Вопрос Динамическое воздействие автомобилей на покрытие

Давление колес автомобилей на дорожную одежду служит основной нагрузкой, из которой исходят при расчете дорожных одежд.

Современные автомобили имеют пневматические шины с внутренним давлением воздуха от 1,5 до 7 кгс/см2. Различают шины низкого давления с давлением воздуха 1,75—5,5 кгс/см- и шины высокого давления — 5—7 кгс/см2.

Нагрузка от колеса передается на поверхность дороги через площадь

где О — статическая нагрузка от колеса на покрытие, кгс; р0 — давление воздуха в шине, кгс/см2; кт — коэффициент, учитывающий влияние жесткости боковых стенок шин, равный 1,0—1,3 в зависимости от типа шины. При расчетах дорожных одежд исходят из средних значений кт = 1,1

При движении давление колеса на покрытие повышается в результате влияния ряда факторов: нагревания шины и увеличения в ней внутреннего давления воздуха; увеличения жесткости шины в результате растягивающей покрышку центробежной силы; кратковременности контакта с покрытием каждого участка шины, в результате чега 1имна не успевает обжаться до величины, соответствующей статическому приложению фактически действующей нагрузки, т. е. как бы становится более жесткой.

Кроме того, поверхность дороги всегда имеет неровности в виде волн, разной длины (от 1 до 20 м и более), при движении по которым возникают колебания автомобиля Давление колес на покрытие то возрастает, то уменьшается по сравнению со средней величиной.

Результаты теоретического анализа и опытные данные привели к выводу, что при скорости до 80 км/ч давление на покрытие возрастает примерно прямо пропорционально скорости, а далее остается практически постоянным

Исследование колебаний подвески автомобилей при движении по дороге, неровности на покрытии которой характеризуются закономерностями математической теории случайных функций, дают возможность определить силовое взаимодействие а/д и а/б.

Из-за проявления вязкости грунтов и материалов некоторых конструктивных слоев деформации дорожных одежд протекают замедленно. Испытания дорожных одежд пробными нагрузками показывают, что полная величина прогиба одежды, соответствующая приложенной нагрузке, достигается лишь по прошествии нескольких минут. При кратковременном воздействии на дорогу катящегося колеса в результате замедленности протекания деформации и инерционного сопротивления дорожная одежда прогибается меньше, чем при статическом приложении равной нагрузки Для грунтового основания это аналогично уменьшению приложенного давления или возрастанию его модуля упругости.

Измерениями было установлено, что при ровной поверхности дороги напряжения в подстилающем грунте от движущейся нагрузки меньше, чем от статической. При неровной поверхности динамический коэффициент для грунтового основания превышает единицу, но меньше коэффициента, измеренного по непосредственному ударному воздействию колеса на поверхность дороги. Динамический коэффициент тем выше, чем более неровно покрытие.

Поскольку служба ремонта и содержания дороги должна поддерживать поверхность покрытия в ровном состоянии, при расчете нежестких дорожных одежд динамический коэффициент в явной форме не учитывают; он косвенно отражается в поправочном коэффициенте на многократность приложения нагрузок от автомобилей!

В СССР за расчетную нагрузку для дорожных одежд всех типов на загородных участках дорог принимают статическое давление колес автомобилей, нормированных ГОСТ 9314-59 на весовые параметры и габариты автомобилей и автопоездов. При проектировании одежд па городских улицах исходят из расчетных подвижных вертикальных нагрузок для расчета искусственных сооружений на автомобильных дорогах.Нагрузки от автомобилей группы А используют при расчетах сдежд 1>а дорогах I и II категорий и на дорогах более низких категорий, если по ним предусмотрен пропуск транспортных средств этсй группы. На остальных дорогах расчет одежд ведут на авхомобили группы Б.

Городские скоростные дороги рассчитаны на нагрузки Н-30, магистральные улицы общегородского и районного значения на Н-10 и Н-30, улицы в жилых кварталах на Н-10. Одежды улиц с интенсивным автобусным движением считают на нагрузки группы А.

Влияние ровности покрытий на ТЭП Ровность покрытия - это один из основных показателей характеризующих удобство движения по дороге, а также без-ть и эф-ность тр-го процесса. Наличие неровностей приводит к возникновению колебаний авто. Колебания оказывают отрицательное воздействие как на состояние водителя, так и на срок службы тр-х ср-в. Кроме того, наличие неровностей приводит к преждевременному разрушению ДО. Наличие больших неровностей на покрытии приводит к изменению траектории движения тр-го ср-ва — и к ДТП. Колебания авто на дороге можно разделить на установившиеся и не установившиеся. Неустановившиеся это колебания возникающие при наезде авто на единичную неровность либо повторяющиеся неровности различных размеров и очертаний. Установившиеся колебания возникают при наезде на регулярно повторяющиеся неровности. Допустимость колебаний оценивают с учетом удобства езды, комфортности водителя, устойчивости груза в кузове, надежности, долговечности работы элементов авто и дор. констр-ии. По влиянию на колебания авто различают три группы неровностей:

1. Макронеровности - формируются микропрофилем АД, представляя собой длинные плавные неровности, с длиной волны >100 м. Этот вид неровности влияет на режимы движения по дороге, не взывает колебаний авто на подвеске.

