Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. Обоснование необходимости использования расчетных характеристик, полученных экспериментальным путем, при расчете и конструировании 12
1.1. Принципы конструирования и расчета нежестких дорожных одежд 12
1.2. Анализ причин, обусловливающих недостаточную надежность запроектированных дорожных одежд 22
1.3. Цель и задачи исследования 38
2. Оценка влияния расчетных характеристик конструктивных слоев на деформационно-прочностные характеристики дорожной одежды 39
2.1. Распределение усилий и напряжений в конструкции дорожной одежды нежесткого типа 42
2.2. Влияние изменений толщины слоев и их расчетных характеристик на уровень надежности дорожных конструкций 48
2.3. Оценка значимости расчетных характеристик различных конструктивных слоев
2.4. Выводы по главе 60
3. Экспериментально - теоретическое обоснование определения расчетных характеристик конструктивных слоев 62
3.1. Методы определения расчетных характеристик слоев дорожной одежды 66
3.2. Использование метода вдавливания сферического штампа для определения расчетных характеристик конструктивных слоев: грунта земляного полотна, основания дорожной одежды, асфальтобетонных покрытий 75
3.2.1. Обоснование размеров сферического штампа 80
3.2.2. Определение расчетных значений модуля упругости слоя с использованием метода сферического штампа 84
3.2.3. Определение расчетного значения коэффициента Пуассона 85
3.2.4. Определение угла внутреннего трения и сцепления слоя 87
3.3. Экспериментальные исследования по определению расчетных характеристик конструктивных слоев 90
3.4. Выводы по главе 95
4. Особенности проектирования и расчета нежестких дорожных одежд на основе характеристик конструктивных слоев, полученных эксперимен тальным путем 97
4.1. Формирование исходной базы данных для расчета дорожной одежды 100
4.2. Расчет конструкции на основе расчетных характеристик, полученных в результате испытаний 102
4.3. Контроль качества устройства конструктивных слоев 108
4.4. Выводы по главе 111
Заключение 113
Библиографический список 114
Приложение 1. Изменение эквивалентного модуля упругости в зависимости от изменения модуля упругости слоя и его толщины 135
Приложение 2. Влияние изменения толщины и модуля упругости конструктивного слоя 138
Приложение 3. Средние значения реальных расчетных характеристик конструктивных слоев полученных методом вдавливания сферического штампа 140
Приложение 4. Испытательные установки и методика проведения испытаний методом вдавливания сферического штампа 143
Приложение 5. Рекомендации по применению вдавливания
сферического штампа для контроля качества устройства конструктивных
слоев дорожной одежды 151
Акты
- Анализ причин, обусловливающих недостаточную надежность запроектированных дорожных одежд
- Влияние изменений толщины слоев и их расчетных характеристик на уровень надежности дорожных конструкций
- Использование метода вдавливания сферического штампа для определения расчетных характеристик конструктивных слоев: грунта земляного полотна, основания дорожной одежды, асфальтобетонных покрытий
- Расчет конструкции на основе расчетных характеристик, полученных в результате испытаний
Введение к работе
Актуальность работы. Общая тенденция автомобилестроения, связанная с увеличением грузоподъемности, повышением скорости и безопасности движения, предопределяет необходимость строительства большого количества новых дорог и содержания существующих.
Значительно возросшая интенсивность движения увеличивает силовые воздействия на проезжую часть и на конструкцию дорожной одежды в целом.
В настоящее время предъявляют высокие требования к транспортно-эксплуатационному состоянию автомобильных дорог и, в большей мере, к характеристикам конструктивных слоев дорожных одежд. Для Российской Федерации, исходя из погодно-климатических условий, наиболее распространенными являются дорожные одежды нежесткого типа. В существующей нормативной базе по конструированию и расчету нежестких дорожных одежд (ОДН 218.046-01, ранее ВСН 46-83) сложились определенные несоответствия между показателями свойств материалов и теми необходимыми характеристиками, которые отражают их свойства и используются при расчете.
