МИНИСТЕРСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ РСФСР

УКАЗАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ ПРОЧНОСТИ И РАСЧЕТУ УСИЛЕНИЯ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

(ВСН 52-89)

Утверждены Минавтодором РСФСР

от 10.03.89 письмо № НА-16/117

Москва 1989

Указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд (ВСН 52-89)/ Министерство автомобильных дорог РСФСР. М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1989.

В Указаниях изложены вопросы обследования и испытания нежестких дорожных одежд в разные периоды года с целью оценки запасов прочности дорожных конструкций. Рассмотрены особенности расчета усиления одежд и даны рекомендации по расчету ограничения движения на дороге в период наибольшего ослабления дорожной конструкции.

Указания позволяют учесть особенности снижения прочности дорожных одежд под воздействием транспортных нагрузок, привести разновременные испытания одежд к сопоставимому виду, выполнить полевые испытания в объеме, достаточном для объективной оценки неоднородности дорожных конструкций по величине обратимого прогиба. Предложенные требуемые модули упругости дорожных конструкций в комплексе учитывают работу материалов конструктивных слоев по критериям сдвига и изгиба.

В документе отсутствуют разделы, касающиеся проверки усиленных конструкций по условиям морозоустойчивости. Накопленный опыт свидетельствует, что слои усиления, рассчитанные по условию обеспечения работоспособности современных дорожных конструкций по трем критериям (обратимому прогибу, сдвигу и растяжению при изгибе) проходят и по условию морозоустойчивости.

Указания ориентированы на использование современных передвижных лабораторий для оценки состояния дорог (типа КП-502 МП) и серийно выпускаемых приборов, которые позволяют значительно повысить производительность полевых испытаний.

В разработке документа приняли участие канд. техн. наук В.К. Апестин, инженеры А.И. Дудаков. А.М. Стрижевский (Гипродорнии1 отв. за выполнение НИР); кандидаты технических наук М.С. Коганзон, Ю.М. Яковлев (МАДИ); инж. В.П. Козлов (Саратовский ф-л Гипродорнии)2. При подготовке документа использованы работы докторов технических наук М.Б. Корсунского, Б.С. Радовского, В.В. Сильянова, кандидатов технических наук В.Н. Ефименко, В.П. Корюкова, А.О. Салля, П.И. Теляева, А.М. Шака, результаты обследования дорог, проведенных в период 1982 1987 гг. Гипродорнии и его Саратовским ф-лом, Пермским ф-лом треста Росдороргтехстрой, а также исследований по разработке общесоюзных норм межремонтных сроков службы нежестких дорожных одежд 1983 1986 гг. Указания развивают отдельные положения Рекомендаций по методам определения транспортно-эксплуатационных характеристик дорог и методам сбора информации по состоянию дорог (СЭВ. София, 1980) и Рекомендаций по оценке прочности и усилению покрытий автомобильных дорог с целью повышения их несущей способности АВТ-Р-143 (ОСЖД. Варшава, 1986, изд. П).

Документ предназначен для организаций, проводящих обследование и испытание дорожных одежд с целью оценки их прочности и разработки мероприятий по повышению надежности и несущей способности дорожных конструкций в процессе эксплуатации и на стадии приемки автомобильных дорог в эксплуатацию.

_______

1 После реорганизации 1989 г. НПО Росдорнии.

2 То же, Саратовский НПЦ Росдорнии.

Министерство автомобильных дорог РСФСР	Ведомственные строительные нормы	ВСН 52-89
	Указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд	Взамен Методических указаний по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд (М.: Транспорт, 1979), Рекомендаций по оценке прочности нежестких дорожных одежд методами статического и кратковременного нагружения (М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1883) и разделов ВСН 29-76 Минавтодора РСФСР, касающихся оценки прочности и усиления нежестких дорожных одежд

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В Указаниях использованы следующие основные определения и понятия:

Дорожная конструкция  многослойная система, состоящая из дорожной одежды и земляного полотна под дорожной одеждой.

Дорожная одежда  искусственная конструкция в пределах проезжей части автомобильной дороги, состоящая из дорожного покрытия и слоев основания (одного или нескольких), воспринимающая многократно повторяющееся воздействие транспортных средств и погодно-климатических факторов, обеспечивающая передачу возникающих усилий на грунт земляного полотна.

Несущая способность (прочность) дорожной конструкции  свойство конструкции, характеризующее ее способность воспринимать без отказа воздействие движения и погодно-климатических факторов.

Отказ дорожной конструкции  переход конструкции в предельное состояние (т.е. событие, свидетельствующее о нарушении работоспособности конструкции).

Предельное состояние дорожной конструкции  состояние, при котором дорожная конструкция перестает удовлетворять заданным требованиям.

Внесены Государственным дорожным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом (Гипродорнии) Минавтодора РСФСР

Утверждены Министерством автомобильных дорог РСФСР 10 марта 1989 г.

Срок введения 1 июля 1989 г.

Работоспособная дорожная конструкция  конструкция, обладающая запасом прочности на многократно повторяющееся действие расчетных автомобильных нагрузок.

Срок службы дорожной одежды  период времени, в пределах которого происходит снижение прочности и надежности дорожной одежды до расчетного уровня, предельно допустимого по условиям движения.

Надежность дорожной одежды  вероятность безотказной работы дорожной конструкции в течение всего периода эксплуатации до ремонта.

Расчетный период  неблагоприятный по условиям увлажнения период года (обычно весенний), в течение которого влияние автомобильного движения на работу дорожных конструкций является наиболее существенным.

Нерасчетный период  период года, находящийся за пределами расчетного периода, в течение которого слои дорожной одежды и грунт земляного полотна имеют положительную температуру.

