Учебное пособие 1880

51

	Окончание табл. 6.1
	Вид дефекта	Оценка
		в баллах
	То же, более 70 мм	1,5
	Просадки (пучины) при относительной площади	1,0-1,5
	просадок 10-20 %
	То же, 20-50 %	0,8-1,0
	То же, более 50 %	0,5
	Проломы дорожной одежды (вскрывшиеся пучины)
	при относительной площади, занимаемой проломами,	1,0-1,5
	5-10 %
	Проломы дорожной одежды (вскрывшиеся пучины)
	при относительной площади, занимаемой проломами,	0,8-1,0
	10-30 %
	То же, более 30 %	0,5-0,8
	Одиночные выбоины на покрытиях, содержащих органиче-	4,0-5,0
	ское вяжущее (расстояние между выбоинами более 20 м)
	Отдельные выбоины на покрытиях, содержащих органи-	3,0-4,0
	ческое вяжущее (расстояние между выбоинами 10-20 м)
	Редкие выбоины в тех же случаях (расстояние 4-10 м)	2,5-3,0
	Частые выбоины в тех же случаях (расстояние 1-4 м)	2,0-2,5
	Карты заделанных выбоин, залитые трещины	3,0
	Поперечные волны, сдвиги	2,0-3,0
	Шелушение, выкрашивание2	-
	Разрушение поперечных и продольных швов3	-
	Ступеньки в швах3	-
	Перекос плит3	-
	Скол углов плит3	-

Примечание:1дорожные одежды переходного типа; 2на прочность нежестких одежд влияет мало; 3характерно для цементобетонных покрытий.

На каждом однотипном участке в камеральных условиях вычисляют средневзвешенный балл БСР:

n

Бi li

Б

l

Б

l

... Б

l

,

БСР

i 1

1

1

2

2

n

n

(6.1)

n

l1

l2

... ln

li

i 1

где Бi - соответствующий балл (см. табл. 6.1);

li - протяжённость частных микроучастков i с практически одинаковым состоянием дорожной одежды в баллах;

52

n - количество частных микроучастков в составе однотипного участка. По величине среднего балла устанавливают целесообразность проведения оценки прочности дорожной одежды и детальных обследований состоя-

ния дорожной конструкции на соответствующих однотипных участках: для дорог I категории – БСР 3,5;

для дорог II категории – БСР 3,0; для дорог III и IV категории – БСР 2,5.

На участках, где по результатам визуальных наблюдений установлена необходимость детального обследования, выполняют инструментальную оценку прочности дорожных одежд. При невозможности проведения инструментальной оценки фактический модуль упругости Еф можно определить:

Еф = Еобщ.Кпр,

(6.2)

где Кпр – коэффициент прочности дорожной конструкции, определяемый по величине среднего балла БСР согласно табл. 6.2.

Еобщ – минимальный требуемый модуль упругости, устанавливаемый для суммарного расчётного количества приложений нагрузки с момента строительства дорожной одежды или её усиления до момента испытаний, МПа (табл. 6.3).

Таблица 6.2

Значения коэффициента прочности дорожных одежд в зависимости от среднего балла

	Значения среднего балла БСР	Величина
		коэффициента прочности Кпр
	5,0	1,0
	4,5	0,95
	4,0	0,90
	3,5	0,85
	3,0	0,80
	2,5	0,75
	2,0	0,70
	1,5	0,65
	1,0	0,60

		53
				Таблица 6.3
Минимальный требуемый модуль упругости дорожных одежд
	Суммарное мини-	Минимальный требуемый модуль
	мально расчётное	упругости дорожных одежд, МПа
Категория	число приложений
дороги	нагрузки на наи-	капитальные	облегчённые	переходные
	более нагружен-
	ную полосу
			-
I	750000	230		-
			210
II	500000	220		-
			200
III	375000	200		-
			150
IV	110000	-		100
			100
V	40000	-		50

При необходимости фрезерования существующего покрытия перед усилением величину фактического модуля упругости снижают с учётом величины фрезеруемого слоя. Полученные данные обследования заносят в табл. 6.4.

