Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

1.9 Предложения по контролю прочности дорожных одежд

Вопрос назначения точек на покрытии во многом определяет достоверность оценки однородности дорожной одежды по модулю упругости. В этом случае способ получения выборки приобретает решающее значение.

Для объективной оценки прочности с учётом однородности дорожной одежды, точки для измерения упругих прогибов назначают с использованием выборочного метода систематического отбора. Исходными данными являются: длина обследуемого участка L: количество полос движения m; количество измерений упругих прогибов n.

Независимо от длины обследуемого участка, количество измерений упругих прогибов должно быть не менее 30 (n≤30).

Точки на покрытии назначают на полосах наката с чередованием: под правым колесом расчётного автомобиля, под левым колесом и т.д. Первая точка назначается случайным образом - произвольная остановка груженного расчётного автомобиля на обследуемом участке. Последующие точки назначают через равные отрезки пути l с чередованием полос наката на каждой полосе движения. Величина l определяется по формуле

  (1.24)

Схематично процесс назначения точек для измерения упругих прогибов представлен на рис. 1.7. Точки на покрытии назначают по полосе наката через равные отрезки пути, равные 50 м.

При длине участка L≤104 м, с количеством полос движения m=2, величина l будет меньше 7 м (минимальное расстояние, на которое отъезжает автомобиль от точки измерения. В этом случае движение автомобиля осуществляют через удвоенную величину 2l (или утроенную и т.д.) с повторным заездом на участок для измерения прогибов на пропущенных точках. Нет необходимости точного соблюдения величины l. Если водитель проехал лишние несколько метров, то при следующем проезде он должен вычесть это расстояние от величины l. Например, если первый проезд составлял l+5 м, то второй проезд должен быть l+5 м. Следует отметить, что предусмотренные ошибки могут привести к системе, которая скажется на искажении итогового результата.

Рис. 1.7 Схема назначения точек на покрытии для измерения прогибов дорожной одежды: I, II, III, IV - полосы наката;  - направление движения автомобиля по участку; → - последовательность измерения через равные отрезки пути l (при этом a+b=l); 1,2,3,... - порядковый номер точки

Например, длина обследуемого L=910 м, количество полос движения m=2, количество измерений упругого прогиба n=30. Величина l, определенная по формуле (1.24), равна 60,7 м. Округляя, получим l=61 м. Выехав на обследуемый участок, водитель произвольно остановил автомобиль (рис. 1.7). Начиная измерения под правым колесом автомобиля, с последующим чередованием, производят контроль упругих прогибов через 61 м. При этом точка №30 будет находиться от точки №1 на расстоянии l≈61 м, но под левым колесом автомобиля.

Результаты сравнения выборок упругих прогибов, полученных по разным полосам наката в пределах одного участка свидетельствует о значительном отличии между коэффициентами вариации модулей упругости. Об этом, в частности, свидетельствуют данные, приведённые в таблице 1.12, которые получены в результате статистической обработки материалов по измерению упругих прогибов на участке дороги с усовершенствованным типом покрытия, с шириной проезжей части 7 м. На данном участке на каждой полосе наката (две полосы в прямом и две в обратном направлении) через равные отрезки пути l=20 м и было сделано 60 измерений. Объём работ по 4 полосам наката в сумме составил 240 измерений, что является достаточно представительной выборкой [103, 105].

Значения коэффициентов вариации, представленных для каждой полосы наката в таблице 1.12, меняются от 0,32 до 0,42, что является существенной погрешностью при оценке однородности дорожной одежды, которая, в конечном счёте, сказывается на результатах определения фактической прочности одежды на обследуемом участке.

Следовательно, для оценки однородности дорожной одежды по модулю упругости необходимо производить измерение прогибов как по длине, так и по ширине покрытия [3].

В таблице 1.12 приводятся результаты определения статистических характеристик с использованием двух выборочных методов - случайный отбор и систематический отбор.

Таблица 1.12 - Результаты статистической обработки модулей упругости дорожной одежды на экспериментальном участке дороги

