содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

5.6.

ДОРОЖНЫЕ ОДЕЖДЫ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ - ЧАСТЬ 1

Основные виды и классификация дорожных одежд. Дорожная одежда является наиболее дорогим элементом дороги (40... 50 % и более от общей стоимости постройки), во многом определяющим транспортно-эксплуатационные качества дороги.

Дорожные одежды разделяются на жесткие с покрытием из цементобетона, железобетонных плит и с деревянными ко-лесопроводами и нежесткие — все остальные виды дорожных одежд. В зависимости от числа слоев их разделяют на однослойные и многослойные. Верхний конструктивный слой называют покрытием, остальные — слоями основания. Некоторые виды покрытий требуют устройства поверхностной обработки, представляющей собой защитный от износа и проникновения влаги слой толщиной 1,5... 4,5 см, создаваемый на поверхности покрытия из мелкого щебня, обработанного горячим вязким битумом. Покрытие определяет собой эксплуатационные качества одежды. Основание одежды устраивают из одного или нескольких слоев. Оно является основным элементом, определяющим ее прочность.

Ниже основных слоев основания в ряде случаев укладывают дополнительный подстилающий слой из песка и других местных зернистых материалов, служащий для дренажа одежды и повышения ее прочности и морозоустойчивости. В однослой-ных одеждах покрытие выполняет и роль основания. Дорожная одежда вместе с земляным полотном представляет собой единую дорожную конструкцию, воспринимающую воздействие внешних сил.

Дорожные одежды нежесткого типа проектируют на основании инструкции ВСН 46—83 (Минтрансстроя) [13], в которой принята следующая классификация дорожных одежд:

капитальные, с усовершенствованным покрытием из асфальтобетона, цементобетона;

облегченные с усовершенствованным покрытием из асфальтобетона, и каменных материалов, обработанных органическим вяжущим, из черного щебня, уложенного по способу заклинки, из пористой асфальтобетонной смеси с поверхностной обработкой и из прочного щебня, уложенного по способу заклинки с поверхностной обработкой;

переходные — с покрытием из прочного щебня, уложенного по способу заклинки без вяжущего, из грунтов и малопрочных материалов, укрепленных вяжущими, из булыжного и колотого камня;

низшие — с покрытием из щебеночных, гравийно-песчаных смесей и других малопрочных материалов и шлаков, грунтов, укрепленных или улучшенных различными местными материалами, из древесных материалов и др.

В инструкции ВСН 46—83 есть указание, что она распространяется и на лесовозные дороги. В ней выделена группа так называемых малопрочных материалов, включающих щебень, гравий, щебеночно-гравийно-песчаные смеси и другие материалы, в которых содержится или может образоваться в процессе строительства или эксплуатации избыточное по сравнению с действующими нормами количество частиц размером менее 0,63 мм с числом их пластичности до 7.

Усовершенствованные покрытия капитального и облегченного типов укладывают на прочное основание из одного или нескольких конструктивных слоев. Покрытия переходных и низших типов укладывают обычно непосредственно на грунт, за исключением щебеночных, под которыми следует укладывать основание из грунтов, укрепленных вяжущими, из шлаков или из других местных материалов.

На рис. 5.16 приведены основные типы поперечных профилей дорожных одежд безколейного типа, применяемые на лесовозных дорогах. Серповидный профиль представляет собой наиболее простую конструкцию. В случае применения водопроницаемых материалов (гравия) просочившаяся вода уходит по поперечным скатам поверхности земляного полотна, не требуя специальных дренажных устройств. Недостатком его является повышенный расход дорожно-строительных материалов. Серповидный профиль применяют на грунтовых дорогах, улуч-шенных минеральными добавками или поверхностной россыпью гравия или щебня (так называемые грунтогравийные дороги), для покрытий из песчано-гравийных или щебеночных смесей на земляном полотне из недренирующего грунта при любой толщине покрытия и ширине обочины. На земляном полотне из дренирующего грунта серповидный профиль применяют при ширине обочин менее 1 м, а при большей ширине

обочин — с толщиной слоя покрытия до 15 см; для покрытий из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, при ширине обочин менее 1 м при любой толщине, а при большей ширине обочин— с толщиной покрытий до 15 см.

К о р ы т н ы й профиль дорожной одежды применяется в случаях, когда покрытие устраивается из дорогостоящих материалов (асфальтобетона, черного щебня и др.) или имеет большую толщину. Его достоинством является экономия дорожно-строительных материалов, а недостатком — необходимость дренажа корыта с использованием трубчатых дрен или других устройств. На лесовозных дорогах в целях экономии гравия или щебня их можно укладывать в корыте, устроенном в песчаном подстилающем слое (см. рис. 5.16, д).

