Основы конструирования и расчета сборных покрытии автомобильных дорог

При конструировании плит сборных покрытий и оснований руководствуются следующими требованиями:

После укладки и стыкования плиты должны образовать прочное и ровное покрытие (основание), по своим эксплуатационно-транспортным показателям не уступающее аналогичным монолитным конструкциям;

Расход материала на единицу площади должен быть возможно меньшим;

Монтажные работы по устройству сборного покрытия должны быть несложными, выполнимыми наличным оборудованием и обеспечивающими высокие темпы строительства;

Конструкции плит не должны вызывать технологические затруднения при их изготовлении;

Стоимость единицы площади сборного покрытия должна быть минимальной.

Конструкции плит в значительной мере зависят также от свойств используемых материалов, наличия технологического оборудования для их изготовления и укладки, а также других условий, учитывающих особенности конкретных строительных объектов.

Поиски оптимальных конструктивных решений и разнообразие условий применения сборных покрытий привели к тому, что в настоящее время, несмотря на относительно небольшие объемы их строительства, известно значительное количество различных конструкций плит. Имеются проекты плит самой различной формы:, прямоугольные, квадратные, шестиугольные, крестообразные, круглые и т. Д. Площадь плит колеблется в больших пределах: от 0,05 до 20,0—40,0 м2 и более. Плиты имеют различные толщины, различные виды стыковых соединений и опорных поверхностей. Верхнюю плоскость плиты делают ровной. Иногда, чаще всего на тротуарных плитах, устраивают искусственно шероховатую поверхность. Нижняя (опорная) плоскость в ряде конструкций имеет фигурное очертание: вогнутое, ребристое, кессонного типа и т. Д.

Большое разнообразие конструктивных форм и в частности со сложным очертанием нижней плоскости объясняется стремлением обеспечить максимальную устойчивость плит под движением и плотный контакт их с основанием.

В каждом случае оптимальные конструкции плит определяют на основе комплексного технического и экономического анализа

Различных вариантов с учетом наличия материалов и их свойств, технологии изготовления, транспортировки, монтажа, требований к нижележащим слоям, а также условий и расходов будущего эксплуатационного периода.

Ниже изложены некоторые общие соображения по выбору размеров и материала плит сборных покрытий и оснований, выработанные в практике строительства и проектирования.

Для обеспечения лучших условий движения автомобилей следует стремиться к сокращению удельной (на единицу поверхности) протяженности швов (особенно поперечных) на покрытии. Это требование совпадает с требованиями экономического порядка в области эксплуатации сборных покрытий. Ежегодные расходы по содержанию и ремонту сборных покрытий снижаются с уменьшением протяженности швов.

Удельная протяженность швов уменьшается с увеличением размеров плит в плане. Следовательно, исходя из требований транспортного и эксплуатационного характера, необходимо .монтировать сборные покрытия из плит возможно больших размеров в плане. Применение крупноразмерных плит уменьшает также количество стыков, приходящихся на единицу площади сборного покрытия. Так как стоимость современных стыковых устройств (резьбовых, предварительно напряженных и т. Д.) Значительна, то уменьшение их количества снижает общую строительную стоимость сборных покрытий.

Для устройства сборных покрытий на магистральных автомобильных дорогах, городских улицах и площадях из условий уменьшения количества швов и обеспечения высокой ровности обычно стремятся использовать железобетонные плиты больших размеров. В ряде случаев размеры плит сборных железобетонных покрытий приближаются к размерам плит монолитных покрытий. Наибольший эффект в этом отношении дает применение предварительно напряженного железобетона, позволяющего значительно увеличивать размеры плит в плане при одновременном уменьшении их толщины.

Внедрение в строительство дорожных одежд крупноразмерных плит в некоторой степени сдерживает недостаточная мощность кранового оборудования, находящегося - в распоряжении дорожных организаций и значительные технологические трудности в обеспечении плотного и равномерного контакта между основанием и плитами большого размера.

