روشهای مختلف ارزیابی روسازی راه

در مدیریت و نگهداری روسازی را کیفیت روسازی از نظر میزان خرابی ها و رضایت رانندگان را باید بتوان این پارامتر را بصورت شاخص کمی بیان کرد. عواملی که معمولاً در ارزیابی روسازی بعنوان معیار برگزیده می شود از قرار زیر است:
– ناهمواری راه
-اصطکاک روسازی با لاستیک وسیله نقلیه
-کافی بون ظرفیت باربری روسازی
– خرابی های موجود در روسازی

در سیستم مدیریت نگهداری روسازی برای بیان کیفیت روسازی در یک قالب از یک روش ارزیابی استفاده می شوند بدین صورت که یک سری پارامترهای مشخص بعنوان معیار های سنجش در کیفیت روسازی( مثلاً میزان ترک و یا ناهمواری سطح روسازی تعیین می شوند. سپس مدتی برای ترکیب این پارامتر ها و بدست آوردن یک و یا چند شاخص کمی ارائه می شود.

هرچه تعداد پارامتر های دخیل در تخمین شاخص بیشتر شود این شاخص یا حساسیت بیشتری می تواند کیفیت روسازی را بیان کند. از سوی دیگر تعداد زیادی پارامتر مستلزم مدت زمان بیشتر در زمان ارزیابی بوده که خود باعث کاهش کارآیی سیستم می شود. بنابراین همیشه و در همه روش های ارزیابی این تقابل مشاهده می شود. با رواج سیستم های کامپیوتری و بالارفتن میزان ذخیره

در پردازش در بعضی موارد، خودکارشدن عملیات ارزیابی و برداشت اطلاعات روند تکامل روشهای ارزیابی به سمت روش های دقیقتر و داخل کردن پارامتر های بیشتر در مقابل مدل ها گرایش پیدا کرده است.در ادامه چند روش ارزیابی و چگونگی بدست آوردن شاخص مرکب کیفیت روسازی بیان می شود.
۱- روش PSI

بعد از آزمایش بزرگ AASMO در ایالات متحده امریکا شاخصPSI بعنوان شاخص عملکرد روسازی معرفی شده آرایش بزرگAASMO بمنظور ارزیابی بدین صورت عملی شد که یکسری ارزیاب با وسیله نقلیه در طول یک قطعه از روسازی را طی می کردند، سپس دو کارشناس نظر خود را در مورد کیفیت روسازی آن قطعه در یک نرم افزار مانند شکل(۲-۱) اعلام می کرد. این فرم شامل مشخصات قطعه روسازی ناتمام ارزیابی، تاریخ، ساعت، اتومبیل ارزیاب و نظر ارزیاب در مورد وسایل

است. ارزیابی کیفیت روسازی را بصورت عدد از صفر( خیلی ضعیف) تا ۵( خیلی خوب) روی این فرم مشخص می نمود. ضمناً در مورد قابل قبول بودن روسازی به یکی از سه گزینه، بله، خیر، نامشص پاسخ می داد. بعد از ارزیابی تمام قطعات تست بررسی و تحلیل اطلاعات فرم های ارزیابی برای هر قطعه در آزمایش AASMO شاخص PSR بدست آمد. شاخص PSR میانگین نمره هایی بود که ارزیاب ها به هر قطعه می دادند. در ادام

ه آزمایش AASMO برای ارائه رابطه ای بعنوان بسط آن شاخصPSR را تخمین زد. از پارامترهای
( میانگین واریانس شیب در طول مسیر) برای ناهموارهای سطح را،
( میانگین یا گردی شیار چرخ چپ و راست) برای پروفیل عرضی به( ترک)، P ( وصله) برای خرابیهای سطح استفاده شده در همان قطعاتی که ارزیاب توسط ارزیابی ها انجام شده در شیب در فواصل ۱ فوت( ۳۰ سانتیمتتر به وسیله دستگه نیمرخ سنج در مسیر هر چرخ جداگانه ارزیابی شده سپس برای هر دسته از اعداد واریانس شیب محاسبه و میانگین دو واریانسبه بعنوان
بکار گرفته می شود.

