Материал: 2493
Дорожные одежды облегченного типа с усовершенствованным покрытием рассчитывают на менее продолжительный межремонтный срок службы, чем капитальных. Поэтому для их устройства можно применять менее долговечные и дорогостоящие материалы и облегчать конструкцию.
При проектировании дорожных одежд переходного типа, выравнивание которых не сопряжено со значительными затратами (щебеночные, гравийные и подобные им покрытия), допускается накопление более значительных остаточных деформаций под действием движения. Примеры конструкций нежестких дорожных одежд капитального и облегченного типов представлены на рис. 1.1 и 1.2.
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 1.1. Поперечные профили земляного полотна и конструкции капитальных одежд дорог I−II категорий с усовершенствованным покрытием
для дорожно-климатических зон II−III и IV−V (примеры):
1 − среднеили мелкозернистый асфальтобетон I марки; 2 − крупнозернистый пористый асфальтобетон или дегтебетон; 3 − щебень, укрепленный цементом или комплексным вяжущим; 4 − грунт повышенной плотности; 5 − грунт, укрепленный неорганическим вяжущим; 6 −песок, гравий, шлак (дополнительный слой основания); 7 − щебень с расклинкой; 8 − тощий цементобетон; 9 − грунт и материалы, укрепленные комплексными вяжущими или активной золой уноса; 10 − гравий, укрепленный цементом; 11 − гравий, укрепленный малыми дозами цемента, или грунт, обработанный жидким органическим вяжущим; 12 − гравийная смесь с добавками дробленого
щебня; 13 − пенопласт; 14 − конструктивный теплоизоляционный слой из цементогрунта с легким заполнителем
6
В районах с влажным и холодным климатом на участках с неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями должны быть предусмотрены мероприятия по осушению и обеспечению морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.
Рис. 1.2. Конструкции облегченных одежд дорог III−IV категорий с усовершенство-
щим в установке; 8 − грунт или материалД, обработанныйИкомплексными вяжущими; 9 − грунт или малопрочный каменный материал, обработанный органическим вяжущим; 10 − грунт повышенной плотности
ванным покрытием (примеры): 1 − асфальтобетон мелкозернистый II−III марок;
2 − крупнозернистый асфальтобетон или фракционированный щебень (гравий), обра-
ботанный битумом; 3 − подобранная щебеночная (гравийная) смесь, щебень с рас-
клинкой; 4 − грунт, укрепленный неорганическим вяжущим; 5 − грунт повышенной
плотности; 6 − песок, гравий, шлак; 7 − щебень, обработанный органическим вяжу-
ной и надежной в эксплуатацииА, но экономичной и возможно менее мате-
Запроектированная дорожная одежда должна быть не только проч-
струкции определяютСипутем сопоставления вариантов, оценивая сравнительную экономическую эффективность капиталовложений по действующим нормативным документам. Выбор конструкции дорожной одежды и тип покрытия обосновывают технико-экономическим анализом вариантов.
риалоемкой, особенно по расходу дефицитных материалов и энергии, а |
|
также соответствовать экологическимб |
требованиям. Экономичность кон- |
1.2. Задачи и принципы проектирования
Проектирование дорожной одежды представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции (системы "дорожная одежда − рабочий слой земляного полотна") на прочность, морозоустойчивость и осушение на основе технико-экономического обоснования с целью выбрать наиболее экономичный в данных условиях вариант.
Процесс конструирования включает: − выбор вида покрытия;
7
−назначение числа конструктивных слоев и выбор материала для их устройства, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочной толщины;
−предварительную оценку необходимости дополнительных морозозащитных мероприятий с учетом дорожно-климатической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы его увлажнения на различных участках;
−предварительную оценку необходимости назначения мер по осушению конструкции, повышению ее трещиностойкости;
−оценку целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;
−предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных и проектных условий работыИ.
При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами: Д
а) тип дорожной одежды, ее конструкция, вид покрытия должны
удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к автомобильной дорогеАсоответствующей категории, и ожидаемым составу и интенсивности движения с учетом их изменения в течение заданных межремонтных бсроков и предполагаемых условий ремонта и содержания;
б) конструкция одежды может быть типовой или разрабатываться индивидуально для каждого участка или ряда участков дороги, характеризующихся сходнымиСпр родными условиями (грунт рабочего слоя земляного полотна, услов я его увлажнения, климат, обеспеченность местными материалами и др.) и расчетными нагрузками. При выборе конструкции для данных условий предпочтение следует отдавать проверенной на практике типовой конструкции;
в) в районах, не обеспеченных стандартными каменными материалами, допускается применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты, свойства которых могут быть улучшены обработкой их вяжущими (цемент, битум, известь, активные золы−уноса и др.). Одновременно надо стремиться к созданию наименее материалоемкой конструкции;
г) конструкция должна быть технологичной и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожностроительных процессов. Для достижения этой цели число слоев и видов материалов в конструкции должно быть минимальным;
8
д) необходимо учитывать реальные условия проведения строительных работ (летняя или зимняя технология и др.).
Основные задачи при конструировании пакета асфальтобетонных слоев − оптимизировать толщину верхнего слоя из плотного или высокоплотного асфальтобетона и сократить количество слоев. Технические требования к асфальтобетонным смесям и асфальтобетонам в соответствии с ГОСТ [5] представлены в прил. 1, 2. Необходимо также учитывать минимальные толщины слоев (табл. 1.2) [1, 2, 4].
Таблица 1.2. Наименьшая толщина слоев покрытия
Тип дорожной одежды |
|
Капитальный |
Облегченный |
Наименьшая толщина слоев из материалов, содер- |
18 |
12 |
|
жащих органическое вяжущее, см |
И |
|
|
|
|
|
|
Примечание. В случае применения материалов, укрепленных комплексными и медленно твердеющими гидравлическими вяжущими, толщина слоя может быть снижена на 20%, а в условиях IV−V дорожно-климатических зон − на 30%.
Для существенного уменьшении притока поверхностных вод в основание и снижения расчетной влажности грунта земляного полотна необхо-
димо предусматривать следующие мероприятия: |
|
− укрепление обочин; |
Д |
− обеспечение нео ходимых поперечного уклона и водонепроницае- |
|
мости; |
А |
− устройство бордюровблотков;
−выдерживанСе безопасного расстояния от бровки земляного полотна до уреза длительно заста вающейся поверхностной воды;
−повышенное уплотнение (до Ку=1,03 1,05) верхней части рабочего слоя в III−V дорожно-климатических зонах и др. [1, прил.2].
Несущий слой основания дорожных одежд капитального типа следует устраивать из прочных материалов (щебеночно-гравийно-песчаных смесей, обработанных вяжущими; фракционированного щебня, обработанного вязким битумом по способу пропитки или уложенного по принципу расклинки мелким щебнем или гранулированным активным шлаком, укрепленного по методупропитки цементно-песчаной смесью, и т.п.).
Для устройства нижней части несущего основания в зависимости от расчетных условий движения могут применяться монолитные (укреплен-
ные грунты и каменные материалы), а также зернистые материалы, отвечающие требованиям действующих СНиПов и ГОСТов.и
9
1.3. Расчет дорожных одежд на прочность
Основные положения. Под прочностью дорожной одежды понимают ее способность сопротивляться процессуразвития остаточных деформаций и разрушений под воздействием касательных и нормальных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от расчетной нагрузки (кратковременной, многократной или длительно действующей однократной), приложенной к поверхности покрытия.
Методика оценки прочности конструкции включает оценку прочности как конструкции в целом (с использованием эмпирической зависимости допускаемого упругого прогиба от числа приложений нагрузки), так и
с учетом напряжений, возникающих в отдельных конструктивных слоях и устанавливаемых с использованием решенийИтеории упругости.
Дорожную одежду следует проектировать с требуемым уровнем на-
неровности, колея, усталостные трещиныД) с последующим развитием других видов деформаций ибразрушений (частые трещины, сетка трещин, вы-
дежности, под которой понимают вероятность безотказной работы в тече-
ние межремонтного периода. Отказ конструкции по прочности физически
может характеризоваться образованием продольной и поперечной неровностей поверхности, связанныхАс прочностью конструкции (поперечные
боины, просадки, проломы и т.д.). Номенклатура дефектов и методика их количественной оценкииопределяются специальными нормами для эксплуатации дорог [1].
Под надежностью дорожной одежды понимают вероятность того, что в течение заданного пер ода времени (срока службы) при заданных усло-
виях эксплуатации она будет находиться в работоспособном состоянии, то есть обладать требуемыми транспортно-эксплуатационными показателями
прочности, ровности и сцепления с колесом автомобиля. Общим количе- |
|
ственным показателемС |
надежности дорожной одежды является вероят- |
ность (обеспеченность) ее работоспособного состояния (по прочности, ровности и сцеплению) в течение установленного срока службы. Обеспеченность каждого отдельного свойства дорожной одежды − прочности, ровности или сцепления − является частным показателем ее надежности.
За количественный показатель отказа дорожной одежды как элемента линейного инженерного сооружения принят предельный коэффициент разрушения mp, представляющий собой отношение суммарной протяженности (или суммарной площади) участков дороги, требующих ремонта изза недостаточной прочности дорожной одежды, к общей протяженности
10