Строительство жестких дорожных одежд

Конструкции нежестких и жестких дорожных одежд

Дорожная одежда – слоистая система, предназначенная для восприятия и перераспределения транспортной нагрузки до уровня допустимой из условия прочности грунта земляного полотна. Дорожная одежда – основной конструктивный элемент дороги и ее стоимость может составлять до 70% всей стоимости строительства.

Дорожная одежда состоит из верхнего слоя – дорожного покрытия, нижнего – дорожного основания и дополнительных слоев (рис. 15.2).

Основные требования к дорожной одежде:

1) необходимая прочность, ровность, шероховатость поверхности, беспыльность;

2) обеспечение безопасного движения;

3) экономичность, определяемая затратами на строительство, ремонт и содержание;

4) надежность, определяемая вероятностью безотказной работы.

покрытие— верхний, наиболее прочный, обычно водонепроницаемый, относительно тонкий слой одежды,хорошо сопротивляющийся истирающим, ударным и сдвигающим нагрузкам от колес а также воздействию природных факторов. Поскольку покрытие устраивают из наиболее дорогостоящих материалов, ему придают минимальную допустимую толщину. Покрытие обеспечивает необходимые эксплуатационные качества дороги (ровность поверхности, высокий коэффициент сцепления с шиной). В конструкции покрытия, помимо основного слоя, обеспечивающего необходимые качества, предусматривается запасной слой (слой износа), не входящий в расчетную толщину и подлежащий периодическому восстановлению в процессе эксплуатации дороги.

основание— несущая прочная часть одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами. Оно предназначено для передачи и распределения давления на расположенные ниже дополнительные слои одежды или на грунт земляного полотна (подстилающий грунт) и потому должны быть монолитным, устойчивым против сдвига и изгиба. Основание не подвергается непосредственному воздействию колес автомобилей, а влияние погодных факторов передается на него в несколько смягченном виде. Поэтому для его устройства можно использовать материалы меньшей прочности, чем в покрытии и в слое износа. Широкое использование для его устройства должны находить местные материалы прочные отходы промышленности, слабые каменные материалы, обработанные вяжущими.

Основание может состоять из одного или нескольких слоев. В последнем случае верхние слои основания устраивают из более прочных материалов. Изолированное при устройстве усовершенствованных покрытий от воздействия поверхностной влаги основание может увлажняться в результате перемещения влаги снизу вверх из земляного полотна в период зимнего промерзания.

дополнительные слои основанияиз материалов, устойчивых при увлажнении, укладывают между основанием покрытия и подстилающим грунтом земляного полотна на участках с неблагоприятными климатическими и грунтово-гидрологическими условиями. В местах, где земляное полотно сложено из пылеватых, суглинистых и глинистых грунтов, в которых могут развиваться процессы зимнего влагонакопления и пучения, вводят дополнительный слой из пористых материалов (песка, гравия или щебня), который называют дренирующим, противопучинным или морозозащитным. Такой слой предназначен для отвода избыточной воды из верхних слоев земляного полотна, осушения дорожной одежды, предотвращения значительного вспучивания покрытия и повышения прочности грунта земляного полотна;

грунт земляного полотна(подстилающий грунт, «рабочий слой» земляного полотна) тщательно уплотненные и спланированные верхние слон земляного полотна, на которые укладывают слои дорожной одежды. На подстилающий грунт передается все давление от транспортных нагрузок, поэтому он является весьма ответственным элементом конструкции дорожной одежды. Прочность дорожной одежды может быть обеспечена лишь на однородном, хорошо уплотненном, не подверженном пучению земляном полотне при обеспеченном водоотводе. Повышение сопротивления грунта земляного полотна внешним нагрузкам, его осушение и постоянство водного режима являются наиболее надежными способами увеличения прочности дорожной одежды и снижения ее стоимости.

Дорожные одежды по механическим свойствам разделяются на жесткие и нежесткие.

