Проектирование дорожной одежды реферат
Обновлено: 02.07.2024
Дорожная одежда является важнейшим и наиболее капиталоемким элементом автомобильной дороги. К дорожной одежде как к инженерной конструкции предъявляют ряд конструктивных, технологических и эксплуатационных требований.
Дорожная одежда должна быть прочной, надежной, долговечной, иметь ровную и шероховатую поверхность, обеспечивающую высокий коэффициент сцепления и наименьшее сопротивление при движении автомобилей.
Конструкция дорожной одежды должна предусматривать возможность целесообразного использования местных дорожно-строительных материалов, применения комплексной 'Механизации и индустриальных методов строительства.
Дорожную одежду проектируют в комплексе с земляным полотном как единую конструкцию.
В процессе службы дорожная одежда подвергается воздействию механических и атмосферных факторов, под влиянием которых в ней возникают соответствующие напряжения и деформации.
Главные из действующих напряжений (нормальные и касательные) затухают с глубиной по нелинейному закону (рис. 27), что позволяет проектировать дорожную одежду как многослойную конструкцию. В каждом слое такой конструкции материалы с различной прочностью размещаются в соответствии с величиной напряжений, действующих в данном слое.
Гидрологические и гидрогеологические условия характеризуют условия испарения и стока, количество выпадающих осадков, глубину залегания грунтовых вод и особенности их режима, режима рек и ручьев, протекающих вблизи дороги.
Долговечность и высокие транспортно-эксплуатационные свойства проезжей части автомобильных дорог, устроенной с применением местных каменных материалов, зависят от водно-теплового режима и закономерностей его изменения в процессе службы дороги. От водно-теплового режима зависит устойчивость земляного полотна, прочность грунтов в активной зоне под проезжей частью, прочность и долговечность дорожных одежд.
Водно-тепловой режим характеризуется изменением влажности и температуры земляного полотна по глубине во времени и зависит от климатических условий и вида грунтов, из которых возведено земляное полотно.
По климатическим условиям территория России разделена на пять дорожно-климатических зон, идущих в направлении с севера на юг. Зоны дорожного, районирования примерно соответствуют границам почвенных и ландшафтно-географических зон. В основу дорожно-климатического районирования положен водно-тепловой режим местности.
Внутри каждой зоны отдельные участки дорог по характеру и степени увлажнения делятся па три типа: сухие, сырые и места с постоянным избыточным увлажнением.
Опасное действие неблагоприятного водно-теплового режима на дорогу проявляется в разуплотнении грунта земляного полотна, снижении прочности, образовании пучим зимой и просадочных явлений проезжей части в весенний период, возникновении трещин в покрытии, что, в конечном счете, приводит к снижению ровности и прочности дорожных одежд, понижению скорости движения и производительности транспортных средств.
Характер водно-теплового режима определяется видом и мощностью источников увлажнения (атмосферные осадки, поверхностные и грунтовые воды, водяные пары в пустотах грунта), скоростью и продолжительностью охлаждения земляного полотна. Основные виды источников увлажнения земляного полотна схематически показаны на рис, 29.
Под влиянием притока воды извне, а также при изменении температуры и атмосферного давления происходит колебание уровня грунтовых вод и горизонта капиллярного поднятия, перемещение водяных паров и пленочной влаги из мест с более высокой температурой и влажностью в места с более низкой температурой и меньшей влажностью.
В уплотненном грунте земляного полотна содержится от 3 до 15% пор, заполненных паровоздушной смесью. Кроме водяного пара, находящегося в насыщенном состоянии, слои грунта, расположенные выше уровня капиллярного поднятия, содержат также пленочную влагу в виде тончайших пленок, прочно удерживаемых в порах грунта ка поверхности грунтовых частиц силами молекулярного взаимодействия между молекулами воды и молекулами пограничного слоя минеральной фазы грунта.