Полукорытный профиль одежды является промежуточным решением между корытным и серповидным профилями. На лесовозных дорогах полукорытный профиль можно применять для покрытий из гравийных смесей и грунтов, укрепленных вяжущими, при ширине обочин 1 м и более и толщине покрытия более 15 см. На двухполосных дорогах поперечные уклоны проезжей части назначают: для покрытий из асфальтобетона 20 %>о, из грунтов и каменных материалов, обработанных вяжущими 20.. .30 °/оо, из гравия или щебня, необработанных вяжущими 30 ... 40 %о.

На однополосных дорогах поперечные уклоны принимают: для покрытий из укрепленных грунтов 30... 40 %о, для гравийных и щебеночных покрытий 50... 60 % о- Поперечные уклоны на обочинах шириной 1 м и более принимают на 20 %о больше уклонов проезжей части, а для более узких обочин — равными поперечному уклону проезжей части.

В ВСН 46—83 отмечается, что на лесовозных дорогах с четко выраженным направлением грузового движения дорожные одежды следует проектировать различной толщины на полосах движения с грузом и без груза. Есть также указание, что дорожные одежды с покрытием из обработанных вяжущими или необработанных каменных малопрочных материалов, устраиваемых на песчаном, гравийном или щебеночном основании или на основании из укрепленного грунта, удовлетворительно работают лишь в IV и V дорожно-климатических зонах, при интенсивности движения не более 100 авт/сут с нагрузкой на ось не более 70 кН. Это указание находится в противоречии с опытом широкого применения на лесовозных дорогах покрытий из гравийных материалов во II дорожно-климатической зоне для автопоездов с осевой нагрузкой 100 кН.

Основы расчета на прочность нежестких дорожных одежд. Воздействие нагрузки от автомобилей на дорожную одежду резко отличается от статических нагрузок, например на основание фундаментов сооружений. В данном случае нагрузка пере-

дается через упругие шины и при движении автомобиля действует в течение краткого периода времени (0,1 с), быстро нарастая и снижаясь. При этом деформации одежды и грунта основания не успевают полностью проявиться и поэтому они

по своей величине значительно меньше, чем от стоящего автомобиля. Характер деформации дорожной одежды под нагрузкой показан на рис. 5.17, а. Движущиеся по дороге автомобили создают своими колесами горизонтальные и вертикальные усилия, приложенные к ее поверхности. К горизонтальным усилиям относятся сила тяги автомобиля, тормозные силы, центробежная сила, возникающая на кривых участках или при обгоне и др., а к вертикальным силам — вес автомобиля и дина-мические усилия, возникающие в результате колебаний рессор, сотрясений на ухабах и неровностях дороги. Горизонтальные силы действуют в основном на покрытие, вызывая его износ. Вертикальные силы вызывают напряженное состояние во всей одежде и в грунте земляного полотна (рис. 5.17, б).

Поэтому расчет дорожной одежды ведется на действие вертикальных сил, а влияние горизонтальных учитывается некоторым увеличением толщины покрытия, полученной расчетом на прочность или же устройством слоя износа поверхностной обработкой, не учитываемыми при расчете дорожной одежды.

Исследования, выполненные в СССР в области теории расчета нежестких дорожных одежд на прочность, привели к со-зданию современной методики расчета, изложенной в инструкции ВСН 46 — 83 [13], в основу которой положены представления об одежде и земляном полотне, как слоистом упругом полупространстве. Расчет дорожной одежды заключается в определении необходимой толщины ее конструктивных слоев.

Рис. 5.17. Деформации и напряжения в дорожной одежде от колесной нагрузки

Дорожная одежда на перегонах рассчитывается на кратковременное (0,1 с), но многократное воздействие подвижной нагрузки, а на остановках, перекрестках, у переездов через железную дорогу и т. п., кроме того, на продолжительное однократное воздействие статической нагрузки. Одежды на обочи-нах и стоянках рассчитывают на однократное продолжительное нагружение (10 мин) статической нагрузкой. Согласно ВСН 46—83 за расчетную подвижную нагрузку принимают наиболее тяжелые автомобили, систематически работающие на данной дороге.

Расчет дорожных одежд выполняют с учетом требований надежности, под которой понимают вероятность безотказной работы в течение всего периода между капитальными ремонтами. Отказом считается необходимость проведения капитального ремонта одежды раньше нормативного срока (согласно ВСН 46—83 15 лет для одежд с усовершенствованными покрытиями, капитального типа, 10 лет для одежд с облегченными усовершенствованными покрытиями и 8 лет для переходных покрытий).