Таким образом, для повышения качества проектирования дорожных одежд и технологии строительства необходима разработка методов оценки расчетных характеристик конструктивных слоев: модуля упругости и деформации, угла внутреннего трения, сцепления между частицами материала, прочностных показателей в виде предельных напряжений, значения коэффициента Пуассона, которые бы позволяли получать адекватные показатели свойств и могли бы являться расчетными при проектировании и контролируемыми в процессе строительства и эксплуатации.
Цель диссертационной работы состоит в совершенствовании определения расчетных характеристик слоя щебеночного основания, песчаного подстилающего слоя и грунта земляного полотна нежестких дорожных одежд методом вдавливания сферического штампа.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
установить аналитические зависимости диапазона изменения прочности конструкции в зависимости от толщины слоев и модуля упругости;
обосновать величины нагрузок и параметры сферического штампа, учитывающие характеристики материала слоя, для испытания щебеночного основания, песчаного подстилающего слоя и грунта земляного полотна с целью определения модуля упругости, угла внутреннего трения и коэффициента сцепления между частицами материала;
обосновать циклическое приложение нагрузок при исследовании конструктивных слоев щебеночного основания, песчаного подстилающего слоя и грунта земляного полотна для определения прочности ненарушенной структуры;
произвести учет напряжений на границе контакта конструктивных слоев в методе расчета конструкции нежестких дорожных одежд;
разработать методику применения вдавливания сферического штампа для контроля качества устройства конструктивных слоев нежесткой дорожной одежды.
Научная новизна работы состоит в следующих положениях:
предложены аналитические зависимости диапазона изменения прочности конструкции в зависимости от толщины слоев и модуля упругости;
обоснованы величины нагрузок для испытания щебеночного основания, песчаного подстилающего слоя и грунта земляного полотна с целью определения модуля упругости, угла внутреннего трения и коэффициента сцепления между частицами материала;
определены параметры сферического штампа для испытания конструктивных слоев щебеночного и песчаного основания, грунта земляного полотна, учитывающие характеристики материала слоя;
обосновано циклическое приложение нагрузок при исследовании конструктивных слоев щебеночного основания, песчаного подстилающего слоя и грунта земляного полотна для определения прочности ненарушенной структуры;
впервые предложен учет напряжений на границе контакта конструктивных слоев при расчете конструкции нежестких дорожных одежд;
разработана методика применения вдавливания сферического штампа для контроля качества устройства конструктивных слоев дорожной одежды.
Достоверность полученных результатов обеспечена применением научно обоснованных методов экспериментальных исследований, математического и регрессионного анализа результатов, статистической обработкой полученных данных, обеспечивающей доверительную вероятность 0,95, экспериментальной и опытной проверкой результатов исследований и использованием современного измерительного оборудования, а также согласованностью основных положений работы с результатами исследований других авторов.
Реализация работы. Методика определения расчетных характеристик грунта земляного полотна, слоев основания и покрытия с применением сферического штампа апробирована при строительстве элементов транспортной развязки на км 208+192 автомобильной дороги М-6 «Каспий» в Рязанской области, а также при ремонте и реконструкции участков автомобильных дорог в Тамбовской и Липецкой областях. Расчет конструкций нежесткой дорожной одежды с учетом напряжений на границе контакта был применен в ООО «Центр Дорпроект», а также используется в учебном процессе Воронежского ГАСУ в лекционных курсах, на лабораторных и практических занятиях по дисциплине «Основы проектирования автомобильных дорог» для специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы».
