ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Дороги автомобильные и аэродромы

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НЕЖЕСТКОГО ТИПА И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

СТ РК 1293-2004

Издание официальное

Комитет по техническому регулированию и метрологии Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан (Госстандарт)

Астана

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Казахстанский дорожный научно-исследовательский институт» (ОАО «КаздорНИИ»), Техническим комитетом по стандартизации ТК 42 «Автомобильные дороги»

ВНЕСЕН Комитетом автомобильных дорог и строительства инфраструктурного комплекса Министерства транспорта и коммуникаций Республики Казахстан

2    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Комитета по стандартизации, метрологии и сертификации Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан от 2 декабря 2004 года № 409

3 СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ IIEPIЮДИЧНОС ГЬ 11POBEPKII

4    Настоящий стандарт включает в себя основные идентичные положения национального стандарта Франции NF Р 98-200-1:1991 «Испытания относящиеся к автотрассам. Размер прогиба, вызванного динамической нагрузкой. Часть 1: Определения, средства измерения, характеристические значения,IDT»

По отношению к национальному стандарту Франции NF Р 98-200-2:1992 «Испытания относящиеся к автотрассам. Размер прогиба, вызванного динамической нагрузкой. Часть 2: Определение прогиба и района изгиба с помощью модифицированного дефлектометра Бенкельмана» настоящий стандарт является модифицированным, путем изменения наименования и структуры стандарта, внесения дополнительных технических отклонений, объяснения которым приведены во Введении и дополнительном приложении

5    В настоящем стандарте реализованы нормы Закона Республики Казахстан «Об автомобильных дорогах»

6    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Комитета по техническому регулированию и метрологии Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан

CT РК 1293-2004

6.5 Проведение измерений жестким штампом

6.5.1    Требования к приборам

Приборы для штамповых испытаний упругого прогиба дорожной одежды должны соответствовать паспортным данным завода изготовителя. Точность измерений приборов - 0,01 мм.

6.5.2    Проведение измерений

6.5.2.1    При проведении измерений жестким штампом нагрузка на поверхность испытуемой конструкции дорожной одежды передается через круглый жесткий штамп диаметром не менее 300 мм и домкрат, упираемый в раму груженого автомобиля. Допускается применять жесткие штампы большего диаметра, но не более 340 мм.

6.5.2.2    Нагрузку на жесткий штамп измеряют динамометром. Вертикальное перемещение жесткого штампа фиксируют прогибомером рычажного типа (балкой Бенкельмана), измерительный стержень которого устанавливают в центре жесткого штампа.

6.5.2.3    До начала проведения измерений передние колеса нагрузочного автомобиля должны быть заблокированы тормозами и надежно закреплены с помощью опорных башмаков.

6.5.2.4    Жесткий штамп устанавливают на испытуемый слой дорожной одежды после тщательного выравнивания его поверхности тонким слоем (не более 5 мм) из мелкого песка без нарушения сложившейся структуры материала слоя и тщательно притирают. Испытываемые слои дорожной одежды выдерживают под максимальной испытательной нагрузкой в течение 2 мин., после чего разгружают.

1 - рычажный прогибомер, 2 - рама автомобиля, 3 - динамометр, 4 - домкрат, 5 - опорные стойки, 6 - круглый жесткий штамп

Рисунок 4. Схема установки для штамповых испытаний дорожной конструкции

п

6.5.2.5    Нагрузку при испытании дорожной одежды прикладывают ступенями (с разгрузкой после достижения значения нагрузки для каждой ступени) до максимального расчетного значения 0,5 МПа (всего должно быть не менее 3-5 ступеней). Время воздействия нагрузки и промежуток времени после ее снятия должен составлять около 30 сек. Время, затрачиваемое на нагружение и снятие нагрузки должно составлять (15±5) сек.

6.5.2.6    Отсчеты по индикаторам прибора фиксируются после выдерживания заданной ступени нагрузки, а также после паузы следующей за разгрузкой. По разнице отсчетов, зафиксированных на индикаторе прогибомера (балки Бенкельмана) определяют упругую деформацию дорожной одежды.

7 Обработка результатов измерений

Предварительная обработка результатов измерений производится согласно методике, изложенной в приложении А.

