Конструкция автомобильной дороги
Полезная модель относится к строительству автомобильных дорог и может быть использована при проектировании, укладке и реконструкции дорог общего пользования, городского и промышленного транспорта. Технический результат повышения срока службы автомобильной дороги обеспечивается тем, что в ее конструкции, включающей в себя естественное грунтовое земляное полотно (1), подстилающий слой (2), основной слой (3) и дорожное покрытие (4), между основным слоем (3) и дорожным покрытием (4) уложена геосетка (5), в которую вмонтированы своими торцами (6) упругие элементы (7) цилиндрической формы, направленные вертикально вверх и замоноличенные в дорожном покрытии (4) так, что поверхность дороги на уровне (8) верхних торцов (9) упругих элементов (7) и сами их торцы (9) накрыты слоем (h) смеси асфальта с гранитной крошкой. Ил. 1.
Полезная модель относится к строительству автомобильных дорог и может быть использована при проектировании, укладке и реконструкции дорог общего пользования, городского и промышленного транспорта.
Известна конструкция автомобильной дороги (RU 2040626, E01C 900 и E01C 7/00, 25.07.1995 г.), содержащая земляное полотно, подстилающий слой из песка и дорожное покрытие. Чистый песок при отсутствии каких-либо связующих добавок обладает сравнительно невысокими адгезионными и когезионными свойствами. Силы трения, возникающие между его отдельными песчинками внутри материала и по плоскостям его контакта с соседними слоями, почти не сопротивляются сдвигу дорожного материала под действием повторно-переменных и вибрационных нагрузок, передаваемых на дорогу от колес подвижного состава. Когда на соседних участках происходит накопление сдвигов взаимно противоположного направления, на поверхности дороги начинают развиваться трещины усталостного характера. Проникающая в трещины вода беспрепятственно просачивается сквозь слой песка, и по мере насыщения водой грунт земляного полотна постепенно теряет свою несущую способность. Просадки земляного полотна и самой дороги еще больше ускоряют развитие трещин в дорожном покрытии, которые определяют частоту отказов в работе дороги, ведут к сокращению межремонтных сроков и сроков службы всей конструкции в целом.
Главным недостатком конструкции является относительно низкий эксплуатационный ресурс дорог на песчаном основании, свидетельствующий о несовершенстве дорожного покрытия и подстилающего слоя.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является конструкция автомобильной дороги (RU 2492290, E01C 3/04 и E01C 21/00, 10.09.2013 г.), включающая естественное грунтовое земляное полотно, подстилающий слой, основной слой и асфальтовое дорожное покрытие. Связующие добавки повышают прочность дорожной одежды как за счет усиления связей между отдельными конструктивными слоями, так и внутри каждого слоя между частицами самого материала. Но закономерность распределения напряжений по высоте поперечного сечения дорожной одежды в данной дороге такая же, как и в конструкции вышерассмотренного аналога. В наиболее напряженном состоянии работает материал в верхней зоне асфальтобетонного покрытия, которая воспринимает нагрузки непосредственно от колес автомобилей, смягчает их и передает на нижележащие слои, а сама под действием сдвигающих напряжений растрескивается и выкрашивается раньше других слоев.
Недостаток конструкции прототипа заключается в том, что принятые в нем мероприятия по усилению всей дорожной одежды в целом не в полной мере учитывают особые условия работы ее покрытия, как конструктивного элемента, непосредственно взаимодействующего с колесами подвижного состава.
При работе над полезной моделью решалась задача увеличения срока службы автомобильной дороги за счет повышения прочности ее покрытия при работе на сдвиг.
Технический результат обеспечивается тем, что в конструкции автомобильной дороги, включающей естественное грунтовое земляное полотно, подстилающий слой, основной слой и асфальтовое дорожное покрытие, между основным слоем и дорожным покрытием уложена геосетка, в которую вмонтированы своими торцами упругие элементы цилиндрической формы, направленные вертикально вверх и замоноличенные в дорожном покрытии так, что поверхность дороги на уровне верхних торцов упругих элементов и сами и торцы этих элементов накрыты слоем смеси асфальта с гранитной крошкой.