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на всероссийских научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов университета с участием представителей исследовательских, проектно-конструкторских, строительных и общественных организаций «Инновации в сфере науки, образования и высоких технологий» Воронежского ГАСУ (2007 - 2011 гг.), международной научно-технической конференции «Молодежь и научно-технический прогресс в дорожной отрасли юга России» (Волгоград, 2010), научно-практическом семинаре «Применение новейших технологий и материалов в дорожном строительстве» (Саратов, 2010), II международной научно-практической
конференции «Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах» (Брянск, 2010). На защиту выносятся:
аналитические зависимости диапазона изменения прочности конструкции в зависимости от толщины слоев и модуля упругости;
математическая модель вдавливания сферического штампа в деформируемую среду щебеночного основания, песчаного подстилающего слоя и грунта земляного полотна;
обоснование применения метода вдавливания сферического штампа с определением величины нагрузок для щебеночного слоя основания, песчаного подстилающего слоя и грунта земляного полотна с целью определения модуля упругости, угла внутреннего трения и коэффициента сцепления;
результаты определения расчетных характеристик конструктивных слоев нежестких дорожных одежд, полученные в ходе испытаний;
метод расчета конструкции нежесткой дорожной одежды с учетом напряжений на границе контакта конструктивных слоев;
методика применения вдавливания сферического штампа для контроля качества устройства конструктивных слоев дорожной одежды.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 10 научных работ общим объемом 158 страниц. Личный вклад автора составляет 88 страниц. Пять статей опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК: «Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура»; «Строительство и реконструкция»; «Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура»; «Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета».
В статьях, опубликованных в рекомендуемых ВАК изданиях, изложены основные результаты: в работах [1, 3, 4] обоснована возможность применения метода вдавливания сферического штампа для определения основных расчетных характеристик конструктивных слоев нежестких дорожных одежд; в [2, 5] отражены особенности проектирования и определения основных расчетных характеристик конструктивных слоев нежестких дорожных одежд, а также приведены некоторые результаты испытаний.
Объем работы. Диссертационная работа общим объёмом 164 страницы машинописного текста состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 178 наименований, 5 приложений. В текст диссертации включено 15 таблиц и 19 рисунков.
Анализ причин, обусловливающих недостаточную надежность запроектированных дорожных одежд
Решение теоретических вопросов позволило разработать обоснованные методы конструирования и расчета нежестких дорожных одежд, которые нашли свое применение в нормативных документах России [35, 107] и многих стран мира.
В соответствии с этими положениями дорожная одежда рассматривается как многослойная конструкция, у которой отдельные элементы - слои -должны воспринимать нагрузку комплексно, то есть во взаимосвязи друг с другом. В то же время у каждого конструктивного слоя (или группы слоев) имеется свое особое предназначение.
Верхние асфальтобетонные слои покрытия отвечают за обеспечение потребительских свойств дороги - ровности, комфортности движения, шероховатости, сцеплению с колесом автомобиля и, в конечном итоге, безопасности движения. В то же время данные слои в первую очередь воспринимают погодно-климатические изменения, а также воздействия нагрузок от автотранспортных средств и обеспечивают более равномерное распределение напряжений на нижележащие слои дорожной одежды.
Слои основания, их качество и качество применяемых материалов в главной степени отвечают за прочностные свойства всей конструкции. Работая совместно со слоями покрытия, они должны воспринимать все расчетные нагрузки от проходящих транспортных средств и работать по расчету [36] в упругой стадии без возникновения остаточных деформаций, обеспечивая тем самым прочность дорожной одежды в целом.
