Zmiany obciążenia nawierzchni w ciągu roku

Okazuje się, że oprócz liczby pojazdów rocznym zmianom ulega również obciążenie pojazdów. Obciążenie nawierzchni najlepiej jest wyrazić poprzez średnią dobową liczbę równoważnych osi standardowych, ponieważ miara ta określa rzeczywiste oddziaływanie pojazdów na nawierzchnię. Liczbę

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MAF SDRi

Miesiąc Średnia

S7 - największe roczne wahania DK46 - najmniejsze roczne wahania

96

równoważnych osi standardowych przypadająca na dany miesiąc obliczono zgodnie ze wzorem:

𝐿_𝑖 = 𝐹_ś𝑟,𝑖∙ 𝑆𝐷𝑅_𝑖 (3.17)

gdzie:

Li – średnia dobowa liczba równoważnych osi standardowych 100 kN w danym miesiącu i,

Fśr,i – średni współczynnik równoważności obciążenia pojazdu ciężkiego w danym miesiącu i,

SDR_i – średni dobowy ruch pojazdów ciężkich w miesiącu i.

Współczynnik równoważności obciążenia pojazdu Fi zależy od nacisków osi składowych pojazdów, a zatem również od masy całkowitej pojazdu. Jeżeli średnia masa pojazdów ciężkich w danym okresie będzie rosnąć bądź maleć, to średni współczynnik równoważności obciążenia pojazdów również w tym okresie będzie odpowiednio rósł lub malał.

W sposób analogiczny jak w przypadku średniego dobowego ruchu określono miesięczne współczynniki korygujące dla średniej dobowej liczby równoważnych osi standardowych MAFLi. Współczynniki MAFLi obliczono zgodnie ze wzorem:

𝑀𝐴𝐹_𝐿𝑖 = 𝐿_𝑖

∑¹²_𝑖=1𝐿_𝑖∙ 12 gdzie:

MAF_Li – miesięczny współczynnik korygujący liczbę równoważnych osi standardowych 100 kN dla danego miesiąca i,

L_i – średnia dobowa liczba równoważnych osi standardowych 100 kN w danym miesiącu i.

W tablicy 3.13 przedstawiono wyniki obliczeń współczynników MAFLi

przeprowadzonych dla poszczególnych stacji, oraz przedstawiono obliczoną średnią arytmetyczną współczynników MAFLi dla wszystkich stacji. Wykres zmian średniego współczynnika MAFLi przedstawiono na rysunku 3.30, na którym zaznaczono również współczynniki MAFSDR dla stacji z stwierdzonymi największymi i najmniejszymi wahaniami miesięcznej średniej dobowej liczby równoważnych osi standardowych Li. Warto zwrócić uwagę na fakt, że na poszczególnych stacjach zmiany średniego dobowego ruchu pojazdów ciężkich SDRi (tablica 3.12 i rysunek 3.29) nie są jednakowe jak zmiany średniej dobowej liczby równoważnych osi standardowych Li (tablica 3.13 i rysunek 3.30).

97 Tablica 3.13. Miesięczne współczynniki korygujące liczbę równoważnych osi

standardowych 100 kN MAFLi na poszczególnych stacjach

Miesiąc

Stacja WIM

Średnia

DK46 DK4 DK7 DK75 DK79 DK94 DK22 DK11 A2 S7

1 0,78 0,63 0,79 0,76 0,80 0,78 1,02 0,52 0,76 0,95 0,79

2 0,91 0,61 0,79 0,71 0,93 0,87 1,13 0,67 0,91 1,18 0,89

3 1,07 0,78 0,98 0,94 1,09 1,00 1,06 1,01 1,04 1,01 1,01

4 1,02 0,79 1,01 1,10 0,98 1,11 0,98 1,06 1,04 0,81 1,01

5 1,12 0,90 1,18 1,35 1,15 1,07 0,99 1,02 0,94 0,82 1,07

6 1,11 1,20 1,18 1,13 0,94 1,18 1,25 1,07 0,95 1,04 1,11

7 1,11 1,31 1,19 1,20 1,17 1,13 1,13 1,13 0,95 1,16 1,15

8 1,23 1,33 1,19 1,16 1,26 0,98 0,94 1,17 1,00 1,16 1,14

9 1,10 1,32 1,08 1,03 1,14 1,05 0,98 1,37 1,07 1,24 1,13

10 0,91 1,20 1,06 1,04 1,15 1,11 0,97 1,11 1,16 1,24 1,07

11 0,89 1,11 0,89 0,91 0,81 1,01 0,86 1,12 1,18 0,91 0,94

12 0,76 0,82 0,67 0,66 0,58 0,72 0,69 0,76 1,01 0,46 0,69

Rysunek 3.30. Wykres miesięcznych współczynników korygujących MAFLi średni oraz dla stacji z największymi (DK4) i najmniejszymi (A2) rocznymi wahaniami

