Общие требования к техническому уровню и эксплуатационному состоянию автомобильных дорог

Конечная цель деятельности дорожно-эксплуатационной службы – поддержание и непрерывное повышение качества дорог, т.е. их технического уровня и эксплуатационного состояния или транспортно-эксплуатационного состояния (ТЭС АД), в соответствии с ростом интенсивности движения и нагрузки на дороги при минимальных затратах трудовых, материально-технических и энергетических ресурсов.

Технический уровень — степень соответствия постоянных (не меняющихся в процессе эксплуатации или меняющихся только при реконструкции и капитальном ремонте) геометрических параметров, характеристик дороги и ее сооружений нормативным требованиям. Это проектная ширина проезжей части и земляного полотна, длины прямых и кривых, протяженность и крутизна подъемов и спусков, высота насыпи и глубина выемки, габариты и грузоподъемность мостов и путепроводов, элементы обустройства и др.

Эксплуатационное состояние – степень соответствия переменных параметров и характеристик дороги, инженерного оборудования, организации и условий движения, изменяющихся в процессе эксплуатации в результате воздействия транспортных средств, метеорологических условий, и уровня содержания нормативным требованиям. Это прочность дорожной одежды, состояние поверхности дороги и фактически используемая ширина проезжей части и обочин, сцепные качества и ровность покрытия, состояние инженерного оборудования, разметки дорог, въездов и переездов и т. д.

К основным транспортно-эксплуатационным показателям автомобильных дорог (ТЭП АД) и дорожных сооружений относят обеспеченную скорость и пропускную способность, уровень загрузки дороги, непрерывность и безопасность движения, допустимую осевую нагрузку и грузоподъемность (или общую массу) автомобилей и автомобильных поездов.

Скорость, пропускная способность, безопасность и непрерывность движения автомобилей – важнейшие обобщающие показатели, которые отражают транспортно-эксплуатационное состояние автомобильных дорог в различные периоды года и погодно-климатические условия, а также эффективность мероприятий и работ по ремонту и содержанию дорог и организации движения. Транспортно-эксплуатационные показатели дорог зависят от их технического уровня и эксплуатационного состояния.

Основные параметры проектируемых и сдаваемых в эксплуатацию дорог должны удовлетворять требованиям СНиП 2.05.02-85 (табл. 1.14 и 1.15).

Таблица 1.14

Основные технические нормы и транспортно-эксплуатационные показатели

Таблица 1.15

Нормы проектирования дорог в плане и продольном профиле

Под расчетной скоростью понимают максимальную обеспеченную по условиям безопасности движения, взаимодействия с дорогой и динамическим характеристикам скорость легкового автомобиля на увлажненном покрытии в эталонных условиях погоды, которым соответствует летнее время при температуре воздуха 20°С, относительной влажности воздуха 50 %, отсутствии ветра и при атмосферном давлении 1013 МПа. Полностью эталонные условия, принятые в системе ВАДС, приведены в табл. 1.16.

Таблица 1.16

В неблагоприятных погодно-климатических условиях допускается снижать максимальную обеспеченную скорость по сравнению со скоростью, принятой для проектирования элементов плана и продольного профиля, но не более 25 % в расчетные по условиям движения осенне-весенний и зимний периоды и, как исключение, не более 50 % в зимний период при гололеде, метелях и сильных снегопадах.

Технический уровень и эксплуатационное состояние дорог должны соответствовать требованиям, установленным к основным транспортно-эксплуатационным показателям проектируемых дорог и дорожных сооружений. Эти требования, относящиеся к строительству и реконструкции дорог, распространены на всю сеть дорог, часть которых построена по старым техническим нормативам и может не удовлетворять современным требованиям.

Автомобильные дороги предназначены для движения различных типов автомобилей с установленными стандартами и нормами весовых параметров и габаритов: легковых, грузовых, автобусов и автопоездов.

Как любое инженерное сооружение, дорога может обеспечивать пропуск только тех нагрузок и в том количестве, на которые она рассчитана при проектировании. Между тем прогресс в автомобилестроении приводит к непрерывному совершенствованию и изменению типов автомобилей, модели которых меняются через каждые несколько лет. Существует устойчивая тенденция к увеличению грузоподъемности и более широкому использованию многоосных автомобилей и автопоездов.