7.1 Вычисление модулей упругости при проведении тмерений высокоточным нивелиром и прогибомером (балкой Венкельмана)

Модуль упругости дорожной одежды при проведении измерений высокоточным нивелиром и прогибомером (балкой Бенкельмана) определяется по формуле

4Q(l-n^:)

' t    n-D,,    ’ ^МПа    <⁴⁾

где О - нагрузка на спаренные колеса, кгс;

// - коэффициент Пуассона (//=0,3);

- измеренный упругий прогиб дорожной одежды, мм;

D_p - диаметр круга контакта колес под нагрузочным автомобилем, см.

7.2 Вычисление модулей упругости при проведении ишерепий с ис-полыованием жесткого штампа

Модуль упругости дорожной одежды при проведении измерений с использованием жесткого штампа определяется по формуле:

0,257rpD(l-n’)

-Г-*МПа

где р - максимальное (расчетное) давление от штампа, МПа;

// - коэффициент Пуассона (// = 0,3 - при вычислении общего модуля упругости дорожной одежды; // = 0,35 - при вычислении модуля упругости грунтов земляного полотна; // = 0,25 - при вычислении модуля упругости слоев основания из несвязных материалов);

D - диаметр жесткого штампа, мм;

- измеренный упругий прогиб дорожной одежды, соответствующий нагрузке/7, мм.

CT РК 1293-2004

8 Порядок представлении результатов измерении

8.1 По результатам измерений заполняется протокол. В протокол вносятся следующие данные:

-    дата проведения измерений (дата, месяц, год);

-    тип использованного измерительного оборудования, с установленной величиной нагрузки;

-    температура поверхности автомобильной дороги в месте измерения;

-    полное название участка испытаний и его характеристики (включая категорию и статус, полосу движения, направление и местонахождение);

-    результаты измерений согласно раздела 6.

Примечание - Указанные данные являются обязательными для внесения в протокол. Допускается дополнять протокол другими данными в соответствии с требованиями заказчика или условиями проведения работ.

Приложение Л

(обязательное)

Порядок обработки результатов измерений модуля упругости дорожных одежд нежесткого типа

А.1 Обработка результатов осуществляется в следующей последовательности:

А. 1.1 Корректировка значений вариационного ряда прогибов, путем введения поправки на чашу прогиба (в случае измерения упругих прогибов не длиннобазовым прогибомером) проводится по формуле

t_i4=axC>    (А.1)

где (j₄ - прогиб с учетом поправки на чашу прогиба, мм;

Cj - фактический прогиб, мм; а и b - параметры уравнения:

-    при использовании прогибомера КП-204 или банки Бенкельмана: а=1; Ь=1;

-    при использовании МАДИ-ЦНИЛ: для автомобилей с нагружением задней оси не менее 80 кН (или не менее 4000 кгс на два спаренных колеса) и для автомобилей с нагружением 65 кН (или 3250 кгс на два спаренных колеса):

а) для капитальных одежд: нагружение не менее 80 кН нагружение не менее 65 кН при С, < 1,98 мм:    при Cj < 1,23 мм:

а = 1,18; b = 0,80;    а = 1,053; b = 0,906;

при Г, > 1,98:    при    Cj    >    1,23:

а = 1,03; b = 1;    а    =    1,03;    b    =    1;

о) для облегченных одежд:

в) для переходных одежд: а = 1,03; b = 1.    а=    1,03;    b=    1.

А. 1.2 Корректировка прогибов по температуре покрытия: e_t-(0,7391xt_e +23,653) 0,01

f =    ^1    V    *_Р *    /    >    /д

0,0234 xt_p+0,2524    *    ^v

где С32 ~ значение прогиба при расчетной температуре покрытия 32°С, мм; С, - прогиб при зафиксированной температу ре покрытия t_p, мм; t_p— температура покрытия в момент измерения прогибов, °С.

1 л

CT РК 1293-2004

Содержание

1    Область применения    1

2    Нормативные ссылки    1

3    Определения    1

4    Классификация методов измерений модуля упругости дорожных одежд нежесткого типа    2

