Расчет жестких дорожных одежд. Конструкция швов в железобетонных и бетонных покрытиях.

К жестким дорожным одеждам относят цементобетонные и железобетонные покрытия и основания, которые хорошо сопротивляются растягивающим напряжениям, возникающих при их прогибах под нагрузкой от автомобиля.

Прочность бетонных покрытий во многом зависит от однородности сопротивления грунта по всей площади основания. При расчете толщины бетонных покрытий приходится учитывать ряд факторов, связанных с особенностями работы самих покрытий, а так же со свойствами бетона как строительного материала. Помимо напряжения проезжающих авто, в бетонных плитах возникают температурные напряжения, вызываемые противодействием веса плит и их взаимной заклинки, короблению под влиянием разности температур нижней и верхней поверхности.

Жесткая дорожная одежда считается прочной, если в течение срока ее службы она сохраняет свою сплошность и ровность. Для расчета жестких дорожных покрытий и оснований под действием внешних нагрузок используют теорию балок и плит на упругом основании.

При расчетах толщины бетонных покрытий возможны три расчетные схемы приложения нагрузки от колеса на прямоугольные плиту: в центре плиты, на угол и на край плиты.

Наибольшие напряжения в плите бетонных покрытий возникают при действии нагрузки на край. Однако в ряде случаев толщину рассчитывают на случай приложения нагрузки в центральной части плиты, а моменты, возникающие при угловом или краевом приложении нагрузок, определяют путем введения основанных на опыте или полученных теоретически поправочных коэффициентов.

Для напряжений от нагрузки, передающейся на край покрытия через половину круглого штампа, используется формула, кот имеет вид:

Для обеспечения этих требований необходимо выполнить следующие условия:

1.в течение всего срока службы многократно возникающее в жестком покрытии (или основании) напряжение растяжения при изгибе не должно превышать, прочности бетона на растяжение при изгибе.

2.наибольшие активные напряжения сдвига в дополнительном слое основания и в грунте земляного полотна не должны превышать сопротивления соответствующего материала или грунта сдвигу;

3.возникающий в расчетный период упругий прогиб покрытия под колесом расчетного автомобиля не должен превышать допустимой величины, назначаемые в зависимости от суммарного размера движения.

1. M=P(0.0592-0.09284lnR/L)

М-изгиб. момент в середине плиты

R-радиус круга, равновеликого по площади отпечатка колеса расч. автомобиля, см

Р-общая нагрузка на площадку(нагр на колесо расчетного автомобиля)

L-упругая характеристика плиты, см

М-погонный изгиб момент, Кб-коэф условия работы ц/б в дорожном покрытии, Кв-коэф учитывающий рост прочности бетона во времени, Ко-коэф неоднородности бетона по прочности на растяж при изгибе, Ку-коэф учитывающий влияние усталости бетона при повторном нагружении.

1—шов расширения; 2 — шов сжатия; 3—продольный шов; 4—штыри

Плиты отделяются друг от друга швами, необходимыми для компенсации изменений их длины при колебаниях температуры. Различают швы расширения, сокращающиеся при удлинении плит, и швы сжатия, расширяющиеся при укорочении плит. Для обеспечения совместной работы плит и сохранения их взаимного положения в швы вводят стальные стержни—штыри, которые обеспечивают возможность изменения длины плит и передают с одной плиты на другую вертикальные нагрузки и частично изгибающие моменты.

а—поперечный шов расширения; б — поперечный шов сжатия; в —продольный шов; 1 — штырь; 2 —монтажный каркас из тонкой арматуры для закрепления штырей на месте при бетонировании; 3 — обмазка битумом; 4 — заполнение шва изолирующим материалом; 5— деревянная прокладка; 6—надеваемый на штырь колпачок длиной 6—8 см; 7—заводнение зазора в колпачке опилками или войлоком; 8—искусственный шов; 9 — место разрыва плиты по слабому сечению