Обеспечение сцепных качеств мокрых шероховатых асфальтобетонных покрытий на улицах городов и сельских поселений Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Выводы

1. Предложена (описана) модель ледовой переправы в виде плиты, лежащей на упругом основании.

2. С помощью представленной модели вычислен набор параметров, характеризующих состояние ледовой переправы при ее нагружении.

3. Сравнение полученных с помощью представленной модели значений прогиба льда с результатами натурных испытаний показывает хорошее соответствие экспериментальным результатам.

4. Описанная модель рекомендуется для оценки несущей способности ледовых переправ.

Библиографический список

1. Горбунов-Посадов М.И. Расчет конструкций на упругом основании / М.И. Горбунов-Посадов, Т.А. Маликова, В.И. Соломин. - М.: Стройиздат, 1984. - 679 с.

2. Строительство и испытание опытного участка ледовой переправы, армированной геосинтети-ческими материалами / В.В. Сиротюк, О.В. Якименко, Е.Ю. Крашенинин, А.Н. Щербо // Вестник ТГАСУ. - 2008. Выпуск 4. - С. 45-48.

Bearing capacity of ice bridges

A.G. Malofeev, O.V. Yakimenko

Calculation of ice deflection under load is done. Deflection-width of ice and tensile stress-width of ice diagrams were draw up.

Малофеев Анатолий Гоигорьевич - канд. техн.наук, профессор кафедры «Проектирование дорог» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - расчет дорожных конструкций, имеет 75 опубликованных работ. e-mail: mag@ yandex.ru

Якименко Ольга Владимировна - преподаватель кафедры «Проектирование дорог» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - армирование ледовых переправ, имеет 6 опубликованных работ. e-mail: [email protected]

Статья поступила 19.01.2009 г.

УДК 625.745

ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЦЕПНЫХ КАЧЕСТВ МОКРЫХ ШЕРОХОВАТЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА УЛИЦАХ ГОРОДОВ И СЕЛЬСКИХ ПОСЕЛЕНИЙ

Т.В. Семенова

Аннотация. В статье предложен метод расчета расстояний между дождеприемными колодцами подземной и ливнеспусками наружной сетей дождевой канализации. Предлагаемый метод учитывает важнейшие потребительские свойства городских дорог и улиц (скорость и безопасность движения), а так же тип покрытия по степени шероховатости и геометрические параметры полос движения.

Ключевые слова: дождевая канализация, толщина слоя стока, ливнеспуск, дождеприемные колодцы, параметры шероховатости покрытия.

Введение

Безопасность движения на городских дорогах и улицах во многом зависит от сцепных качеств покрытий. Многочисленные исследования показывают, что значение коэффициента сцепления зависит от большого количества факторов, к которым относятся: скорость движения, наличие на покрытии и толщина пленки воды, слоя снега или грязи, параметры шероховатости покрытия, вид протектора беговой дорожки шины и его состояние, нагрузка на колесо и т.д. Одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на величину коэффициента сцепления и безопасность дви-

жения является скользкость покрытия.

Обследование дорог и улиц в городах России показывают, что при выпадении жидких атмосферных осадков вода скапливается в неровностях покрытий и на проезжей части. На рисунках

1-4 представлены иллюстрации, наиболее распространенных в городах России скоплений воды на поверхности асфальтобетонных покрытий. Анализ и решение задачи Исследованиями Бабкова В.Ф., Васильева А.П., Немчинова М.В., Sabey B.E., Schulz V.H. и др. установлено, что между количеством ДТП на мокрых покрытиях и величиной коэффициента сцепления существует тесная взаимосвязь.

Рис.1 Скопление воды на проезжей части проспекта Ленинского комсомола в г. Курске

щ ¡щ

h3

Рис. 3 Скопление воды на проезжей части на проспектах г. Москвы

Рис. 2 Скопление воды на крайней правой полосе проезжей части проспекта Мира в г. Омске

Рис. 4 Скопление воды в колеях проезжей части улицы 7-ая Северная в г. Омске

На рисунке 5 представлены результаты исследований Schulz V.H.

Из анализа рисунка 5 следует, что снижение коэффициента сцепления от 0,4 до 0,2 приводит к увеличению количества ДТП в 2,15 раза при скорости движения 80 км/ч. Снижение коэффициента сцепления обуславливает увеличение тормозного пути.

