Н. В. Кужель основи експлуатації



Pdf просмотр
Сторінка2/14
Дата конвертації16.01.2017
Розмір2.8 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
1.2. Показники роботи автомобільного транспорту
1.2.1. Транспортні показники
Вантажообіг — показник роботи транспорту щодо перевезення вантажів. Визначається як сума добутків кількості тонн перевезеного вантажу (
i
m
) на відповідну відстань
i
l
i
-м видом транспорту (т·км):
i
i
l
m
W
1
Вирізняють тарифний та експлуатаційний вантажообіг. У розрахунку тарифного вантажообігу за відстань і беруть тарифну (мінімальну) відстань між пунктами перевезення. Експлуатаційний вантажообіг ураховує фактичну пройдену відстань (з відхиленнями від оптимального маршруту, дозаправленням, об’їжджанням заторів і перекритих вулиць, заїжджанням у пункти харчування. Найчастіше заробітна плата водіїв залежить від виконаного вантажообігу
Пасажирообіг (
2
W
) — показник роботи транспорту щодо перевезення пасажирів. Визначається як сума добутків кількості пасажирів
на відповідну відстань
i
l
i
-м видом транспорту (пас.·км):
i
i
l
N
W
2
Обсяг перевезень — обсяг вантажів, що їх перевозить автотранспорт підприємства, регіону, республіки за певний період часу. Розрізняють загальний обсяг перевезень і обсяг перевезень транспортом загального користування.
Середня дальність перевезень — визначається як частка відділення вантажообігу на загальний обсяг перевезень G
заг
:
l = W
i
/G
заг

Ділянкова швидкість автомобіля характеризує середню швидкість автомобіля на окремій ділянці дороги. Залежить від геометричних параметрів дороги.
Середньотехнічна швидкість визначається середньою швидкістю, яку проїжджає автомобіль за одиницю часу. Середньотехнічна швидкість є важливим критерієм роботи автотранспорту, що впливає на його продуктивність і собівартість перевезень.
Середньо-експлуатаційна (комерційна) швидкість визначається як частка відділення загального пробігу автомобіля на час його роботи. Характеризує швидкість доставки вантажів до місця призначення. Техніко-економічні показники

Продуктивність автомобіля — обсяг вантажної роботи, яку виконує автомобіль за певний період (рік. Визначається в т·км/рік за формулою П
0 1
3 2
1
t
k
l
k
k
k
m
l
n
П
n
a
n
n
,
де
n
n
кількість робочих годину році
n
l

середній пробіг за один рейс, км
a
m
вантажопідйомність автомобіля, т
3 2
1
,
,
k
k
k

коефіцієнти використання пробігу, корисного часу і вантажопідйомності автомобіля відповідно
середня швидкість руху, км/год;
0
t

простої машину пунктах завантажень і розвантажень за один рейс, год.

16
Собівартість перевезень — вартість (у гривнях) перевезення одиниці вантажу (т) на 1 км. Визначається за формулою С = С
заг
/ П,
де С
заг

зведені річні витрати на придбання автомобіля, його експлуатацію, будівництво й експлуатацію доріг, грн; П

річна продуктивність автомобіля, т·км/р. Приведені річні витрати обчислюють за формулою
В
пр
= ВВ+ ВВ+ (В
а
+ В
д
) + В, де В 1
— приведені витрати на придбання рухомого складу і його залишкова вартість ВВ приведені витрати на будівництво доріг і на капітальні та поточні відновлювальні ремонти Впри- ведені витрати на капітальні та середні ремонти транспортного засобу В
а
— приведені витрати на експлуатацію автомобілів В
д
— приведені витрати на поточний підтримувальний ремонті утримання доріг В
— приведені збитки від дорожньо-транспортних пригод. Собівартість транспортних перевезень залежить від багатьох факторів. Наприклад, у централізованих перевезеннях коефіцієнт використання пробігу
1
k
дещо зменшується, а коефіцієнт використання робочого часу різко збільшується, у результаті чого продуктивність автомобіля зростає. З іншого боку, чим якісніше покриття, тим вища швидкість, атому й більша продуктивність автотранспорту. Собівартість із підвищенням продуктивності зменшується.
1.2.3. Інтенсивність руху транспортних засобів
Під інтенсивністю руху розуміють кількість транспортних засобів, що проходять через дану ділянку дороги за одиницю часу (рік, день, годину. Інтенсивність руху на окремих ділянках дороги має важливе значення для визначення відповідності категорії дороги фактичному транспортному завантаженню, призначенню заходів з ремонту та утримання дороги, засобів організації руху. Облік транспортних засобів на дорогах здійснюється з метою одержання й нагромадження інформації про загальну їх кількість, а також про кількість окремих груп рухомого складу в загальному транспортному потоці. Дані обліку інтенсивності та складу руху потрібні для встановлення відповідності технічних і транспортно- експлуатаційних показників дороги до наявної інтенсивності руху

