Что означает термин эксплуатация автомобильной дороги

Земляное полотно и дорожные одежды

Конструкции и типы дорожных одежд

Расчет дорожных одежд

Мостовые сооружения и переходы

Различают по назначению:

по виду применяемых материалов в пролетном строении:

по уровню расположения проезжей части:

по расположению пролетного строения относительно горизонта высоких вод:

по статической схеме пролетного строения:

По статической схеме различают:

— Разместил/а 18 декабря 2016, 23:43, отредактировано 07 апреля 2018, 18:11

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Курс Эксплуатация автомобильных дорог предназначен для студентов вузов по специальности Автомобильные дороги. Этот курс является завершающим в комплексе дорожных дисциплин. [2]

Практика эксплуатации автомобильных дорог России показывает, что долговечность асфальтобетонных покрытий на них значительно ниже нормативных сроков. Не решена проблема герметизации швов цементобетонных покрытий автомобильных дорог. [3]

В курсе Эксплуатация автомобильных дорог изложены научные обоснования работ, выполняемых при эксплуатации дорог, технология их проведения и необходимые мероприятия по обеспечению безопасности и удобств для движения автомобилей. Некоторые вопросы были уже разобраны в курсе Изыскания и проектирование автомобильных дорог, поэтому на них будут сделаны только ссылки. [4]

В процессе эксплуатации автомобильных дорог с течением времени интенсивность движения увеличивается, а прочность дорожной одежды понижается. Вначале уменьшение прочности происходит без изменения поверхности покрытия, в дальнейшем на покрытии появляются различного рода информации ( выбоины, просадки, трещины, колеи и др.), количество которых постепенно увеличивается. [5]

Отрасль строительства и эксплуатации автомобильных дорог имеет ряд особенностей, которые отличают ее от других отраслей строительства. [6]

Важнейшей задачей при эксплуатации автомобильных дорог является не только поддержание всех дорожных сооружений в хорошем, исправном техническом состоянии, но и всемерное общее улучшение дорожных устройств для максимального повышения безопасности движения. [7]

При геодезических работах на изысканиях, постройке и в процессе эксплуатации автомобильных дорог и дорожных сооружений нужно соблюдать определенные правила, обеспечивающие достижение нужных результатов, правильное использование инструментов и сохранение здоровья людей. [9]

При выполнении геодезических работ на изысканиях, постройке и в процессе эксплуатации автомобильных дорог и дорожных сооружений нужно соблюдать определенные правила, обеспечивающие достижение нужных результатов, правильное использование инструментов и сохранение здоровья рабочих и инженерно-технического персонала. [10]

Основную часть геодезических работ, выполняемых на изысканиях, а также при постройке и эксплуатации автомобильных дорог и дорожных сооружений, составляют разного рода измерения и вычисления, в результате которых определяют высоту точек, длину линий, величину горизонтальных и вертикальных углов и площади фигур. Инструменты и методы для геодезических измерений и вычислений выбирают с таким расчетом, чтобы получить результаты заданной точности. Указания об этом содержатся в соответствующих инструкциях. Однако для рационального применения инструментов и способов измерений и вычислений следует знать происхождение ошибок измерений и их совокупное влияние на получаемый результат. [14]

Она же контролирует степень освещенности дорог, принимает участие в работе комиссий по приему в эксплуатацию автомобильных дорог и искусственных сооружений, проверяет, насколько они соответствуют требованиям безопасности движения. [15]

Источник

Эксплуатация автомобильных дорог

Характеристика транспортно-эксплуатационных показателей эксплуатируемого участка автомобильной дороги, оценка качества и уровня его содержания. Визуальная оценка технического, эксплуатационного состояния. Текущий ремонт и содержание автомобильной дороги.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эксплуатация автомобильных дорог

автомобильный дорога технический

Решение задач ремонта направленного на поддержание и повышение технического уровня дорог в соответствии с ростом интенсивности движения транспортного потока, изменением осевых нагрузок, что в итоге сказывается на повышении работы автотранспорта и снижение себестоимости перевозок грузов и пассажиров.

Для обеспечения круглогодичного, бесперебойного, безопасного и удобного движения по дороге с заданными скоростями и нагрузками проводятся различные эксплуатационные мероприятия. Система этих мероприятий включает в себя содержание дорог, текущий, средний и капитальный ремонт. Назначение того или иного мероприятия зависит от фактического состояния дорог и условия движения. Все усилия дорожной службы должны быть направлены на обеспечение наиболее высоких технико-экономических показателей (ТЭП) системы эксплуатации автомобильного транспорта. Это важнейшие требование может быть выполнено лишь при правильно спроектированной технологии содержания и ремонта дорог, которая должна базироваться на следующих основных принципах:

— комплекс работ по содержанию и ремонту должен обеспечить заданные эксплуатационные качества дороги и дорожных сооружений в течение определенного периода времени.