Жесткая дорожная одежда – дорожная одежда, работающая как плита конечных размеров на упругом основании при свободном, шарнирном или ином способе соединения плит. Жесткая дорожная одежда может быть с цементобетонным покрытием, а также с асфальтобетонным покрытием на основании из цементобетона, расчлененного деформационными швами. Покрытия жестких одежд могут быть монолитные и сборные, армированные и неармированные, предварительно напряженные и струнобетонные. Основное отличие жестких одежд заключается в наличии деформационных швов, которые устраивают с целью предотвращения образования хаотических трещин (более подробно см. ниже). В РБ наибольшее распространение получили однослойные, монолитные цементобетонные покрытия.

Жесткие дорожные одежды применены на участках автодорог Брест-Москва, подъезд к Национальному аэропорту, Минск-Витебск, Минск-Гродно и др.

Конструирование нежестких дорожных одежд состоит в назначении типа дорожной одежды, вида материала покрытия, срока службы д/о, вида и материала конструктивных слоев.

Верхний слой покрытия принимают в зависимости от срока службы и уровня надежности.

Нижние слои обычно применяют из пористых, многощебенистых смесей.

Выравнивающий – из мелкозернистых или песчаных смесей.

2. Основание – 1,2-х слойное.

Верхний слой из укрепленных материалов: щебеночно-гравийных материалов, обработанных битумом, эмульсией, комплексными вяжущими, щебнем с пропиткой битумной эмульсией.

Нижний слой – из подобранных щебеночных смесей, ПГС, щебня с расклинцовкой а/б гранулятом), щебня с пропиткой цементо-песчаной смесью.

3. Подстилающий слой устраивают из ПГС или песков. Если грунт земполотна удовлетворяет требованиям, то подстилающий слой не применяется.

Выбор материалов слоев принимается путем сравнения стоимости, рассчитанной по всем критериям прочности д/о.

Конструирование жестких дорожных одеждвключает следующие слои:

1. Покрытие из ц/б или др. (16-24 см).

2. Основание– из укрепленных цементом матер. (цементо-грунт, цементо-гравий, тощий бетон)

3. Технологический слой– из ПГС, ЩГС.

Песчаный подстилающий слой (дренирующий и морозозащитный)

8. Проектирование плана трассы а/д.

Положение оси а/д на местности называется трассой

Проектирование плана трассы включает: 1) выяснение препятствий трассированию и контрольных точек; 2) проложение вариантов плана трассы; 3) подбор радиусов и длин переходных кривых закруглений; 4) пикетаж и составление ведомости углов поворота, прямых и кривых; 5) составление чертежа «План трассы».

Перед проложением трассы выясняют препятствия трассированию и контрольные точки. Препятствиями являются озера, населенные пункты, запретные зоны. Контрольными точками могут быть места пересечения с железными и автомобильными дорогами, реками.

Варианты плана трассы рекомендуется проектировать методом упругой линии с помощью гибкой линейки с учетом контрольных точек и препятствий

Полученное криволинейное очертание плана трассы представляет примерное положение трассы (предварительный вариант). Для обеспечения возможности выно­ски этой трассы на местность кривую заменяют ломаной прямой (рис.1).

После этого измеряют углы поворота трассы (α₁, α₂, α₃) в местах изменения направления прямых, расстояние между вершинами углов (П₂, П₃), расстояние от начала (точка А) и конца (точка В) участка трассы до ближайших ВУ, а также биссектрисы закруглений Б₁, Б₂, Б₃.

Рис.1. Схема замены криволинейного плана трассы ломаным очертанием

Вписывают в углы поворота закругления таким образом, чтобы новое положение трассы примерно соответствовало положению предварительного варианта трассы выдерживались нормативы плана трассы (радиусы и длины переходных кривых и прямых вставок), не было накладки соседних закруглений.Радиус кривых назначают, как правило, не менее рекомендуемого. Если его невозможно вписать, то целесообразно изменить положение вершины угла с целью снятия ограничения, вынудившего уменьшать радиус.Ориентировочные радиусы закруглений определяют по величине биссектрисы Б_i и угла поворота α_i

,(1)

Если хотя бы один из полученных по (1) радиусов меньше минимального, то следует изменить план трассы с целью уменьшения α_i, увеличения Б_i, и повторно вычислить R_Бi по (1). Вычисляют ориентиро­вочные тангенсы круговых кривых, принимая сдвижку p = 0,

Принимают смещение начала закругления равным t_i = 0,5 L_i.

