Материал: 2308

езда массой 50–60 т при скорости до 120 км/ч и тяжелые воздушные суда массой 200–300 т при скорости посадки их до 260 км/ч. Кроме того, на- пряженно-деформированное состояние слоистых дорожных одежд ухудшается и усложняется под воздействием переменных температур, вследствие расширения или сжатия слоев при набухании или высыхании из-за изменений влагосодержания. Последнее обстоятельство существенно изменяет работу грунтовых оснований дорог и аэродромов. Применение в «чистом» виде для целей расчета дорожных и аэродромных одежд теорий прочности твердых тел, теорий напряженно-деформированного состояния слоистых сред и плит, моделей грунтовых оснований дорог и аэродромов, теории выносливости материалов затруднительно и требует приложений и интерпретаций применительно к задачам инженерной практики. Дополнительно в состав механики входят вопросы, не рассматриваемые в разделах традиционных наук. Например, учет действительного характера приложения подвижных автомобильных и самолетных нагрузок требует вероятно- стно-статического рассмотрения реальных спектров неровностей покрытий и вероятности прохода по одному следу, теории колебаний автомобиля, самолета, вероятности удара нагрузки о покрытие и волновой теории распространения напряжений и деформаций. Глава 7 подготовлена канд. техн. наук А.С.Александровым.

Авторы уверены, что изучение книги приведет к углублению образования инженеров и строительству достаточно прочных дорог и аэродромов, аспирантам, магистрам и людям, просто любящим механику, придаст толчок для дальнейшего ее развития.

12

1. ВИДЫ И СВОЙСТВА ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Дорожные конструкции проезжей части автомобильных дорог стали достаточно сложными строительными конструкциями с момента развития автомобилизации. До этого в течение почти 10 тыс. лет деревянные с металлическим ободом и обрезиненные колеса арб, колесниц, телег и карет не предъявляли к ездовой поверхности каких-либо повышенных требований к прочности и ровности. Поэтому древние строители дорог вплоть до конца XIX в. строили проезжую часть дороги из древесины, брусчатки, мостовых, каменных плит, из щебня («белое шоссе»). С изобретением пневматического колеса, развитием автомобилизации, увеличением массы и скорости движения автомобилей вместо простейших покрытий дорог появились асфальтобетонные и цементобетонные с повышенными требованиями к их прочности и ровности. Усовершенствование проезжей части дорог продолжалось и в XX в., и сегодня дорожная конструкция проезжей части автомагистрали представляет собой сложное сооружение, позволяющее воспринимать нагрузки от колеса современных автомобилей, обладающее требуемым безопасным сцепление с ними и беспрепятственно удаляющего за пределы дороги дождевые и талые воды (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Дорожная конструкция автомагистрали

13

Дорожные конструкции – это специфическая разновидность строительных конструкций, из которых состоит дорога. В этой разновидности можно выделить основные (ОДК) и вспомогательные дорожные конструкции (ВДК).

Первые выполняют основную функцию дороги – пропуск транспорта с требуемыми скоростями движения.

Вторые способствуют следующему: пропускают воду под дорогой (трубы) или отводят ее (лотки, водотоки), ограждают проезжую часть, обеспечивая этим безопасность движения, укрепляют откосы насыпей от размыва, обеспечивают переходы под дорогой или над ней людей и животных, регулируют и управляют движением транспорта и т.д.

Основная дорожная конструкция (ОДК) состоит из грунта естест-

венного основания (ГЕО), грунта земляного полотна (ГЗП) и дорожной одежды (ДО). Последняя состоит из элементов ДК, состоящих из покрытия, основания, подстилающих слоев и грунтового основания (ГО). Сложные природные условия формируют в грунте земляного полотна сложные водно-тепловые процессы, от которых зависят его прочность и устойчивость к деформациям. В связи с этим вместо сложившегося в середине ХХ в. понятия дорожная одежда, достаточного для обычных условий дорожного строительства, введено понятие основная дорожная конструкция. В этом случае ОДК и ее элементам свойственны классификационные признаки строительных конструкций (несущие и ограждающие), а вспомогательным ВДК – в основном ограждающие. Им же свойственны признаки деления по материалам, степени сборности и стадийности строительства (рис. 1.2). Под влиянием сложных и в основном неуправляемых природных условий дорожные конструкции деформируются с полной или частичной потерей работоспособности.

Совершенно очевидно, что многофункциональная дорожная конструкция может быть построена с применением приоритетных технологий и только в определенной последовательности. Так, для примера (см. рис. 1.1), цементобетонное покрытие проезжей части не может быть устроено раньше, чем система водоотведения. Основная дорожная конструкция – проезжая часть, состоящая из нескольких полос движения (называемая дорожной одеждой), своими геометрическими размерами (шириной, толщиной) определяет продолжительность и трудоемкость технологического процесса по ее устройству. На рис. 1.3, а, б, в показана многополосная проезжая часть дороги I технической категории (4–8 полос в одном направлении) и 2-полосные дороги II, III и IV категорий.

14

а)

б)

в)

Рис. 1.3. Размеры проезжей части дорог России в м: а – дороги I категории,

вскобках – ширина 3- и 4-полосной проезжей части в одном направлении;

б– II и III категорий; в – IV и V категорий

При устройстве однослойного покрытия из асфальтового бетона укладчиком с шириной 3,75 м необходимо сделать от 4-х до 8-ми продольных проходов укладчика на автомагистрали и по 2 прохода на дорогах II, III и IV категорий. Широкозахватные укладчики асфальтобетонных смесей существенно снижают трудоемкость технологического процесса и ускоряют строительство.

Таким образом, особенности дорожной конструкции – ширина, число и толщина слоев – определяют последовательность и продолжительность технологических операций.

В дополнении к отмеченному на рис. 1.4 приведены дорожные конструкции с монолитными цементобетонными и асфальтобетонными покрытиями. Их толщины рассчитаны по методу Сибирской государственной ав-