При устройстве или реконструкции дорог проектом устанавливают значения основных эксплуатационных качеств. Они не должны существенно снижаться в процессе эксплуатации дороги:

— ремонтные мероприятия должны проводиться своевременно в соответствии с видом работ и установленными сроками;

— все эксплуатационные мероприятия необходимо выполнять, не нарушая движения транспортных средств на ремонтируемом участке дороги;

— при средних и капитальных ремонтах необходимо устраивать объезды

так, чтобы снижение скорости движения автомобилей было минимальным;

— содержание и ремонт дорог и дорожных сооружений должны осуществляться на основе передовой технологии, обеспечивающей высокое качество работ, комплексную механизацию процессов, низкую стоимость, высокую производительность труда. К основным транспортно-эксплуатационным показателям автомобильной дороги и дорожных сооружений относят обеспеченную скорость и пропускную способность, непрерывность, удобства и безопасность движения, способность пропускать автомобилей с осевой нагрузкой и общей массой, категории дороги.

1. Характеристика транспортно-эксплуатационных показателей эксплуатируемого участка автомобильной дороги. Оценка качества и уровня его содержания

1.1 Визуальная оценка технического и эксплуатационного состояния дороги

Эксплуатационный участок дороги относится ко II технической категории (интенсивность движения 4000 автомобилей в сутки). Коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения q = 1,05.

В результате весеннего обследования выявлены следующие деформации и разрушения (табл. 1).

Дефектность отдельных элементов дороги определена по формуле:

на 0-1 км: Д = (20+23+34)/1000 = 0.007

на 1-2 км: Д = (35+23+40)/1000 = 0.098

на 2-3 км: Д = (40+35+50)/770 = 0.162

1) Дефект земляного полотна и водоотводных сооружений

на 0-1 км: Д = (15+40+31)/1000 = 0.086

1-2 км: Д = (43+26+20+100)/1000 = 0.189

2-3 км: Д = (38+26+15)/770 = 0.102

2) Дефекты дорожного устройства и обстановки пути:

на 0-1 км: Д = (88+15+20)/1000 = 0,123

1-2 км: Д = (110+45+25) /1000 = 0,18

2-3 км: Д = (55+30+16+13)/770 = 0.148

3) Дефекты озеленения и защитных устройств:

на 0-1 км: Д = (8+20)/1000 = 0,028

1-2 км: Д = (36+40)/1000 = 0,076

2-3 км: Д = 78/770 = 0.10

4) Дефекты зданий и сооружений:

на 0-1 км: Д = 25/100 = 0,25

5) Дефекты охраны окружающей среды:

на 0-1 км: Д = (15+16+20)/1000 = 0,051

1-2 км: Д = (7+9+18)/1000 = 0,034

2-3 км: Д = (13+14+22)/770 = 0.063

По полученным значениям показателей дефектности с использованием таблицы 2 установлена балльная оценка элементов дороги.

Таблица 2. Балльная оценка элементов дороги по показателю дефектности

на 0-1 км: Д = 0,007 оценка 4

1-2 км: Д = 0,098 оценка 4

2-3 км: Д = 0,162 оценка 3

2. Земельное полотно и водоотводное сооружение:

0-1 км: Д=0,086 оценка 4

1-2 км: Д=0,189 оценка 3

2-3 км: Д=0,102 оценка 3

3. Дорожное устройство и обстановка пути:

0-1 км: Д=0,123 оценка 3

1-2 км: Д=0,18 оценка 3

2-3 км: Д=0,148 оценка 3

4. Озеленение и защитные устройства:

0-1 км: Д=0,028 оценка 5

1-2 км: Д=0,076 оценка 4

2-3 км: Д=0,10 оценка 3

5. Здания и сооружения:

0-1 км: Д=0,25 оценка 2

6. Охрана окружающей среды:

0-1 км: Д=0,051 оценка 4

1-2 км: Д=0,034 оценка 5

2-3 км: Д=0,063 оценка 4

В зависимости от значимости контролируемых элементов рассчитывается комплексный показатель эксплуатационных элементов применяется по таблице 3.

Таблица 3. Значимость элементов дороги.

Земельное покрытие и водоотводные сооружения.

Дорожные условия и обстановка пути.

Озеленение и защитные устройства.

Охрана окружающей среды.

Комплексный показатель эксплуатационного состояния дороги определяется:

Таблица 4. Показатель (коэффициент) эксплуатационного содержания в зависимости от балловой оценки содержания.

Определяем потребное количество материалов для выполнения текущего ремонта (устранение трещин и выбоин).

На дорогах с капитальными или облегчёнными дорожными одеждами сроки между средними ремонтами устанавливаются в зависимости от интенсивности движения (таб. 7).

Продолжительность между ремонтами, лет.

При интенсивности движения 1000 авт/сут срок между средними ремонтами составляет 4 года.

Способ термоукладки в отличие от других имеет более широкую область применения, так как позволяет ремонтировать покрытия с большими амплитудами неровности, неудовлетворительными поперечными уклонами и более высокими водонасыщением. Кроме того, этот способ эффективен, когда по каким-либо причинам покрытие не удаётся разрыхлить на глубину, равную или превышающую минимальную допустимую.

