Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика

Устраиваемые поверхностные слои подразделяют на защитные (гидроизоляционные), предназначенные для защиты от погодноклиматических факторов, в основном от проникновения воды. [5] Толщинаэтих слоёвсоставляетот 0,5 до 15 мм, атакжеслоиили коврикиизноса для обеспечения износостойкости покрытия и восстановления толщины верхнего слоя покрытия, устранения мелких дефектов (мелкие трещины, шелушениеит.д.). Толщинаслоёвизносаколеблетсяот10 до35 мм.

Кроме того, рекомендуется использовать пенетрон – гидроизоляционный материал глубокого проникновения, предназначенный для значительного увеличения водонепроницаемости и предотвращения капиллярного проникновения влаги через бетон (рис. 3). Состоит из специального цемента, кварцевого песка определенной гранулометрии, запатентованных активных химических добавок. Применим для гидроизоляции поверхностей сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Повышает показатели водонепроницаемости, прочности, морозостойкости бетона. Защищает конструкцию от воздействия агрессивных сред: кислот, щелочей, сточных и грунтовых вод, морской воды. Используется для гидроизоляции поверхностей, имеющих поры и трещины с шириной раскрытия не более 0,4 мм.

Рис. 3. Нанесение на асфальт слоя пенетрона

Шероховатые слои предназначены для обеспечения сцепных свойств покрытия, толщины до 35 мм. В состав работ по содержанию и ремонту слоёв дорожных покрытий входят: систематический мони-

281

торинг состояния поверхности, оценка объёмов и трудоёмкости работ по прекращению развития дефектов поверхности, особенно в начальной стадии их появления и устранения действия дестабилизирующих факторов климатического и эксплуатационного характера. В условиях ограниченного финансирования и высокой стоимости ремонтных дорог состояние дорожного покрытия считается удовлетворительным до тех пор, пока площадь повреждений на обследуемом участке не составит 50–55 % [10]. Критерием для таких работ служит состояние покрытия, при котором его ровность и сцепные характеристики (шероховатость) снизились до предельного уровня допустимых значений параметров. Другой вариант заключается в принятии решений о проведении ремонта на основании нецелесообразности проведении мероприятий методами содержаний. Наиболее рациональными технологическими воздействиями по обеспечению высокого уровня эксплуатационных характеристик и снижению затрат на их ремонт и содержание являются мероприятия по сдерживанию развития повреждений покрытия на ранней стадии их эксплуатации путём систематического мониторинга с последующим этапом поверхностной обработки защитных слоёв и слоёв износа.

Наиболее распространённые технологии измерения величины износа представляют собой использование приборов, схема одного из них приведена на рис. 4. При этом способе измерения в покрытие дороги предварительно закладываются реперы – стаканчики из латуни, дном стаканчика служит поверхность, от которой выполняют отсчёты при определении для данного репера положения стрелки индикатора. Во избежание засорения стаканчик закрывают резиновыми пробками. Износ покрытия определяют как разность значений замеров предыдущего и проведённого в данный момент мониторинга.

В практике нашли применение электромагнитные приборы для определения толщины покрытия (рис. 5). Такие устройства (стратотесты) работают на принципе отражения электромагнитных волн. Для работы с прибором при строительстве покрытия необходимо заранее укладывать в установленных слоях между слоями дорожной одежды металлическую плёнку (фольгу). Эта плёнка служит отражателем. Над местом, где уложена фольга, устанавливают прибор и включают обмотку возбуждения генератора. Электромагнитное поле под влиянием

282

отражателя формирует параметры электрической цепи в зависимости от расстояния между генераторами и металлической плёнкой, которые регистрируются индикатором, при соответствующей калибровке шкалы индикатора определяют толщину покрытия и, следовательно, величину износа.

Рис. 4. Прибор МАДИ для определения износа покрытия: 1 – мессура с точностью измерения 0,01 мм; 2 – компас;

3 – опорная площадка с тремя ножками; 4 – место для пробки; 5 – репер

Рис. 5. Схема электромагнитного прибора для определения толщины покрытия: 1 – рефлектор (фольга); 2 – зонд с обмоткой возбуждения; 3 – подставка; 4 – индикатор; 5 – кабель

283

При измерении ровности дорожного покрытия двухопорная рейка (рис. 6) прокатывается по проезжей части, и через равные расстояния (обычно через 1–3 м) регистрируются размеры просветов.

Рис. 6. Прибор РК-1: 1 – измерительная рейка; 2 – электрический кабель;

3 – электронный измерительный блок

Используются также современные толщиномеры, работающие на принципах генерирования и приема ультразвуковых колебаний. Повышение качества диагностики технического состояния поверхностных слоев дорожных конструкций и внедрение прогрессивных технологических процессов на базе современных средств автоматизации и управления требуют принципиально иных методов мониторинга с наличием свойств наблюдаемости, управляемости, гибкости и адаптируемости (учет изменяющихся внешних воздействий климатического и технологического характера), независимых от результатов в виде случайных выборов. При этом особое внимание уделяется развитию системы мониторинга, оценке и учёта фактического состояния дорог на интеллектуальной платформе.

Дорожные конструкции – это распределенные в пространстве объекты. Теория автоматизации систем управления позволяет характеризовать состояние каждого отдельного участка дороги в составе сложного производства и эксплуатации вектором измеряемых и вычисляемых параметров. Применение в практике диагностики автомобильных дорог подвижной мониторизирующей системы объединяет контролируемую и контролирующую части на базе сети, взаимодействующих между собой мобильных регистраторов и службы эксплуатации дороги [4]. При условии определения точек съема информации, гарантирующего работу системы в режиме реального времени и при

284

наличии операционной системы, управляющей вычислительными операциями и обеспечивающей связь с оператором, распределением ресурсов, реализуется принцип организации подвижной диагностической лаборатории.

Режим перемещения лаборатории задается технологами, контролирующими в автоматизированном режиме получение, обработку и передачу информации в локальные и глобальные центры управления состояния дорожной сети.

Выбор решающего правила при назначении признака процесса уноса материала поверхностных слоев заключается в анализе изменения собственных частот колебаний двухмассовой модели дорожной конструкции. В области диагностических признаков ω1 и ω2 – собственные частоты колебаний системы.

На рис. 7 точка А отвечает за состояние слоёв покрытия дороги с номинальными значениями параметров, заштрихованная область обозначает поле допусков на возможное изменение масс объекта.

Рис. 7. Область применения решения о массовом уносе материала тонких слоев по изменению собственных частот: ωi и ωHi – текущее значение частоты и её номинальные значения; mi и mHi – текущее значение массы и её номинальные значения.

Изменение частоты колебаний связано с изменением массы. Алгоритм распознавания изменения масс слоев покрытия по ре-

зультатам мониторинга затухающих колебаний этой поверхности представлен на рис. 8.

285

Рис. 8. Схема реализации метода

286

Расчет собственной частоты двухмассовой модели осуществляется по соотношению [1]

где c1 и c2 – частоты основания покрытия; m1 и m2 – массы основания покрытия.

Вариационное соотношение, осуществленное из условия

x0 x ,

где x0 и x – векторы номинальных и текущих значений парамет-

ров расчетной схемы соответственно, – вектор допусков по вектору параметров x запишем в виде

x x 4 x U q 3 U q U q 0.

Здесь x – соответствующие частоты изученного объекта; q – вектор параметров; U q – уравнение элементов матрицы чувствительности.

Вектор изменения масс определим из системы уравнений

где вектор изменения собственных частот и вектор изменения масс запишем в виде

287

ния Е1 = 1020 кг/см2. После проведённых расчётов С1 = 67073,14 кг/см, С2 = 361668,9 кг/см. Расчетная масса элемента дорожной конструкции определяласьпосхеме(рис. 10).

На втором этапе определяем частные производные dw1/dm1, dw1/dm2, dw2/dm1, dw2/dm2, поформуле(3). Значениячастныхпроизводных подставляем в (1). Находим значение δm2 при помощи ресурсов программы Microsoft Excel, которая определяет собственные значения, соответствующие изменению масс модели функцией «Поиск решений» методом Монте-Карло. Результатырасчётовпредоставленынарис. 11.

Рис. 11. Результаты расчётов

289

Установлена линейная зависимость между изменением собственных частот колебаний двухмассовой модели и соответствующим изменением массы m2.

Вибромониторинг уноса слоёв на основе контроля частот колебаний поверхности автомобильной дороги, вызванных движением АТС, в сочетании с разработанным алгоритмом и программным обеспечением оценки изменения масс двухмассовой модели дорожной конструкции являются основой разработки интеллектуального сегмента диагностики механического состояния дорожной конструкции.

Список литературы

1.Горелышева Л.А. Новые эффективные методы ремонта, содержания и совершенствования асфальтобетонных покрытий / Инфор-

мавтодор. – М., 2006. – 104 с.

2.Кычкин В.И. , Юшков В.С. Разработка методики вибродиагностики дорожных конструкций // Прогрессивные технологии в транспортных системах: материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. – Орен-

бург, 2009. – С. 216–223.

3.Кочетков А.В, Суслиганов П.С. Устройство шероховатых поверхностных слоёв на покрытиях автомобильных дорог и мостовых сооружений. Автомобильные дороги и мосты / Информавтодор. – М., 2005. – Вып. 3. – 100 с.

4.Немчинов М.В. Устройство шероховатых слоёв износа // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2001. – № 2. – С. 13–14.

5.Корочкин А.В. Изучение воздействия движущегося транспортного средства на конструкцию дорожной одежды // Строительные материалы. – 2011. – № 1. – С. 28–29.

6.Лугов С.К. Противоречия с реальностью // Автомобильные дороги. – 2012. – № 2 (973). – С. 49–52.

7.Прозорова Л.А. Разработка составов и прогнозирование долговечности щебеночно-мастичного асфальтобетона на шлаковых заполнителях: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Волгоград, 2012. – 22 с.

8.Ремонт и содержание автомобильных дорог: справочник-эн- циклопедия дорожника. Т. II / А.П. Васильев, Э.В. Дингес, М.С.Коганзон [идр.]; подред. А.П. Васильева/ Информавтодор. – М., 2004. – 507 с.

9.Сильянов В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог. – М.: Транспорт, 1984. – 287 с.

290