Способ определения прочности слоя дорожной одежды нежесткого типа на автомобильных дорогах



Способ определения прочности слоя дорожной одежды нежесткого типа на автомобильных дорогах
Способ определения прочности слоя дорожной одежды нежесткого типа на автомобильных дорогах
Способ определения прочности слоя дорожной одежды нежесткого типа на автомобильных дорогах

 


Владельцы патента RU 2537444:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" (СибГТУ) (RU)

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при расчетах дорожных одежд на прочность. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения прочности слоя дорожной одежды нежесткого типа на автомобильных дорогах предусматривает измерение толщины слоя дорожной одежды в двух разных точках, определение общих модулей упругости в этих точках, например, с помощью прогибомера. Затем, с учетом известного диаметра эквивалентного круга следа колеса автомобиля, определяют прочность материала слоя дорожной одежды по формуле:

где:

Ев - модуль упругости материала дорожной одежды, МПа;

D - диаметр эквивалентного круга колеса автомобиля, м;

- общий модуль упругости в одной точке дорожной одежды, МПа;

- общий модуль упругости в другой точке дорожной одежды, МПа;

h1 - толщина слоя дорожной одежды в точке измерения , м;

h2 - толщина слоя дорожной одежды в точке измерения , м.

Полученные результаты определения прочности слоя дорожной одежды позволяют решить вопросы оценки прочности дорожной одежды, принятия решений по качественному содержанию и ремонту, а также возможной реконструкции (усиления) дорожной одежды. 1 ил.

 

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для оценки технико-эксплуатационных качеств дорожных одежд нежесткого типа автомобильных дорог.

Одним из основных параметров, характеризующих состояние дорожной одежды, является ее прочность. Прочность дорожной одежды определяет ее срок службы, от прочности дорожной одежды в значительной степени зависит важнейшее транспортно-эксплуатационное качество дороги - ровность покрытия.

В настоящее время наиболее часто потребность в определении прочности дорожной одежды возникает: при выполнении диагностики автомобильных дорог; при сдаче в эксплуатацию вновь построенных дорог, а также участков реконструкции и капитального ремонта; при оценке вновь разработанных конструкций дорожных одежд, например конструкций, выполненных с применением новых материалов.

Необходимо отметить, что затраты на контроль прочности составляют значительную часть общих затрат на проведение диагностики.

Известны способы определения прочности дорожной одежды нежесткого типа на автомобильных дорогах, методика которых содержится в ОДН 218.1.052-2002. Оценка прочности нежестких дорожных одежд (взамен ВСН 52-89), ОДН 218.0.006-2002. Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог (взамен ВСН 6-90).

Недостатком этих способов является то, что при их применении непосредственно на дороге, все они предназначены для определения общего модуля упругости (основного показателя прочности) дорожной одежды, т.е. совместной прочности дорожной одежды и земляного полотна.

Для оценки и повышения технико-эксплуатационных качеств дорожных одежд, принятия решений по качественному содержанию и ремонту, а также возможной реконструкции, необходимо определять только прочность дорожной одежды, т.е. модуль упругости слоя дорожной одежды.

В существующих способах прочность слоя дорожной одежды можно определять только после взятия монолитных проб ненарушенной структуры, определенных размеров и массы, характерных для того слоя, из которого проба взята, с последующей их немедленной консервацией в соответствии с ГОСТ 12071-72 «Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение проб» или «Рекомендациями по выбору и эффективному применению способов бурения инженерно-геологических скважин в различных природных и геологических условиях» (Госстрой СССР, ЦНИИС, 1974).

Отобранная проба покрывается несколькими слоями растопленной смеси на основе парафина, причем образцы талых пород необходимо предохранять от замораживания, а мерзлых - от оттаивания, так как при этом они теряют структуру. После доставки проб в лабораторию определяют их модуль упругости.

Это сложная, трудоемкая, малопроизводительная и дорогостоящая работа.

Известен способ, при котором отобранная проба после специальной подготовки доставляется в лабораторию для определения модуля упругости, описанный в Технических указаниях по оценке и повышению технико-эксплуатационных качеств дорожных одежд и земляного полотна автомобильных дорог, ВСН 29-76. Министерство строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР. М., «Транспорт», 1977.

Недостатком известного способа является то, что это тоже сложная, трудоемкая, малопроизводительная и дорогостоящая работа.