Кроме основных операций способ термоукладки предусматривает добавление новой смеси в виде самостоятельного слоя над разрыхлённой старой смесью.

Слои повышенной шероховатости устраиваются в случае, когда следует обеспечить необходимый коэффициент сцепления колеса автомобиля с поверхностью покрытия.

Слои износа устраивают там, где дорожная одежда имеет достаточную прочность, но верхний слой покрытия износился, появились трещины и выкрашивания.

Защитные слои устраивают, когда покрытие имеет достаточную прочность, но оно водопроницаемое и пористое.

Расчёт потребного количества материала для выполнения поверхностной обработки, устраиваемой традиционным способом.

Нормативы расхода материалов:

1) 20*9000=180 т чёрного щебня.

2) 0,7*9000=6300 л битума.

3) 0,7*9000=(7,5+2*0,75)*1000 (для II технической категории дороги).

2.2 Капитальный ремонт

Капитальный ремонт назначается по основным транспортно-эксплуатационным показателям автомобильной дороги: коэффициенту обеспеченности расчётной скорости, коэффициенту дорожной одежды, коэффициенту сцепных качеств покрытия и итоговому коэффициенту аварийности движения. Главными критериями назначения капитального ремонта является коэффициент прочности дорожной одежды, который при назначении ремонта должен быть менее 0,8 (таб. 6).

1) строительство нового покрытия на старой дорожной одежде;

2) замена поверхностного слоя или всех слоёв покрытия с сохранением или усилением основания;

3) полная замена всей дорожной одежды с учётом перспективы роста интенсивности движения.

Этот способ по сравнению с другими требуют меньших первоначальных затрат, но применим он, когда недостаточная прочность дорожной одежды связана с постоянной потерей прочности материалов или слоёв покрытия. Перед укладкой слоёв устраняют повреждения на старом покрытии (трещины, выбоины) и при необходимости укладывают выравнивающий слой из асфальтобетонной смеси.

На технологический процесс устройства покрытия из горячей асфальтобетонной смеси составляется технологическая карта, по которой принимается необходимое количество машин и рабочих.

1. Расчет потребного количества асфальтобетонной смеси.

Объём а/б смеси: V=0,01 Fq,

F = (7,5+2*0,75)*1000=9000 м 2

2. Расчёт объёма работ на захватку и потребного количества машин для очистки основания от пыли и грязи (1-ая технологическая операция).

Производительность асфальтобетонного завода

Lзах.= а_арб на 1 км = 657 = 358 м.

Для расчёта принимаем 350 м.

Потребное количество машин:

3. Расчёт объёма на захватку и потребного количества машин для разлива битума с перевозкой битумовозом (битума-0,8 л/м 2 )

V_зах=3150*0,8=2520 или 2,52т.

Потребное количество машин:

Расчёт объёма на захватку и потребного количества машин для перевозки асфальтобетонной смеси авто самосвалом с асфальтобетонного завода на расстояние 23 км.

Потребное количество машин:

1. Расчёт объёма на захватку и потребного количества машин для укладки асфальтобетонной смеси асфальтоукладчиком:

2. Расчёт объёма работ на захватку и потребного количества машин для подкатки а/б смеси катком:

3. расчёт объёма работ на захватку и потребного количества машин для укладки асфальтобетонной смеси тяжёлым катком.

Таблица 8. Технологическая карта на устройство нового покрытия из горячей асфальтобетонной смеси

Объём работ на захватку

Производ-ть в смену

Потребное кол-во машин

Потребное кол-во машин

Очистка основания от пыли и грязи механической щёткой д-154

Предварительный разлив жидкого битума в кол-ве 0,8 л/м2 автогидромотором ДС-308с, перевозкой битума на расстояние 23 км.

водитель 3-го класса-1

Перевозка с АБЗ а/б смеси автосамосвала на расстояние 23 км

Источник

Эксплуатация автомобильных дорог

Эксплуатация автомобильных дорог

Эксплуатация автомобильных дорог

Развитие и совершенствование сети автомобильных дорог в Р. Ф.

Дорожное хозяйство Российской Федерации на современном этапе является единой транспортной системой страны. Управление этим комплексом в настоящее время возложено на государственную службу дорожного хозяйства (Росавтодора) и министерство транспорта РФ. Вместе с тем, проблема развития сети автомобильных дорого общего пользования считается актуальной: по показателям плотности дороги на единицу площади страны (17,5 млн. км2) и с численностью населения (143,2 млн. чел). На 1000 жителей Российская сеть дорог (3,3 км на 1000 жителей) отстает от уровня развития других стран до 30 раз.

От уровня транспортно-эксплуатационного состояния (ровности, прочности, сцепления и т. д.) дорог, обеспечивающих связь между регионами и населенными пунктами, во многом зависит экономическое положение и национальная безопасность страны.

Низкий технический уровень, несоответствие технических параметров дорог расчетной интенсивности движения (интенсивность ежегодно увеличивается на %) и составу транспортного потока разрушает отдельные участки дорог вызванных снижением финансирования дорожных работ составляющих более 20% и как следствие способствует росту доли недоремонтирования работ.