17 призначення категорії дороги і конструкції дорожнього одягу визначення перспективних інтенсивності і складу руху наукового планування перевезення зі складанням маршрутів і графіків перевезень планування ремонтів доріг, обсягів і термінів їх виконання

техніко-економічного обґрунтування розміщення транспортних мереж розроблення заходів з раціональної організації руху і підвищення безпеки руху. Облікові пункти розміщуються на підходах до завантажених перехресть доріг, під’їздах до адміністративних центрів і великих населених пунктів, залізничних станцій, аеропортів тощо. Для міжнародних доріг з метою визначення кількості транспортних засобів їх поділяють на п’ять груп за вантажопідйомністю менше ніж 1,5 т, 1,5...3 т більше ніж 3 т важкі вантажні автомобілі з причепами сідельні тягачі автобуси. Для інших шляхів — на шість груп легкі вантажні автомобілі (менше ніж 2 т середні вантажні автомобілі (2,1...5 т важкі (5,1...8 т дуже важкі (більше ніж 8 т легкові автобуси. Періодичність і тривалість обліку руху визначається чинними інструкціями. На всіх дорогах державного значення, а також на важливих обласних і місцевих облік має здійснюватися вибірковим способом регулярно протягом року двічі на місяць, неперервно протягом доби. Для інших дорог облік здійснюють 7...10 днів протягом год щодня з 7 00
до 23 00
. Результати обліку руху обробляють у такому порядку визначають характеристики руху розраховують середньорічну добову інтенсивність і розрахункову інтенсивність руху. Періодичні коливання інтенсивності руху, що відбуваються протягом дня, тижня і року, установлюються за допомогою коефіці-

18
єнта нерівномірності. Він визначається для кожної ділянки обліку на підставі даних про середньодобову інтенсивність руху в буденні, вихідні дні і в місяці перед відпустками. Цей коефіцієнт ураховує специфічні для дороги, регіону, країни і пов’язані з рухом особливості. Від фактичної інтенсивності
i
N
до розрахункової N
p
перехо- дять за формулою
i
i
p
k
N
N
, де
i
N
— інтенсивність руху окремих типів транспортних засобів
i
k
— коефіцієнти приведення, для легкових автомобілів 1,0; для вантажних 1,5...3,5 залежно від вантажопідйомності. Обладнання для автоматизованого обліку містить два основні елементи детектор (сенсор, датчик, який реєструє наявність або проходження транспортного засобу, і лічильник накопичення одержаних сигналів. Основні методи автоматизованого визначення параметрів транспортного потоку

контактно-механічні: зважувальні, пневматичні, електроконтактні, ємнісні, вібраційні

магнітно-індуктивні: петльові зі штучним електромагнітним полем, з використанням магнітного поля Землі, магнітні зондувальні імпульси фотоелектричні, інфрачервоні, ультразвукові, радіолокаційні, лазерні за випромінюванням автомобіля інфрачервоне (теплове) випромінювання двигуна, шум двигуна, вихлопні гази. Найбільшого поширення в країнах колишнього СНД набули індуктивні петльові детектори транспорту (АСД-5, ДТ-М, СИД-1М). Лічильники дають змогу вести облік руху щодо двох груп транспортних засобів — легкових і вантажних. Поділ між ними відбувається за амплітудою сигналу — легкові автомобілі створюють більший сигнал, оскільки кузову них розміщений ближче до покриття дороги, де вмонтовані датчики. Під час візуального спостереження в картку обліку дорожнього руху після проходження кожного автомобіля у відповідній графі роблять позначку «1», після проходження автопоїзда — «0» і т. д. Облікові картки ведуть на кожну годину окремо. Якщо треба визначити і напрямки руху транспортних потоків (наприклад, у містах, необхідно реєструвати також номери автомобілів. При цьому зазначимо, що обробка таких даних — справа дуже копітка, і її доцільно виконувати за допомогою ЕОМ.

