Ровность покрытия - это один из основных показателей характеризующих удобство движения по дороге, а также без-ть и эф-ность тр-го процесса. Наличие неровностей приводит к возникновению колебаний авто. Колебания оказывают отрицательное воздействие как на состояние водителя, так и на срок службы тр-х ср-в. Кроме того, наличие неровностей приводит к преждевременному разрушению ДО. Наличие больших неровностей на покрытии приводит к изменению траектории движения тр-го ср-ва — и к ДТП. Колебания авто на дороге можно разделить на установившиеся и не установившиеся. Неустановившиеся это колебания возникающие при наезде авто на единичную неровность либо повторяющиеся неровности различных размеров и очертаний. Установившиеся колебания возникают при наезде на регулярно повторяющиеся неровности. Допустимость колебаний оценивают с учетом удобства езды, комфортности водителя, устойчивости груза в кузове, надежности, долговечности работы элементов авто и дор. констр-ии. По влиянию на колебания авто различают три группы неровностей :
1. Макронеровности - формируются микропрофилем АД, представляя собой длинные плавные неровности, с длиной волны >100 м. Этот вид неровности влияет на режимы движения по дороге, не взывает колебаний авто на подвеске.
2. Микронеровности - неровности с длиной волны от 10-100 м, они вызывают значительные колебания на подвеске, формируются на стадии строительства АД, и развиваются в процессе эксп-ии АД
3. Шероховатость - с длиной волны 0.2-10 см.
Существует зависимость между количеством ДТП и ровностью, в начальный период, с ухудшением ровности количество ДТП резко возрастает т.к. водитель изменяет траекторию движения из-за больших неровностей, после преодоления некоторого предела количество ДТП снижается и стабилизируется - это вызвано снижением скорости транспортного потока при увеличении неровностей ( деваться то больше некуда ! не объехать ! ). Требования к предельному допустимому состоянию ровности определяются исходя из мин. суммарных затрат, с одной стороны авто на перевозку грузов, с другой стороны дорожного хоз-ва на ремонт дорожных покрытий.
На сегодняшний день согласно ГОСТу 50597-93 установлены следующие предельно допустимые значения состояния покрытия по ровности :
категория | толчкомер см/км | 3м рейка % |
1-2 | ||
4-5 |
% - это число просветов под рейкой превышающее значения ,больше установленного в СНиП 3.06.03-85
1.6.6 Слои ДО и требования к ним
В дорожной одежде различают следующие слои (рис. XV.2): покрытие— верхний, наиболее прочный, относительно тонкий слой одежды, хорошо сопротивляющийся истирающим, ударным и сдвигающим нагрузкам от колес, а также воздействию природных факторов. Обычно покрытие устраивают из наиболее дорогостоящих материалов и поэтому ему придают минимальную допустимую толщину. Покрытие обеспечивает необходимые эксплуатационные качества дороги (ровность поверхности, высокий коэффициент сцепления). В конструкции покрытия, помимо основного слоя, обеспечивающего необходимые качества, предусматривается запасной слой (слой износа), не входящий в расчетную толщину и подлежащий периодическому восстановлению в процессе эксплуатации дороги. Поверх покрытии, не обладающих достаточной водонепроницаемостью и сопротивлением истиранию, устраивают тонкие защитные слои (слои поверхностной обработки) путем розлива органических вяжущих материалов с засыпкой мелким щебнем. Защищая покрытие от проникания в него влаги от дождей или таяния снега, поверхностная обработка способствует повышению его прочности и сохранению ее постоянной в течение года. Поверхностную Обработку применяют также для повышения шероховатости гладких покрытий в процессе эксплуатации;
основание — несущая прочная часть одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами. Оно предназначено для передачи и распределения давления на расположенные ниже дополнительные слои или на грунт земляногс полотна (подстилающий грунт). Основание не подвергается непосредственному воздействию колес автомобилей, поэтому для его устройства можно использовать материалы несколько меньшей прочности, чек в покрытии и в слое износа. Основание может состоять из одногс
