Аналіз впливу різноманітних чинників на тріщиноутворення нежорстких дорожніх одягів (стр. 8 из 18)

Було визначено, що для розташування Харківської області характерним

ґрунтом для робочого шару є легкий суглинок з розрахунковою вологістю, для І категорії дороги, 70%. Для Донецької області відповідно важкий суглинок і розрахункова вологість 68%. Задавшись кроком 3% підвищення вологості отримали наступні характеристики ґрунтів, приведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 Розрахункові характеристики ґрунтів робочого шару

W, %	Характеристики ґрунту	Суглинок легкий	Суглинок важкий	Отримані модулі пружності
70	Модуль пружності Егр, кут внутрішнього тертя φгр, коефіцієнт зчеплення Сгр	Егр=41МПа, φгр=180, Сгр=0,019МПа	–	282 МПа
73		Егр=35МПа, φгр=160, Сгр=0,016МПа	–	269 МПа
76		Егр=33МПа, φгр=140, Сгр=0,014МПа	–	264 МПа
68		–	Егр=47МПа, φгр=200, Сгр=0,022МПа	173 МПа
71		–	Егр=41МПа, φгр=180, Сгр=0,019МПа	164 МПа
74		–	Егр=37МПа, φгр=160, Сгр=0,017МПа	158 МПа

Досліджувані конструкції дорожніх одягів:

а) ділянка дороги Київ – Харків - Довжанський в Харківській області (415-422 км)

б) ділянка дороги Київ – Харків - Довжанський в Донецькій області (667-673 км)

По результатам розрахунку видно, що модуль пружності дорожнього одягу знижується із підвищенням вологості грунту робочого шару. Таке зниження можна дослідити на будь якому типі дорожньої конструкції.

Як зазначалося вище в місця перелому повздовжнього профілю така дія зволоження спостерігається найчастіше. Крім того, що волога потрапляє через тріщини в нижні шари конструкції, в таких місцях спостерігається активний розвиток вибоїн. Тому саме в місцях перелому повздовжнього профілю, на ділянках з незначними ухилами слід найретельніше контролювати ремонтні чи будівельні роботи, обґрунтовано призначати ремонтні заходи та заходи по забезпеченню водовідведення.

Рисунок 5.1 - Графік зміни модуля пружності дорожнього одягу залежно від вологості ґрунту робочого шару (суглинок легкий)

Рисунок 5.2 - Графік зміни модуля пружності дорожнього одягу залежно від вологості ґрунту робочого шару (суглинок важкий)

Висновки: при оцінці впливу крізних поперечних тріщин на міцність дорожніх конструкцій було виявлено вплив тріщин на зволоження дорожніх конструкцій та втрату їх міцності через зволоження ґрунтів робочого шару. На прикладі реальних конструкцій в програмі РАДОН Х40 було прораховано зниження міцності дорожньої конструкції під впливом зміни вологості ґрунту робочого шару. Були отримані графічні залежності рисунки 5.2 і 5.1, на яких видно падіння міцності конструкції. На перший погляд воно може здатися незначним, але в процесі експлуатації робочий шар ґрунту може досягати і більших вологостей і тоді це падіння може виявитися значним.

Також були проаналізовані дані міцності конструкцій дорожніх одягів, з наявністю поперечних тріщин, на різних повздовжніх профілях доріг і отримані дані падіння міцності під впливом крізних поперечних тріщин:

1. ділянка дороги з повздовжнім ухилом 8 ‰ – 37% втрати міцності;

2. ділянка дороги з повздовжнім ухилом 10 ‰ – 21% втрати міцності;

3. ділянка дороги з повздовжнім ухилом 60 ‰ – 19% втрати міцності;

4. ділянка дороги з повздовжнім ухилом 26 ‰ – 20% втрати міцності;

5. ділянка дороги з переломом повздовжнього профілю з 5 ‰ на 12‰ – 40% втрати міцності;

6. ділянка дороги з переломом повздовжнього профілю з 12 ‰ на 7‰ – 27% втрати міцності.

За цими даними можна стверджувати, що повздовжній профіль і наявність на ньому крізних тріщин значно впливають на зволоження конструкції і в свою чергу на міцність дорожнього одягу в місцях тріщин. Чим пологіший ухил тим менший стік води з поверхні дорожнього одягу, тим довше вода затримується на поверхні і тим самим краще проникає у нижні шари дорожнього одягу.

6. Прогнозування тріщиноутворення нежорстких дорожніх одягів

В практиці проектування, будівництва і експлуатації автомобільних доріг досить часто виникає задача по визначенню терміну служби і залишкового ресурсу дорожніх покриттів.