Кроме расчета плит на усилия, возникающие под действием временной нагрузки, при определении предельных размеров плит и их веса необходимо также проверять их прочность на усилия, действующие в процессе монтажа. Чем больше размеры плит в плане, тем значительнее возникающие в них так называемые «монтажные» напряжения. В большинстве случаев для железобетонных плит эти напряжения не превышают напряжений от действия временной нагрузки. Однако в отдельных случаях, при неудачной конструкции захватных устройств, они могут быть и большими.

Наравне с крупноразмерными нередко еще находят применение плиты относительно небольших размеров, особенно на дорогах и улицах с невысокой интенсивностью движения. Так, в ряде городов для покрытия улиц используют шестиугольные железобетонные плиты площадью 3,50 м2, применяются также бетонные плиты площадью 1,0—3,0 м2.

Размеры плит в значительной степени зависят от свойств применяемых материалов. В настоящее время наибольшие размеры в плане имеют плиты из предварительно напряженного железобетона. Без разрушения переносят большие изгибающие моменты также плиты из силикатного бетона и литого шлака. Но размеры их обычно невелики, что объясняется в первую очередь условиями изготовления (размеры силикатобетонных плит в ряде случаев ограничиваются габаритами используемых автоклавных установок) .

В последние годы появились крупные автоклавные установки, позволяющие готовить силикатобетонные плиты больших размеров. Однако количество таких установок еще недостаточно.

Литье шлаковых плит находится в стадии освоения. Пока конструкции этих плит такие же, как и бетонных.

Плиты из битумоминеральных смесей имеют недостаточную жесткость и при больших размерах деформируются при монтаже. Поэтому они, как правило, меньше железобетонных плит. Площадь их в плане не превышает 3—6 м2.

Размеры металлических плит и деревянных щитов не ограничиваются напряжениями при монтажных работах и определяются главным образом требованиями к покрытию, условиями транспортирования и возможностями оборудования, применяемого для укладки.

В конструкциях жестких плит сборных покрытий в большинстве случаев предусматривают стыковые устройства, обеспечивающие передачу временной нагрузки с одной плиты на другую (сварные, болтовые и т. Д.). Такие конструкции улучшают условия работы плит и позволяют в некоторой степени снизить их толщину или уменьшить содержание арматуры. Однако в практике дорожного строительства имеют место случаи укладки сборных покрытий и особенно часто оснований без стыковых устройств. Преимуществом таких конструкций являются упрощение технологии их изготовления и укладки и соответствующее снижение стоимости этих работ. В то же время толщина таких плит и расход материалов на их изготовление обычно больше, чем в конструкциях со стыковыми устройствами, обеспечивающими хотя бы частичное перераспределение нагрузки между смежными плитами.

В плитах из нежестких материалов (битумоминеральных, асфальтобетонных) стыковых соединений не устраивают.

Плиты для временных дорог имеют относительно небольшие размеры. Основным условием при их конструировании считают простоту и скорость монтажа. Ширину плит колейных покрытий обычно принимают равной 1 м, длину — порядка 2—4, реже 6 м.

Для покрытий тротуаров и парковых дорожек используют плиты малых размеров площадью 0,5—0,2 м2 и менее. Решающим требованием при их проектировании в большинстве случаев является возможность применения для их монтажа средств малой механизации. Благодаря невысокой временной нагрузке на плиты тротуаров и дорожек нет необходимости в обязательном порядке обеспечивать передачу усилий с одной плиты на другую. Поэтому боковые грани этих плит, как правило, имеют простые очертания, без каких-либо стыковых устройств.

Проектирование плит сборных покрытий и оснований обычно осуществляют в несколько этапов. Вначале, основываясь на данных технической литературы и производственного опыта, приближенно намечают конструкцию плит. Затем расчетом уточняют ее размеры и форму, после чего разрабатывают окончательные конструктивные чертежи. При этом применяют метод вариантного проектирования, т. Е. Разрабатывают несколько вариантов плит, а затем выбирают лучший из них путем технико-экономического сравнения.

В процессе разработки конструкций плит руководствуются указаниями действующих нормативных документов, а также техническими, экономическими и технологическими требованиями, выработанными в практике проектирования и строительства сборных дорожных одежд. Часть этих требований является общей для всех плит, независимо от их назначения и материала. Другая часть изменяется в зависимости от вида материалов, использованных для изготовления плит, или специфических особенностей их назначения.