Cracking :c ( ترک )
Patching :p ( وصله )
نیمه رخ سنجprofile meter
که در آن: شیب در مسیر چرخ چپ و راست در نقطه i
میانگین شیب در مسیر چرخ چپ و راست
واریانس شیب در مسیر چرخ ها

روش PCI Structural Cuplings

Surface operational condition
روش PCI توسط گروه مهندسین آمریکا بعنوان یک شاخص مرکب برای ارزیابی روسازی ازنظر کیفیت سازه ای عملکردی دردهه ۱۹۷۰ تهیه و پشنهاد شده است و تاکنون چندین بار بازنگری و تکمیل شده است در سال ۱۹۹۴ انجمن ASTM [ASTM SH] روش PCI را بعنوان روش استاندارد ارزیابی روسازی برای روسازی باند فرودگاه ها در سال ۱۹۹۹ این روش را بعنوان روش استاندارد ارزیابی [D 6433-99] برای سازه های آسفالتی م عرفی کرده است.
در ارزیابی روسازی آسفالتی به روش PCI نوع خرابی مورد ارزیابی قرا

ر می گیرد. برای برداشت خرابی ها به مرجع(Shahin 94 ) مراجعه شود.
در ارزیابی مربوط نمونه پس از تغییر نوع، شدت، و گستردگی خرابیهای موجود در فرم مربوط شکل(۲-۱) تکمیل می شود. در بالا فرم مشخصات واحده مساحت و تاریخ ثبت می شود سپس د رستون شدت خرابی به ترتیب شماره کد خرابی و شدت آن یادداشت م یشود( ندزه گیری شدت برابر H . High, M . Medium, L .Low در ردیف جلوی هر خرابی مقادیر گستردگی اندازه گیری ثبت می شود. جمع هر ردیف در ستون کل(Total ) نوشته می شود. از تقسیم عدد ستون کل بر

مساحت واحد مقدار تراکم(pensity ) خرابی بدست می آید. بعد از محاسبه تراکم ستون کاهنده(Pedut voluey) نوشته می شود. از تقسیم عدد ستون کل بر مساحت واحد مقدار تراکم(pensity ) خرابی بدست می آید. بعد از محاسبه تراکم ستون ظهر کاهنده(Peductvoluey ) از روی نمودار مربوط به خرابی مانند شکل(۲-۳) بدست می آید، بزرگی اعداد کاهنده بیانگر تأثیر خرابی در کاهش خدمت دهی روسازی است.

بعداز بدست آوردن اعداد کاهنده شاخص PCI طبق الگوریتم مشخصی که باختصار توضیح داده خواهد شد محاسبه میشود:
الگوریتم محاسبه PCI
در الگوریتم محاسبه PCI عددmبه دست آید. عددm بزرگترین عدد کاهنده (High hestoeduct value)MDV باشد. عبارت دیگر تأثیر خرابی ها بدست می آید و بدین صورت عمل می کند که هرچه HDV بزرگتر باشد خرابی های کوچکتر کمتردر محاسبه PCI دلالت داده می شود. بنابراین باعث تبدیل شاخص PCI در روسازی های دارای یک نوع خرابی غالب می شود و مقدار m از رابطه زیر به دست می آید:

