Материал: Проектирование жестких дорожных одежд. учебное пособие. Гладышева И.А., Самодурова Т.В

6. Рассчитывают напряжения растяжения при изгибе от перепада температур по формулам

, (5.5)

(5.6)

где A_n – перепад температуры в течение суток на поверхности асфальтобетонного покрытия, ºС (см. табл. 5.9); α – коэффициент линейной температурной деформации бетона, α =0,00001 1/ºС; ω – угловая частота суточных колебаний температуры, рад/ч; ω=0,26 рад/ч; a_ta, a_tб – коэффициенты температуропроводности асфальтобетона и цементобетона; a_ta=0,002 м²/ч, a_tб =0,004 м²/ч.

Таблица 5.7

Расчетная амплитуда колебаний температуры t за сутки

на поверхности покрытия

7. Определяют коэффициент усталости бетона при данном числе нагружений за срок службы дорожной одежды ΣN_p по формуле (3.20).

8. Расчетное сопротивление бетона на растяжение при изгибе рассчитывают по формуле (3.19).

9. Определяют фактический коэффициент прочности по формуле

= (5.7)

и проверяют выполнение условия

. (5.8)

Если фактический коэффициент прочности больше требуемого, то условие прочности в слое цементобетона выполнено. Если условие (5.10) не выполняется, то необходимо увеличить толщину слоя цементобетона и повторить расчет.

5.5. Проверка толщины асфальтобетонного покрытия

Толщину верхнего слоя покрытия проверяют из условия работы на прочность при действии расчетной нагрузки по формуле, отражающей растяжение асфальтобетона в поперечном направлении в призме шириной поверху 2R, понизу (2R+2h_a) и высотой h_a. Условие прочности будет выполнено, если

, (5.9)

где R_d – сопротивление асфальтобетона на растяжение при изгибе, МПа; K_уа – коэффициент усталости асфальтобетона, определяемый по графику (см. рис. 5.2); R – радиус отпечатка расчетного колеса при статическом нагружении; μ_a – коэффициент Пуассона асфальтобетона, (μ_a =0,22·10^-3); С_a – сцепление между слоем асфальтобетона и цементобетона, не превышающее сцепление внутри слоя асфальтобетона (допускаемое напряжение сдвигу). При отсутствии гарантированного сцепления принимается С_a=0.

Если неравенство (5.9) выполнено, то условие прочности для асфальтобетонного покрытия выполняется.

Если условие (5.9) не выполнено, то необходимо увеличить толщину слоя асфальтобетона и повторить расчет.

Рис. 5.2. Зависимость коэффициента усталости асфальтобетона K_уа

от суточной интенсивности движения

Вопросы для самопроверки

1. Какие конструктивные слои имеет жесткая дорожная одежда с цементобетонным основанием ?

2. Каково основное назначение технологического слоя ?

3. Как устраиваются деформационные швы в цементобетонном основании ?

4. Какие требования предъявляются к жесткой дорожная одежде с цементобетонным основанием и асфальтобетонным покрытием ?

5. От каких факторов зависят минимальные значения толщин слоев асфальтобетона и цементобетона в жестких дорожных одеждах с цементобетонным основанием ?

6. Как записывается условие прочности в слое цементобетонного основания?

7. Как определяется эквивалентный слой цементобетона при расчетах прочности ?

8. Как записывается условие прочности при действии расчетной нагрузки для асфальтобетонного покрытия ?

6. Жесткая дорожная одежда со сборным покрытием

6.1. Общие положения

Сборные покрытия из бетонных и железобетонных плит, по сравнению с монолитными покрытиями, имеют ряд преимуществ, так как при их применении:

- сокращается трудоемкость работ, выполняемых непосредственно на дороге;

- появляется возможность применения последних достижений современной техники за счет круглогодичного заводского изготовления плит;

- заводское изготовление позволяет также получать продукцию, однородную по своему качеству;

- применение плит сборного железобетона дает значительную экономию металла;

- плиты в покрытие можно укладывать круглый год по готовому основанию, что увеличивает сроки строительного сезона.

Однако для жестких дорожных одежд со сборным покрытием пока еще не найдены способы обеспечения необходимой ровности покрытия при укладке плит. Темпы строительства таких дорожных одежд низки. Из-за этих особенностей основной областью использования сборных бетонных покрытий в настоящее время являются временные подъездные пути.