2. Микронеровности - неровности с длиной волны от 10-100 м, они вызывают значительные колебания на подвеске, формируются на стадии строительства АД, и развиваются в процессе эксп-ии АД

3. Шероховатость - с длиной волны 0.2-10 см.

Существует зависимость между количеством ДТП и ровностью, в начальный период, с ухудшением ровности количество ДТП резко возрастает т.к. водитель изменяет траекторию движения из-за больших неровностей, после преодоления некоторого предела количество ДТП снижается и стабилизируется - это вызвано снижением скорости транспортного потока при увеличении неровностей (деваться то больше некуда! не объехать!). Требования к предельному допустимому состоянию ровности определяются исходя из мин. суммарных затрат, с одной стороны авто на перевозку грузов, с другой стороны дорожного хоз-ва на ремонт дорожных покрытий.

На сегодняшний день согласно ГОСТу 50597-93 установлены следующие предельно допустимые значения состояния покрытия по ровности:

% - это число просветов под рейкой превышающее значения,больше установленного в СНиП 3.06.03-85

Конструктивные Слои ДО и требования к ним

В дорожной одежде различают следующие слои (рис. XV.2): покрытие— верхний, наиболее прочный, относительно тонкий слой одежды, хорошо сопротивляющийся истирающим, ударным и сдвигающим нагрузкам от колес, а также воздействию природных факторов. Обычно покрытие устраивают из наиболее дорогостоящих материалов и поэтому ему придают минимальную допустимую толщину. Покрытие обеспечивает необходимые эксплуатационные качества дороги (ровность поверхности, высокий коэффициент сцепления). В конструкции покрытия, помимо основного слоя, обеспечивающего необходимые качества, предусматривается запасной слой (слой износа), не входящий в расчетную толщину и подлежащий периодическому восстановлению в процессе эксплуатации дороги. Поверх покрытии, не обладающих достаточной водонепроницаемостью и сопротивлением истиранию, устраивают тонкие защитные слои (слои поверхностной обработки) путем розлива органических вяжущих материалов с засыпкой мелким щебнем. Защищая покрытие от проникания в него влаги от дождей или таяния снега, поверхностная обработка способствует повышению его прочности и сохранению ее постоянной в течение года. Поверхностную Обработку применяют также для повышения шероховатости гладких покрытий в процессе эксплуатации;

основание — несущая прочная часть одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами. Оно предназначено для передачи и распределения давления на расположенные ниже дополнительные слои или на грунт земляногс полотна (подстилающий грунт). Основание не подвергается непосредственному воздействию колес автомобилей, поэтому для его устройства можно использовать материалы несколько меньшей прочности, чек в покрытии и в слое износа. Основание может состоять из одного или нескольких слоев. В последнем случае верхние слои основания устраивают из более прочных материалов. Изолированное при устройстве усовершенствованных покрытий от воздействия поверхностной влаги основание может переувлажняться в результате перемещения влаги снизу вверх из земляного полотна в период зимнего промерзания. Поэтому в северных районах страны к материалам для устройства основания должны предъявляться определенные требования в отношении морозоустойчивости; дополнительные слои основания из материалов, устойчивых при увлажнении, укладываемые в случае необходимости между основанием покрытия и подстилающим грунтом земляного полотна для снижения требуемой толщины основания и покрытия. На участках, где земляное полотно сложено из пылеватых, суглинистых и глинистых грунтов, в которых могут развиваться процессы зимнего влагонакопления, вводят дополнительный слой из пористых нетеплопроводных материалов— песка, гравия или щебня, который называют дренирующим, противо пучинным или

морозозащитным. Такой слой предназначен для отвода избыточной воды из верхних слоев земляного полотна, осушения дорожной одежды и повышения прочности грунта земляного полотна;

грунт земляного полотна (подстилающий грунт) — тщательно уплотненные и спланированные верхние слои земляного полотна, на которые укладывают слои дорожной одежды. На подстилающий грунт передается все давление от транспортных нагрузок, поэтому он является весьма ответственным элементом конструкции дорожной одежды. Прочность дорожной одежды может быть обеспечена лишь на однородном, хорошо уплотненном земляном полотне при обеспеченном водоотводе. Повышение сопротивления грунта земляного полотна внешним нагрузкам, его осушение и постоянство водного режима являются наиболее надежными способами увеличения прочности дорожной одежды и снижения ее стоимости. Никакое увеличение толщины слоев каменных материалов не может обеспечить прочность и ровность дорожной одежды, укладываемой на слабом грунтовом основании.

Классификация ДО. Д.О. различают жесткие и нежесткие.

К нежестким дорожным одеждам относят одежды со слоями, ycтроенными из paзного вида асфальтобетонов (дегтебетонов), из материалов и грунтов, укрепленных битумом, цементом, известью, комплексными и другими вяжущими, а также из слабосвязных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия и др.), которые допускают упругую диформацию при проезде колеса транспортного средства. Жесткие д.о. образованы из цементобетона.Они практически не диформируются при наезде т.средства.