Основными задачами дорожной службы является обеспечение скоростного режима и комфортности движения по автомобильной дороге с учетом ее потребительских свойств: удобство движения, безопасность, скорость движения, способности пропускать автомобили с заданными параметрами и нагрузками.

Обеспечение требований потребительских свойств автомобильных дорог в течении всего срока службы возможно путем своевременного проведения комплекса дорожных работ (реконструкция, ремонт и содержание). Для решения этих задач дорожная служба должна осуществлять должностной надзор за техническое состояние дорог и дорожными сооружениями, выполняя весь комплекс дорожных работ, архитектурно-художественное оформление и благоустройство дорог, снегозадерживающее и декоративное озеленение. Проводят технический учет, паспортизацию и инвентаризацию дорожного имущества; осуществляют надзор за порядком пользования автомобильных дорог совместно с ГиБДД и их охрану.

Действующая классификация автомобильных дорог

В целях разграничения между собственниками автомобильных дорог полномочий в вопросах развития и эксплуатации дорог в Российской Федерации, а также упорядочения, использование финансовых ресурсов постановлением Правительства РФ № 000 ноябрь 2006 г внегородские автомобильные дороги делятся на:

1. Общего пользования

2. Необщего пользования

По состоянию на 1.01.2007г. в соответствии с действующей классификацией дорожной сети РФ составляет 1035 млн. км (999,9 тыс. км) (по расчетам специалистов дорожной отрасли 1,5 млн. км).

Автомобильные дороги общего пользования расположенные вне городов занимают 67% или 656,7 тыс. км от общей протяженности.

Федеральные автомобильные дороги имеют протяженность 47,7 тыс. км или более 5%.

Эти магистрали соединяют столицы как РФ, так и столицы других государств, административные центры краев и областей; на этих дорогах расположены международные транспортные коридоры.

Автомобильные дороги регионального и межмуниципального значения, относящиеся к собственности субъектов федерации. На их долю приходилось 62% или 553,5 тыс. км.

Дороги местного значения подразделяются: на муниципальные и частные.

Автомобильные дороги необщего пользования: это дороги находящиеся во владении или пользовании юридических или физических лиц.

Дороги общего пользования по типам покрытия подразделяются:

1. 60% от общей протяженности дорог ОП имеют асфальтобетонные покрытия или покрытия с применением органических и неорганических вяжущих.

По ГОСТ Р “Автомобильные дороги” Требования к эксплуатационному составу, допустимому по организации движения и обеспечения безопасности.

Автомобильные дороги, дороги и улицы городов и населенных пунктов по их транспортно-эксплуатационным характеристикам объедены в 3 группы:

Руководства по оценке уровня содержания автомобильных дорог и дорожных сооружений – 2004 год.

Автомобильные дороги ОП, подразделены на 5 эксплуатационных категорий в соответствии с действующей классификацией:

Высота слоя снега, образуется за 1 снегопад или метель может быть до 15 см, редко до 30 см, в горах до 1 м, г/см3

3. Перенос ветром частиц ранее выпавшего снега без выпадения свежего

перенос частиц, сопровождается поднятием снежной пыли на высоту до 10 м, >5м/с

толщина снежных отложений при метелях на 0 местах и малых насыпях может быть 0,6-1 м, в выемках до 5 м и вышег/см3

перенос частиц сопровождается незначительным поднятием над уровнем снежного покрова на высотусм

снежные отложения толщиной более 50 см и г/см3

4. выпадение снега в сочетании с переносам частиц ранее выпавшего снега

общее или двойная метель (сочетание верховой и низовой метели)

общее движение снега в воздухе и над снежным покровом, ветра= до 20м/с

образуется мощные снежные отложения 1-2 м, г/см3

5. Выпадение снега в сочетании с переносом частиц

метель при >20м/с и низкой температурой наружного воздуха

мощные снежные отложения с г/см3

метель при низкой температуре воздуха и большой влажности

>35м/с

снежные отложения имеющие толщину > 5м, г/см3

Очистка от снега должна обеспечивать такое состояние дороги, при котором в максимальной степени удовлетворяются требование непрерывного удобного и безопасного движения автомобиля с расчетной скоростью и снижается до минимума объем снежных отложений на проезжей части и обочинах.

Время очистки снега и ликвидация зимней скользкости регламентируется ГОСТ Р

время очистки снега и ликвидация скользкости, не более, час

На всех группа дорог патрульную снегоочистку начинают немедленно после обнаружения снегопада и заканчивают после полного удаления с покрытия или после того, как достигнута допустимая толщина рыхлого снега.

Расчистка дороги от выпадающего и приносимого к ней снега необходимо производить на всю ширину земляного полотна.

Ликвидацию зимней скользкости начинается с момента образования и обнаружения и проводят до полной очистки покрытия на всю ширину проезжей части и укрепительных полос (укрепленная поверхность).

Теория переноса и отложения снега на дорогах.

Под действием ветра снежные частицы поднимаются над поверхностью снежного покрова и откладываются там, где скорость снижается.