Дорожные одежды со сборными покрытиями целесообразно сооружать в следующих случаях:

- на дорогах в северных и труднодоступных районах, в том числе на дорогах нефтяных и газовых промыслов;

- на дорогах промышленных предприятий и сельскохозяйственного назначения в I и II дорожно-климатических зонах;

- в районах, где отсутствуют местные строительные материалы и базы по переработке строительных материалов;

- на дорогах небольшой протяженности, где нерационально проводить подготовительные работы по устройству других видов покрытия;

- на участках дорог в местах срочного пропуска транспортных средств при ремонте дорожного покрытия;

- на подъездах, в местах остановок и т.д.

Целесообразность применения сборных покрытий определяется в каждом случае на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом стоимости сборного покрытия в целом и сравниваемых видов покрытия, материалов и строительных баз. При сравнении вариантов учитывают также долговечность сравниваемых видов покрытий, наличие и стоимость оборудования для строительства и возможности строительства сравниваемых видов покрытий в планируемые сроки.

6.2. Конструирование дорожной одежды со сборным покрытием

Конструкцию дорожной одежды со сборным покрытием принимают в зависимости от конструкции выбранных для покрытия типовых плит целевого назначения, наличия строительных материалов для устройства основания, а также исходя из назначения и условий работы плит в дорожной одежде.

По назначению и условиям работы плиты сборные покрытия применяют в покрытиях на дорогах общей сети, на промышленных дорогах и дорогах нефтяных и газовых промыслов. Устройство сборного покрытия предусматривают на дорогах, постоянных или временных, с учетом или без учета двухстадийного строительства и временной работы плит в первой стадии эксплуатации на слабом основании. Применяют их также на основаниях повышенной жесткости (битумогрунтовых, цементогрунтовых, щебеночных, гравийных и шлаковых).

Дорожная одежда со сборным покрытием имеет следующие конструктивные слои: покрытие, выравнивающий слой, основание, дополнительный слой основания. Схема конструкции дорожной одежды приведена на рис. 6.1.

Плиты покрытия воспринимают нагрузку от движущегося транспорта и распределяют ее на основание.

Проектирование дорожных одежд со сборным покрытием производят на основе применения выпускаемых типовых плит. При этом необходимо учитывать особенности работы покрытия путем конструирования и расчета основания и стыковых соединений.

При проектировании типовых плит учитывают возможности их изготовления на одном и том же оборудовании для возможно большего количества сходных расчетных случаев, а в некоторых вариантах и с обеспечением возможности успешной работы при отклонениях от расчетной жесткости основания в меньшую сторону. Типовые плиты проектируют после их опытно-производственной проверки, элементы типовых плит (стыки, надрезы) – после экспериментально-опытной проверки с учетом особенностей технологии изготовления плит и их элементов.

Разработку и применение новых конструкций плит производят с учетом опыта эксплуатации аналогичных конструкций при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Применяют напряженные сочлененные плиты ПДО и предварительно напряженные (ПДН). Плиты могут быть ребристыми, ячеистыми двухслойными или многослойными.

Ненапряженные железобетонные плиты (ПДО) допускается применять только на участках с интенсивностью движения до 1000 авт./сут. При большей интенсивности движения применяют предварительно напряженные плиты.

Рекомендуемая длина ненапряженных плит – 4,5-5,5 м, ширина 1,75-2,30 м; предварительно напряженных – длина 5-6 м, ширина 1,75-2,30 м.

Для внутрихозяйственных и вспомогательных дорог применяют как предварительно напряженные, так и ненапряженные сочлененные плиты. При этом учитывается, что напряженные плиты могут изготовляться без пропаривания, снижающего морозостойкость бетона, и без металлоемкого оборудования. При работе плит на слабом основании сочлененные плиты армируют двухслойной арматурой.

Имеется вариант плиты ПДН размером 6×2×0,14 м с уменьшенным расходом арматурной стали. Данная плита предназначена для строительства в районах с расчетной температурой воздуха до -55 ºС и местах со сложными грунтово-гидрологическими условиями.

В последние годы находят применение покрытия из предварительно-напряженных (ПДН) и ненапряженных железобетонных плит (ПДО). Их конструкции разработаны Союздорпроектом для автомобильных дорог промышленных предприятий и дорог нефтегазовых промыслов в Тюменской и Томской областях, в районах республики Коми.

Минимальные размеры плит в плане определяют из условия обеспечения устойчивости работы основания под торцами плит, максимальные размеры – из условия работы плит на монтажные нагрузки.