19 Останніми роками виникла потреба реєструвати також навантаження, що передається на одяг дороги задніми колесами вантажних автомобілів. Це важливо для запобігання передчасному руйнуванню одягу перевантаженими транспортними засобами. У деяких країнах допустиме навантаження назадню вісь автомобіля становить т (в Україні 10 та це еквівалентно збільшенню розрахункового навантаження на одягна. Для прогнозування інтенсивності руху використовують екстраполяційні формули, найчастіше геометричну й експоненційну
;
1 0
t
t
g
N
N
bt
a
N
t
exp
, де
t
N
— прогнозована інтенсивність руху на
t
-му році
0
N
початкова інтенсивність руху gкоефіцієнт щорічного приросту інтенсивності руху t розрахунковий період, років. Найскладніше визначити коефіцієнти a і b, значення котрих, як правило, знаходять методом середніх або найменших квадратів
(МНК), які є в програмному забезпеченні ПЕОМ. Загальноприйнятим показником, що характеризує кількість циклів «навантаження-розвантаження» дорожньої конструкції, які зумовлюють виникнення і наростання в конструкції втомних процесів, є інтенсивність руху і його склад. Проте ці параметри не залишаються постійними в часі, що унеможливлює розв’язання низки завдань з експлуатації доріг, пов’язаних зі змінами в часовому просторі. Тому в дорожню науку і практику був запроваджений новий термін —
вантажний режим роботи дороги, під яким розуміють інтенсивність, склад руху на дорозі і закономірності зміни їх у часі. Існує чотири типових вантажних режими роботи дороги Стійкий режим — характерний для доріг, що обслуговують райони, де немає ознак дальшого розвитку господарської й соціальної сфер (рис. 1.3). Режим з лінійним зростанням руху — характерний для доріг, що обслуговують райони зі стійкими темпами розвитку господарської діяльності (рис. 1.4).

N(t)
N
0 0
N(t) = N
0
= const
t Рис. 1.3. Стійкий режим роботи дороги

20 Режим зі зростанням руху за геометричною прогресією — характерний для доріг опорної мережі (категорій Е, М, А, які характеризуються стійкою структурою користувачів доріг (рис. 1.5). Режим з експоненціальним зростанням руху — характерний для доріг місцевої мережі і таких, що обслуговують райони з інтенсивним розвитком соціально-господарської сфери (рис. 1.6).
N(t)
N
0 0
N(t) = N
0
+ (1 + a)
t
t Рис. 1.5. Режим роботи дороги зі зростанням руху за геометричною прогресією
N(t)
N
0 0
N(t) = N
0
exp(b·t)
t Рис. 1.6. Режим роботи дороги з експоненціальним зростанням руху
Питання для самоконтролю
1.
Назвіть основні підсистеми системи В-А-Д-С (водій — автомобіль дорога — середовище. Як можна визначити продуктивність автомобіля Охарактеризуйте інтенсивність руху транспортних засобів. Як прогнозують інтенсивність руху транспорту Опишіть типові вантажні режими роботи дороги.




N(t)
N
0 0
N(t) = N
0
+ at
t Рис. 1.4. Режим роботи дороги з лінійним зростанням руху

21
Розділ 2__________________________________________


ВПЛИВ АВТОМОБІЛІВ ТА ПРИРОДНИХ ФАКТОРІВ

НА ДОРОГУ Й УМОВИ РУХУ
_________________________
2.1. Характеристика підсистеми автомобіль — дорога
Під час руху автомобіля по дорозі виникають нормальні до поверхні дороги повздовжні та поперечні сили взаємодії між колесами і покриттям. Нормальна сила Р, з якою автомобіль, що рухається, діє на дорожній одяг, становить
P = G·cos α, де G — вага автомобіля, α поздовжній ухил дороги. Тангенціальна поздовжня сила
n
T
, що викликає рух автомобіля інша назва — тягова сила, визначається як результуюча дії чотирьох сил
G
f
P
f
— сили опору кочення на рівній ділянці
i
G
P
i
— сили опору під час руху на підйом
13
/
2
V
F
k
P
v
сили опору повітря
G
j
P
j
сили інерції, де
f
— коефіцієнт опору кочення i — поздовжній ухилу частках одиниці
k
коефіцієнт опору повітря (коефіцієнт обтічності
F — площа лобової проекції автомобілям швидкість автомобіля, км/год. Сила опору кочення залежить від характеристик шин, виду і стану дорожнього одягу та швидкості руху. Коефіцієнт тертя опору кочення
f
змінюється від 0,01 (для цементобетонного сухого покриття) до 0,05 (мокре брудне гравійне покриття. Після збільшення швидкості руху коефіцієнт
f
зростає приблизно на 0,002 накожні км/год приросту швидкості. Коефіцієнт опору повітря
k
(0,030...0,060) і площа лобової проекції для всіх автомобілів наводяться у спеціальних довідниках. Максимальне тягове зусилля max
T
обмежується силою зчеплення колеса з покриттям
G
T
max
φ, де φкоефіцієнт зчеплення.

