ГОСТ Р 59918-2021 Дороги автомобильные общего пользования. Нежесткие дорожные одежды. Методики оценки прочности.

    ГОСТ Р 59918-2021

 

 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 Дороги автомобильные общего пользования

 

 НЕЖЕСТКИЕ ДОРОЖНЫЕ ОДЕЖДЫ

 

 Методики оценки прочности

 

 Automobile roads of general use. Flexible pavement. Methods for determining the strength

ОКС 93.080.99

Дата введения 2022-02-01

 

 Предисловие

     

1 РАЗРАБОТАН Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский институт транспортно-строительного комплекса" (АНО "НИИ ТСК") совместно с Обществом с ограниченной ответственностью "Доринжсервис" (ООО "Доринжсервис")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 418 "Дорожное хозяйство"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 декабря 2021 г. N 1667-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

 

      1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на нежесткие дорожные одежды (далее - дорожная одежда) автомобильных дорог общего пользования.

Настоящий стандарт устанавливает методики оценки прочности на основе определения общего модуля упругости дорожной одежды и определения модулей упругости конструктивных слоев дорожной одежды, а также грунта рабочего слоя земляного полотна с использованием установок динамического нагружения.

 

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5180 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 32729 Дороги автомобильные общего пользования. Метод измерения упругого прогиба нежестких дорожных одежд для определения прочности

ГОСТ 33063 Дороги автомобильные общего пользования. Классификация типов местности и грунтов

ГОСТ 33388 Дороги автомобильные общего пользования. Требования к проведению диагностики и паспортизации

ГОСТ Р 58349 Дороги автомобильные общего пользования. Дорожная одежда. Методы измерения толщины слоев дорожной одежды

ГОСТ Р 59120 Дороги автомобильные общего пользования. Дорожная одежда. Общие требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

 

      3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32729, ГОСТ 33388, ГОСТ Р 58349 и ГОСТ Р 59120, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 расчетная чаша динамических прогибов: Чаша прогиба, рассчитываемая на основе моделей динамического напряженно-деформированного состояния дорожных конструкций.

3.2 фактическая чаша динамических прогибов: Чаша прогиба, определяемая по результатам измерений на автомобильной дороге.

      4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте использованы следующие обозначения и сокращения:

 

 

 

- значение динамического прогиба при расчетной температуре 10°С;

 

- значение статического прогиба при расчетной температуре 10°С;

p

- удельное давление нагрузочной плиты в зоне контакта с покрытием;

 

F

- нагрузка на дорожное покрытие;

 

S

- площадь нагрузочной плиты в зоне контакта с покрытием;

 

d

- измеритель прогиба;

 

D

- диаметр нагрузочной плиты;

 

 

- перемещение точки в вертикальном направлении;

 

 

- перемещение точки в радиальном направлении;

 

 

- максимум модуля перемещений во времени (максимальный динамический прогиб);

 

 

- нормальные напряжения на горизонтальных площадках;

 

 

- касательные напряжения на горизонтальных площадках;

 

 

- упругие прогибы, зарегистрированные в точках установки измерителей прогиба;

 

R

- расстояние от точки приложения нагрузки;

 

t

- время;

 

 

- фактическая температура асфальтобетона при выполнении измерений;

 

- плотность среды;

 

E

- модуль упругости;

 

 

- фактический модуль упругости;

 

v

- коэффициент Пуассона;

 

,
 

- коэффициенты Ламе;

 

 

- круговая частота колебаний;

 

 

- коэффициент прочности дорожной одежды;

 

- балл оценки повреждений дорожного покрытия;

НДС

- напряженно-деформированное состояние;

 

УДН

- установка динамического нагружения.

 

 

      5 Общие положения

5.1 Настоящий стандарт включает в себя:

- методику оценки прочности дорожной одежды по общему модулю упругости;

- методику оценки прочности отдельных конструктивных слоев дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна.

Методику оценки прочности дорожной одежды по общему модулю упругости применяют на дорожных одеждах в соответствии с классификацией по ГОСТ Р 59120 (кроме низшего типа) на покрытиях из всех типов материалов.

Методику оценки прочности отдельных конструктивных слоев дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна применяют только на дорожных одеждах в соответствии с классификацией по ГОСТ Р 59120 с покрытием из асфальтобетона и минеральных материалов, укрепленных органическими или комплексными вяжущими.

5.2 Оценка прочности дорожной одежды по общему модулю упругости базируется на измерении упругого прогиба в центре приложения нагрузки, расчете фактического общего модуля упругости и его сопоставления с расчетным (проектным) значением.

5.3 Оценка модулей упругости отдельных конструктивных слоев дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна базируется на аналитико-эмпирическом методе, включающем в себя четыре основных этапа:

- определение фактической чаши динамических прогибов дорожной одежды;

- определение расчетной чаши динамических прогибов дорожной одежды;

- определение модулей упругости слоев дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна на текущем этапе эксплуатации;

- сопоставление фактических модулей упругости с расчетными (проектными) значениями.