Дополнительные слои основания (как правило, песчаные) и земляное полотно отвечают за обеспечение водно-теплового режима дорожной одежды, а также земляного полотна в неблагоприятные периоды года. При этом на пограничных участках данных слоев не должно возникать напряжений, превышающих их расчетные характеристики, что обеспечивается всей конструкцией дорожной одежды. При конструировании соблюдаются следующие условия: - прочностные показатели (модули упругости) конструктивных слоев понижаются сверху вниз, разница в модулях упругости соседних слоев не должна изменяться более чем в 4-5 раз; - минимальная и максимальная толщина конструктивных слоев назначается в соответствии с технологией их укладки и уплотнения, но не менее чем 1,5 размера наиболее крупной фракции применяемого в слое минерального материала; - общая толщина верхних слоев с органическим вяжущим назначается в зависимости от требуемого модуля упругости дорожной одежды. Теоретические принципы конструирования и расчета нежестких дорожных одежд предполагают работу всей дорожной одежды на расчетный период в упругой стадии. Основной расчетной характеристикой является требуемый модуль упругости на поверхности дорожной одежды, который устанавливается в зависимости от числа воздействий расчетной нагрузки (при перспективном повышении интенсивности) с учетом требуемого уровня надежности и коэффициента прочности [107]. Учитывая нестабильность свойств материалов слоев во времени, вследствие воздействия нагрузок от транспортных средств в сочетании с погодно-климатическими факторами нормативными документами [107] вводятся следующие допущения: - нежесткие дорожные одежды на дорогах I и II категории проектируются из условия недопущения накопления остаточных деформаций в течение периода их эксплуатации до первого капитального ремонта; - дорожные одежды на дорогах III-У категорий проектируются с учетом возможного возникновения остаточных деформаций, ограниченных допусками по ровности проезжей части; - дорожные одежды на дорогах IV и V категорий в отдельных случаях в целях снижения строительных затрат при соответствующих обоснованиях допускается проектировать с учетом ограничения движения по интенсивности и Грузоподъемности транспортных средств в неблагоприятные периоды года.
Принятые методы расчета нежестких дорожных одежд основываются на положениях теории упругости для многослойного полупространства [153].
Согласно ОДН 218.046-01 [107] расчет нежестких дорожных одежд производится на многократное воздействие динамических нагрузок, а также статических нагрузок на остановках общественного транспорта, на подходах к перекресткам и к пересечениям с железной дорогой. На основании теоретических положений о работе конструкции под нагрузкой в соответствии с нормативными документами [107] расчет выполняется по трем критериям прочности; по критерию упругой работы при многократном воздействии расчетной нагрузки (расчет по упругому прогибу); по критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям, отражающему условие ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций (формоизменения) под воздействием многократных кратковременных нагрузок; по критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки, отражающему сопротивление этих слоев усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их сплошности и снижение распределяющей способности.
Во всех случаях расчетная нагрузка представлена в виде равномерно распределенной, действующей через жесткий круглый штамп на слоистую среду.
Расчет прочности конструкции в целом без рассмотрения механизма нарушения прочности ведут по допустимому упругому прогибу (или требуемому общему модулю упругости). При этом по полуэмпирическим формулам (1.1) и (1.2) уточняется толщина конструктивных слоев, назначенная при конструировании дорожной одежды.
Влияние изменений толщины слоев и их расчетных характеристик на уровень надежности дорожных конструкций
А.В. Смирновым [140, 143] также рассматривается напряженно-деформированное состояние сплошных и слоистых сред при динамическом ударе. Напряжение и перемещение при высоких скоростях движения отличаются от «квазистатических» напряжений, так как имеют волновую природу, определяемую ударом. В реальных дорожных конструкциях данный вид нагружения может возникать при прохождении эксплуатационных нагрузок по поверхности покрытия с высокими скоростями. Отмечается, что при хорощей ровности покрытия данный вид нагружения не наблюдается, а возникает лищь в период разрушения покрытия. Математическому моделированию поведения дорожной конструкции под нагрузкой посвящены работы С.К. Илиополова [52, 53]. Им были созданы механико-математические модели системы "дорожная одежда - грунт" различного уровня. С их помощью описаны основные особенности поведения элементов системы при статическом и динамическом нагружениях на основании теорий упругости и вязкоу пру гости.
К рассмотрению были приняты плоская модель и модель неограниченного многослойного полупространства. Отмечено, что плоская механико-математическая модель, основанная на использовании краевой задачи вязко-упругости, достаточно точно учитывает реальное состояние конструкции в плоском сечении. Ее основным недостатком является невозможность учета изменения напряженно-деформированного состояния вдоль конструкции, а также необходимость задания нагрузки, постоянной в любом ее сечении, и невозможностью описания эффектов, связанных с движением нагрузки.
Следующим уровнем модели является представление всей конструкции как многослойного полупространства с плоскопараллельными границами. Данная модель позволяет эффективно строить рещения и исследовать требуемые характеристики динамического напряженно-деформированного состояния.
