Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы проектирования автомобильных дорог»

Скачать 0.49 Mb.

Название	Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы проектирования автомобильных дорог»
страница	5/6
Тип	Методическое пособие

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Методическое пособие

1 2 3 4 5 6

Лабораторная работа №7 Оценка сцепных качеств дорожного покрытия

1. Цель работы.

Сцепные качества дорожных покрытий существенно влияют на условия и безопасность движения, а следовательно, на скорость автомобилей и эффективность работы автомобильного транспорта. Оценка сцепных качеств необходима как при приёмке дороги в эксплуатацию, так и в процессе эксплуатации. Сцепные качества покрытия характеризуются коэффициентом продольного сцепления и косвенно – шероховатостью поверхности, оцениваемой по средней глубине неровностей макрошероховатости.

Оценка сцепных качеств включает: измерение величины коэффициента сцепления, измерение шероховатости поверхности покрытия и оценку стабильности коэффициента сцепления. Прогноз изменения сцепных качеств выполняется исходя из закономерностей изменения макрошероховатости дорожного покрытия под воздействием колёс проходящих по дороге автомобилей.

Целью работы является оценка сцепных качеств дорожного покрытия на момент измерения, прогноз вероятного изменения коэффициента сцепления на ближайшую перспективу и определение срока проведения ремонтных работ.
2. Необходимые приборы и оборудование:

а) прибор “песчаное пятно”;

б) профилограф Союздорнии;

в) лаборатория контроля ровности и сцепления КП-511 ПКРС-2;

г) портативный прибор ППК-2;

д) линейка;

е) рамка размером 0,1*0,1 м;

ж) термометр.
3. Порядок выполнения работы.

Оценка шероховатости включает:

а) измерение глубины неровностей (впадин) макрошероховатости;

б) оценку однородности макрошероховатости по глубине;

в) измерение длины неровностей макрошероховатости;

г) Оценку равномерности распределения щебня на поверхности покрытия.

Показателями шероховатости поверхности покрытия являются: Н_ср – средняя глубина неровностей макрошероховатости; С_н – коэффициент вариации глубины неровностей; l – средняя длина неровностей макрошероховатости; С_м – коэффициент вариации распределения щебня на поверхности покрытия дороги.

Измерение глубины неровностей макрошероховатости покрытия осуществляют методом песчаного пятна. Для измерения этим методом на покрытие из мерных стаканчиков высыпают мелкозернистый песок. Объём песка назначается в зависимости от типа шероховатости: для мелкошероховатого покрытия – 10 см³, среднешероховатого – 25 см³, крупношероховатого – 50 см³. Песок распределяют по кругу плоским диском до тех пор, пока нижняя плоскость диска не начнёт касаться выступов шероховатости и весь песок не заполнит впадины в покрытии. После этого производят не менее четырёх измерений диаметра круга и вычисляют среднее арифметическое значение диаметра (Д_ср). Полученное значение Д_ср используют для определения площади песчаного пятна (S_n).

Среднюю глубину неровностей макрошероховатости рассчитывают по формуле:

где V_n – объём песка, см³.

Измерения глубины неровностей производится не менее трёх раз в одном месте на расстоянии 0,5 - 1,0 м друг от друга. Общее количество измерений на участке должно быть не менее девяти (не менее чем в трёх местах). Результаты измерений записываются в таблицу 4.1.

Определение длины неровностей макрошероховатости осуществляется на основе профиля поверхности покрытия, получаемого при помощи профилографа Союздорнии. Профили снимаются в местах измерения глубины неровностей песчаным пятном. По профилям определяют среднее расстояние между вершинами соседних выступов.

Равномерность распределения щебня по поверхности покрытия определяется с помощью прямоугольной рамки 0,1*0,1 м, в пределах которой подсчитывается количество зёрен щебня. Количество измерений на участке дороги должно быть не менее шести.