22 Вирізняють два види коефіцієнта зчеплення коефіцієнт поздовжнього зчеплення φ
1
, що відповідає початку пробуксовування колеса під час його кочення в площині руху коефіцієнт поперечного зчеплення φ
2
за умови бокового заносу, коли колесо одночасно крутиться і ковзає вбік. Коефіцієнт зчеплення залежить від виду покриття, його стану, типу шин, малюнка протектора, температури, швидкості. Коефіцієнт зчеплення зменшується на 0,02...0,04 накожні км/год збільшення швидкості. У нормативних документах зазвичай наводиться коефіцієнт зчеплення для швидкості 60 км/год. Коефіцієнт поперечного зчеплення φ
2 обчислюють за формулою
φ
2
)
85
,
0 5
,
0
(
2
φ. Суттєвий вплив на умови руху мають деформації покриття. На нерівну поверхню покриття автомобілі створюють додаткову дію, викликану ударами коліс під час проходження ямі підвищенням тиску в пневматиках коліс через коливання кузова. Це, у свою чергу, призводить до додаткових деформацій дорожнього одягу (тріщини, вибоїни, колії, осідання. Збільшення напружень у дорожній конструкції, які викликані рухом автомобіля по нерівній поверхні, оцінюється динамічним коефіцієнтом k
д
:
k
д
= д
/
σ
ст
, де σ
ст
напруження в дорожньому одязі за статичної дії навантаження σ
д
— те саме за динамічної дії. Для покриттів, що містять органічне в’яжуче, величина k
д
не перевершує, для щебеневих покриттів k
д
= 1,2...1,7, для бруківки
k
д
= 1,3...2,5. Максимальне значення коефіцієнта динамічності відповідає швидкості 20 км/год. Погіршення стану покриття викликає погіршення й умов для реалізації коефіцієнта зчеплення — зростає довжина гальмівного шляху, знижується бокова стійкість, автомобіль погано слухається керма. Крім того, коливання автомобіля, викликані деформованим покриттям, зменшує комфортність їзди. Людина відчуває коливання, якщо їхня енергія перевищує 0,5 см
2

3
. Важливою характеристикою впливу коливань кузова на умови руху є відношення частоти вертикальних коливань до довжини хвилі λ. Коли / λ = 0,05, рух стає нестійким, а коли / λ = 0,2 — дуже небезпечним.

23
2.2. Вплив природних факторів на стан дороги
та умови руху автомобіля
Природні умовив яких прокладають трасу автомобільної дороги, впливають на вибір її напрямку, визначення технічних нормативів, обсягів робіт та вартості спорудження дороги. До природних факторів, що впливають на стан дорогий умови руху, належать рельєф місцевості, ґрунтово-геологічні, гідрогеологічні та кліматичні умови [2]. Рельєф місцевості визначає тип земляного полотна (насипи, виїмки, косогірність) і вид водовідвідних споруд. Він впливає на характер стоку води, міри зволоження місцевості, вартості спорудження земляного полотна та способи виконання земляних робіт.
Ґрунтово-геологічні умови характеризуються геологічною будовою ґрунтової товщі, видом і фізико-механічними властивостями
ґрунтів та впливають на стійкість насипів і виїмок на крутих ухилах. Якщо дані умови вважаються несприятливими, трасу переносять в інше місце чи проектують заходи, що підвищують стійкість земляного полотна (підпірні стінки, укісні дренажі, тунелі та ін.) За геологічними даними визначають наявність будівельних матеріалів. Гідрогеологічні умови впливають на призначення висоти насипу, типу укріплення земляного полотна, а також на розміри водові- двідних споруд. Дані умови, що визначають характер поверхневого стоку водив районі дороги, яку проектують, залежать від рельєфу місцевості, клімату та рослинного шару. Так, на рівнинній місцевості та на місцевості з увігнутими формами рельєфу стікання води ускладнене. На пересіченій та гірській місцевостях вода стікає швидше, великі швидкості течії сприяють зростанню кількості ярів, розмиву канаві резервів. Кількість води, що стікає, і міра розмивності ґрунтів залежать від інтенсивності та тривалості атмосферних опадів, типу ґрунтів та виду рослинності на водозбірному басейні. Гідрогеологічні умови впливають на вибір відміток земляного полотна стосовно до рівня ґрунтових вод. За ними судять про можливі зсуви, обвали, пучини тощо. Кліматичні умови характеризують рівень опадів, вологість повітря, добовій річні зміни температури, напрямок вітрів, товщину снігового покриву, глибину промерзання ґрунту та ін. Від кліматичних умов кількості опадів за місяцями, товщини снігового покриву, напрямку та швидкості вітру, кількості хуртовин, температури повітря і землі, кількості днів з ожеледдю й т. ін.) залежать міра зволоження земляного полотна, заносимість снігом чи піском, а також способи укріплення

