Общие требования к жестким дорожным одеждам. Основные принципы конструирования

Опыт эксплуатации автомобильных дорог с жесткими дорожными одеждами свидетельствует, что под воздействием автомобильного движения и погодно-климатических факторов происходит постепенное ухудшение состояния покрытия в результате образования различных дефектов и переход его в предельное состояние к концу расчетного, межремонтного срока службы.

В общем случае в цементобетонном покрытии после его устройства развиваются повышенные напряжения от сил сопротивления основания температурным перемещениям и срабатывают отдельные поперечные швы покрытия. Затем начинают существенно влиять температурные напряжения, возникающие от невозможности коробления покрытия, и динамические нагрузки от движущихся автомобилей. В результате происходит процесс постепенного уменьшения длины частей покрытия. На участках покрытия длиной менее 10 м растрескивание вызывается совместным действием температуры и нагрузки. При этом воздействие температуры обусловливает вид дефекта (поперечные трещины), а многократно повторяющиеся проезды автомобилей способствуют местному перенапряжению и усталостному разрушению бетона покрытия. Со временем, когда ширина вновь образованных трещинами частей плит будет превышать длину, в них начинают появляться продольные трещины. В дальнейшем с ростом количества проездов автомобилей по дороге поперечные и продольные трещины целиком разрушают цементобетонное покрытие, образуя сетку трещин.

Одновременно с образованием трещин в покрытии начинается процесс постепенного смещения частей плит по вертикали, приводящий к образованию - ступеней и перекосов плит. В асфальтобетонных покрытиях на основаниях из цементобетона развиваются «отраженные» трещины. В результате ровность покрытий становится неудовлетворительной и требуется капитальный ремонт покрытия или реконструкция дороги.

На эксплуатационное состояние жестких дорожных одежд существенное влияние оказывают конструктивные особенности, физико-механические свойства материалов конструктивных слоев и в значительной степени грунты земляного полотна. В целом для сохранения необходимых транспортно-эксплуатационных качеств и сплошности покрытия к конструкции жесткой одежды предъявляются следующие требования:

по прочности, трещиностойкости покрытия и конструктивных слоев, способных сопротивляться изгибу. В качестве критерия прочности используется допускаемое напряжение растяжения при изгибе монолитных слоев под воздействием температуры и динамической нагрузки с учетом надежности работы конструкции в пределах расчетных, межремонтных сроков службы;

по прочности дорожной одежды в целом. В качестве критерия прочности используются: допускаемое напряжение сдвига в грунтах земляного полотна и в слоях, не способных сопротивляться изгибу, а также величина допустимой деформации по торцам плит, оцениваемой по величине накопления уступа между плитами в поперечном шве. Проверку прочности дорожной одежды по критерию сдвига осуществляют методом, аналогичным принятому для нежестких дорожных одежд;

по продольной устойчивости покрытия. В качестве критерия используется критическое напряжение сжатия, возникающее в покрытии при повышении его температуры;

по морозоустойчивости дорожной одежды. В качестве критерия используется допускаемое зимнее вспучивание (вертикальный подъем) покрытия. Расчет морозоустойчивости одежды осуществляется методами, аналогичными принятым при проектировании нежестких дорожных одежд;

по обеспеченности водоотвода в основании. В качестве критерия используется величина допускаемого коэффициента фильтрации;

по шероховатости поверхности покрытия. В качестве критерия используется допускаемый коэффициент сцепления колеса с покрытием или допускаемая средняя высота выступов шероховатости [6]. Требования по шероховатости поверхности покрытия обеспечиваются технологическими приемами при строительстве автомобильной дороги.

Учет всех указанных требований приводит к конструированию жестких одежд в виде многослойных систем.

В соответствии с действующими рекомендациями [1] конструкцию жесткой дорожной одежды выбирают по результату технико-экономического сравнения вариантов, рассчитанных на прочность, деформативность, морозоустойчивость и осушаемость. При этом расчет осуществляют с учетом надежности (вероятности безотказной работы) конструкции (таблица 13.1) в пределах расчетного срока службы. Расчетный срок службы при определении конструкции дорожной одежды и расчетных параметров конструктивных слоев принимают равным не менее 25 годам или менее, но с учетом воздействия построечного транспорта.

Таблица 13.1.