M : تعداد اعداد کاهنده
HDV : بزرگترین عدد کاهنده در واحد نمونه

روش ارزیابی SHRD
در سال ۱۹۸۷ برنامه تحقیقات استراتژیک بزرگراه ها(SHRD ) بزرگترین و جامع ترین آزمایش عملکرد روسازی را به نام برنامه LTPP بنا نهاد. در طول دوره ۲۰ ساله این برنامه اداره هایی را درایالات متحده امریکا و ۱۵ کشور دیگر جهان اقدام به جمع آوری اطلاعات در مورد شرایط روسازی، آب وهوا ، حجم ترافیک، و بارگذاری در بیش از ۱۰۰۰ قطعه منتخب روسازی کردند که جمع آوری اطلاعات کماکان ادامه دارد.
طبق این راهنما خرابی های روسازی آسفالتی به ۵ دسته کلی تقسیم میشوند
۱- ترک ۲- فاصله ۳- اعوجاج سطح روسازی(Surface Deformation ) 4- معایب سطح روسازی(Surface Defects ) 5- خرابی های متفرقه(Miscellaneous Distresses ).
مؤسسات مختلف روشهای گوناگون برای محاسبه شاخص وضعیت براساس ارزیابی به روش SHRP پیشنهاد شده است یکی از این موسسات دپارتمان حمل ونقل ایالت ارگان است. در این روش

بدست آوردن شاخص، ابتدا بازای هر خرابی و شدت خرابی یک شاخص محاسبه میشود سپس این شاخص در چند مرحله با هم ترکیب می شوند و شاخص وضعیت روسازی بدست می آید. شاخص های فرعی در این روش اعداد بدون بعد هستند و به صورت ضرایب کاهنده، عمل می کنند هر شاخص فرعی برحسب نوع، شدت، و مقدار خرابی در قالب توانی محاسبه میشود.

مقدار موجود خرابی با شدت S شاخص فرعی مربوط به خرابی X با شدت S
بیشترین مقدار ممکن خرابی X با شدت S طبق تجربه و آمار
A.B مقادیر ثابت که درجه اهمیت وحساسیت شاخص نسبت به مقدار موجو خرابی را مشخص می کند.
ضریب A یک عدد بین ۰و ۱ است و درجه اهمیت نسبی خرابی را نسبت به دیگر خرابی ها شدت ها مشخص می کند عدد بزرگتر نشاندهنده اهمیت نسبی بیشتر است و ثابت B بصورت توان اثر می کند و درجه انحنای معادله را مشخص می کند. B نیز یک عدد بین ۰ و۱ است که اگربرابر ۱ فرض می شود معادله به شکل خط در می آید و در نتیجه شاخص محاسبه شده رابطه خطی

مستقیم یا مقدار خرابی اندازه گیری پیدا خواهد کرد. هرچه B کوچکتر شود معادله حالت غیرخطی بیشتری پیدا می کند و دو مقادیر کم خرابی باعث کاهش بیشتر شاخص می شود و در واقع تعیین کننده حساسیت شاخص به مقدار خرابی است. بعد از بدست آوردن شاخص ها برای هر خرابی، هرشدت شاخص های مربوط به شدت های مختلف یکنوع خرابی بصورت فرضی میانگین گیری می شود تا شخص مربوط به هر خرابی محاسبه شود.
درمرحله آخر شاخص خرابی های بصورت ضریبی با هم ترکیب می شوند:

جدول (۲-۳) ضرایب و توان ها و مقادیر حداکثر در خرابی را نشان می دهد.
۱- مدل بدون یابی خطی
۲- مدل برازش
۳- مدل های مسیر دور چرخ
مدلهای تخمین وضعیت روسازی ۳- مدل تجربی – مکانیستیک
۴- مدل تغییر ناهمواری

۴- مدل غیرجمله ای جبری با شرایط محدودشده
۵- منحنی S شکل
۶- استفاده از شبکه های عصبی برای پیش بینی وضعیت روسازی

مدل تخمین ناهمواری
یکی از قدیمی ترین و معروف ترین مدل های تخمین مکانیستیک- تجربی مدل تخمین ناهمواری سطح روسازی است که در سال ۱۹۸۲ توسط Queriez پیشنهاد شده است.

:Ql ناهمواری در کیلومتر
:AGE سن روسازی برحسب سال
:ST متغیر مجازی نوع روسازی(۰در سازة اصلی، ۱ در سازة روکش شده)
:RH تأمین وضعیت متغیر(۰= عملیات معمولی ۱= روسازی روکش شده)
:SEN انرژی کرنش زیرلایه بتنی آسفالت
:N ترافیک عبوری برحسب ESML است.
ا ز دیگر

:CRدرصدی از سطح روسازی که ترک خورده
MST : تنش کششی افقی زیرلایه بتن آسفالتی برحسب این مدل مصالح الاستایک خطی برای روسازی آزمایش شده است. تغییرمکان سطح روسازی تنش کششی افقی، کرنش و انرژی کرنشی در زیر لایه بتن آسفالتی و تنش کرنشی فشاری عمودی روی سطح خاک بسته محاسبه شده است.
فصل سوم : خرابی های روسازی آسفالت

۳-۱ مقدمه ۷-
روسازی راهها اعم از راههای خاکی، راههای باروسازی سخت( بتونی) و انعطاف پذیر( آسفالتی) به مرور زمان در برابر ترافیک و عوامل جوی( برف و باران و آفتاب) قرار گرفته و دچار فرسودگی می شود. میزان فرسودگی عمدتاً به موارد زیر بستگی دارد:
– نوع روسازی
روسازی های مصب کمترین تأثیر پذیری و روسازی های خاکی بیشترین تأثیر را در برابر ترافیک و عوامل جوی دارند.

– حجم و شدت ترافیک
تعداد و سایط نقلیه عبوری و متوسط بار محوری آنها در ایجاد گسترش خرابی ها نقش دارند.
– نوع وشدت عوامل جوی
تأثیر عوامل جوی برحسب شرایط جغرافیای منطقه ای که راه در آن احداث گردیده است تفاوت دارد برای مثال در مناطق سردسیر که در جه حرارت محیط در زمستان پائین است باید در انتظار بروز ترک در جاده و در مناطق گرمسر که تابستان های گرم و طولانی دارند باید منتظر تغییر شکل ها و موجی شدن سطح جاده باشیم.

– طراحی اولیه
انتخاب صحیح مصالح و طراحی دقیق روسازی از موارد عمده پیشگیری ازخرابیها می باشد برای مثال چنانچه در منطقه ای سردسیر روسازی آسفالتی با دانه بندی توپر و قیری با روانی متوسط تا کم انتخاب شده باشد در زمستان سختی آسفالت بیش از حد زیاد شده و عدم انعطاف پذیری آن موجب ترک خوردن روسازی در اثر اعمال ترافیک خواهد شد.

 

– کنترل کیفیت اجرا
اعمال کنترل های دقیق در مراحل اجرای روسازی کمک بزرگی در ددیرتر بروز کردن خرابیها و به عبارت دیگر طولانی شدن عمر روسازی خواهد بود برای مثال چنانچه قیر آسفالت قبل از مصرف بیش از حد حرارت داده شود و یا زمان اختلاط در هنگام تهیه مخلوط آسفالتی افزایش یابد تغییرات اساسی در اجزاء آسفالت بوجود خواهد آمد این تغییرات شامل کاهش خواص فیزیکی نظیر چسبندگی و در نتیجه کاهش مقاومت و دوام رویه آسفالتی در برابر عوامل جوی و ترافیک می باشد.
۳-۲- انواع خرابیها(۷) و(۳)
با اینکه موارد خرابی روسازیهای آسفالتی متعدد است اما می توان خرابیهای عمده را در چند گروه دسته بندی نمود:
۳-۲-۱ ترک ها

ترکهای رویه های آسفالتی عمدتاً به صورت مختلف نظیر ترکهای عرضی، طولی، پوست سوسماری، موزائیکی،(سناری یا برشی) انعکاسی و لغزشی نمایان میشوند علت عمده ترک های عرضی، طولی، پوست اری و موزائیکی را در دو عامل می

توان خلاصه نمود:
– تغییرات شدید دما و شدت بارگذاری
– اکسیدشدن قیر و فرسودگی آن به مرور زمان
سایر عوامل ایجاد ترک ها به شرح زیر است:
– ترکهای لبه ای
شسته شدن شانه راه و نشست آن موجب خالی شدن کناره راه شده و عبور ترافیک باعث شکستن و ترک خوردن آن می شود.