Поставленные автором численные эксперименты, на основе которых было определено влияние динамики нагружения системы, определяемой скоростью движения нагрузки, ровности поверхности, сопутствующей вибрации, на количественные и качественные характеристики напряженно-деформированного состояния ее элементов. В результате была выявлена тенденция к появлению и развитию отрыва слоев друг от друга вблизи боковой кромки. Также рассматривалось рещение задачи о воздействии подвижной нагрузки на конструкцию дорожной одежды при прохождении через неровность покрытия. Воздействие оценивалось через давление колеса на покрытие. Отмечено, что сравнительно малая неровность может увеличивать давление на покрытие (по сравнению со статическим) в десятки раз [53]. Макси 48 мум давления приходится либо на саму поверхность, либо (при высоких скоростях) на пространство за ней.
При решении задачи динамического воздействия подвижной нагрузки была дана характеристика генерируемых ею частотных колебаний, оказывающих влияние на поверхностные свойства асфальтобетона. Также особенностью напряженно-деформированного состояния системы является возможность подвижной нагрузки генерировать движущуюся волну «выпучивания» перед собой.
Данное свойство имеет большое значение при оценке напряженно-деформированного состояния верхних слоев покрытия при движении с высокими скоростями нагрузок больших уровней. Волна «выпучивания» становится более выраженной в зонах торможения большегрузного транспорта.
А.В. Смирновым в работе [140] предлагается метод расчета дорожной одежды с учетом накопления остаточных деформаций. Им отмечено, что в действующем методе расчета, в основу которого положена теория упругости, не отражается возможность накопления остаточных деформаций конструкций дорожной одежды во времени.
Влияние изменений нолщины слоев и их расчетных характеристик на уровень надежности дорожных конструкций Основным показателем, оценивающим транспортно-эксплуатационное состояние автомобильной дороги, является ровность. Сохранение эксплуатационных качеств автомобильной дороги в процессе длительной эксплуатации возможно лишь при учете механики накопления пластических деформаций во всех конструктивных слоях дорожной одежды и более жестких требованиях, предъявленных к материалам, применяемым в дорожном строительстве. При этом необходимо учитывать способность материалов в различной степени проявлять упругие и пластические свойства. Степень их проявления зависит от уровня напряжений, числа и длительности загружений. Таким образом, учитывая число и время нагружений, упругие и вязко-упругие свойства материала и используя теорию наследственной ползучести и соотношение Больцмана - Вольтерра при моделировании упругопластиче-ских свойств материалов, общую относительную деформацию определяем где К - предел прочности материала на сжатие; Еу и Ед - модули упругости и деформации; У - напряжение сжатия; N - число нагружений, которые должен выдержать материал до разрушения; п - реализованное число нагружений; t - время действия напряжения; tp - время релаксации напряжений.
Использование метода вдавливания сферического штампа для определения расчетных характеристик конструктивных слоев: грунта земляного полотна, основания дорожной одежды, асфальтобетонных покрытий
Следует также отметить, что в местах воздействия штампа может быть различное соотношение частиц материала конструктивного слоя, поэтому при однократном нагружении штампа статической нагрузкой значения показателей деформаций в различных точках конструктивного слоя будут значительно отличаться друг от друга. Этот недостаток можно свести к минимуму при циклическом нагружении сферического штампа постоянной нагрузкой (рис. 3.2) в одной точке испытания.
В случае неоднократно воздействия на полупространство жесткого сферического штампа постоянной нагрузкой происходит накопление остаточных деформаций. При этом увеличивается площадь сферической поверхности, через которую передается давление на поверхность полупространства, снижаются напряжения в слое материала. В конечном итоге после п циклов нагружений под жесткой поверхностью штампа формируется область, характеризующаяся установившимися напряжениями a = a , которые не превос п у ходят упругих характеристик материала. Данные напряжения могут рассматриваться как прочность ненарушенной структуры материала ту = [R]. При этом достигается плотное прилегание штампа к поверхности материала конструктивного слоя, а сформировавшаяся сфера сводит к минимуму влияние неоднородности материала на результаты испытания. Практическое отсутствие остаточных деформаций позволяет рассматривать материал конструктивного слоя как упругое полупространство. Именно после п числа приложения нагрузки следует определять модуль упругости материала слоя. Напряжения считаются установившимися, когда величина остаточных деформаций составляет меньше 2-5% от упругой деформации.