Статистическая обработка

Прямое направление

Обратное направление

Вся выборка

По площади покрытия

Правая полоса наката

Левая полоса наката

Правая полоса наката

Левая полоса наката

Случайный отбор

Систематический отбор

1 вариант

2 вариант

1 вариант

2 вариант

Количество измерений, шт

60

60

60

60

240

30

30

30

32

Математическое ожидание, МПа

131,2

113,9

123,9

122,7

122,9

121,3

124,0

123,2

129,2

Стандарт отклонения, МПа

42,0

40,8

43,7

51,2

45,0

43,1

47,1

43,1

47,2

Коэффициент вариации

0,32

0,36

0,35

0,42

0,37

0,36

0,38

0,35

0,37

Случайный отбор производился с помощью таблицы случайных чисел. Сущность систематического отбора заключается в назначении первой точки случайным образом и последующем назначении точек через равные отрезки пути, равномерно распределенных по площади покрытия (чередование полос наката на каждой полосе движения). В таблице 1.12 приводятся по два варианта выборки с использованием названных выборочных методов. Коэффициенты вариации по вариантам и по анализируемым методам отличаются незначительно от найденного для всей выборки. В этом случае полагаем, что коэффициент вариации, полученный по результатам 240 измерений, объективно характеризует однородность дорожной одежды на обследуемом участке дороги.

Следовательно, оба выборочных метода вполне приемлемы для оценки однородности дорожной одежды при ограниченной выборке, равной 30 и более измерений. При меньшей выборке необходимо проводить обоснование количества измерений по методике математической статистики.

Сравнивая два использованных выборочных метода, можно заключить, что метод систематического отбора наиболее удобен в работе в полевых условиях, так как, во-первых, обеспечивает прямолинейное движение гружёного автомобиля по полосам наката в прямом и обратном направлениях, во-вторых, нет необходимости в использовании таблиц случайных чисел, которое усложняет процесс проведения полевых испытаний.

Это позволяет сделать вывод о том, что количество измерений не зависит от длины участка. При увеличении длины участка увеличиваются и интервалы между точками измерения, количество которых остаётся постоянным.

Проезжая часть автомобильной дороги в районах лесозаготовок характеризуется главным образом её шириной и типом покрытия. Варьирование этих характеристик с учётом требований СНиП даёт определённое множество сочетаний.

Очевидно, что каждое сочетание имеет свою экономически целесообразную область использования по интенсивности движения, при условии, что средствами текущего и среднего ремонта в эксплуатационное состояние покрытия в процессе службы дорожной одежды поддерживается на уровне обеспечения требований движения. Установление пределов этой области позволяет более точно решать вопросы о необходимости проведения ремонтных работ по уширению проезжей части и перехода к более совершенному типу покрытия.

Поставленная задача решалась следующим образом. Определялись граничные значения грузонапряжённости по формуле:

  (1.25) где     - граничное значение грузонапряжённости, при котором экономически целесообразно произвести переход от i сочетания типа покрытия с шириной проезжей части к сочетанию i+1 , нетто т в год;  -затраты на капитальный ремонт с целью создания сочетания  с использованием в качестве основания i сочетания ; - себестоимости перевозок при осуществлении их на дорогах с i и  сочетаниями,  ; -норматив приведения разновременных затрат.

Формула (1.25) получена в результате решения вариационной задачи с использованием критерия суммарных приведённых затрат.

Для определения граничных значений среднегодовой суточной интенсивности движения  использовалась зависимость, полученная с учётом справочных рекомендаций  (1.26), где  Q  -грузонапряжённость, нетто т в год; -расчётное число дней работы грузового транспорта в году;  - параметры уравнения  и  при  ;  и  при .

По результатам расчётов были определены пределы экономичного использования применяемых типов покрытий в сочетании с шириной проезжей части по интенсивности движения.

В случае несоответствия типа дорожного покрытия, в сочетании с шириной проезжей части, пределам интенсивности движения транспорта, указанным в таблице 1.12, необходимо проведение работ по капитальному ремонту или реконструкции. Уширение проезжей части может быть предусмотрено только в том случае, если ремонт производится полностью на экономическом перегоне (участок дороги, в пределах которого грузонапряжённость не меняется).

Уширение при существующем переходном типе покрытия обязательно сопровождается переходом на усовершенствованный облегчённый тип покрытия, при существующем облегчённом типе покрытия на усовершенствованный капитальный тип покрытия.

Таблица 1.12 - Пределы экономичного использования дорожных покрытий по общей интенсивности движения транспорта

Тип покрытия в сочетании с шириной проезжей части, м

Пределы экономичного использования по интенсивности движения авт/сут

П-4,5

От 250 до 600

П-6,0

От 250 до 1000

УО-6,0

От 600 до 1600

УО-7,0

От 1000 до 4000

УК-7,0

От 1000 до 5500

УК-7,5

От 4000 до 8000

УК-10,5

От 5500 до 12000

УК-15,0

Свыше 12000

Примечание. Принятые условные сокращения: П,УО,УК - переходный, усовершенствованный облегчённый и усовершенствованный капитальный тип покрытия в сочетании с шириной проезжей части.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074