М 42.1-37641918-771:2018 Методика розрахунку стійкості асфальтобетонного покриття до утворення колії на залізобетонних автодорожніх мостах

Державне агентство автомобільних доріг України (Укравтодор)
Національний транспортний університет (НТУ)

МЕТОДИКА

розрахунку стійкості асфальтобетонного покриття до утворення
колії на залізобетонних автодорожніх мостах

М 42.1-37641918-771:2018

Київ
2018

ЗМІСТ

ВСТУП

1 Сфера застосування

2 Нормативні посилання

3 Терміни та визначення понять

4 Познаки та скорочення

5 Загальні положення

6 Конструювання асфальтобетонного покриття на автодорожніх мостах

6.1 Загальні положення при конструюванні

6.2 Вимоги до бітумного в’яжучого

6.3 Вимоги до армуючих матеріалів

6.4 Вимоги до гідроізоляційного матеріалу

6.5 Вимоги до конструювання асфальтобетонного покриття на автодорожніх мостах

7 Розрахунок стійкості асфальтобетонного покриття до утворення колії на автодорожніх мостах

Додаток А (довідковий)Причини що впливають на утворення колії на асфальтобетонному покритті залізобетонних автодорожніх мостів

Додаток Б (обов’язковий) Методика оцінки експлуатаційної стійкості асфальтобетонного покриття до утворення колії на залізобетонних автодорожніх мостах

Додаток В (довідковий) Параметри функції релаксації асфальтобетону

Додаток Г (довідковий)Приклад розрахунку стійкості асфальтобетонного покриття до утворення колії на залізобетонних автодорожніх мостах

Додаток Д (довідковий) Бібліографія

ВСТУП

Автодорожні мости є невід'ємною складовою мережі автомобільних доріг транспортної інфраструктури України. Транспортно-експлуатаційний стан переважної більшості автодорожніх мостів не відповідає сучасним вимогам дорожнього руху і потребує поліпшення з урахуванням соціально-економічних потреб держави. На автомобільних дорогах України загального користування експлуатується близько 16100 автодорожніх мостів. Переважна більшість автодорожніх мостів має залізобетонну плиту проїзної частини з асфальтобетонним покриттям. Останніми роками, у зв’язку зі зростанням параметрів транспортних навантажень та аномально високими літніми температурами, значного розповсюдження набули дефекти на асфальтобетонному покритті автодорожніх мостів у вигляді колії. Утворення колії призводить як до зменшення довговічності самого покриття, так і до погіршення безпеки дорожнього руху, в результаті прояву ефекту аквапланування, підвищення слизькості покриття (особливо у зимовий період) та погіршення умов маневрування транспортних засобів під час руху, що у свою чергу не дозволяє повною мірою забезпечити комфортне та безпечне перевезення пасажирів і вантажів, а також впливає на зниження пропускної здатності мостів та автомобільних доріг в цілому. Аналіз [1 ‒ 24] досліджень стану асфальтобетонного покриття показує, що утворення колії небезпечної глибини складає від 20 % до 35 % всіх причин зниження транспортно-експлуатаційної якості автодорожніх мостів та доріг. Істотним недоліком українських нормативних документів з проектування мостів, зокрема ДБН В.2.3-14, ДБН В.2.3-22, є відсутність розділів з прогнозування стану асфальтобетонного покриття на автодорожніх мостах в процесі його служби. Кінець розрахункового терміну служби ніяк не пов'язується з обсягом руйнувань, простіше кажучи, невідомо, яка буде середня глибина колії.

Тому в даній методиці запропоновано прогнозування залишкових пластичних деформацій в асфальтобетоні, які проявляються у вигляді колії на покритті автодорожніх мостів від дії пневматичних коліс транспортних засобів та температури.

Методика розроблена на підставі наукових досліджень утворення колії в асфальтобетонному покритті на автодорожніх мостах, проведеного аналізу технічної літератури та чинних нормативних документів по застосуванню асфальтобетонного покриття на залізобетонних автодорожніх мостах [1 ‒ 29], яка враховує спільний вплив основних чинників:

1. Накопичення залишкових (пластичних) деформацій в асфальтобетоні під дією вертикального тиску пневматичного колеса, в першу чергу, вантажних транспортних засобів у жаркий літній період року. Цей фактор діє в основному направих полосах проїзної частини мосту, де перевищений рух великовагових транспортних засобів. Особливо значний вплив цього чинника в південній частині України, де суттєво діє довготривала висока літня температура, що призводить до прогрівання покриття. Температура покриття в смузі накату підвищується за рахунок впливу взаємодії пневматичного колеса транспортного засобу з покриттям при їх коченні.