Аппроксимировав данные рисунка 5, получим формулу:

- 5ЗДЭ5 •Ln(срж(80))-18>524 (1)

¿ДТП ( м ) = ZДТП------------100-----------

где 1ДТП (м) - количество ДТП на мокром по-

крытии, шт; 7ДТП - общее ожидаемое количество ДТП на данной дороге, шт; умт - коэффициент сцепления на мокром покрытии, измеряемый при скорости движения 80 км/ч и 100%-ой блокировке колеса.

При возникновении ДТП скорость в точке соударения транспортных средств выше, чем при ДТП на сухих и чистых покрытиях. Отсюда следует вывод, что снижение коэффициента сцепления приводит к увеличению, как количества аварий, так и тяжести последствий происшествий. На рисунках 6-11 представлены ДТП различной тяжести в городах России.

Рис. 5 - Зависимость средневзвешенного количества ДТП на мокрых покрытиях от величины коэффициента сцепления при 100%-ой блокировке измерительного колеса

Представленные на рисунках 6-11 фотоматериалы о ДТП, произошедших на мокрых покрытиях, и их тяжести подчеркивают актуальность работ направленных на обеспечение требуемого коэффициента сцепления шины с покрытием. Успешные решения этой проблемы позволят уменьшить тормозной путь, а, следовательно, сократить количество ДТП и снизить их тяжесть.

Одним из путей повышения сцепления шины транспортного средства с дорожным покрытием при неблагоприятных погодных условиях является устройство шероховатой поверхности покрытия.

На рисунке 12 представлены данные проф. М.В. Немчинова [1] по количеству и тяжести дорожно-транспортных происшествий на участках дорог с гладкими и шероховатыми покрытиями.

Из анализа рисунка 12 следует, что на шероховатых покрытиях количество ДТП и их тяжесть существенно ниже, чем на гладких. Причиной снижения ДТП на шероховатых покрытиях по сравнению с гладкими покрытиями является более высокий коэффициент сцепления с шиной при неблагоприятных погодных условиях.

1 - шероховатые покрытия;

2-гладкие покрытия

В настоящее время известно достаточно большое количество способов устройства шероховатого покрытия [2]: шероховатая поверхностная обработка, втапливание черного щебня в асфальтобетонные покрытия, устройство слоя износа из песчанорезинобитумных смесей, устройство верхнего слоя покрытия из открытых битумоминеральных смесей, устройство верхнего слоя покрытия из горячего асфальтобетона типа А с содержанием в смеси 50-65 % щебня. В настоящее время разработаны современные технологии устройства шероховатых поверхностей, обеспечивающих достаточную адгезионную прочность поверхностных обработок (способ Чип-сил) и когезионную прочность шероховатых слоев (способ Сларри-сил). Практический интерес представляет опыт строительства шероховатых покрытий в США. Анализ работ Б.С. Радовского [3] показывает, что устройство верхнего слоя дорожной одежды из высокопористого асфальтобетона толщиной всего 2,5 см позволяет выполнить поверхность не только шероховатой, но и уменьшить толщину стекающей с покрытия воды.

Развитие технологий устройства шероховатых покрытий ставит перед проектировщиками ряд задач. Во-первых, необходимо разработать метод расчета требуемых параметров шероховатости асфальтобетонных покрытий. Во-вторых, нужно разработать методику прогнозирования изменения этих параметров шероховатости в процессе эксплуатации покрытия в целях определения срока службы и назначения мероприятий по ремонту и содержанию.

Таким образом, одним из критериев проектирования шероховатого покрытия и оценки его срока службы должно являться условие обеспечения требуемых сцепных качеств покрытий. В математическом смысле такое условие можно записать в виде:

Ф сЦ — Ф тр , (2)

где фСЦ( и фтр - соответственно значение коэффициента сцепления в данный период эксплуатации дороги и предельно допускаемая величина;

Рис. 6 - ДТП с тремя погибшими на Кутузовском проспекте в г. Москве

Рис. 8 - ДТП с одним раненным на улице 2-ая Новоселовка в г. Курске

Рис.7 - ДТП с двумя погибшими на Минском шоссе в г. Москве

Рис. 9 - ДТП с одним погибшим на Рижском проспекте в г. Пскове

Рис. 10 - ДТП без пострадавших на подходе к Рис.11 - ДТП без пострадавших на улице Тучкову мосту в Санкт-Петербурге Крюкова в г. Курске

е^Ые

Рис. 12 Распределение количества ДТП и их тяжести между гладкими и шероховатыми покрытиями

Анализ экспериментальных данных [1, 4], позволил получить эмпирическую формулу для расчета коэффициента сцепления при различных скоростях движения, средней высоте выступов шероховатого мокрого покрытия, глубине стекающей с проезжей части воды и величине вдавливания зерен каменного материала шероховатости в шину, а именно:

