АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Автомобильные дороги предназначены для безопасного движения транспортных средств с установленными скоростями,  нагрузками и интенсивностью. Для этого  на  стадии проектирования задаются параметры дорог, которые должны обеспечивать высокие транспортно-эксплуатационные свойства в течении всего срока службы дороги. От качества строительства и соответствия принятых проектных решений условиям района прохождения трассы зависит качество дороги. Однако в процессе эксплуатации дорог под воздействием природно-климатических факторов и нагрузок от транспортных средств на дорожном покрытии появляются следующие виды дефектов: выбоины, колея, сдвиги, наплывы, трещины. В связи с этим создают дорожные службы, осуществляющие комплекс работ и мероприятий по содержанию и ремонту, основной целью которых является поддержание технического уровня на первоначальном, либо заданном уровне [4].

Cрок службы дорожных покрытий автомобильных дорог зависит  от большого количества  факторов: интенсивность и состав движения, конструкция дорожной одежды, грунтовые, гидрологические и климатические условия. Температурные воздействия играют важную роль, особенно на участках с интенсивным и тяжеловесным движением в летний период. Значительные колебания температур в осенний период способствуют возникновению значительных напряжений в дорожном покрытий, что приводит к образованию поперечных (температурных) трещин. Таким образом, для  планирования мероприятий по ремонту и содержанию дорог необходимо знать температурные режимы работы дорожного покрытия. Применение методов прогнозирования образования и развития  дефектов дорожных  покрытий предполагает использование конкретных параметров физико-механических свойств материалов, которые зависят от температуры [3].

В настоящее время все большее распространение получают автоматические дорожные метеостанции (АДМС), которые позволяют получать большой объем данных о режиме работы дорожных покрытий и оснований: температура окружающего воздуха, покрытия, основания, наличие осадков, состояние покрытия. АДМС устанавливаются, как правило, на дорогах федерального значения и их количество на дорогах местного значения недостаточно, либо они отсутствуют. В тоже время, существует значительное количество стационарных метеостанций, расположенных в городах, фиксирующих температуру окружающего воздуха. Эти данные могут быть использованы для оценки изменения температуры покрытия. Как указано в [2], температура дорожного покрытия является функцией температуры воздуха, солнечной радиации, скорости ветра, осадков и т.д. Для определения расчетных температур работы покрытий предложено большое количество зависимостей. Так, в методе «Superpave» температуру покрытия в зимний период предложено определять по следующей зависимости [1]:

Были проведены исследования с целью определения возможности применения указанных зависимостей для прогнозирования температурного режима работы покрытий дорог в Мурманской области и республике Карелия. В результате проведения исследований, были собраны данные по температуре воздуха и температуре дорожного покрытия в зимний период как в Мурманской области, так и на участках дорог в республике Карелия (Рисунок 1).

Согласно обработки полученных данных установлено, что величина средней ошибки определения температуры по зависимости (1) Δср= - 0,53ᵒС, по зависимости (2) Δср= 0ᵒС, по зависимости (3) Δср = 2,87ᵒС; среднеквадратическое отклонение ошибок для зависимости (1) – 1,13ᵒС, (2) – 1,08ᵒС, (3) – 1,85ᵒС. Результаты расчетов показывают, что зависимость (2) достаточно точно описывает экспериментальные данные и позволяет прогнозировать изменение температуры дорожного покрытия в зависимости от колебаний температуры воздуха как для условий республики Карелия, так и Мурманской области.

В осенний период представляет интерес как температура дорожного покрытия, так и возможность прогнозирования образования зимней скользкости. Предполагается, что вода, находящаяся на дорожном покрытии, замерзает при понижении температуры ниже 0ᵒС.

Возможность применения зависимостей (1), (2), (3) для прогнозирования изменения температуры покрытия в осенний период также была проверена. Для этого произведены полевые наблюдения в октябре на участках дорог республики  Карелия и Мурманской  области. Согласно обработки полученных  данных установлено, что величина средней ошибки определения температуры по зависимости (1) Δср= - 1,92ᵒС, по зависимости (2) Δср= -0,77ᵒС, по зависимости (3) Δср = -0,68ᵒС; среднеквадратическое отклонение ошибок для зависимости (1) – 1,25ᵒС, (2) – 1,21ᵒС, (3) – 1,51ᵒС.

Согласно обработки экспериментальных данных определено, что за октябрь на обследуемом участке дороги в Республике Карелия температура покрытия понижалась до отрицательного значения 12 раз, для участка дороги в Мурманской области – 12. В Табл.1 приведены данные расчетов количества случаев понижения температуры до отрицательных значений по зависимостям (1), (2), (3).

Таблица 1

Сопоставление фактических и аналитических данных расчета случаев понижения температуры покрытия.

 

Расположение участка дороги	Количество случаев понижения температуры покрытия до отрицательных значений
	фактическое	по зависимости (1)	по зависимости (2)	по зависимости (3)
Республика Карелия	12	16	12	8
Мурманская область	12	20	10	8

 

Результаты расчетов, представленные в Табл.1, показывают, что зависимость (2) достаточно точно позволяет прогнозировать понижение температуры покрытия до отрицательных значений. Это может послужить для прогнозирования условий образования скользкости как для республики Карелия, так и для Мурманской области.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1). Зависимость (2) позволяет прогнозировать изменение температуры покрытия на основании данных о температуре окружающего воздуха.

2). Зависимость (2) может быть использована как на территории республики Карелия, так и для условий Мурманской области.

3). Зависимость (2) позволяет прогнозировать условия образования зимней скользкости.

 

 

Список литературы

1.     Винокурова Т.Г. Анализ температурных условий работы дорожных покрытий лесовозных дорог / Т.Г. Винокурова, В.И. Марков, А.Н. Петров // Повышение эффективности лесного комплекса: материалы Всероссийской научно практической конференции с международным участием. – Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 2015. – 140 с.

2.     Кирюхин Г.Н. Температурные режимы работы асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог / Г.Н. Кирюхин. // Дороги и мосты. – М., 2014. – № 30. – С. 309-328.

3.     Питухин, А.В. Оценка надежности дорожного покрытия при воздействии предельной нагрузки с позиции механики разрушения / А. В. Питухин, А. Н. Петров, А.В. Степанов. – Ученые записки ПетрГУ. – 2013. – №8. – С. 81-83.

4.     Проектирование, строительство, содержание и ремонт лесных дорог: учебное пособие для студентов / авт.- сост. В.К. Катаров [и др.]. – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. – 92 с.