Примечания: 1. При промежуточной длине плит расход арматуры определяется

интерполяцией.

2. Количество арматуры установлено из условия раскрытия трещин до 0,2 мм

для предотвращения коррозии стали.

При армировании краев покрытия в нижней зоне (на высоте 40 мм от нижней плоскости плиты) двумя стержнями диаметром 10-12 мм, А-II, стержни должны быть короче длины плит на 100 см.

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

Покрытие шириной 7-7,5 м армируют сетками не шире 2300 мм. Между осями рабочих продольных стержней сеток допускаются расстояния: минимальное - 100 мм, максимальное - 200 мм.

Наибольшее расстояние между осями поперечной гладкой арматуры диаметром до 6 мм не должно превышать 50 см.

Сетки располагают в однослойных покрытиях посередине толщины покрытия, но не менее чем в 8 см от поверхности покрытия. В двухслойных покрытиях сетки располагают между верхним и нижним слоями.

Для более эффективной работы плит длиной 4, 5 и от 6 до 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, с перепуском (нахлесткой) 3 см в местах стыков в продольном направлении.

В плитах длиной до 10 м допускается несплошное армирование. В плитах более 10 м сетки размещают равномерно по ширине покрытия, не доводя до поперечных швов на 50 см. Расстояние между штыревым соединением в поперечном шве и сеткой должно быть 25-30 см.

При несплошном армировании покрытия на дорогах I и III категории с интенсивностью движения до 5000 авт./сут. и на участках с насыпями выше 5 м, сетка, укладываемая вдоль края одной плиты, должна иметь не менее семи продольных стержней, а вдоль продольного шва – не менее трех.

Расстояние между осями поперечной гладкой арматуры диаметром до 6 мм не должно превышать 50 см.

При строительстве покрытий на дорогах II категории с основаниями из песка и песчано-гравийных смесей края плит, примыкающие к обочинам, должны армироваться двумя стержнями из арматуры периодического профиля диаметром 12 мм. Стержни располагают на 5 см выше подошвы плит: первый стержень – на расстоянии 10 см от боковой грани плиты, второй – в 20 см от первого.

При укреплении обочин монолитным бетоном в нем устраивают швы сжатия или расширения без армирования как продолжение швов покрытий.

1.6. Основные принципы и задачи конструирования

жесткой дорожной одежды

При конструировании жесткой дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами:

- учитывать категорию дороги, состав транспортного потока, перспективную интенсивность движения, напряженное состояние и механизм деформирования отдельных слоев и конструктивных элементов;

- предусматривать максимальное использование местных дорожно-строительных материалов;

- обеспечивать соответствие конструкции дорожной одежды технологии ее строительства и наибольшую механизацию работ;

- стремиться к уменьшению количества слоев;

- учитывать природно-климатические и гидрогеологические условия местности в районе прохождения дороги;

- предусматривать условия и возможности дальнейшего поэтапного усиления, уширения и повышения капитальности автомобильной дороги.

Задачи конструирования включают:

- установление категории дороги;

- установление срока службы покрытия и всей дорожной одежды до капитального ремонта.

- выбор материалов конструктивных слоев основания и распределение их в соответствии с деформативными, прочностными и теплофизическими свойствами;

- предварительное назначение толщин конструктивных слоев;

- обеспечение мероприятий по морозоустойчивости дорожной одежды.

При разработке вариантов дорожной одежды и выборе оптимального следует руководствоваться следующим положением: конструкция жесткой дорожной одежды по прочности и устойчивости должна соответствовать долговечности материалов каждого конструктивного слоя, т.е. срок службы конструкции дорожной одежды должен быть равен длительности безотказной работы материалов.

На основании технико-экономического расчета можно назначать покрытие с ограниченным сроком службы бетона, с учетом дальнейшего усиления дорожной одежды путем устройства асфальто- или цементобетонного покрытия. Это позволит применять в цементобетоне местные дорожно-строительные материалы (щебень, гравий и песок).