				Таблица 6.4
Ведомость результатов определения БСР и КПР
Адрес начала	БСР	Предельно	Основание инстру-	КПР
микроучастка,		допустимый
			ментальной оценки
км + …		балл
			Да/Нет

6.4. Инструментальная оценка

Инструментальную оценку прочности дорожных конструкций выполняют методами статического или динамического (кратковременного) нагружения.

Перед началом обследования определяют характерные участки, на каждом из которых, кроме линейных испытаний, проводят испытания на контрольных точках для приведения разновременных результатов линейных испытаний к сопоставимому виду.

54

За характерный принимают участок, имеющий следующие одинаковые показатели:

конструкцию дорожной одежды;

грунт земляного полотна и тип его поперечного профиля;

тип местности по условиям увлажнения;

технологию устройства одежды и характеристики применявшихся при этом материалов;

интенсивность движения, приведенная к интенсивности движения расчетного автомобиля;

состояние покрытия по видам дефектов.

При этом необходимо, чтобы длина характерного участка была не

менее 500 м.

При определении границ характерных участков смежные участки могут быть объединены при прочих равных условиях, если расчетные (проектные) и требуемые модули упругости дорожных конструкций, определенные по фактической интенсивности расчетного движения, отличаются между собой не более чем на 5 %.

После определения границ характерных участков осуществляют проверку соответствия характерных участков требованиям нормативных документов по возвышению поверхности покрытия над уровнем земли. Расстояние между точками измерений назначают визуально, в зависимости от фактического рельефа местности, высоты насыпи и состояния боковых канав по глубине.

Если требования нормативных документов соблюдены, переходят к детальному обследованию дорожной конструкции с целью оценки ее прочности. При несоблюдении требований осуществляют устройство или углубление боковых канав и только через 1-1,5 месяца после этих работ приступают к полевым испытаниям дорожной одежды. Такой перерыв необходим для перераспределения и стабилизации влажности грунтов земляного полотна. В отдельных случаях, при соответствующем обосновании, испытания дорожных одежд могут проводиться до выполнения мероприятий по обеспечению водоотвода.

В зависимости от сезона и состояния дорожных покрытий полевые испытания проводят в расчетный и нерасчетный периоды года.

На обследуемом участке дороги, не имеющем разделительной полосы, испытания проводят по одной стороне дороги, имеющей наибольшую степень деформирования поверхности покрытия (rФ). На участках автомобильных дорог, имеющих разделительную полосу, испытания проводят как в прямом, так и в обратном направлении.

Полевые испытания следует начинать с испытания дорожных конструкций на контрольных точках. На каждом характерном участке выбирают одну контрольную точку в зоне развития на покрытии прочностных дефектов, характерных для рассматриваемого участка дороги. Если в пределах ха-

55

рактерного участка не имеется явно выраженных трещин, то контрольную точку выбирают в зоне минимальных высот насыпи. Контрольные точки следует располагать на ближайшей к кромке покрытия полосе наката.

Месторасположение контрольной точки должно быть отмечено на покрытии яркой водостойкой краской в виде прямоугольника размером 10-20 см, вытянутого в продольном направлении. Координаты привязки указывают в сводной ведомости.

Контрольные испытания, как правило, осуществляют методом статического нагружения колесом автомобиля. Для испытаний применяют грузовой двухосный автомобиль, у которого нагрузка на заднее колесо находится в пределах 30-50 кН с нормативным давлением воздуха в шинах. Шины задних колес автомобиля должны иметь дорожный или универсальный тип рисунка протектора с износом, не превышающим допустимые нормы (остаточная высота рисунка протектора должна быть более 1 мм).

Нагрузку на колесо определяют с помощью переносных весов, обеспечивающих точность взвешивания до 0,5 кН. В случае отсутствия переносных весов можно определить нагрузку на колесо автомобиля взвешиванием на стационарных автомобильных весах. При этом автомобиль заезжает на платформу только задней осью. Искомую нагрузку определяют делением получаемого результата пополам.

Для измерения упругих прогибов используют приборы статического и динамического нагружения, обеспечивающие измерение прогибов с точностью не менее ±0,02 мм. Линейные испытания проводят равномерно по полосе наката (1,0-1,5 м от кромки покрытия) на каждом характерном участке длиной не более 1 км в объеме, указанном в табл. 6.5.