Дорожные одежды с усовершенствованными покрытиями капитального типа должны работать в стадии упругой деформации с обеспечением достаточного запаса прочности и в наиболее неблагоприятные периоды года. Такие же требования предъявляются и к одеждам с усовершенствованными покрытиями облегченного типа, но с меньшим запасом прочности. Для покрытий переходного типа, восстановление ровности которых легко осуществимо, допускают некоторое накопление деформаций под действием движения автотранспорта.

При использовании многоколесных автопоездов или трехосных автомобилей и двухосных роспусков, рассчитывая одежду на прочность, необходимо учитывать совместное воздействие смежных колес подвижного состава на дорожную конструкцию (при расстоянии между осями менее 2,5 м).

В табл. 5.9 приведены значения 5тСум для основных видов автопоездов, применяемых на вывозке древесины.

Дорожные одежды лесовозно-лесохозяйственных дорог при использовании на них автомобилей группы Б рассчитывают
на прочность с учетом нормированных расчетных нагрузок для автомобилей этого типа (см. табл. 5.7), а значения Sм сум принимают (для одиночных автомобилей) равными: для

ГАЭ-53А —0,74; ЗИЛ-133Г — 2,43; «Урал-377Н» — 2,39; ЗИЛ-130— 1,94; КамАЗ-5320 — 2,25; КамАЗ-5410 (седельный тягач)— 2,21. При работе перечисленных автомобилей с роспуском типа ТМЗ-802 можно ориентировочно принимать один автопоезд за два автомобиля. Дорожные одежды переходного типа рассчитывают по двум критериям: 1) по сопротивлению упругому прогибу, 2) по сопротивлению сдвигу в грунте и слоях из малосвязных материалов, а одежды с усовершенствованными покрытиями, кроме того по сопротивлению растяжению при изгибе монолитных слоев.

5.9. ЗНАЧЕНИЯ СУММАРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПРИВЕДЕНИЯ

ДЛЯ ЛЕСОВОЗНЫХ ДОРОГ

В методе расчета одежд по упругому прогибу, основным автором которого является советский ученый-дорожник проф. Н. Н. Иванов, приняты следующие основные положения:

1) дорожные одежды представляют собой сложные многослойные системы с различной жесткостью, лежащие на грунтовом массиве, принимаемом за упругоизотропное полупространство;

2) основным критерием прочности является допускаемая величина упругого прогиба, принимаемая в зависимости от расчетной интенсивности движения; 3) в качестве основных показателей, характеризующих прочность (вернее, деформативные свойства) материалов одежды, приняты их модули упругости. С учетом принятого критерия прочности, дорожная одежда в целом должна иметь под расчетной нагрузкой упругий прогиб, т. е. равный или меньше допустимого упругого прогиба.

 

Обеспечение морозоустойчивости дорожных одежд. На дорогах с усовершенствованными покрытиями, строящихся в неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях (2-й и 3-й типы местности, пылеватые грунты), необходимо предусматри-вать защиту дорожных одежд от вредного влияния появления пучин.

Морозоустойчивость дорожных одежд обеспечивается без специальных мероприятий при малой глубине промерзания (до 0,6 м), при непучинистых грунтах земляного полотна в местности 1-го типа по условиям увлажнения. В остальных случаях

для обеспечения морозоустойчивости применяют: понижение уровня грунтовых вод, устройство морозозащитных слоев из зернистых материалов, применение теплоизоляционных, капил-лярно-прерывающих или водоизоляционных прослоек и др. Методика расчетов на морозоустойчивость приведена в [13].

Одежды переходного типа проверки на морозоустойчивость не требуют.

Определение толщины покрытий из малосвязных каменных материалов. В инструкции ВСН 46—83 [13] основное внимание уделено методам расчета и конструирования дорожных одежд с усовершенствованными покрытиями. Широко применяемые

на лесовозных дорогах одежды с покрытием из гравийно-песчаных смесей отнесены к категории низших.

Гравийные и щебеночные материалы представляют собой дискретную массу частиц различной крупности, так называемую зернистую среду, к которой неприменимы положения теории упругости в связи с малой связностью составляющих

ее частиц. Опыт эксплуатации покрытий из оптимальных гра-вийно-песчаных смесей показал, что их первоначальная связность довольно быстро становится недостаточной в результате истирания и раздробления частиц под действием колес автотранспорта, пылеобразования и других причин.

Наиболее важным свойством зернистых материалов является их хорошая способность при передаче нагрузки от колес транспорта на грунтовое основание распределять ее на большую площадь. С учетом указанного в ЛTA разработан метод расчета необходимой толщины покрытий из этих материалов, учитывающий их реальные свойства.

Рис. 5.24. Расчетная модель дорожного покрытия из гравийных, щебеночных
и других малопрочных материалов: а — при передаче нагрузки односкатным колесом; б — то же двухскатным колесом

содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..