Источник

Особенности конструкций жестких дорожных одежд

Монолитные цементобетонные покрытия. Покрытия из неармированного цементобетона устраивают либо однослойными, либо двухслойными с верхним слоем толщиной не менее 6 см. Двухслойные покрытия применяют, как правило, при строительстве комплектом машин, передвигающихся по рельс-формам, с целью использования в бетоне для нижнего слоя менее прочных и морозостойких местных каменных материалов. Общую толщину покрытия назначают по расчету в зависимости от категории автомобильной дороги, состава и интенсивности движения автомобилей и вида материала основания, но не менее величин указанных в таблице 13.2.

Минимальные толщины покрытий

Основание	Минимальная толщина покрытия, см, при интенсивности движения расчетной нагрузки на полосу, ед./сут
более 2000	1000-2000	500-1000	100-500	менее 100**
Бетонное (мелкозернистый бетон, шлакобетон)	18 (16)	18*(16)	15*
Из материалов, укрепленных неорганическими вяжущими	18(16)	18*(16)	15*
Из щебня, гравия, шлака	—	20(18)	18*(16)	16*
Из песка, песчано-гравийной смеси	—	—	20(18)	18 (16)

Примечания: 1. В скобках приведена толщина покрытия для облегченных условий движения. 2. При отсутствии штырей в поперечных швах толщину увеличивают на 2 см.

** Требуется технико-экономическое обоснование.

* Толщина основания может быть уменьшена на 2 см от минимально допускаемой величины

Бетонные покрытия устраивают преимущественно одинаковой толщиной «h» по всей ширине проезжей части. Допускается увеличение толщины на 2 см для крайних наиболее нагруженных полос на дорогах с 6-ю и более полосами движения.

Для предотвращения образования случайных трещин в покрытии устраивают продольные и поперечные швы. Среди поперечных швов различают швы расширения, сжатия, контрольные и рабочие.

Продольный шов устраивают при ширине покрытия более 23h (3,5-5,5 м), чтобы предупредить появление извилистых продольных трещин от воздействия транспортных средств, неравномерного пучения и местной осадки земляного полотна.

Швы расширения повышают продольную устойчивость бетонного покрытия при максимальном нагреве летом. Их всегда устраивают на примыканиях покрытий к мостам, путепроводам и в местах пересечения бетонных покрытий в одном уровне. Швы сжатия устраивают между швами расширения с целью предупреждения образования случайных поперечных трещин при совместном действии температуры, усадки бетона и нагрузок от движущихся автомобилей. Расстояние между швами сжатия (длину плиты) назначают по расчету в зависимости от толщины плиты и климатических факторов, но не более:

В каждом конкретном случае целесообразно уточнять длину плиты при соответствующем технико-экономическом обосновании, учитывая случайный характер образования поперечных трещин.

Расстояние между швами расширения назначают в зависимости от температуры воздуха во время бетонирования, толщины покрытия и климатических условий района расположения дороги. При этом руководствуются [1] данными таблицы 13.3.

Число плит между швами расширения

Ожидаемая температура нагрева покрытия, °С	Толщина покрытия, см	Число плит между швами расширения при температуре воздуха во время бетонирования, °С
менее 5	5-10	10-15	15-20	более 20
Менее 40	20 и более	—	—	—
Менее 20	—	—
Более 40	20 и более	—	—
Менее 20	—

Контрольные швы устраивают в свежеуложенном бетоне через каждые 2-3 плиты по типу поперечных швов сжатия для предотвращения растрескивания покрытия в раннем возрасте.