2. Спільна дія удару виступів протектора обертаючої пневматичної шини і стирання асфальтобетону при проковзуванні деформованої шини в площині її контакту з покриттям. Стирання асфальтобетону резиновими шинами, як правило, супроводжується додатковим абразивним стиранням асфальтобетону твердими дрібними частинками бруду і продуктів зносу матеріалу покриття, в тій чи іншій кількості присутніми на поверхні покриття. Враховуючи, порівняно малу ефективність удару еластичною резиною у порівнянні зі стиранням (спільне стирання резиною та абразивне стирання), у співвідношенні цього чинникаправомірно говорити не про знос, а переважно про стирання асфальтобетону не шипованими резиновими шинами транспортних засобів усіх типів. Цей фактор діє постійно, на всіх смугах руху і в різних кліматичних умовах. Інтенсивність стирання асфальтобетону залежить не тільки від його складу, а також від температури.

3. Знос асфальтобетону шипованими шинами в зимових умовах у результаті спільної дії удару металевих шипів по асфальтобетону при обертанні шини, стирання асфальтобетону шипами при проковзуванні деформованої шини в площині її контакту з покриттям і розколюючого точкового тиску шипів на асфальтобетон в зоні контакту шини з покриттям. Цей фактор діє переважно на лівих смугах проїзної частини, де переважає рух легкових транспортних засобів, які мають шиповані пневматичні колеса. Інтенсивність зносу асфальтобетонного покриття на автодорожніх мостах металевими шипами залежить не тільки від його складу, а також від температури.

4. Утворення інтенсивної колії в асфальтобетонному покритті на автодорожніх мостах також відбувається через недостатнє зчеплення між асфальтобетонними шарами, а також між асфальтобетонним покриттям, гідроізоляцією і бетонною основою.

5. Неякісне врахування внутрішніх – рецептурно-структурних; конструктивних; технологічних та зовнішніх – кліматичних; транспортних; експлуатаційних чинників при проектуванні асфальтобетонного покриття на автодорожніх мостах призводить до зниження довговічності покриття в період експлуатації.

Тому, попередження утворення колії є надзвичайно важливою задачею, яка постає перед науковцями-дорожниками. Дана методика ґрунтується на науковій ідеї з утворення колії в асфальтобетонному покритті на автодорожніх мостах, головним чином, відбувається від дії вертикального циклічного навантаження пневматичних коліс транспортних засобів при високих літніх температурах за рахунок накопичення залишкових пластичних деформацій в конструкції мостового полотна, що опирається на жорстку залізобетонну основу з урахуванням комплексного впливу внутрішніх (структурних, конструктивних, технологічних) та зовнішніх (кліматичних, транспортних, експлуатаційних) факторів.

Для досягнення основного наукового результату та встановленої наукової ідеї в методиці розрахунку висунуто робочу гіпотезу: закономірності накопичення залишкових вертикальних деформацій від дії зовнішніх чинників для прогнозування утворення колії в асфальтобетонному покритті автодорожніх мостів можуть базуватись на застосуванні феноменологічної моделі незалежно від виду прояву внутрішніх чинників. Використовуючи такий підхід математична модель може бути отримана на основі застосування положень теорії пружно-пластичності при вирішенні задач утворення колії від дії пневматичного колеса, з урахуванням термо-в’язко-пружно-пластичних властивостей асфальтобетону та на основі експериментально встановлених параметрів цієї моделі в умовах, що відображають особливості роботи покриття при певному виду прояву внутрішніх чинників.

В основі методики знаходяться експериментально встановлені розрахункові параметри асфальтобетонів різних типів і видів, дослідження на стійкість асфальтобетонного покриття до утворення колії, а також розроблені аналітичні залежності для розрахунку стійкості асфальтобетонного покриття до утворення колії.

1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

1.1 Ця методика застосована для прогнозування утворення колії в асфальтобетонному покритті на автодорожніх мостах із залізобетонною плитою проїзної частини від дії вертикальних навантажень пневматичних коліс транспортних засобів при високій літній температурі.

1.2 Ця методика призначена для використання під час проектування асфальтобетонного покриття (далі – покриття) для залізобетонних автодорожніх мостів (далі – мостів) на автомобільних дорогах загального користування.

1.3 Ця методика ґрунтується на результатах науково-дослідних та дослідно-експериментальних робіт, які виконані відповідно до плану науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт Державного агентства автомобільних доріг України (Укравтодор).

Застосування цієї методики доцільно здійснювати при науково-технічному супроводі проектування покриттів на залізобетонних автодорожніх мостах.

2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У цій методиці наведено посилання на такі нормативні документи:

ДБН В.2.3-4:2015 Автомобільні дороги. Частина I. Проектування. Частина II. Будівництво

ДБН В.2.3-14:2006 Споруди транспорту. Мости та труби. Правила проектування

ДБН В.2.3-22:2009 Споруди транспорту. Мости та труби. Основні вимоги проектування

ГБН В.2.3-218-003:2010 Споруди транспорту. Технологія улаштування гідроізоляції проїзної частини залізобетонних автодорожніх мостів і шляхопроводів із застосуванням полімерних матеріалів та водонепроникного бетону

ВБН В.2.3-218-186-2004 Споруди транспорту. Дорожній одяг нежорсткого типу

ВБН В.2.3-218-197-2005 Споруди транспорту. Проектування та влаштування гідроізоляції залізобетонних мостових споруд

ГБН В.2.3-218-547:2010 Споруди транспорту. Влаштування асфальтобетонних шарів дорожнього одягу при низьких температурах

ГБН В.2.3-37641918-557:2016 Автомобільні дороги. Дорожній одяг жорсткий. Проектування

ДСТУ 4044-2001 Бітуми нафтові дорожні в’язкі. Технічні умови

ДСТУ 8747:2017 Автомобільні дороги. Види та переліки робіт з ремонтів та експлуатаційного утримання

ДСТУ Б А.1.1-100:2013. Автомобільні дороги. Терміни та визначення понять

ДСТУ-Н Б В.2.3-34:2016 Настанова з виконання робіт при будівництві мостів та труб

ДСТУ Б В.2.7-119:2011 Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний. Технічні умови

ДСТУ Б В.2.7-127:2015 Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон щебенево-мастикові. Технічні умови

ДСТУ Б В.2.7-135:2014 Бітуми дорожні, модифіковані полімерами. Технічні умови

ДСТУ Б В.2.7-313:2016 Бітуми дорожні, модифіковані комплексами добавок. Технічні умови

ДСТУ Б В.2.7-319:2016 Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний. Методи випробувань

СОУ 45.2-00018112-020:2009 Будівельні матеріали. Асфальтобетон дорожній. Метод випробування на стійкість до накопичення залишкових деформацій

СОУ 45.2-00018112-039:2008 Будівельні матеріали. Способи оцінки стійкості асфальтобетонних покриттів до утворення колії. Методи випробувань

СОУ 45.2-00018112-046:2009 Асфальтобетон дорожній. Методика оцінки зчеплення між асфальтобетонними шарами при зсуві

СОУ 45.2-00018112-057:2010 Будівельні матеріали. Асфальтобетонні суміші та асфальтобетон на основі модифікованих полімерами бітумів

СОУ 42.1-37641918-067:2011 Будівельні матеріали. Бітуми дорожні в’язкі, модифіковані добавками адгезійними. Технічні умови

СОУ 42.1-37641918-106:2013 Будівельні матеріали. Суміші асфальтобетонні та асфальтобетон литі. Технічні умови

СОУ 42.1-37641918-120:2014 Бітуми дорожні для верхніх шарів дорожніх покриттів. Технічні умови

МР 218-02070915-232-2003 Методика розрахунку нежорстких дорожніх одягів з армуючими прошарками

МВ 218-21476215-672:2010 Методичні вказівки прогнозування утворення деформацій та руйнувань дорожніх конструкцій

М 218-02071168-681:2011 Методика розрахунку асфальтобетонних шарів покриття на зсувостійкість

М 02071168-708:2012 Методика розрахунку тонких асфальтобетонних шарів на жорсткій основі з урахуванням термопластичних властивостей асфальтобетону

М 02070915-750:2016 Методика проектування асфальтобетонного покриття залізобетонних автодорожніх мостів

М 42.1-37641918-767:2017 Методика розрахунку асфальтобетонного покриття металевих автодорожніх мостів на довговічність

А Д 2.4-37641918-003:2015 Альбом типових конструкцій дорожнього одягу мостового полотна