Распределение напряжений под сферическим штампом приближается к распределению напряжений от действия автомобиля, поэтому для определения реальных расчетных характеристик конструктивных слоев целесообразно использовать сферический штамп. Давление при этом имеет максимальное значение в центре площадки соприкасания и равно 1,5рср, на окружности контакта с поверхностью давление обращается в нуль. Эпюра распределения давления представляет поверхность полусферы, опирающейся на эту окружность.
По всей плоскости, ограничивающей полупространство, вне области за-гружения отсутствуют нормальное напряжение az и касательное напряжение xpz, а напряжения арИ аф равны по величине и противоположны по знаку.
Для обоснования оптимальных размеров штампа и величины силы О был проведен численный эксперимент. В соответствии с аналитическим решением и поставленной задачи была составлена программа для ПЭВМ. За основу было положено определение области упругого полупространства по формульным зависимостям (3.29) и (3.31) были определены значения напряжений GZ И тр при различных диаметрах штампа. При этом напряжения az откладываются по оси z, а ар при z=0 по оси х.
Расчет ведется при величине погружения сферического штампа на глубину 5=2 мм, соответственно z=0 по формуле az=0=-3/2Pcp. Находим S=z/a. На основе полученных значений находим напряжение azi, расположенных по оси z под сферическим штампом. Распределение напряжений в горизонтальной плоскости ар0 определяем по формуле (3.31). При этом коэффициент Пуассона принимался равным v=0,3. В точке соприкасания сферического штампа напряжение ар0=4,5 МПа. Расстояние от центра площади основания
Анализ напряженного состояния по глубине и в горизонтальной плоскости проводился при различных диаметрах сферического штампа 100; 150; 200; 250; 300 мм. На основе полученных данных была произведена оценка распределения напряжений az и ар. Оптимальным является диаметр сферического штампа в пределах от 100 до 150 мм (табл. 3.1). При диаметре сферического штампа D=100 мм величина отпечатка d = 14 мм, величина нагрузки Q= 1847,3 Н. Вертикальные сжимающие напряжения az на глубину 45 мм имеют значения, равные одной десятой напряжений ov=0,4 Мпа, возникающих непосредственно под поверхностью сферического штампа az0=4,5 МПа. В горизонтальной плоскости при р=а+20 ар=0,1 МПа, а при р=0 az=4,5 МПа.
При диаметре сферического штампа D=150 мм величина отпечатка а=17,2 мм, величина нагрузки Q=2788 Н. Вертикальные сжимающие напряжения az на глубине 50 мм az=0,48 МПа.
При назначении радиуса сферического штампа целесообразно учитывать зерновой состав испытываемого материала. Для материалов, в состав которых входит фракционированный щебеночный материал, следует выдерживать условие, чтобы размер отпечатка при полном погружении штампа был сопоставим с максимальным размером щебеночной фракции, то есть чтобы соблюдалось условие
Расчет конструкции на основе расчетных характеристик, полученных в результате испытаний
Вследствие высоких требований, предъявляемых к каждому конструктивному слою, необходимо осуществлять своевременный контроль качества устройства конструктивных слоев на основе пробного устройства конструктивных слоев на одной захватке земляного полотна, дополнительного слоя основания, основания и покрытия, послойно определяя основные расчетные характеристики.
На основании полученных характеристик в натурных условиях необходимо производить их сравнение с результатами лабораторных испытаний. При значительной разнице между полученными значениями необходимо уточнять технологию возведения каждого конструктивного слоя и качество применяемых материалов, а затем производить пересчет всей конструкции с уточнением толщин конструктивных слоев и проверки напряжений на границе слоев.
