5_Лекция_С_АД

1. Лекционное занятие №4 ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

1

2. ВОПРОСЫ

1. ПРОЦЕС ДЕФОРМИРОВАНИЯ И
РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ
2. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ
ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
3. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ
ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
4. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ
ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
5. ИЗНОС ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ И
СПОСОБЫ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
2

3.

3

4. ВОПРОС №1 ПРОЦЕС ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ

4

5. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДЕФОРМАЦИЯ – изменение размеров или формы тела
без уменьшения его массы и потери сплошности
РАЗРУШЕНИЕ – изменение размеров или формы тела с
изменением (уменьшением) его массы или с потерей
сплошности
ДЕФЕКТ – несоответствие транспортноэксплуатационных показателей конструктивных
элементов дорог и улиц, дорожных сооружений и
элементов обустройства установленным требованиям
5

6. СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ ПРОГИБА И РАЗРУШЕНИЯНЕЖЕСТКИХ ДО

1 – колесо; 2 – прогиб дорожной одежды;
3 – сжатие шины; 4 – дорожная одежда;
5 – земляное полотно; 6 – чаша прогиба;
7 – зоны растяжения и трещины в одежде;
8 – выпирание грунта; 9 – направление сжатия грунта

7. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ СЛОЕВ КОНТАКТНОГО ТИПА

КОНТАКТНЫЙ ТИП СТРУКТУРЫ
слои из щебня, гравия и песка, минеральные
частицы которых взаимодействуют
непосредственно
ОСОБЕННОСТИ
Не обладают связностью и практически не
проявляют вязкие свойства
ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ
а) Покрытий – волны, выбоины, износ
б) Оснований – просадки за счет
доуплотнения и дезинтеграции фракций
МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ
Прогиб
дорожной
одежды
Истирание,
обламывание,
раскалывание
зерен
Образование
мелких
частиц и
зерен
В частицах менее
<0,071 мм
удерживается вода,
кт. действуя как
смазка, увеличивает
прогиб Д.О.

8. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ СЛОЕВ КОАГУЛЯЦИОННОГО ТИПА

КОАГУЛЯЦИОННЫЙ ТИП СТРУКТУРЫ
слои из асфальтобетона, битумоминеральных
смесей и грунты, укрепленные органическими
вяжущими, минеральные частицы которых
покрыты пленками органического вяжущего
ОСОБЕННОСТИ
Отличаются повышенной связностью,
проявляют упругие и вязкие свойства
ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ
а) Деформации – сдвиги и наплывы
б) Разрушения - усталостные и температурные
трещины
МЕХАНИЗМ СТАРЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА
1 стадия:
Рост прочности,
водостойкости
и уменьшение
деформативных
свойств
2 стадия:
Снижение
водо- и морозоустойчивости без
изменения
прочности
3 стадия:
Резкое снижение
прочности, рост
водонасыщения,
набухания,
уменьшение водо- и
морозоустойчивости
Коррозия
покрытия
Выкрашивание
Образование
выбоин

9. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ СЛОЕВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ТИПА

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ТИП СТРУКТУРЫ
слои из цементобетонов, каменных
материалов и грунтов, укрепленных
минеральными вяжущими. Связь между
частицами через спайки кристаллов
вяжущего
ОСОБЕННОСТИ
Повышенная жесткость и прочность. Для
монолитных материалов опасны
растягивающие напряжения, а для
слабосвязных (зернистых) – напряжения
сдвига.
ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ
а) Слоев в целом – восстанавливающиеся
упругие деформации, трещины и сколы
б) Покрытий – трещины, проломы,
шелушение, истирание

10. ВОПРОС №2 ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

10

11.

ПРИЧИНЫ И ВИДЫ
ДЕФОРМАЦИЙ И РАЗРУШЕНИЙ
Основные причины деформаций и разрушений
• Неоднородность грунтов;
• Недоуплотнение слоев;
• Избыточное переувлажнение.
Деформации и разрушения земляного полотна:
• Осадки;
• Просадки;
• Пучины и деформации обочин (колеи, ямы, обратный
уклон, возвышение или занижение обочин);
• Сползание насыпей;
• Оползание откосов;
• Водная и ветровая эрозия.
11

12. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

ОСАДКА НАСЫПИ – изменение профиля земляного
полотна при устойчивых грунтах основания
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• Недостаточное уплотнение
грунтов;
• Переувлажнение грунтов;
• Применение
недоброкачественных
грунтов для высоких
насыпей.

13. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

ПРОСАДКА НАСЫПИ –искажение поверхности
земляного полотна на участках со слабыми
подстилающими грунтами
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• Наличие слабых
подстилающих грунтов
(торфы на болотах,
просадочные грунты, карсты)

14. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

СПОЛЗАНИЕ НАСЫПИ – смещение насыпи по
косогорному или оползневому участку из-за
недостаточного сопротивления сдвигу основания
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• Недоброкачественная
подготовка основания ЗП
(отсутствие уступов,
недостаточное уплотнение);
• Наличие в основании
слабопрочных грунтов;
• Повышенное увлажнение и
недоуплотнение нижних
слоев насыпи

15. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

ОПОЛЗАНИЕ ОТКОСА – перемещение части откоса в
результате среза по критической кругло
цилиндрической поверхности с некоторым поворотом
вокруг горизонтальной оси
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• Применение слабых грунтов,
их переувлажнение и
недоуплотнение;
• Отсутствие укрепления
откосов и превышение норм
их крутизны;
• Присыпка земляного полотна
при уширении без устройства
уступов или с недостаточным
15
уплотнением.