или нескольких слоев. В последнем случае верхние слои основания устраивают из более прочных материалов. Изолированное при устройстве усовершенствованных покрытий от воздействия поверхностной влаги основание может переувлажняться в результате перемещения влаги снизу вверх из земляного полотна в период зимнего промерзания. Поэтому в северных районах страны к материалам для устройства основания должны предъявляться определенные требования в отношении морозоустойчивости;
дополнительные слои основания из материалов, устойчивых при увлажнении, укладываемые в случае необходимости между основанием покрытия и подстилающим грунтом земляного полотна для снижения требуемой толщины основания и покрытия. На участках, где земляное полотно сложено из пылеватых, суглинистых и глинистых грунтов, в которых могут развиваться процессы зимнего влагонакопления, вводят дополнительный слой из пористых нетеплопроводных материалов— песка, гравия или щебня, который называют дренирующим, противо пучинным или морозозащитным. Такой слой предназначен для отвода избыточной воды из верхних слоев земляного полотна, осушения дорожной одежды и повышения прочности грунта земляного полотна;
грунт земляного полотна (подстилающий грунт) — тщательно уплотненные и спланированные верхние слои земляного полотна, на которые укладывают слои дорожной одежды. На подстилающий грунт передается все давление от транспортных нагрузок, поэтому он является весьма ответственным элементом конструкции дорожной одежды. Прочность дорожной одежды может быть обеспечена лишь на однородном, хорошо уплотненном земляном полотне при обеспеченном водоотводе. Повышение сопротивления грунта земляного полотна внешним нагрузкам, его осушение и постоянство водного режима являются наиболее надежными способами увеличения прочности дорожной одежды и снижения ее стоимости. Никакое увеличение толщины слоев каменных материалов не может обеспечить прочность и ровность дорожной одежды, укладываемой на слабом грунтовом основании.
Классификация ДО
Для обеспечения движения автомобилей в любое время года с высокой скоростью и при малом расходе топлива дорожные одежды должны обладать необходимой прочностью, ровностью, шероховатостью и хорошо сопротивляться износу. Эксплуатационные качества дорожных одежд—допукаемая скорость и удобство движения — определяются в основном покрытиями, которые могут быть разделены на следующие основные конструктивные типы.
Асфальтобетонные покрытия — наиболее совершенный тип дорожных покрытий. Они состоят из двух или трех слоев асфальтобетонной смеси, уложенной на прочное основание и тщательно уплотненной.
Асфальтобетон представляет собой искусственный строительный материал, который получается при уплотнении смеси, состоящей из подобранного по крупности каменного остова — щебня или гравия и песка, связанных между собой смесью тонкого минерального порош кг с битумом, вводимым в зависимости от состава асфальтобетонной смеа в количестве от 3,5 до 12%. Различают асфальтобетоны крупнозернистые (фракции щебня 5—40 мм), среднезернистые (5—20 (25)), мелкозернистые (5—10 (15) и песчаные (из частиц не крупнее 5 мм). Особенностью асфальтобетонов является зависимость их свойств от темпе ратуры. При неправильном, без учета ссобенностей работы покрытий и климатических условий, подборе состава возможно растрескивание покрытий зимой или образование волн и сдвигов в жаркий летний период.
Асфальтобетон образует ровную, удобную для движения поверхность, смягчающую удары колес. Если для его приготовления применяют щебень твердых неполирующихся горных пород, он при износе сохраняет высокое значение коэффициента сцепления. Соответствующим подбором состава каменного остова можно получить материал, образующий дорожное покрытие повышенной шероховатости.
