Службы дорожных одежд и покрытий

Различают фактические, расчетные, нормативные сроки службы дорожных одежд и покрытий.

Теоретические методы исходят из неизбежного понижения в процессе эксплуатации прочности одежды в связи с воздействием нагрузки от автомобилей, а также природных факторов. Критерием для назначения ремонта является такое состояние проезжей части, при котором ступень прочности дорожной одежды достигает предельно допустимых значений.

Расчетный срок службы дорожной одежды - это период времени, в пределах которого снижается несущая способность (коэффициент прочности) дорожной конструкции до уровня, при котором достигается расчетная надежность дорожной одежды и соответствующее ей предельное состояние покрытия по ровности.

К дефектам, определяющим предельное состояние дорожной одежды с усовершенствованными покрытиями, относится сетка трещин, существенно влияющая на ровность дорожного покрытия, а переходных дорожных одежд - колея с поперечными волнами. Сетка трещин - продольные, поперечные и косые трещины, развитые в зоне прохода колес транспортных средств (полоса наката) и образующие замкнутые фигуры с длиной стороны менее 1 м. Колея с поперечными волнами - ярко выраженное углубление вдоль дороги по полосе наката с чередующимися поперечными впадинами и гребнями через 0,5…2 м.

Для определения расчетного срока службы дорожной одежды используют зависимость, полученную В.К. Апестиным на основе критерия обратимого прогиба

287

где q – показатель роста интенсивности движения, q ≥ 1; - коэффициент, принимаемый в зависимости от типа дорожной одежды, = 0,12…0,171; - коэффициент, учитывающий агрессивность воздействия расчётных автомобилей

(нагрузка на колесо 50 кН) в разных погодно-климатических условиях,

= 0,7…3,5; - фактическая интенсивность движения транспортного потока (на полосу) на момент полевых испытаний дорожной одежды, приведённая к расчётному автомобилю, авт. /сутки;

Е_i - средний модуль упругости на данном участке дороги; А и В - параметры эмпирической закономерности, характеризующие работу дорожной одежды под воздействием многократно повторяющихся нагрузок и принимаемые

А = 125 МПа и В = 68 МПа при ориентации на испытания дорожной одежды методом статического нагружения колесом автомобиля; - модуль упругости дорожной конструкции, МПа;

- показатель, зависящий от расчётного уровня надёжности дорожной одежды;

- коэффициент, учитывающий сопротивление конструктивных слоёв сдвигу и растяжению при изгибе; - коэффициент относительной прочности дорожной одежды, назначаемый в зависимости от типа дорожной одежды и категории дороги, = 0,63…1,00; - региональный коэффициент, = 0,85…1,00; - коэффициент, зависящий от фактической интенсивности движения.

Расчётный срок службы покрытия - это период времени, в пределах которого происходит увеличение скользкости покрытия капитальных и облегчённых одежд за счёт уменьшения коэффициента сцепления до предельно допускаемой величины

или соответственно уменьшение толщины покрытия, в миллиметрах в год, переходных дорожных одежд за счёт истирания и потери материала под действием колёс автомобилей и природных факторов.

Срок службы покрытия капитальных и облегчённых дорожных одежд определяют по зависимости, основывающейся на ресурсе поверхностных обработок:

где N_р.с - ресурс покрытия (число проездов расчётных автомобилей, снижающих коэффициент сцепления до минимально допустимой величины); К - коэффициент, учитывающий повторяемость проездов автомобилей по одному следу; N_с1 - интенсивность движения, авт./сут, в первый год эксплуатации, приведенная к расчетным нагрузкам по износу покрытия; с - число рассматриваемых периодов в году (сезоны года); а_агр - коэффициент агрессивности воздействия расчетных автомобилей на покрытие в рассматриваемый сезон года (принимают равным 0,75; 1,00; 0,85 и 0,60 соответственно для весны, лета, осени и зимы); t_c - длительность рассматриваемого периода года, сутки.

288

Для переходных и низших типов дорожных одежд срок службы Т_с можно определить из формулы, определяющей суммарный износ покрытия за t лет в рассматриваемой дорожно-климатической зоне (ДКЗ):

Таблица 13.2. Значения эмпирических коэффициентов а и b

С_общ = С_а.д. + C_в " min.

Оптимизационная модель состоит из нескольких взаимосвязанных звеньев, позволяющих поэтапно рассмотреть работу автомобильной дороги, оценить режимы движения автомобилей в зависимости от ежегодного технического состояния дорожных конструкций и других эксплуатационных условий и поэлементно определить возможные затраты за рассматриваемый период сопоставления затрат.