Таблица 6.5

Количество линейных испытаний в зависимости от расчётного уровня надёжности

	Количество измерений	Расчетный уровень надежности
		дорожной одежды
	28	0,95
	20	0,85-0,94
	12	0,75-0,84
	10	0,5-0,74

Если расчетный уровень надежности обследуемой дорожной одежды не известен, то на каждом характерном участке проводят 30 испытаний. Точки испытаний, попадающие в зоны пучинообразования, выносят за пределы этих зон. Места развития пучин обследуют отдельно. Допускается при проведении испытаний характерных участков длиной 1<L 3 км проводить испытания 30 равномерно расположенных точек на 600-метровом отрезке, находящемся в любом месте характерного участка.

56

Расчётный уровень надёжности принимают согласно табл. 6.6.

Таблица 6.6 Сроки службы нежёстких дорожных одежд и уровни их надёжности

		Сроки службы нежёстких дорожных одежд (То)
Катего-		и уровни их надёжности (Кн) для дорожно-
	Тип дорожной				климатических зон
рия	одежды
			I-II				III			IV-V
дороги
		То		Кн		То		Кн		То	Кн
		(лет)				(лет)				(лет)
I	капитальный	18		0,90		19		0,88		20	0,86
II	капитальный	15		0,89		16		0,87		16	0,85
III	капитальный	15		0,87		16		0,85		16	0,83
	облегчённый	13		0,84		14		0,82		15	0,80
IV	капитальный	15		0,82		16		0,80		16	0,78
	облегчённый-	10		0,83		11		0,81		12	0,80
	переходный	8		0,82		9		0,80		9	0,77
V	облегчённый	10		0,80		11		0,78		12	0,75
	переходный	8		0,65		9		0,60		9	0,58

Для определения фактического прогиба дорожной конструкции (lФ), соответствующего допускаемому проценту деформированной поверхности покрытия, результаты линейных испытаний обрабатывают в следующей последовательности. Прежде всего, для оценки особенностей распределения прогибов на каждом характерном участке назначают величину интервала (разряда) распределения, исходя из точности испытаний ±5 %. Значение середины интервала (мм) вычисляется по формуле

			(	l	1) ,	(6.3)
		l
				100

где l - отклонение величины прогиба от среднеарифметического значения, %.

Исходя из точности полевых испытаний, величину l назначают равной ±10 %, ±20 %, ±30 % и т.д. в зависимости от реальных значений прогибов на участках. Положительные значения принимают для прогибов, превышающих по величине среднеарифметическое значение прогибов на участке, отрицательные - для прогибов, меньших среднеарифметического значения;

l- среднее арифметическоезначение прогибов на характерномучастке, определяетсяпоформуле

		( n	li ) / n , мм,
	l			(6.4)
		i 1

57

где n - количество испытаний на характерном участке;

li - прогиб дорожной конструкции, измеренный в процессе линейных испытаний и приведенный к сопоставимому виду, мм.

Результаты линейных испытаний обрабатывают при помощи табл. 6.7. Определяют интервалы прогибов. Границы интервалов устанавливают делением суммы смежных значений пополам.

Прогибы, попадающие на границу смежных интервалов, рекомендовано относить к интервалам меньших прогибов.

После распределения результатов испытаний по разрядам строят кумулятивную кривую (рис. 6.1), по которой решают вопрос о фактическом прогибе конструкции, соответствующем допускаемому проценту деформированной поверхности покрытия lФ. Кумулятивную кривую строят в координатах «накопленная частота - середина интервала». При ее построении следует усреднять значения накопленных частот смежных интервалов (разрядов).

Таблица 6.7

Ведомость распределения результатов линейных испытаний

Показатели

Значения

l, %

-50

-40

-30

-20

-10

l

10

20

30

40

50

, мм

Интервал

прогибов, мм

Распределение

прогибов

по интервалам

Количество

прогибов

в интервале

Частота

прогибов, %

Накопленная

частота , %

Для определения фактического значения прогиба (lФ) из точки на оси ординат с допускаемой вероятностью повреждения покрытия ( ri ДОП ) проводят

горизонталь до пересечения с кумулятивной кривой. Из точки пересечения опускают вертикаль на ось абсцисс, где находят искомое значение (lФ). Величину ( ri ДОП ) определяют по формуле

ri ДОП 1 КН ,

(6.5)

58

где КН – расчетный (проектный) или нормативный уровень надежности дорожной одежды.