16. ВОПРОС №3 ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

16

17.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ
ДЕФОРМАЦИЙ И РАЗРУШЕНИЙ
• Пропуск непредусмотренных нагрузок и
интенсивности движения, а также недоучет их
роста ;
• Неправильное конструирование и расчет
дорожных одежд;
• Недоучет природных факторов;
• Неудовлетворительное проектирование
водоотвода;
• Плохое качество материалов;
• Нарушение строительных норм;
• Низкий уровень содержания
17

18. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

ПРОСАДКА – деформация дорожной одежды,
имеющая вид углубления с плавно очерченными
краями, без разрушения материала покрытия
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• Пониженная прочность слоев
дорожной одежды и грунта
при увлажнении;
• Недостаточное уплотнение
грунтов земляного полотна и
слоев дорожной одежды;
• Наличие в составе
транспортного потока
тяжелых ТС, на которые ДО
не была рассчитана.
18

19. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

КОЛЕЙНОСТЬ – деформации и разрушения в виде
плавного искажения поперечного профиля
проезжей части, локализованного вдоль полос
наката
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
1
а)
б)
1
а – поверхностная колея;
б – глубинная колея;
1 – нестабильный слой ДО
•движение при высокой температуре
воздуха и покрытия летом;
•повышенная влажность грунтов ЗП
весной;
•недостаточная сдвигоустойчивость а/б
слоев покрытия, основания и грунтов
активной зоны ЗП;
•истирание покрытия в полосе наката;
•доуплотнение слоев ДО (с
разрушением щебня или без);
•отслаивание (выкрашивание) верхнего
слоя;
19
•пластические деформации слоев ДО.

20. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

ПРОЛОМ – полное разрушение дорожного покрытия
на всю толщину имеющее вид углубления с резко
очерченными краями
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• Переувлажнение материала
слоев основания и грунта
(«мокрые» проломы);
• Недостаточная толщина
конструкции и плохое
уплотнение («сухие»
проломы).
20

21. ВОПРОС №4 ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

21

22. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

СДВИГ – местная деформация асфальтобетонного
покрытия, имеющая вид выступов с плавно
очерченными краями, образовавшаяся вследствие
смещения слоев покрытия по основанию или
верхнего слоя покрытия по нижележащему
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• Повышенная пластичность
верхнего слоя (избыток
вяжущего ил недостаточная
теплоустойчивость при
высокой температуре)
22

23. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

ВОЛНА – чередование впадин и выступов на
дорожном покрытии в продольном направлении
по отношению к оси дороги
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• Излишняя пластичность
материала;
• Избыток вяжущего;
• Низкая теплоустойчивость
смеси;
• Недостатки уплотнения;
• Систематическое
воздействие ТС одинаковой
массы и скоростью.
23

24. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

ШЕЛУШЕНИЕ – поверхностное разрушение
дорожного покрытия за счет отслаивания тонких
пленок и чешуек материала под действием воды и
мороза
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• П
24

25. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

ВЫКРАШИВАНИЕ – поверхностное разрушение
дорожного покрытия в результате отделения зерен
минерального материала
ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ
• Потеря связи между зернами
материала;
• Низкое качество смесей;
• Недоуплотнение покрытия.
25

26. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

ВЫБОИНА – местное разрушение дорожного
покрытия, имеющее вид углубления с резко
очерченными краями
26

27. ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

ТРЕЩИНА – разрушение дорожного покрытия,
проявляющееся в нарушении сплошности покрытия
1 – продольные трещины по оси дороги; 2 – поперечные трещины;
3 – косые трещины; 4 – частые поперечные трещины на всю ширину;
5 – продольные трещины по полосам наката; 6 – двойная трещина по
полосам наката; 7 – сетка трещин на пучинистых участках;
8 – обломы кромок
27

28. ВОПРОС №5 ИЗНОС ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ И СПОСОБЫ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

28

29. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ИЗНОС – процесс уменьшения толщины слоя
покрытия за счет потери им материала под
истирающим воздействием колес автомобилей и
природных факторов
29

30.

СХЕМА ИСТИРАНИЯ
ПОКРЫТЫТИЯ ШИНОЙ
А – зона сжатия;
Б – зона растяжения;
l – первоначальная длина марки;
l1 – путь, проходимый точкой на шине
вне зоны контакта шины с
покрытием;
l – путь, проходимый точкой на шине
в зоне контакта шины с покрытием;
– угловая скорость;
l l1, на 5…10 %
– угол, на который
распространяется деформация шины
В плоскости контакта с покрытием точка шины движется с большим
ускорением, чем до входа в контакт. При одинаковой угловой
скорости это означает, что точка проходит по покрытию путь с
проскальзыванием, вместо качения, что и приводит к износу30

31.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗНОСА
ПОКРЫТЫТИЙ РАСЧЕТОМ
Годовой износ покрытия h, мм
(5.1)
где
a – параметр, зависящий от погодоустойчивости
покрытия и климатических условий, мм/год;
b – показатель, зависящий от состава и скорости
движения, мм;
N – интенсивность движения, авт./сут.:
31

32.

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗНОСА С ПОМОЩЬЮ
ТРАПЕЦЕИДАЛЬНЫХ МАРОК-РЕПЕРОВ
a – марка в разрезе;
б – марка в плане;
в – схема расчета износа;
l – первоначальная длина марки;
l1 – длина марки, измеренная при износе;
Н – первоначальная толщина покрытия;
h – истирание покрытия;
h0 – оставшаяся толщина покрытия
32

33.

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ИЗНОСА ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ
1. ИНДИКАТОР;
2. КОМПАС;
3. ОПОРНАЯ
ПЛОЩАДКА С
ТРЕМЯ НОЖКАМИ;
4. МЕСТО ДЛЯ
ПРОБКИ;
5. МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ
СТАКАНЧИК-РЕПЕР
33