Основы теории. 1.1.1.1. Классификация дорожных одежд по типам и степени капитальности.

1.1.1.1. Классификация дорожных одежд по типам и степени капитальност и.

Дорожная одежда – слоистая система, предназначенная для восприятия и перераспределения транспортной нагрузки до уровня допустимой из условия прочности грунта земляного полотна. Дорожная одежда – основной конструктивный элемент дороги и ее стоимость может составлять до 70% всей стоимости строительства. Дорожная одежда укладывается на земляное полотно и вместе образует дорожную конструкцию (рис. 1.1.1).

Рис. 1.1.1- Поперечное сечение дорожной конструкции

На поверхности дорожной одежды (покрытии) располагаются: проезжая часть и краевые полосы. Дорожная одежда устраивается на всю ширину проезжей части (с присыпанными обочинами) или, в случае дорог низких категорий, на ширину земляного полотна (серповидный профиль). В первом случае дорожная одежда ограничивается обочиной или краевыми полосами с конструкцией аналогичной конструкции проезжей части.

Транспортные средства вызывают напряжения в дорожном покрытии в пределах 0, 5-1, 4 МПа, что существенно выше прочности грунтов. В результате на грунтовой дороге появляются пластические деформации (волны, гребенка, колеи) и она выходит из строя.

Увеличить срок эксплуатации дороги можно путем уменьшения давления от транспортной нагрузки на грунт или отдалением этой нагрузки от грунта в вертикальном направлении на безопасное расстояние. Первый способ применяется на заболоченных участках, в тундре, где используются шины сверхнизкого давления или гусеничные движители. Подобные транспортные средства очень громоздки, имеют малую скорость и грузоподъемность. Поэтому эффективнее второй способ, реализуемый путем строительства дорожной одежды. Дорожная одежда перераспределяет напряжения, что приводит к снижению деформаций и продлению ресурса (рис.1.1.2).

а) б)

Рис. 1.1.2- Схема распределения деформаций под колесом автомобиля:

а) – при отсутствии дорожной одежды;

б) – при наличии дорожной одежды

Поскольку давление от колеса автомобиля снижается по мере удаления от поверхности - дорожную одежду формируют из нескольких слоев, прочность которых убывает с глубиной. Это связано с условиями напряженного состояния и экономическими факторами (менее прочные материалы имеют более низкую стоимость).

По сопротивлению нагрузкам от транспортных средств, особенностям напряженно-деформированного состояния и методам расчета дорожные одежды делятся на жесткие и нежесткие. Жесткие дорожные одежды содержат материалы с высокими модулями упругости (более 30000 МПа), к которым в основном относят цементобетон, и рассчитываются на небольшие допустимые деформации. Нежесткие дорожные одежды имеют слои, содержащие органические вяжущие материалы (различные виды асфальтобетонов), несвязанные материалы (щебень, гравий), укрепленные грунты. Величина допустимых деформаций (прогибов) под колесом автомобиля у нежестких дорожных одежд существенно выше.

Жесткая дорожная одежда, работает как плита конечных размеров на упругом основании при свободном, шарнирном или ином способе соединения плит. Жесткая дорожная одежда может быть с цементобетонным покрытием, а также с асфальтобетонным покрытием на основании из цементобетона, расчлененного деформационными швами. Покрытия жестких одежд могут быть монолитные и сборные, армированные и неармированные, предварительно напряженные и струнобетонные. Основное отличие жестких одежд заключается в наличии деформационных швов, которые устраивают с целью предотвращения образования хаотических трещин (более подробно см. ниже). В РБ наибольшее распространение получили однослойные, монолитные цементобетонные покрытия.

Жесткие дорожные одежды применены на участках автодорог Брест-Москва, подъезд к Национальному аэропорту, Минск-Витебск, Минск-Гродно и др.

Нежесткая дорожная одежда - дорожная одежда, работающая как слоистая система бесконечных в плане размеров со сплошным покрытием на упругом основании. К нежестким относят дорожные одежды с покрытием из материалов с участием органических вяжущих веществ (асфальтобетоны, дегтебетоны), комплексных органических и гидравлических вяжущих веществ (битумные эмульсии и цемент), а также с покрытием из зернистых материалов (щебень, гравий, шлаки). Отличие между нежесткими и жесткими одеждами заключается в методах расчета и в параметрах допустимых деформаций (прогибов) под колесом расчетного автомобиля. Поскольку соотношение между прочностью и модулем упругости материалов покрытия нежестких одежд значительно выше, чем жестких, толщина слоя покрытия нежесткой одежды существенно ниже (в среднем толщина асфальтобетонного покрытия составляет 10-15 см, цементобетонного- 20-26 см). Данный факт, а также лучшая ремонтоспособность покрытий нежестких дорожных одежд привели к их значительно более широкому распространению (в РБ более 90%).

По степени капитальности (срокам службы) дорожные одежды делят на усовершенствованные капитальные (срок до капитального ремонта 15-30 лет), усовершенствованные облегченные (10-15 лет), переходные (до 6 лет) и низшие.

Капитальность дорожной одежды определяется видом материала покрытия.

К усовершенствованным капитальным относят покрытие дорожной одежды, устраиваемое из цементобетона (монолитного или сборного), горячего асфальтобетона марки I и II, мостовой брусчатой или мозаиковой на цементобетонном основании. Капитальный тип покрытия применяют на дорогах 1-3 категорий с интенсивным движением. Уровень надежности подобных покрытий составляет 90-95%. Расчетный срок службы составляет 15 лет для нежестких и 30 лет для жестких дорожных одежд.

Облегченный тип - усовершенствованное покрытие дорожной одежды, устраиваемое из горячего асфальтобетона марки III, теплых и холодных асфальтобетонных смесей, дегтебетонов, смесей на основе эмульсий, слоев по методу пропитки и смешения на месте. К облегченным покрытиям относятся также слои износа (поверхностная обработка), устроенные на покрытиях переходного типа. Уровень надежности облегченных покрытий 80-85%. Расчетный срок службы- 10 лет.

Переходной тип - покрытие, устраиваемое на дорогах IV-V категорий или при стадийном строительстве и используемое в дальнейшем как основание под усовершенствованные покрытия. К покрытиям переходного типа относятся: щебеночные и гравийные, покрытия из укрепленных грунтов вяжущими (жидким битумом, эмульсией, известью и т.д.), булыжные мостовые. Уровень надежности покрытий переходного типа составляет60%. Расчетный срок службы- 6 лет.

Низший тип - покрытие из грунтов или грунтов улучшенных добавками гравия извести, шлаков. Применяют на местных проездах, дорогах сельскохозяйственного назначения и т.д.

На мостах, путепроводах, виадуках, эстакадах дорожную одежду называют мостовым полотном. В основании мостового полотна находится не грунт, а пролетное строение моста. Конструкция дорожной одежды на мостах, путепроводах и других искусственных сооружениях имеет определенные отличия от конструкции дорожной одежды автомобильной дороги. Дорожная одежда на мостах- это совокупность конструктивных элементов, воспринимающих действие подвижных нагрузок и передающих их на пролетное строение. В состав конструкции входят мостовое полотно и несущие элементы.