Коэффициент сцепления измеряется при помощи ходовой лаборатории ПКРС-2, оборудованной прибором ПКРС-2 или портативным прибором ППК-2. Прибором ПКРС-2 измеряют коэффициент сцепления на мокром покрытии по каждой полосе движения при скорости 60 км/ч. Измерения осуществляются при полном затормаживании колёса прицепного прибора. Измерительное колесо размером 6,45-13 с внутренним давлением воздуха 0,17 МПа должно иметь протектор без рисунка (“лысую” шину). В момент измерения толщина водной плёнки на покрытии должна быть порядка 1 мм. В процессе измерений фиксируют температуру воздуха.

Прибор ППК-2 состоит из двух резиновых имитаторов и толкающих тяг, соединённых с подвижной муфтой и опорной штангой. Показания регистрируются по шкале прибора после сбрасывания груза, при ударе которого по муфте происходит скольжение имитаторов по поверхности покрытия. При использовании прибора ППК-2 производят не менее трёх измерений на одном месте и не менее девяти измерений на участке.

4. Обработка результатов измерений.
По результатам измерений шероховатости вычисляют среднее арифметическое значение глубины неровностей макрошероховатости (Н_ср), среднеквадратичное отклонение (σ_н) и коэффициент вариации (С_н):

где n – общее количество измерений.
Уравнения (4.2) – (4.4) используют и для обработки результатов измерений длины неровностей макрошероховатости, равномерности распределения щебня по поверхности покрытия и коэффициента сцепления.

Полученное среднее значение длины неровностей макрошероховатости не должно превышать 40 мм. Превышение этой величины допускается не более чем на 5 мм в 20% случаев.

Полученное среднее значение коэффициента сцепления и глубины неровностей макрошероховатости сравниваются с нормативными требованиями, представленными в таблице 4.2. Значения коэффициента сцепления следует приводить к расчётной температуре +20 ⁰С, вводя поправку, значения которой приведены в таблице 3.

Примечание. В числителе даны значения для I и V, а в знаменателе для II – IV дорожно-климатических зон.

Измерение сцепных качеств в процессе службы покрытия главным образом зависит от состава и интенсивности движения, от типа асфальтобетона и крупности щебня, использованного для строительства поверхностной обработки.

Задавшись периодом эксплуатации (например, Т=1 год), можно спрогнозировать изменение сцепных качеств покрытия к концу данного периода. Для этого необходимо определить суммарное количество автомобилей, прошедших по одной полосе движения за период эксплуатации. Указанные данные используются из лабораторной работы № 1. Вся транспортная нагрузка приводится к расчётной – группе А. Коэффициенты приведения принимают в соответствии с Инструкцией ВСН 46-83. Суммарное количество автомобилей, прошедших по одной полосе движения, может быть определено по формуле:

где N – приведённая к группе А интенсивность движения по одной полосе, авт/сут; Т=1 год расчётный период эксплуатации.

Уменьшение шероховатости покрытия в процентах к первоначальному значению (ΔН) определяется по номограмме.

Шероховатость к концу прогнозируемого периода определяется по формуле:

где Н_н – глубина неровностей макрошероховатости поверхности покрытия на момент измерения.
Вероятную величину коэффициента сцепления к концу прогнозируемого периода можно определить, используя корреляционную зависимость между шероховатостью коэффициентом сцепления.

В выводах по работе отмечается соответствие сцепных качеств покрытия нормативным требованиям на момент измерений, а также к концу прогнозируемого периода. Принимается решение о сроках проведения мероприятий по повышению сцепных качеств покрытия, назначается вид ремонтных мероприятий.

Приложения
Пример оформления лабораторной работы по определению коэффициента влагопроводимости грунтов.