Цементобетонные покрытия обладают большой монолитностью и высоким сопротивлением нагрузкам. Их строят в виде отдельных плит размером в плане 3—4 на 6—7 м при толщине от 18 до 24 см. Плиты отделяются друг от друга швами, необходимыми для компенсации изменений их длины при колебаниях температуры (рис. ХУ.З). Различают швы расширения, сокращающиеся при удлинении плит, и швы сжатия, расширяющиеся при укорочении плит. Для обеспечения совместной работы плит и сохранения их взаимного положения в швы вводят стальные стержни — штыри, которые обеспечивают возможность изменения длины плит, по передают с одной плиты другую вертикальные нагрузки и частично изгибающие моменты (рис. XV.4). Свойства цементобетонных покрытий не меняются при колебаниях температуры в отличие от асфальтобетонных, прочность и жесткость которых снижаются в жаркую погоду. При правильном подборе состава бетонной смеси и соблюдении технологических правил строительства износ цементобетонных покрытий незначителен. Они более долговечны, чем другие виды дорожных покрытий.
Покрытия из щебня и гравия, отработанные органическими вяжущими материалами, хорошо сопротивляются разрушающему действию движения автомобилей благодаря прочному соединению каменных частиц, вводимым вяжущим. Такне одежды водостойки.
Разные способы введения вяжущего в процессе строительства определяют различия в структуре получающихся покрытий.
Смешение в специальных установках (стационарных или подвижных смесителях) обеспечивает хорошее обволакивание щебня вяжущим материалом. При этом способе расход вяжущих матерналвв меньше, чем, например, при способе пропитки или смешения на дороге. Несколько худшее качество покрытий получается при перемешивании каменных материалов с вяжущими непосредственно на дороге автогрейдером.
Пропитка — введение эмульсий или разогретых вязких битумов и дегтей в покрытие путем розлива по поверхности недоукатан- ного слоя щебня одинаковой крупности. После проникания разлитого битума в глубь россыпи поверхность покрытия засыпают мелким щебнем и уплотняют. Устойчивость покрытий по типу пропитки обеспечивается главным образом заклинкой щебня, создаваемой в процессе укатки. Недостатком этого типа покрытий является относительно большой расход вяжущих материалов. Вяжущее, просачивающееся по пустотам россыпи каменных материалов, не проникает в точки контакта между щебенками, где его действие было бы особенно эффективно, а образует сгустки в этих пустотах.
Поверхностная обработка — тонкий защитный слой, создаваемый на поверхности дорожной одежды путем розлива битума с последующей засыпкой очень мелким щебнем и прикаткой. В зависимости от количества розлитого битума различают одиночную и двойную поверхностные обработки. Поверхностная обработка повышает сопротивление покрытия износу и делает его водонепроницаемым, в результате чего во влажные периоды года покрытие остается сухим и имеет повышенный модуль деформации. Обычно в запас прочности слой поверхностной обработки в расчетах толщины дорожных одежд не учитывают
Однако при устройстве поверхностной обработки на покрытиях менее совершенного типа, чем покрытия, построенные с применением органических вяжущих материалов, улучшение эксплуатационных качеств и повышение их прочности в осенние и весенние периоды настолько существенны, что в этом случае слой поверхностной обработки может рассматриваться как самостоятельный тип покрытия.
При использовании для устройства поверхностной обработки щебня очень твердых пород увеличивается коэффициент сцепления и значительно повышается безопасность движения.
Щебеночные покрытия и основания устраивают из щебенок одинаковых, определенных размеров. Прочность щебеночных.покрытий обеспечивается заклинкой, создаваемой при укатке. При устройстве покрытий в поры поверхности прикатанного щебня заклинивают укаткой более мелкий щебень. Щебеночные основания не расклинивают. Решающим фактором в устойчивости щебеночных покрытий и оснований служит внутреннее трение между щебенками, а также связывающее действие каменной пыли, которая появляется при истирании щебенок во время укатки. Истирание кромок и дробление щебенок, а также проникание с поверхности грязи в процессе эксплуатации щебеночных покрытий приводит к появлению в них песчаных, пылеватых и глинистых частиц и к потере покрытием связности, особенно во влажные периоды года.