Форму плиты в плане и ее основные размеры необходимо увязывать с размерами (шириной) проезжей части. Ширина плиты должна быть кратной ширине проезжей части. Плиты со значительным различием ширины и длины располагают длинной стороной вдоль оси дороги. Такое размещение плит имеет целью уменьшить на покрытии количество поперечных швов, создающих толчки при движении автомобилей. Количество продольных швов существенного значения не имеет, так как при движении автомобиля возможны только косые пересечения их колесами без ощутимых толчков.

По условиям работы под действием подвижной нагрузки четырехугольная форма плит не является оптимальной. В углах плит возникают повышенные (по сравнению с центральной частью) напряжения, для восприятия которых требуется конструктивное усиление этих зон плиты. При прочих равных условиях значительно лучше работают под нагрузкой шестиугольные и круглые плиты.

Однако плиты таких форм плохо вписываются в пределы узкой ленты проезжей части с прямолинейными кромками. Для укладки вдоль кромок необходимо изготовлять специальные полуплиты как шестиугольные, так и круглые. С этой точки зрения применение их может быть целесообразным только при укладке на площадях или улицах с широкой проезжей частью (под многополосное движение). Но при использовании круглых плит во всех случаях около 20% поверхности покрытия не закрывается готовыми элементами и

Требует дополнительной укладки различных смесей или дробленых каменных материалов.

Конструкции плит необходимо проверять также на соответствие их технологическим требованиям: удобству изготовления, возможности использовать наличное или запланированное к получению крановое оборудование для погрузочно-разгрузочных и .монтажных работ, соответствия веса плит реальным возможностям транспортных средств и т. Д.

Так, для экономии материала и снижения веса плит, а также для обеспечения лучшего контакта их с основанием в некоторых конструкциях предусматривают сложное очертание нижней поверхности: в виде пологих сводов, нескольких рядов кессонов, сетки сквозных отверстий и т. Д. В таких плитах материал действительно используется более целесообразно, однако изготовление их, а зачастую и монтаж, существенно усложняются, поэтому применение сложных конструкций плит должно быть тщательно обосновано. Обычно оно оправдывается только при значительной экономии материала или при существенном повышении качественных показателей всего сборного покрытия.

Вес отдельной плиты, а следовательно, и ее размеры (длина, ширина и толщина) не должны превышать грузоподъемности намеченных к использованию погрузочно-разгрузочных и укладочных машин. При укладке сборных покрытий тротуаров и парковых дорожек в некоторых случаях, в связи с недостатком средств малой механизации, предусматривают возможность ручной укладки и соответственным образом ограничивают вес применяемых плит.

Вес одной плиты должен быть также кратен или равен грузоподъемности транспортной единицы (автомобиля или прицепа). Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании плит, особенно крупноразмерных, в противном случае может возникнуть положение, когда парк существующих автомобилей будет эксплуатироваться на перевозке плит с низким коэффициентом использования тоннажа, и стоимость перевозок неоправданно возрастет. Между тем стоимость транспортных работ составляет значительную часть в общей стоимости строительства автомобильных дорог (до 25—35%) и нельзя допускать нерациональное ее увеличение.

Толщины плит определяют расчетом. Они колеблются в весьма широких пределах. Толщины плит сборных дорожных покрытий и оснований изменяются в среднем от 10 до 20 см, тротуаров — от 3 до 6 см. Толщину плиты, а также размеры ее отдельных частей, особенно при сложном конструктивном решении (углов, краевых утолщений, стыковых устройств и т. Д.), проектируют с учетом опыта выполнения подобных конструкций и свойств используемых материалов. В наибольшей степени изучены различные конструкции из железобетона. Это позволило выработать ряд рекомендаций по конструированию дорожных железобетонных плит и прежде всего по размещению в них арматуры.

Tweet

Для получения необходимой степени обжатия< Предыдущая		Следующая >Для защиты арматуры от коррозии