Проектний термін служби покриттів капітального типу прийнято оцінювати в 15 – 30 років в залежності від інтенсивності і складу руху, кліматичної зони і грунтово-геологічних умов. Вітчизняний і зарубіжний досвід показує, що в нормальних умовах експлуатації і при високій якості будівництва необхідність в капітальному ремонті асфальтобетонних покриттів виникає через 10 – 15 років. На ці терміни орієнтуються спеціалісти по розрахунку і конструюванню дорожніх одягів, при визначенні загальної кількості впливу колісних навантажень, перевіряючи матеріали покриття на втомленість. На основі цих термінів встановлюються вимоги державних стандартів до будівельних матеріалів, використовуємих в конструкціях дорожніх одягів. Ці терміни служать орієнтирами при виборі критеріїв по оцінці і контролю якості будівництва земляного полотна і шарів дорожніх одягів.

Ресурси на ремонт і утримання дорожніх покриттів планують, також керуючись у більшості випадків вказаними термінами. Однак, як показує практика, існує велика кількість прикладів того, що задовго до спливу цих термінів на поверхні проїзної частини з’являються тріщини, вибоїни, уступи і інші пошкодження.

Це може виникнути за багатьма причинами, які розподіляють на чотири групи: відхилення в інтенсивності та складі руху в процесі експлуатації від значень, прийнятих при проектуванні; фактичні відхилення параметрів побудованих конструкцій від передбачених проектом, включаючи неоднорідність ґрунтів земляного полотна і матеріалів для дорожніх одягів; відхилення реальних параметрів атмосферних процесів в період роботи конструкції від середніх багаторічних значень, прийнятих при розрахунку і конструюванні; відхилення фактичних виконуємих заходів по утриманню в процесі експлуатації дороги від передбачених вказівками та правилами.

Розглядаючи першу групу причин, слід звернути увагу на те, що технічних прогрес в галузі автомобільного транспорту частіше всього пов’язують з підвищенням осьових навантажень, так як в цьому випадку вдається найбільш суттєво і з найменшими витратами підвищувати вантажепід’ємність транспортних засобів і їх економічність. Але навіть при обмежених осьових навантаженнях, збільшуючи кількість осей, створюються багато осьові автомобілі і авто потяги вантажепід’ємністю більше 50 т. Суттєві зміни вантажних і пасажирських потоків виникають або можуть виникати багаторазово на протязі 25 – 30 років, що призводить до великих відхилень у фактичній інтенсивності і складі руху в порівнянні з тими величинами, що були прийняті при розрахунку покриттів.

Досить важливу роль мають зміни інтенсивності і складу руху по рокам, місяцям на протязі року, дням тижня і по годинам доби. Для доріг різного призначення ці зміни можуть бути суттєво різними.

Друга група причин включає можливі відхилення в конструкції земляного полотна і дорожнього одягу в порівнянні з параметрами, прийнятими в проекті. Це відноситься, перш за все, до відхилення у товщині окремих конструктивних шарів і суттєвої неоднорідності застосовуємих ґрунтів і будівельних матеріалів. При цьому важливо підкреслити, що велика частина цих відхилень являється природнім і визначається природними особливостями вихідних матеріалів, конструкціями і можливостями дорожньо – будівельних машин і обладнання для виробництва матеріалів і технологій будівництва.

В результаті існують регламентовані допуски відхилень фактичних параметрів конструкцій і фізико – механічних властивостей закладених в них матеріалів. Не можна також виключати нерегламентованих і недопустимих відхилень, які являються наслідком порушень технології, застосуванням неякісних матеріалів і обмеженістю фінансування, отримуємої в процесі контролю якості будівництва.

В результаті параметри реалізованого об’єкту відрізняються від передбаченого проектом і відповідно слід очікувати відхилення від норми в процесі його експлуатації.

Третя група причин включає комплекс атмосферних впливів, викликаючих зміну температури і вологості ґрунтів земляного полотна і матеріалів в шарах конструкції дорожнього одягу. Від того, яким чином змінюється температура і вологість, залежать температура і усадочні напруги в шарах з використанням цементу, а також жорсткість шарів з використанням бітуму.

Слід також відмітити суттєву залежність міцності матеріалів від їх вологості. Об’єктивна оцінка працездатності матеріалу повинна бути заснована на аналізі відносної тривалості його роботи в конструкції в сухому, помірно зволоженому і водонасиченому стані.

Четверта група причин включає відхилення від регламентних заходів по утриманню автомобільної дороги в процесі експлуатації. Нормальні умови експлуатації передбачають виконання достатньо великої кількості заходів, влючаючих очищення проїзної частини від пилу і снігу, рівномірне розподілення протиожеледних матеріалів по поверхні проїзної частини, своєчасне відновлення шорсткості, заливку швів і тріщин мастикою або бітумом, заробку окремих нерівностей і вибоїн і інші. Затримка у виконанні цих заходів суттєво ускладнює умови роботи конструкцій, підвищує рівень напруженості і збільшує інтенсивність руйнувань. Наявність нерівностей збільшує навантаження на конструкцію за рахунок вертикальних коливань транспортних засобів.