Рабочие швы устраивают по типу швов сжатия в конце рабочей смены или при перерыве бетонирования покрытия более чем на 2-4 ч.

Для исключения образования значительных уступов в швах (допускается 3 мм [1]) и обеспечения передачи нагрузки с одной плиты на другую края плит вдоль швов, как правило, соединяют стальными штырями (рис. 13.1 и 13.2).

Для повышения продольной устойчивости плит и улучшения транспортно-эксплуатационных качеств покрытия поперечные швы рекомендуется [1] устраивать под углом к продольному шву (рис. 13.3). Количество штырей в продольном шве рассчитывают с учетом массы соседних плит без штырей в продольном шве.

Армированные покрытия преимущественно используются [3] на автомобильных дорогах I, II категорий при интенсивности движения более 5000 авт./сут, а также на участках дорог с насыпями высотой более 3-5 м или на участках дорог индивидуального проектирования, где ожидается в процессе эксплуатации неравномерная осадка земляного полотна.

Благодаря армированию покрытия удается увеличить длину плит до 20 м или несколько снизить толщину плиты (на 1-2 см) при сохранении или даже улучшении транспортно-эксплуатационных качеств покрытия.

В условиях повышенной интенсивности движения используют армированные плиты длиной 10- 20 м, а на участках высоких насыпей покрытие устраивают из плит длиной 5-7 м. Армирование осуществляют стальными плоскими сетками с расходом арматуры диаметром 8-16 мм согласно табл. 13.4.

Расход продольной арматуры.

Толщина плиты, см	Расход продольной арматуры на 1 м: покрытия, кг. Длина плиты, м
2,3	2,3	2,8	4,1	—
20-22	1,8	2,0	2,5	3,7	4,5
1,2	1,4	1,7	2,7	3,4

Примечание. Количество арматуры установлено из условия раскрытия трещин до 0,2 мм для предотвращения коррозии стали.

Для армирования покрытий применяют плоские сварные сетки, изготовляемые на заводе или на месте строительства, с продольной арматурой из горячекатаной стали периодического профиля класса А-II (ГОСТ 5781-82).

Для более эффективной работы плит длиной 4; 5 и 6-7 м применяют плоские сетки длиной соответственно 2,5; 3 и 3,5 м, которые укладывают в средней части плиты с равным удалением концов сетки от середины плиты. В плитах длиной до 10 м допускается несплошное армирование. В плитах длиннее 10 м сетки размещают равномерно по ширине покрытия, не доводя до поперечных швов на 50 см.

При строительстве покрытия машинами со скользящими формами разрешается для армирования использовать только продольные стержни, располагая их в середине покрытия.

Сборные покрытия. Конструкция дорожной одежды со сборным покрытием определяется на основании типовых проектных решений с учетом видов имеющихся на месте строительных материалов для устройства основания, а также, исходя из назначения и условий работы плит в дорожной одежде.

В последние годы находят применение сборные покрытия из предварительно-напряженных (ПДН) и ненапряженных железобетонных (ПДО) плит, конструкции которых разработаны Союздорпроектом [4] для автомобильных дорог промышленных предприятий и дорог нефтегазовых промыслов в районах Тюменской, Томской областей и республики Коми. На рис. 13.4. и 13.5 приведены особенности конструкции сборной ненапряженной железобетонной плиты ПДО. Эти плиты допускается применять [1] только на участках с интенсивностью движения до 1000 авт./сут. При большей интенсивности движения применяют предварительно напряженные плиты длиной 5-6 м и шириной 1,75-2,3 м. Имеется вариант плиты ПДН размером 6´2´0,14 м с уменьшенным расходом арматурной стали, разработанный Союздорпроектом [4], на основе опыта эксплуатации сборных плит в период 1980-1988 гг. Плита предназначена для строительства в районах с расчетной температурой воздуха наиболее холодного месяца до минус 55°С и местах со сложными грунтово-гидрологическими условиями. Конструкция плит ПДН и ПДО проверена на прочность и трещиностойкость на стадии распалубки, отгрузки, монтажа и транспортирования. Расчетная нормативная нагрузка 50 кН на колесо автомобиля.

Рис. 13.4. Конструкция железобетонной плиты ПДО сборного дорожного покрытия. Рабочая продольная арматура класса А-III марки 25Г2С. Размеры в мм

Для соединения плит в покрытии между собой в них предусмотрены закладные элементы в виде горизонтально расположенных стальных скоб, свариваемых при монтаже. Стыковые скобы, устанавливаемые по длинным (продольным) граням плит являются одновременно монтажными элементами для подъема плит краном.

Основание дорожной одежды со сборным покрытием рекомендуется [1] устраивать из песка, шлака, из песка со слоем геотекстиля, сухой цементопесчаной смеси и грунтов, укрепленных вяжущими.

Опыт эксплуатации сборных покрытий свидетельствует, что для обеспечения требуемого контакта плит с основанием поверх укрепленных слоев основания целесообразно укладывать выравнивающий слой толщиной 3-5 см из смеси песка с цементом (в пропорции 8:1). В случае применения основания из песчано-гравийных смесей устраивают выравнивающий слой из песка.

Колейные покрытия в виде полос бетона, устраиваемые [1] на дорогах с интенсивностью движения расчетной нагрузки менее 100 ед./сут. Толщину колейного покрытия определяют расчетом, но принимают не ниже величин, указанных в таблице 13.5.

Минимальные толщины колейных покрытий

Основание	Толщина колейного покрытия, см, при проектном классе бетона
В15	В20	В25	В30
Песчаное
Цементогрунтовое, шлаковое, щебеночное толщиной 14 см

При монолитных покрытиях и классе бетона В15, В20 поперечные швы не устраивают. При классе бетона В25, В30 длину плит принимают равной 22h. Поперечные швы по колеям смешают на 30-50 см для создания лучших условий движения. На песчаном основании в швах колейного покрытия размещают 2 штыря Æ16 мм и длиной 40 см для предотвращения образования чрезмерных перекосов плит и уступов.

Асфальтобетонные покрытия на цементобетонном основании. Толщину слоя асфальто- и цементобетона определяют расчетом, но принимают не ниже значений, приведенных в таблице 13.6.

Минимальные толщины асфальтобетонных и цементобетонных покрытий

Класс бетона	Предел прочности бетона на растяжение при изгибе, МПа	Толщина асфальтобетона и цементобетона (в знаменателе), см при интенсивности движения расчетной нагрузки, авт./сут
более 2000	1000-2000	500-1000	100-500
Bbtb1,5	2,0	18/22	17/21	17/20	16/19
Bbtb1,75	2,5	18/19	18/18	18/17	16/17
Bbtb2,4	3,0	17/18	16,5/17	16,5/16	16/16
Bbtb2,8	3,5	16,5/17	16/17	16/16	14/16

Примечание: 1. Значения толщины соответствуют районам с суточным колебанием на поверхности покрытия t = 15°С. При других значениях температуры вносится [1] поправка к толщине. Имеются также рекомендации по толщинам при классах бетона B_btb 0,8-1,2.

2. При устройстве трещинопрерывающих слоев толщину слоя асфальтобетона уменьшают на 30 %.

Асфальтобетонные покрытия устраивают одно-, двух- и трехслойными. Допускается применять в основании укатываемый бетон. В слое цементобетона поперечные швы устраивают как контрольные, без армирования, через 15 м.

Для повышения трещиностойкости асфальтобетонного покрытия его армируют над поперечными швами специальными сетками (сталь, стекловолокно, стеклопластик) шириной 80-160 см. Сетки размещают в слое асфальтобетона не ближе 8 см от поверхности покрытия.

Дата добавления: 2015-06-04 ; Просмотров: 2638 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник