Проектирование дорожных одежд

Необходимо запроектировать дорожную одежду нежесткого типа.

К нежестким дорожным одеждам относят одежды со слоями, устроенными из разного вида асфальтобетонов (дегтебетонов), из материалов и грунтов, укрепленных битумом, цементом, известью, комплексными и другими вяжущими, а также из слабосвязных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия и др.).

Различают следующие элементы дорожной одежды.

Покрытие – верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес транспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов. Покрытие может состоять из нескольких слоев.

Основание – часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также морозоустойчивость и осушение конструкции.

Следует различать несущую часть основания (несущее основание) и дополнительные слои основания.

Несущая часть основания должна обеспечивать прочность дорожной одежды и быть морозоустойчивой.

Дополнительные слои основания – слои между несущим основанием и подстилающим грунтом, предусматриваемые при наличии неблагоприятных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условий. Эти слои совместно с покрытием и основанием должны обеспечивать необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать условия для снижения толщины вышележащих слоев из дорогостоящих материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой, его называют морозозащитным, дренирующим, капилляропрерывающим.

Запроектированная дорожная одежда должна быть:

- прочной и надежной в эксплуатации;

- экономичной;

- менее материалоемкой, особенно по расходу дефицитных материалов и энергии;

- должна соответствовать экологическим требованиям;

- обеспечивать максимальную механизацию и индустриализацию строительных процессов;

- низкую трудоемкость и затрат ручного труда.

Толщину слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее и укладываемых на верхний слой основания из материалов, укрепленных цементом, для ограничения появления «отраженных» трещин на покрытии нужно принимать, как правило, не менее толщины слоев, укрепленных цементом. При этом наименьшая толщина слоев с органическими вяжущими должна соответствовать для капитальных дорожных одежд 18 см, для облегченных –12 см.

Процедура конструирования дорожной одежды включает:

1) выбор вида покрытия;

2) назначение числа конструктивных слоев с выбором материалов для устройства слоев;

3) размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочной толщины каждого слоя;

4) предварительную оценку необходимости назначения дополнительных морозозащитных мер с учетом дорожно-климатической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы увлажнения рабочего слоя на различных участках;

5) предварительную оценку необходимости назначения мер по осушению конструкции, а также по повышению трещиностойкости конструкции;

6) оценку целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;

7) предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных и проектных условий работы.

В задачу расчета входит определение толщин слоев одежды в вариантах, намеченных при конструировании, или выбор материалов с соответствующими деформационными и прочностными характеристиками при заданных толщинах слоев.

Отказ дорожной одежды, связанный с недостаточной ее прочностью, может возникнуть в результате:

- накопления до истечения заданного срока службы конструкции недопустимых остаточных деформаций с потерей ровности поверхности покрытия и соответствующим снижением скорости движения (под воздействием касательных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от транспортной нагрузки);

- усталостных разрушений монолитных слоев конструкции под воздействием растягивающих напряжений от многократного приложения транспортной нагрузки с последующей интенсивной потерей дорожной одеждой транспортно-эксплуатационных свойств до истечения заданного срока службы.

В соответствии с этим расчет на прочность в слоях выполняют по допускаемым напряжениям на сдвиг в слоях с пониженной сопротивляемостью сдвигу и на растяжение при изгибе в монолитных слоях. Расчет прочности конструкции в целом без рассмотрения механизма нарушения прочности ведут по допустимому упругому прогибу (или требуемому общему модулю упругости). Дорожную одежду на перегонах дорог рассчитывают на кратковременное многократное действие подвижных нагрузок.

В качестве расчетной нагрузки от колеса автомобиля принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий равномерно распределенную нагрузку величиной р. Величины расчетного давления колеса на покрытие р и расчетного диаметра D назначают с учетом параметров расчетного типа автомобиля. Нагрузку на одиночную, наиболее нагруженную ось двухосного автомобиля, для расчета прочности дорожной одежды принимают для дорог по табл. 23