1. Основные сведениея о жестких дорожных одеждах
1.1. Общие положения
К жестким относят дорожные одежды, имеющие:
- цементобетонные монолитные покрытия;
- асфальтобетонные покрытия на основаниях из цементобетона;
- сборные покрытия из железобетонных и армобетонных плит.
В соответствии со СНиП 2.05.02-85* [1] жесткие дорожные одежды проектируют на автомобильных дорогах I-IV категорий, на дорогах общего пользования, подъездных дорогах к промышленным предприятиям, внутрихозяйственных сельских дорогах.
Жесткая дорожная одежда конструктивно отличается от дорожной одежды нежесткого типа тем, что плита из цементобетона является её главным конструктивным элементом. Прочность цементобетонной плиты не зависит от температуры, она обладает высоким и стабильным сопротивлением изгибу, а также жесткостью. Жесткость плиты обусловлена большой величиной модуля упругости цементобетона (Еб), который в зависимости от марки бетона изменяется от 10 000 до 39 000 МПа.
Бетонные и железобетонные покрытия распределяют нагрузки от колес на большую площадь, чем асфальтобетонные покрытия, и передают сравнительно малое давление на подстилающий грунт, поэтому их толщина находится в меньшей зависимости от прочности земляного полотна.
Несмотря на это, прочность бетонных покрытий во многом зависит от однородности сопротивления грунта по всей площади основания плиты. Неравномерное уплотнение грунта земляного полотна и песчаного слоя приводит к просадкам грунтового основания, в результате чего часть плиты, находящаяся на весу, работает без поддержки грунтового основания и напряжения в ней возрастают по сравнению с расчетными значениями. Таким образом, прочность бетонных и железобетонных дорожных покрытий в известной мере зависит от равномерности сопротивления грунта под нагрузкой по всей площади опирания.
Опыт эксплуатации бетонных покрытий показал, что, несмотря на их высокую прочность, под ними необходимы прочные основания, чтобы предупредить преждевременное разрушение дорожных конструкций.
Жесткие дорожные одежды эффективно работают в условиях интенсивного движения тяжеловесных грузовых автомобилей и автопоездов (с нагрузкой на ось 100 кН и более), а также в районах, не обеспеченных местными каменными материалами.
За рубежом отдают предпочтение дорожной одежде с цементобетонным покрытием по экономическим соображениям и условиям безопасности дорожного движения, а также в связи со значительным ростом цен на нефть.
В Российской Федерации дорожные одежды с цементобетонным покрытием в настоящее время составляют всего 1,64 % от общей протяженности автомобильных дорог общего пользования.
1.2. Конструктивные слои жесткой дорожной одежды
Конструктивный слой – каждый слой дорожной одежды, состоящий из однородных материалов и отличающийся от соседних слоев видом материала, его прочностью и составом.
Жесткая дорожная одежда с монолитным цементобетонным покрытием имеет следующие конструктивные слои: покрытие, выравнивающий слой, основание, дополнительный слой основания. Схема конструктивных слоев жесткой дорожной одежды приведена на рис. 1.1.
|
Рис.1.1. Схема конструктивных слоев жесткой дорожной одежды с монолитным цементобетонным покрытием: 1 – покрытие, 2 – выравнивающий слой, 3 – основание, 4 – дополнительный слой основания, 5 – подстилающий грунт |
Покрытие – верхняя часть дорожной одежды, которая воспринимает усилия от колес автотранспорта и подвергается непосредственному воздействию атмосферных факторов. Оно предназначено для обеспечения безопасного, круглогодичного проезда транспорта с расчетными скоростями движения и осевыми нагрузками. Монолитное покрытие - покрытие, устраиваемое из цементобетонных смесей, формируемое (укладываемое и уплотняемое) специальными машинами на месте производства работ и образующее монолитную структуру.
По конструкции монолитные цементобетонные покрытия подразделяются на: неармированные, армированные и предварительно - напряженные.
Неармированные покрытия не содержат продольной арматуры.
Армированные покрытия по степени насыщения продольной арматурой разделяют на:
армированные покрытия (до 0,25 %);
железобетонные (0,4%);
непрерывно армированные (0,4-0,7 %).
Армированные покрытия преимущественно используются на дорогах I – II категории 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 в процессе эксплуатации ожидается неравномерная осадка земляного полотна.
В непрерывно армированных покрытиях не устраивают поперечные деформационные швы. Их функцию частично выполняет значительное число поперечных волосяных трещин, которые образуются через 0,3-3 м друг от друга. В отечественной практике строительства автомобильных дорог они не нашли широкого применения.
Предварительно - напряженные покрытия обладают повышенной трещиностойкостью и работоспособностью в процессе эксплуатации, благодаря предварительному обжатию бетона (до 1,0 МПа) в ходе строительства. По способу создания предварительного напряжения их делят на покрытия с;
- внешним безарматурным обжатием бетона;
- предварительно напрягаемой арматурой (струны, пучки, стержни периодического профиля).
В струнобетонных покрытиях предварительное напряжение создается высокопрочной стальной проволокой диаметром 4-5 мм с пределом прочности 1600 МПа, напрягаемой до бетонирования и отпускаемой на бетон после достижения им 70-80% проектной прочности. При этом толщину покрытия можно уменьшить до 10-15 см. Устройство таких покрытий достаточно трудоемко, требует повышенного внимания к технике безопасности при производстве работ. Такие покрытия не нашли широкого применения в практике дорожного строительства в нашей стране, несмотря на то, что с средины 50-х до начала 70-х годов прошлого столетия в СССР строились дороги со струнобетонным покрытием.
Покрытие может быть однослойным или двухслойным. Двухслойные покрытия применяют с целью использования в бетоне для нижнего слоя менее прочных и морозоустойчивых местных каменных материалов. Двухслойные покрытия устраивают методом сращивания слоев с одновременным их уплотнением. При этом толщина верхнего слоя должна быть не менее 6 см.
Толщину бетонного покрытия определяют расчетом. Для нормативной нагрузки на ось 100 кН (50 кН на колесо) минимальную толщину покрытия принимают в зависимости от интенсивности движения расчетной нагрузки и материала основания по табл.1.1.
Таблица 1.1