(

Фсц

(

0,399 •

&

9

V мах у

1,3591 -9

Л

9м

х ехр

в — Н — Н

Яср Нст Нві

(

1,2473 • 9

~9М

— 0,4861 •

+1,2226

2 V — 0,598

где 9 и 9мах - фактическая и основная максимальная допускаемая ГИБДД (90 км/ч) скорость движения по дорогам общего пользования, км/ч; Rср - средняя высота выступов шероховатости покрытия, мм; Rгл - предельные значения средней высоты выступов для гладких покрытий, 0,5 мм; ^т - глубина слоя стока, мм; ^д - величина вдавливания зерна каменного материала шероховатого покрытия в шину, мм.

Анализ зависимости (3) следует, что в зависимости от скорости движения, толщины слоя стекающей с покрытия воды и величины вдавливания зерен каменного материала шероховатого покрытия в шину можно проектировать параметры шероховатости покрытия, обеспечивающие требуемый коэффициент сцепления. Если в условии (2) принять предельное состояния фсц; =фтр, то предельная средняя высота выступов шероховатости, обеспечивающая безопасное движение с требуемой скоростью 9тр определяется по формуле:

Яг

'-тр

х Ln-

— 0,4861 •

— 0,598

ф тр

(4)

0,399 •

^ 9 ^

тр

9

V мах у

1,3591 -9 9

тр

+1,2226

Глубину слоя стока можно определить по формуле проф. М.В. Немчинова [1], а глубину вдавливания зерен в шину по формуле работы авторов [4], а именно:

Н =

ст

Г Т Л0-588 а • L • п

30 • к-1 -л/ї.

а • в • к

30 •(!+Ч г '1

ч 0,588

1 +

Г і V2

пр

V іп у

Г>0,2

ср

23,9

(5)

(3)

где hсm - толщина слоя стока, мм; а - интенсивность дождя мм/мин; L - длина участка стекания воды, мм; п - коэффициент гидравлической шероховатости; iпр, Iп и I- соответственно продольный, поперечный уклон проезжей части и уклон стока, в % или °/00; в - кратчайшее расстояние от точки определения глубины до оси проезжей части, мм; Rср - средняя высота выступов шероховатости, м; к - коэффициент, принимаемый при измерении уклонов в % к=10, а при измерении уклона в о/оо к=31,6228.

Нвд = 3

(

\

нр -рн •0,25 •П • А0

(6)

где Nк - нагрузка на колесо, МН; D0 - диаметр отпечатка колеса, м; Нр - норма расхода щебня без учета различного вида потерь для устройства поверхностной обработки на пло-

3 2

щади х, м /(хм ); рн и ри - насыпная и истинная плотности щебня, т/м3; \/щ - объём одной щебёнки с усредненными по составу размерами, определяется в зависимости от формы зерна, м3; D0 - диаметр отпечатка колеса, м; dz -диаметр зерна каменного материала шероховатости, м; ц и Е0 - соответственно коэффициент Пуассона и модуль упругости пневматического колеса, МПа.

Из анализа зависимостей (5) и (6) следует, что их применение позволяет учитывать влияние на коэффициент сцепления и среднюю вы-

х

2

9

9

2

2

х

9

9

Я

соту выступов интенсивности дождя, геометрических характеристик покрытия, нормы расхода, формы и размеров каменного материала, применяемого для устройства поверхностной обработки или втапливания, свойств шины.

При проектировании городских дорог следует также очень грамотно подходить к расчету расстояний между дождеприемными колодцами или водовпусками дождевой канализации.

На рисунке 13 представлены схемы расчета расстояния между дождеприемными колодцами или водовпусками наружной ливневой канализации.

Выражение (5) достаточно просто решается относительно длины участка стекания воды L. Если в выражении (5) величину hсm заменить критической величиной hкр, при которой возникает предельное состояние по условию (2), то предельная длина слоя стока Lпр определяется по формуле:

Lпр

30^ 4і

а^п^к

Критическую величину слоя стока можно определить по формуле:

Нкр = (Яср — Нвд ) —

Я,

1,2473 • 9 Я

х Ьп-

— 0,4861 •

9

V мах У

— 0,598

Ф

тр

(8)

0,399 •

9

9

Vх7 мах у

1,3591 • 9

9

+1,2226

Первая схема применяется в том случае, если дождеприемные устройства расположены по обе стороны от водораздела. В этом случае расстояние между ними определяется по формуле:

£ = 2 • ліЬПр — В2

(9)

где В - расстояние от оси дороги до центра дождеприемного устройства по перпендикуляру, мм.