Отрыв снежинок от снегового покрова происходит, когда подъемные силы ветра больших сил, удерживающих снежинки.

Отрыв и перенос снега при низовой метели происходит, когда толщина снегового покрова > 10 см и поверхность не имеет ледяной корки.

— при плюсовой температуре снежный накат образуется при высокой интенсивности снегопада более 8,6 мм/час, когда снег не успевает растаять на покрытие и легко уплотняется автотранспортом.

Отложение льда в виде матовой белой корки имеют .

Образование стекловидного льда может иметь различные причины и возможно при различных погодных условиях.

Разновидности стекловидного льда:

Источники влаги: дождь, таящий снег, снег с дождем выпадает при плюсовой температуре наружного воздуха и близких к 0, влага, остающиеся на поверхности после обработки противогололедных материалов.

Процессу образования скользкости в этом случае предшествует следующим погодные условия:

1. Устойчивое повышение атмосферного давления на фоне выпадающих осадков.

2. Установление лесной безоблачной погоды после прекращения выпадения осадков.

3. Пониженная относительность влажности воздуха

4. Пониженная температура от “+” до “-”

Образование скользкости более вероятно при t=-C; относительная влажность равная 65-85%.

Так как процесс образования скользкости идет на фоне устойчивого понижения температуры воздуха, то для этих случаев образование стекловидного льда, при температуре дорожного покрытия всегда выше температуре воздуха в силу тепловой инерции дорожного покрытия.

2. Конденсация и замерзание влаги из воздуха на сухой поверхности дороги при его t 100%, температура положительная.

Взаимодействие автомобиля с влажным и мокрым покрытием, роль макрошероховатости

Если на сухом покрытии основную часть силы сцепления (до 90%) составляет адгезия (молекулярное взаимодействие), то на влажном или мокром она резко снижается, поскольку на поверхности образуется плена воды, перемешенная с остатками масел, бензина, грязи.

Чтобы обеспечить достаточное сцепление колес автомобиля с покрытием, поверхность должна иметь шероховатую структуру, позволяющую разорвать эту пленку, и обеспечить непосредственно контакт протектора с покрытием.

Выступы шероховатости вдавливаясь в рисунок протектора увеличивают деформационную составляющую силы трения. Шероховатость образует систему дренирующих ходов, по которым вода отжимается из зоны контакта колеса с покрытием.

Исследования профессора показывают, что на сухих покрытиях с увеличением шероховатости уменьшается коэффициент сцепления при всех скоростях.

Если скорость высокая и толщина слоя воды > 10 мм, процесс взаимодействия колеса автомобилей с покрытием принципиально изменяется, т. е. в этот момент возникает явление аквапланирования. В этом случае в плоскости контакта колес с мокрым покрытием выделяют 3 зоны:

1. Зона неразорванной пленки, в которой образуется гидродинамическое давление воды на колеса

2. Зона частично разорванной пленки, в которой наблюдаются отдельные соприкосновения протектора шин с покрытием.

3. Зона непосредственного контакта шины с покрытием, когда свободная вода полностью удалена и осуществляется сухой контакт колеса с покрытием.

Физическая сущность аквапланирования состоит в том, что при наличии на покрытии сплошного слоя жидкости глубиной не менее критической под колесами автомобилей в зоне расположения головной волны, создается жидкостной клин, оказывающий гидродинамическое давление на колеса.

С увеличением скорости это давление повышается и при определенной скорости, называемой критической скоростью аквапланирования, вертикальная составляющая давления сравнивается по размерам с нагрузкой колеса. С этого момента колеса всплывают и начинают скользить по жидкости, образованной на поверхности покрытия.

На возникновение явление аквапланирования влияет глубина слоя и плотность жидкости, давление в шинах, рисунок и степень износа протекторов, структура поверхности покрытия. Выступы шероховатости уменьшают активную толщину слоя воды , которая действует на колеса автомобиля, и тем самым снижают гидродинамическую подъемную силу. Активная толщина слоя воды вычисляется по формуле

,

где — толщина слоя воды на поверхности, мм;

— глубина вдавливания выступов шероховатости в шину, мм;

Δ – средняя высота выступов поверхности, мм.

Критическая глубина слоя жидкости на поверхности и скорость аквапланирования рассчитывают по формулам:

;

,

где — давление воздуха в шинах, Мпа;

ρ – массовая плотность жидкости (для воды 1,02∙ 10-6 кг∙с2/см4; для грязи 0,8∙10-6 кг∙с2/см4);

v – скорость автомобиля, км/ч;

— глубина слоя жидкости, мм.

На гладких покрытиях аквапланирование возникает, когда слой воды или жидкости имеет толщину слоя всего 2-3 мм, на других покрытиях, если слой воды больше 10 мм, то явления избежать невозможно. Скорость начала аквапланирование колеблется в пределах от 60 до 100 км/ч.