1. Экспериментальное определение коэффициента влaгопроводности супеси пылеватой

таблица 3.1

Исходные данные

W₀ %	δ₀ г/см³	Р_Ф (г)	h_расч см	W_ВС %	Р_ВС г	Q_В г	Р_гр г
10	1,65	388,20	10	0,4	700	69,7	716,3

таблица 3.2

Определение плотности гpyнтовогo цилиндра до и после обрезания и после водонасыщения

Параметры гpyнтовогo цилиндра			до обрезания	после обрезания	после водонасыщения
Высота грунтового цилиндра (см)		h₁	9,96	8,58	8,56
		h₂	9,98	8,56	8,54
		h₃	9,95	8,54	8,58
		h_гр.цил.	9,96	8,56	8,56
Вес грунтового цилиндра (г)	с формой	Р	1100,05	999,30	1013,13
Вес грунтового цилиндра (г)	без формы	Q_гр.цил.	712,05	611,30	625,13
Плотность грунтового цилиндра (объёмный вес келета) г/см3		δ₀	1,838	1,836	1,836

таблица 3.3

Показания кондуктометра

Время водонасыщения τ = 27 мин. (0,45ч.)

τ	9:45	9:47	9:49	9:51	9:53	9:55	9:57	9:59	10:01
R	21	22	23	24	25	26	27	28	30
τ	10:03	10:05	10:07	10:08	10:09	10:10	10:11	10:12
R	30	31	31	30	30	28	27	24
τ
R

τ – показания секундомера или часов; R - показания кондуктометра

$c:\documents and settings\маркуц в м\мои документы\коэфф. влагопроводности (в рис)\стр. 30.tif$
$c:\documents and settings\маркуц в м\мои документы\коэфф. влагопроводности (в рис)\стр. 31_1.tif$
$c:\documents and settings\маркуц в м\мои документы\мои сканированные изображения\2010-06 (июн)\номограммы для определ. вл. гр..tif$

«Автомобильные дороги» N 4, 1985 г.

УДК 625.73:624.131
В. М. МАРКУЦ (Тюменский ИСИ)

Определение коэффициента капиллярной диффузии в rpyнтax земляного полотна

Прогнозироваиие расчетной влажности грунтов земляного полотна имеет большое значение при проектировании дорожных конструкций. К настоящему времени разработаны практические методы определения влажности грунтов, основанные на феноменологической теории миграции влаги.

Методы определения коэффициента капиллярной диффузии (коэффициента диффузивности) в режиме стационарного увлажнения хотя и достаточно точны, но трудоемки, требуют высокой квалификации исполнителей и продолжительны по времени (десятки суток). Поэтому многие дорожные научно-производственные лаборатории используют методы нестационарного режима увлажнения. Эти методы хотя и недостаточно точны, но менее трудоемки, длительностъ опыта не превышает нескольких суток, а от исполнителя требvется минимальная подготовка.

Одним из наиболее широко распространенных. но не лишённым недостатков, является метод проф. И. А. Золотаря [1]. Основным его недостатком является невоспроизводимость опытов в одной и той же серии экспериментов и нерепрезентативность результатов. Это проявляется в большом разбросе полученных данных. Поэтому целью настоящей работы было уточнение методики лабораторного определения коэффициентов влагопереноса. При этом была уточнена техника лабораторного эксперимента, разработана методика обработки результатов опытов, установлены основные закономерности, определяюшие величину коэффициентов влагопереноса в зависимости от вида грунта и начальных условий.

Первые же опыты, проведённые в 1975 г. с мелким пылеватым песком, выявили перечисленные недостатки. В последующем была обнаружена зависимость полученных результатов от условий увлажнения, в частности от условий контакта грунтового образца с водой и времени увлажнения. В качестве промежуточного фильтра между грунтовым образцом и водой были испробованы многие материалы, в том числе и крупные пески. К тому времени были разработаны специальные методы обработки результатов экспериментов, которые позволяли исключать каждый из действующих факторов. Поэтому применение крупных песков в качестве фильтра впервые дало удовлетворительные результаты. К этому выводу, очевидно одновременно с нами пришел и Э. Д. Ершов [2].

