ВСН 6-90, часть 10

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9
• часть 10
• часть 11

В табл. 1.4 общая толщина дорожной одежды должна включать толщину всех слоев стабильных материалов и в том числе дренирующий слой.

Сложные ¾ II дорожно-климатическая зона, 3-й тип местности земляное полотно из непылеватых суглинистых грунтов и глин или II зона, 2-ой тип местности, земляное полотно из пылеватых супесчаных и суглинистых грунтов.

Средней сложности ¾ II зона, 2-ой тип местности, земляное полотно из непылеватых суглинистых грунтов и глин или II зона, 1 тип местности, либо III зона, 2 - 3 тип местности, земляное полотно из пылеватых супесчаных и суглинистых грунтов.

Дорожно-климатическую зону устанавливают в соответствии со СНиП 2.05.02-85. Тип местности по характеру и степени увлажнения, а также вид грунта земляного полотна устанавливают в процессе подготовки к проведению детальных инструментальных испытаний (см. подраздел 1.4).

Таблица 1.5

величины коэффициента К_к

Примечания: 1. При толщине песчаного слоя 0,30 м и менее К_к = 1 во всех случаях.

2. При расчетной интенсивности движения более указанной в таблице следует принимать те же значения К_к , что указаны в таблице 1.5 для наибольшей интенсивности.

Таблица 1.6

Величина коэффициента К_м для двухслойного асфальтобетонного покрытия с нижним слоем из крупнозернистой смеси

Примечание: Знак (х) обозначает, что при данной интенсивности движения соответствующая толщина слоя асфальтобетона не обеспечивает его необходимой прочности. При определении Е_тр.р по формуле (1.3) в расчет вводят одну из поправок: К_к или К_м , при которой величина Е_тр.р приобретает большее значение.

3. Оборудование для оценки прочности дорожных одежд

3.1. Оборудование для оценки прочности дорожных одежд должно обеспечивать возможность возникновения и измерения упругого прогиба, соответствующего прогибу от колеса автомобиля. Это оборудование в соответствии с условиями действия расчетной нагрузки (см. п. 1.1.4) делится на две группы:

¾ оборудование для динамического нагружения;

¾ оборудование для статического нагружения.

Существующие дороги общего пользования рассчитаны на нагрузку группы А (100 кН на ось) или группы Б (60 кН на ось). Поскольку большинство дорог пропускают или в перспективе будут пропускать нагрузку, соответствующую группе А, на эту нагрузку следует ориентировать оборудование для оценки прочности дорожных одежд.

Основные характеристики нагрузки группы А, принимаемые при расчете, следующие:

Нормированная нагрузка Q , передаваемая дорожной одежде колесом автомобиля, кН:

¾ динамическая 65

¾ статическая 50

Среднее расчетное удельное давление колеса на покрытие 0,6 МПа.

Расчетный диаметр D следа колеса автомобиля, м:

¾ при динамической нагрузке 0,37

¾ при статической нагрузке 0,33.

Нагрузка, развиваемая испытательным оборудованием в целях повышения его компактности, снижения металлоемкости, энергоемкости и затрат на испытания, может быть понижена по сравнению с расчетной до 30%. Но при этом необходимо знать с точностью до 2 - 3 % фактическую величину усилия, развиваемого оборудованием, что позволяет с необходимой точностью вычислять фактический модуль упругости Е_ф по формуле (1.1).

3.2. Динамическое нагружение можно производить падающим грузом (установки динамического нагружения), генератором колебаний (различные вибраторы) и колесом движущегося автомобиля. Наибольшее распространение в СССР имеют установки динамического нагружения с жестким штампом и с гибким штампом (рис. 1.1).

Принципиальная схема установок динамического нагружения

а ¾ установка с жестким штампом

б ¾ установка с гибким штампом

Рис. 1.1

Установки динамического нагружения с жестким штампом снабжено подвижным грузом 1, при сбрасывании которого на амортизатор 2 в виде стальной пружины или прокладки из упругого материала (например, специальная резина) возникает динамическое усилие, которое через круглый штамп 3, равновеликий отпечатку колеса расчетного автомобиля, воздействует на дорожную одежду (см. рис. 1.1. а).

Величину среднего удельного давления Р под жестким штампом диаметром D для данного динамического усилия вычисляют при расчете фактического модуля упругости Е_ф по формуле:

Р = , МПа (1.4)

При расчете по формуле (1.4) принимают размерности Q ¾ в кН, D ¾ в м.

