Отраслевой дорожный методический документ ОДМ 218.2.024-2012 Методические рекомендации по оценке прочности нежестких дорожных одежд.
ОДМ 218.2.024-2012
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
Оценка прочности нежестких дорожных одежд
Предисловие
1. Разработан МОСКОВСКИМ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ ТЕХНИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТОМ (МАДИ)
2. Внесен Управлением эксплуатации и сохранности автомобильных дорог Федерального дорожного агентства
3. Издан на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от ___________ N_____*
_______________
* См. ярлык "Примечания".
4. Имеет рекомендательный характер
5. Введен впервые
1. Область применения
Документ разработан в дополнение к действующим отраслевым дорожным нормам ОДН 218.1.052-2002 "Оценка прочности нежестких дорожных одежд" с целью упрощения процесса измерения прочности при проведении измерений на автомобильных дорогах значительной протяженности. Документ содержит методические рекомендации по измерению прочности дорожных одежд методом динамического нагружения. Он может быть использован для оценки состояния дорожных одежд нежесткого типа при:
а) проведении поверочных и корреляционных испытаний приборов динамического нагружения, предназначенных для определения модулей упругости дорожных одежд нежесткого типа;
б) выполнении диагностики и паспортизации автомобильных дорог;
в) проведении приемочных испытаний вновь построенных и отремонтированных дорожных одежд;
г) решении вопроса об усилении существующих дорожных одежд.
Настоящая методика содержит дополнения, направленные на обеспечение единства измерений при выполнении работ устройствами динамического нагружения, отличающимися конструктивными особенностями и параметрами динамического воздействия. Методика разработана для обеспечения возможности выполнения измерений прочности в нерасчетный период года, когда влажность земляного полотна в значительной степени отличается от расчетной и не имеется технической возможности откорректировать результаты измерения прогибов с учетом фактического состояния влажности подстилающего грунта. В документе не рассматривается метод оценки прочности статическим нагружением, так как прогибы, определяемые этим методом, в значительной степени зависят от состояния влажности земляного полотна. Метод статического нагружения характеризуется малой производительностью, опасностью проведения измерений без остановки движения на обследуемой дороге, что затрудняет его использование при проведении диагностики значительных по длине маршрутов. Метод оценки прочности динамическим нагружением имеет существенно большую производительность, он характеризуется меньшим влиянием влажности земляного полотна на прогибы, что дает возможность выполнять контроль прочности в нерасчетный период года. В документе изложена методика учета параметров динамического импульса при расчете модуля упругости по прогибам дорожной одежды, а также методика коррекции результатов измерений с учетом температуры связных слоев и степени их разрушения.
Документ разработан творческим коллективом МАДИ (канд. техн. наук. Ю.В.Кузнецовым, инженерами С.С.Мордвиным, П.В.Плотниковым, Н.А.Кулагиным, Л.И.Антоненко) на основе многолетнего опыта выполнения измерений прочности при диагностике автомобильных дорог. При подготовке документа использованы работы докторов технических наук В.С.Радовского, Ю.М.Яковлева, кандидатов технических наук В.К.Апестина, А.М.Стрижевского, А.И.Дудакова.
Настоящая методика предназначена для организаций, проводящих обследования и испытания дорожных одежд с целью оценки их прочности.
2. Нормативные ссылки
В настоящем методическом документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ Р 52398-2005 Классификация автомобильных дорог. Основные параметры и требования.
ГОСТ Р 52748-2007 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения.
ГОСТ Р 50597-93 Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения.
3. Термины и определения
В документе использованы следующие основные термины и определения:
Дорожная одежда - конструкция, состоящая из покрытия и основания, предназначенная для передачи колесной нагрузки на рабочий слой земляного полотна.
Нежесткая дорожная одежда - дорожная одежда, конструктивные слои которой выполнены без применения в качестве вяжущего цемента.
Покрытие - верхняя часть дорожной одежды, устраиваемая на дорожном основании и предназначенная для восприятия нагрузки от транспортных средств и защиты дорожной одежды от атмосферных воздействий.
Основание - одно, либо многослойная конструкция, совместно с покрытием обеспечивающая снижение нагрузки от транспорта и передающая её на расположенные ниже дополнительные слои основания, либо на грунт земляного полотна.
Подстилающий грунт земляного полотна - расположенный под дорожной одеждой верхний слой земляного полотна, испытывающий деформации от действующей на дорожную одежду нагрузки.
Связные слои дорожной одежды - слои, выполненные с применением вяжущих материалов.
Прочность дорожной одежды - свойство, характеризующее способность конструкции под воздействием многократно повторяющихся нагрузок от движущегося транспорта сохранять требуемую ровность покрытия в течение заданного срока службы.
Модуль упругости - параметр, определяемый величиной деформации под воздействием нагружения, используется для характеристики прочности дорожных одежд.
Оценка прочности дорожной одежды по упругому прогибу - способ, при котором к дорожному покрытию прикладывается вертикально действующая нагрузка, создающая упругий прогиб, по величине которого рассчитывается модуль упругости. Оценка прочности дорожной одежды статическим нагружением - метод, основанный на определении модуля упругости дорожной одежды при статическом воздействии на неё нагрузки от колеса автомобиля, либо штампа.
Оценка прочности дорожной одежды динамическим нагружением - метод оценки прочности, основанный на определении модуля упругости дорожной одежды при динамическом воздействии на неё штампа, либо пневматического колеса. В большинстве известных приборов динамическое воздействие создается падающим с определенной высоты грузом на упругий элемент, формирующий динамический импульс с требуемыми параметрами.
Уровень надежности - характеризует вероятность безотказной работы дорожной одежды с допустимыми параметрами ровности покрытия в течение межремонтного периода.
Коэффициент прочности - отношение допускаемого при нагружении прогиба к фактическому либо требуемого модуля упругости к измеренному.
Расчетный период года - наиболее неблагоприятный для дорожной одежды период года (обычно весенний), когда вследствие разуплотнения при оттаивании и переувлажнения грунта земляного полотна, дорожная одежда работает с максимальными прогибами.
4. Требования к приборам, используемым для оценки прочности дорожных одежд динамическим нагружением
4.1. Приборы динамического нагружения должны создавать на дорожную одежду динамическое воздействие с требуемыми параметрами и обеспечивать возможность измерения упругого прогиба в центре чаши прогиба с погрешностью, не превышающей ±5% измеряемой величины. Приборы динамического нагружения могут быть как навесными, смонтированными на автомобиле, так и прицепного типа.
4.2. Рабочий орган прибора, передающий динамическое воздействие на дорожную одежду, может быть выполнен в виде пневматического колеса либо жесткого штампа. При использовании жесткого штампа его конструкция должна обеспечивать при выполнении измерений плотное прилегание штампа к дорожной поверхности, что может быть достигнуто предварительным прижатием штампа к покрытию и обеспечением возможности его угловых перемещений.
4.3. При выполнении измерения энергия динамического воздействия рабочего органа установки на дорожную одежду не должна быть менее 400 Дж.
4.4. В случае использования жесткого штампа пластина, передающая динамическое воздействие на покрытие, должна иметь форму круга, а её диаметр должен быть в пределах 33-34 см. Для равномерного распределения давления по площади контакта штампа с покрытием нижняя его поверхность должна иметь резиновую прокладку толщиной 5-10 мм.
4.5. Прогиб дорожной одежды должен регистрироваться с использованием датчика ускорения либо перемещения. Результаты измерений прогиба не должны зависеть от диаметра и формы его чаши. Используемый для регистрации прогиба датчик должен фиксировать полосу частот до 500 Гц.
4.6. При использовании в качестве измерительного элемента датчика ускорения с целью предотвращения отрыва датчика от покрытия сила, прижимающая корпус датчика к покрытию, должна создаваться пружинами либо другими упругими элементами, предотвращающими отрыв датчика от покрытия при ускорениях до 30 g. В связи с этим вертикальная сила, прижимающая датчик к покрытию, должна не менее чем в 30 раз превышать вес датчика вместе с его корпусом.
4.7. Продолжительность динамического воздействия капсулы прибора на дорожную одежду должна находиться в пределах от 0,015 до 0,030 секунд.
4.8. Усилие динамического воздействия, передаваемое упругим элементом установки, должно быть пропорционально его прогибу, что может быть достигнуто использованием в качестве упругого элемента различного вида пружин.
4.9. Скольжение падающего груза по направляющим должно осуществляться с минимальным трением, высота повторного падения груза после его взаимодействия с упругим элементом и отскока должна составлять не менее 0,7 от первоначальной высоты падения.
4.10. Регистрирующая аппаратура должна обеспечивать возможность фиксации прогиба дорожной одежды во времени, а также максимального значения прогиба с погрешностью, не превышающей ±5%.
4.11. Среднее значение усилия воздействия штампа на дорожную одежду необходимо определять с учетом потерь на трение в системе нагружения с использованием зависимости 4.1 (рис.4.1)
4.12. Модуль упругости должен определяться по величине упругого прогиба с использованием зависимости 4.3
При известной величине среднего значения усилия штампа установки на дорожную одежду модуль упругости по измеренному прогибу определяется по формуле (4.4)
4.13. Наиболее точно значение силы воздействия штампа установки динамического нагружения на дорожную одежду может быть определено при помощи стенда, описание которого приведено в приложении 1.
5. Учет влияния температуры связных слоев дорожной одежды на величину динамического прогиба
5.1. При динамическом нагружении температура несвязных слоев не оказывает существенного влияния на прочностные характеристики дорожной одежды. В связи с этим прогибы дорожных одежд и оснований, не имеющих слоев, выполненных с применением вяжущих материалов, не требуют коррекции по температуре.
5.2. Температура связных слоев дорожной одежды в значительной степени определяет их упругие свойства. При повышении температуры наблюдается стремительное снижение модуля упругости материалов, выполненных с применением органических вяжущих. При температуре связных слоев выше 50 °С их роль в обеспечении прочности дорожной одежды чрезвычайно низка. Величина снижения модуля упругости при повышении температуры зависит от толщины связных слоев дорожной одежды. На рис.5.1 представлены теоретические зависимости общего модуля упругости от температуры связных слоев.
Рис 5.1. Теоретические зависимости снижения модуля упругости с повышением температуры при различной толщине связных слоев
В связи со значительным влиянием температуры на модуль упругости связных слоев оценку прочности дорожных одежд, выполненных с применением вяжущих, целесообразно проводить при температурах связных слоев, близких к расчетным, и не проводить измерения при температурах свыше 30 °С, когда роль связных слоев в обеспечении прочности чрезвычайно низка.
5.3. На дорожных одеждах известной конструкции при известной зависимости изменения температуры связного слоя по глубине величина температурной поправки модуля упругости может быть рассчитана теоретически. Для этого с использованием ОДН 218.046-01 определяется теоретический модуль упругости конструкции применительно к температуре связных слоев, равной 10 °С. Затем связный слой делится на 2-3 подслоя, каждому из которых присваивается температура, установленная при фактическом её измерении в оцениваемой дорожной одежде. После этого по ОДН 218.046-01 с учетом модулей упругости, определенных для установленной температуры, повторно определяется модуль упругости дорожной одежды. По разности полученных расчетным путем модулей определяют величину модуля, на которую необходимо откорректировать экспериментально определенный модуль упругости.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.