Strona0

Nawierzchnie drogowe z betonu cementowego

Według pracy [23] obciążenie dynamiczne P_dyn wynosi 20-30% obciążenia statycznego. Studia przeprowadzone przez autorów prac [23, 2.13J wykazały, ze średnie obciążenie wywierane przez koła samochodu na nawierzchnię równe są w przybliżeniu obciążeniu statycznemu:

i § m P U)

Natomiast średnie kwadratowe obciążenie dynamiczne jest równe wariancji obciążeń:

P²dyn I Hi (2-12)

Administracje drogowe prowadzą systematyczne pomiary na sieci drogowej równości w kierunku podłużnym. Najczęściej do jej oceny stosuje się tzw. IRI (International Roughness Index) - międzynarodowy wskaźnik równości. Wskaźnik ten charakteryzuje pracę zawieszenia w umownie przyjętym dynamicznym modelu pojazdu samochodowego o dwóch stopniach swobody, który teoretycznie porusza się po zarejestrowanym profilu drogi ze stałą prędkością 80 km/h (rys. 2.10) [2.16J. Jego wartość równa się sumie względnych przemieszczeń dwóch mas, nadwozia i kola, wywołanych wymuszeniem kinematycznym drogi na odcinku o ustalonej długości 50 m i wyraża się go w jednostkach mm/m lub m/km. Jeżeli profil jezdni nie wywoła w zamodelowanym zawieszeniu pojazdu żadnych efektów, to badany odcinek uważa się za bardzo równy (IRI= 0 mm/m). Wymagania, sprecyzowane w pracy [2.18], podają maksymalne dopuszczalne wartości wskaźników IRI. Przykładowo

Rys. 2.10. Model dynamiczny pojazdu przyjęty do oznaczania wskaźnika IRI [2.16]

na autostradach na całej długości odcinka pomiarowego (1 km) wskaźnik IRI nie może być większy od 3.3 mm/m dla nowo wybudowanych nawierzchni [2.181. Do identyfikacji nierówności używa się aparatów APL oraz profllografów laserowych.

Aparat APL (Analyscur de Profil en Long) jest mechanicznym urządzeniem, które mierzy profil nierówności podłużnych na podstawie kąta wychylenia koła pomiarowego toczącego się po nawierzchni względem sztucznego horyzontu. Profil nawierzchni może być próbkowany co 0,05 m lub 0,25 m. Zbiory pomiarowe są do wiązywane do współrzędnych drogi oraz przetwarzane za pomocą programów komputerowych na wskaźniki IRI.

Profilograf laserowy (Road Surface Profiler) jest wielofunkcyjnym urządzeniem wyposażonym w żyroskop. Profile nierówności podłużnych nawierzchni są mierzone w sposób bezkontaktowy przez czujniki laserowe, które są zamontowane na belce z przodu pojazdu. Każdy z czujników laserowych próbkuje nawierzchnię co około 5 mm, w zbiorze pomiarowym są zapisywane uśrednione rzędne profilu nawierzchni dla odcinków drogi o długości 0,05 m. Wskaźniki IRI oblicza się na bieżąco dla zadeklarowanych w programie przetwarzającym torów pomiarowych.

Na podstawie analizy zapisu rzędnych profilu dla różnych typów nawierzchni wg [2.16] można wyróżnić oscylujące wokół zera nierówności o charakterze: impulsowym, ciągłym, odcinkowo-ciąglym, okresowym i nieokresowym. Najczęściej spotyka się nierówności o charakterze mieszanym. Dla użytkowników pojazdów są najbardziej uciążliwe nierówności typu periodycznego, których obecność jest usprawiedliwiana na ogól warunkami technologicznymi, na przykład: dyłatacje, szczeliny, czy sposób tyczenia niwelety drogi. Każdy cyfrowy zapis profilu nierówności nawierzchni na odcinku drogi można przedstawić jako skończoną sumę funkcji harmonicznych o wahających się amplitudach fal składowych.

Na rys. 2.11 pokazano widmo amplitudowe nierówności podłużnych nawierzchni z betonu cementowego wg [2.16]. Rozmieszczone co 5 m szczeliny poprzeczne zaznaczają się w zapisie profilu nierówności podłużnych obecnością dwóch dodatkowych fal składowych o długościach 5 oraz 25 m. Na rys. 2.12 i 2.13 pokazano urządzenia pomiarowe, aparat APL i profilograf laserowy.

Jak dotychczas nie opracowano zależności wpływu, np. wskaźnika IRI na oddziaływanie dynamiczne pojazdu na nawierzchnię. W wielu metodach wymiarowania nawierzchni wprowadza się współczynniki dynamiczne, które wyrażają się przez stosunek obciążenia całkowitego występującego podczas ruchu do obciążenia statycznego. Przykładowo w metodzie PCA. według [2.17], współczynnik ten waha się w przedziale od 1,0 do 1,2.