Оценку прочности конструктивных слоев дорожных одежд и рабочего слоя земляного полотна целесообразно применять дополнительно к методике оценки прочности дорожной одежды по общему модулю упругости для получения дополнительной информации о состоянии отдельных слоев дорожной конструкции и планирования ремонтных работ.

 

      6 Методика оценки прочности дорожной одежды по общему модулю упругости

6.1 Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам и материалам

При выполнении оценки прочности дорожной одежды по общему модулю упругости применяют:

- установку динамического нагружения падающим грузом в соответствии с ГОСТ 32729. Продолжительность импульса динамического воздействия падающим грузом на дорожную одежду должна составлять от 0,020 до 0,030 с;

- термометр с погрешностью измерения не более 0,5°С в диапазоне от 0°С до 45°С для измерения фактической температуры жидкости. Диаметр измерительной части термометра должен обеспечивать его свободное расположение в высверленном отверстии в асфальтобетоне диаметром не менее 1,2 см;

- пирометр с погрешностью измерения не более 1°С в диапазоне от 0°С до 45°С для измерения температуры покрытия;

- глицерин или смесь воды и глицерина в соотношении не менее 1:1.

6.2 Требования безопасности

Требования безопасности принимают в соответствии с ГОСТ 32729.

6.3 Требования к условиям измерений

Требования к условиям измерений принимают в соответствии с ГОСТ 32729, а также:

- измерение прогибов выполняют при температуре слоя асфальтобетона на глубине 5 см от 5°С до 30°С и температуре покрытия от 5°С до 40°С;

- не допускается выполнение измерений, если грунт рабочего слоя земляного полотна под дорожной одеждой находится в замерзшем состоянии. В весенний период измерения выполняют, если среднесуточная температура воздуха выше 5°С наблюдалась не менее 15 дней подряд.

6.4 Подготовка к выполнению измерений

6.4.1 В процессе эксплуатации установки динамического нагружения помимо рекомендаций изготовителя дополнительно рекомендуется выполнять следующие мероприятия:

- не реже чем один раз в семь дней проводить проверку и при необходимости тарировку измерителя пройденного пути, смонтированного на установке или в передвижной дорожной лаборатории. Для проведения проверки необходимо осуществить тестовый проезд по заранее размеченному эталонному участку длиной 1 км;

- непосредственно перед началом проведения измерений проводить проверку установки, состоящую в проведении серии тестовых ударных испытаний, в ходе которых осуществляют подбор высоты сброса груза, для обеспечения требуемой нагрузки на покрытие, нормативного времени нарастания и действия импульса нагрузки;

- перед началом измерений визуально убедиться, что под нагрузочной плитой отсутствуют посторонние предметы и вся поверхность нагрузочной плиты находится в контакте с поверхностью дорожной одежды.

6.4.2 Перед выполнением измерений упругого прогиба на дорогах с покрытием из асфальтобетона необходимо определить фактическую температуру покрытия и слоя асфальтобетона на глубине 5 см. Температуры покрытия и слоя асфальтобетона должны соответствовать требованиям 6.3.

В период выполнения измерений каждый час необходимо осуществлять проведение замеров температуры слоя асфальтобетона в специально подготовленном отверстии в асфальтобетонном покрытии. Для этого на правой полосе наката проезжей части или на укрепленной части обочины из асфальтобетона высверливают отверстие диаметром не менее 1,2 см и глубиной 5,5 см.

Отверстие заполняют глицерином или смесью воды и глицерина в соотношении не менее 1:1, после чего выполняют измерение температуры на глубине 5 см. Глубина погружения термометра должна быть на 0,5 см менее глубины отверстия. Замер температуры проводят до тех пор, пока температура глицерина или смеси не стабилизируется и температура не изменяется более чем на 1°С в течение одной минуты.

Допускается высверливать отверстия и выполнять замеры температуры в различных точках автомобильной дороги по мере перемещения установки и выполнения испытаний по оценке прочности. Замеры температуры выполняют в наиболее характерной точке на участке измерений.

Схема выполнения измерения температуры асфальтобетона представлена на рисунке 1.

 

 

     1 - слой асфальтобетона; 2 - поверхность покрытия; 3 - термометр; 4 - смесь глицерина и воды; 5 - слой основания под асфальтобетоном

     

     Рисунок 1 - Схема измерения температуры асфальтобетона

При толщине слоев из асфальтобетона менее 5 см корректировку прогибов по температуре на конкретной автомобильной дороге с известной дорожной одеждой выполняют по зависимостям, определенным с учетом результатов испытаний в контрольной точке. Методика и пример корректировки прогибов по температуре приведены в приложении А. При этом измерения температуры выполняют в слое асфальтобетона на высоте 0,5 см от нижней поверхности слоя.

Примечание - После выполнения измерений температуры, в случае отсутствия необходимости повторных измерений, отверстие рекомендуется залить битумной эмульсией либо другими материалами, позволяющими предотвратить дальнейшее разрушение покрытия.