Пленочная влага замерзает при более низкой температуре, чем свободная влага, в результате чего процессы миграции пленочной влаги в грунте не прекращаются и после того, как температура грунта понизится ниже 0° С.
Насыщенный водяной пар и незамерзшая пленочная влага образуют в грунте земляного полотна двухфазную систему — поровую двухфазную влагу, которая непрерывно мигрирует из мест с большей влажностью в места с меньшей влажностью.
Миграция двухфазной влаги (концентрационная миграция) в грунте происходит под действием давления, возникающего в пленках. Величина этого давления может быть определена по формуле
где Рв — давление паровоздушной смеси в порах грунта; σ — поверхностное натяжение воды на границе раздела жидкой фазы с паровоздушной смесью; r — радиус кривизны водяной плевки. Наряду с концентрационной миграцией влаги в грунте происходит и термомиграция (термодиффузия) под влиянием разности температур. Термомиграция влаги сопровождается переносом тепла и теплообменом, происходящими за счет теплопроводности грунта и тепла, образующегося (или поглощаемого) при фазовых переходах воды (замерзание, таяние, испарение, сублимация, конденсация). В результате протекания указанных процессов возможно интенсивное влагонакопление в активной зоне грунта земляного полотна под дорожной одеждой, т. е. в зоне передачи нагрузки.
Интенсивное влагонакопление может привести к переувлажнению верхних слоев земляного полотна и конструктивных слоев дорожной одежды из местных каменных материалов. В результате переувлажнения происходит резкое понижение прочностных и деформационных характеристик этих слоев, вследствие чего дорожная одежда может разрушиться. В южных засушливых районах роль грунтовых вод в водном балансе уменьшается, а роль парообразного перемещения влаги повышается. Важнейшими источниками увлажнения в степной зоне являются атмосферные осадки и конденсация водяных паров в порах грунта. В северных районах в увлажнении земляного полотна возрастает роль капиллярного поднятия грунтовых вод и уменьшается роль испарения влаги.
Для предохранения грунта земляного полотна и конструктивных слоев дорожных одежд от переувлажнения применяют различные мероприятия устраивают систему надежно действующего водоотвода, повышают бровку земляного полотна над уровнем грунтовых вод, отсыпают верхнюю часть насыпи из хорошо дренирующих грунтов, устраивают из соответствующих материалов пароизоляционные, дренирующие, водонепроницаемые или теплоизолирующие слои. Значительные исследования в этом направлении проведены А. Я. Тулаевым и др.
На участках дорог с водонепроницаемыми покрытиями и глубоким залеганием грунтовых вод для улучшения водно-теплового режима наиболее эффективно устройство пароизоляционных слоев.
Пароизоляционные слои размещают под дорожной одеждой на ширину, превышающую ширину проезжей части на 0,2 м с каждой стороны. Материалы, применяемые для устройства пароизоляционных слоев, должны обладать малой паропроницаемостью. В качестве таких материалов применяют грунты, уплотненные до состояния оптимальной плотности; грунты, обработанные органическими и минеральными вяжущими (битумированные грунты и цементогрунт); рулонные материалы на базе органических вяжущих (пергамин, толь, руберойд), песчаный и мелкозернистый асфальтобетон; полиэтиленовую пленку; пенопласт; пенополистирол; пенополивинилхлорид и др.
При конструировании пароизоляции, в соответствии с рекомендациями В. М. Сиденко, сначала выбирают материал для устройства пароизоляционного слоя, а затем определяют толщину слоя и глубину его заложения от поверхности дорожной одежды. Толщину пароизоляционного слоя определяют по формуле
где λп — паропроницаемость слоя, кг/м*ч*мм; ∑rп — суммарное сопротивление прохождению пара слоев дорожной одежды, расположенных выше пароизоляционного слоя, кг/м*ч*мм; Рно — максимальная упругость насыщенного водяного пара, на нижней границе пароизоляциониого слоя, мм; Pн1 — то же, на верхней границе пароизоляциониого слоя, мм; Pв — упругость водяного пара воздуха, равная Pв = 0,01Рвφ; P'в максимальная упругость водяного пара воздуха для конца холодного периода с температурой tD, мм; φ — относительная влажность воздуха в холодный период, %.
