Дорожная одежда нежесткого типа

Содержание

Введение

Понятие дорожной одежды………………………………………………………4

Задачи и принципы конструирования………………………………….………..7

Основные положения расчета  на прочность…………………………….………9

Учет региональных особенностей……………………………………………...10

Определение требуемой прочности  дорожной одежды………………..……..11

Требования к технико-эксплуатационным качествам дорожных одежд ……13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

В связи с интенсивным  развитием городов в нашей  стране возникает необходимость  строительства широкой сети современных  городских дорог с твердыми покрытиями, главным образом из асфальтобетона и цементобетона.

От качественного состояния  городских дорог в значительной степени зависят работа грузового  и пассажирского автомобильного транспорта, а также стоимость  перевозок. Состояние городских  дорог влияет также на безопасность движения.

Конструктивные элементы одежды городских дорог составляют наиболее дорогую и ответственную  часть общей конструкции дороги. Для обеспечения долговечности  дорожной одежды необходимо, чтобы  напряжения, возникающие в ее конструктивных элементах при многократном действии колес проезжающих транспортных средств не вызывали существенных остаточных деформаций нарушающих устойчивость дорожной одежды и ровность поверхности покрытия необходимую для движения с высокими скоростями. Основным условием долговечности  дорожной одежды является соответствие ее конструкции категории улицы  и дороги, фактической и перспективной  интенсивности движения, климатическим  и грунтово-геологическим условиям.

Применяемые на практике конструкции  дорожных одежд не всегда являются наиболее экономичными, так как в  большинстве случаев для их расчета  используют только один или два-три  расчетных критерия вместо четырех-пяти.

Понятие дорожной одежды

— укрепленная проезжая часть дороги, по которой происходит движение автомобилей. Дорожная одежда может состоять из одного или нескольких конструктивных слоев — покрытия, основания и подстилающего слоя. Покрытие непосредственно воспринимает воздействие автотранспортных средств и атмосферных факторов. Тип и состояние покрытия определяют главнейшие транспортно-эксплуатационные качества дороги: безопасность и возможную скорость движения, расход топлива и межремонтный пробег автомобилей, санитарно-гигиенические условия движения. Качество и толщина покрытия в значительной мере предопределяют долговечность дорожной одежды, поэтому покрытие обычно устраивают из наиболее прочных минеральных материалов, укрепленных различными вяжущими: битумом, цементом, дегтем. Покрытие может состоять из поверхностного слоя износа, периодически возобновляемого в процессе эксплуатации, и основной части, которая укладывается в один, два или более слоев в зависимости от принятой конструкции дорожной одежды. Основание поддерживает покрытие и передает усилия на грунт земляного полотна. От прочности и устойчивости основания в значит, мере зависит долговечность дорожного покрытия. Основание устраивают обычно с максимальным использованием местных материалов; оно также может состоять из одного или нескольких слоев. Подстилающий слой является дренирующим, морозозащитным, выравнивающим и противозаиливающим. При строительстве дорожной одежды в зонах избыточного или переменного увлажнения, использовании пыле- вато- глинистых грунтов для возведения земляного полотна, а также при водопроницаемых обочинах подстилающий слой должен обладать хорошей дренирующей способностью. Дорожная одежда укладывается на хорошо уплотненное земляное полотно, сконструированное таким образом, чтобы не допускалось избыточное увлажнение грунта, подстилающего одежду.

При назначении конструкции дорожной одежды учитывают: интенсивность и характер движения, а также значение дороги для нар. х-ва; стоимость строительства дороги; срок службы дорожной одежды между капитальными ремонтами и ежегодные расходы на ее содержание при ожидаемой интенсивности движения; наличие на месте материалов, пригодных для строительства дорожной одежды. При проектировании выбираются материалы для отдельных конструктивных слоев, назначается число слоев и их размещение в конструкции, определяется толщина каждого слоя, предусматриваются необходимые изолирующие и дренажные устройства в соответствии с местными климатическими, грунтовыми и гидрологическими условиями. Правильно запроектированная дорожная одежда должна удовлетворять требуемой прочности и долговечности и одновременно быть наиболее экономичной в данных условиях. По характеру деформаций дорожные одежды подразделяются на жесткие и нежесткие.