Расчетный год  год с расчетным периодом, типичным для всего срока службы дорожной одежды.

Линейные испытания  полевые испытания дорожных конструкций, проводимые равномерно вдоль обследуемого участка автомобильной дороги в объеме, достаточном для достоверной оценки их несущей способности.

Контрольные испытания  то же, на специально выбранных контрольных точках с целью выявления закономерности изменения жесткости конструкции во времени.

Характерный участок  однотипный участок автомобильной дороги, в пределах которого не наблюдается существенных изменений конструкции дорожной одежды и земляного полотна, интенсивности, состава движения, состояния покрытия по видам дефектов.

1.2. Прочность дорожных конструкций  один из важнейших показателей, позволяющих оценить эксплуатационное состояние дорог и выявить, насколько они отвечают требованиям автомобильного движения.

Дорожная конструкция считается прочной, если на рассматриваемый момент времени обеспечивается необходимая ее сплошность и ровность дорожного покрытия. Это условие соблюдается в случае, когда: общая толщина дорожной одежды достаточна для обеспечения нужной морозоустойчивости конструкции; модули упругости дорожной конструкции не ниже модулей, требуемых по условиям движения; в связных слоях одежды не возникают растягивающие напряжения при нагибе, превышающие допустимые значения; в несвязных и слабосвязных слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна возникающие напряжения не превышают значений, при которых обеспечивается условие местного предельного равновесия по сдвигу.

В процессе эксплуатации дорожной конструкции под воздействием автомобильного движения, погодно-климатических и гидрологических факторов происходит постепенное уменьшение ее прочности, связанное с внутренними необратимыми изменениями в отдельных конструктивных элементах. Эти необратимые изменения накапливаются главным образом в расчетный период. В северных и центральных районах нашей страны расчетный период наблюдается обычно во время весеннего оттаивания дороги, в южных его начало часто совпадает с периодом выпадения зимне-весенних осадков.

1.3. Чтобы предотвратить преждевременное повреждение дорожных покрытий, оценивают прочность конструкций и назначают мероприятия, обеспечивающие необходимую их надежность и срок службы.

1.4. К оценке прочности дорожных одежд прибегают:

для накопления банка данных о состоянии сети дорог с целью рационального планирования средств на ремонтные работы;

на стадии приемки в эксплуатацию построенных участков дорог для контроля качества строительства;

при решении вопроса об усилении существующих покрытий или временном ограничении движения автомобилей по осевым нагрузкам в неблагоприятные по условия увлажнения периоды года;

при разработке рекомендаций о пропуске по существующим дорогам большегрузных, сверхнормативных нагрузок;

в научно-исследовательских целях.

1.5. В качестве обобщающего критерия несущей способности (прочности) используют величину обратимого прогиба (модуля упругости) конструкции. Требуемые показатели прочности назначают с учетом принятой расчетной нагрузки, типа покрытия, общей толщины дорожной одежды, дорожно-климатической зоны и грунтово-гидрологических условий на обследуемом участке дороги.

1.6. Для оценки прочности выполняют полевые испытания (линейные и контрольные) дорожных одежд как в расчетные, так и в нерасчетные периоды года. Получаемые результаты приводят к расчетному году.

Для накопления банка данных испытания следует проводить не реже одного раза в 3  5 лет в зависимости от условий движения на автомобильных дорогах.

На стадии приемки дорог в эксплуатацию полевые испытания (контрольные и линейные) следует проводить после завершения строительства характерного участка дороги длиной не менее 500 м.

При решении вопроса об усилении покрытий дорожные одежды подвергают полевым испытаниям в случаях, когда их состояние по ровности или степени повреждения покрытий дефектами в виде сетки трещин, просадок и волн не удовлетворяет требованиям, предъявляемым ВСН 41-88 Минавтодора РСФСР по условиям движения (табл. 1.1). При этом испытания начинают только после приведения намеченных к обследованию участков дорог в соответствии с требованиями по условию водоотвода и в части возвышения поверхности земли (см. СНиП 2.05.02-85 пп. 6.10-6.13).

Таблица 1.1

Кн	0,55	0,60	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95
*, см/км	530	510	475	440	390	340	265	170	80

Примечания. 1. Показатель ровности покрытия * соответствует показаниям толчкомера ТХК-2, установленного на автомобиле УАЗ-452. При использовании других марок автомобилей требуется предварительная тарировка прибора.

2. Допустимый %, деформирования покрытия rдоп определяют по формуле:

rдоп. = 1 - Кн                        (1.1)

где Кн уровень надежности дорожной одежды.

1.7. Прочность дорожной одежды в течение расчетного периода может весьма существенно колебаться не только изо дня в день, но и в течение суток. В этих условиях результаты линейных испытаний дорожных конструкций должны быть приведены к сопоставимому виду.

Необходимые поправки вносят по результатам ежедневных контрольных испытаний на специально выбранных контрольных точках.

1.8. По результатам полевых испытаний, обработанных методами математической статистики, определяют фактические показатели прочности дорожных одежд, сопоставляют их с величинами, требуемыми по условиям движения, и принимают решение по несущей способности обследованных дорог.

1.9. Требуемые показатели прочности назначают с учетом фактической интенсивности транспортного потока на дороге, приведенной к расчетным нагрузкам. Для приведения автомобилей к расчетным нагрузкам используют коэффициенты приведения, назначенные с учетом типа дорожной одежды или прочности дорожной конструкции.

1.10. Прочными считаются те участки дорог, на которых фактические показатели прочности оказываются не ниже требуемых. Для непрочных участков рассчитывают слои усиления или назначают мероприятия по ограничению движения автомобилей по осевым нагрузкам в неблагоприятные по условиям увлажнения периоды года. Возможен и комбинированный подход, когда в течение некоторого периода ограничивают движение по дороге, а затем усиливают дорожную конструкцию, в каждом конкретном случае вопрос о проведении того или иного мероприятия должен решаться на основании технико-экономических расчетов.

2. ОБСЛЕДОВАНИЕ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ЦЕЛЬЮ ОЦЕНКИ ИХ ПРОЧНОСТИ

2.1. Порядок оценки

2.1.1. Оценка прочности дорожных одежд важнейшее звено в общем порядке обследования дорожных конструкций (рис. 2.1), определяемом Техническими правилами ремонта и содержания автомобильных дорог (ВСН 24-88 Минавтодора РСФСР). Все работы проводят в три основных этапа обследования: предварительное, подготовка к детальному и собственно детальное.

2.1.2. При проведении предварительного обследования вид и количество дефектов проезжей части определяют для уточнения фактической степени деформирования покрытия (см. п. 1.6) и назначения границ характерных участков. Фактическую степень деформирования покрытия определяют по полосам наката и оценивают длиной участка с прочностными дефектами в долях от общей протяженности характерного участка.

Рис. 2.1. Порядок обследования дорожных конструкций с нежесткими покрытиями для оценки и улучшения их состояния:

Е модуль упругости грунта, МПа;

угол внутреннего трения;

С сцепление в грунте, МПа

2.1.3. В процессе подготовки к детальным обследованиям изучают техническую документацию, данные о фактическом состоянии покрытия и назначают границы характерных участков.

2.1.4. При детальном обследовании выполняют полевые испытания дорожных конструкций на характерных участках для оценки прочности конструкций и назначения мер по улучшению их состояния.

2.2. Предварительное обследование дорожных покрытий

2.2.1. Предварительное обследование начинают не ранее, чем за год до проведения полевых испытаний дорожных конструкций.

2.2.2. Вид и количество дефектов на дорожном покрытии устанавливают на основе визуальной оценки. Все дефекты, обнаруженные на покрытии, подразделяют на виды в соответствии с характерными особенностями (табл. 2.1). Устанавливают границы их распространения и полученные результаты представляют в следующей форме.

№ п/п	Характерные участки по видам дефектов в порядке их расположения вдоль дороги	Границы участков с определенным состоянием поверхности покрытия по видам дефектов
		начало (км+м)	конец (км+м)

2.2.3. В отдельных случаях, когда на обследуемых участках покрытия произвольно чередуются несколько сменяющих друг друга дефектов с небольшими зонами распространения, встречаются трудности с описанием состояния участков по виду дефектов.

В таких случаях необходимо давать комплексное описание состояния покрытия с выделением того вида дефекта, который наиболее характерен для рассматриваемого участка.

Пример комплексного описания состояния дорожного покрытия по видам дефектов.

1. На участке покрытия замечены трещины: редкие, частые, сетка. Наиболее распространены частые. Редкие трещины и сетка их занимают небольшие зоны, однако первые встречаются чаще. В этом случае формулировка комплексного описания трещин  частые, местами редкие, сетка трещин.

2. На участке покрытия замечены отдельные и редкие трещины, выбоины. На участке преобладают отдельные трещины. Выбоины занимают небольшие, редко встречающиеся зоны. В этом случае формулировка комплексного описания  отдельные и редкие трещины, местами выбоины.

Таблица 2.1

Вид дефекта	Характерные особенности дефекта покрытия проезжей части
Трещины: одиночные	Трещины произвольного очертания и направления относительно оси дороги. Обычно расположены друг от друга на значительном удалении, без соблюдения какой-либо закономерности
отдельные	Поперечные трещины, расположенные примерно на одинаковом расстоянии друг от друга. Расстояние между соседними трещинами не менее 10 м
редкие	Поперечные и косые трещины (нередко с ответвлениями), не связанные между собой. Среднее расстояние между соседними трещинами 4 - 10 м
частые	Поперечные и косые трещины с ответвлениями, иногда связанные между собой, но, как правило, не образующие замкнутых фигур. Среднее расстояние между соседними трещинами 1 - 4 м
сетка	Трещины образуют четырехугольники с расстоянием между противоположными сторонами менее 1 м
Келейность	Плавное искажение поперечного профиля покрытия, локализованное вдоль полос наката. На покрытиях, устроенных с применением вяжущих, нередко сопровождается продольными трещинами и сеткой трещин
Просадки	Резкое искажение профиля покрытия, имеющее вид впадины с округлыми краями. На покрытиях, устроенных с применением вяжущих, просадки сопровождаются сеткой трещин, нередко охватывающей также и зоны покрытия, непосредственно к ним прилегающие
Проломы	Полное разрушение дорожной одежды на всю ее толщину с резким искажением профиля покрытия. На покрытиях, устроенных с применением вяжущих, сопровождаются сеткой трещин в зонах покрытия к ним прилегающих
Выкрашивание и шелушение	Поверхностные разрушения покрытия за счет потери отдельных зерен минерального материала и отслаивания вяжущего
Выбоины	Местные разрушения дорожного покрытия, имеющие вид углублений с резко выраженными краями
Волны	Закономерное чередование (через 0,5 - 2,0 м) на покрытии впадин и гребней, в поперечном направлении по отношению к продольной оси дороги
Сдвиги	Смещение покрытия «наблюдающееся обычно на крутых спусках, в местах остановок и торможения автомобилей. Иногда в местах сдвига наблюдаются разрывы покрытия
Открытые пучины и пучиноопасные места	Сетка трещин на покрытии с выдавливанием грунта на поверхность, взбугривание покрытия с сеткой трещин, зыбь покрытия под колесом автомобиля

2.3 Подготовка к детальному обследованию

2.3.1. Подготовку к детальному обследованию проводят одновременно с предварительным обследованием дорожных покрытий или непосредственно после проведения визуального обследования.

2.3.2. На первом этапе работ анализируют:

продольный профиль и план трассы (проектная и исполнительная документация);

условия строительства (реконструкции) дороги, т.е. погодно-климатические условия в момент возведения земляного полотна и устройства конструктивных слоев дорожных одежд, технологию производства работ на всех этапах устройства земляного полотна и дорожных одежд (журналы производства работ);

мероприятия по содержанию дороги и данные о времени проведения ремонтных работ, виды ремонтов с указанием состояния дорожной одежды перед ремонтом, объем и технологию выполненных работ, качество работ и применявшихся материалов, погодно-климатические условия при производстве ремонтных работ (паспорт, акты приемки работ, журналы производства ремонтных работ и т.д.);

данные учета состава и интенсивности движения автомобилей за весь период эксплуатации, предшествующей обследованию (сводные ведомости по учету движения);

данные о фактическом состоянии покрытия и результаты ранее проведенных обследований (отчеты по оценке прочности дорожной одежды, дефектные ведомости, отчеты о весенних и осенних осмотрах дороги и т.д.).

2.3.3. Данные анализа технической документации и дефектных ведомостей (см. п. 2.2.3) используют для назначения характерных участков в пределах перегонов, требующих детальных обследований.

2.3.4. За характерный принимают участок, отличающийся от соседних хотя бы одним из признаков: конструкцией дорожной одежды, грунтом земляного полотна и типом его поперечного профиля, типом местности по условиям увлажнения, технологией устройства одежды и качеством применявшихся при этом материалов, интенсивностью движения, приведенной к интенсивности движения расчетного автомобиля, состоянием покрытия по видам дефектов.

2.3.5. Нахождение границ характерных участков производят с помощью сводной ведомости (рис. 2.2). При этом необходимо, чтобы длина характерного участка была не менее 500 м.

2.3.6. При определении границ характерных участков смежные участки могут быть объединены при прочих равных условиях, если:

расчетные (проектные) модули упругости дорожных конструкций отличаются не более чем на 5%;

требуемые модули упругости конструкций, определенные по фактическим интенсивностям расчетного движения при соблюдении первого условия, отличаются между собой не больше 5%.

2.4. Испытание дорожных одежд нагрузкой

(детальное обследование)

2.4.1. Полевые испытания дорожных конструкций проводят в расчетный и нерасчетный периоды года при условии обеспечения требований п. 1.6.

2.4.2. Полевые испытания следует начинать с испытания дорожных конструкций на контрольных точках. На каждом характерном участке (см. п. 2.3.4) выбирают одну контрольную точку в таком месте на покрытии, где состояние его по видам дефектов является характерным для данного участка. Если в пределах характерного участка развито несколько видов дефектов, занимающих примерно одинаковые площади, то контрольную точку надо располагать в пределах минимальных высот насыпи на участке или в зоне распространения дефекта, соответствующего худшему состоянию покрытия. Контрольные точки следует располагать на ближайшей к кромке покрытия полосе наката.

Километры

Конструкция дорожной одежды
Грунт земляного полотна	Суглинок тяжелый					Супесь
Тип местности по условиям увлажнения	Тип I		Тип II
Приведенная интенсивность движения	Учетный пункт № 2 630 авт./сут				Учетный пункт № 3 900 авт./сут
Состояние покрытия по видам дефектов	Частые трещины			Редкие трещины, местами отдельные трещины и выбоины		Отдельные и редкие трещины
Характерные участки и расположе-ние контроль-ных точек	км 28+070 1,2 м	км 32 1,2 м		км 36+520 1,2 м		км 41+000 1,4 м

Рис. 2.2. Пример сводной ведомости результатов визуальной оценки состояния проезжей части и анализа документальных данных о дороге

АБМЗ асфальтобетон мелкозернистый; ЧЩ черный щебень

Расположение контрольной точки уточняется в процессе проведения детальных обследований

Местоположение контрольной точки должно быть уточнено в ходе проведения линейных испытаний после статистической обработки полученных результатов, когда прогиб на данной контрольной точке отличается более чем на 10% от прогиба, соответствующего допускаемому проценту деформированной поверхности покрытия на обследуемом характерном участке. Место расположения контрольной точки должно быть отмечено на покрытии яркой водостойкой краской в виде прямоугольника размером 1020 см, вытянутом в продольном направлении. Координаты привязки следует указать в сводной ведомости (см. последнюю строку рис. 2.1; числитель расстояние от контрольной точки километрового столба, знаменатель расстояние от контрольной точки до кромки покрытия).

2.4.3. Контрольные испытания осуществляют методом статического нагружения колесом автомобиля. Для испытаний применяют грузовой двухосный автомобиль, у которого нагрузка на заднее колесо в пределах 30 - 50 кН, давление воздуха в шинах 0,50 - 0,55 МПа. Шины задних колес автомобиля должны иметь дорожный тип рисунка протектора и быть в хорошем состоянии.

Если испытание дорожных конструкций проведено автомобилем, весовые параметры которого отличаются от параметров нагрузки группы А (прил. 5), то приведение результатов испытаний к этой нагрузке осуществляют по формуле, справедливой при значении коэффициента Пуассона дорожной конструкции  = 0,3:

,                        (2.1)

где   модуль упругости дорожной конструкции при воздействии нагрузки группы А, МПа;

коэффициент, равный 0,36 МПасм/кН;

Qк нагрузка на колесо используемого автомобиля, кН;

l величина измеренного обратимого прогиба, см.