На условия движения автомобилей влияет равномерность распределения коэффициента сцепления по ширине покрытия. В идеальных условиях необходимо, чтобы под левым и правым колесами автомобилей значение коэффициентов сцепления было одинаково иначе при резком торможении происходит разворот автомобилей. В этом случае блокируется то колесо, которое катилось по более скользкой полосе, угол поворота увеличился с ростом скорости перед торможением и разностью значений коэффициент сцепления под правым и левым колесами. В связи с этим важно иметь однородную по шероховатости поверхность проезжей части.

Наличие воды на покрытие приводит к увеличению коэффициента сопротивления качению до 5% на каждый минимальный выступа шероховатости и тогда коэффициент сопротивлению

— толщина слоя воды и грязи на покрытии, мм.

Взаимодействие автомобилей с заснеженным и оледенившим покрытием, роль шероховатости

От состояния покрытия в зимний период зависит изменение значения коэффициента сопротивления качению f и коэффициента сцепления j.

Наличие сухого снега на покрытие приводит к тому, что коэффициент сопротивления качению увеличивается в 10-15 раз в зависимости от толщины снежных отложения по сравнению с движением по чистому покрытию. Движение автомобилей по снежному накату сопровождается образованием колей и увеличением сопротивления качению.

Наоборот сухие чистые покрытия в зимний период обеспечивает достаточно высокие сцепные качества. При наличии рыхлого снега на покрытии коэффициент сцепления мало зависит от параметров шероховатости поверхности, но существенно зависит от толщины слоя снега, его влажности, температуры и плотности.

Сцепные качества уплотненного снега на покрытие также зависят от прочности снега, которая непосредственно зависит от его плотности и температуры.

Вследствие большого сопротивления качению и низких сцепных качеств покрытия, скорость значительно снижается на заснеженном и обледенелом покрытие вплоть до остановки автомобилей.

На заснеженных покрытиях и гололеде шероховатость покрытия на сцепные качества почти не влияет, так как на шероховатых покрытиях снег, уплотненный между выступами каменных материалов содержит значительное количество воздуха и при температуре до +00С имеет пористую структуру. Пористая структура снега облегчает удаление ледяного слоя, однако для удаления льда и снега, оставшегося во впадинах между каменными частицами, требуется больше хлоридов, чем для удаления льда и снега с гладкой поверхности. Теоретически вопрос об эффективности работы шероховатых поверхностей зимой не имеет однозначного ответа и требует дальнейших исследований.

При определенных соотношениях температуры и плотности снега, интенсивности, состава и скорости транспортного потока на шероховатых покрытиях наблюдается процесс разрушения снежного слоя и происходит самоочистка покрытия колесами автомобилей. Влияния параметров шероховатости на степень очистки покрытия от снега повышается при высоте выступов до 1,5 мм. Более высокие выступы шероховатости на очистку покрытия практически влияния не оказывают. Поэтому с позиции работы покрытий зимой наиболее целесообразными следует считать выступы макрошероховатости 1,5-2,0 мм.

Требования к показателям поверхности покрытия

Анализ взаимодействия автомобилей с дорогой служит основной для разработки требований к прочности дорожной одежды, ровности покрытия, коэффициента сцепления, параметром шероховатости и состоянию поверхности покрытия, которые отражены в следующих нормативных документах: ГОСТ Р ; Методические рекомендации по ремонту и содержанию дорог и Инструкции по расчету жестких и нежестких дорожных одежд.

Сложной технико-экономической задачей является назначение требований к допустимому значению коэффициента сцепления и параметрам шероховатости. Обеспечения сцепных качеств и регулирования выступов шероховатости достигается путем назначения крупности щебня с требованиями к его прочности и прочности слоя, по которому он распределяется, сопротивлению истираемости и шлифуемости в процессе эксплуатации. Кроме того, на крупношероховатой поверхности увеличивается уровень шума от автомобилей и сопротивление качению.

При назначении требований к сцепным качествам покрытия и их шероховатости большое значение имеют погодно-климатические условия района.

Разница коэффициента сцепления по ширине проезжей части не должна превышать 0,1, а между коэффициентом сцепления покрытия и укрепленной обочины – не превышать 0,15. Эти требования необходимы для предотвращения разворота автомобилей при резком торможении.

Повышение сцепных качеств покрытий возможно с проведением следующих мероприятий:

1. Содержание покрытия в чистом и сухом состоянии

2. Устройство шероховатой поверхности обработки

3. Применение метода втапливания при устройстве покрытия

4. Устройство нового слоя покрытия из асфальтобетонной смеси и других смесей.

Влияние природных факторов на состояние дорог и условия движения

Транспортные средства воздействуют на дорогу одновременно с факторами, зависящими от природно-климатических условий (водой, температурой, ветром, солнечной радиацией).

Из всего разнообразия природно-климатических факторов наибольшее влияние на состояния дорог и на условия движения автомобилей оказывают:

— рельеф и ландшафт местности; грунтово-геологические и гидрологические условия; погодно-климатические факторы.

Из грунтово-геологических и гидрологических факторов выделяют тип и характеристики грунтов земляного полотна и подстилающих слоев основания, глубину промерзания, глубину и характер залегания грунтовых вод, условия стока поверхностных вод.