Сущность предлагаемого технического решения разъясняется с помощью чертежа, на котором приведен продольный разрез дороги с эпюрой распределения действующих в ней касательных напряжений t.
Конструкция автомобильной дороги включает в себя естественное грунтовое земляное полотно 1, подстилающий слой, 2 и основной слой 3 слои, и дорожное покрытие 4. Между основным слоем 3 и дорожным покрытием 4 уложена геосетка 5, в которую вмонтированы своими торцами 6 упругие элементы 7 цилиндрической формы, направленные вертикально вверх и замоноличеные в дорожном покрытии 4 так, что поверхность дороги на уровне 8 верхних торцов 9 упругих элементов 7 и сами их торцы 9 накрыты слоем h смеси асфальта с гранитной крошкой, предназначенным для периодического восстановления этого слоя по мере его истирания.
Устройство работает следующим образом. В результате сцепления с дорогой проходящих по ней колес 10 в дорожном покрытии 4 возникают касательные напряжения t. Для примера, под колесом 10 приведена эпюра распределения этих напряжений t в дорожном покрытии 4 в случае отсутствия в нем упругих элементов 7. При движении колеса 10 в режиме разгона эти напряжения t работают на сдвиг асфальтового слоя покрытия 4 в направлении противоположном движению автомобиля а в режиме торможения совпадают с направлением движения. В том и другом случае они принимают максимальное значение tmax в месте контакта колеса с дорогой, где при отсутствии упругих элементов 7 они могут превышать предел tт текучести асфальта. На нашей эпюре данный предел показан размерной стрелкой tt. Ниже этой стрелки в материале дорожного покрытия 4 происходят только упругие деформации, которые исчезают после снятия нагрузки. Материал, расположенный выше стрелки, претерпевает не только упругие, но и остаточные деформации. Идет накопление сдвигов в верхней части дорожного покрытия 4, что ведет к его расслоению и нарушению связей с соседними участками. Именно с поверхности дорожного покрытия начинается развитие эксплуатационных дефектов (образование трещин, выкрашивание и истирание материала), от которых в конечном счете сокращаются сроки эксплуатации автодороги.
В предлагаемой конструкции в состав дорожной одежды включены упругие элементы 7, которые принципиально меняют кинетику ее износа. Вертикальное расположение этих элементов 7 предотвращает возможность расслоения материала покрытия 4 по всей его толщине. При сдвиге поверхности покрытия под проходящим колесом 10 упругий элемент 7 претерпевает деформацию изгиба в ту же сторону, куда происходит сдвиг, как это показано пунктиром, а после прохода колеса элемент 7 выпрямляется за счет собственных сил упругости, возвращая на место материал покрытия 4, входящий с ним в контакт. Никакого накопления остаточных деформаций сдвига не происходит. Трещины не образуются. А поверхностный слой h из смеси асфальта с гранитной крошкой, периодически заменяемый по мере износа, надежно защищает от истирания поверхность дорожного покрытия 4 и торцы 9 упругих элементов 1, За счет этих факторов продолжительность эксплуатации автомобильной дороги увеличивается, по предварительным расчетам, не менее, чем вдвое.
Конструкция автомобильной дороги, включающая естественное грунтовое земляное полотно, подстилающий слой, основной слой и асфальтовое дорожное покрытие, отличающаяся тем, что между основным слоем и дорожным покрытием уложена геосетка, в которую вмонтированы своими нижними торцами упругие элементы цилиндрической формы, направленные вертикально вверх и замоноличенные в дорожном покрытии так, что поверхность дороги на уровне верхних торцов упругих элементов и сами торцы этих элементов накрыты слоем смеси асфальта с гранитной крошкой.