В установках динамического нагружения с гибким штампом (рис. 1.1. б) подвижной груз 1 при своем падении на амортизатор 2 передает динамическое усилие дорожной одежде через траверсу 3 и пневматическое колесо 4, которое одновременно играет роль и основного амортизатора, и гибкого штампа.

Величину диаметра круга D , равновеликого отпечатку колеса при удельном давлении воздуха в шинах Р_ш и динамической нагрузке для расчета фактического модуля упругости по результатам испытаний установкой динамического нагружения с гибким штампом вычисляют, используя зависимость:

D = , м (1.5)

В процессе расчета по формуле (1.5) следует принимать размерности Q ¾ в кН, Р_ш ¾ в МПа.

Для измерения вертикальных перемещений (прогибов) дорожной одежды при испытаниях установками динамического нагружения применяют различные датчики инерционного типа с фиксацией величины прогиба на магнитной или бумажной ленте, фотопленке и др. Возможно применение цифропечатающего устройства, позволяющего непосредственно в процессе испытаний выдавать на бумаге отпечатанные величины упругих прогибов, либо вычисленных по их величине модулей упругости. Применение магнитной ленты позволяет передавать результаты испытаний непосредственно на ЭВМ для их дальнейшей обработки.

Современные установки динамического нагружения работают в автоматическом или полуавтоматическом режиме, что обеспечивает им высокую производительность. Динамическая (кратковременная) нагрузка в наибольшей степени соответствует воздействию на дорожную одежду колеса движущегося на перегоне автомобиля. Особенно это относится к установкам динамического нагружения с гибким штампом (например, УДН-НК).

Модуль упругости дорожной одежды, определенный в результате испытаний установками динамического нагружения, является динамическим (Е_д ) и при оценке прочности дорожной одежды его следует сопоставлять с общим расчетным модулем (Е_тр.р ), вычисленным, исходя из требуемого динамического модуля упругости (Е_тр.д )

Генераторы колебаний сообщают дорожной одежде многократно повторяющуюся колебательную нагрузку. При этом прочность дорожной одежды характеризуют по величине амплитуды колебаний одежды или по скорости распространения колебаний.

При испытаниях дорожной одежды колесом движущегося автомобиля осложнено измерение прогиба одежды. Поэтому большинство из таких установок для получения необходимых результатов должны двигаться со скоростью 2 - 5 км/час, что не соответствует распространенным скоростям движения автомобилей на перегоне. Установленные в этом случае модули упругости дорожной одежды можно характеризовать как модули при малой скорости нагружения (Е_ос ) и их следует сопоставлять с общим расчетным модулем (Е_тр.р ), вычисленным на основе требуемого модуля при малой скорости нагружения (Е_тр.ос ).

3.3. Для измерения прогибов дорожной одежды при статическом нагружении применяют рычажные прогибомеры (наиболее распространен длиннобазовый прогибомер КП-204). В результате испытаний статической нагрузкой получают статические модули упругости (Е_с ), которые при оценке прочности следует сравнивать с общими расчетными модулями (Е_тр.р ), вычисленными, исходя из требуемого статического модуля (Е_тр.с ).

4. Подготовка к проведению детальных инструментальных испытаний

4.1. Подготовка к проведению испытаний на участках, намеченных в процессе визуальной оценки состояния дорожной одежды (см. подраздел 1.2 ), включает:

¾ анализ документации по обследуемым участкам дороги;

¾ внешний осмотр участков;

¾ назначение однообразных участков и контрольных точек;

¾ установление величины общего расчетного модуля упругости (см. подраздел 1.2);

¾ предварительное назначение числа испытаний на каждом однообразном участке.

4.2. Анализ документации предусматривает изучение:

¾ проектной и исполнительной документации по плану и продольному профилю обследуемой дороги;

¾ паспорта дороги с журналом производства ремонтных дорог;

¾ сводных ведомостей по учету движения за период после строительства или предыдущего капитального ремонта;

¾ отчетов или справок по результатам ранее проведенных обследований дороги, особенно испытаний для оценки прочности.

4.3. Визуальный осмотр дороги необходимо проводить при свободном от снега и льда покрытии, когда хорошо видны все имеющиеся дефекты.