Определение времени увлажнения (поскольку время является основным фактором нестационарных методов) явилось очередной задачей. Критерием достаточности увлажнения, как это явствовало из начальных и граничных условий, при которых получено выражение для определения коэффициента влагопереноса, является появление фронта влаги на верхнем торце грунтового образца. Были испробованы различные датчики и приборы для регистрации появления фронта увлажнения на верхнем торце грунтового образца, свидетельствующего о конце увлажнения и прекращении опыта. Наиболее приемлемым оказался метод, основанный на измерении сопротивления между двумя электродами игольчатого датчика на верхнем торце образца. Для повышения чувствительности замес грунта готовился на дистиллированной воде, а увлажнение осуществляли обычной водой, в которой присутствуют ионы солей. Для исключения явления поляризации электродов в качестве регистрирующего прибора использовали мост переменного тока. Это существенно повысило точность опытов. На фотографии (1) показана установка для определения коэффициента капиллярной диффузии (коэффициента диффузивности).

сканирование0007

Фото 1 Установка для определения коэффициента капиллярной диффузии (коэффициента диффузивности)

Известно, что при уплотнении грунтового образца плотность на торцах выше. Серией специальных опытов была установлена закономерность изменения плотности по длине образца. Поэтому было рекомендовано срезатъ с нижнего торца cлой в 1.5-2 см. а с верхнего - в 1 см.

К этому времени анализом размерностей было установлено влияние различных факторов на величину коэффиuиента диффузии. Оказалось, например, что при положительных температурах в режиме изотермического увлажнения температура оказывает незначительное влияние. Это было экспериментально подтверждено также В.А. Кудрявцевым и Э. Д. Ершовым [3]. Этим же методом (анализом размерностей) была установлена математическая модель времени увлажнения грунтового образца.

Путем обработки результатов многочисленных экспериментов (178 опытов) с помощью ЭВМ были установлены закономерности. Для мелких пылеватых песков и супесей:

W_ср/W_T = O,83 + 0,537 (W₀/W_T) - 0,4651(δо/δ_max); ……… (1)

W_Н/W_Т = 1,7+0,1723( W₀/W_T) - 1,1184 (δо/δ_max) ……… (2),

где

W_ср - средняя влажность грунтового образца; W_Т - влажность предела текучести;

δ₀ - начальная плотность скелета грунта; δ_max - максимальная плотность скелета грунта; W_Н - влажность на нижнем торце образца.

Среднее квадратическое отклонение составляет О.О2; коэффициент детерминации 0,89; А = 615·10³,

Для суглинистых грунтов

W_ср/W_T = 0,83 + 0,6267 (Wo/W_T) - 0.608(δо/δ_max); ……… (3)

W_Н/W_Т = 1,633+0,193 (Wo/W_T) - 1,1328 (δо/δ_max), ……… (4)

Среднее квадратическое отклонение составляет 0.02; коэффициент детерминации 0.9; А = 369·10³.

Так как высота впитывания - детерминированная величина (равна примерно 8 см), то окончательный вид формул для мелких пылеватых песков и супесей:

для суглинков:

где D_к - обобщенный коэффициент капиллярной диффузии (м²/сек); (Wδ)o - начальная объемная влажность грунтового образца – (кг/м³).

Чтобы перевести размерность коэффициента капиллярной диффузии из (м²/сек) в (см²/час), его необходимо умножить на 3,6 _* 10⁷. Тогда формулы 5 и 6 примут вид:

для мелких пылеватых песков и супесей:

для суглинков:

где D_к - обобщенный коэффициент капиллярной диффузии (см²/час).

Теоретический анализ ошибок измерений [4] показал, что погрешность эксперимента составляет 20-40%, а погрешность эмпирических формул около 50 %. Это не столь уж большая ошибка, как может показаться, если учесть, что ранее опыты разнились на порядок и более. Были испытаны немногие виды грунтов, поэтому эмпирические формулы нуждаются в уточнении. Одновременно была разработана такая методика обработки экспериментальных данных, которая позволяла проводить контроль и выбраковку сомнительных экспериментов [5].

