Скоростные методы контроля прочности и ровности дорожной одежды

При контроле качества в процессе строительства (операционный контроль) применяют в основном ручные методы контроля. Контроль качества по завершении строительства (приемочный контроль) открывает широкие перспективы применения скоростных лабораторий на базе автомобилей с записью регистрируемых параметров в памяти компьютера.

Для оценки прочности нежестких дорожных одежд предназначена передвижная лаборатория КП-502МП, разработанная МАДИ совместно с Гипродорнии. За основу лаборатории КП-502МП принята установка динамического нагружения УДН-НК.

В установке динамического нагружения груз сбрасывается с определенной высоты на амортизационное устройство (два спаренных колеса). При этом создается кратковременное (0,2-0,4 с) динамическое нагружение, близкое к нагрузке от движущегося автомобиля. В камерах нагружаемых колес поддерживают давление воздуха 0,55 МПа, что позволяет обеспечивать при измерениях площадь отпечатков колес расчетного автомобиля. Измерительные механизмы производят непосредственное измерение прогибов. Измерения возможны как в движении, так и при остановке.

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 E_тр.д.

Последнее усовершенствования установки УДН-НК, связанное с оснащением её компьютерной системой, позволяет выводить на монитор компьютера значение модуля упругости с привязкой контрольных точек к пройденному пути, а также вводить оператором данные о визуальной оценке состояния покрытия.

Саратовский научно-производственный центр «СНПЦ Росдортех» выпускает для контроля параметров дорожной одежды при приемке и диагностике состояния автомобильной дороги передвижную лабораторию КП-514 МП, которая монтируется на базе автобуса КАВЗ-3976 и имеет в своем составе: компьютер, оборудованный платой аналого-цифрового преобразователя; комплекс гироскопических датчиков; измеритель пройденного пути УИПП-3; прицеп ПКРС-2У для измерения ровности и коэффициента сцепления; установку Дина-3М на прицепе УАЗ-8109 для оценки прочности дорожной одежды с нежестким покрытием методом динамического нагружения; печатающее устройство.

Указанное оборудование обеспечивает измерение:

высотных отметок покрытия; углов поворота трассы в плане;

радиусов кривых в плане и продольном профиле;

продольного и поперечного уклонов покрытия;

ровности покрытия; коэффициента сцепления колеса с покрытием;

прочности покрытия методом динамического нагружения.

С использованием программы «Автоматизированный банк дорожных данных» (АБДД) полученные результаты измерений накапливаются, обрабатываются и могут быть перенесены в стационарный компьютерный банк данных. Данные, полученные лабораторией КП-514 МП при приемочном контроле участка дороги, служат начальным (исходным) массивом банка данных дороги, который затем в процессе повторных измерений дополняется и позволяет обнаружить изменения в состоянии дороги и делать прогноз ее дальнейшей работоспособности.

Для контроля ровности дорожной одежды используются также недорогие и потому доступные приборы - толчкомеры. Метод толчкомера заключается в измерении сжатия рессор подвески автомобиля или специального прицепа, их суммировании и регистрации. Суммарное сжатие рессор, получаемое на участке длиной 1 км, выражается величиной см/км при скорости 50 км/ч. Толчкомер ИВП-1М (измеритель вертикальных перемещений) выпускается НПО Росдорнии.

Для контроля и регистрации продольного профиля автомобильной дороги можно применять «Динамический преобразователь продольного профиля МАДИ» (ДПП) (Расчетные и экспериментальные исследования вибронагруженности и прочности элементов конструкции автотранспортных средств: Сб. науч. тр. / МАДИ. - М., 2002. - 171 с), который был разработан на кафедре теоретической механики МАДИ в 1964 г. и получил в том же году золотую медаль на ВДНХ СССР. Прибор предназначен для записи микропрофилей автомобильных дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов. Принцип действия ДПП заключается в выработке электрического сигнала в аналоговой форме, являющегося линейным преобразованием ординат микропрофиля дорожной поверхности под колесом прибора.

Позднее, в 1968-1969 г.г. Центральной Лабораторией Мостов и Дорог (LCPC) Франции с использованием научных трудов д-ра техн. наук, проф. А.А. Хачатурова (МАДИ) были разработаны приборы APL-25 и APL-75 (анализаторы продольного профиля), основанные на фиксации колебаний маятника (груза) на специальном прицепе, реагирующим на изменения продольного уклона и вертикальные толчки от неровностей покрытия и являющиеся полными аналогами прибора ДПП.

В настоящее время программное обеспечение, разработанное на кафедре теоретической механики МАДИ (ГТУ) под руководством проф. В.П.Жигарева, позволяет обрабатывать данные, зарегистрированные ДПП, и вычислять следующие критерии ровности:

спектральную плотность дисперсии (СПД) ординат микропрофиля - оценочный показатель, принятый в международной классификации ИСО (ИСО 8608: 1995 «Вибрация. Профили дорожных поверхностей. Представление результатов измерений»);

вероятностные характеристики просветов под 3 метровой рейкой: функцию распределения и вероятности превышения (непревышения) определенных (нормативных) значений просветов (СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги», ГОСТ 50597-93 «Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности движения», ГОСТ 30412-96 «Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий»), математическое ожидание, дисперсию, центральные моменты третьего и более высоких порядков;

вероятностные характеристики разностей вертикальных отметок ординат микропрофиля при шагах замера 5 м, 10 м, 20 м: функции распределения и вероятности превышения (непревышения) определенных нормативных значений (СНиП 3.06.03-85, ГОСТ 30412-96), математические ожидания, дисперсии, центральные моменты третьего и более высоких порядков;

международный индекс ровности (International Roughness Index - IRI).

ФГУП «Союздорнии» и МГТУ им. Баумана разработана и выпускается по заказам мобильная диагностическая лаборатория с лазерно-гироскопической системой для измерения геометрических характеристик поверхности покрытия автомобильных дорог и аэродромов: продольной и поперечной ровности, уклонов и радиусов кривизны.

Состав лазерно-гироскопической системы, смонтированной на автомобиле Фольксваген Мультивэн: курсовой прибор; блок электроники; компьютер со специальным программным обеспечением; навесной на передний бампер блок, включающий гировертикаль, акселерометр и 6 лазерных датчиков.

Скорость, при которой производятся измерения, от 0 до 100 км/ч; диапазон измеряемых длин волн неровностей 0,5-60 м, диапазон измеряемых продольных уклонов 0-15 %, диапазон измеряемых поперечных уклонов 0-15 %.