4.4. В результате анализа документации и визуальной оценки обследуемой дороги заполняют журнал подготовки к проведению испытаний, форма которого и пример заполнения даны в табл. 1.7. при этом тип местности по характеру и степени увлажнения устанавливают в соответствии с Инструкцией ВСН 46-53. Тип грунта и конструкцию дорожной одежды определяют по паспорту дороги, а при отсутствии таких данных путем бурения или подкапывания со стороны обочины.

Таблица 1.7

Журнал подготовки к проведению испытаний

Наименование дороги ___________________________________

Категория дороги _______________________

Состояние покрытия, зависящее от прочности дорожной одежды, заносят в графу 7 (см. табл. 1.7) в баллах. Оценку в баллах производят в соответствии с Методикой визуальной оценки (см. приложение 4).

При разделении дороги на однообразные участки исходят из того, что каждый такой участок должен иметь одинаковые:

¾ грунт земляного полотна;

¾ конструкцию дорожной одежды;

¾ тип местности по условиям увлажнения;

¾ интенсивность движения, приведенную к расчетному автомобилю.

Протяженность однообразного участка не должна превышать 3000 м.

4.5. На каждом однообразном участке по данным графы 7 (см. табл. 1.7) вычисляют средневзвешенный балл Б_ср , в соответствии с приложением 4, который заносят в графу 6.

4.6. В случае целесообразности проведения испытаний на каждом однообразном участке на внешней полосе наката (1 - 1,5 м от кромки проезжей части) назначают одну контрольную точку, которую следует располагать в месте с состоянием покрытия, наиболее характерным для данного однообразного участка. Контрольную точку закрепляют на покрытии водостойкой краской, в виде круга диаметром 0,1 - 0,15 м. В журнале (см. табл. 1.7, графа 6) указывают расположение точки относительно километрового столба и кромки покрытия.

Интенсивность движения (см. графу 5 в табл. 1.7), приведенную к расчетной нагрузке, вычисляют в соответствии с Инструкцией ВСН 46-83.

4.7. Требуемый расчетный модуль упругости устанавливают в соответствии с подразделом 1.2 и заносят в графу 5 табл. 1.7.

4.8. Предварительно число испытаний (см. графу 8, табл. 1.7) на каждом однообразном участке назначают в случае применения оборудования, выработка которого в километрах зависит от числа испытаний (УДН-НК, "Дина-3" статическое нагружение колесом автомобиля). Для этого используют табл. 1.9.

Величину модуля упругости слоя усиления Е_ус , необходимую для определения числа испытаний, устанавливают в соответствии с Инструкцией ВСН 46-83. Для определения ожидаемого среднего расчетного модуля упругости соответствующей дорожной одежды на участке следует пользоваться зависимостью:

= × (1.6)

где: ¾ требуемый расчетный модуль, на который запроектирована существующая дорожная одежда, МПа;

¾ ожидаемый коэффициент прочности, определяемый в зависимости от состояния покрытия в баллах (см. табл. 1.11).

Число испытаний n _и , установленное по табл. 1.9, обеспечивает необходимый уровень надежности результатов дорог II категории. Для дорог I , III, IV категорий величину n _и нужно умножать соответственно на 1,4; 0,75; 0,6.

Таблица 1.8

Ожидаемый коэффициент прочности при разном состоянии дорожной одежды

Таблица 1.9

Необходимое число испытаний

Примечание: 1. Для промежуточных значений Е_тр.р /Е_ус производят интерполяцию.

2. Для промежуточных значений , Б_ср принимают число испытаний, соответствующее ближайшему и Б_ср .

3. При £ 100 МПа принимают число испытаний для = 100 МПа.

4. При Е_тр.р /Е_ус ³ 0,20 принимают число испытаний Е_тр.р /Е_ус = 0,20.

5. Проведение испытаний

5.1. Испытания дорожной одежды на участках, требующих детальной диагностики, начинают с контрольных точек. В районах зимнего промерзания одежды эти испытания производят с наступлением устойчивой положительной температуры, что обычно совпадает с интенсивным таянием снега. В южных районах с расчетным периодом зимой испытания на контрольных точках начинают с наступлением устойчивой влажной погоды.

В районах, где наибольшее снижение прочности дорожной одежды происходит в период орошения, к испытаниям на контрольных точках приступают с началом массовых поливов. В таких местах возможны два расчетных периода ¾ зимой или весной (в случае промерзания грунта) и во время поливов.

