а - положительный; б - отрицательный

Можно было ожидать, что у правой кромки уступ будет иметь существенно большую величину в сравнении с левой из-за поперечного уклона, однако сопоставление фактических величин, приведённых в табл. 4, показало, что на одном из объектов был и обратный результат.

Таблица 4

Наименование объекта Абсолютное среднее значение уступа по полосе движения, мм

Левая кромка Середина полосы Правая кромка

М3 "Украина" 3,98 3,65 3,76

"Москва-Киев" ст. Зикеево-Полюдово 2,72 - 3,84

"Славянск-Ачуево"-Целинный 3,34 3,19 3,47

Рисосовхоз "Приазовский" 2,04 2,05 2,48

Как отмечалось ранее, образование уступов на цементобетонном покрытии приводит к существенному ухудшению ровности проезжей части. Наряду с непосредственным измерением продольной ровности (IRI) в зарубежной практике получили распространение эмпирические формулы, позволяющие по задаваемым значениям параметров повреждения поверхности покрытия (трещины, состояние швов, уступы) вычислить значение IRI. Для обследованных участков автомобильных дорог был вычислен международный индекс ровности IRI, по эмпирической формуле, используемой при проектировании жёстких дорожных одежд США.

- параметр, учитывающий местные условия.

В табл. 5 представлены результаты такого расчёта для некоторых объектов, где показано влияние уступов на ровность дорожного покрытия.

Из данных, приведённых в табл. 5, следует, что наличие уступов вносит наибольший вклад по сравнению с другими видами повреждений в ухудшение продольной ровности автомобильной дороги и по результатам обследования составляет от 38 до 80%.

Таблица 5

Наименование объекта Доля плит с поперечными и угловыми трещинами, % Доля разрушенных швов, % Суммарное значение уступа, мм/км IRI,

м/км Влияние уступа на IRI, %

М2 «Крым»

км112 – км113

(направление из Москвы) 19,2 10,6 839 4,1 58,6

М51 «Байкал»

км 865 – км 866 5,0 0,5 746 3,7 51,4

«Славянск-Ачуево» - Целинный 14,5 1,0 631 3,2 78,5

Подъезд к аэропорту Анапа 16,8 5,1 625 3,2 78,3

Рисосовхоз «Приазовский» 34,7 2,3 496 3,3 58,3

Для обследованных объектов была определена энергия деформации в зоне шва сжатия с учётом периода эксплуатации объектов, параметров конструкций дорожных одежд, природно-климатических условий, интенсивности и состава движения (рис. 8).

Рис. 8. Зависимость интенсивности нарастания величины уступа от накопленной энергии деформации в зоне поперечного шва

Основное содержание главы 4 составляет описание полученной математической модели, сравнение её возможностей с другими моделями и формулами, проверка её адекватности и примеры применения для оценки влияния параметров конструкции на процесс увеличения уступов между плитами в поперечных швах.

Предлагаемую модель следует отнести к классу интервальных, кумулятивных моделей, в которых период прогнозирования представляется как сумма интервалов времени. При этом интервал времени принят таким образом, чтобы можно было считать, что в пределах этого интервала основные влияющие факторы, зависящие от времени, изменялись бы не существенно. В качестве такого интервала принят один час, учитывая существенные изменения температуры плиты и интенсивности движения в течение суток.

период прогнозирования.

за часовой интервал вычисляется по формуле (1).

Блок-схема алгоритма выполнения расчётов представлена на рис.9.

Адекватность разработанной модели продемонстрирована на рис. 10.

В работе представлены результаты серии расчётов, показывающие влияние параметров конструкции дорожной одежды с цементобетонным покрытием на интенсивность образования уступов во времени. Для этого было рассмотрено несколько вариантов конструкций дорожных одежд с цементобетонным покрытием и были получены зависимости величины уступа для автомобильной дороги с заданной интенсивностью и составом транспортного потока за 30 - летний период прогнозирования. В качестве примера один из результатов такого расчёта представлен на рис. 11, где показано влияние применяемого типа основания на интенсивность образования уступов между плитами цементобетонного покрытия.

Рис. 10. Прогнозируемое развитие уступа и фактическое среднее значения объектов: 1 - "Устюжна-Мочала"; 2 - "Москва-Киев"-ст. Зикеево-Полюдово; 3 - "Славянск-Ачуево"-Целинный; 4 - подъезд к аэропорту Анапа; 5 - "Вологда-Новая Ладога"

Рис. 11. Влияние типа основания на интенсивность образования уступов во времени

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Теоретические исследования позволили выявить основные причины образования уступов, к которым следует отнести: накопление остаточных деформаций в нижележащих слоях в зоне поперечных швов; вымывание частиц грунта и основания в виде выплесков в период выпадения осадков; коробление плит при градиенте температуры и влажности; периодическое раскрытие и закрытие швов в результате изменения средней температуры цементобетонных плит.

На основе натурных обследований автомобильных дорог с цементобетонным покрытием получены массивы данных, характеризующие процесс образования уступов, и проведено сопоставление параметров этого процесса с параметрами климатических условий и конструкций дорожных одежд, интенсивностью и составом движения.

Разработана кумулятивная математическая модель прогнозирования уступов на цементобетонных покрытиях, учитывающая во времени изменение параметров транспортного потока и метеорологических условий.

Выполненные расчёты подтвердили возможность оценки влияния параметров штыревых соединений, расстояния между поперечными швами, толщины цементобетонной плиты и оснований на интенсивность увеличения уступов.