średniej dobowej liczby równoważnych osi standardowych Li

Porównanie średnich współczynników MAFSDRi, wyprowadzonych dla liczby pojazdów, ze średnimi współczynnikami MAFLi, wyprowadzonych dla liczby osi standardowych 100 kN, zilustrowano na rysunku 3.31. Wynika z niego, że w okresie zimowym mniejszy jest SDR oraz niższe są obciążenia osi pojazdów, które wyraża się poprzez liczbę równoważnych osi standardowych L. W okresie od maja do sierpnia współczynniki średnie MAFLi są wyższe niż średnie współczynniki

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MAF Li

Miesiąc Średnia

A2 - najmniejsze roczne wahania DK4 - największe roczne wahania

98

MAF_SDRi. Oznacza to, że w tym okresie wzrósł średni współczynnik równoważności obciążenia pojazdów Fi, co jest wynikiem wzrostu obciążeń osi pojazdów w tym okresie. Podobnie w okresie od listopada do lutego stwierdza się spadek obciążeń osi pojazdów.

Rysunek 3.31. Porównanie średnich współczynników MAFSDRi i MAFLi

Wyniki przeprowadzonych obliczeń porównano z rozkładem ruchu ciężkiego w poszczególnych porach roku podanym w katalogu z 1997 r. [142]. Aby obliczyć rozkład ruchu w poszczególnych porach roku należy zsumować miesięczne współczynniki korygujące z odpowiednich miesięcy przypadających na daną porę roku i podzielić przez liczbę miesięcy w roku. Obliczenia sezonowego rozkładu ruchu wykonano w dwóch wariantach:

a) rozkład liczby pojazdów ciężkich w poszczególnych porach roku,

b) rozkład liczby równoważnych osi standardowych w poszczególnych porach roku.

Do obliczeń przyjęto średnie wartości współczynników MAFSDRi i MAFLi otrzymane ze wszystkich stacji WIM. Wyniki obliczeń podano w tablicy 3.14. Na rysunku 3.32 przedstawiono wykres średniego rozkładu ruchu ciężkiego w poszczególnych porach roku.

0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

średni miesięczny współczynnik korygujący

Miesiąc

MAF_SDR MAF_L

99 Tablica 3.14. Rozkład ruchu ciężkiego na poszczególne okresy w roku

Okres miesiące Średni rozkład liczby pojazdów ciężkich na podstawie WIM

Średni rozkład liczby

Rysunek 3.32. Rozkład ruchu ciężkiego na poszczególne pory roku na podstawie danych ze stacji WIM a) średni rozkład liczby pojazdów ciężkich b) średni rozkład

liczby równoważnych osi standardowych

Przyjęty w Katalogu z 1997 r, rozkład ruchu w przybliżeniu pokrywa się z wynikami pomiarów ze stacji WIM. Na podstawie tablicy 3.14 i rysunku 3.32 można stwierdzić, że średnio największe obciążenie drogi przypada na miesiące od maja do października, najmniejsze w grudniu i w styczniu.

Współczynniki korygujące MAF mają praktyczne zastosowania. Podane w tablicy 3.12 średnie współczynniki MAFSDRi można zastosować do przeliczania wyników pomiarów SDR otrzymanych dla jednego miesiąca do wartości uśrednionych dla całego roku. Średnie współczynniki MAFLi (tablica 3.13) mogą być stosowane, gdy znany jest średni roczny ruch pojazdów a obliczenia konstrukcji nawierzchni mają być prowadzone z uwzględnieniem miesięcznych bądź sezonowych zmian ruchu.

W ramach prac nad nowym Katalogiem typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych z 2013 roku [78] roczny rozkład ruchu ciężkiego został wykorzystany do określenia współczynników przeliczeniowych pojazdów ciężkich oraz do określenia temperatury ekwiwalentnej [77].

zima

100