Щебеночные покрытия обладают малым сопротивлением износу при проезде автомобилей, так как касательные усилия, возникающие в контакте пневматических шин с покрытием, нарушают эффект укатки. Поэтому, как самостоятельный тип, щебеночные покрытия применяют лишь при малой интенсивности движения. Чаще всего их используют для несущего слоя под покрытия, устраиваемые с применением органических вяжущих материалов.
В покрытиях из естественного гравия или из искусственно подобранных по крупности гравийных смесей прочность обеспечивается подбором скелета по принципу оптимальной смеси, в которой поры между крупными частицами заполнены частицами более мелкими и смесь обладает минимальной пористостью. Связность обеспечивается мелкими частицами выли и глины, входящими в состав материала. В сырое время года прочность покрытий снижается.
Основания из гравия просты в строительстве и достаточно прочны и устойчивы, если в их составе не содержится большого количества мелкозернистых примесей, придающих смеси пластичность в периоды увлажнения. По типу гравийных строят покрытия из местных малопрочных материалов и побочных продуктов промышленности (слабых известняков, доменных и топочных шлаков, болотной железной руды, горелых сланцевых пород из отвалов каменноугольных шахт).
Мостовые — покрытия и основания, устроенные из отдельных, установленных вплотную друг к другу естественных или искусственных ка. шей.
Усовершенствованные мостовые, устраиваемые из брусчатки или клинкера, отличаются ровной поверхностью. Мостовые из грубого колотого или валунного камня (булыжные мостовые) иногда используют на дорогах II—III категорий как покрытия временного типа или как основания под более совершенные типы покрытий, а на дорогах более низких категорий — как самостоятельный тип покрытий.
Близки к булыжным мостовым основания из пакеляжа—камней, укладываемых большим основанием (постелью) вниз. Заполнение и расклинивание щебнем промежутков между камнями создает относительно монолитное основание.
Естественные грунтовые дороги по существу не имеют дорожной одежды. Материалом проезжей части служат поверхностные слои земляного полотна, уплотненные проездом. При связных грунтах эти дороги могут обеспечить лишь движение небольшой интенсивности в сухое время года. Интенсивное движение по грунтовым дорогам в летнее время затрудняется образованием пыли. В дождливые периоды грунтовые дороги становятся скользкими. Сцепление шин с поверхностью дороги резко снижается, и колеса автомобилей буксуют. При большом увлажнении на дорогах образуются глубокие колеи.
В зависимости от обеспечиваемой степени удобства движения дорожные покрытия делятся на усовершенствованные капитальные и облегченные, переходные и низшие. Решающим фактором при отнесении дорожных покрытий к тому или иному классу являются быстрота накопления в них деформаций и обеспечиваемая скорость движения автомобилей. Классификация дорожных покрытий и область их применения приведены в табл. XV. 1
Усовершенствованные покрытия в зависимости от необходимой прочности дорожной одежды и наличия местных дорожно-строительных материалов следует устраивать на основаниях из бетона, каменных материалов, обработанных вяжущими (в том числе побочными продуктами промышленности, обладающими вяжущими свойствами — гранулированным доменным шлаком, золой уноса тепловых электростанций и др.), из щебня, шлаков, отвалов горнорудной промышленности и др.
Примеры некоторых распространенных конструкций дорожных одежд разных типов показаны на рис. XV.5.
Покрытия переходных и низших типов укладывают непосредственно на грунт за исключением щебеночных покрытий, под которые следует устраивать основание из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, из шлаков и других местных материалов. В I, II и III дорожно-климатических зонах при неблагоприятных условиях увлажнения местности на земляном полотне из связных, подверженных пучению грунтов всегда устраивают дренирующие песчаные основания.
Отдельные типы дорожных одежд согласуются с категориями дорог в зависимости от расчетной интенсивности движения (табл. XV.2). В скобках указаны категории дорог, на которых данный тип покрытия можно устраивать, если постройка будет осуществляться в несколько очередей (стадийно) по мере роста движения.