6.5 Порядок выполнения измерений

Измерение упругого прогиба дорожных одежд выполняют в соответствии с ГОСТ 32729 установкой динамического нагружения падающим грузом.

При выполнении измерений с целью оценки прочности по общему модулю упругости используют только значение упругого прогиба в центре приложения нагрузки.

Рекомендуемый выбор шага измерений в зависимости от цели проведения работ приведен в приложении Б.

6.6 Обработка результатов измерений

6.6.1 Исходные данные для выполнения оценки прочности дорожной одежды по общему модулю упругости:

- фактическую нагрузку на покрытие при испытании, кН (МН), определяют согласно ГОСТ 32729;

- диаметр нагрузочной плиты, мм, указывают в паспорте или эксплуатационных документах на установку динамического нагружения падающим грузом;

- измеренное значение упругого прогиба в центре приложения нагрузки, мм, определяют по ГОСТ 32729;

- температуру асфальтобетона на глубине 5 см в момент испытаний, °С, определяют по 6.4.2;

- расчетный модуль упругости, МПа. Расчетным модулем упругости на дорогах, принимаемых в эксплуатацию, является общий модуль упругости на поверхности дорожной одежды, который принимают согласно проектной документации. На дорогах, находящихся в эксплуатации, расчетный модуль упругости вычисляют с учетом суммарного числа приложений приведенной расчетной нагрузки за нормативный срок службы дорожной одежды по данным фактической интенсивности движения в соответствии с действующими нормативными документами в области проектирования нежестких дорожных одежд. В случае отсутствия данных о фактической интенсивности на дорогах, находящихся в эксплуатации, за расчетный принимают минимальный требуемый модуль упругости на поверхности дорожной одежды согласно проектной документации либо согласно действующим нормативным документам в области проектирования нежестких дорожных одежд.

6.6.2 Алгоритм оценки прочности дорожной одежды по общему модулю упругости

6.6.2.1 Значение динамического упругого прогиба в центре приложения нагрузки, измеренное при фактической температуре слоя асфальтобетона на глубине 5 см, приводят к расчетной температуре, принимаемой при проектировании по критерию упругого прогиба, составляющей 10°С.

Значение динамического прогиба в центре приложения нагрузки
, мм, при расчетной температуре 10°С определяют по формуле
 
,                         (1)
 

где h - толщина асфальтобетонных слоев, см (принимается с шагом 1 см согласно проектной документации либо по результатам измерения толщины слоев в соответствии с ГОСТ Р 58349);

- значение динамического прогиба в центре приложения нагрузки при фактической температуре, мм;
 
- фактическая температура асфальтобетона при выполнении измерений.
 

Допускается выполнение корректировки прогиба по температуре на конкретной автомобильной дороге с известной дорожной одеждой по зависимостям, определенным с учетом результатов испытаний в контрольной точке в соответствии с методикой, приведенной в приложении А.

6.6.2.2 Приведение динамического упругого прогиба в центре приложения нагрузки к статическому

Скорректированное с учетом температуры значение динамического упругого прогиба приводят к сопоставимому с расчетным значением статического прогиба
, мм, по формуле
 
,                                                       (2)
 

где h - фактическая толщина пакета слоев из асфальтобетона, см (принимается с шагом 1 см согласно проектной документации либо по результатам измерения толщины слоев в соответствии с ГОСТ Р 58349);

- толщина слоев из асфальтобетона, равная 10 см;
 
- динамический упругий прогиб в центре приложения нагрузки, мм, вычисляемый по формуле (1).
 

6.6.2.3 Определение фактического модуля упругости

Фактический модуль упругости
, МПа, вычисляют по формуле
 
,                                                              (3)
 

где D - диаметр нагрузочной плиты, мм;

v - коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,3;

- статический прогиб при расчетной температуре 10°С, мм, вычисляемый по формуле (2);
 

p - удельное давление нагрузочной плиты в зоне контакта с покрытием, МПа, вычисляемое до второго знака после запятой, по формуле

,                                                                       (4)
 

где F - нагрузка на дорожное покрытие, МН

S
- площадь нагрузочной плиты, м
.
 

В отдельных случаях фактический модуль упругости допускается корректировать с учетом влажности грунта земляного полотна. Методика корректировки модуля упругости с учетом влажности грунта земляного полотна приведена в приложении А.

6.6.2.4 Определение коэффициента прочности дорожной одежды

Коэффициент прочности дорожной одежды
вычисляют по формуле
 
,                                                                    (5)
 
где
- фактический модуль упругости, МПа, вычисляемый по формуле (3);
 
- расчетный модуль упругости, МПа.
 

6.7 Оформление результатов

По результатам расчетов составляют протокол оценки прочности, который включает:

- ссылку на протокол измерения упругого прогиба в соответствии с ГОСТ 32729;

- исходные данные в соответствии с 6.6.1;

- результат определения фактического модуля упругости;

- результат определения коэффициента прочности дорожной одежды;

- результаты определения зависимости прогиба от температуры в контрольной точке (если зависимость определена по методике, приведенной в приложении А).

При выполнении диагностики допускается внесение результатов расчета в автоматизированную базу данных без составления протокола.

 

      7 Методика оценки прочности конструктивных слоев дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна

7.1 Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам и материалам

При выполнении оценки прочности конструктивных слоев дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна применяют средства измерений, вспомогательные устройства и материалы в соответствии с 6.1.

На установках динамического нагружения с целью повышения точности расчета помимо измерителей прогиба, указанных в ГОСТ 32729 (см. рисунок 2), допускается применение дополнительных измерителей прогиба, которые рекомендуется располагать на расстоянии (200±5) мм, (450±5) мм и (2100±5) мм от центра приложения нагрузки (см. рисунок 3).

 

 

 

     
-
- измерители прогиба
 

     Рисунок 2 - Схема расположения измерителей прогиба без применения дополнительных измерителей

 

 

 

     
-
- измерители прогиба
 

     Рисунок 3 - Схема расположения измерителей прогиба, включая дополнительные измерители

Примечание - Применение дополнительных измерителей прогиба не меняет схему расчета, но приводит к повышению его точности.

Референтной методикой является методика измерения установкой динамического нагружения в соответствии со схемой, представленной на рисунке 3.

7.2 Требования безопасности

Требования безопасности принимают в соответствии с ГОСТ 32729.

7.3 Требования к условиям измерений

Требования к условиям измерений принимают в соответствии с 6.3.

7.4 Подготовка к выполнению измерений

Подготовку к выполнению измерений выполняют в соответствии с 6.4.

7.5 Порядок выполнения измерений

Измерение упругого прогиба дорожных одежд выполняют в соответствии с ГОСТ 32729 установкой динамического нагружения падающим грузом.

При выполнении измерений с целью оценки прочности отдельных конструктивных слоев и рабочего слоя земляного полотна используют как значения упругого прогиба в центре приложения нагрузки, так и с измерителей прогиба, указанных в 7.1.

Рекомендуемый выбор шага измерений в зависимости от цели проведения работ приведен в приложении Б.

7.6 Обработка результатов измерений

7.6.1 При выполнении измерений с целью оценки прочности отдельных конструктивных слоев и рабочего слоя земляного полотна результаты измерений упругих прогибов в каждой точке должны соответствовать следующему неравенству:

,                      (6)
 
где
-
- прогибы на измерителях прогиба, расположенных по мере удаления от центра приложения нагрузки, мм.
 

Результаты, не соответствующие неравенству (6), для последующих расчетов модулей упругости конструктивных слоев не используют.

7.6.2 Метод оценки модулей упругости конструктивных слоев эксплуатируемых дорожных одежд типа выполняют по следующему алгоритму:

а) определение фактической чаши динамических прогибов:

1) измерение упругих прогибов и температуры асфальтобетона в соответствии с 7.5;

2) корректировка упругих прогибов с учетом фактической температуры асфальтобетона при измерениях;

б) определение расчетной чаши прогибов:

1) определение параметров динамического нагружения (максимальная нагрузка, диаметр нагрузочной плиты, давление на покрытие);

2) определение фактической толщины и нормативных значений модулей упругости слоев дорожной одежды;

3) определение точек, в которых проводят расчет упругих прогибов (соответствующих расположению измерителей прогиба при измерении фактической чаши динамических прогибов);

4) построение расчетной чаши динамических прогибов на основе механико-математической модели НДС дорожной одежды;

в) определение модулей упругости слоев дорожной одежды на текущем этапе эксплуатации:

1) оценка совпадения расчетной и фактической чаш прогибов;

2) в случае расхождения значений прогибов более чем на 10% по каждой точке, соответствующей положению измерителя чаши прогиба при выполнении измерений динамическим нагружением, - выполнение корректировки модулей упругости материалов слоев;

3) в случае совпадения расчетной и фактической чаш прогибов (расхождение менее 10% по каждой точке) - определение значений модулей упругости материалов слоев.

7.6.3 Для оценки прочности конструктивных слоев дорожной одежды в ходе численного моделирования НДС дорожной конструкции задают следующий комплекс исходных данных:

- фактическую нагрузку на покрытие при испытании, кН (МН), определяют по результатам испытаний по ГОСТ 32729;

- диаметр нагрузочной плиты, мм, указывают в паспорте или эксплуатационных документах на установку;

- измеренные значения упругого прогиба на всех измерителях прогиба, мм, определяют по ГОСТ 32729;

- температуру асфальтобетона на глубине 5 см в момент испытаний, °С, определяют по 6.4.2;

- материалы конструктивных слоев дорожных одежд и тип грунта рабочего слоя земляного полотна принимают из проектной документации, по данным паспорта на обследуемый участок либо определяют при выполнении подготовительных работ путем вскрытия конструкции.

Примечание - Для материалов определяют данные, позволяющие оценить их расчетный модуль упругости, например: для асфальтобетона - вид асфальтобетона, вид и марка битумного вяжущего; для укрепленных материалов и грунтов - вид материала, вид и марка вяжущего; для неукрепленных материалов - вид материала, крупность зерен и т.д.;

- толщины конструктивных слоев дорожных одежд, см, принимают из проектной документации, по данным паспорта на обследуемый участок либо определяют в соответствии с ГОСТ Р 58349;

- проектные модули упругости материалов конструктивных слоев дорожных одежд и грунта рабочего слоя земляного полотна, МПа, принимают в соответствии с проектной документацией либо в соответствии с действующими на момент проектирования нормативными документами в данной области;

- объемные (средние) плотности материалов, кг/м
, принимают из проектной документации, либо из нормативных документов по проектированию, действовавших на момент проектирования дорожной одежды, или по результатам лабораторных испытаний.
 

При отсутствии проектных данных о конструкции дорожной одежды (материалах слоев, толщинах слоев и типе грунта земляного полотна) перед выполнением измерений прогибов выполняют определение данных о конструкции разрушающим методом либо совместным использованием разрушающего и георадиолокационного метода в соответствии с ГОСТ Р 58349.

7.6.4 Количество слоев, для которых выполняют расчет модулей упругости, составляет от 2 до 5.

Рекомендуемое количество слоев, для которых выполняют расчет модулей упругости, - 4, а именно:

- объединенный слой асфальтобетона;

- несущий слой основания;

- дополнительный слой основания;

- рабочий слой грунта земляного полотна.

Для асфальтобетона средневзвешенный модуль упругости
вычисляют по формуле
 
,                                                                   (7)
 
где
- модуль упругости
i
-го слоя, МПа;
 
- толщина
i
-го слоя, см.
 

При наличии трех и более слоев основания (включая дополнительный слой) допускается объединять несущие слои и рассчитывать средневзвешенный модуль упругости по формуле (7), а в качестве толщины принимать суммарную толщину слоев. При этом не рекомендуется объединять в один слой слои основания из укрепленных и неукрепленных материалов.

Полученные по результатам расчета в соответствии с приложением В значения фактических модулей упругости асфальтобетонных слоев с учетом продолжительности импульса установки динамического нагружения приводят к сопоставимым с проектными значениями.

Откорректированный фактический модуль упругости асфальтобетонных слоев при температуре 10°С и с продолжительностью импульса 0,1 c
мм, вычисляют по формуле
 
,                                                     (8)
 
где
- фактический модуль упругости асфальтобетонных слоев, при продолжительности импульса от 0,020 до 0,030 с, рассчитанный по результатам измерений установкой динамического нагружения в соответствии с приложением В;
 
- расчетная температура асфальтобетона на глубине 5 см, принимаемая равной 10°С.
 

7.6.5 Фактическая чаша прогибов должна быть откорректирована с учетом фактической температуры слоя асфальтобетона в момент измерений. Для этого выполняют приведение значений прогибов, определенных при фактической температуре, к значениям прогибов при расчетной температуре.

Значение динамического прогиба в центре приложения нагрузки
, мм, при расчетной температуре 10°С определяют по формуле (1).
 
Значение динамического прогиба на измерителе прогиба, расположенном на расстоянии (200±5) мм от центра приложения нагрузки, при расчетной температуре 10°С,
, мм, определяют по формуле
 
,                              (9)
 
где
- значение динамического прогиба на расстоянии (200±5) мм от центра приложения нагрузки при фактической температуре, мм;
 

h - толщина асфальтобетонных слоев, см (принимается с шагом 1 см согласно проектной документации либо по результатам измерения толщины слоев в соответствии с ГОСТ Р 58349);

- фактическая температура асфальтобетона при выполнении измерений.
 
Значение динамического прогиба на измерителе прогиба, расположенном на расстоянии (300±5) мм от центра приложения нагрузки, при расчетной температуре 10°С,
, мм, определяют по формуле
 
,                                     (10)
 
где
- значение динамического прогиба на расстоянии (300±5) мм от центра приложения нагрузки при фактической температуре, мм.
 
Значение динамического прогиба на измерителе прогиба, расположенном на расстоянии (450±5) мм от центра приложения нагрузки, при расчетной температуре 10°С,
, мм, определяют по формуле
 
,                                     (11)
 
где
- значение динамического прогиба на расстоянии (450±5) мм от центра приложения нагрузки при фактической температуре, мм.
 
Значение динамического прогиба на измерителе прогиба, расположенном на расстоянии (600±5) мм от центра приложения нагрузки, при расчетной температуре 10°С,
, мм, определяют по формуле
 
,                                     (12)
 
где
- значение динамического прогиба на расстоянии (600±5) мм от центра приложения нагрузки при фактической температуре, мм.
 
Значение динамического прогиба на измерителе прогиба, расположенном на расстоянии (900±5) мм от центра приложения нагрузки, при расчетной температуре 10°С,
, мм, определяют по формуле
 
,                                     (13)
 
где
- значение динамического прогиба на расстоянии (900±5) мм от центра приложения нагрузки при фактической температуре, мм.
 
Значение динамического прогиба на измерителе прогиба, расположенном на расстоянии (1200±5) мм от центра приложения нагрузки, при расчетной температуре 10°С,
, мм, определяют по формуле
 
,                                     (14)
 
где
- значение динамического прогиба на расстоянии (1200±5) мм от центра приложения нагрузки при фактической температуре, мм.
 
Значение динамического прогиба на измерителе прогиба, расположенном на расстоянии (1500±5) мм от центра приложения нагрузки, при расчетной температуре 10°С,
, мм, определяют по формуле
 
,                                     (15)
 
где
- значение динамического прогиба на расстоянии (1500±5) мм от центра приложения нагрузки при фактической температуре, мм.
 
Значение динамического прогиба на измерителе прогиба, расположенном на расстоянии (1800±5) мм от центра приложения нагрузки, при расчетной температуре 10°С,
, мм, определяют по формуле
 
,                                     (16)
 
где
- значение динамического прогиба на расстоянии (1800±5) мм от центра приложения нагрузки при фактической температуре, мм.
 

Упругие прогибы на измерителях, расположенных на расстоянии более 1800 мм от центра приложения нагрузки, не корректируют с учетом температуры и для дальнейшего расчета принимают измеренные значения.

Допускается выполнение корректировки прогибов по температуре на конкретной автомобильной дороге с известной дорожной одеждой по зависимостям, определенным с учетом результатов испытаний в контрольной точке, приведенным в приложении А.

7.6.6 Расчет модулей упругости конструктивных слоев дорожной одежды

При построении расчетной чаши динамических прогибов задают точки на поверхности дорожной конструкции, в которых проводят вычисление максимальных значений вертикальных перемещений точек поверхности дорожной конструкции, формирующих чашу прогиба. Координаты точек должны соответствовать местоположению измерителей прогиба при проведении экспериментальных замеров.

После построения расчетной чаши максимальных динамических прогибов проводят ее сопоставление с фактической чашей, зарегистрированной установкой динамического нагружения. Если отклонение между значениями вертикальных перемещений в пределах чаш прогибов по каждому из измерителей превышает 10%, проводят их корректировку с одновременным пересчетом модулей упругости слоев дорожной конструкции. Корректировку останавливают по достижении расхождения между значениями вертикальных перемещений не более 10%. Расчетная и фактическая чаши прогибов дорожной конструкции до и после корректировки представлены на рисунке 4.

 

 

 

     а) До корректировки

 

 

 

     б) После корректировки

- фактическая чаша прогибов;
- расчетная чаша прогибов
 

     

     Рисунок 4 - Расчетная и фактическая чаши максимальных динамических прогибов дорожной конструкции

Выходными данными после корректировки чаш прогибов дорожной конструкции являются значения модулей упругости слоев покрытия, основания и грунта земляного полотна на стадии эксплуатации.

Основные уравнения математической модели для определения модулей упругости отдельных конструктивных слоев принимаются в соответствии с приложением В.

7.6.7 Оценка прочности конструктивных слоев дорожных одежд

Рассчитанные фактические значения модулей упругости конструктивных слоев (слоев покрытия и основания) и рабочего слоя земляного полотна на стадии эксплуатации сопоставляют с проектными значениями.

Результаты, полученные на основе аналитико-эмпирического метода оценки модулей упругости слоев эксплуатируемых дорожных конструкций, позволяют:

- определить значение модуля упругости каждого слоя дорожной одежды и грунта земляного полотна на стадии эксплуатации и сопоставить с проектными значениями, а также использовать при разработке проектов капитального ремонта нежестких дорожных одежд;

- осуществить выбор рациональных ремонтных мероприятий, направленных в первую очередь на ликвидацию причины снижения несущей способности эксплуатируемой дорожной конструкции.

7.7 Оформление результатов

По результатам расчетов составляют протокол оценки прочности конструктивных слоев, который включает следующее:

- ссылку на протокол измерения упругого прогиба в соответствии с ГОСТ 32729;

- исходные данные в соответствии с 7.6.3;

- отчетные материалы по результатам георадарного обследования (в случае использования георадарного метода) с учетом требований ГОСТ Р 58349, а также рекомендаций [2];

- результат расчета модулей упругости конструктивных слоев;

- результат сопоставления проектных и фактических модулей упругости.

При выполнении диагностики допускается внесение результатов расчета в автоматизированную базу данных без составления протокола.

7.8 Пример оценки прочности дорожной одежды по общему модулю упругости и модулям упругости отдельных конструктивных слоев приведен в приложении Г.

7.9 Тестовые примеры для валидации и отладки программных комплексов приведены в приложении Д.

7.10 Форма таблицы с сопоставлением проектных и фактических модулей упругости приведена в приложении Е.

     Приложение А

     (рекомендуемое)

 

 Методики корректировки прогибов по температуре и корректировки модуля упругости с учетом влажности грунта рабочего слоя земляного полотна

     

А.1 Методика корректировки прогибов по температуре на автомобильной дороге с известной дорожной конструкцией по результатам измерений в контрольной точке

А.1.1 Общие положения

С учетом разнообразия дорожных конструкций и зависимостей фактических чаш динамических прогибов от температуры слоя асфальтобетона допускается определять зависимость прогибов от температуры на автомобильной дороге с известной конструкцией по результатам испытаний в контрольной точке. Данной методикой также целесообразно пользоваться на участках автомобильных дорог с толщиной слоя асфальтобетона менее 5 см.

Контрольной точкой является наиболее характерная точка на автомобильной дороге с известными толщинами и материалами конструктивных слоев, а также грунтом земляного полотна. На автомобильной дороге допускается выбирать несколько контрольных точек в зависимости от результатов предварительных исследований, определения материалов конструктивных слоев и измерения их толщины в соответствии с ГОСТ Р 58349.

Контрольная точка должна находиться на расстоянии не менее 1,5 м от края покрытия. В контрольной точке не должно быть дефектов покрытия, определяемых при визуальной оценке (трещин, просадок, выбоин, колеи и т.д.), если это не является характерными дефектами для всего обследуемого участка. При невозможности соблюдения данного условия необходимо сделать соответствующую запись о наличии дефектов и их местоположении относительно измерителей прогиба в протоколе испытаний.

Для определения зависимости прогиба от температуры асфальтобетона на глубине 5 см на контрольной точке проводят измерения прогиба и температуры для различных периодов времени. При толщине слоев из асфальтобетона менее 5 см измерения температуры выполняют в слое асфальтобетона на высоте 0,5 см от нижней поверхности слоя.

Измерения прогибов и температуры асфальтобетона выполняют в соответствии с 6.4.2 настоящего стандарта. Количество измерений на одной контрольной точке должно составлять не менее 12 при различной температуре асфальтобетона. Измерения должны быть выполнены таким образом, чтобы они попадали не менее чем в три температурных диапазона с шагом 5°С, при этом в каждом из температурных диапазонов должно быть не менее трех результатов измерений. Температурные диапазоны принимают с шагом 5°С: от 5°С до 10°С, от 10°С до 15°С, от 15°С до 20°С, от 20°С до 25°С, от 25°С до 30°С, от 30°С до 35°С.

По результатам измерений прогибов и определения температуры асфальтобетона строят зависимость прогиба от температуры и при помощи программных продуктов определяют формулу для вычисления прогибов при расчетной температуре.

При выполнении оценки прочности по общему модулю упругости зависимость определяют для прогиба на измерителе, расположенном в центре приложения нагрузки. При оценке прочности отдельных конструктивных слоев зависимость определяют для измерителей, расположенных на расстоянии до 1800 мм от центра приложения нагрузки. Коэффициент детерминации прогибов на первом измерителе прогибов должен составлять не менее 0,90. Фактическое значение не должно отклоняться от значений на полученной кривой, описывающей зависимость прогиба от температуры более чем на 10%. В случае несоблюдения данных требований необходимо выполнение дополнительных испытаний.

После определения зависимости для корректировки прогибов от температуры на оцениваемой дорожной конструкции, идентичной контрольной точке, проводят измерения прогибов и температуры покрытия в необходимом объеме в зависимости от поставленной задачи в соответствии с настоящим стандартом. После этого с учетом результатов измерений на контрольной точке корректируют результаты измерений по полученной зависимости.

А.1.2 Пример корректировки прогиба по температуре на автомобильной дороге с известной дорожной конструкцией по зависимостям, определенным с учетом результатов испытаний в контрольной точке

Конструкция дорожной одежды представлена в таблице А.1.

Таблица А.1 - Конструкция дорожной одежды на участке автомобильной дороги

 

 

 

Наименование конструктивного элемента

Толщина слоя, см

Асфальтобетон

20

Щебеночно-песчаная смесь

33

Песчано-подстилающий слой

50

Грунт земляного полотна - пылеватый суглинок

Безразмерная, не ограничена снизу

 

Результаты измерений прогибов при различной температуре асфальтобетона представлены в таблице А.2.

График зависимости прогиба от температуры асфальтобетона на глубине 5 см на измерителе, расположенном в центре нагрузочной плиты,
представлен на рисунке А.1.
 

 

 

 

     Рисунок А.1 - График зависимости прогиба от температуры асфальтобетона на глубине 5 см на измерителе в центре нагрузочной плиты
 
График зависимости прогиба от температуры асфальтобетона на глубине 5 см на измерителе, расположенном на расстоянии 200 мм от центра нагрузочной плиты,
представлен на рисунке А.2.
 

 

 

 

     Рисунок А.2 - График зависимости прогиба от температуры асфальтобетона на глубине 5 см на измерителе, расположенном на расстоянии 200 мм от центра нагрузочной плиты,
 

Примечание - Графики построены при помощи программного комплекса MS Excel.

По полученным зависимостям, представленным на рисунках А.1 и А.2, вычисляют значение прогиба при расчетной температуре 10°С.

На первом измерителе прогиба, расположенном в центре нагрузочной плиты, прогиб
при температуре 10°С, мкм, вычисляют по формуле
 
.                                 (А.1)
 
На втором измерителе прогиба, расположенном на расстоянии 200 мм, прогиб
при температуре 10°С, мкм, вычисляют по формуле
 
.                                 (А.2)
 

Таблица А.2 - Результаты измерений прогибов при различной температуре асфальтобетона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер изме-

рения

Дав-

ление, кПа

На-

груз-

ка, кН

Прогибы на измерителе,
, мкм
 

Температура асфальто-

бетона на глубине 5 см, °С

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1

800

57

347

236

210

170

141

93

68

50

38

31

35,0

2

812

57

273

227

200

165

140

100

74

56

43

32

30,1

3

812

57

270

227

201

167

142

99

72

54

41

32

24,7

4

806

57

310

231

205

168

141

97

71

53

40

32

34,3

5

815

58

247

216

195

164

141

101

74

55

43

30

22,9

6

797

56

207

187

171

147

130

96

72

53

40

30

12,5

7

805

57

228

203

184

157

137

100

74

54

40

30

18,0

8

807

57

213

191

173

147

129

95

71

53

40

30

16,3

9

805

57

227

198

179

151

131

95

71

53

39

29

20,6

10

802

57

200

182

167

144

127

95

71

54

42

31

12,4

11

807

57

213

193

175

150

132

97

72

55

43

31

14,3

12

806

57

213

191

174

149

130

96

72

54

42

30

15,2

 

А.2 Методика корректировки фактического модуля упругости с учетом влажности грунта рабочего слоя земляного полотна

А.2.1 Общие положения

Методика корректировки фактического модуля упругости с учетом влажности грунта рабочего слоя земляного полотна рекомендуется к применению на автомобильных дорогах с монолитными слоями толщиной менее 12 см и/или общей толщиной дорожной одежды менее 60 см, на которых рабочий слой выполнен из связных грунтов (кроме пылеватого песка) и испытания выполнены в нерасчетный период года.

Расчетным периодом года считается наиболее неблагоприятный по условиям увлажнения грунта земляного полотна и температуре слоев из асфальтобетона период года, в течение которого возможно накопление остаточных деформаций.

Нерасчетным периодом года считается период года, находящийся за пределами расчетного периода, в течение которого слои дорожной одежды и грунт земляного полотна имеют положительную температуру.

Учет влажности грунта земляного полотна выполняют при наличии следующих исходных данных:

- тип грунта рабочего слоя земляного полотна (принимают из проектной документации, по данным паспорта на обследуемый участок либо определяют при выполнении подготовительных работ путем вскрытия конструкции);

- расчетная относительная влажность грунта рабочего слоя земляного полотна (принимают из проектной документации либо в соответствии с действующими нормативными документами в области проектирования нежестких дорожных одежд);

- общая толщина дорожной одежды от верха покрытия до рабочего слоя грунта земляного полотна, в сантиметрах (принимают из проектной документации, по данным паспорта на обследуемый участок либо определяют в соответствии с ГОСТ Р 58349).

А.2.2 Методика корректировки фактического модуля упругости

А.2.2.1 Корректировку фактического модуля упругости с учетом влажности грунта рабочего слоя земляного полотна выполняют в следующей последовательности:

а) выполняют измерения прогиба и расчет фактического модуля упругости
в соответствии с 6.1-6.6.2.3.
 

При подготовке к выполнению измерений на обочине автомобильной дороги на глубине, приблизительно соответствующей низу дорожной одежды, необходимо вскрыть шурф для отбора грунта земляного полотна.

Глубина шурфа должна быть не менее 50 см.

Из шурфа отбирают необходимое количество грунта для определения его типа, естественной влажности и влажности на границе текучести в лаборатории.

Тип грунта определяют в соответствии с ГОСТ 5180 и ГОСТ 33063.

Естественную влажность и влажность грунта на границе текучести определяют в соответствии с ГОСТ 5180.

Относительную влажность грунта определяют как отношение естественной влажности к влажности на границе текучести;

б) в соответствии с действующими нормативными документами в области проектирования нежестких дорожных одежд определяют расчетный модуль упругости грунта при фактической влажности;

в) по значениям фактического модуля упругости, определенного по формуле (3) и значению расчетного модуля грунта при фактической влажности в соответствии с номограммами, представленными на рисунках А.3 и А.4, определяют значение модуля упругости дорожной одежды в двухслойной системе дорожная одежда - грунт;