При операционном контроле качества работ по устройству дорожной одежды следует контролировать каждый укладываемый слой не реже чем через каждые 100 м.
Плотность грунта следует контролировать в каждом технологическом слое по оси земляного полотна и на расстоянии 1,5-2,0 м от бровки, а при ширине слоя более 20 м - также в промежутках между ними.
Контроль плотности грунта необходимо производить на каждой сменной захватке работы уплотняющих мащин, но не реже, чем через 200 м, при высоте насыпи до 3 м и не реже, чем через 50 м, при высоте насыпи более 3 м. Контроль плотности верхнего слоя следует производить не реже, чем через 50 м.
Контроль влажности используемого грунта следует производить, как правило, в месте его получения (в резерве, карьере) не реже одного раза в смену и обязательно при выпадении осадков.
Плотность и влажность грунта следует определять по ГОСТ 5180-84. Для текущего контроля допускается использовать ускоренные и полевые экспресс-методы и приборы.
Для оценки качества уплотнения построенного участка щебеночного слоя на каждом поперечнике участка производят замеры в трех точках: на оси дороги и в 1 м от каждого края. При строительстве покрытий и оснований согласно СНиП 3.06.03-85 пo производится контроль следующих параметров: - ширины слоя, толщины слоя; - соответствия поперечных и продольных уклонов проекту; - ровности покрытия и основания.
Исходя из свойств асфальтобетона и его коэффициента уплотнения согласно СНиП 3.06.03-85 результаты основных расчетных характеристик можно получить в натурных условиях только лишь на 3-6 сутки после укладки, и только спустя 6-7 суток можно вмешаться в процесс приготовления, укладки и уплотнения слоев и внести необходимые корректировки. При этом в течение всего этого периода недоброкачественная смесь будет продолжать укладываться с нарушением технологических процессов.
Для устранения этих недостатков предлагается использовать метод вдавливания сферического штампа для проведения контроля качества устройства конструктивных слоев нежестких дорожных одежд, на основании которого определяются следующие параметры: - установившиеся напряжения, при которых материал работает в упругой стадии; - статический и расчетный модули упругости; - модуль деформации; - угол внутреннего трения и сцепление; - коэффициент Пуассона.
Использование этого метода возможно на любой стадии технологии строительства конструкции нежесткой дорожной одежды. Определение вышеуказанных параметров может производиться в натурных и лабораторных условиях. На основе статистической обработки данных устанавливается адекватность показателей. Показатели прочности сравниваются по значениям установившихся напряжений.
Соответствие качества используемого в процессе строительства материала конструктивного слоя характеризуется углом внутреннего трения и сцеплением между частицами.
На заключительной стадии строительства нежесткой дорожной одежды методом вдавливания сферического штампа может осуществляться контроль качества устройства конструктивного слоя покрытия и качество его уплотнения. При этом испытания могут производиться на следующий день после укладки при температурах, близких к 20 С0 (утром) и 50 С (днем). Коэффициент уплотнения определяется как средняя величина из соотношений (4.7) где ОуПр и Ппр - установившиеся напряжения и количество циклов нагружений до достижения установившихся напряжений в производственных условиях; Оу.лб и Плб - то же, в лабораторных условиях.
Предлагаемый метод контроля качества строительства позволит: -ускорить оперативность и повысить достоверность оценки качества строительства конструктивных слоев нежестких дорожных одежд; - отказаться от взятия вырубок или кернов из покрытия; -принимать оперативные решения по внесению изменений в конструкцию дорожной одежды путем уточнения толщин конструктивных слоев и замене непригодных для строительства материалов.
Последовательность операций по применению вдавливания сферического штампа для контроля качества устройства конструктивных слоев дорожной одежды отражена в прил. 5.
Экспериментальные исследования показали возможность оспользования метода вдавливания сферического штампа для контроля качества проведения работ при строительстве автомобильных дорог, а также для своевременной оценки состояния покрытий в процессе эксплуатации и выявления факторов, снижающих эксплуатационную надежность и приводящих к повышению затрат на их содержание.