Нежесткие дорожные одежды - это 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.).

К первым относятся цементно-бетонные покрытия на различных основаниях, ко вторым — все остальные покрытия с использованием разнообразных  минеральных материалов (щебня, гравия, песка) и органических вяжущих материалов (битума, дегтя, эмульсий).

Расчет дорожной одежды, нежесткого типа производится по методу Союздорнии. Для этого определяется требуемая прочность одежды, выраженная через эквивалентный модуль деформации, назначается конструкция дорожной одежды и устанавливаются расчетные значения модулей деформации грунта и конструктивных слоев, а затем проверяется расчетом прочность запроектированной конструкции и уточняется толщина отдельных слоев. Требуемый эквивалентный модуль деформации Етр дорожной одежды устанавливают, исходя из условия, чтобы накапливающаяся под действием повторных нагрузок деформация не достигала критической величины, при которой разрушается покрытие или образуются недопустимые по условиям движения по дороге неровности

В зарубежной практике существуют различные методы расчета дорожной одежды, которые могут быть сведены  в 3 группы: эмпирические, основанные на учете опыта проектирования и  строительства дорожной одежды, не требующие специальных испытаний прочности грунтов (толщина одежды определяется по графикам в зависимости от несущей способности грунта земляного полотна); упрощенно учитывающие распределение напряжений от расчетного колеса автомобиля в однородном упругом массиве и несущую способность грунтов обычно по т. н. калифорнийскому методу с введением в расчетные формулы поправочных коэффициентов, отражающих влияние климатических условий и интенсивности движения на основе опыта эксплуатации дорожной одежды; теоретические методы, основанные на законах распределения напряжений в многослойных системах и на установленных характеристиках прочности грунта в виде модулей деформации или упругости.

Покрытия автомобильных  дорог подразделяются на 4 типа: усовершенствованные  капитальные, усовершенствованные  облегченные, переходные и низшие. К  усовершенствованным капитальным  покрытиям относятся: цементно-бетонные, асфальтобетонные, мостовые из штучного камня правильной формы (брусчатые, мозаиковые). Эти покрытия применяются  на дорогах с интенсивностью движения в обоих направлениях свыше 3000 автомобилей  в сутки.

К усовершенствованным облегченным  относятся все типы дорожных покрытий из различных минеральных материалов с обработкой их битумом, дегтем или  эмульсией, методами поверхностного разлива, пропитки, смешения на дороге или в  стационарных смесителях. Такие покрытия используются на дорогах с интенсивностью движения от 300 до 3000 автомобилей в сутки. К покрытиям переходного типа относятся: щебеночные, гравийные и мостовые из камня неправильной формы (булыжные). Применяются они при интенсивности движения 50—500 автомобилей в сутки. На дорогах с интенсивностью движения менее 50 автомобилей в сутки пригодны покрытия низших типов, устраиваемые из грунта, укрепленного добавками щебня, гравия, ракушечника, шлака, песка и др. природных или искусств, минеральных материалов. Основания под дорожные покрытия могут быть бетонные, щебеночные, гравийные, из грубоколотого камня (мостовые), а также из разнообразных минеральных материалов, обработанных цементом, известью, битумом, дегтем, эмульсиями. Подстилающий слой делается из песка, гравия, щебня или из грунта, обработанного вяжущими материалами — цементом, битумом, дегтем, эмульсией.

Задачи и принципы конструирования

Проектирование дорожной одежды представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции (системы дорожная одежда + рабочий слой земляного полотна) на прочность, морозоустойчивость и осушение с технико-экономическим обоснованием вариантов с целью выбора наиболее экономичного в данных условиях.

