Load Resistance of the test road in Temmes

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2004
Major/Subject
Tietekniikka
Mcode
Yhd-10
Degree programme
Language
fi
Pages
80+26
Series
Abstract
An automated measurement system is used to record the environmental conditions and the responses caused by traffic in Temmes since 1997. The laser sensor system for measuring the driving lines and calculating the traffic velocity has been running since summer 2000. In this study it was found out what is the cross-distribution of driving lines used by heavy traffic and how reliable is the measured data of the laser system. The aim of this research is to define the effect of driving line distribution that heavy traffic uses, on the design traffic load. From that point of view a procedure was developed to calculate deterioration from measured data based on two methods; axel load calculation method based on measured responses and deterioration criteria of different layers of the road. This master's thesis is based on the measured data of driving lines and the vertical pressures in the sand layer below the sub-base recorded in years 2000 and 2001. The classification of data of laser sensors was done according to the calculated vehicle length and velocity. The driving lines of heavy traffic are distributed according to the normal distribution (1.7, 0.3<sup>2</sup>) across the road. Differences between the driving lines used by separate heavy vehicle types are so small, that the same distribution of the heavy traffic driving lines can be used when specifying the effect of driving lines to the load resistance of the road. The load that is concentrated on the road structure is different in various points of cross-section depending on the driving lines used by heavy vehicles. When the distribution of driving lines is taken into account, the maximum fatigue is 52 % and the maximum deformation at the pressure sensor level is 62 % of the values based on the road structure design method. There is a need to determine a factor in calculation formula which takes the effect of driving lines into account. With the help of portable laser sensor system as used in Temmes you can find out the distribution of driving lines on any cross-section. The reliability of the laser sensor system was estimated by analysing, how the system has measured heavy vehicles compared to the pressure sensor system. According to this study laser sensor system measures almost every vehicle that causes responses. The laser sensor system also proved to be reliable when comparing its traffic volume to the traffic volume measured at the nearest LAM-points. Therefore it is possible to use laser sensor system to measure traffic volumes. In this study a method was developed to calculate fatigue or deformation from the measured data. The method operates quite well. The deformation calculated at the level of sand layer is almost equal to the deformation calculated by using standard axel load and heavy vehicle driving line distribution. Testing of fatigue calculation proved that the method operates fairly well, but wheel and axel types should have to be known better.

Temmeksen koetielle rakennetulla automaattisella mittausjärjestelmällä on mitattu liikennekuormituksen tierakenteessa aiheuttamia vasteita ja olosuhdetietoja vuodesta 1997 ja lasermittausjärjestelmällä liikenteen ajolinjoja vuodesta 2000 lähtien. Tässä työssä tarkasteltiin ajotapamittausjärjestelmän toimintaa ja raskaan liikenteen käyttämiä ajolinjoja. Tavoitteena oli selvittää raskaan liikenteen poikkisuuntaisen jakauman vaikutus kaistan mitoittavaan liikennekuormitukseen. Työssä kehitettiin myös menetelmää vastehavainnoista määritettävien kuormitusrasitusten laskemiseksi Temmeksen vastehavaintoihin pohjautuvan akselimassojen laskentamenetelmän ja tien rakennekerrosten vaurioitumisfunktioiden perusteella. Työn mittausaineiston muodostivat vuosien 2000 ja 2001 ajotapajärjestelmän mittaamat ajolinjahavainnot ja suodatinkerroksen yläosassa sijaitsevan anturin mittaamat vasteet. Mittaushavaintojen luokittelussa ajoneuvotyypit määritettiin mittausajoista laskettujen pituus- ja nopeustietojen perusteella. Luokitellusta aineistosta määritetyt kaistan raskaan liikenteen käyttämät ajolinjat ovat jakautuneet poikkileikkauksessa normaalijakauman (1.7, 0.3<sup>2</sup>) mukaisesti. Erot raskaan liikenteen ajoneuvotyyppien käyttämissä ajolinjoissa ovat pienet, joten raskaalle liikenteelle voidaan käyttää yhteistä ajolinjajakaumaa, kun määritetään ajolinjojen vaikutusta kuormituskestävyyteen. Raskaan liikenteen käyttämien ajolinjojen takia liikennekuormitus poikkileikkauksessa vaihtelee. Raskaan liikenteen ajolinjajakaumasta suhteellisten rasitusten menetelmällä laskettuna on päällysteen väsymisrasitus 52 % ja anturitason deformaatiorasitus 62 % nykyisten mitoitusohjeiden mukaisesti lasketuista kuormitusrasituksista. Ajolinjajakauman vaikutus kuormituksiin on siksi huomattava, että se tulisi ottaa korjauskertoimella huomioon kuormituskertaluvun laskennassa. Temmeksen ajotapamittausjärjestelmän mukaisella siirrettävällä laitteistolla voidaan selvittää tyypillisesti käytetyille poikkileikkauksille raskaan liikenteen ajolinjoja ja määrittää mitoituksessa käytettävälle kuormituskertaluvulle ajolinjojen vaikutuksen huomioon ottava korjauskerroin. Lasermittausjärjestelmän luotettavuutta arvioitiin järjestelmälle asetettuihin tavoitteisiin nähden. Ajotapamittausjärjestelmä mittaa ajolinjan lähes kaikille vastemittauksen ajoneuvoille. Vertailu lähimpien Tiehallinnon LAM -pisteiden liikennemääriin osoitti ajotapamittauksen toimivan luotettavasti laserien mittausetäisyysalueen sisällä, joten järjestelmää voidaan käyttää poikkileikkauksen liikennemäärien mittauksessa. Työssä kehitetty menetelmä kuormitusrasitusten määrittämiseksi vastehavainnoista toimi hyvin. Menetelmällä laskettu suodatinkerroksen deformaatiorasitus oli lähes samansuuruinen kuin standardiakselikuormituksella laskettu deformaatiorasitus, kun laskelmissa otettiin huomioon raskaan liikenteen ajolinjajakauma. Menetelmän testaus päällysteen väsymisrasituksen suhteen osoitti menetelmän toimivan myös ylempien tierakennekerrosten rasitusten määrittämiseen, kun menetelmää vielä kehitetään mm laskennassa käytettyjen pyöräkuormitusten osalta tarkemmaksi.
Description
Supervisor
Ehrola, Esko
Thesis advisor
Ryynänen, Teuvo
Keywords
Other note
Citation