24 укосів від розмивання чи вивітрювання. Виходячи з кліматичних, топографічних і геологічних умов вибирають форму земляного полотна, міру ущільнення ґрунтів, вирішують питання про необхідність використання морозостійких шарів ґрунту. Перелічені умови створюють певний водно-тепловий режим земляного полотна.
Водно-тепловий режим (ВТР) — це закономірності зміни протягом року вологості й температури в придорожньому шарі повітря, у шарах дорожнього одягу і ґрунті земляного полотна. Від водно-теплового стану земляного полотна і дорожніх одягів залежать їхні міцність і морозостійкість, а в кінцевому результаті рівність і термін служби дороги. Характеристики ВТР за сезонами наведені нарис, а зміна експлуатаційних якостей дорожнього одягу — нарис.
1.
Осінь (вересень – листопад. Відбувається накопичення вологи в земляному полотні і нижніх шарах дорожнього одягу. Вологість ґрунтів досягає довід границі текучості. Ґрунт розущіль- нюється. Модуль пружності дорожнього одягу зменшується.
2.
Зима (грудень – лютий промерзання земляного полотна, що супроводжується припливом вологи від рівня підземних вод до фронту промерзання. Фронт промерзання опускається до глибини
0,5... 1,0 м (для умов України. Зависоких рівнів ґрунтових воді за наявності у ґрунті пилуватих і глинистих частинок зростає пучині- стість ґрунтів. Через неоднорідність складу, щільності і вологості
ґрунтів відбувається неоднорідне випинання, що ускладнює, а часто й зовсім унеможливлює рух транспорту, руйнує дорожній одяг.
Пучиністість зростає замалої швидкості промерзання ґрунту і може досягти 50…60 см і більше. Загальний модуль пружності дорожнього одягу підвищується внаслідок промерзання верхнього шару земляного полотна і нижніх шарів основи.
3.
Весна (березень — квітень, початок травня. Відтаювання земляного полотна. Ґрунт відтаює в першу чергу під дорожнім одягом, особливо якщо узбіччя присипані снігом. Ґрунт найбільше перезволожений. Вологість досягає границі текучості. Коефіцієнт ущільнення знижується до 0,85. Міцність дорожнього одягу мінімальна. У місцях зимових пучин руйнується дорожній одяг, утворюються осідання і проломи, матеріали дорожнього одягу перемішуються з ґрунтом.
4.
Літо (травень — серпень. Просихання земляного полотна.
Ґрунт перебуває в найбільш щільному й міцному стані.

25
t
0 Температура Глибина промерзання Во лог
ість
Щіл ьніс ть
Мод уль пружності Вер тикальне зміщення одягу Осінь Зима Весна Літо
1
І
ІІ
ІІІ І
2
3
L
ос т

E
min

L
ві
д

E
max

E
p

T
p

δ
min

δ
max

W
max

W
min

h
0

h

h
0
'
Т
х

–t Промерзання Відтавання Рис. 2.1. Закономірності сезонних змін водно-теплового режиму
I–IV — періоди 1 — стан дорожнього одягу до промерзання
2 — у кінці промерзання 3 — пучиноутворення;
T
x
холодний період
T
p
— розрахунковий період
L
від
— деформація відтавання
L
ост
— остаточна деформація

26
t
0 Температура Глибина промерзання Вологість Осінь Зима Весна Літо
–t
1
І
ІІ ІІІ І
2
V І VІІ VIII IX І І
X
0
K
1
, K
2
K
4
K
5
Рис. 2.2. Схема сезонної зміни коефіцієнта експлуатаційних якостей дорожнього одягу
1 — максимальне значення 2 — мінімальне значення
2.2.1. Фізична суть і закономірності формування
водно-теплового режиму автомобільних доріг
Земляне полотно і дорожній одягу процесі експлуатації періодично зволожуються і просихають, охолоджуються і нагріваються, промерзають і відтають, тобто зазнають процесів, пов’язаних з тепло-масообмінними явищами. Сукупність цих процесів визначає
ВТР дороги. Небезпечна дія водно-теплових факторів на дорогу

