University of Oulu

Tien rasitukset tieverkossa: HCT- ja muiden puunkuljetusyhdistelmien vaikutusten vertailu 2016–2017 : loppuraportti

Saved in:
Author: Pekkala, Veikko1; Haataja, Mauri1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Mechanical Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 11.2 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526221489
Language: Finnish
Published: Oulu : University of Oulu, 2018
Publish Date: 2018-12-11
Description:

Tiivistelmä

Tutkimus oli EAKR:n, Metsätehon ja Liikenneviraston rahoittama kokonaisuus, jonka tavoitteena oli määrittää HCT -yhdistelmien rasitusvaikutuksia tienrunkoon. Tutkimus tehtiin vertaamalla Liikenteen turvallisuusviraston (Trafi) myöntämillä poikkeusluvilla ajavien puutavaran kuljetuksessa käytettävien HCT-yhdistelmien ja nykyisten määräysten mukaisten ajoneuvoyhdistelmien aiheuttamia rasitusvaikutuksia erityyppisten teiden rakenteeseen.

Vuoden 2017 aikana suoritettiin mittauksia Pohjois-Suomen tiestössä viidessä mittauskohteessa, jotka edustavat erilaisia päällystettyjä teitä ja sorateitä. Ajoneuvoyhdistelminä mittauksissa toimiva 104 tn 13-akselinen, 84 tn 10-akselinen, 76 tn 9-akselinen, 64 tn 7-akselinen ja 60 tn 7-akselinen puunkuljetusyhdistelmätyyppi.

Liikenteen kuormittamaan tierakenteeseen syntyy jokaisella ylityskerralla taipumia ja niistä johtuvia jännityksiä ja muodonmuutoksia. Tierakenteessa ilmenevät jännitykset ja muodonmuutokset pyrittiin selvittämään ajoneuvojen yliajomittauksien ajalta instrumenteista saatavan tiedon perusteella.

Päällystetyillä teillä tavoitteena oli suorittaa mittaukset mahdollisimman pitkälle tien rakennetta rikkomattomilla menetelmillä. Tien pinnan taipumamittaukset päätettiin tehdä tien rakenteita rikkomatta venymäliuskoilla asfaltin alapinnan sijaan yläpinnasta (n. 1-2 cm syvyydeltä). Tämän lisäksi tiessä tapahtuvia painumia ja muutoksia tarkasteltiin mittaamalla tien pinnan urakehitystä sekä kosteusprofiilin kehittymistä tien rakenteissa ja alusmaassa.

Soratiemittausten yliajojen rasituksen vaikutuksia tien rakenteeseen seurattiin maanpaine- ja huokosvedenpaineantureilla, joiden pohjalta analysoitiin rasituksen jakautumista sekä mahdollista veden pumppautumista tien rakenteissa. Lisäksi mitattiin urautumisen kehittymistä tien pinnassa sekä tien kosteusprofiilin kehittymistä tien rakenteissa ja alusmaassa.

Kussakin mittauskohteessa järjestettiin mittauspäivä, jonka aikana puutavarayhdistelmät ajoivat mittaussuoran useampaan kertaan ennalta määrätyllä keskinopeudella. Tien rasitusta kasvatettiin mittauspäivän aikana laskemalla keskinopeutta ja tihentämällä yliajojen välistä aikaa. Lisäksi päällystetyillä tiekohteissa ajettiin ”maksimikuormalla” kolmen yhdistelmän muodostamassa tiiviissä jonossa. Poikkeuksena oli Rovaniemi, jossa jatkuvatoiminen mittausjärjestelmä mittasi venymäliuskoilla kaikkea mittauspisteen ohi menevää liikennettä 10 viikon aikana.

Mittauksissa havaittiin eroja tien pinnan painuman ja urakehityksen ja kosteusprofiilin kehittymisen osalta. Eroihin näyttivät vaikuttavan mm. pohjamaa (mm. pohjamaan vaihtuminen), tien rakenteiden materiaaliominaisuudet ja paksuudet (varsinkin sorateillä suuret vaihtelut), rakenteiden tiiviys varsinkin sorateillä (Ylikiiminki: pintakäsittely), ympäristöolosuhteet (mm. päällysteen lämpötila, rakenteiden kosteus), ajonopeus (rasitusaika), ylitysten välinen aika (palautumisaika) ja ajolinja (perässä tulevat renkaat tasoittavat edellisten aiheuttamat urat). Mittauskohteiden mittauspisteissä ei havaittu mittauspäivän olosuhteissa pumppautumisilmiötä tien rakenteissa.

Mittausolosuhteissa päällystetyillä teillä erityisen paksupäällysteisessä ja rakenteisessa tiekohteessa yhdistelmien eroavaisuuksilla ei näyttäisi olevan niin suurta vaikutusta vasteisiin kuin ohutpäällysteisellä tiellä. Mittausolosuhteissa ohutpäällysteisessä, ohutrakenteisessa ja turvemaalle rakennetulla tiellä vasteet ja vaste-erot sen sijaan ovat selvempiä.

Soratiekohteissa mittaukset olivat haastavampia suorittaa kuin päällystetyillä teillä, mm. tien rakenteet ja alusmaan vaihtelut voivat olla merkittäviä lyhyelläkin matkalla. Mittaussuoran matkalla oli selvästi huonompia kohtia kuin mittauspiste ja todennäköisesti nämä kohdat vaurioituvat huonoissa olosuhteissa nopeammin kuin mittauspisteen kohta.

Mittaustulosten perusteella riippuvuuksia yksittäisten ajoneuvoyhdistelmien (7-, 9-, 10- ja 13-akseliset) ja niiden aiheuttaman tien urakehityksen tai kosteusprofiilin muutoksien välille ei pystytty määrittämään (vaatii tarkempaa tutkimusta). Edellisestä johtuen määriteltiin laskennallisesti ajoneuvoyhdistelmien tien pintaan hetkellisesti aiheuttama ”kuopan tilavuus” sekä päällysteissä tiekohteissa, että soratiekohteissa. Päällysteillä ”kuopan tilavuus” perustui venymäliuskamittauksiin ja sorateillä maanpainemittauksiin. ”kuopan tilavuuden ja yhdistelmien nettokuormien välille määriteltiin suhdeluku. Suhdeluku on kuitenkin suuntaa-antava, eikä sitä voi käyttää sellaisenaan osoittamaan yhdistelmien kuormitusvaikutuksia tien rakenteisiin koska ”kuopan syvyydelle” ei ole määritelty vauriokerrointa.

Kokonaisuutena käytetyillä mittausmenetelmillä ei 9- ja 10-akselisen puunkuljetusyhdistelmän välille saatu merkittäviä eroja (vaatii tarkempaa tutkimusta). Sorateillä huokospainemittaustulosten perusteella eroja 7-akselisen ja 9/10-akselisten välillä olivat todennettavissa mittauspäivän olosuhteissa ajettaessa erittäin hitaasti (10 km/h) samoja ajolinjoja.

Tulosten perusteella voidaan sanoa, että HCT-yhdistelmien ja niiden kuljetusten suunnittelussa kannattaisi kiinnittää huomiota ainakin ajokäyttäytymiseen sorateillä. Yhdistelmien tulisi ajaa tietä pitkin suhteellisen nopeasti mutta kuitenkin välttäen aiheuttamasta liikaa dynaamista kuormitusta. Lisäksi tiellä pysähtymistä pitäisi välttää samoin kuin samoilla ajolinjoilla (ajourilla) ajamista.

see all

Series: Raportti / Oulun yliopisto, konetekniikka
ISSN: 2342-2599
ISSN-L: 2342-2599
ISBN: 978-952-62-2148-9
ISBN Print: 978-952-62-2147-2
Issue: 7
Subjects:
Copyright information: © University of Oulu, 2018. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.