Глубину заложения пароизоляционного слоя h' считая от верха дорожной одежды, определяют по формуле
где а — среднее значение коэффициента теплопроводности слоев дорожной одежды.
Интенсивность увлажнения дорожной одежды и грунтового основания поверхностными водами резко возрастает при устройстве водопроницаемых покрытий и плохом поверхностном водоотводе.
В условиях II и III дорожно-климатических зон, характеризующихся значительным количеством атмосферных осадков, наиболее рациональной конструкцией дорожной одежды с применением местных каменных материалов пониженной прочности и морозостойкости будет конструкция с водонепроницаемым покрытием.
Водонепроницаемые покрытия устраивают из минеральных смесей оптимального гранулометрического состава, обработанных органическими вяжущими.
При неблагоприятных гидрологических условиях, когда имеется опасность переувлажнения за счет капиллярного поднятия грунтовых вод, устраивают гидроизолирующие или дренирующие прослойки.
Конструктивно эти прослойки могут устраиваться (рис. 30) путем укладки тонкого слоя (2—3 ом) битумированного грунта, расстилки водонепроницаемых рулонных или пленочных материалов, а также путем укладки на всю ширину земляного полотна хорошо дренирующего материала (песка, чистого гравия, фракционированного щебня).
Дренажные прослойки, устроенные на всю ширину земляного полотна, могут отводить грунтовую воду и атмосферные осадки, проникающие через одежду и обочины.
При проектировании дорожных одежд для дорог высоких категорий в сложных грунтово-гидрологических условиях целесообразно рассмотреть возможность устройства трубчатых дрен для отвода воды из подстилающих слоев.
Принципы конструирования дорожных одежд. Определение общего модуля упругости на поверхности. Результаты натурных наблюдений на автомобильной дороге Усть-Каменогорск – Зыряновск. Проект расчетной схемы дорожной одежды по сдвигу в грунте земполотна.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.04.2013 |
| Размер файла | 49,4 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
При разработке проектирование дорожной одежды согласно СНиП 3.03-19-2006 учитываем следующие принципы конструирования дорожных одежд:
- на автомобильной дороге, предназначенной для движения автомобилей с расчетной нагрузкой группы А3, не зависимо от категории дороги применять только капитальные типы дорожных одежд;
- максимально использовать существующую дорожную одежду или отдельные ее конструктивные слои без предварительного разрушения или после их переработки.
Вид, марку и тип асфальтобетона для покрытия назначают в соответствии с положениями СНиП 3.06.03 и СТ РК 1225.
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 черным щебнем или гранулированным активным шлаком, укрепленным по методу пропитки цементно-песчаной смесью). Для устройства нижней части несущего слоя основания в зависимости от расчетных условий могут применяться монолитные (укрепленные грунты и каменные материалы), а также зернистые материалы, отвечающие требованиями СНиП 3.06.03, ГОСТ 23558 и ГОСТ 25607.
Для проектируемой дороги рассмотрим три варианта конструкций дорожных одежд нежесткого типа. При назначении вариантов будем учитывать типовые конструкции дорожных одежд, наличие местных дорожно-строительных материалов. Окончательный выбор варианта осуществим на основе технико-экономического сравнения.
Примем следующую конструкцию дорожной одежды:
покрытие - верхний слой: асфальтобетон плотный I марки, тип А, на битуме БНД 60/90, укладываемый в горячем состоянии, h1=6 см;
Верхний слой основание: асфальтобетон крупнозернистый пористый на битуме БНД 60/90, укладываемый в горячем состоянии, h2=8 см;
Нижний слой основание: щебень по заклинке, h3 =27 см;
Дополнительный слой основания - песок средней крупности, h4=25 см;
Грунт земляного полотна - глина.