27 виявляється у формуванні процесів зволоження і перезволоження
ґрунтів полотна і шарів одягу, наслідком яких є зниження щільності і міцності ґрунтів, виникнення просідання одягу і випинання, втрата суцільності одягів унаслідок тріщиноутворення. У результаті знижуються міцність дорожньої конструкції, рівність проїзної частини, довговічність дорожніх одягів, зчеплення коліс із проїзною частиною. Найбільш небезпечними для доріг є вологонакопи- чення, промерзання і відтавання земляного полотна, інтенсивне нагрівання й інтенсивне охолодження шарів дорожнього одягу. Під водно-тепловим режимом дороги розуміють закономірності зміни вологості і температури в будь-якій точці полотна і дорожнього одягу в річному періоді.
ВТР доріг має річний цикл, який починається у жовтні й закінчується у вересні. Процес формування ВТР доріг пов’язаний з закономірностями мігрування у ґрунті різних видів вологи. Розглянемо особливості головних із цих видів.
Вільна волога — вода, до якої ми звикли. Цей вид вологи мігрує під дією сил гравітації, тобто переміщується завжди зверху вниз основний вид міграції — просочування, фільтрація. У звичайних умовах за температури 0 С вільна волога переходить у кристалічну форму, а за плюсових температур частково (на поверхні розподілу) набуває пароподібної форми.
Пароподібна волога, на відміну від вільної, практично не підкоряється дії сил гравітації. Вона мігрує під дією сил, пов’язаних з різницею парціального тиску, у порядку вирівнювання цього тиску. Оскільки в більш теплих місцях у повітрі частинок пари більше, то там вищий і парціальний тиск, і пара, отже, завжди переміщується збільш теплих місць у більш холодні. Цю закономірність треба обов’язково враховувати в практиці експлуатації доріг, оскільки якраз вона зумовлює виникнення в холодний період року паропо- токів від рівня ґрунтових вод до поверхні дороги, а в період потепління дифузію пари з атмосфери в дорожню конструкцію як більш холодне місце. Цей масообмінний процес, зумовлений різницею температурних полів, тягне за собою значну кількість вологи, яка внаслідок конденсування пари зволожує ґрунти.
Зв’язана волога (з метою спрощеннями її більш детально не диференціюватимемо) теж не підкоряється дії сил земного тяжіння.

28 Міграція цього виду води зумовлюється різницею енергетичних рівнів ґрунтових масивів. Через молекулярну природу виникнення цей вид вологи має свої специфічні особливості. По-перше, міграція зв’язаної вологи являє собою специфічне масоперенесення енергії вона мігрує по векторах, у напрямку яких можна зменшити рівень вільної енергії масиву. По-друге, плівкова волога внаслідок своєї природи замерзає не за 0 С, а за –2…–4 С. Тобто міграція зв’язаної вологи, на відміну від вільної, на припиняється практично до –4 С. Як побачимо далі, ця властивість даного виду вологи призводить до вкрай негативних наслідків у експлуатації доріг.
Кристалічна форма води є результатом фазового переходу вільної водив кристалічну. Цей перехід відбувається за 0 С особливістю його є те, що обсяг кристалічної форми води становить близько від вільної. Вода в кристалічній формі не мігрує. Зворотний фазовий процес відбувається за температури більше ніж
0 С внаслідок теплообміну між середовищем і кристалічною формою води. Отже, різні види води мають різні закономірності міграції, і розв’язати задачу тепломасообміну дорожньої конструкції, ураховуючи стохастичність температурних процесів, украй складно. Тому зазначимо, що точних розв’язків на теперішній час не існує, а задачі даного типу розв’язуються тільки чисельним методом для окремих об’єктів. Для виконання практичних завдань експлуатації доріг інженерна думка запропонувала умовно поділити розв’язання цієї задачі на два етапи
1) припускаючи, що в окремих територіальних зонах хід температурних полів можна взяти за стаціонарний, поділити територію країни на окремі температурні райони з адекватними ґрунтово- гідрологічними умовами
2) вивчати як дискретний процес зміни вологи ґрунтів у межах кожного району, базуючись на початковому процесі волого- накопичення і на фактичному для району процесі змін температурних полів (з урахуванням властивостей ґрунтів). Цей підхід, безперечно, менш точний, але дає можливість вирішувати значну кількість завдань з експлуатації доріг. Перший етап цього підходу являє собою відомий процес рун- тово-температурного районування територій. Він для умов України вже практично завершений.