К погодно-климатическим факторам относят: солнечную радиацию; температуру и влажность воздуха, осадки (дождь, снегопад, ветер, метель, гололед, туман); атмосферное давление, а также их сочетание. Воздействие погодно-климатических факторов формируют вводно-тепловой режим земляного полотна, под которым понимают закономерные сезонные изменения в земляном полотне и слоях дорожных одежд влажности и температуры.

Изменение характеристик вводно-теплового режима существенно влияет на долговечность земляного полотна, прочность дорожной одежды и приводит к снижению транспортно-эксплуатационных свойств дорог.

Степень воздействия окружающей среды на дорогу в конечном итоге определяется видом и мощностью источников увлажнения дорожной конструкции и интенсивность температурных воздействий.

Дорожная одежда и земляное полотно должны быть запроектированы таким образом, чтобы даже весной, т. е. в самый неблагоприятный для службы дорог период расчетного года, обеспечивалась требуемая по условиям движения прочность дорожной конструкции (Кпр ≥ 1,0) и наряду с этим обладала необходимой морозоустойчивостью (наибольшее зимнее поднятие – пучение поверхности покрытия – примерно равно 40 мм )

Основными источниками увлажнения дорожной конструкции являются:

— вода, стекающая со стороны откосов;

— вода, застаивающаяся на обочинах;

— грунтовые воды (капиллярное увлажнение);

— парообразная вода (конденсат).

Атмосферные осадки проникают в водопроницаемые покрытия (гравийные и щебеночные) не укрепленные органическими вяжущими, в трещины водонепроницаемых покрытий и частично через обочины и откосы. После выпадения обильных осадков вода, а также со стороны откосов при длительном застое в боковых канавах будет перемещаться от откосов к грунтовому основанию. Это явление не всегда опасно, если земляное полотно отсыпано из связных грунтов (суглинки, супеси), а коэффициент уплотнения земляного полотна > 0,95.

Опасность капиллярного увлажнения от грунтовых вод зависит от глубины расположения расчетного горизонта грунтовых вод, поднимающейся по капиллярам, особенно при промерзании конструкции и близкой к поверхности дороги залегания подземных вод.

Парообразная вода, перемещающаяся от теплых слоев к более холодным. Зимой при промерзании конструкции вода может передвигаться снизу вверх и концентрироваться у фронта промерзания, повышая влажность грунта.

Физическая теория тепловлагообмена в дорожных конструкциях

Установлено, что грунты и слои дорожных одежд воздухопроницаемы, поры в них между собой сообщаются. Следовательно, в земляном полотне и слоях дорожных одежд имеются условия для массообмена: воздухообмена и парообмена. Обмен возможен в случае, если влажность грунта меньше его полной влагоемкости, т. е. W > Wпв. При полной влагоемкости все поры грунта заполнены жидкой фазой и воздухо- парообмен прекращается.

В результате ухудшения водно-теплового режима возникают негативные явления:

— избыточное влагонакопление в отдельных зонах земляного полотна вследствии инфильтрации воды через трещины в покрытии, обочинах и откосов;

застой воды или от длительного застоя воды в боковых канавах, коллекторах, что часто наблюдается в болотистой местности и орошаемых районных;

— повышенное увлажнение грунта в верхней части земляного полотна к концу морозного периода;

— образование пучин на участках интенсивного морозного влагонакопления;

— влияние (в период зимних оттепелей) разрушение дорожной одежды вследствии переувлажнения грунта и потери прочности;

— разрушение откосов высоких насыпей и глубоких выемок от переувлажнения;

— разрушения тела насыпи от скопившейся воды (высоких насыпей).

При резком понижении температуры (00С) в конструкции дорожной одежды образуется температурные трещины.

Интенсивный прогрев летом повышает эластичность покрытий из органических вяжущих, способствующий образованию волн и наплывов в покрытие.

Закономерности водно-теплового режима земляного полотна в процессе эксплуатации дорог

Годовой цикл водно-теплового режима земляного полотна включает четыре характерных периода:

— первоначальное накопление влаги осенью;

— промерзание, перераспределение и накопление влаги в земляном полотне зимой;

— оттаивание земляного полотна и переувлажнение грунта весной;

— просыхание земляного полотна летом.

Осенью в предзимний период идет первоначальное накопление влаги от атмосферных осадков, проникающих в дорожную конструкцию, и вследствие подъема уровня грунтовых вод грунт увлажняется и перед началом промерзания влажность грунта может достигать значения 0,7Wт – влажность на пределе текучести грунта. Увеличение влажности сопровождается разуплотнением грунта. Наблюдается смена температуры от “+” к “-”, и наоборот такие температурные перепады вызывают линейные сокращения покрытий, скорость которых выше, чем для нижележащих слоев основания. Это приводит к образованию поперечных температурных трещин.

Зимой в морозный период – характерен перераспределением, накоплением и влаги в земляном полотне, понижением температуры грунта, промерзанием его, происходит дальнейшее повышение влажности грунта, что приводит к снижению плотности грунта.

Вода из нижних слоев земляного полотна особенно жидкая и парообразная интенсивно мигрирует снизу и частично со стороны откосов к оси дорог. Вследствие этого замерзающая вода в порах грунта образует линзы и прослойки льда. Такое интенсивное влагонакопление и промерзание земляного полотна приводит к образованию пучин.

Прочность грунта в холодный период очень высокая и достигает значения 0,8Wт – влажность на пределе текучести грунта.

Весенний период – период оттаивания грунта и насыщения его свободной водой. Весной в начале оттаивания земляного полотна грунт наиболее увлажнен и разуплотнен. Этот период принимают за расчетный в работе дорожной одежды и земляного полотна.

В это время скопившийся в линзах и прослойках лед в верхней части земляного полотна оттаивает, и свободные поры грунта заполняются водой, которая в большом количестве скапливается над еще не оттаявшим грунтом (донник).

В этот период грунт имеет максимальное увлажнение, которая может достигать (0,85-1,0) Wт соответственно грунт имеет минимальную плотность и прочность.

При медленном оттаивании, когда скорость фильтрации воды не превышает 4 см в сутки, часть воды успевает отжаться и испариться; при более быстром оттаивании более > 7 см/сут происходит быстрое накопление воды в порах грунта. Могут возникнуть просадки конструкции дорожной одежды, т. е. прочность дороги конструкции дорожной одежды минимальна.

Летний период – идет благоприятное просыхание земляного полотна, снижается влажность до сезонного значения Wmin = 0,5 Wт. Постепенно возрастает плотность грунта и восстанавливается прочность дорожной одежды.

От расчетной влажности земляного полотна существенно зависят деформативные и прочностные характеристики подстилающего дорожную одежду грунта, а также прочность, ровность и долговечность всей конструкции.

Пучины на автомобильных дорогах и причины их образования

При сезонном промерзании и оттаивании на дорожной одежде при определенных условиях могут наблюдаться пучины, которые представляют собой деформации и разрушения в виде бугров и сетки трещин. Они возникают в результате пучения (пучинообразования), неоднородных по площади проезжей части взбугриваний дорожной одежды, обуславливающих при одновременном сочетании следующих трех факторов:

1) интенсивного морозного влагонакопления, при котором максимальная относительная влажность грунта в верхней части земляного полотна достигает ;

2) промерзания грунта под дорожной одеждой на глубину ;

3) наличием мелких пылеватых песков, супесей, пылеватых суглинков и других пучинистых грунтов.

Размер деформации пучения зависит от многих факторов, а главным образом от:

влажности грунта; глубины промерзания; продолжительности холодного периода; скорости промерзания грунта и прочности дорожной одежды.

Неравномерное морозное пучение может достигать 80-100 мм, что существенно влияет на скоростной режим движения транспортных средств.

Физическая сущность пучинообразования состоит в накоплении, перераспределении, замерзании и оттаивании воды в порах грунта вследствие сезонных изменений водно-теплового режима земляного полотна и дорожной одежды.

При промерзании грунта возникает температурный градиент, что вызывает термодиффузию воды, воздуха и водяного пара, которые, перемещаясь, замещают друг друга в порах грунта.

Незамерзающая часть жидкой фазы перемещается из теплых слоев грунта к холодным. Процесс миграции воды протекает в зоне изотерм от 0 до .

Пучение дорожной одежды сопровождается растягивающим напряжением, которое особенно опасно в холодный период года, когда покрытие становится особо хрупким и легко возникают трещины. Этот процесс наиболее виден на покрытиях с применением органических вяжущих.

Исследования проф. показали, что особо опасны для покрытий неоднородные поднятия, т. е. концентрация этого явления максимально происходит на небольшом участке.

Неоднородное поднятие служит причиной образования трещин на покрытии, поэтому при расчете дорожной одежды на морозоустойчивость с целью увеличения надежности, необходимо допустимое морозное пучение определять с учетом неоднородности пучения (мм).

Общую устойчивость дорожных конструкций характеризует коэффициент пучения:

— расчетное (ожидаемое) поднятие дорожной одежды, мм;

— допустимая глубина промерзания грунта в дорожно-климатической зоне, м

Критерием прочности дорожной одежды – коэффициент неравномерного морозного пучения

где — расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна, мм; — допустимое для данной конструкции пучение грунта, мм.

За практический критерий принято – допустимое поднятие покрытий, при котором в растянутой зоне еще не возникают трещины, т. е.

,

где В – ширина земляного полотна, м;

b – ширина дорожной одежды, м;

Н – толщина дорожной одежды, м;

— продольное допустимое относительное удлинение в растянутой зоне покрытия, при котором еще не возникают трещины: значение зависит от материала покрытий, температуры наружного воздуха (“+” и “-”), для асфальтобетонных покрытий: ;

— коэффициент неоднородности пучения;

Фактическое морозное пучение вычисляют в зависимости от морозного влагонакопления

,

где — максимальная влажность грунта.

Максимальное влагонакопление ()за холодный период складывается из влажности грунта в конце морозного периода и до периода промерзания грунта. Критерием устойчивости дорожной одежды против пучинообразования принято условие:

Источник