5    Общие положения    2

6    Измерение прогибов дорожных одежд нежесткого типа    3

6.1    Общие положения    3

6.2    Подготовка к проведению измерений    3

6.3    Проведение измерений высокоточным нивелиром    4

6.3.1    Требования к нивелиру и нивелирной марке    4

6.3.2    Порядок проведения измерений    5

6.4    Проведение измерений прогибомером (Балкой Бенкельмана)    6

6.4.1    Требования к прогибомеру (Балке Бенкельмана)    6

6.4.2    Проведение измерений    6

6.5    Проведение измерений жестким штампом    7

6.5.1    Требования к приборам    7

6.5.2    Проведение измерений    7

7    Обработка результатов измерений    8

7.1    Вычисление модулей упругости при проведении    измерений

высокоточным нивелиром и прогибомером (балкой Бенкельмана)    8

7.2    Вычисление модулей упругости при проведении измерений с

использованием жесткого штампа    8

8    Порядок представления результатов измерений    9

Приложение А Порядок обработки результатов измерений модуля    10

упругости дорожных одежд нежесткого типа Приложение Б Библиография    13

Дополнительное приложение. Объяснение изменениям, указанным в пункте 4 Предисловия относительно примененного национального стандарта Франции    14

■ 11

Введение

Настоящий стандарт разработан с целью стандартизации методов определения прочностных характеристик автомобильных дорог на основе измерения упругих прогибов дорожных одежд нежесткого типа и гармонизации их с международными требованиями и стандартами.

Наименование настоящего стандарта «Дороги автомобильные и аэродромы. Методы определения модуля упругости дорожных одежд нежесткого типа и их классификация» изменено относительно национального стандарта Франции NF Р 98-200-2:1992 «Испытания относящиеся к автотрассам. Размер прогиба, вызванного динамической нагрузкой. Часть 2: Определение прогиба и района изгиба с помощью модифицированного дефлектометра Бенкельмана» с целью обеспечения совместимости с комплексом стандартов, определяющих требования к качеству дорожных одежд и их контролю.

Настоящий стандарт дополнительно к методу, описанному в национальном стандарте Франции, включает два метода определения упругих прогибов дорожных одежд нежесткого типа (с применением высокоточного нивелира и жесткого штампа).

Сущность технических отклонений состоит в модернизации методики приложения нагрузки к точке измерения упругих прогибов (путем приложения статической нагрузки или наезда).

I \ /

ГОС УДАРС ТВКИИЫЙ С ГАНДАРГ РЕС ПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Дороги автомобильные и аэродромы

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НЕЖЕСТКОГО ТИПА И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Дата введения 2005.07.01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает статические методы измерений модуля упругости дорожных одежд нежесткого типа на автомобильных дорогах общего пользования, улицах в городах и сельских поселениях, а также аэродромах в период их строительства (реконструкции) и эксплуатации.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

CT РК 2.4-2000 ГСП РК. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения.

СТ РК 2.30-2001 ГСИ РК. Порядок проведения метрологической аттестации средств измерений.

СТ РК 1053-2002 Автомобильные дороги. Термины и определения.

ГОСТ 10528-90 Нивелиры. Общие технические условия.

ГОСТ 24555-81 Система государственных испытаний продукции. Порядок аттестации испытательного оборудования. Основные положения.

3    Определения

3.1    В настоящем стандарте применяются термины и определения в соответствии с СТ РК 1053. В дополнение к ним, в стандарте установлены следующие термины и их определения:

3.1.1    Прогиб: Вертикальное смещение одной точки поверхности автодороги, вызванное приложенной к этой точке нагрузке.

3.1.2    Максимальный прогиб: Максимальное вертикальное смещение точки измерения.

3.1.3    Реманентный (остаточный) прогиб: Вертикальное смещение точки измерения от максимального значения, при удалении нагрузки на (5,0±0,5)м от точки измерения.

3.1.4    Упругий прогиб: Разность между значениями максимального и рс-манентного прогибов.

Издание официальное

3.1.5    Точечный прогиб. Значение прогиба, измеренное в данной точке.

3.1.6    Средний прогиб. Среднее арифметическое значение всех произведенных замеров максимального прогиба с определенной продолжительностью в точках определенного сектора, подобранных определенным образом.

3.1.7    Ирогибомер (Балка Бенкелъмана) Прибор, для измерения вертикального перемещения точки поверхности дорожной одежды под приложенной нагрузкой (упругого прогиба).

3.1.8    Модуль упругости дорожной одежды: Величина, характеризующая прочностные показатели дорожной одежды.

4    Классификация методов измерений модуля упругости дорожных одежд нежесткого тина

Методы измерения модуля упругости дорожных одежд нежесткого типа в зависимости от условий передачи нагрузок на дорожную одежду подразделяются на две группы:

1    группа - методы, в основу которых положен принцип измерения прогиба от неподвижной нагрузки (статические).