Указанные в табл. 13.3 нормы наибольших сроков службы нежестких дорожных одежд и покрытий для каждого типа дорожной одежды и соответствующие им нормы надёжности дорожной одежды используют при проектировании автомобильных дорог для расчёта дорожных одежд на прочность. Их также используют при расчёте слоёв усиления конструкций в процессе эксплуатации дороги, но не более фактического срока службы автомобильной дороги до реконструкции.

289

Таблица 13.3. Межремонтные сроки и коэффициенты надежности для различных дорог и типов дорожной одежды

Категория дороги	Тип дорожной одежды	Дорожно-климатическая зона
I, II	III	IV, V
I	Капитальный		0,95 0,90		0,93 0,88		0,90 0,86
II	Капитальный		0,94 0,89		0,92 0,87		0,89 0,85
III	Капитальный		0,92 0,87		0,90 0,85		0,87 0,83
Облегчённый		0,88 0,84		0,86 0,82		0,84 0,80
IV	Капитальный		0,85 0,82		0,83 0,80		0,80 0,78
Облегчённый		0,87 0,83		0,85 0,81		0,82 0,80
Переходный		0,82 0,82		0,80 0,80		0,77 0,77
V	Облегчённый		0,83 0,80		0,80 0,78		0,78 0,75
Переходный		0,65 0,65		0,60 0,60		0,58 0,58

Примечание. Промежуточные значения сроков службы и соответствующих значений принимают по интерполяции в пределах указанных значений для каждого типа дорожной одежды.

В последнем случае норму надёжности дорожной одежды принимают по интерполяции между верхним и нижнем значениями. Для капитальных и облегчённых дорожных одежд допускается уменьшение на 15 % нормы срока службы от минимальных значений при сохранении нормы надёжности. При планировании и производстве ремонтных работ методом термопрофилирования норму уровня надежности дорожной одежды понижают на 10 %.

Для жёстких дорожных одежд норму межремонтного срока службы следует принимать равной 25 годам в соответствии с принятым расчётным сроком службы конструкции при проектировании.

Нормы межремонтных сроков службы дорожных покрытий Т_п на дорогах с капитальными и облегчёнными дорожными одеждами принимают по табл. 13.4 в зависимости от интенсивности движения транспортного потока в первый год после строительства или работ по устройству шероховатых поверхностей при ремонте дорог.

290

Таблица 13.4.Нормы межремонтных сроков службы дорожных покрытий Т_п

Интенсивность движения по наиболее загруженной полосе, авт./сут	Дорожно-климатическая зона	, годы
До 200	I, V
200-2500 200-2000 200-1500	I, II III IV, V
2500-4500 2000-4000 1500-3000	I, II III IV, V
4500-6500 4000-5000 3000-5000	I, II III IV, V
Свыше 6500 Свыше 6000 Свыше 5000	I, II III IV, V

Примечания: 1. Норму срока службы покрытия понижают на 20 % при использовании в качестве вяжущего для поверхностных обработок дёгтей и смол и на 30 % при использовании известнякового щебня.

2. Возмещение износа покрытий переходных дорожных одежд предусматривают с периодичностью не более 3 лет.

Фактические межремонтные сроки могут быть определены расчетно-вероятностным методом, разработанным В.М. Сиденко и состоящим в статической обработке фактических данных о сроках ремонта на обследуемых дорогах за значительный период эксплуатации.

Фактический срок службы зависит от многих факторов технического, климатического, производственного или экономического характера и может колебаться в очень широких пределах для одного и того же типа покрытия или дорожной одежды.

Установлено, что распределение фактических сроков службы описывается биноминальной кривой (рис. 13.1).

Рис. 13.1. Схема к определению сроков службы расчетно-вероятностным методом

291

Число m случаев данной продолжительности межремонтного срока Т_о описывается уравнением

где - число случаев со средним значением межремонтного срока; Т_ср - среднее (среднеарифметическое) значение межремонтного срока; - радиус асимметрии биноминальной кривой.

Из этого уравнения расчетное значение межремонтного срока дорожной одежды или покрытия (годы):

где; - относительное отклонение ординаты от модального значения на кривой вероятности; - коэффициент вариации ряда:

где п - общее число оцениваемых участков.

Для построения биноминальной кривой необходимо иметь коэффициент асимметрии

.

В зависимости от категории дороги может быть назначена вероятность повторения отказа Р:

В зависимости от значений Р и С_s по математическим таблицам определяют значения , затем расчетные межремонтные периоды.

Достоинство этого метода в том, что он основывается на реальных данных о межремонтных сроках на эксплуатируемых дорогах, но требует значительного объема исходной информации. Кроме того, в эту информацию попадают данные как о ремонтах, выполненных раньше требуемого срока, так и о ремонтах, не выполненных в требуемые по состоянию дороги сроки.

13.3. Принципы планирования работ