Нормативный уровень надежности принимают по [1], когда он отличается от проектного уровня надёжности или когда не имеют данных о проектной надежности дорожной одежды.

По величине обратимого прогиба, полученного по результатам линейных испытаний, определяется фактический модуль упругости дорожной конструкции, формулы (6.8) – (6.10).

Рис. 6.1. Общий вид кумулятивной кривой: 1 - уровень, соответствующий допустимому проценту деформированной поверхности покрытия (rдоп); 2 - кумулятивная кривая;lф - значение фактического прогиба на характерном участке; , мм, - величина обратимого прогиба, соответствующая середине

интервала; - накопленная частость,

При проведении линейных испытаний в нерасчётный период года предварительно обработанные результаты приводят к требуемому расчетному состоянию дорожных одежд и земляного полотна. Приведенный фактический модуль упругости конструкции определяют по формуле

*		1
				1,5DКГ			WФЛ
ЕФ ЕФЛ					1				КД КТ , МПа,	(6.6)
		К
				НК			WР

59

где EФЛ - фактический модуль упругости дорожной конструкции характерного участка, полученный по результатам испытаний в нерасчетный период года, МПа;

l

К lР - температурный коэффициент, равный отношению прогиба (lР)

О

при расчетной температуре покрытия (tРП ) к прогибу (l0) при температуре, соответствующей периоду проведения испытаний (tФП ). Для переходных типов одежд К = 1;

НК - толщина дорожной одежды на контрольной точке, измеренная в шурфе при определении влажности грунта земляного полотна, см;

D- расчётный диаметр отпечатка колеса, для статического воздействия

-33 см, а для динамического – 37 см;

КГ - эмпирический коэффициент, зависящий от вида грунта земляного полотна в месте расположения контрольной точки. КГ = 1,5 - для супесей легких и песчаных грунтов; КГ = 2,15 - для суглинков, супесей пылеватых и тяжелых пылеватых;

WФЛ - измеренная относительная влажность грунта земляного полотна на контрольной точке в период проведения испытаний, %;

WР - относительная расчетная влажность грунта земляного полотна, % (табл. 6.8);

КД - эмпирический коэффициент, зависящий от состояния покрытия в районе контрольной точки. При наличии сетки трещин КД= 0,90; при отсутствии – КД = 1,00;

КТ - эмпирический коэффициент приведения дорожной конструкции к типичному состоянию (табл. 6.9).

Таблица 6.8

		Влажность грунта
	Тип грунта	в расчётном
		году, WР
	Супесь лёгкая	0,76
	песок пылеватый
	Суглинок пылеватый
	суглинок лёгкий	0,86
	глина

60

											Таблица 6.9
			Коэффициент приведения дорожной конструкции
					к типичному состоянию, КТ
	Тип	грунт земляного полотна –						грунт земляного полотна –
		супесь легкая и песчаный грунт						суглинки, супеси пылеватые
	дорожной
	одежды								и тяжелые пылеватые
				WФЛ/WР						WФЛ/WР
		0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,9	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90
	Капиталь-	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,84	1,39	1,23	1,13	1,06	1,00
	ный
	Облегчен-	1,62	1,36	1,21	1,12	1,03	1,00	5,00	3,00	1,85	1,50	1,27	1,10
	ный

6.5. Измерение прогибомером

Длиннобазовый рычажный прогибомер представляет собой измерительный рычаг, шарнирно закрепленный на опорной части. Рычаг состоит из двух плеч, соединяющихся между собой. На одном конце рычага закрепляется измерительный штырь на другом - индикатор часового типа, ножка которого устанавливается на клиновидную опорную подкладку (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Общий вид длиннобазового рычажного прогибомера

6.5.1. Подготовка к измерениям

Груженый двухосный автомобиль со статической нагрузкой на заднюю ось 100 кН располагается на проезжей части по полосам наката (испытания проводят по правой полосе наката).

Прогибомер устанавливают таким образом, чтобы измерительный щуп с подпятником располагался строго между скатами сдвоенного правого колеса груженого автомобиля под центром задней оси. На другом конце рычага под измерительный стержень индикатора часового типа устанавливают клиновидную опорную подкладку (рис. 6.3).