Задача изобретения заключается в разработке простого способа определения прочности слоя дорожной одежды без отбора проб, их консервации и доставки в лабораторию.

Технический результат при использовании изобретения состоит в создании простого, дешевого и удобного способа определения прочности слоя дорожной одежды, в отличие от известных способов, которые определяют общий модуль упругости дорожной конструкции: дорожной одежды и земляного полотна.

Указанный технический результат достигается тем, что способ определения прочности слоя дорожной одежды нежесткого типа предусматривает измерение толщины слоя дорожной одежды в двух разных точках, определение общих модулей упругости дорожной конструкции в этих точках любым из известных способов, например штамповыми испытаниями или с помощью прогибомера, и затем определение прочности материала слоя дорожной одежды по формуле:

E в = 3 , 3 D ( E о б ' E о б " ) h 1 2 0 , 1 D + h 1 h 2 2 0 , 1 D + h 2

где Eв - модуль упругости материала дорожной одежды, МПа;

D - диаметр эквивалентного круга колеса автомобиля, м;

E о б ' - общий модуль упругости в одной точке дорожной одежды, МПа;

E о б ' ' - общий модуль упругости в другой точке дорожной одежды, МПа;

h1 - толщина слоя дорожной одежды в точке измерения E о б ' , м;

h2 - толщина слоя дорожной одежды в точке измерения E о б ' ' , м.

По полученным результатам решают вопросы оценки и повышения прочности дорожных одежд, принятия решений по качественному содержанию и ремонту, а также возможной реконструкции (усиления) дорожных одежд.

На чертеже показан поперечный профиль однослойной дорожной одежды с двумя точками измерения толщины слоя дорожной одежды - h1 и h2 и общих модулей упругости в этих точках E о б ' и E о б ' ' .

Авторами впервые предложена формула для определения модуля упругости слоя дорожной одежды нежесткого типа, с учетом известного диаметра эквивалентного круга следа колеса автомобиля.

Эта формула получена следующим образом:

общий модуль упругости можно определять

E о б = Е н 1 2 π [ 1 ( Е н Е в ) 1 , 33 ] a r c t g 1 , 1 ( Е в Е н ) 0 , 33 h d ,

(Ильин Б.А. Оптимизация дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог // Лесосечные, лесоскладские работы и сухопутный транспорт леса: межвуз. сб. научн. тр. - Л.: ЛТА, 1980. Вып.9. - С.36-39.)

или более простой зависимости

E о б = Е н + 1 3 , 3 D i = 1 h h i 2 E i 0 , 1 D + h i ,

где hi - толщина слоев дорожной одежды, м;

Ei - модули упругости материалов слоев, МПа;

D - диаметр эквивалентного круга следа колеса автомобиля, м.

После составления системы из двух уравнений для двух выбранных точек

{ E о б ' = Е н + h 1 2 E 1 ( 0 , 1 D + h 1 ) 3 , 3 D E о б ' ' = Е н + h 2 2 E 1 ( 0 , 1 D + h 2 ) 3 , 3 D

и математических преобразований получаем предлагаемую формулу

E в = 3 , 3 D ( E о б ' E о б " ) h 1 2 0 , 1 D + h 1 h 2 2 0 , 1 D + h 2

Пример

Способ определения прочности осуществляется следующим образом.

Материал дороги - песчано-гравийная смесь.

С помощью линейки определяют толщины h1 и h2 слоя дорожной одежды в точках А и Б: h1=0,3 м; h2=0,25 м.

С помощью прогибомера КП-204 определяют общие модули упругости в точках А и Б: E о б ' = 200  МПа ; E о б ' ' = 190 М П а .

Принимаем диаметр эквивалентного круга следа колеса неподвижного автомобиля группы A: D=0,33 м (по ОДН 218.046-01. «Проектирование нежестких дорожных одежд» / Росавтодор Минтранса РФ. - М.: Информавтодор, 2001. - 145 с.).

Модуль упругости данной дорожной одежды, рассчитанный по формуле

E в = 3 , 3 D ( E о б ' E о б " ) h 1 2 0 , 1 D + h 1 h 2 2 0 , 1 D + h 2

равен 239,58 МПа.

Полученные результаты определения прочности слоя дорожной одежды необходимы для решения вопроса оценки прочности дорожной одежды, принятия решений по качественному содержанию и ремонту, а также возможной реконструкции (усиления) дорожной одежды.

Повышение прочности дорожных конструкций должно выполняться одним из способов, изложенных в Технических указаниях по оценке и повышению технико-эксплуатационных качеств дорожных одежд и земляного полотна автомобильных дорог, ВСН 29-76. Министерство строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР. М., «Транспорт», 1977.

Усиление дорожной одежды производят в соответствии с рекомендациями «Методических указаний по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд» (Гипродорнии, 1974).

Способ определения прочности слоя дорожной одежды нежесткого типа автомобильных дорог, путем определения модуля упругости материала дорожной конструкции, отличающийся тем, что производят измерение толщины слоя дорожной одежды в двух разных точках, определение общих модулей упругости в этих точках известным способом, затем определяют прочность материала слоя дорожной одежды по формуле:

где:
Ев - модуль упругости материала дорожной одежды, МПа;
D - диаметр эквивалентного круга колеса автомобиля, м;
- общий модуль упругости в одной точке дорожной одежды, МПа;
- общий модуль упругости в другой точке дорожной одежды, МПа;
h1 - толщина слоя дорожной одежды в точке измерения , м;
h2 - толщина слоя дорожной одежды в точке измерения , м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению показателей ровности поверхности дорожного покрытия. В отличие от известных способов контроля неровностей профиля дорожного покрытия, в предлагаемом изобретении качество дорожного покрытия определяют по вибрационным характеристикам движущегося автомобильного средства.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению показателей ровности поверхности дорожного покрытия. В отличие от известных способов контроля неровностей профиля дорожного покрытия, основанных на измерении отклонений профиля каким-либо способом, в предлагаемом изобретении качество дорожного покрытия определяют по вибрационным характеристикам движущегося автомобильного средства, в частности мобильного виброизмерительного комплекса на базе автомобиля.

Изобретение относится к технике непрерывного контроля качества уплотнения грунтовых материалов. Устройство содержит дорожный каток с рабочим органом.

Изобретение относится к технике для укладки дорожного покрытия, в частности к системам автоматического цифрового управления, и может быть использовано в процессе уплотнения асфальтобетонной смеси.

Изобретение относится к области исследования геометрических характеристик неровностей профиля деформируемых опорных поверхностей, преимущественно грунтов, в природных условиях, изменяющих свои размеры при взаимодействии с движителями колесных мобильных машин.

Изобретение относится к устройствам для оперативного контроля сцепных качеств сооружаемых и эксплуатируемых дорог с твердым покрытием, а также аэродромов и может быть использовано при расследовании ДТП.

Изобретение относится к области строительства, а именно - к ремонту и эксплуатации взлетно-посадочных полос (ВПП) аэродромов и направлено на оценку долговечности искусственных покрытий эксплуатируемых взлетно-посадочных полос на основе данных обследования этих покрытий.

Изобретение относится к системе для определения объема фрезерованного материала или площади поверхности, фрезерованной строительной машиной, имеющей фрезерный барабан. Объем фрезеруемого материала определяют как функцию площади поперечного сечения срезаемого материала перед фрезерным барабаном и расстояния, пройденного строительной машиной при активном фрезеровании. Площадь поперечного сечения определяется частично прямым машинным наблюдением одной или более характеристик профиля поверхности грунта перед фрезерным барабаном. Фрезеруемую площадь поверхности определяют как функцию ширины фрезеруемого района перед фрезерным барабаном и расстояния, пройденного строительной машиной при активном фрезеровании. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 28 ил.

Изобретение относится к способам для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Контролируемый участок поверхности дороги зондируют электромагнитными волнами по нормали к ней, принимают отраженные от этого участка поверхности электромагнитные волны. Зондирование осуществляют электромагнитными волнами фиксированной частоты, производят смешение зондирующих и принимаемых электромагнитных волн, предварительно определяют основной фазовый сдвиг этих волн в отсутствие покрывающего слоя на поверхности дороги, затем определяют фазовый сдвиг этих волн при наличии этого слоя и по величине дополнительного фазового сдвига по отношению к основному фазовому сдвигу судят о состоянии поверхности дороги. 2 ил.

Изобретение относится к способам для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Контролируемый участок поверхности дороги зондируют электромагнитными волнами, принимают отраженные от этого участка поверхности электромагнитные волны, определяют фазовый сдвиг между падающими и отраженными волнами или изменение амплитуды (мощности) принимаемых волн по отношению к их значениям для падающих волн, предварительно определяют, соответственно, основной фазовый сдвиг этих волн или основное изменение амплитуды (мощности) этих волн в отсутствие покрывающего слоя на поверхности дороги. В поверхностный слой контролируемого участка дороги встраивают пассивный отражатель падающих на него электромагнитных волн в направлении, противоположном направлению зондирующих волн. Зондирование осуществляют электромагнитными волнами фиксированной частоты под некоторым углом, отличным от прямого угла, и по величине дополнительного фазового сдвига по отношению к основному фазовому сдвигу или дополнительного изменения амплитуды (мощности) принимаемых волн по отношению к основному изменению амплитуды (мощности) этих волн судят о состоянии поверхности дороги. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение предназначено для определения прочности сцепления на сдвиг между слоями мостового полотна мостового сооружения и слоем его гидроизоляции. Изготавливают, по крайней мере, два опытных образца - модели мостового полотна мостового сооружения. Каждая из моделей состоит из основания, имитирующего плиту проезжей части мостового полотна, на верхней плоской поверхности которого размещают слой гидроизоляции из испытуемого материала и сверху на этот слой укладывают покрытие, имитирующее покрытие дорожной одежды мостового полотна. Материалы всех слоев моделей аналогичны материалам реального мостового полотна, а зоны контактов между слоями моделей выполнены в соответствии с требованиями, установленными для строительства мостовых сооружений. Затем каждую из моделей помещают между плитами пресса под разными заданными углами наклона слоя гидроизоляции к вертикальной плоскости и устанавливают параметры испытаний. Потом обжимают плитами пресса каждую из моделей. После сдвига слоев гидроизоляции для каждой из моделей по зафиксированным усилиям обжима пресса определяют нагрузки, перпендикулярные к слоям гидроизоляции соответствующих моделей и имитирующие величины давления на слой гидроизоляции от веса транспортных средств вместе с весом дорожного покрытия, а также соответствующие им величины прочности сцепления на сдвиг слоев гидроизоляции. После этого по выявленной зависимости полученных величин прочности сцепления на сдвиг слоев гидроизоляции от величин давления на него определяют величину прочности сцепления на сдвиг испытуемого слоя гидроизоляции мостового полотна для расчетной величины давления на слой гидроизоляции от веса транспортных средств вместе с весом дорожного покрытия. Способ позволяет повысить точность определения прочности сцепления.

Изобретение относится к способам измерения и используется для оценки состояния поверхности взлетно-посадочной полосы аэродрома. В способе определения коэффициента сцепления аэродромного покрытия, включающем измерение динамических характеристик колес самолета при его движении по аэродромному покрытию, осуществляют формирование ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес шасси, ведомое (заднее) колесо формируют путем создания постоянного динамического торможения колесу шасси, колесо без динамического торможения считается ведущим, при этом динамическое торможение формируется с помощью тормозной системы колеса шасси, которое может отключаться при разбеге самолета, измеряют частоты вращения ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес шасси, устанавливают зависимость разницы вращения ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес от сцепных качеств аэродромного покрытия, а сцепные качества аэродромного покрытия определяют по установленной зависимости после проезда по нему самолета и измерения частот вращения ведущего (переднего) и ведомого (заднего) колес шасси. Устройство определения коэффициента сцепления аэродромного покрытия содержит переднее (ведущее) 1 и заднее (ведомое) 2 колеса шасси самолета, датчик 3 числа оборотов переднего (ведущего) колеса, датчик 4 числа оборотов заднего (ведомого) колеса, тормозную систему 10 заднего (ведомого) колеса и блок 6 оценки, содержащий первый 7 ключ, вход которого соединен с выходом датчика 3 числа оборотов переднего (ведущего) колеса, а выход - с входом сдвига «вправо» сдвигового регистра 5, второй 8 ключ, вход которого соединен с выходом датчика 4 числа оборотов заднего (ведомого) колеса, а выход - с входом сдвига «влево» сдвигового регистра 5, третий и большие выходы сдвигового регистра 5 соединены со входами элемента 9 ИЛИ, выход которого является выходом блока 6 оценки, управляющие входы первого 7 и второго 8 ключей и вход тормозной системы 10 заднего (ведомого) колеса, соединены с выходом датчика нагрузки. Технический результат - создание способа и устройства позволяющего осуществлять измерение коэффициента сцепления непосредственно на борту самолета при его посадке. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для определения коэффициента сцепления на сооружаемых и эксплуатируемых автомобильных дорогах, проверке состояния дорожных покрытий в населенных пунктах, а также проверке состояния взлетно-посадочных полос аэродромов. Устройство содержит измерительное колесо, раму, блок регистрации и управляемый блок питания, первый выход блока регистрации подключен к первому входу управляемого блока питания. Дополнительно в устройство включены ведущая автомобильная ось, второе измерительное колесо, управляемый тормоз, первый и второй датчики крутящего момента. Управляемый тормоз через ведущую автомобильную ось механически соединяют с первым и вторым измерительными колесами, а первый и второй датчики крутящего момента размещают соответственно на первом и втором измерительном колесе. Датчики крутящего момента имеют по два выхода - выход крутящего момента и скорости вращения измерительного колеса, которые соответственно подключают от первого датчика крутящего момент к первому и второму входам блока регистрации, а от второго датчика к третьему и четвертому входам блока регистрации. Второй выход блока регистрации является выходом критического коэффициента сцепления покоя Ксцп.1, а третий выход блока регистрации является выходом коэффициента сцепления Ксцп.2 дорожного покрытия, измеренного вторым измерительным колесом, или коэффициента сцепления Ксцп. взлетно-посадочной полосы аэродрома. Ко второму входу управляемого блока питания подключают источник питания. Выход управляемого блока питания подключают к входу управляемого тормоза. Аппаратуру устройства размещают на раме, которая опирается на измерительные колеса и воздействует на поверхность искусственного покрытия как нормальная сила нагрузки. Коэффициенты сцепления вычисляют по формулам Ксцп.1=M1/P1·R; Ксцп.2=М2/Р2·R; Ксцп.=Ксцп.2·f, где Ксцп.1 - критический коэффициент сцепления покоя первого измерительного колеса; Ксцп.2 - коэффициент сцепления, измеренный вторым измерительным колесом; Ксцп. - коэффициент сцепления взлетно-посадочной полосы аэродрома; f - поправочный коэффициент; M1 и М2 - моменты силы сцепления соответственно первого и второго измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия, Нм; Р1 и Р2 - нормальные силы нагрузки соответственно первого и второго измерительного колеса на поверхность искусственного покрытия, Н; R - радиус измерительного колеса, м. 5 ил.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации аэродромов Технический результат - повышение точности измерения уклонов профиля поверхности аэродромного (дорожного) покрытия, снижение трудоемкости работ по измерению этих уклонов. В устройстве, содержащем транспортный колесный модуль с платформой, гироскопический измеритель углов поворота платформы относительно плоскости горизонта с продольным и поперечным датчиками углов, продольным и поперечным датчиками горизонта, продольным и поперечным датчиками моментов, многоканальный вычислительно-управляющий блок, включающий каналы продольной, поперечной коррекции гироскопического измерителя и канал формирования выходной информации, при этом вход канала продольной коррекции соединен с выходом продольного датчика горизонта, а выход канала продольной коррекции - со входом продольного датчика момента, вход канала поперечной коррекции соединен с выходом поперечного датчика горизонта, а выход канала поперечной коррекции - со входом поперечного датчика момента, входы канала формирования выходной информации соединены с выходами продольного и поперечного датчиков углов гироскопического измерителя, согласно изобретению транспортный колесный модуль с платформой выполнен в виде автономного одноосного колесного модуля, опирающегося на два соосных колеса, управляемых установленными на платформе приводными двигателями, устройство снабжено датчиками угловых скоростей вращения колес, датчиками угловых ускорений вращения колес, измерителями высоты двух крайних точек продольной оси кронштейна платформы над профилем поверхности, каналом управления приводными двигателями в вычислительно-управляющем блоке, при этом выходы датчиков угловых ускорений вращения колес соединены с дополнительными входами канала продольной коррекции, выходы датчиков угловых скоростей вращения колес соединены с дополнительными входами канала поперечной коррекции, а выходы измерителей высоты - с дополнительными входами канала формирования выходной информации, выход поперечного датчика угла гироскопического измерителя дополнительно соединен со входом канала управления приводными двигателями, а выходы канала управления приводными двигателями - с управляющими обмотками этих двигателей. 3 ил.
Наверх