Нагрузку на колесо проверяют с помощью переносных гидравлических или других весов, обеспечивающих точность взвешивания до 0,5 кН (прил. 1).

В случае отсутствия переносных весов можно определить нагрузки на колесо автомобиля взвешиванием на автомобильных весах предприятий. Автомобиль заезжает на платформу только задней осью. Искомую нагрузку определяют делением пополам получаемого результата.

Для измерения обратимых прогибов используют длиннобазовый рычажный прогибомер (прил. 2). Допускают использование других приборов, обеспечивающих измерение прогибов с точностью не менее  0,02 мм. При соответствующем технико-экономическом обосновании испытание на контрольных точках может быть проведено методом кратковременного нагружения.

2.4.4. Линейные испытания дорожных одежд проводят высокопроизводительным методом кратковременного нагружения установкой динамического нагружения типа УДН-НК конструкции МАДИ (см. прил. 2).

При соответствующем технико-экономическом обосновании возможно использование других средств кратковременного нагружения, обеспечивающих время действия нагрузки Т*  0,02 сек и точность измерения прогибов не менее 5%. При отсутствии установок динамического нагружения можно также применять метод статического нагружения колесом автомобиля (состав и оснащение бригады для проведения испытаний даны в прил. 3).

2.4.5. При одновременном использовании методов статического и кратковременного нагружения проводят тарировочные испытания с целью приведения результатов линейных испытаний к сопоставимому виду. Эти испытания проводят последовательно методами статического и кратковременного нагружения на трех характерных для обследуемой дороги участках (длиной не менее 500 м каждый), различающихся состоянием покрытия. На каждом характерном участке испытывают не менее 30 равномерно расположенных вдоль дороги точек обоими методами. По значениям фактических прогибов lф характерных участков (прил. 6) строят график регрессионной зависимости между статическими и динамическими прогибами. При этом необходимо учитывать, что при испытании дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями толщиной 5 - 20 см, устроенными на щебеночном основании 12 - 30 см, булыжной мостовой, щебне и грунте, обработанными цементом (толщиной 15 - 20 см), с нижними слоями из песка до 50 см, уложенными на земляное полотно из песчаного, супесчаного и суглинистого грунтов во II - III дорожно-климатических зонах РСФСР, имеет место единая регрессионная зависимость:

lф = Х1 lд + Х2,                           (2.2)

где Х1 и Х2 коэффициенты регрессионной зависимости;

lф фактический прогиб конструкции на характерном участке, соответствующий допустимому проценту деформированной поверхности покрытия или расчетной надежности дорожной одежды, при статическом нагружении колесом автомобиля с параметрами нагрузки группы А (прил. 5), см;

lд  то же, но при испытаниях установкой типа УДН-НК (определяется в соответствии с прил. 6), см;

2.4.6. Линейные испытания проводят равномерно по полосе наката (1 - 1,5 см от кромки покрытия) в объеме:

20 испытаний на каждом километровом отрезке характерного участка и на каждом отрезке характерного участка длиной менее 1 км при расчетном уровне надежности дорожной одежды 0,85 - 0,90;

28 испытаний при уровне надежности 0,95;

12        -"-                 - " -             -"-      0,75 - 0,80;

10 испытаний при уровне надежности 0,5 - 0,6.

Возможно проведение линейных испытаний участками длиной по 500 м в пределах каждого километрового отрезка при сохранении указанного объема испытаний. Если расчетный уровень надежности обследуемой дорожной одежды не известен, то на каждом отрезке проводят 30 испытаний. Точки испытаний, попадающие в зоны пучинообразования, выносят за пределы этих зон. Места развития пучин обследуют отдельно путем вскрытия дорожной одежды.

2.4.7. При измерении прогибов необходимо строго соблюдать правила техники безопасности (прил. 3).

2.4.8. При проведении оценки прочности могут быть различные варианты полевых испытаний дорожных одежд нагрузкой:

только в расчетный период;

только в нерасчетные периоды года;

непрерывные в расчетный и нерасчетный периоды года;

комбинированный метод, когда линейные испытания проводят в нерасчетные периоды года, а контрольные испытания непрерывно в течение всего сезона испытаний.

Вариант испытаний выбирают (по технико-экономическим соображениям) в зависимости от задач обследования, наличия оборудования, объемов и сроков выполнения работ.

2.4.9. Особенности испытания в расчетный период. При значительном протяжении обследуемого участка (более 20 км) испытание необходимо начинать с южного или западного его конца. В местах, подверженных интенсивному солнечному освещению, испытание рекомендуют проводить раньше, чем в затененных местах (глубокие выемки, участки, проходящие в лесу и др.).

Контрольные испытания в расчетные (весенние) периоды года должны быть начаты за 7 - 10 дней до обычного срока ограничения движения в районе обследуемой дороги и продолжены в течение всего периода наибольшего ослабления дорожной конструкции. Ориентировочно продолжительность расчетного периода в сутках в районах с сезонным промерзанием грунта земляного полотна (П-Ш ДКЗ) определяют:

= ho/а,                                  (2.3)

где ho глубина промерзания грунта земляного полотна, см;

a среднесуточная скорость оттаивания, равная от 1 до 3 см/сут, рассчитываемая по скорости опускания нулевой изотермы, приведенной в климатических справочниках.

На каждой контрольной точке испытания проводят через день с 14.00 до 17.00. В процессе испытаний на контрольных точках следует строго следить за установкой колеса автомобиля в пределах прямоугольника, отмеченного краской на покрытии. Общий период испытаний на каждой контрольной точке не менее 30 - 35 дней.