1.7. Типовые конструкции дорожных одежд с цементобетонным

покрытием

Монолитные цементобетонные покрытия могут быть устроены одним из следующих способов:

- комплектом высокопроизводительных машин со скользящими формами (опалубкой) с автоматической системой обеспечения ровности (комплект ДС-100);

- комплектом машин, передвигающихся по рельс-формам, которые выполняют функцию неподвижной опалубки при бетонировании покрытия (комплект с бетоноотделочной машиной Д-376 или ДВО-7,5).

Поперечные профили типовых конструкций дорожных одежд с монолитным цементобетонным покрытием приведены на рис.1.7.

Рис.1.7. Поперечные разрезы типовых дорожных одежд с цементобетонным покрытием

для дорог I-IV категорий: 1 – покрытие; 2 – основание; 3 – нижний слой основания;

4 – земляное полотно; 5 – выравнивающий слой; 6 – краевая укрепительная полоса;

7 – укрепленная часть обочины; 8 – неукрепленная часть обочины; 9 - откос

Бетонные покрытия устраивают, в основном, одинаковой толщины по всей ширине проезжей части. На дорогах с 6-ю и более полосами движения допускается увеличение толщины покрытия на 2 см для крайних наиболее загруженных полос.

Краевые укрепленные полосы устраивают из цементо- или асфальтобетона на бетонном основании по типу основной дорожной одежды без устройства продольных швов. Для дорог низких категорий (V-IIIc) допускается краевые полосы устраивать из щебня.

Ширина краевых полос на дорогах I-II категории не менее 75 см, более низких категорий – не менее 50 см. На дорогах I категории краевая полоса у разделительной полосы – 1,0 м. Толщина краевых полос должна быть равна толщине покрытия.

1.5. Требования к жесткой дорожной одежде с цементобетонным

покрытием

Опыт эксплуатации жестких дорожных одежд с монолитным цементобетонным покрытием показывает, что на их состояние существенное влияние оказывает большая группа факторов:

- воздействие автомобильного движения,

- погодно-климатические факторы,

- конструктивные особенности,

- физико-механические свойства материалов конструктивных слоев,

- грунты земляного полотна.

В цементобетонном покрытии после его устройства развиваются повышенные напряжения от сил сопротивления основания температурным перемещениям плиты и срабатывают отдельные поперечные деформационные швы. Существенное влияние на цементобетонные покрытия оказывают температурные напряжения, возникающие от невозможности его коробления и динамические нагрузки от движущихся автомобилей. При этом воздействие температуры обусловливает появление поперечных трещин, а многократно повторяющиеся кратковременно действующие нагрузки от автомобилей способствуют местному перенапряжению и усталостному разрушению бетона. С ростом количества проездов автомобилей по дороге поперечные и продольные трещины образуют сетку трещин, разрушая цементобетонное покрытие [6].

Одновременно с образованием трещин в покрытии начинается процесс постепенного смещения частей плит по вертикали, приводящий к образованию ступеней и перекосов плит.

Для сохранения необходимых транспортно-эксплуатационных качеств и сплошности покрытия к жестким дорожным одеждам с монолитным цементобетонным покрытием предъявляют 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 течение расчетного срока службы дорожной одежды. На стадии проектирования это требование обеспечивается расчетом толщины плиты;

- по прочности дорожной одежды в целом (вертикальная устойчивость). Вертикальная устойчивость жесткой дорожной одежды зависит от прочности основания, дополнительного слоя и грунта земляного полотна и обеспечивает ровность покрытия и расчетную скорость движения автомобилей. Для обеспечения вертикальной устойчивости дорожную одежду следует проектировать так, чтобы под действием динамической нагрузки не накапливались остаточные деформации сдвига в подстилающем слое и грунте земляного полотна. На стадии проектирования это требование обеспечивается расчетом грунта и несвязных слоев дорожной одежды по условию сдвигоустойчивости;

- по продольной устойчивости покрытия. В качестве критерия используются критические напряжения сжатия, возникающие в покрытии при повышении его температуры. На стадии проектирования это требование обеспечивается расчетом расстояния между швами расширения;

- по морозоустойчивости. В качестве критерия используется допускаемое зимнее вспучивание (вертикальный подъем) покрытия;

- по обеспечению 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. Шероховатость покрытия должна гарантировать безопасное движение автомобилей при расчетной скорости.

