книги / Техническое нормирование макрошероховатости дорожных покрытий автомобильных и лесовозных дорог

СОДЕРЖАНИЕ

1.АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЯ,

2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАКРОШЕРОХОВАТОСТИ

3

3.2.Автоматизацияобработкиданныхизмерений для определения

иконтролягеометрических параметровмакрошероховатости

4

5

6

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы во многом определяется необходимостью обеспечить требуемый уровень качества автомобильных и лесовозных дорог и безопасности дорожного движения в соответствии с Федеральными законами «Об автомобильных дорогах и дорожной деятельности», «О техническом регулировании», Техническим регламентом «О безопасности зданий и сооружений», обязательным перечнем ГОСТов и СНиПов, касающихся минимального уровня риска для автомобильных и лесовозных дорог, включенных в качестве обязательного приложения к последнему закону, а также Техническому регламенту Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог».

По статистике при улучшении качества сцепления колеса с дорожным покрытием снижается количество ДТП по причине дорожных условий. Существует зависимость между геометрическими параметрами шероховатости поверхности и значениями коэффициента сцепления. Создание макрошероховатой поверхности является главным способом повышения сопротивления скольжению шин по дорожному покрытию, что обеспечивает требуемые значения коэффициента сцепления и скольжения. Поэтому доминирующими показателями дорожного покрытия с точки зрения триботехники являются геометрические параметры макрошероховатости. Разные текстурные неровности покрытия имеют отличительные особенности. Назначая параметры макрошероховатости, необходимо принимать во внимание, что на изменение коэффициентов сцепления влияет не только изменение средней глубины впадин и средней высоты активных выступов шероховатости, но также изменение и вариативность диапазона (статистическое распределение) высоты активных выступов.

К макрошероховатым дорожным покрытиям относятся шероховатые поверхностные обработки (ШПО), втапливание черненного щебня в литой асфальтобетон ездового полотна мостовых сооружений, покрытия противоскольжения различных цветов, покрытия пешеходных мостов, противогололедные дорожные покрытия с максимальной макрошероховатостью, взъезды для маломобильных групп населения, покрытия «музыкальных» дорог и др.

Макрошероховатые дорожные покрытия являются самостоятельными конструктивными элементами автомобильных дорог и мостовых

7

сооружений, которые должны проектироваться и устраиваться с целью снижения аварийности на дорогах, повышения комфортности, устойчивости и интенсивности движения, обеспечения требуемого скоростного режима транспортных средств. Покрытия также должны гарантировать минимальное загрязнение прилегающей к дороге местности, обеспечивать ремонтопригодность и межремонтные сроки службы, простоту содержания и экономичность.

Изменение макрошероховатости дорожного покрытия определяет изменение коэффициента сцепления – важнейшего транспортноэксплуатационного показателя автомобильной дороги, обусловливающего устойчивость контакта шины транспортного средства с покрытием. Макрошероховатость обеспечивают зерна минерального материала, равномерно распределенные по поверхности дорожного покрытия и формирующие разные текстуры в виде выступов и впадин.

Профиль макрошероховатых дорожных покрытий определяется геометрией щебня, его количеством и составом по фракциям, характером распределения. Определение макрошероховатости проводится при помощи параметров высоты (вертикально) и шага (горизонтально, продольно и поперечно) неровностей. Неопределенность использования в расчетах только средних глубин впадин шероховатостей объясняется неравномерностью разброса заполнения межзерновых промежутков вяжущим. Замечено, что это не влияет на изменение коэффициентов сцепления, т.е. не зависитот высоты заполнениявяжущим впадин между зернамищебня.

Критический анализ современных зарубежных (европейских и американских) стандартов по определению геометрических параметров макрошероховатости дорожных покрытий показал их недостаток, выразившийся в применении традиционных подходов к определению показателей ровности. Сделан вывод о сильной зависимости изменения полученных результатов от изменения базы измерения. Результат измерения, полученный согласно этим стандартам, не является инвариантом по отношению к базе измерения. В существующей литературе не решен вопрос о нерегулярных текстурах и применении статистического анализа. Объемный метод определения макрошероховатости может быть использован только длявновьустроенныхмакрошероховатыхдорожных покрытий.

В России известен ГОСТ 2789–73 «Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения», предназначенный для машиностроительной отрасли. На возможность его использования в строительстве и эксплуатации автомобильных дорог давно указывали

8

многие ученые, но не было подробного анализа его положений, параметров и характеристик, которые отвечают за геометрию макрошероховатых поверхностей автомобильных дорог и значимо коррелируют

стребуемыми триботехническими характеристиками.

Внастоящее время объемы дорожных работ по поверхностной обработке и устройству тонких слоев износа весьма значительны и имеют тенденцию к увеличению. Повышение эффективности при производстве этих работ требует оптимизации всего комплекса задач по вопросам нормирования, технологии устройства и контроля макрошероховатых дорожных покрытий. Поэтому решение этой сложной проблемы является актуальным для дорожного хозяйства России.

Объект исследований – геометрические параметры глубин впадин и активных выступов макрошероховатых дорожных покрытий.

Предмет исследования – совокупность теоретических, методологических и практических аспектов оценки нормирования геометрических параметров макрошероховатости дорожных покрытий.

Вопросами нормирования и устройства макрошероховатых дорожных покрытий занимались в Федеральном дорожном агентстве, ФГУП «РОСДОРНИИ», Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ), ОАО «ГИПРОДОРНИИ», ФГУП «СОЮЗДОРНИИ», ОАО «РОСДОРТЕХ», ОАО «КАЗДОРНИИ», СГТУ, ВГАСУ, СибАДИ, ООО «ЛипецкНИЦстройпроект», ООО «Зиракс» и других организациях. Известны научные работы В.А. Астрова,

А.П. Васильева, В.Ю. Гладкова, И.Е. Евгеньева, М.Л. Ермакова, Б.Б. Каримова, А.В. Кочеткова, Ю.В. Кузнецова, М.В. Немчинова, И.Г. Овчинникова, П.И. Поспелова, Л.Г. Паниной, С.И. Романова, Ю.В. Сафонова, А.А. Сербиненко, В.В. Столярова, А.А. Сухова, А.В. Чванова, А.А. Шевякова и других. Известны также исследования дорог и мостов Франции, США, Канады, Швеции, Финляндии и ряда других стран. В качестве основного издания по этому вопросу следует назвать двухтомник профессора МАДИ М.В. Немчинова «Текстура поверхности дорожных покрытий» (2010 г.), а также вышедшую в 2015 году монографию «Совершенствование методов нормирования макрошероховатых дорожных покрытий с учетом безопасности дорожного движения» А.В. Кочеткова, А.В. Чванова и Л.В. Янковского.

Целью настоящего исследования является повышение качества проектирования и устройства макрошероховатых дорожных покрытий

9

на основе совершенствования методов технического нормирования

иразработки инвариантных статистических параметров. Для этого поставлены следующие научные задачи:

1)рассмотреть основные существующие способы и методы технического нормирования, проектирования и устройства макрошероховатых дорожных покрытий и контроля качества работ;

2)предложить и обосновать новые геометрические параметры макрошероховатости дорожного покрытия с учетом статистического распределения глубин впадин и активных выступов щебня;

3)сформировать основные подходы оценки неоднородности распределения фракционированного щебня на дорожном покрытии; предложить и обосновать оценку вариативности (неоднородности, вероятности нежелательного события) – числового ряда измерений макрошероховатого дорожного покрытия в виде статистического инварианта;

4)выбрать близкий аналог из существующих математических моделей для описания статистического распределения активных выступов

иглубин впадин макрошероховатости относительно уровня вяжущего;

5)разработать методы технического нормирования и проектирования макрошероховатых покрытий автомобильных и лесовозных дорог и ездового полотна мостовых сооружений;

6)применить теоретико-вероятностный подход для оценки риска недостижения требуемых параметров качества макрошероховатых дорожных покрытий;

7)усовершенствовать методы автоматизированного контроля геометрических параметров макрошероховатости дорожных покрытий;

8)разработать новый метод устройства ШПО и тонких слоев износа с применением новых композитных материалов и составов смесей

ипредложить методику оценки качества работ с учетом новых методов технического нормирования.

Научная новизна – разработка и реализация нового принципиального комплексного подхода к оценке статистических инвариантов геометрии макрошероховатых дорожных покрытий.

Новые научные результаты состоят в следующем:

1)сформированы основные подходы и разработана теоретическая основа оценки неоднородности и сегрегации распределения фракционированного щебня на дорожном покрытии при устройстве и эксплуатации макрошероховатого дорожного покрытия; предложена и обоснована оценка вариативности (неоднородности, вероятности нежелатель-

10