Определение характеристик грунта земляного полотна
Расчетную влажность грунта Wp определяем по формуле:
где - среднее многолетнее значение относительной влажности грунта в долях от границы текучести, ; - поправка на особенности рельефа, для равнинных районов ; - поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин, ; - поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев, ; t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности t=1,71.
При расчетной влажности , модуль упругости грунта земляного полотна Е=35,4 МПа, , с =0,016 МПа.
Исходными данными для проектирования являются :
1) Задание на разработку курсовой работы.
2) Категория проектирования дороги – 2.
3) Характеристики движения.
4) Дорожно-климатическая зона – 3.
5) Тип местности по условиям увлажнения – 3
6) Грунтовые условия – по результатам бурения скважин глубиной до 5м выявлено наличие слоя песка мелкого толщиной 3,8м.
7) Интенсивность движения – N0 =2811 авт/сут.
Проектирование дорожной одежды и земляного полотна представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции на прочность, морозоустойчивость, осушение и технико-экономического обоснования вариантов.
В данной работе предусмотрены следующие разделы:
- назначение типа покрытия,
- выбор материалов для устройства слоев дорожной одежды,
- назначение числа слоев и их ориентировочных толщин.
Задачей расчета является уточнение толщины слоев одежды в намеченном варианте конструкции или выбор материалов с соответствующими деформационными и прочностными характеристиками при заданных толщинах слоев.
Расчет на прочность следует производить по трем критериям:
- по допускаемому упругому прогибу всех конструкций,
- по сдвигу в подстилающем грунте, слоях из слабосвязанных материалов и в слоях асфальтобетона,
- на растяжение при изгибе слоев из монолитных материалов.
Курсовая работа представлена пояснительной запиской на страницах и чертежом на 1 листе.
1. Конструирование дорожной одежды.
Этапы конструирования включают в себя:
1.Определение типа дорожной одежды и покрытия, минимально допустимого уровня надежности и требуемого коэффициента прочности.
2. Назначение требуемого модуля упругости на поверхности конструкции.
3.Выбор материалов для слоев дорожной одежды, количество слоев и их предварительных толщин.
3. Определение расчетных характеристик материалов дорожной одежды.
1.1. Назначение требуемого модуля упругости.
1.1.1. Определение перспективной интенсивности на период до капитального ремонта.
Перспективную интенсивность движения определяют по закону сложных процентов:
, авт/сут ( 1 )
N0 – интенсивность движения на расчетный год (год ввода дороги в эксплуатацию), авт/сут,
q – ежегодный прирост интенсивности движения,
t=18 лет – срок службы дорожной одежды до капитального ремонта (1, табл.2.4).
Nt =2811*(1+0,033) 18 =5043 авт/сут
1.1.2. Определение приведенной интенсивности движения к расчетной нагрузке на одну полосу.
Приведенную к расчетной нагрузке на одну полосу интенсивность движения определяют по формуле:
, сумм, ед/сут ( 2 )
fполос = 0,55 – коэффициент, учитывающий число полос движения и распределения движения по ним (1, табл.2.6),
Nm – число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-ой марки,
Sm , сумм – суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства
m-ой марки к расчетной нагрузке Qрасч (Sm =0,08 – для ГАЗ-53А,Sm =0,2–дляЗИЛ-130, Sm =1,05 – для КАМАЗ-551) (3, табл.2, прил.1).
Значение Eтр = 220 МПа принимаем по графику 2.1. ( 1 )
1.1.3. Выбор конструкции дорожной одежды.
Конструкцию дорожной одежды принимаем типовую.
Покрытия дорожных одежд капитального типа принимает однослойными, т.к. Np 0 ; Сгр = 0,005 МПа.
Для дороги II технической категории по табл. 2.2. определяем коэффициент надежности Kн = 0,95 и коэффициент прочности Кпр = 1,0.
Расчетные характеристики остальных материалов определены по табл. 12,13,14,16 [1] и сведены в табл. 1.