Нормами проектирования установлены расчетные перспективные сроки для обоснования параметров автомобильных дорог: 20 лет для определения расчетной интенсивности, категории дороги и расчетной скорости, в соответствии с которыми назначаются геометрические параметры дорог, и 10—18 лет для выбора типа дорожной одежды и определения ее прочности в зависимости от срока службы. Предполагается, что в течение этих сроков по дорогам будут двигаться автомобили, весовые параметры и габариты которых не будут превышать расчетные. Поэтому во всех странах существуют стандарты и нормы на габариты автомобилей и нагрузки от них, которые обязана соблюдать автомобильная промышленность и к которым приспосабливают нормы на элементы автомобильных дорог.

В России требования к габаритным размерам автомобилей, разрешенных для движения по дорогам общего пользования, ограничивают их высоту 4 м, ширину 2, 5 м, а предельную длину 12—24 м в зависимости от типа автомобиля.

Таблица 1.17

Таблица 1.18

Параметры некоторых часто встречающихся типов транспортных средств
на сети дорог общего пользования

Примечания: 1. Звездочкой обозначена полная нагрузка на тележку автомобиля. 2. Коэффициент приведения для автобусов и специальных автомобилей принимают как для базовых автомобилей соответствующей грузоподъемности. 3. Для пересеченной и горной местности коэффициент приведения увеличивают в 1, 2 раза.

Автомобили различных типов и степени загрузки, следуя по дороге в одном направлении с различными скоростями, образуют транспортный поток. Очевидно, чем больше автомобилей движется в потоке, тем более высокие требования должны быть предъявлены к техническому уровню и эксплуатационному состоянию дороги. При обосновании требований к разным элементам дороги используют различные характеристики транспортного потока.

Для определения числа полос движения, ширины проезжей части и земляного полотна решающее значение имеет интенсивность движения, в данном случае условно приведенная к легковому автомобилю. Для этого вводят коэффициенты приведения, характеризующие, сколько легковых автомобилей могло бы проехать по участку дороги за время проезда одного грузового автомобиля, автобуса или автопоезда.

В соответствии со СНиП 2.05.02-85 приняты коэффициенты приведения, значения которых указаны в табл. 1.17.

Параметры основных типов транспортных средств, используемых на сети автомобильных дорог общего пользования, приведены в табл. 1.18.

Для расчета толщины дорожной одежды наиболее важен размер нагрузки, передаваемой от колес автомобилей на дорожную одежду. Один проезд тяжелого грузового автомобиля оказывает на дорогу более разрушительное воздействие, чем проход большого числа легких автомобилей. Это обстоятельство учитывают пересчетом фактической интенсивности движения в интенсивность эквивалентную, условно приведенную к одной из расчетных нагрузок группы А или группы Б.

В соответствии с СНиП 2.05.02-85 нагрузку на одиночную наиболее нагруженную ось двухосного автомобиля для расчета прочности дорожных одежд и проверки устойчивости земляного полотна принимают для дорог I—IV категорий 100 кН (10 тс) (автомобили группы А), для дорог V категории 60 кН (6 тс) (автомобили группы Б), а при двух спаренных осях – 180 кН (18 тс) и 100 кН (10 тс) соответственно.

В соответствии со сложившейся и перспектив­ной интенсивностью движения и другими экономи­ческими данными каждой дороге, а в некоторых случаях и отдельным ее участкам присваивают определенную катего­рию. Категорией, присвоенной дороге, руковод­ствуются также при разработке проектов реконструкции и капитального ремонта ее отдель­ных участков, больших мостов и дороги в це­лом. Это обеспечивает комплексность и взаимную увязку ремонтных работ, исключает переделки ранее отремонтированных участков.

Согласно «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-83, введенной в действие с 1.01.1984 г., в качестве расчетных принимались характеристики нагрузки, приведенные в табл. 1.19.

Влияние нагрузки от легковых автомобилей при расчете прочности дорожных одежд не учитывается.

Расчетная интенсивность воздействия нагрузки определяется как среднесуточное приведение к расчетной нагрузке числа проездов всех колес (как ведущих, так и ведомых), расположенных по одному борту автомобилей, в пределах одной полосы проезжей части. Коэффициенты приведения различных типов автомобилей к расчетной нагрузке группы А и Б даны в табл. 1.20.

Таблица 1.19

Транспортные средства	Номи­нальная стати­ческая нагрузка на ось, кН	Нормированная нагрузка, пере­даваемая дорожной одежде колесом автомобиля, кН	Среднее удельное давление Р колеса на покрытие, МПа	Расчетный диаметр колеса автомобиля, см
непод­вижного	движу­щегося	непод­вижного	движу­щегося
Автомобили группы:
А				0, 6
Б				0, 5
Автобусы группы:
А				0, 6
Б				0, 5

Таблица 1.20

В связи с тем, что большинство грузовых автомобилей, автопоездов и автобусов, работающих на автомобильных дорогах общего пользования, имеют осевую нагрузку, превышающую 60 кН, а многие и 100 кН, возникла необходимость проектирования дорожных одежд всех дорог на пропуск автомобилей с осевой нагрузкой группы А. Поэтому межгосударственными отраслевыми дорожными нормами МОДН 2-2001 «Проектирование нежестких дорожных одежд», принятыми Межправительственным советом дорожников, предусматриваются для реализации с 15.04.2001 г. повышенные значения расчетной нагрузки (табл. 1.21).

Таблица 1.21

Группа расчетной нагрузки	Нормативная статическая нагрузка на ось, кН	Нормативная статическая нагрузка на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля , кН	Расчетные параметры нагрузки
удельное давление Р, МПа	диаметр круга отпечатка колеса D, см
А1			0, 60	37/33
А2			0, 60	39/34
А3			0, 60	42/37

Примечание. В числителе – для движущегося колеса, в знаменателе – для неподвижного.

Значение суммарного коэффициента приведения определяют по формуле:

, где (1.1)

n – число осей у данного транспортного средства;

– коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из n осей транспортного средства к расчетной нагрузке.

Коэффициент приведения нагрузок определяют по формуле

, где (1.2)

– номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;

– расчетная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;

b – показатель степени, принимаемый равным:

4, 4 – для капитальных дорожных одежд;

3, 0 – для облегченных дорожных одежд;

2, 0 – для переходных дорожных одежд.

Номинальная динамическая нагрузка B _Bопределяется по паспортным данным на транспортное средство с учетом распределения статических нагрузок на каждую ось:

, где (1.3)

КB_ДИНB – динамический коэффициент, принимаемый равным 1, 3;

– номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси.

При определении расчетного значения номинальной статической нагрузки для многоосных автомобилей фактическую номинальную нагрузку на колесо, определяемую по паспортным данным, следует умножать на коэффициент, учитывающий число осей в тележке, расстояние между крайними осями автотранспортного средства и капитальность дорожной одежды.

Величину этого коэффициента определяют по формуле:

, где (1.4)

– расстояние между крайними осями автотранспортного средства, м;

а, b, с – параметры, определяемые в зависимости от капитальности дорожной одежды и числа осей тележки, – принимают по табл. 1.22.

Таблица 1.22

Примечание. В числителе – для капитальных и облегченных типов дорожных одежд, в знаменателе – для переходных.

Приближенно значения суммарного коэффициента приведения можно принимать по табл. 1.23.

Таким образом, существует прямая связь с изменением весовых параметров автомобилей и повышением требований к прочности и работоспособности дорожных одежд. В принципе эта зависимость вполне закономерна. Проблема состоит в том, что существует большой временной разрыв между периодом возрастания осевых нагрузок и периодом отражения возросших требований в нормах на проектирование новых дорог и, тем более, между периодом приведения в соответствие с этими требованиями существующей сети дорог.

Таблица 1.23

Тип автомобиля	Коэффициент приведения к расчетной нагрузке
А1	А2	А3
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью 1—2 т	0, 005	0, 003	0, 0015
Средние, грузоподъемностью 2—5 т	0, 2	0, 13	0, 063
Тяжелые, грузоподъемностью 5—8 т	0, 7	0, 46	0, 22
Очень тяжелые, грузоподъемностью более 8 т	1, 25	0, 82	0, 40
Автобусы	0, 7	0, 46	0, 22
Тягачи с прицепами	1, 5	0, 99	0, 47

В итоге в России к началу XXI века сложилась сеть автомобильных дорог общего пользования, значительная часть которой не в состоянии пропускать современные транспортные средства.