Бетонные краевые полосы швами от покрытия не отделяются. При устройстве вместо краевых полос уширения более 3 м последние отделяются от покрытия пазами с заполнением их по типу швов сжатия. Поперечные швы полос уширения должны быть продолжением поперечных швов покрытия.

Вопросы для самопроверки

1. Какие дорожные одежды относятся к жестким?

2. Что такое конструктивный слой дорожной одежды?

3. Что такое покрытие дорожной одежды и каково его основное назначение?

4. Что такое монолитные покрытия жесткой дорожной одежды и как они классифицируются?

5. От чего зависит толщина бетонного покрытия?

6. Каково основное назначение выравнивающего слоя?

7. В чем основное назначение слоев основания дорожной одежды?

8. Для чего устраиваются дополнительные слои основания?

9. Что такое деформационный шов?

10. Какие виды деформационных швов устраиваются в цементобетонных покрытиях?

11. В чем основное назначение и конструктивные особенности швов расширения?

12. В чем основное назначение и конструктивные особенности швов сжатия?

13. Каковы правила устройства деформационных швов на подходах к искусственным сооружениям?

14. Что такое рабочие швы?

15. Каково основное назначение штыревых соединений в цементобетонном покрытии?

16. Какие требования предъявляются к жесткой дорожной конструкции?

17. Какие требования предъявляются к дорожным покрытиям?

18. Как обеспечиваются требования по прочности на стадии проектирования?

19. Как обеспечиваются требования по продольной устойчивости покрытий на стадии проектирования?

20. Какие физические процессы происходят в монолитных слоях жесткой дорожной одежды под воздействием температуры?

2. Расчетные нагрузки, характеристики материалов

И ГРУНТОВ

2.1. Расчетные нагрузки и интенсивность движения

Расчет дорожной одежды автомобильных дорог общей сети и городских улиц (дорог) производят с учетом перспективной интенсивности и состава движения, ожидаемых на год службы дорожной одежды перед капитальным ремонтом.

Расчетный срок службы при назначении конструкции жесткой дорожной одежды и определении расчетных параметров конструктивных слоев устанавливают не менее 25 лет. С учетом работы в раннем возрасте на воздействие построечного транспорта срок службы можно принимать менее 25 лет.

По технико-экономическим соображениям допускается проектировать конструкции жестких дорожных одежд на длительную перспективу со сроком службы 35, 40, 45, 50 лет.

Увеличение сроков службы (долговечности) может быть осуществлено за счет применения высокопрочных бетонов (с повышением классов бетонов до B_tb 5,2-6,4) и увеличения толщины цементобетона до 28-30 см.

Подвижной состав на автомобильных дорогах весьма разнообразен. Различные типы автомобилей, проезжающих по дорогам и имеющих различные технические данные, создают определенные трудности как при выборе расчетной нагрузки на дорожную одежду, так и при приведении фактических нагрузок к расчетным. Поэтому при проектировании дорожной одежды перспективную интенсивность движения различных марок автомобилей приводят к перспективной интенсивности движения расчетного автомобиля.

Расчетный автомобиль – условная транспортная единица, параметры которой используются в расчетах дорожных одежд на прочность.

Основные параметры расчетного автомобиля:

- нагрузка на колесо (нормативная нагрузка, передаваемая на колесо одиночной, наиболее нагруженной оси автомобиля),

- давление на покрытие,

- диаметр круга, равновеликого площади передачи давления в зоне контакта колеса с дорожным покрытием.

В качестве расчетной схемы нагружения конструкции колесом автомобиля принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий равномерно распределенную нагрузку величиной р.

Величины расчетного удельного давления колеса покрытия р и расчетного диаметра D, приведенного к кругу отпечатка расчетного колеса на поверхности покрытия, назначают с учетом параметров расчетных типов автомобилей.

При проектировании дорожных одежд жесткого типа за расчетный принимают наиболее тяжелый автомобиль в составе транспортного потока, доля которого составляет не менее 10 % от перспективной интенсивности движения.

Если в задании на проектирование расчетная нагрузка не оговорена специально, то в соответствии с действующими нормативными документами за расчетную принимают нагрузку, параметры которой приведены в табл. 2.1 [2].

Таблица 2.1

1. Параметры расчетной нагрузки