29 Процес початкового накопичення вологи визначається потужністю і тривалістю дії джерел зволоження. На практиці вирізняють чотири основні групи джерел зволоження (рис. 2.3):
1)
зволоження дорожньої конструкції атмосферними водами. Джерелами зволоження тут можуть бути несуцільність дорожнього одягу (втрата суцільності внаслідок тріщинуватості чи взагалі водопроникна структура одягу, дефекти зони сполучення проїзної частини з узбіччям, просочування в зоні узбіч і ухилів і т. ін.;
2)
незабезпеченість поверхневого стоку. Земляне полотно зволожується в результаті насичення ґрунту водою і капілярного підняття. Треба пам’ятати, що внаслідок відносно довгого — більше від тижня — стояння воду бічних водовідвідних системах у земляному полотні через горизонтальну міграцію води формується тимчасова крива дисперсії f, через яку невисоке земляне полотно може зволожуватись аж до підошви одягу
3)
зволоження конструкції за рахунок капілярного підняття. Ця група джерел зволоження значуща тоді, коли рівень капілярного
підняття заходить у межі глибини активної зони. Заглибину активної зони в дорожній практиці беруть відстань від поверхні одягу до горизонтальної площини в тілі полотна, нарівні якої вертикальна складова напружень від тимчасових навантажень по осі їх дії становить вертикальних напружень від власної маси конструкції
4)
зволоження пароподібною і плівковою водою. Ця група джерел найбільш підступна. З одного боку, процес зволоження у цьому разі візуально не контролюється і через це на практиці важко діагностується. З другого боку, ця група зволоження призводить, як правило, до спонтанного руйнування дорожньої конструкції.
4
РҐВ
1
3
2
2 Рис. 2.3. Основні джерела зволоження дорожнього одягу і земляного полотна 1 — атмосферні опади
2 — вода в канавах 3 — підземна вода 4 — пароподібна волога

30 Залежно від умов зволоження ділянки місцевості, по яких проходить дорога, поділяються натри типи тип — сухі ділянки. Дорога зволожується атмосферними водами і пароподібною вологою. Поверхневий стік від дороги повністю забезпечений, ґрунтові води залягають глибоко (РҐВ >
>
9
,
1 6
,
1
a
Z
м, де
a
Z
— глибина активної зони. тип — вогкі ділянки. Дорога зволожується водою з бічних канав бічний водовідвід не працює, вода довгий час (кілька тижнів) застоюється біля полотна ґрунтові води залягають глибоко. тип — мокрі ділянки. Ґрунтові води залягають близько найбільш небезпечні ділянки у плані гарантування стійкості і міцності дорожньої конструкції. ВТР доріг закономірно змінюється в річному періоді. На траєкторіях його зміну різних природно- кліматичних умовах можна виділити чотири характерних періоди роботи дорожнього одягу і земляного полотна.
У першому періоді (осінь, до початку промерзання земляного полотна) відбуваються процеси охолодження одягу і земляного полотна, інтенсивного зволоження атмосферними опадами, дифузія водяної пари до основи одягу. Вологість ґрунту полотна зростає, щільність і модуль пружності знижуються.
Другий період (холодний) характеризується дальшим охолодженням дорожньої конструкції і утворенням мерзлого ґрунту. Градієнти
z
w
i
z
p
z
t
,
і
z
w
i
z
p
z
t
,
(t — температура, p— тиску водних плівках вологість ґрунту) у шарі ґрунту, який промерзає, зростають, вологонакопичення збільшується внаслідок припливу вологи знизу. На кінець холодного періоду відзначаються найбільша сезонна вологість ґрунту і найменша його щільність.
Третій період — відтавання ґрунту. Шари одягу і земляного полотна інтенсивно прогріваються. У процесі нерівномірного відтавання виникають фазові перетворення вологий інтенсивний її перерозподілу талому і мерзлому ґрунті. Через практичну водонепроникність мерзлого ґрунту над ним може виникати шар сильно перезволоженого ґрунту з практично нульовою несучою здатністю. У цей період найбільш імовірним є виникнення просідань, проломів та інших деформацій дорожнього одягу.
Четвертий період — це зниження вологості ґрунту полотна за рахунок його просихання, період нормалізації щільності і міцніс-

31 них показників ґрунту. Після завершення цих процесів настає найбільш сприятливий період роботи дорожньої конструкції. Оскільки ВТР доріг значно впливає на особливості їх служби, їхній експлуатаційний стан та можливості виконання ними завдань забезпечення ефективної роботи рухомого складу, то однією з першорядних цілей дорожника-спеціаліста є опанування методів регулювання ВТР. Змінюючи або його умови, або сам вид ВТР, спеціаліст може досягти значних успіхів у поліпшенні роботи інженерних і транспортних споруд. Усі методи регулювання ВТР доріг поділяються на дві групи а) методи, спрямовані на поліпшення умов наявного виду водно- теплового режиму доріг б) методи, що дають змогу перевести наявний водно-тепловий режиму більш сприятливий. Далі розглянемо найбільш поширені методи регулювання ВТР доріг.
1. Метод підвищення брівки земляного полотна. Підвищення брівки земляного полотна над горизонтом ґрунтових вод (ГҐВ) здійснюється для поліпшення ВТР, підвищення міцності ґрунту в активній зоні і може здійснюватись на стадії капітального ремонту. На ділянках доріг з несприятливими гідрогеологічними умовами восени РҐВ підіймається. Вологість ґрунту в активній зоні збільшується пропорційно часу. Тобто брівка земляного полотна має бути піднята.
2. Метод пониження рівня грунтових вод (РҐВ). У деяких випадках підвищення брівки земляного полотна неможливе або нераціональне (виїмки, ділянки міських доріг та ін.). Тоді одним з можливих варіантів поліпшення ВТР є пониження РҐВ. Метод придатний як для поліпшення умов наявного виду ВТР, такі для переведення його в більш сприятливий (наприклад, з капілярного в дифузно- плівковий. Пониження ґрунтових вод досягається за допомогою влаштування підкюветного дренажу, утому числі кротового.
3. Улаштування морозозахисннх (теплоізоляційних) шарів. Приз- начення морозозахисиих шарів полягає у зменшенні глибини промерзання земляного полотна, у запобіганні виникненню в полотні мерзлого ґрунту, у забезпеченні в основі дорожнього одягу наперед заданої температури, у ліквідації небезпечного морозного випинання. Найчастіше морозозахисні шари влаштовують як противи- пинальні. Морозозахисний шар повинен мати малий коефіцієнт

32 теплопровідності — менше від 0,5...0,4 ккал/м·год·град. Матеріалами для цих шарів є шлак, керамзит, пінопласти та ін.
4. Улаштування гідроізоляційних шарів. Для сучасних дорожніх одягів небезпечне зволоження знизу. Тому гідроізоляційні шари треба влаштовувати для запобігання дифузії водяної пари, оскільки швидкість термодифузії парив кілька разів більша, ніж швидкість міграції вільної води.
5. Улаштування капіляропереривальних шарів. Метод використовується тоді, коли треба не допустити проникнення капілярного підняття за межу глибини активної зони. Розрахунку підлягають глибина активної зони
a
Z
і товщина капіляропереривального шару залежно від особливостей його матеріалу.
6. Улаштування дренувальних шарів. Вони призначені для осушення верхньої зони земляного полотна переважно у весняний період, коли земляне полотно у процесі відтавання після зимового промерзання починає виділяти воду. Залежно від того, скільки води виділяється земляним полотном (л/м
2
за добу, дренувальний шар улаштовують за однією з двох схем
– за схемою акумуляції водив тілі шару
– за схемою поперечного відведення води з дорожньої конструкції. За першої схеми розраховують товщину шару виходячи з умови, щоб водонасичена частина шару не перевищувала двох третин його загальної товщини. За другої схеми розраховують а) товщину дренувального шару за умови забезпечення необхідної інтенсивності фільтрації полотном води, що виділяється, основним показником при цьому є коефіцієнт фільтрації матеріалу шару б) робочий переріз поздовжніх дрен та параметри прорізів на них з умови забезпечення необхідної витрати води, що надходить. Беруть до уваги ухил укладання дрен. Методи розрахунків відомі з курсу проектування доріг.
7. Зменшення конденсаційної здатності дорожньої конструкції.
Це досягається за допомогою використання специфічної концепції створення і методу конструювання дорожнього одягу. Суть їх полягає в зменшенні питомої поверхні дорожньої конструкції, здатної конденсувати пароподібну вологу й додатково зволожувати конденсатом граничний шар земляного полотна.

33


Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал