Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Деформации и разрушения дорожных одежд и покрытий




Деформации и разрушения могут быть только покрытий и всей до­рожной одежды в целом. К первым относит износ, шелушение, выкрашивание, выбоины, сдвиги, волны, гребенки и трещины покрытия (рис. 5.5), ко вторым – пучины (см. гл. 4), просадки, проломы, колеру и разрушения кромок дорож­ных одежд

.

Рис. 5.5. Деформации и разрушения дорожных покрытий:

а - шелушение; б - выкрашивание; в - выбоины; г - сдвиг; д - волны; е - гребенка

Шелушение - отделение чешуек и частиц материала и разрушение по­верхности покрытия под действием колес автомобилей, воды и отрица­тельной температуры воздуха с об­разованием микронеровностей глу­биной до 5 мм.

Выкрашивание - отделение зерен минерального материала из покры­тия и образование мелких раковин глубиной от нескольких миллимет­ров до 20 мм. Постепенно разви­ваясь, выкрашивание распространя­ется на значительную площадь и является признаком начала поверх­ностного разрушения покрытия.

Выбоины - местные разрушения покрытия глубиной от 20 до 100 мм и более с резко очерченными края­ми. Они возникают прежде всего из-за недостаточной связи между минеральными и органическими ма­териалами, недоуплотнения покры­тия, загрязнения, использования не­доброкачественных материалов (пережог асфальтобетонной смеси, попадание необработанного щебня или песка в смесь и т.д.).

Особенно активно процесс обра­зования выбоин развивается в весен­ний период, чему способствует чере­дование положительных и отрица­тельных температур воздуха и по­крытия, наличие воды в порах по­крытия. Проникая в раковины и микротрещины покрытия, вода ока­зывает расклинивающее действие, которое значительно увеличивается при ее замерзании. Связи между час­тицами материала ослабляются, и под влиянием колес автомобиля об­разуется выбоина, которая может быстро увеличиться.

Наезжая на выбоину, колесо полу­чает толчок, что приводит к повтор­ному динамическому удару на неко­тором расстоянии за выбоиной (рис. 5.6).

 

Рис. 5.6. Динамика развития выбоин на пок­рытии:

I, 2 – трещины или раковины при выкрашивании; 3 – расклинивающее действие воды и льда и образо­вание трещины в зоне повторного удара; 4 - вторич­ный удар колеса; 5, 6 – развитие смежных выбоин и их объединение

 

При многократном повто­рении этой нагрузки образуется сле­дующая раковина или трещина, ко­торые затем сливаются в одну боль­шую выбоину [11].

Сдвиги – неровности, вызванные смещением материала покрытия при устойчивом основании; чаще всего образуются в местах торможения автомобилей (остановки, перекрест­ки). Под действием касательных сил происходит сдвиг верхнего слоя ли­бо его сдвиг по поверхности нижне­го слоя с образованием поперечных трещин на полосах наката. Этому способствует повышенная пластич­ность верхнего слоя (избыток вяжу­щего или недостаточная теплоустой­чивость при высокой температуре). Смещаемый колесом поверхност­ный слой образует складки и на­плывы.

Волны и гребенки – неровности в виде поперечных гребней и впадин с пологими краями. Закономерно че­редуясь вдоль покрытия, они фор­мируются, как и сдвиги, в местах торможения автомобилей практи­чески на всех типах покрытий, кроме цементобетонных. Основная причи­на волнообразования - излишняя пластичность материала, избыток вяжущего или низкая теплоустойчи­вость смеси, недостатки уплотнения, а также систематическое воздейст­вие на покрытие автомобилей оди­наковой массы при одинаковой ско­рости. На покрытиях переходного типа, преимущественно гравийных, поперечные волны образуют гребен­ку - правильные четко выраженные поперечные выступы, чередующиеся с углублениями.

Трещины на покрытиях бывают различных размеров и формы (рис. 5.7). На асфальтобетонных и других покрытиях, построенных с применением органического вяжу­щего, трещины могут быть одиноч­ные поперечные, продольные, косые и в виде сетки.

 

рис. 5.7. Трещины и разрушения покрытия:

1 - продольные по оси дороги; 2 - поперечные; 3 - косые; 4 - частые поперечные на всю ширину; 5 - про­дольные по полосам наката; 6 - сетка трещин по полосам наката; 7 - сетка трещин на пучинистых участках; 8 - обломы кромок

Трещины поперечные сквозные на всю ширину покрытия (температур­ные) возникают осенью и в начале зимы вследствие резких перепадов температуры воздуха и недостаточ­ной сопротивляемости температур­ным напряжениям. Они располага­ются по проезжей части на опреде­ленном расстоянии друг от друга (5-10м).

Продольные трещины, располо­женные через 20-40 см друг от дру­га на полосах наката, в сочетании с поперечными трещинами через 1-4 м на всю ширину проезжей части бывают на покрытиях, содержащих органическое вяжущее, построенных на непрочных основаниях из грунтов или каменных материалов, укреп­ленных минеральным вяжущим (це­мент, известь, золы уноса).

Продольные трещины на ас­фальтобетонных покрытиях часто появляются на стыке двух полос ук­ладки покрытия при плохом сопря­жении. Продольные трещины на по­лосах наката образуются под интен­сивным движением автомобилей из-за недостаточной прочности от­дельных слоев одежды и грунтового основания (недоуплотнение, переув­лажнение), превышения нагрузок и интенсивности движения по сравне­нию с расчетными. Трещины про­дольно-косые возникают вследствие недостаточной прочности дорожной одежды, недоуплотнения грунтов полотна и их последующей осадки, особенно на высоких насыпях, а также над трубами.

Сетка трещин с мелкими ячейка­ми на полосах наката размером сторон 10-20 см бывает на покрытии, как правило, при недостаточной прочности основания на участках оттаивания переувлажненного грун­та в весенний период и период пучинообразования. Главная причина большинства трещин – усталость до­рожных одежд, их недостаточная прочность.

Трещины на цементобетонных покрытиях бывают поперечные сквозные, продольные и косые сквозные, поверхностные и волос­ные усадочные. Поперечные сквоз­ные трещины образуются при боль­ших расстояниях между швами и в тех случаях, когда произошло сцеп­ление бетонных плит с основанием, и они не могут перемещаться при температурных изменениях. Продольные сквозные трещины возника­ют при неоднородно уплотненном земляном полотне, когда края, уп­лотненные меньше, начинают да­вать осадку. Косые сквозные трещи­ны появляются над пустотами, осад­ками земляного полотна и при не­достаточно прочном покрытии. На­личие сквозных трещин в цементобе­тонных покрытиях обычно служит признаком недостаточной прочнос­ти и начала разрушения. Поверх­ностные, неглубокие трещины воз­никают из-за неравномерного рас­пределения температуры по толщи­не плиты, вызывающего ее коробле­ние.

Разрушение стыков - обламывание кромок и выбивание заполняющей мастики. Основными причинами яв­ляются удары колес автомобилей, недоброкачественная цементобетонная смесь, неудовлетворительная на­резка и отделка швов.

Просадки - впадины глубиной 50-100 мм и более с пологой поверх­ностью, но без выпучивания и обра­зования трещин на прилегающих участках. Они возникают в местах пониженной прочности слоев одеж­ды и грунта при увлажнении. Про­садки могут быть в первые годы эксплуатации дороги при неблаго­приятных грунтово-гидрогеологических условиях, вследствие недостаточного уплотнения грунтов земляного полотна и слоев одежды, а также при проявлении тяжелых автомобилей, на которые дорожная одежда не была рассчитана.

Проломы – разрушения одежды в виде более или менее длинных прорезей глубиной до 100 мм по поло­сам наката и выпучиваний сбоку проломов высотой 50-100 мм. Мок­рые проломы образуются вследст­вие переувлажнения и пластического течения материала слоев основания и грунта, сухие – вследствие прорезания всех слоев одежды под дейст­вием вертикальной силы при недос­таточной толщине конструкции и слабом уплотнении слоев и грунтов земляного полотна.

Колеи – деформации и разрушения дорожной одежды в виде небольших углублений по полосам наката. При интенсивном тяжелом движении ко­леи могут превратиться в проломы; Колеи образуются при накоплении пластических деформаций в слоях дорожной одежды, а также усилен­ном износе верхнего слоя покрытия. В реальных условиях оба процесса колееобразования суммируются.

Разрушение кромок - отдельные трещины и сетки трещин вдоль кромок, откол, искажение попереч­ного профиля прикромочных полос. Разрушение кромок происходит вследствие пониженной прочности прикромочных полос проезжей час­ти (заниженная толщина слоев одежды у кромок, повышенная влажность грунта основания под кромкой) и отсутствия укрепленных полос со стороны обочин. Наличие деформаций и разрушений чаще все­го свидетельствует о недостаточной прочности дорожной конструкции, о превышении фактической интенсив­ности движения над расчетной.

Износ покрытий и его причины. На износ покрытий наибольшее влия­ние оказывает движущиеся автомо­били. Под нагрузкой шина деформи­руется, в зоне контакта с покрытием сжимается, а вне контакта расши­ряется (рис. 5.8).

рис. 5.8. Схема истирания покрытия шиной: А - зона сжатия; Б - зона растяжения

 

Путь точки на ши­не в плоскости контакта l 1 меньше, чем вне его l, точка перемещается с ускорением, большим по сравнению с движением до входа в контакт с покрытием. В то же время угловая скорость α в секторах практически одинаковая. Поэтому точка прохо­дит по покрытию путь определенной длины с проскальзыванием вместо одного качения. Под воздействием этих усиленных касательных напря­жений в плоскости следа истираются покрытие и шины. Наибольшие ка­сательные усилия и наибольший из­нос возникают при торможении автомобиля. Износ от грузовых автомобилей примерно в 2 раза больше в сравнении с легковыми. Чем больше прочность, тем меньше и равномернее износ покрытия по ширине.

На покрытиях из малопрочных материалов интенсивность износа значительно выше, чаще образуются колеи и выбоины.

Средний износ по всей площади покрытия (мм)

h ср = Kh н, (5.2)

где К - коэффициент неравномерности износа (в среднем К = 0,6 ÷ 0,7); h н – из­нос в полосе наката, мм.

Износ усовершенствованных покрытий измеряют в миллиметрах, а покрытий переходного типа также и по объему потери материала.

Особенности износа шероховатых покрытий. Их износ проявляется в уменьшении высоты и шлифовании неровностей макрошероховатости.

Уменьшение макрошероховатости покрытий под действием колес авто­мобилей происходит в два этапа. На первом этапе сразу после окончания строительства шероховатость пок­рытия уменьшается за счет погруже­ния щебня в нижележащий слой покрытия. Размер этого погружения за­висит от интенсивности и состава движения, крупности щебня и твер­дости покрытия, которую оценива­ют глубиной погружения иглы твер­домера; асфальтобетонные покры­тия могут быть очень твердые – 0-2 мм, твердые – 2-5 мм, нормальные – 5-8 мм, мягкие – 8-12 мм, очень мягкие – 12-18 мм. Цементобетонные покрытия обладают абсо­лютной твердостью.

По данным канд. техн. наук М. В. Немчинова общее уменьшение макрощероховатости может быть описано уравнением [12]

R ср = ae b м+ c, (5.3)

где м – число прошедших автомоби­лей; а, b, с – коэффициенты, зависящие соответственно от размера щебня, твер­дости покрытия и состава транспорт­ного потока.

Определение износа покрытий рас­четом. Среднее значение уменьше­ния толщины покрытий в год вследствие износа можно определить по формуле проф. М. Б. Корсунского [18]

h = a + bB (5.4)

h = a + bN/1000, (5.5)

где а - параметр, зависящий в основ­ном от погодоустойчивости покрытия и климатических условий; b – показатель, зависящий от качества (в основном прочности) материала покрытия, степе­ни его увлажнения, состава и скорости движения; В- грузонапряженность дви­жения, млн. т брутто в год; N -интен­сивность движения, авт./сут (N ≈ 0,001 В).

Износ покрытия за Т лет с учетом изменения состава и интенсивности потока в перспективе по геометри­ческой прогрессии

(5.6)

где N1 -интенсивность движения в ис­ходном году, авт./сут; К = 1,05 ÷ 1,07 - коэффициент, учитывающий измене­ния состава потока; q1 – показатель еже­годного роста интенсивности движения

В последние годы для повышения устойчивости движения автомоби­лей стали применять шины с шипа­ми и цепями. Асфальтобетонные покрытия при эксплуатации с цепя­ми и шипами изнашиваются в 2-3 раза быстрее. Даже на покрытиях из высокопрочного литого асфальтобе­тона на автомобильных магистра­лях ФРГ, где используют шины с шипами, через одну - две зимы обра­зуются колеи по полосам наката глубиной до 10 мм. Поэтому в усло­виях СССР использование шин с шипами и цепями противоскольже­ния на дорогах общего пользования должно быть строго ограничено.

В качестве критерия предельного состояния покрытия по износу мож­но принять размер допустимого из­носа Яи для покрытий: асфальтобетонных —10-20 мм; щебеночных (гравийных), обработанных органи­ческим вяжущим,-30-40 мм; щебе­ночных из прочного щебня - 40-50 мм; гравийных - 50-60 мм.

Измерение износа. Ежегодный из­нос цементо-, асфальтобетонных и других монолитных покрытий изме­ряют при помощи реперов, заклады­ваемых в толщу покрытия, и износомера [18]. При этом способе измере­ния износа в покрытие предвари­тельно закладывают реперы-ста­канчики из латуни. Дно стаканчика служит поверхностью, от которой выполняют отсчет. Износ определя­ют также с помощью пластин (ма­рок) трапецеидальной формы из из­вестняка или мягкого металла, заде­лываемых в покрытие и истира­ющихся совместно с ним.

Для определения износа покрытий можно использовать различного ро­да электрические приборы для изме­рения толщины слоев в слоистых полупространствах. Например, в ФРГ используют электромагнитный прибор стратотест, основанный на отражении электромагнитных волн. Подобный прибор разработан также в Ленинградском филиале Союздорнии.

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-08-18; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 50257 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Лаской почти всегда добьешься больше, чем грубой силой. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2346 - | 2206 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.009 с.