Влияние ровности покрытий на ТЭП

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.