Вторая схема применяется в том случае, если дождеприемные устройства расположены на спуске. В этом случае расстояние между ними определяется по формуле:

£ = л Ь

В

2

(10)

а) при расположении водораздела между двумя дождеприемными колодцами;

б) при расположении водораздела соосно с одним из колодцев;

1 - ось проезжей части; 2 - условная линия водораздела; 3 - бортовой камень,

4 - водоприемная решетка; L - длина слоя стока; S - требуемое расстояние между колодцами.

Рис. 13 Схемы для расчета расстояния между дождеприемными колодцами и водовыпусками

Вывод

Применение предлагаемого метода расчета требуемых параметров шероховатости покрытий и расстояний между дождеприемными устройствами подземных и наружных сетей канализации позволит уменьшить количество ДТП и уменьшить их тяжесть. Предварительные расчеты показали, что дождеприемные устройства на городских дорогах должны располагаться чаще, чем это следует из современных нормативов.

Кроме того, когда повышение шероховатости и устройство дождевой канализации невозможно, предлагаемый метод можно использовать для расчета максимальной предельно допускаемой по условиям безопасности скорости движения, при которой будет достигаться требуемый коэффициент сцепления.

х

2

Библиографический список

1. Немчинов М.В. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движения автомобиля [Текст] /М.В. Немчинов - М.: Изд-во Транспорт, 1985.- 231 с.

2. Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью ВСН 38-90 [Текст] - М.: Изд-во Транспорт, 1990. -36 с.

3. Радовский Б.С. Проблема повышения долговечности дорожной одежды и методы ее решения в США [Текст] Б.С. Радовский // http: // library. stroit.ru / articles / dorpokr/ index.html.

4. Александров А.С. О проектировании шероховатости дорожных покрытий и дождевой канализации по условиям безопасности движения [Текст] /А.С. Александров, Н.П. Александрова, Т.В. Семенова // Автомобильная промышленность. - 2008. -№8. - С. 36-38.

Providing traction of wet asphalt-concrete pavements of city and country roads

T.V. Semenova

The article presents a calculation method of a distance between surface inlets of an underground storm drain system and culvert aqueducts of a surface storm drain system. The given method allows taking into account the most important properties of city roads and streets (speed and traffic safety), as well as the type of the pavement according to its roughness and geometrical parameters of traffic lanes.

Семенова Татьяна Викторовна - старший преподаватель кафедры «Строительства и эксплуатации дорог» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - строительство и проектирование автомобильных дорог, имеет 5 опубликованных работ. e-mail: semenova_tv@sibadi. org

Статья поступила 24.12.2008 г.

УДК 625.765

ПРИГОТОВЛЕНИЕ И УКЛАДКА ГРАНУЛИРОВАННЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ ПРИ РЕМОНТЕ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ЗИМОЙ

О.А. Рычкова, С.Ф. Филатов, канд. техн. наук, доц.

Аннотация. Предложен способ ремонта асфальтобетонных покрытий гранулированными асфальтобетонными смесями, получаемыми в процессе охлаждения при непрерывном рыхлении. Рассмотрен процесс стеклования вязкого битума в определенных температурных интервалах. Приведен опыт гранулирования асфальтобетонных смесей. Рассмотрен процесс разжижения битума при различных температурах воздуха. Описан опыт ремонта асфальтобетонных покрытий гранулированными асфальтобетонными смесями.

Ключевые слова: Ремонт, асфальтобетонные покрытия, ремонтная смесь.

Введение

Наиболее интенсивное разрушение покрытий происходит при циклах замораживания-оттаивания асфальтобетона, которые наблюдаются не только в осенне-весенний, но и в зимний период года, при наблюдающемся глобальном потеплении климата. Вовремя не устраненный дефект покрытия не только служит очагом дальнейшего разрушения, но и может быть причиной дорожно-транспортных происшествий. Устранение разрушений в начальной стадии их развития, например, в

зимний период года, позволит в 2,5-3,5 раза уменьшить объем работ по ямочному ремонту асфальтобетонных покрытий весной.

Постановка задачи

Анализ отечественных и зарубежных технологий ремонта асфальтобетонных покрытий, производимых в зимний период года позволил выделить три группы методов ремонта:

1. Наиболее доступным и распространенным методом является заделка дефектных мест горячей асфальтобетонной смесью (горячая