Для приведения результатов испытаний к расчетному году параллельно с испытанием контрольных точек определяют влажность грунта земляного полотна. Для этого вырывают шурфы на обочине непосредственно вблизи контрольных точек и периодически (один раз в 3 - 5 дней) отбирают пробы грунта из-под проезжей части для выявления изменения относительной влажности грунта во времени.

При проведении линейных испытаний в расчетный период работы начинают, когда по результатам испытаний на контрольных точках будет видна общая тенденция снижения их прочности во времени (увеличение прогиба под нагрузкой). При этом независимо от начала линейных испытаний следует в прежнем режиме проводить испытания на контрольных точках и продолжать их до тех пор, пока не станет видна общая тенденция стабилизации величины прогиба дорожной конструкции. Следует стремиться, чтобы линейные испытания были закончены раньте, чем на контрольных точках.

2.4.10. Особенности испытаний в нерасчетный период года. В нерасчетные периоды года на каждой контрольной точке проводят одноразовое испытание с одновременным измерением температуры покрытия и влажности грунта земляного полотна непосредственно под дорожной одеждой в шурфе, отрытом на обочине напротив контрольной точки. Время между линейными испытаниями и испытаниями на контрольной точке не должно превышать двух часов. Кроме того, на каждом виде дорожной одежды одну из контрольных точек испытывают в течение одного дня через каждые два часа (с 8.00 до 17.00) с одновременным измерением температуры покрытия. Причем в течение этого времени не должны выпадать осадки. Испытания с использованием прогибомера можно проводить при температуре покрытия не выше 50 С.

3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

3.1. Испытание в расчетный, неблагоприятный по условиям увлажнения период года

3.1.1. Результаты разновременных линейных испытаний перед обработкой методами математической статистики корректируют приведением их к сопоставимому виду. Такую корректировку осуществляют с помощью графика изменения прогиба конструкции во времени (график прогиб время), построенного по результатам ежедневных измерений прогиба на контрольных точках (прил. 4).

3.1.2. Для объективной оценки состояния дорожных конструкций в условиях непрерывного изменения их жесткости во времени, а, следовательно, и неодинакового воздействия транспортных средств на дорогу, корректировку получаемых при испытаниях результатов осуществляют путем их приведения к состоянию конструкции, наиболее характерному, типичному для всего расчетного периода. Типичное состояние конструкции, характеризуемое модулем упругости Еср, определяют с учетом длительности различных состояний в расчетный период года:

;                 (3.1)

,                                      (3.2)

где А и В  эмпирические параметры, зависящие от типов покрытия, расчетной нагрузки, а также грунтово-гидрологических и погодно-климатических факторов. А и В определяют в соответствии с разделом 4;

т количество расчетных состояний дорожной конструкции в расчетный период года;

продолжительность состояния дорожной конструкции с модулем Еi в расчетный период (определяют по графику прогиб - время), сут;

Еi модуль упругости дорожной конструкции на контрольной точке в рассматриваемый момент времени, МПа; например, по рис. 3.1 для состояния дорожной конструкции с модулем e1 имеем:

.

Модули упругости Еi рассчитывают по величинам прогибов lкi, измеренных на контрольной точке в соответствии с формулой

,                                (3.3)

где lкi прогиб, см.

3.1.3. Для определения величины Еср по формуле (3.1) необходимо знать границы расчетного периода, Эти границы в общем виде определяют следующим условием:

Ет = Етр + В lg(0,2 Nф),     (3.4)

где Ет максимальный модуль упругости дорожной конструкции, при котором еще требуется учет воздействия фактического движения на дороге, МПа (см. рис. 3.1);

Етр требуемый по условиям движения модуль упругости дорожной конструкции, определяемый с использованием формул, учитывающих снижение несущей способности конструкций по времени, Mпa (см. раздел 4.4);

Nф приведенная к расчетному автомобилю фактическая интенсивность движения на полосу на момент проведения полевых испытаний, авт/сут:

Nф = N                              (3.5)

где N интенсивность движения транспортного потока на полосу в момент испытания дорожной конструкции, ав/сут (рассчитывают по прил. 9);

количество типов автомобилей в транспортном потоке;

j коэффициент приведения рассматриваемого автомобиля к расчетному (см. прил. 5);

Pj доля j-го типа автомобиля в составе транспортного потока (по данным учета движения на дороге).

В случаях, когда нет раздельного учета движения по отдельным полосам, интенсивность движения на полосу:

N = N*  fп,                                          (3.6)

где N* суммарная интенсивность движения транспортного потока на дороге, авт/сут (определяют по прил. 9);

fn коэффициент, учитывающий количество полос движения на обследуемой дороге (определяют по табл. 3.1).

Таблица 3.1

Число полос движения	1	2	3	4	6
fn	1	0,55	0,50	0,35	0,30

При отсутствии данных о фактическом периоде эксплуатации на момент проведения полевых испытаний величину модуля упругости Ет и количество расчетных состояний можно определять для условий П-Ш дорожно-климатических зон по данным 25-суточного периода наибольшего ослабления конструкции, т.е. когда расчетный период Тр (см. рис. 3.1) принимается равным 25 сут.