Примечание - Данная группа методов реализуется с использованием прогнбомеров различных конструкции, штампов, высокоточных нивелиров и т.п.

2    группа - методы, в основу которых положен принцип измерения прогиба от кратковременной нагрузки (динамические).

Примечание - Данная группа методов реализуется с использованием различных приборов и измерительных средств, из которых наиболее известными являются: установки динамического нагружения (УДН-НК. УДН-Н), установка непрерывного контроля прочности УНК-1, автоматизированная установка динамического нагружения ДИНА-ЗМ, дефлекто-метр KUAB.

5    Общие положения

5.1    Контрольными методами измерения модуля упругости дорожных одежд нежесткого типа являются методы, отнесенные к первой группе.

5.2    В настоящем стандарте представлены следующие статические методы измерения модуля упругости:

-    метод измерения прогибов высокоточным нивелиром;

-    метод измерения прогибов прогибомером и Балкой Бенкельмана;

-    метод измерения прогибов с использованием жесткого штампа.

5.3    Измерения прогиба дорожной одежды должны проводиться с точностью до 0,01 мм.

5.4    Средства измерений и оборудование, используемые для измерения модуля упругости дорожных одежд нежесткого типа автомобильных дорог и аэродромов, предусмотренные настоящим стандартом должны быть внесены в реестр государственной системы обеспечения единства измерений Республики Казахстан, поверены и (или) аттестованы в установленном порядке, в т.ч. в соответствии с CT РК 2.4, CT РК 2.30, ГОСТ 24555.

л

CT РК 1293-2004

6 Измерение прогибов дорожных одежд нежесткого тина

6.1    Общие положения

6.1.1    Сущность всех методов измерения статического модуля упругости дорожных одежд нежесткого типа заключается в измерении упругой деформации дорожной одежды под действием вертикальной нагрузки, приложенной в точке измерения.

6.1.2    В качестве нагрузки используется грузовой автомобиль с нагрузкой на заднюю одиночную ось от 7000 до 10000 кг, который оказывает давление на дорожную одежду. Шины автомобиля и давление воздуха в них должно соответствовать паспортным данным автомобиля.

6.2    Подготовка к проведению и гчерепий

6.2.1    После загрузки автомобиля, используемого для статического нагружения дорожной конструкции, проверяют нагрузку на его заднюю ось. Для определения весовых параметров и общей нагрузки на колесо автомобиля могут быть использованы как переносные, так и стационарные весы различных моделей.

6.2.2    После взвешивания определяют площади отпечатков задних колес автомобиля. Для этого следует поддомкратить колесо автомобиля, смазать протектор колеса в зоне намечаемого контакта его с покрытием сухим красителем (сажа и др.) и подложить под колесо гладкую пластину. После чего следует отпустить домкрат для получения контактного отпечатка колеса, снова поддомкратить колесо автомобиля, вытащить пластину и определить площадь контакта колеса автомобиля. После проведенных процедур определить приведенный к кругу диаметр отпечатка колеса по формуле

где D - расчетный диаметр следа колеса автомобиля, см; S - фактичекая площадь контакта колеса автомобиля с дорожным покрытием, см².

6.2.3    На основании визуального обследования определяют границы характерных участков (подучастков). За характерный принимается участок, который отличается от других хотя бы одним из следующих признаков: конструкцией дорожной одежды, грунтом земляного полотна и типом его поперечного профиля, типом местности по условиям увлажнения согласно [1], технологией устройства дорожной одежды и качеством применявшихся при этом материалов, интенсивностью движения, состоянием покрытия по видам дефектов.

6.2.4    На выбранном участке (подучастке) через равные отрезки пути проводят измерения прогибов по полосам наката (1,0 - 1,5) м от кромки покрытия) как в прямом, так и в обратном направлении. Измерения проводят равномерно - на одной, затем на второй полосе наката. Минимальное заданное количество измерений, необходимое для объективной оценки прочности дорожной одежды должно составлять не менее 20 измерений на выбранном участке (участке).

но не менее одного измерения на один километр. Шаг дискретизации (длина отрезков пути, через которые производят измерения) определяется по следующей формуле

t L-m/n,    (2)

где f - шаг дискретизации измерения прогибов, м;

L - длина участка (подучастка), м;

т - количество полос движения;

п - минимальное заданное количество измерений.

Пример - п=20 измерений; т=2 полосы движения; L=4000 м;

1=4000x2/20 = 400 м

То есть, на подучасгке /шиной 4000 м следует сделать 20 измерений (в прямом направлении - 10, и в обратном направлении - 10) через каждые 400 м.

6.2.5    Значение величины ( контролируют по спидометру автомобиля с точностью ±10%.

6.2.6    Измерения следует проводить при фактической относительной влажности грунта земляного полотна не менее 0,47, которая определяется по формуле

W1

где W,j, - фактичекая влажность грунта земляного полотна, доли ед.;

W_rc*y₄ - предел текучести грунта, доли ед.

6.2.7    На каждом характерном участке градусником проводят замеры температуры покрытия. Измерения упругого прогиба дорожной одежды следует производить при температуре покрытия в интервале от 25°С до 50°С.

6.2.8    Площадка для проведения измерений должна быть ровной без повреждения и разрушения покрытия в месте контакта прогибомера и дорожного покрытия.

6.3 Проведение и мереный высокоточным нивелиром

6.3.1    Требования к нивелиру и нивелирной марке

6.3.1.1    Для проведения измерений используют высокоточный нивелир и нивелирную марку. Нивелир должен быть технически исправен, поверен и отвечать требованиям ГОСТ 10528.

6.3.1.2    Нивелирная марка (рисунок 1) состоит из трубки (патрона) и высверленного стального стержня (внутренний диаметр трубки 12 мм), органического стекла диаметром 17 мм с нанесенными перекрывающимися нитями, лампочки, патрона для лампочки, контактного болта и контактного болта массы. Марка должна иметь квадратное сечение (20x20) мм, длина марки - 35 мм. Лампочка подсоединяется к автономному источнику питания.

л

CT РК 1293-2004

1 - патрон, 2 - органическое стекло, 3 - лампочка, 4 - патрон лампочки,

5 - контактный болт, 6 - контактный болт массы

Рисунок 1. Нивелирная марка для измерения прогибов дорожной конструкции под колесом автомобиля

6.3.2 Порядок проведения чгмерешш

6.3.2.1 Нивелир устанавливают на расстоянии (5,0±0,5) м от места проведения измерений. Труба нивелира должна быть направлена на визирную сеть марки.

6.3.2.2. В зазор между спаренными колесами автомобиля, установленного на точку измерения помещают марку (рисунок 2) и производят нивелировку. После снятия отсчета автомобиль отъезжает вперед на расстояние не менее (5,0-10,0) м от точки проведения измерений. Через 4-5 минут после снятия нагрузки марка повторно нивелируется. Величина упругого прогиба соответствует разнице двух отсчетов по нивелиру.

CT РК 1293-2004

6.4 Проведение игмерений про: и номером (Валкой Бенкельмана)

6.4.1    Требования к проги номеру (Балке Бенкель.\иша)

6.4.1.1    Рычажный прогибомер (Балка Бенкельмана (рисунок 3) должен соответствовать паспортным данным завода изготовителя. Точность измерения прибора-0,01 мм.

6.4.1.2    Измерения прогибов следует производить строго по инструкции, прилагаемой к прибору. При использовании прогибомера МАДИ-ЦНИЛ необходимо учитывать влияние чаши прогиба на показания прибора.

1 - пробка заднего плеча рычага, 2 - стойка для индикатора, 3 - индикатор,

4 - держатель индикатора, 5 - швеллер, 6 - заднее плечо рычага, 7 - подъемный винт,

8 - муфта, 9 - опорные виты, 10 - гайка-барашек, 11 - переднее плечо рычага,

12 - измерительный стержень, 13 - винт-держатель, 14 - подпятник,

15 - опорная станина.

Рисунок 3. Рычажный прогибомер (а - вид сбоку; б - вид сверху)

6.4.2 Проведение измерений

6.4.2.1    В зазор между задними сдвоенными колесами автомобиля, установленного на точку измерения помещают рычаг прогибомера (балки Бенкельмана) с измерительным стержнем, который подпятником должен устойчиво опираться на поверхность дорожной одежды.

6.4.2.2    По истечении (4-5) мин., фиксируют первый отсчет по индикатору прогибомера, после чего автомобиль отъезжает вперед на расстояние не менее (5,0 - 10,0) м от места проведения измерения.

6.4.2.3    По истечении (4-5) мин. после снятия нагрузки фиксируют второй отсчет по индикатору. Разница в значении двух отсчетов будет соответствовать величине упругого прогиба.