Значения расчетных характеристик материалов
| Материал конструктивного слоя | Расчет по упругому прогибу | Расчет по сопротивлению сдвигу | Расчет на растяжение при изгибе |
| 1. Плотный асфальтобетон | E=1800 МПа | 900 МПа | Е= 4500 МПа / Rн=2,8 МПа |
| 2. Пористый асфальтобетон | E=1200 МПа | 700 МПа | Е= 2800 МПа / Rн=1,6 МПа |
| 3. Готовая песчано-гравийная смесь | E=1000 МПа | 400 | Е= 1000 МПа / Rн=0,7 МПа |
| 4. Песок | E=100 МПа | φгр = 38 0 | Сгр = 0.005 |
2.1. Расчет дорожных одежд по допускаемому упругому прогибу.
Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности по критериям упругого прогиба, если:
где - коэффициент прочности дорожной одежды.
- требуемый модуль упругости.
- общий модуль упругости конструкции.
Значение рассчитываем с помощью номограммы рис 3,3, последовательно приводя многослойную конструкцию с двухслойной.
Расчет по упругому прогибу можно вести в двух вариантах:
1.Определяя общий модуль упругости конструкции при известных толщинах слоев одежды.
2.Определяя толщину промежуточного слоя при известном модуле конструкции .
Расчет 1-го варианта:
Едоп.осн=1000 МПа hдоп.осн = 0,17 м
Еосн=1200 МПа hосн = 0,08 м
Епокр=1800 МПа hпокр = 0,04 м
hдоп.осн/D = 0,17/0,37=0,46 - Е’общ= 0.23* Едоп.осн=230
hосн/D = 0,08/0,37=0,21 - Е’’общ=0.25*1200=400 МПа.
hдоп.осн/D = 0,17/0,37=0,46 - Еобщ=0,37*1800=660 МПа.
Вывод: условие надежности и прочности по упругому прогибу выполняется.
3.2. Расчет дорожных одежд по сдвигу в подстилающем грунте и малосвязных материалах конструктивных слоев.
Прочность дорожной одежды по сдвигу обеспечена при условии:
где - допускаемое напряжение сдвига, обусловленное сцеплением в грунте или материале;
Т – активное напряжение сдвига от действующей кратковременной (длительной) нагрузки.
В процессе расчета многослойную конструкцию приводят к двухслойной модели. Рассчитываемый слой условно служит полупространством из слабосвязного материала с присущими ему расчетными характеристиками. Толщину верхнего слоя модели принимают равной сумме толщин всех слоев, расположенных над рассчитываемым , а средний модуль упругости определяют по формуле:
406.4
Определяем напряжения от единичной нагрузки по по рис 3.6 [2]. Для этого вычисляют отношения
=406/120=3,39 , =0,69/0,37=1,86
где D – диаметр нагруженной площади с учетом характера действия нагрузки (подвижная или статическая);
Есл – модуль упругости грунта или материала малосвязного слоя.
Получается н = 0,0135
Определяем напряжения от собственного веса дорожной одежды по рис. 3.2:
= - 0,0062
Действующее в слое активное напряжение сдвига вычисляют по формуле:
где P =0,6 МПа – среднее расчетное давление на покрытие.
=0,0019 МПа.
Допускаемое активное напряжение сдвига вычисляют по формуле:
где сгр – сцепление в грунте активной зоны земляного полотна в расчетный период или в материале малосвязного слоя; сгр – 0,005;
к1 – коэффициент, учитывающий снижение сопротивления грунта или малосвязного материала сдвигу под агрессивным воздействием подвижных нагрузок; к1 = 0,6;
к2 – коэффициент запаса на неоднородность условий работы дорожной одежды, принимается по рис 3.3; к2 =0,89
к3 - коэффициент, учитывающий особенности работы грунта и малосвязных слоев; к3 =5
Тдоп = 0,005*0,6*0,89*5=0,0134 МПа
Проверяем условие
0,91 0 С. Допустимое активное напряжение сдвига определяют по формуле:
МПа
где К – комплексный коэффициент, учитывающий зацепление зерен асфальтобетона и условия его работы (см. табл 3,2);
с – сцепление в слое асфальтобетона (см. табл 3.2).