Из теории подобия и моделирования [6] известно, что если физические процессы модели и изучаемого объекта одинаковы, то критерии подобия их равны. После соответствующих преобразований был найден масштабный коэффициент для перехода от коэффициента диффузивности, полученного в лабораторных условиях, к коэффициенту диффузивности в натуральных условиях. Так, для глинистых грунтов масштабный коэффициент равен 1, для несвязных грунтов (мелких пылеватыx песков и супесей) - 0,I - 0,2.

Для проверки этих положений и уточнения масштабных коэффициентов путем решения обратной задачи были определены величины коэффициентов диффузивности по данным измерений влажности грунтов земляного полотна. В основу был положен метод профессора И.А. Золотаря [1]. Для расчета коэффициентов диффузивности были использованы натурные данные о влажности мелких пылеватых песков и супесей. а также суглинков (с пределом текучести 28-34 %), полученные при обследовании нефтепромысловых дорог Западной Сибири. После обработки результатов на 24 стационарных постах получены следующие значения коэффициента диффузивности: для мелких пылеватых песков 4,5-6 см²/ч., для супесей 2,5-3,5 см²/ч, для суглинков 1.5-2,4 см²/ч. Сопоставление с лабораторными данными позволило сделать заключение о величине масштабных коэффициентов, которые подтвердили ранее полученные на основе теории подобия и моделирования данные.

1 2 3 4 5 6

	Стандартное задание 7 Расширенное задание 8 Рекомендации по выполнению... Данное методическое пособие представляет собой руководство по установке и настройке необходимого программного обеспечения и выполнению...		Рабочая программа дисциплины «Основы проектирования дорог» Программа обсуждена на заседании кафедры Проектирования автомобильных дорог и мостов
	Методическое пособие по выполнению курсовых работ по дисциплине «web-дизайн... Методическое пособие по выполнению курсовых работ по дисциплине «Web-дизайн и Web-программирование» для студентов очной и заочной...		Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ... Учебно-методическое пособие предназначенодля студентов 3 курса, обучающихся по профессии 23. 01. 03 Автомеханик. Пособие содержит...
	Коновалов В. М. К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине... К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Прикладное программное обеспечение». Выпуск М.: Мгту га, 2002 г. 36 с		Методическое пособие по выполнению курсового проекта по дисциплине... Методическое пособие предназначено студентам при выполнении заданий по курсовому проекту и преподавателям для руководства курсовым...
	Учебно-методическое пособие по выполнению письменных работ по учебной дисциплине Красноярск Б 948 Преступления против общественной безопасности и общественного порядка: Учебно-методическое пособие по выполнению письменных...		Автор, заглавие (дата поступления) Арестова, Анна Владимировна. Теоретические основы автоматизированного управления. Автоматизация обогатительных фабрик [Текст] : учебно-методическое...
	Автор, заглавие (дата поступления) Арестова, Анна Владимировна. Теоретические основы автоматизированного управления. Автоматизация обогатительных фабрик [Текст] : учебно-методическое...		Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ для... Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ для студентов по специальности 13. 02. 11 «Техническая эксплуатация...
	Учебно-методическое пособие к выполнению практических работ по дисциплине... ...		Методическое пособие по выполнению лабораторных работ Томск, 2014 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Огбоу спо «ряжский дорожный техникум» методические указания по выполнению... ПМ. 01 Участие в изыскании и проектировании автомобильных дорог и аэродромов по специальности 08. 02. 05 Строительство и эксплуатация...		Учебное пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Микропроцессорная техника» Разработка прикладного программного обеспечения для микропроцессорных систем на основе микроконтроллера
	Учебное пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Микропроцессорная техника» Разработка прикладного программного обеспечения для микропроцессорных систем на основе микроконтроллера		Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по курсу... ...

Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы проектирования автомобильных дорог»

Лабораторная работа №7 Оценка сцепных качеств дорожного покрытия

Похожие: