному году 82
2.4. Выводы по второй главе 86
3. Экспериментальное обоснование метода оценки прочности нежёстких дорожных одежд в нерасчётные периоды года 87
3.1. Планирование экспериментальных работ для уточнения принятой модели работы нежёсткой дорожной конструкции 87
3.2. Выбор оборудования, экспериментальных участков, режимов проведения обследований 93
3.3. Методика проведения экспериментальных работ по обоснованию возможности оценки прочности нежёстких дорожных одежд по результатам испытаний в нерасчётные периоды года 98
3.4. Методика проведения экспериментальных работ по повышению производительности полевых обследований при оценке прочности нежёстких дорожных одежд по результатам испытаний в нерасчётные периоды года 105
3.4. Выводы по третьей главе 112
4. Анализ результатов экспериментальных исследований и практические рекомендации по применению метода оценки прочности нежёстких дорожных одежд в разные периоды года 114
4.1. Анализ результатов экспериментальных исследований 114
4.1.1 Анализ результатов экспериментальных исследований, по обоснованию возможности оценки прочности нежёстких дорожных одежд на основе результатов их испытаний в нерасчётные периоды года 114
4.1.2. Анализ результатов экспериментальных исследований, по повышению производительности полевых работ при проведении полевых испытаний нежёстких дорожных одежд в нерасчётные периоды года 125
4.2. Особенности оценки прочности нежёстких дорожных одежд в нерасчётные периоды года 136
4.3. Экспресс-метод оценки прочности нежёстких дорожных одежд при проведении диагностики автомобильных дорог 140
4.4. Оценка экономического эффекта от проведения испытаний по оценке прочности нежёстких дорожных одежд в нерасчётные периоды года 148
5. Общие выводы 149
6. Литература 150
Приложения:
- Обзор и анализ методов оценки прочности нежёстких дорожных одежд
- Оценка точности приведения результатов разновременных линейных испытаний дорожных одежд к сопоставимому виду с использованием контрольных точек
- Выбор оборудования, экспериментальных участков, режимов проведения обследований
- Анализ результатов экспериментальных исследований, по обоснованию возможности оценки прочности нежёстких дорожных одежд на основе результатов их испытаний в нерасчётные периоды года
Введение к работе
Актуальность работы. Неудовлетворительное состояние значительной части сети автомобильных дорог Российской Федерации, недостаточная протяжённость и разветвлённость автомобильных дорог, постоянное увеличение воздействия транспортных нагрузок на существующую дорожную сеть и интенсивности грузового движения, дефицит средств на ремонт и содержание дорог привели к необходимости создания в дорожной отрасли системы управления состоянием автомобильных дорог. Такая система позволяет оптимизировать программу дорожных работ, обеспечить эффективность использования вкладываемых в эксплуатацию автомобильных дорог средств и гарантировать сохранность дорожной сети. Основой системы управления состоянием дорожной сети является диагностика автомобильных дорог.
Одним из важнейших показателей, оцениваемых при диагностике автомобильных дорог, является прочность дорожных конструкций. Именно на основе результатов оценки прочности нежёстких дорожных одежд принимаются решения о: необходимости усиления дорожной одежды, возможности проезда автотранспортных средств, перевозящих тяжеловесные грузы, сроках временного ограничения движения по недостаточно прочным участкам автомобильных дорог и другие решения, обеспечивающие возможность проезда по дороге с расчётной скоростью и сохранность автомобильных дорог.
Наряду с важностью рассматриваемого показателя, имеет место высокая трудоёмкость проведения обследований дорожных конструкций при оценке их прочности. Полевые испытания дорожных конструкций ориентированы на короткий расчётный период года - период наибольшего увлажнения грунта земляного полотна. Методика проведения испытаний требует непрерывных и трудоёмких измерений на обследуемых участках дорог в течение всего расчётного периода. Поэтому задача совершенствования метода оценки прочности за счёт обоснования возможности проведения испытаний в нерасчётные периоды года с целью уменьшения трудозатрат при сохранении точности результатов является актуальной.