МПа.
При расчете асфальтобетона на сдвиг определяют средний модуль упругости его слоев Еср.асф (см формулу), корректируют общий модуль упругости на поверхности нижележащих слоев Еобщ.осн и вычисляют отношения по формулам:
767 МПа
=767/400=1,92
= 0,12/0,37=0,32.
Получается н = 0,035 = - 0,002
Активное напряжение сдвига:
=0,019 МПа.
Проверяем условие
Природные строительные материалы подразделяются на грунты, гравий и гравийные смеси, песок, камень булыжный, различные местные материалы (дресва, жерства, ракушка, конкреции, тырса, мел и т. д.). К искусственным, относят щебень, каменные порошки, колотый камень, брусчатку, каменное литьё, изделия в виде плит для покрытия дорог и тротуаров, бортовых камней и деталей для дорожных ограждений и знаков. Кроме того, для приготовления бетонов и стабилизации грунтов используют органические и неорганические (минеральные) вяжущие материалы (битумы, дегти, эмульсии, различные цементы, известь и т. д.).
Прикрепленные файлы: 1 файл
Глава 7 Проектирование дорожных одежд.doc
Возникающие в дорожной одежде напряжения от колёс автомобилей уменьшаются на глубине (рис.7.1). Поэтому экономически целесообразно проектировать дорожную одежду как многослойную конструкцию, применяя в отдельных её слоях материалы различной прочности соответственно величине действующих в этих слоях напряжений.
Рис. 7.1 Напряжения от транспортных нагрузок в многослойной дорожной одежде:
а - эпюра вертикальных напряжений sz; б-эпюра горизонтальных напряжений sх; 1-покрытие; 2-основания; 3-дополнительный слой;4-грунт; 5-эпюра при однородном материале; 6-эпюра в многослойной одежде
Горизонтальные (касательные) усилия достигают значительной величины при торможении и скольжении колёс (0,6-0,7 от массы автомобиля) и воспринимаются главным образом верхним слоем дорожной одежды. Эти усилия стремятся сдвинуть верхний слой по нижнему. Сдвиг может произойти, если сцепление между этими слоями недостаточное. Горизонтальные силы могут вызвать также пластичный сдвиг материала внутри верхнего слоя, что может привести к образованию волн, наплывов и даже разрывов. Эти же силы вызывают истирание материала на поверхности дорожной одежды.
Вертикальные силы принимают в качестве расчетных для определения толщины отдельных слоев дорожной одежды, поскольку они играют основную роль при установлении её необходимой прочности.
Верхние слои одежды подвергаются непосредственному воздействию транспорта и климатических факторов; поэтому материалы, составляющие эти слои, должны быть наиболее прочными и доброкачественными. Чем глубже расположены слои одежды, тем меньше сказывается на них воздействие транспорта и климатических факторов, что позволяет применять для этих слоев менее прочные, обычно более дешевые местные материалы.
Дорожные одежды могут состоять из одного или нескольких конструктивных слоев. При наличии нескольких слоев дорожная одежда включает покрытие, основание и дополнительный (подстилающий) слой основания.
Покрытием называют верхний слой дорожной одежды, предназначенный для непосредственного восприятия воздействия, движущегося транспорта и характеризующий эксплуатационно-транспортные качества проезжей части. Покрытие может состоять из слоя износа, периодически возобновляемого в процессе эксплуатации, и основного слоя. Слой износа должен обеспечивать ровность и шероховатость покрытия и одновременно предохранять лежащий под ним слой от непосредственного воздействия колёс движущихся экипажей.
Основание (несущий слой) является основным конструктивным слоем дорожной одежды, обеспечивающим её прочность и устойчивость; оно воспринимает нагрузки от покрытия и передает их в значительно рассредоточенном виде на подстилающий слой, а при отсутствии последнего - на грунт земляного полотна.
Дополнительный (подстилающий) слой основания укладывают непосредственно на уплотненный грунт земляного полотна.
Кроме передачи рассредоточенного давления от колёс автомобиля на земляное полотно он выполняет также функции дренирующего, морозозащитного и выравнивающего слоев.
Дренирующие слои необходимы для предохранения дорожной одежды oт неравномерного сезонного вспучивания, для сброса и последующего отвода воды поступающей в основание дорожной одежды. Их устраивают при земляном полотне из глинистых грунтов и пылеватых песков при неблагоприятных водных условиях.
Приведённое разделение дорожной одежды на конструктивные части и слои является условным. В ряде случаев различные конструктивные функции выполняются одним каким-либо слоем.
Дорожные одежды обычно классифицируют по типу поверхностного слоя покрытия, которое в той или иной степени обеспечивает эксплуатационные требования, предъявляемые к автомобильной дороге: ровность, беспыльность бесшумность, шероховатость и высокую скорость движения, безопасность проезда, а также работоспособность, т. е. количество автомобилей, которое можно пропустить по дороге в период между восстановительными ремонтами в условиях, обеспечивающих движение с заданной интенсивностью и скоростью.
В зависимости от этих показателей дорожные покрытия можно разделить и на низшие, переходные, усовершенствованные облегченные и усовершенствованные капитальные.
Простейшие дорожные покрытия.
К дорогам с покрытиями низшего типа относят покрытия из местных грунтов (грунтовые), а также грунтовые улучшенные местными материалами: песком, щебнем, гравием, глиной, ракушкой.
Низшие покрытия применяют при малой интенсивности движения, главным образом на сельскохозяйственных дорогах, когда возможен временный перерыв движения в период осенней или весенней распутицы.
Грунтовые естественные дороги являются наименее благоустроенными, так как они не имеют правильного поперечного профиля и представляют собой наезженную полосу земли без водоотвода и боковых канав. Проезд по таким дорогам зависит oт качества грунтов и возможен только в сухую погоду. Исключение составляют дороги, проходящие по песчаным грунтам, проезд по которым во влажные периоды лучше, чем в сухое время года. Лучшими грунтами для естественных дорог являются легкие суглинки и супеси, которые обладают свойствами оптимальной грунтовой смеси. Это необходимо иметь в виду при размещении грунтовых дорог в процессе составления проекта землеустройства. Для поддержания естественной грунтовой дороги в проезжем состоянии её на отдельных участках приходится укреплять отмосткой, плитами, делать канавы и мостики, профилировку.
Грунтовые профилированные дороги устанавливают на местных грунтах путём придания поверхности земляного полотна выпуклого двускатного поперечного профиля. При этом грунт берут из боковых канав, глубиной 0,3-0,8 м., считая от бровки земляного полотна. Процесс устройства выпуклого поперечного профиля дороги называется профилированием. Его выполняют грейдерами и автогрейдерами, а также бульдозерами.
Поверхности проезжей части профилированных дорог придают поперечные уклоны до 3-4 % с увеличением до 5-6% в пределах обочин, которые различаются лишь условно, так как состоят из того же грунта, что и проезжая часть (рис. 7.2). Для возможности съезда на прилегающие поля боковые канавы делают треугольного или полукруглого очертания глубиной 0,2-0,3 м. с пологими откосами (m=3-5).
Рис. 7.2 Схема профилированной дороги
Движение по профилированным дорогам из связных грунтов (как и по естественным грунтовым) возможно только в сухое время.
При увлажнении они становятся скользкими, транспорт буксует, образуются колеи, и движение может стать совершенно невозможным.
Однако в сравнении с естественными дорогами профилированные быстрее высыхают и дольше находятся в проезжем состоянии.
Большой недостаток грунтовых дорог - интенсивное образование в сухое время года пыли, которая ограничивает видимость и, оседая на прилегающих к дороге полях, снижает урожайность и качество сельскохозяйственной продукции.
В местах примыкания к дорогам с твёрдым покрытием грунтовые дороги должны быть укреплены для уменьшения загрязнения проезжей части на участке ³ 25 м.
Грунтовые профилированные дороги, улучшенные добавками. Для улучшения проезда по грунтовым дорогам во влажные периоды года их укрепляют различными добавками, повышающими сопротивляемость грунта механическим и климатическим воздействиям.
Существуют следующие способы улучшения грунтовых дорог:
- создание покрытия из грунтовой смеси оптимального состава;
- добавление разложившегося торфа и глины;
- введение скелетных добавок;
- обработка местных грунтов вяжущими.
Дороги, обработанные указанными способами - это грунтовые улучшенные дороги.
В грунте оптимального состава песчаные, пылеватые и глинистые частицы находятся в определенном соотношении, которое определяют лабораторным путём. Грунт оптимального состава не размокает и не теряет своей несущей способности даже при значительном увлажнении (табл. 7.1). Если естественный грунт поверхности земляного полотна отличается от оптимального, то к нему добавляют недостающие частицы. При этом в сырых местах и в районах с избыточным увлажнением, в оптимальной смеси должно быть больше песка, а в сухих - больше глины.
Песчаные грунты улучшают суглинком, разложившимся торфом или обрабатывают глиняным раствором.
Таблица 7.1 Состав оптимальных смесей, характерных для разных климатических районов.
Процесс конструирования включает:
· выбор вида покрытия;
· 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 работы.
При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами:
а) тип дорожной одежды, ее конструкция, вид покрытия должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к автомобильной дороге соответствующей категории, и ожидаемым составу и интенсивности движения с учетом их изменения в течение заданных межремонтных сроков и предполагаемых условий ремонта и содержания;
б) конструкция одежды может быть типовой или разрабатываться индивидуально для каждого участка или ряда участков дороги, характеризующихся сходными природными условиями (грунт рабочего слоя земляного полотна, условия 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, необеспеченных 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 дорожно-строительных процессов. Для достижения этой цели число слоев и видов материалов в конструкции должно быть минимальным;
д) необходимо учитывать реальные условия проведения строительных работ (летняя или зимняя технология и др.).
Конструирование дорожной одежды заключается в выборе для нее наиболее подходящих материалов исходя из местных ресурсов и соображений организации работ. Это наиболее творческая часть проектирования, она должна базироваться на учете опыта службы различных типов дорожных одежд в равных климатических условиях с учетом в каждом конкретном случае местных грунтовых и гидрологических условий, влияющих на службу дорожных одежд. Климатические условия влияют на выбор типов дорожной одежды также в связи с ограничением продолжительности строительного сезона для производства работ с дорожно-строительными материалами, приготовленными на различных вяжущих.
Максимальное использование дешевых местных материалов – одно из основных требований при выборе конструкции дорожной одежды. Уменьшение дальности возки дорожно-строительных материалов дает возможность существенно снизить стоимость всего строительства.
Расчет дорожной одежды – заключается в обосновании необходимой толщины и устойчивости как всей дорожной одежды в целом, так и отдельных ее слоев. Он сводится к обеспечению равнопрочности всех сравниваемых вариантов одежды в соответствии с заданными условиями движения по ним.
До расчета толщину конструктивных слоев назначают исходя из имеющегося опыта. При этом при последующих расчетах толщину наиболее прочных и дорогостоящих верхних слоев одежды не меняют, а толщину отдельных слоев основания определяют окончательным расчетом.
Как правило, в конкретных условиях движения городского транспорта может быть назначено несколько конкурирующих вариантов конструкций дорожных одежд. При этом возникает необходимость оценить технико-экономические преимущества того или иного варианта по сравнению с другими.
Читайте также: