29 мая 2016г.
Автомобильные дороги предназначены для безопасного движения транспортных средств с установленными скоростями, нагрузками и интенсивностью. Для этого на стадии проектирования задаются параметры дорог, которые должны обеспечивать высокие транспортно-эксплуатационные свойства в течении всего срока службы дороги. От качества строительства и соответствия принятых проектных решений условиям района прохождения трассы зависит качество дороги. Однако в процессе эксплуатации дорог под воздействием природно-климатических факторов и нагрузок от транспортных средств на дорожном покрытии появляются следующие виды дефектов: выбоины, колея, сдвиги, наплывы, трещины. В связи с этим создают дорожные службы, осуществляющие комплекс работ и мероприятий по содержанию и ремонту, основной целью которых является поддержание технического уровня на первоначальном, либо заданном уровне [4].
Cрок службы дорожных покрытий автомобильных дорог зависит от большого количества факторов: интенсивность и состав движения, конструкция дорожной одежды, грунтовые, гидрологические и климатические условия. Температурные воздействия играют важную роль, особенно на участках с интенсивным и тяжеловесным движением в летний период. Значительные колебания температур в осенний период способствуют возникновению значительных напряжений в дорожном покрытий, что приводит к образованию поперечных (температурных) трещин. Таким образом, для планирования мероприятий по ремонту и содержанию дорог необходимо знать температурные режимы работы дорожного покрытия. Применение методов прогнозирования образования и развития дефектов дорожных покрытий предполагает использование конкретных параметров физико-механических свойств материалов, которые зависят от температуры [3].
В настоящее время все большее распространение получают автоматические дорожные метеостанции (АДМС), которые позволяют получать большой объем данных о режиме работы дорожных покрытий и оснований: температура окружающего воздуха, покрытия, основания, наличие осадков, состояние покрытия. АДМС устанавливаются, как правило, на дорогах федерального значения и их количество на дорогах местного значения недостаточно, либо они отсутствуют. В тоже время, существует значительное количество стационарных метеостанций, расположенных в городах, фиксирующих температуру окружающего воздуха. Эти данные могут быть использованы для оценки изменения температуры покрытия. Как указано в [2], температура дорожного покрытия является функцией температуры воздуха, солнечной радиации, скорости ветра, осадков и т.д. Для определения расчетных температур работы покрытий предложено большое количество зависимостей. Так, в методе «Superpave» температуру покрытия в зимний период предложено определять по следующей зависимости [1]:
Были проведены исследования с целью определения возможности применения указанных зависимостей для прогнозирования температурного режима работы покрытий дорог в Мурманской области и республике Карелия. В результате проведения исследований, были собраны данные по температуре воздуха и температуре дорожного покрытия в зимний период как в Мурманской области, так и на участках дорог в республике Карелия (Рисунок 1).
Согласно обработки полученных данных установлено, что величина средней ошибки определения температуры по зависимости (1) Δср= - 0,53ᵒС,
по зависимости (2) Δср= 0ᵒС,
по зависимости (3) Δср = 2,87ᵒС; среднеквадратическое отклонение ошибок для зависимости (1) – 1,13ᵒС, (2) – 1,08ᵒС, (3) – 1,85ᵒС. Результаты расчетов показывают, что зависимость (2) достаточно точно описывает экспериментальные данные и позволяет прогнозировать изменение температуры дорожного покрытия в зависимости от колебаний температуры воздуха как для условий республики Карелия, так и Мурманской области.
В осенний период представляет интерес как температура дорожного покрытия, так и возможность прогнозирования образования зимней скользкости. Предполагается, что вода, находящаяся на дорожном покрытии, замерзает при понижении температуры ниже 0ᵒС.
Возможность применения зависимостей (1), (2), (3) для прогнозирования изменения температуры покрытия в осенний период также была проверена. Для этого произведены полевые наблюдения в октябре на участках дорог республики Карелия и Мурманской области. Согласно обработки полученных данных установлено, что величина средней ошибки определения температуры по зависимости (1) Δср= - 1,92ᵒС,
по зависимости (2) Δср= -0,77ᵒС,
по зависимости (3) Δср =
-0,68ᵒС;
среднеквадратическое отклонение ошибок для зависимости (1) – 1,25ᵒС, (2) – 1,21ᵒС, (3) – 1,51ᵒС.
Согласно
обработки экспериментальных данных определено, что
за октябрь на обследуемом участке дороги в Республике Карелия температура
покрытия
понижалась
до отрицательного значения 12 раз, для участка дороги в Мурманской области – 12.
В
Табл.1
приведены данные
расчетов количества
случаев
понижения температуры до отрицательных значений по зависимостям (1), (2), (3).
Таблица 1
Сопоставление фактических и аналитических данных расчета случаев понижения температуры покрытия.
Расположение участка дороги
|
Количество случаев понижения температуры покрытия до отрицательных значений
|
фактическое
|
по зависимости (1)
|
по зависимости (2)
|
по зависимости (3)
|
Республика Карелия
|
12
|
16
|
12
|
8
|
Мурманская область
|
12
|
20
|
10
|
8
|
Результаты расчетов, представленные в Табл.1, показывают, что зависимость (2) достаточно точно позволяет прогнозировать понижение температуры покрытия до отрицательных значений. Это может послужить для прогнозирования условий образования скользкости как для республики Карелия, так и для Мурманской области.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:
1). Зависимость (2) позволяет прогнозировать изменение температуры покрытия на основании данных о температуре окружающего воздуха.
2). Зависимость (2) может быть использована как на территории республики Карелия, так и для условий Мурманской области.
3). Зависимость (2) позволяет прогнозировать условия образования зимней скользкости.
Список литературы
1. Винокурова Т.Г. Анализ температурных условий работы дорожных покрытий лесовозных дорог / Т.Г. Винокурова, В.И. Марков, А.Н. Петров // Повышение эффективности лесного комплекса: материалы Всероссийской научно практической конференции с международным участием. – Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 2015. – 140 с.
2. Кирюхин Г.Н. Температурные режимы работы асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог / Г.Н. Кирюхин. // Дороги и мосты. – М., 2014. – № 30. – С. 309-328.
3. Питухин, А.В. Оценка надежности дорожного покрытия при воздействии предельной нагрузки с позиции механики разрушения /
А. В. Питухин, А. Н. Петров, А.В. Степанов. – Ученые записки ПетрГУ. – 2013. – №8. – С. 81-83.
4. Проектирование, строительство, содержание
и ремонт лесных дорог: учебное пособие для студентов / авт.- сост. В.К. Катаров [и др.]. – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. – 92 с.