Цель работы - обоснование и разработка метода оценки
прочности нежёстких дорожных одежд в нерасчётные периоды года
для повышения производительности работ при проведении полевых
испытаний. ____
Для достижения указанной цели необходимо-' бввМАф^шить
следующие задачи: j яивльмека |
| СПеі*«6їі>г/у, *
ад тт які]г( !
-
Обосновать возможность и разработать метод оценки прочности нежёстких дорожных конструкций по результатам полевых испытаний в нерасчётные периоды года;
-
Разработать методику рационального проведения испытаний дорожных конструкций в нерасчётные периоды года;
-
Обосновать и обеспечить необходимую точность полевых испытаний нежёстких дорожных конструкций кратковременным нагружением за счёт усовершенствования методики обработки получаемых результатов.
-
Разработать практические рекомендации по методу оценки прочности дорожных конструкций в нерасчётные периоды года.
Научная новизна работы состоит в развитии теоретических положений, касающихся оценки прочности дорожных конструкций на основе изучения влияния погодно- климатических факторов, транспортной нагрузки, а также анализа результатов полевых испытаний дорожных одежд в разные сезоны года.
Достоверность результатов подтверждена экспериментальными исследованиями в разные сезоны года и результатами диагностики федеральных автомобильных дорог.
Практическая ценность работы заключается в разработке метода оценки прочности дорожных конструкций в нерасчётные периоды года, обеспечивающего повышение производительности работ за счёт сокращения трудозатрат без изменения точности получаемых результатов.
Использование результатов работы. Результаты проведенных исследований использованы в нормативно-технических документах: «Рекомендации по оценке прочности нежёстких дорожных одежд методами статического и кратковременного нагружения» (утверждены Минавтодором РСФСР 06.04.83г.), «Указания по оценке прочности и расчёту усиления нежёстких дорожных одежд, ВСН 52-89» (Минавтодор РСФСР - М.: ЦБНТИ, 1989), РД 0219.1.21-2001 «Диагностика автомобильных дорог общего пользования» (Комитет по автомобильным дорогам при Министерстве транспорта и коммуникаций Республики Беларусь, Минск, 2001г.), ОДН 218.1.052-2002 «Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог» (Росавтодор - М.: Информавтодор, 2002), ОДН 218.1.052-2002 «Оценка прочности нежестких дорожных одежд» (Росавтодор -М.: Информавтодор, 2002), а также при оценке прочности автомобильных дорог в областях: Оренбургской (1985-198бгг.), Калининской (1987), Московской (1985-1989 гг.), а также при проведении ежегодной
диагностики сети федеральных автомобильных дорог (1994-1998гг. и 2001-2002гг.).
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на: научно-техническом семинаре «Повышение качества строительства автомобильных дорог в нечернозёмной зоне РСФСР» (Владимиравтодор, Владимирский политехнический институт-Владимир-1982г.); «VI конференции молодых учёных и специалистов» (НИИАТ - М.- июнь 1983г.); Всесоюзной конференции «Основные направления развития метрологии и стандартизации в строительстве» (Госстрой СССР - М. - сентябрь 1983 г.); X научно-технической конференции молодых учёных и специалистов «Перспективные пути сокращения трудовых, материальных и энергетических затрат на основе применения рациональных конструкций, материалов и технологий в области дорожного строительства» (ВДНХ СССР, МГП НТО AT и ДХ, Союздорнии - М. - декабрь 1985г.); научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (январь 1982г., январь 1986г., январь 1988г., январь 1990г., январь 2000г.); XI всесоюзной научно-исследовательской конференции «Перспективные экономичные и долговечные конструкции автомобильных дорог и технология их сооружения» (Союздорнии - М.- ноябрь, 1987г.); научно-технической конференции «Повышение качества строительства автомобильных дорог в нечернозёмной зоне РСФСР» (Суздаль - 1987г.); научно-технической конференции «Пути совершенствования эксплуатационных качеств автомобильных дорог и повышения безопасности движения» (Волгоград - 1989г.); тематической выставке «Развитие дорожного хозяйства в нечернозёмной зоне РСФСР» (объединённые павильоны «Строительство» и павильон «Транспортное строительство», ВДНХ СССР - М. - 1989); международной научно-техническая конференции «Диагностика и оценка состояния дорог» (политехнический университет г. Щецина, Польша - 2-6 апреля 1997г.); международной конференции «Финансирование и инвестирование в проекты по развитию транспортной инфраструктуры в странах СНГ» (международный институт экономических исследований Адама Смита, Австрия, Вена - 2-3 декабря 1997г.); Всероссийском совещании дорожников (Саратов - апрель 2000г.); научно-техническом семинаре «Совершенствование методов и способов диагностики и паспортизации автомобильных дорог и искусственных сооружений на них» (Саратов - 18-21 марта 2002г.); Международной научно-технической конференции «Диагностика и повышение потребительских качеств автомобильных дорог и мостов» (Минск -16-17 мая 2002г.); Всероссийской научно-технической конференции «Новые технологии конструкции и материалы при строительстве, ре-
конструкции и ремонте автомобильных дорог общего пользования Российской федерации» (Геленджик - 23 -27 сентября 2002 года); научно-практической конференции «Проблемы развития информационных и телекоммуникационных технологий и систем связи в дорожном хозяйстве России» (Тверь- 12-14 ноября 2002 г.).
На защиту выносится усовершенствованный Метод оценки прочности нежёстких дорожных одежд по результатам испытаний в нерасчётные периоды года, включающий:
-
Новую, экспериментально проверенную и уточнённую по результатам полевых испытаний теоретическую зависимость приведения результатов испытаний нежёстких дорожных конструкций к расчётному периоду года;
-
Методику проведения и обработки результатов испытаний дорожных конструкций в нерасчётные периоды года;
-
Методику приведения результатов испытаний нежёстких до-рбжных конструкций к расчётному году;
-
Методику обработки результатов линейных испытаний, выполненных методами статического и динамического нагруже-ния.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 печатных работ.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и общих выводов; содержит 162 страницы основного текста, 58 рисунков, 13 таблиц, список литературы из 117 наименований и 7 приложений на 38 страницах.
Обзор и анализ методов оценки прочности нежёстких дорожных одежд
Прочность нежёстких дорожных одежд определяется тремя критериями: напряжением сдвига в дискретных слоях и грунте земляного полотна, растягивающими напряжениями в связных слоях и общим модулем упругости дорожной конструкции.
Непосредственное измерение в полевых условиях показателей по первым двум критериям связано с большими трудозатратами. Поэтому на практике прочность дорожных одежд оценивают преимущественно по фактическому общему модулю упругости, определяемому по измеренным обратимым прогибам. Оценка состояния дорожных конструкций по кривизне дорожного покрытия пока находится на стадии изучения.
Оценка прочности нежестких дорожных одежд основана на сравнении фактических модулей упругости с требуемыми. Величину фактических модулей упругости определяют на основе измерения обратимых прогибов дорожной одежды под нормативной нагрузкой на характерных участках дороги [67].
Известно, что прочность дорожной конструкции в течение года подвержена существенным изменениям под воздействием погодно-климатических факторов. Минимальная прочность дорожной конструкции характерна для расчетного, как правило, весеннего периода года, характеризующегося наибольшим ослаблением дорожной конструкции. Этот период начинается с весеннего оттаивания грунта земляного полотна и заканчивается с установлением типичной для летнего периода влажности грунта земляного полотна. Во И-Ш дорожно-климатических зонах этот период длиться около месяца. Именно этому периоду должны соответствовать требуемые и фактические модули упругости дорожных конструкций, принимаемые в качестве показателей прочности дорожной одежды [4]. Известно, что величины обратимых прогибов, измеряемые в отдельных точках крайней правой полосы наката, зависят от целого ряда параметров (конструкция дорожной одежды, поперечный профиль дороги, грунт земляного полотна, условия водоотвода и др.)- Поэтому для оценки прочности дорожной конструкции обследуемую автомобильную дорогу разбивают на однородные (характерные) участки. На каждом характерном участке испытывают оптимальное количество точек. В соответствии с требуемой для данной категории автомобильной дороги надежностью, определяют фактический, обратимый прогиб на каждом характерном участке [67].
Это связано с многократным переходом температуры слоев дорожной конструкции через 0 С. При этом происходит многократное промерзание и оттаивание слоев дорожной конструкции в результате чего величина обратимого прогиба дорожной конструкции попеременно снижается и возрастает. В связи с этим фактические прогибы характерных участков, рассчитанные по обратимым прогибам, измеренным в любой определённый момент времени расчётного периода года, не могут характеризовать типичное состояние дорожной конструкции. Поэтому для приведения результатов линейных испытаний дорожных конструкций, проведенных в разное время расчетного периода, к сопоставимому виду, вносят поправки по результатам испытаний на контрольных точках, выбранных на каждом характерном участке. Систематические испытания дорожной конструкции на контрольной точке проводят в течение всего расчетного периода, что существенно усложняет полевые работы. По результатам испытаний на контрольной точке определяют типичное состояние дорожной конструкции в расчетный период года [67].
В целом, к недостаткам метода оценки прочности нежестких дорожных одежд в расчётный период года можно отнести: 1. Малую продолжительность расчетного периода, в течение которого выполняют полевые работы. 2. Необходимость ежедневных испытаний каждой контрольной точки в течение всего расчетного периода для учёта непрерывно изменяющегося состояния дорожной конструкции. 3. Высокая стоимость и малая производительность полевых работ. В разделе 1.1. изложены основные направления развития методов оценки прочности нежёстких дорожных одежд, направленные на устранение указанных недостатков. В данном разделе рассмотрим две группы методов, связанных с оценкой прочности нежёстких дорожных одежд по результатам испытаний, выполненных в нерасчётные периоды года. К первой группе методов, базирующихся на использовании детерминированных коэффициентов перехода от результатов испытаний, выполненных в нерасчётные периоды года, к расчётному периоду можно отнести раз 20 работки ХАДИ [9], РИСИ [38], Госдорнии [65], Каунасского политехнического института [58], НПО "Дорстройтехника" [53, 69 и 70], КаздорНИИ [52], МАДИ-ГТУ [88] и РУП «Белдорцентра» [25]. Рассмотрим основные особенности этих методов.
Анализируя зависимости на рис. 1.2 и 1.4 можно сказать, что они носят частный характер и справедливы только для конкретных условий, при которых были получены. На каждом опытном участке замеры проводились в одной точке и в основном в 1964 году. В 1963 году испытания проводились только с октября по декабрь, а в 1965 - только в январе и в апреле. Экспериментальные точки на рис. 1.2 соответствуют конкретным датам выполнения измерений.
Оценка точности приведения результатов разновременных линейных испытаний дорожных одежд к сопоставимому виду с использованием контрольных точек
Результаты оценки прочности нежестких дорожных одежд [4] существенно зависят от точности определения в полевых условиях фактических модулей упругости дорожных конструкций. Последние в значительной степени определяются величиной поправки, вносимой в результаты разновременных линейных испытаний с помощью коэффициентов изменения прогибов во времени, рассчитанных по данным измерений прогибов на контрольных точках [67].
Имеются несколько подходов к определению этих коэффициентов. Наилучшие результаты дает приведение к типичному состоянию дорожной конструкции, характеризуемому величиной модуля упругости Еср, при кото 62 ром воздействие фактического движения на момент испытаний эквивалентно суммарному воздействию того же движения при различных состояниях конструкции, определяемых на контрольных точках [4] . Значение Еср можно найти по величине средневзвешенной интенсивности расчетного движения Ncp, вычисляемой по формуле [4] т Мср = 0,04хМфх КЕіхіЕІ , (2.1) где: N j, - фактическая приведенная к расчетной нагрузке интенсивность движения автомобилей на полосу в период проведения полевых испытаний дорожных одежд, авт/сут ; KEj = —&- - коэффициент агрессивности воздействия расчетных нагрузок, показывающий во сколько раз воздействие нагрузок при эталонном состоянии одежды отличается от воздействия расчетных нагрузок при других состояниях; NEP - среднесуточная интенсивность движения расчетного автомобиля на полосу дороги в последний год эксплуатации дорожной конструкции с требуемым модулем упругости ЕТр = Ер, авт/сут ; NEj - то же, но с ЕТР = Ej, авт/сут ; ЕР - модуль упругости дорожной конструкции при эталонном состоянии, например, расчетный модуль упругости, МПа; Ej - то же на контрольной точке при і - м расчетном состоянии, МПа ; tEi - продолжительность і-го расчетного состояния дорожной одежды, сут.
Недостатком данного подхода является его трудоемкость, в частности, необходимость построения вспомогательного графика Е =ДТ) [67]. Подход, основанный на приведении результатов испытаний к состоянию конструкции, характеризуемому средневзвешенной величиной обратимого прогиба ( ), на контрольной точке в расчетный период реализуется формулой [4].
Недостатком данного подхода является то, что различные но модулю упругости состояния дорожной одежды считаются тут равноценными в отношении пропуска транспортных средств. Это противоречит существующему подходу к назначению требуемой прочности дорожных одежд [4] , в результате чего состояние дорожной конструкции, характеризуемое величиной , должно отличаться от типичного для расчетного периода года.
Учитывая простоту последнего способа, целесообразно оценить возможность использования его на практике. Для оценки погрешности, возникающей при использовании формулы (2.2), по отношению к результатам, получаемым при использовании формулы (2.1), с помощью специальной вычислительной программы были обработаны результаты испытаний, проведенных на 32 контрольных точках. Результаты обработки полученных данных показали, что различие в значениях Еср и Е могут достигать 50%. Интересно отметить, что для 19 контрольных точек получена регрессионная зави симость Е =1,14 Еср с погрешностью 5%. Анализ показал, что все эти 19 точек расположены на участках дорог, проходящих в насыпи высотой до 2 м. Состояние обочин, откосов и боковых канав - хорошее. На всех участках было соблюдено требование СНиП И-Д.5-72 к возвышению низа дорожной одежды. Там, где были расположены остальные 13 контрольных точек, одно или несколько из этих условий не выполнялось.
Отсюда следует, что формула (2.2) не всегда удовлетворяет по точности. В то же время расчеты, необходимые для реализации точного подхода, можно значительно упростить. Заметим, что величину Еср определяют в тот момент, когда значение приведенной интенсивности движения Nj, соответствующее і- му значению модуля упругости на контрольной точке Ej становится численно равным величине Ncp. Приведенную интенсивность движения транспортного потока на полосу дороги Nj определяют по формуле [4].
Таким образом, точный подход к определению типичного состояния дорожной конструкции, характеризующегося модулем упругости (Еср), реализуется одной аналитической зависимостью, исходные данные для которой снимаются со ступенчатой эпюры графика "прогиб-время" [67], построенного по результатам испытаний на контрольной точке. Точность определения величины Еср зависит от того, насколько правильно определены границы расчетного периода. Эти границы в общем виде определяются следующим условием [4]: NET =0,2xNEFxNt , (2.9) где: NET - приведенная интенсивность движения транспортного потока на полосу дороги, соответствующая модулю упругости дорожной конструкции Ет, при котором еще требуется учет воздействия фактического движения на дороге, авт/сут. Для анализа формулы (2.9) преобразуем ее следующим образом: Ej-A+B Ер-А+В 10 в =0,2x10 в хЫф , (2.10) откуда получим: Ет = Ер-В(1ёКф-0,7) , (2.11) Для оценки влияния погрешности в определении Ет на величину Еср с использованием вычислительной программы были обработаны результаты испытаний на 32 контрольных точках. Задаваясь значениями обратимого прогиба т (соответствующего Ет), по дискретному ряду прогибов с интервалом 5% определяли погрешность в значениях Еср. На рис. 2.1 дан пример результатов такой обработки нескольких контрольных точек. Он свидетельствует о том, что погрешность в определении значения т (или Ет) равная 5%, может привести к погрешности Еср до 14%.
Выбор оборудования, экспериментальных участков, режимов проведения обследованийe
Основные экспериментальные работы были проведены на участках ав томобильных дорог, расположенных в Сергиев-Посадском, Волоколамском, Дмитровском, Рузском, Клинском и Ногинском районах Московской области, а также во Владимирской, Тверской и Оренбургской областях. Часть экспериментальных работ была выполнена в на дорогах Новосибирской, Челябинской и Магаданской областей, а также на дорогах Хабаровского края. Всего было обследовано более ста характерных участков дорог, на каждом из которых были закреплены от 1 до 6 контрольных точек. Экспериментальные участки располагались на дорогах I — IV категорий. До начала проведения испытаний опытные участки были размечены белой краской (рис. 3.5). Кон I трольные точки выбирали на правой полосе наката в местах, характеризую щихся разными дефектами дорожного покрытия. Отдельные участки находилась под постоянным наблюдением сроком до 8 лет. На них проводили наиболее подробные исследования. На остальных участках проводились менее подробные обследования для проверки полученных зависимостей.
Усовершенствованная многоопорная рейка конструкции Союздорнии максимально охватить возможный диапазон по типам поперечного профиля земляного полотна, конструкциям дорожных одежд, типам грунта земляного полотна, состоянию водоотвода, состоянию поверхности покрытия по видам дефектов, интенсивности и состава дорожного движения. В частности, испытывали участки, расположенные в насыпи, выемке и в нулевых отметках, земляное полотно которых сложено из различных видов суглинков, супесей и песка, с обеспеченным и необеспеченным водоотводом, с различными дефектами дорожного покрытия. Конструкции дорожных одежд на выбранных участках имели следующие толщины конструктивных слоев: асфальтобетонное покрытие толщиной 5-20 см., устроенное на щебеночном основании 12-30 см., или на булыжной мостовой, или на обработанном щебне (толщиной 15-20 см), с подстилающими слоями из песка толщиной до 50 см., уложенными на земляное полотно из песчаного, супесчаного или суглинистого грунтов.
Испытание дорожных конструкций выполняли с использованием передвижной дорожной лаборатории модели КП-502МП, оснащённой установкой динамического нагружения УДН-НК и штамповым оборудованием (см. рис. 2.8), прицепной установки динамического нагружения «Дина-3» (см. рис. 2.9), и длиннобазового прогибомера модели КП-204 (см. рис. 2.11). Обследования проводили как в расчётный период года, так и после его окончания вплоть до наступления заморозков для охвата максимального диапазона по-годно-климатических условий.
Температуру дорожного покрытия определяли электрическим поверхностным полупроводниковым термометром ЭТП-М (рис. 3.8). Для определения толщин и состояния материала конструктивных слоев дорожных одежд, а также для взятия проб грунта, в дорожной одежде были пробурены скважины (рис. 3.9) либо отрыты шурфы на обочине рядом с кромкой дорожного покрытия (рис. 3.10). В некоторых случаях использовали ручной бур геолога (рис. 3.11). Взвешивание бюксов с пробами грунтов проводили непосредственно в передвижной лаборатории (рис. 3.12). Пробы грунта для определения его влажности брали непосредственно под дорожной одеждой и с глубин 0,25м, 0,75м и 1м от низа дорожной одежды. После проведения работ, для защиты от проникновения воды, все скважины и керны плотно закрывали.
Для обоснования возможности корректировки линейных испытаний, проведенных в разные периоды года, по результатам испытаний на контрольных точках, полученным в этот же период времени, испытания опытных участков автомобильных дорог проводили в период с апреля по октябрь. При этом на каждом характерном участке дороги наблюдали одновременно за несколькими контрольными точками. Контрольные точки выбирали на полосах наката в местах с различным состоянием дорожного покрытия по виду дефектов с тем, чтобы можно было отследить влияние вида дефекта на модуль упругости дорожной конструкции. На каждой контрольной точке определяли величину обратимого прогиба, температуру покрытия, толщину дорожной одежды и относительную влажность образцов грунта, отобранного из земляного полотна. Образцы грунта брали как из скважины, пробуренной рядом с контрольной точкой, так и из шурфа, вырытого на обочине, напротив контрольной точки. Образцы грунта брали непосредственно под дорожной одеждой, а так же на глубине 0,25, 0,5м и 1м от поверхности земляного полотна. По результатам испытаний производили сравнение изменения относительной влажности образцов грунта земляного полотна, взятых в пробуренной скважине и в отрытом шурфе. Причём измерения проводили в расчётный и нерасчётный периоды года при одинаковой температуре асфальтобетонного покрытия.
Анализ результатов экспериментальных исследований, по обоснованию возможности оценки прочности нежёстких дорожных одежд на основе результатов их испытаний в нерасчётные периоды года
Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что весеннее ослабление дорожных одежд на разных участках дорог имеет различный характер. Так, например, было установлено, что на мощных капитальных дорожных одеждах (общей толщиной более 90 см и с толщиной битумо-содержащих слоев более 15 см), расположенных в насыпи и имеющих укрепленные обочины, обратимые прогибы, характеризующие весеннее ослабление дорожной одежды лишь ненамного превышают значения, характерные для летнего периода года (рис. 4.1).
Испытания проводили методом нагружения колесом автомобиля с использованием в качестве нагрузки автомобиль МАЗ-503А. Возможно, что для проработки таких мощных дорожных конструкций на всю их толщину, испытания следует проводить с использованием нагрузки более 5 тс на колесо автомобиля. Данный вопрос нуждается в дополнительном исследовании.
В обоих рассмотренных случаях величина обратимых прогибов в расчётный период года несущественно отличается от прогибов измеренных в летний период. В тоже время, согласно [67], оценку прочности в рассмотренных случаях не проводят. В первом случае, в связи с тем, что дорожная конструкция заведомо прочная и не имеет на покрытии дефектов прочностного характера (для рассмотренных случаев), а во втором случае, в связи с тем, что до начала проведения оценки прочности дорожной одежды необходимо выполнить работы по обеспечению водоотвода.
Анализ полученных зависимостей подтвердил гипотезу о наличии пропорциональной связи между фактическими модулями упругости (прогибами) и обратимыми модулями упругости (прогибами) на контрольных точках, выбранных случайным образом в местах с наиболее развитыми дефектами покрытия (см. пп. 2.14). Однако максимальная погрешность этих зависимостей в отдельных случаях достигала 20%. В тоже время, если на график вынести значения обратимых прогибов только тех контрольных точек, на которых величина прогиба в нерасчётный период года отличается от фактического прогиба характерного участка не более чем на 10% (рис. 4.4), то максимальная погрешность регрессионных зависимостей не превышает ±5% (рис. 4.5), что соответствует принятой в настоящее время точности расчётов.
При многократных повторных испытаниях контрольных точек методом статического нагружения возникали трудности с определением площади отпечатка колеса автомобиля и с точной установкой его на эти точки. В Приложении 1 приведен вывод зависимости, позволяющей использовать для испытаний вместо автомобиля с десятитонной осевой нагрузкой автомобили с осевой нагрузкой от бтс до 1 Отс, и вовсе отказаться от определения площади отпечатка колеса автомобиля. Анализ результатов повторных испытаний на контрольных точках позволил также установить, что их испытания можно проводить, устанавливая щуп прогибомера не на круг диаметром 10 см [4], а на полосу размером 20x10 см, вытянутую вдоль дороги (Приложении 2). При этом погрешность измерений, по сравнению с действовавшими рекомендациями [4 и 64], не увеличилась, а производительность работ при проведении повторных испытаний на контрольных точках увеличивается на 30%.
Экспериментальная проверка теоретически полученной методики приведения модуля упругости дорожной одежды на контрольной точке в нерасчётный период года к модулю упругости этой же точки в расчётный период (см. формулу 2.18) в целом нашла подтверждение. С целью уточнения этой зависимости были определены модули упругости дорожных конструкций на контрольных точках при одинаковой температуре дорожного покрытия, но при разной относительной влажности грунта земляного полотна в расчётный и нерасчётный период года. В результате сопоставления измеренных и рассчитанных значений модуля упругости дорожных конструкций при разной влажности грунта земляного полотна был получен уточняющий зависимость (2.17) коэффициент (Кг) равный 2,15 для суглинков, супесей пылеватых, тяжёлых и равный 1,5 для супесей лёгких и песчаных грунтов.