Испытания на каждой контрольной точке необходимо производить ежедневно по графику, в котором должно быть предусмотрено чередование времени испытаний в каждой точке: один день испытания проводят в первой половине дня, на следующий день ¾ во второй половине со смещением не менее 4-х часов.

Испытания на контрольных точках для проведения результатов испытаний к расчетному модулю упругости следует производить при значительном протяжении каждого из участков (более 10 км). На более коротких участках приведение к расчетному модулю упругости можно осуществлять с помощью таблиц 1.11 - 1.14.

5.2. На контрольных точках испытания проводят в течение всего периода ослабления дорожной одежды, заканчивая их после устойчивого увеличения прочности, характеризуемого существенным снижением прогиба одежды в течение 5 - 7 дней. Если к этому времени испытания для оценки прочности дорожной одежды в пределах данного однообразного участка (линейные испытания) еще не закончены, то испытания на контрольных точках продолжают до окончания линейных испытаний. В каждой контрольной точке производят по 2 испытания.

Результаты испытаний на контрольных точках заносят в журнал (табл. 1.10).

Величину модуля упругости вычисляют по формуле (1.1).

Таблица 1.10

Журнал испытаний на контрольных, точках дороги

5.3. Линейные испытания (испытания на всем протяжении дороги) проводят с момента появления устойчивой тенденции к снижению прочности дорожной одежды (устойчивое возрастание прогибов) по данным испытаний на контрольных точках.

В районах зимнего промерзания дорожной одежды это явление связано с началом оттаивания грунта земляного полотна, что обычно совпадает с окончанием таяния снега на открытых местах.

Линейные испытания начинают с южного или западного конца обследуемой дороги. Испытания участка, выделенного на данный день, следует вести в первой половине дня на одной половине проезжей части, включая обязательно правую по ходу полосу наката (1 - 1,5 м от кромки проезжей части), а по второй половине дня ¾ в обратном направлении на противоположной половине проезжей части. На дорогах с разделительной полосой испытания проводят аналогично ¾ по внешним полосам наката.

5.4. В случае применения для линейных испытаний установок типа УДН-НК (включая передвижную лабораторию КП502МП, на которой смонтирована УДН-НК), установки "ДИНА" Саратовского центра НПО РосдорНИИ, нагружения колесом стоящего автомобиля и другого оборудования, производящего испытания с остановкой, число испытаний на каждом однообразном участке должно соответствовать предварительно определенному их количеству в соответствии с п. 4.8. В каждой точке производят одно нагружение.

При испытаниях установками, работающими непрерывно (испытание колесом движущегося автомобиля) число испытаний этим оборудованием обеспечивает необходимую точность результатов и предварительное определение их количества не требуется.

6. Обработка результатов испытаний и расчет усиления дорожной одежды

6.1. По данным испытаний на контрольных точках (см. табл. 1.10) строят графики изменения модуля упругости по дням (см. рис. 1.2). Модули упругости вычисляют по формуле (1.1). С помощью этих графиков для каждого i -го дня, в который проводили линейные испытания данного однообразного участка, вычисляют коэффициенты приведения К_рi к расчетному модулю упругости.

К_рi = (1.7)

где: Е_{min к} ¾ минимальный модуль упругости, соответствующий наиболее ослабленному состоянию дорожной одежды на контрольной точке, МПа;

Е_кi ¾ значение модуля упругости в i -ый день испытаний на контрольной точке, МПа.

Величины коэффициентов приведения К_рi заносят в графу 4 табл. 1.15. В ту же таблицу (графа 3) должны быть занесены фактические модули упругости Е_фi , полученные в результате линейных испытаний.

График изменения модуля упругости по дням

Рис. 1.2

На кривых указаны номера контрольных точек.

6.2. Расчетные модули упругости (Е_р ) определяют по формуле:

Е_р = Е_фi × К_рi (1.8)

Величины Е_р заносят в графу 5 табл. 1.16.

Численные значения К_рi в соответствии с п. 1.6.1 вычисляют по результатам испытаний на контрольных точках с использованием формулы (1.8) или по таблицам 1.11 - 1.14. В последнем случае в процессе испытаний на контрольных точках необходимо отбирать пробы грунта для определения его типа и влажности и вычисления относительной влажности к пределу текучести.

Таблица 1.11

Коэффициент приведения к расчетному модулю упругости К_рi , грунт земляного полотна ¾ супесь легкая

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9
• часть 10
• часть 11