Процедура конструирования дорожной одежды включает:

- выбор вида покрытия;

- назначение числа конструктивных слоев с выбором материалов для устройства слоев, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочных толщин;

- 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;

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

- 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 и вид покрытия, конструкция одежды в целом должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к дороге соответствующей категории и ожидаемым в перспективе составу и интенсивности движения с учетом изменения интенсивности движения в течение заданных межремонтных сроков и предполагаемых условий ремонта и содержания;

б) конструкция одежды может быть принята типовой или разработана индивидуально для каждого участка или ряда участков дороги, характеризующихся сходными природными условиями (грунт рабочего слоя земляного полотна, условия его увлажнения, климат, обеспеченность местными дорожно-строительными материалами и др.) с одинаковыми расчетными нагрузками. При выборе конструкции одежды для данных условий предпочтение следует отдавать проверенной на практике в данных условиях типовой конструкции;

в) в районах, недостаточно обеспеченных 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 конструкции, по возможности наименее материалоемкой;

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 должны быть минимальными;

д) при конструировании необходимо учитывать реальные условия проведения строительных работ (летняя или зимняя технология и др.).

При назначении типов покрытия для разных вариантов конструкций дорожных одежд следует руководствоваться положениями действующих стандартов и норм на дорожно-строительные материалы и изделия и нормами проектирования автомобильных дорог.

При выборе материалов для устройства слоев дорожной одежды необходимо учитывать следующие положения.

Покрытие и верхние слои основания должны соответствовать проектным воздействующим нагрузкам и быть водо-, морозо- и термоустойчивыми.

Основные положения  расчета на прочность

В процессе эксплуатации, в  результате многократного воздействия  колес автомобиля на дорогу, дорожная одежда прогибается.

Отношение величины прогиба  к диаметру круга, равновеликого  по площади отпечатку следа колеса расчетного автомобиля, называется относительной  деформацией.

Относительная деформация, вызывающая нарушение монолитности покрытия, называется критической деформацией.

Дорожная одежда должна быть запроектирована так, чтобы получающаяся в результате движения автотранспорта относительная деформация не превышала  допускаемую деформацию, которая  меньше критической деформации и  зависит от типа покрытия.

Измерителем прочности дорожной одежды является модуль деформации (Е кг/см²), выражающий зависимость между приложенной к поверхности дороги вертикальной нагрузкой и возникающей в результате этого относительной деформацией дорожной одежды.

Требуемая прочность дорожной одежды Е_тр. зависит от грузооборота дороги, типа лесовозного автомобиля и допускаемой относительной деформации.

Фактическая прочность дорожной одежды выражается эквивалентным модулем деформации Е_экв., зависящим от прочности (модулей деформации) грунта земляного полотна и каждого слоя дорожной одежды, а также от толщины последних.

Эквивалентный модуль деформации запроектированной дорожной одежды Е_экв. должен быть равен требуемому модулю деформации Е_тр. Он может быть получен различными сочетаниями конструкции покрытия и основания. Задачей конструирования является выбор наиболее экономичного решения.

При конструировании следует  стремиться к созданию дорожной одежды с наименьшим числом разнородных  слоев.

Различные слои необходимо располагать с учетом возрастания  снизу вверх модулей деформации материала слоя. При этом желательно, чтобы соотношение модулей деформации смежных слоев было в пределах 2,5 - 3,5.

Конструирование дорожной одежды выполняют в таком порядке:

1) Определяют требуемую  прочность дорожной одежды Е_тр.;

2) Намечают варианты конструкции  дорожной одежды;

3) Производят расчет дорожной  одежды по намеченным вариантам  с соблюдением условия Е_экв. = Е_тр.;

4) На основе технико-экономического  сравнения выбирают наилучший  вариант.

Учет региональных особенностей

При проектировании дорожных одежд  в различных конкретных регионах наряду с учетом общих нормативных  положений и настоящих норм следует  руководствоваться указаниями специальных  региональных нормативно-технических  документов, утвержденных в установленном  порядке. При отсутствии таких документов следует руководствоваться настоящими нормами.

Расчетные температуры, деформационные и прочностные характеристики грунтов  и дорожно-строительных материалов при отсутствии региональных норм, следует назначать в соответствии с рекомендациями справочных Приложений.

 В районах распространения  вечномерзлых грунтов дорожную  одежду конструируют с учетом  принципов регулирования мерзлотного  состояния на основе теплотехнических  расчетов, выполняемых по специальным  нормативно-техническим документам.

При проектировании дорог в районах  орошаемых земель необходимо учитывать  неблагоприятное влияние на работу дорожной конструкции повышенного  уровня подземных вод во время  поливов сельскохозяйственных угодий, местного повышения подземных вод  вблизи сооружений оросительной сети, затопления резервов и водоотводных кюветов в результате полива земель.

