РАЗРУШЕНИЕ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

1. Расчетная модель дорожной одежды

Дорожная одежда – искусственная конструкция в пределах проезжей части автомобильной дороги, состоящая из дорожного покрытия и слоев основания (одного или нескольких), воспринимающая многократно повторяющееся воздействие транспортных средств и погодно-климатических факторов, обеспечивающая передачу возникающих усилий на грунт земляного полотна.

Несущая способность (прочность) дорожной конструкции – свойство конструкции, характеризующее ее способность воспринимать без отказа воздействие движения и погодно-климатических факторов.

Отказ дорожной конструкции – переход конструкции в предельное состояние (т.е. событие, свидетельствующее о нарушении работоспособности конструкции).

Предельное состояние дорожной конструкции – состояние, при котором дорожная конструкция перестает удовлетворять заданным требованиям

При расчете дорожных одежд в ОДН 218.046-01 используется понятие расчетного периода.

Расчетный период – неблагоприятный по условиям увлажнения период года (обычно весенний), в течение которого влияние автомобильного движения на работу дорожных конструкций является наиболее существенным.

Под расчетным периодом понимается такой период, когда грунт земляного полотна имеет наименьшую несущую способность.

Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности. При оценке прочности конструкции в целом по допускаемому упругому прогибу коэффициент прочности в общем виде определяют по формуле:

При оценке прочности конструкции по слоям по допускаемым напряжениям коэффициент прочности определяют по формуле:

Отказ дорожной одежды, связанный с недостаточной ее прочностью может возникнуть в результате:

-      накопления до истечения заданного срока службы конструкции под воздействием касательных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от транспортной нагрузки, недопустимых остаточных деформаций с потерей ровности поверхности покрытия и соответствующим снижением скорости движения;

-   усталостных разрушений монолитных слоев конструкции под воздействием растягивающих напряжений от многократного приложения транспортной нагрузки с последующей интенсивной потерей дорожной одеждой транспортно-эксплуатационных свойств до истечения заданного срока службы.

1. Оценка прочности дорожной одежды в зимний период от воздействие тяжеловесного транспорта

В зимний период грунт земляного полотна находится в мерзлом состоянии и обладает высокой прочностью. В тоже время дополнительные слои основания, устраиваемые из песка и других сыпучих материалов обладают стабильными прочностными свойствами в течение всего годового цикла работы дорожной конструкции.

При увеличении модуля упругости грунта земляного полотна в процессе его промерзания, расчетные сдвигающие напряжения в дополнительных слоях основания возрастают.

Для оценки изменения прочности по допускаемым напряжениям было выполнено моделирование работоспособности следующей дорожной конструкции:

При увеличении модуля упругости грунта земляного полотна в результате его промерзания, происходит уменьшение коэффициента прочности по сдвигу в дополнительном слое основания;

С увеличение параметров автомобильной нагрузки коэффициент прочности уменьшается.

При модуле упругости грунта земляного полотна 250 Мпа (что соответствует мерзлому состоянию) прочность в дополнительном слое основания недостаточная для пропуска тяжеловестного транспорта.

Результаты расчета коэффициента прочности дорожной конструкции представлены на Рисунке 2.

1.       Процесс  разрушения  дорожных  одежд  и  износа  поверхности  покрытия  под  воздействием автомобильного транспорта продолжается в течение всего годового цикла эксплуатации автомобильных дорог.

2.      Особенность зимнего периода эксплуатации автомобильных дорог заключается в том, что при промерзании грунта земляного полотна он приобретает повышенную жесткость. Как показали расчеты, дополнительные слоя основания, устроенные из сыпучих материалов (песок, ПГС и др.), лежащие на жестком земляном полотне, будут подвергаться воздействию недопустимых сдвигающих напряжений.

3.      Пропуск тяжеловестного транспорта по автомобильным дорогам в зимний период приводит к образованию деформаций сдвига в дополнительных слоях основания на границе с земляным полотном. Как следствие этих деформаций является образование колейности на поверхности покрытия и разрушение дорожной одежды.

4.    Величина износа поверхности покрытия от воздействия тяжеловестного автомобильного транспорта зависит от свойств материала покрытия и параметров тяжеловестной автомобильной нагрузки. В зимний период эксплуатации, асфальтобетон (особенно «старый», потерявший легкие фракции вяжущего) приобретает повышенную хрупкость, что приводит к более интенсивному поверхностному разрушению и износу под воздействием тяжеловестного транспорта.

5.    Образование выбоин на поверхности гравийных покрытий происходит круглогодично. Особенностью зимнего периода является то, что этот процесс происходит с учетом неровности покрытия, вызванной снежным накатом, использования автомобильной техникой цепей противоскольжения, интенсивным и неравномерным увлажнением поверхности покрытия, произошедшим в осенний период.

6.    Грузоподъемность искусственных сооружений не зависит от сезона их эксплуатации и определяется конструктивными особенностями и их состоянием. Анализ состояния мостов на региональных дорогах Хабаровского края показывает в большинстве случаев их недостаточную грузоподъемность для эксплуатации на воздействие тяжеловесным транспортом.

Список литературы

1.     ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. Государственная служба дорожного хозяйства Министерства транспорта РФ. – М.: Транспорт, 2001. – 93 с.

2.     Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочник инженера-дорожника / Под ред. А.П. Васильева. – М.: Транспорт, 1989. – 287 с.

3.     Васильев А.П., Сиденко В.М. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. – М.: Транспорт, 1990. – 304 с.

4.     Краткий автомобильный справочник. – М.: Транспорт, 1983. – 220 с.

5.     СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги/Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 56 с.