Календарные дни

Рис. 3.1. Пример зависимости прогиб-время для приведения результатов линейных испытаний к сопоставимому виду:

1 изменение состояния дорожной конструкции во времени на контрольной точке; 2  предельное состояние дорожной конструкции, при котором воздействие автомобилей еще существенно; Е1, Е2 и т.д.  модули упругости при различных расчетных состояниях дорожной конструкции

3.1.4. Корректировку результатов линейных испытаний дорожных конструкций путем их приведения к сопоставимому виду выполняют по следующей формуле:

,      (3.7)

где величина прогиба, приведенная к сопоставимому виду, мм;

 коэффициент изменения прогиба во времени;

lcp прогиб дорожной конструкции на контрольной точке при характерном для всего расчетного периода состояния, мм. Определяют его по формуле (3.3) при подстановке Ei = Eср и lcр вместо lкi;

lкi прогиб дорожной конструкции на контрольной точке в момент проведения линейных испытаний, мм;

li прогиб дорожной конструкции, измеренный в процессе линейных испытаний, мм.

Поясним изложенное, воспользовавшись данными рис. 3.1. Результаты расчетов lср = 0,48 мм сведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Да-та	Вре-мя, ч	Место испытаний, км	li, мм		, мм
6.04	10.00	ПК 30+150	0,26		0,261,78 = 0,46
	10.10	30+200	0,35		0,351,78 = 0,62
	10.20	30+250	0,40		0,401,78 = 0,71
9.04	14.30	45+050	0,80		0,800,75 = 0,60
	14.40	45+100	0,70		0,700,75 = 0,52
	14.50	45+150	0,60		0,600,75 = 0,45

3.1.5. Распределение деформационных свойств дорожной конструкции в пределах характерного участка носит случайный характер. В этих условиях объективная оценка состояния дорожных конструкций может быть выполнена по величине фактического прогиба lф, соответствующего допускаемому проценту деформированной поверхности покрытия. Обработку результатов линейных испытаний проводит в соответствии с прил. 6.

3.1.6. При одновременном испытании дорожных одежд методами статического и кратковременного нагружения результаты линейных испытаний, проведенных методом кратковременного нагружения, приводят к сопоставимому виду с результатами, получаемыми статическим нагружением колесом автомобиля. Для этого используют данные сопоставительных испытаний, выполненных в соответствии с п. 2.4.8.

3.1.7. Полученные величины прогибов lф используют для расчета фактических модулей упругости дорожной конструкции на каждом характерном участке. Расчеты выполняют по формуле (2.1), заменяя l на lф и ЕА на Еф:

.                          (3.8)

3.1.8. Полевые испытания дорожных одежд могут быть выполнены не в расчетном году. В результате полученные данные не дадут объективной оценки состояния дорожной одежды, если не выполнить соответствующую их корректировку. Для корректировки используют график влажность время, построенный по данным периодического (1 раз в 3 - 5 дней) измерения относительной влажности грунта земляного полотна на обследуемых участках (см. п. 2.4.9).

Сопоставляя графики прогиб время и влажность время, определяют относительную влажность W грунта земляного полотна на характерном участке, соответствующую типичному для всего расчетного периода состоянию дорожной одежды. Для этого находят значения влажности Wi, соответствующие по времени точкам пересечения линии, характеризующей типичное, состояние дорожной одежды lср, с графиком прогиб время. Величину W определяют как среднее значение из Wi . Полученную влажность W сравнивают с влажностью грунтов расчетного года Wp . В качестве влажности грунта расчетного года принимают наиболее вероятную влажность за рассматриваемый перспективный период (5 - 15 лет):

супесь легкая, песок пылеватый: Wр = 0,76  3%;

суглинок пылеватый, суглинок легкий, глина: Wр = 0,86  2,5%.

При необходимости получения более детального решения, величины Wр определяют в соответствии с прил. 2 инструкции ВСН 46-83 Минтрасстроя СССР.

Фактические значения модулей упругости Еф, рассчитанных по формуле (3.6), в случаях различия влажностей W и Wр корректируют в следующей последовательности:

по прил. 7 (табл. 1) определяют модули упругости грунтов земляного полотна Ео и Ер соответствующие влажности W и Wр;

находят средний модуль упругости слоев дорожной одежды Ес с помощью номограммы для послойного расчета (рис. 1 прил. 7) по известным фактическим модулям упругости дорожной конструкции Еф, толщине дорожной одежды и модулям упругости грунта земляного полотна Ео при характерном состоянии конструкции.

определяют по номограмме для послойного расчета (рис. 2 прил. 7) при известных Ес и Ер модуль упругости дорожной конструкции Еф*, приведенный к расчетному году.

Если по технико-экономическим соображениям возникнет необходимость более точной оценки, состояния автомобильной дороги (например в случаях недостаточной изученности местных региональных условий), приведение модулей упругости к расчетному году можно осуществлять с использованием данных гидрометеостанций (прил. 8).

3.1.9. Полученные значения фактических модулей упругости Еф используют для построения графика (рис. 3.2) результатов линейных испытаний дорожных конструкций, на который выносят значения модулей упругости конструкций, требуемых по условиям движения Етр. В результате сопоставления фактических и требуемых модулей упругости решают вопрос об участках недостаточной прочности. Если фактический модуль упругости дорожной конструкции превышает или равен требуемому, то участок дороги можно отнести к прочным. Если фактический модуль упругости окажется меньше требуемого, то участок имеет недостаточную прочность.

Рис. 3.2. График результатов испытаний дорожной одежды:

1  границы характерных участков; 2  линия требуемого модуля упругости дорожной конструкции на характерном участке; 3  участки недостаточной прочности; Е  модуль упругости дорожной конструкции; 4  Эпюра приведенных фактических модулей упругости (Еф*).

3.2. Испытание в нерасчетные периоды года

3.2.1. Результаты полевых испытаний обрабатывают методами математической статистики (см. прил. 6) и используют для построения графика температура покрытия прогиб (рис. 3.3), необходимого для определения прогиба конструкции при расчетной температуре покрытия. В качестве расчетных температур покрытия из материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают: +10 С  в I дорожно-климатической зоне (ДКЗ); +20 С  во II ДКЗ; +30 С в III ДКЗ; +40 С в IV ДКЗ и +50 С  в V ДКЗ.

Рис. 3.3. Пример построения графика температура покрытия  прогиб по результатам испытания дорожной одежды на контрольной точке. Стрелками показан порядок определения расчетного значения обратимого прогиба (lo), соответствующего расчетной температуре покрытия (); l  обратимый прогиб, см; tп  температура покрытия, С

3.2.2. Предварительно обработанные результаты линейных испытаний приводят к требуемому расчетному состоянию дорожных одежд и земляного полотна. Приведенный фактический модуль упругости конструкции определяют по формуле:

,   (3.9)

где Ефл фактический модуль упругости дорожной конструкции характерного участка, полученный по результатам испытаний в нерасчетный период года (определяют по формуле 3.8), заменяя Еф на Ефл, МПа;

температурный коэффициент, равный отношению прогиба lp при расчетной температуре покрытия  к прогибу lо при температуре, соответствующей периоду проведения испытаний . Расчетную температуру покрытия  определяют в соответствии с п. 3.2.1. Используя график температура покрытия прогиб (см. рис. 3.3), по величине  находят значение lр, для переходных типов одежд  =1;

Нк толщина дорожной одежды на контрольной точке, измеренная в шурфе при определении влажности грунта земляного полотна, 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. Определяют ее в соответствии с п. 2.4.10;

Wр относительная расчетная влажность грунта земляного полотна, %. Находят ее в соответствии с п. 3.1.8;

D расчетный диаметр следа колеса, см (см. прил. 5);

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. Определяют в соответствии с табл. 4 прил. 8.

Указанные величины коэффициентов Кг, Кд и Кт получены применительно к наиболее распространенным конструкциям дорожных одежд (см. п. 2.4.8).

3.2.3. Соотношения между результатами испытаний методами кратковременного и статического нагружения зависят от состояния дорожных конструкций по сезонам года. По этой причине соответствующие корреляции устанавливают в соответствии с п. 2.4.8.

3.2.4. В случае, если полевые работы организованы таким образом, что испытания контрольных точек на характерных участках проводят в расчетный период, а линейные испытания этих участков осуществляют в нерасчетный период года, то корректировку результатов линейных испытаний дорожных конструкций путем их приведения к сопоставимому виду выполняют в соответствии с разделом 3.1.4.

3.2.5. Полученные значения  выносят на линейный график в соответствии с п. 3.1.9.

3.2.6. При соответствующем технико-экономическом обосновании результаты испытаний обрабатывают с учетом местных погодно-климатических условий, используя данные гидрометеостанций (см. прил. 8).

4. НАЗНАЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ПРОЧНОСТИ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

4.1. Требуемую прочность дорожных одежд назначают применительно к следующим задачам, решаемым в практической деятельности дорожных организаций:

1. Оценка прочности дорожной одежды:

при приемке дорог в эксплуатацию;

в процессе эксплуатации автомобильных дорог (в том числе для накопления банка данных.

2. Повышение прочности (усиление) дорожной одежды.

4.2. В общем случае требуемый модуль упругости дорожных одежд и земляного полотна определяют по формуле:

,                        (4.1)

где   коэффициент относительной прочности дорожной одежды, принимаемый по табл. 2 прил. 7;

региональный коэффициент;  = 1 для дорог в I - IV дорожно-климатических зонах;  = 0,85 в V дорожно-климатической зоне;

коэффициент, учитывающий тип и толщину существующей дорожной одежды и особенности грунтово-гидрологических условий (табл. 4 прил. 7);

коэффициент, учитывающий толщину песчаного слоя в существующей дорожной одежде (табл. 4 прил. 7);

Xi параметр, зависящий от допускаемой вероятности повреждения покрытий (табл. 2 прил. 7);

К коэффициент, учитывающий условие прочности покрытий, обработанных вяжущими, на растяжение при изгибе (определяют в соответствии с табл. 6 прил. 7).

Для случая роста интенсивности движения во времени в соответствии с законом геометрической прогрессии величину требуемого по условиям движения модуля упругости находят по формуле:

,                   (4.2)

где А и В  эмпирические коэффициенты для расчетного автомобиля группы А. При динамическом нагружении дорожной конструкции А = 145 МПа; В = 77 МПа; при статическом нагружении А = 125 МПа; B = 68 МПа;

параметр, принимаемый для усовершенствованных капитальных, облегченных и переходных одежд соответственно:  = 0,12;  = 0,148;  = 0,171;

*  коэффициент, учитывающий агрессивность воздействия расчетных автомобилей в разных погодно-климатических условиях (принимают по таблицам 5.1 и 5.2 прил. 7);

N1 среднесуточная интенсивность движения на полосу в 1-й год эксплуатации (в расчетный период), приведенная к расчетным автомобилям группы А, авт/cут.

N1 = Nф  q,                      (4.3)

где q показатель роста интенсивности движения. Определяют его в соответствии с прил. 9;

ti расчетный период эксплуатации дорожной одежды, годы.

Для случаев изменения интенсивности движения во времени по линейной закономерности либо при постоянной интенсивности движения величину требуемого модуля определяют по формуле:

,                         (4.4)

При линейной закономерности изменения интенсивности движения автомобилей во времени временной параметр (У) выражают формулой:

,                         (4.5)

где  показатель роста интенсивности движения при линейном изменении ее во времени.

Внимание! Это не полная версия документа. Полная версия доступна для скачивания.