При конструировании дорожных одежд  на дорогах в песчаных пустынях следует  предусматривать укрепление поверхности  песка под дорожной одеждой. Оно  может быть в виде слоя из связного грунта толщиной 15 см или из оптимальной  смеси песка и суглинка, или  же из песка, обработанного битумной эмульсией, с использованием геотекстиля  и т.п.

Защитные слои из укрепленных или  неукрепленных материалов на земляном полотне из барханных песков следует  рассматривать как конструктивные элементы дорожной одежды.

Определение требуемой  прочности дорожной одежды

Требуемая прочность дорожной одежды определяется по формуле:

(2)

где: Е_тр. - требуемый эквивалентный модуль деформации дорожной одежды в кг/см²;

λ - допускаемая относительная  деформация покрытия, значение которой  принимается по табл.;

Р - удельное давление от колеса расчетного автомобиля в кг/см²;

μ - коэффициент запаса на неоднородность условий работы одежды, принимаемый: для покрытий капитального типа (асфальтобетон) - 1,2; для покрытий из каменных материалов, обработанных битумом или дегтем - 1,1; при расчете  покрытий прочих типов не вводится (μ = 1);

K - коэффициент, учитывающий повторяемость воздействия и динамичность нагрузок от движения; определяется по формуле:

K = 0,5 + 0,65 lggN, (3)

где: g - коэффициент, отражающий степень повторяемости нагрузок в зависимости от числа полос движения, равный 1 при двухполосном и 2 - при однополосном движении; для дорог кратковременного действия (до 5 лет) во всех случаях принимается равным 1;

N - расчетная интенсивность движения, определяемая по формуле:

(4)

где: Q - расчетный суточный грузооборот дороги в м³,

q - полезная нагрузка на расчетную ось автопоезда в м³.

Цифровой коэффициент 1,5 учитывает влияние порожних лесовозных автомобилей, а также хозяйственных  и пассажирских перевозок. Он определен  по соотношению коэффициентов повторности, выраженному формулой:

Требования к  технико-эксплуатационным качествам  дорожных одежд 

Дорожная конструкция  считается прочной, если она удовлетворяет  следующим требованиям.

отношение фактического модуля упругости Е_ф конструкции к требуемому по условиям движения Е_тр должно быть не меньше 1;

отношение наибольших нормальных напряжений растяжения при изгибе на нижних плоскостях конструктивных слоев , выполненных из материалов, способных  сопротивляться растяжению, к их допускаемым  значениям должно быть не более 1;

отношение наибольших сжимающих  напряжений σ в земляном полотне от действия расчетной нагрузки на дорожное покрытие к напряжениям σ_гр, обеспечивающим работу грунта в стадии линейной зависимости между напряжениями и деформациями, не должно превышать 0,75;

отношение суммы наибольших активных сдвигающих напряжений τ_ан в земляном полотне от действия на покрытие расчетной нагрузки и напряжений τ_ав от веса вышележащих слоев дорожной одежды к параметру прочности K′ - С (K′ - коэффициент запаса по ВСН 46-72; С - сцепление грунта) не должно превышать 0,75.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 

       В наши дни в дорожно-строительную отрасль внедряются новейшие технологии и разработки. В настоящее время в России проблемы, связанные со строительством и эксплуатацией автомобильных дорог,  являются наиболее значимыми. Экономика страны стабилизируется, соответственно повышается и уровень жизни России. Покупательская способность людей возрастает, следовательно, автомобилей на наших дорогах становится все больше и больше.

На сегодняшний день качество автомобильных дорог в большинстве  своем не соответствует требованиям  владельцев автомобилей. В связи  с этим правительство страны уделяет  большое внимание проблемам строительства  и эксплуатации дорог.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1.  http://revolution.allbest.ru/transport/

2.  Кабанов В.В., Кириллова Л.М. Устройство дорожных покрытий. М ‘‘Транспорт’’, 1992. – 262 с.

3.  Глаголева Т.Н., Гарманов Е.Н. и др. Справочник инженера-дорожника. Издание 3-е переработанное и дополненное. М ‘‘Транспорт’’, 1977. – 560 с.