Уровни надежности и коэффициенты прочности

Интенсивность движения расчетной нагрузки, ед./сут	Уровень надежности	Коэффициент прочности, Кт
Более 1000	0,95	1.00
500-1000	0,90	0,94
Менее 500	0,80	0,87

Современная жесткая дорожная одежда включает покрытие, основание, дополнительный слой основания и при необходимости выравнивающий слой.

Покрытие предназначено для обеспечения безопасного круглогодичного проезда автомобилей и автопоездов с расчетными скоростями движения и осевыми (колесными) нагрузками. Толщина покрытий устанавливается расчетом и должна быть, как правило, одинаковой по всей ширине проезжей части.

Выравнивающий слой между покрытием и основанием предназначен для обеспечения наилучших условий взаимодействия покрытия с основанием при действии температуры и внешней нагрузки, он способствует равномерному опиранию плит на основание, устраняя отдельные неровности. Его устраивают при необходимости из обработанных вяжущими зернистых материалов и принимают без расчета в качестве конструктивного слоя толщиной 3-5 см. Выравнивающий слой может не устраиваться на основаниях из низкомарочного бетона или грунта и каменных материалов, укрепленных цементом, при условии, если ровность основания соответствует требованиям строительных норм и правил по производству и приемке работ при строительстве автомобильных дорог.

Основание под цементобетонное покрытие устраивают для уменьшения давления на подстилающий грунт от движущихся автомобилей, а также комплекта гусеничных машин, используемых при устройстве покрытий в скользящей опалубке. В зависимости от условий строительства и эксплуатации устраивают основания из бетона низких марок по прочности; из нерудных материалов и грунтов, укрепленных неорганическим вяжущим; и из щебня, шлака, гравия или песка. Толщину основания назначают по расчету, но не менее 14, 16 и 15 см, соответственно, для указанных выше видов основания.

На автомобильных дорогах I-III категорий для оснований применяют бетоны низких марок по прочности (класса В_tb08; В_tb1,2), каменные материалы или грунты, укрепленные цементом и другими неорганическими вяжущими. Основания из щебня, шлака и грунтов, укрепленных органическими вяжущими, целесообразно устраивать на дорогах II-IV категорий. Песок и гравийно-песчаные смеси применяют, как правило, на дорогах III-V категорий.

Во избежание образования случайных трещин в цементобетонном покрытии в нижнюю часть основания, укрепленного неорганическим вяжущим, закладывают деревянные бруски высотой 4-7 см через каждые 20-30 м, а между покрытием и основанием устраивают трещинопрерывающие прослойки.

При бетонировании покрытия гусеничными бетоноукладчиками со скользящими формами ширину укрепленного основания устраивают шире покрытия на 1,05 м с каждой стороны. В случае применения комплекта машин, передвигающихся по рельс-формам, основание устраивают шире покрытия не менее чем на 0,5 м с каждой стороны, но не менее ширины укрепленных (краевых) полос.

Дополнительный слой основания наряду с передачей нагрузок на земляное полотно выполняет функции теплоизолирующего, морозозащитного и дренирующего слоя. В зависимости от климатических и гидрогеологических условий указанные функции могут совмещаться. Дополнительный слой основания устраивают из морозостойких и дренирующих материалов (песок, шлак, высевки, ракушечник и т.д.), рассчитывая параметры слоя методами, принятыми при проектировании дорожных одежд нежесткого типа.

При проектировании асфальтобетонных покрытий на основаниях из цементобетона для предотвращения появления «отраженных» трещин между покрытием и основанием находят применение трещинопрерывающие прослойки на основе геосетки. Это специальный конструктивный элемент дорожной одежды, представляющий собой композицию из армирующего полотна (геосетки) и вяжущего. В качестве геосетки используют [7] сетки типа ССНП (сетка стеклянная нитепробивная пропитанная) и зарубежные типа "HaTellit". Применяют или сплошное армирование или армирование над зонами основания, в которых предполагается развитие трещин.

Краевые укрепленные полосы, как правило, устраивают из цементобетона или асфальтобетона на бетонном основании. Толщину полос принимают равной толщине покрытия. В цементобетонных краевых полосах устраивают поперечные швы, которые являются продолжением поперечных швов покрытия.

Дата добавления: 2015-06-04