Автомобильная дорога
Полезная модель относится к строительству автомобильных дорог и может быть использована при прокладке новых и реконструкции действующих дорог общего пользования, городского и промышленного транспорта. Технический результат увеличения срока службы автомобильной дороги за счет повышения несущей способности и износостойкости ее дорожного покрытия обеспечивается тем, что в конструкции автомобильной дороги, включающей естественное грунтовое земляное полотно (1), подстилающий слой (2), основной слой (3) и асфальтовое дорожное покрытие (4), это покрытие (4) опирается на основной слой (3) через георешетку (5) и состоит из двух конструктивных слоев. Нижний из этих слоев (6) армирован вертикальными упругими элементами (8), каждый из которых имеет форму тела вращения гиперболы вокруг вертикальной центральной оси (9) упругого элемента (8) и закреплен своим нижним торцом (10) на георешетке (5), выполненной так, чтобы в каждой точке закрепления упругого элемента (8) пересекались стержни (11) георешетки не менее, чем двух взаимно перпендикулярных направлений, а верхний неармированный слой (7) имеет толщину, равную допуску на вертикальный износ дорожного покрытия (4). Ил. 3.
Полезная модель относится к строительству автомобильных дорог и может быть использована при прокладке новых и реконструкции действующих дорог общего пользования, городского и промышленного транспорта.
Известна конструкция автомобильной дороги (RU 2040626, E01C 9/00 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 дорожной одежды.
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 и основной слои, содержащие связующие добавки, и асфальтовое дорожное покрытие. Связующие добавки повышают прочность дорожной одежды как за счет усиления связей между отдельными конструктивными слоями, так и между частицами самого материала внутри каждого слоя. Но закономерность распределения напряжений по высоте 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 растрескивается и выкрашивается раньше других слоев.
Недостаток конструкции прототипа заключается в относительно невысоком сроке ее службы, так как принятые в ней мероприятия по усилению дорожной одежды не в полной мере учитывают особые условия работы ее покрытия, как конструктивного элемента, непосредственно взаимодействующего с колесами транспортных средств и определяющего эксплуатационный ресурс всей конструкции в целом.
При работе над полезной моделью решалась задача увеличения срока службы автомобильной дороги за счет повышения несущей способности и износостойкости дорожного покрытия, вступающего во взаимодействие с колесами обращающегося по ней подвижного состава.
Технический результат обеспечивается тем, что в конструкции автомобильной дороги, включающей естественное грунтовое земляное полотно, подстилающий слой, основной слой и асфальтовое дорожное покрытие, это покрытие опирается на основной слой через георешетку и состоит из двух конструктивных слоев. Нижний из этих слоев армирован вертикальными упругими элементами, каждый из которых имеет форму тела вращения гиперболы вокруг вертикальной центральной оси упругого элемента и закреплен своим нижним торцом на георешетке, выполненной так, чтобы в каждой точке закрепления упругого элемента пересекались стержни георешетки не менее, чем двух взаимно перпендикулярных направлений, а верхний неармированный слой имеет толщину, равную допуску на вертикальный износ дорожного покрытия. Сущность предлагаемого технического решения разъясняется с помощью чертежей: фиг. 1 - продольный разрез автодороги; фиг. 2 - вид георешетки в плане; фиг. 3 - схема работы дорожного покрытия под нагрузкой. Конструкция автомобильной дороги включает в себя естественное грунтовое земляное полотно 1, подстилающий слой 2 (напр., песчанный), основной слой 3 (напр., щебеночный с вяжущими добавками) и асфальтовое дорожное покрытие 4. Дорожное покрытие 4 опирается на основной слой 3 через георешетку 5 и состоит из двух конструктивных слоев 6 и 7. Нижний слой 6 дорожного покрытия 4 армирован элементами 8 из упругого материала (напр. полиуретана). Каждый из этих элементов 8 имеет форму тела вращения гиперболы вокруг вертикальной центральной оси 9 упругого элемента 8 и закреплен своим нижним торцом 10 на георешетке 5, выполненной так, чтобы в каждой точке закрепления упругого элемента 8 пересекались стержни 11 этой георешетки 5 не менее, чем двух взаимно перпендикулярных направлений. Это минимальное количество стержней 11, предотвращающее перемещение упругих элементов 8 в горизонтальной плоскости в момент укладки, уплотнения асфальта и в процессе эксплуатации дороги. Чем больше этих стержней 11 и чем больше диаметр е торцов 10 упругого элемента 8, тем устойчивее положение этого элемента 8 в пространстве. К примеру, на фиг. 2 приведена георешетка 5, у которой в местах закрепления упругих элементов 8 сходятся не менее десятка стержней. Уменьшение диаметра элемента 8 от торцов 10 к середине позволяет не распределять перемещения, связанные с изгибом элемента 8 по всей его высоте h, а сосредоточить их в пределах ограниченного среднего участка, чтобы эта деформация не приводила к нарушению связей асфальта с большей частью поверхности элемента 8, которые должны работать совместно с материалом покрытия 4.
Устройство работает следующим образом. Под вертикальной нагрузкой P от каждого проходящего колеса 12 происходит изгиб дорожного покрытия. Эпюра 
распределения нормальных напряжений от изгиба дана на фиг. 3. В верхнем слое 7 действуют сжимающие напряжения, которые работают только на уплотнение асфальта, а в нижнем слое 6 - растягивающие напряжения, которые могут приводить к образованию трещин 13, т.к. предел прочности асфальта при работе на растяжение значительно ниже, чем на сжатие. Однако, правильный подбор георешетки 5 по условию прочности позволит снять часть усилия с асфальта и избежать растрескивания нижнего слоя 6 дорожного покрытия 4. Кроме того, дорожное покрытие 4 находится в под действием касательных напряжений 
на сдвиг, которые передаются на него колесами 12 подвижного состава (на фиг. не показан). При разгоне под ведущими колесам напряжение действует противоположно направлению движения а при движении в режиме торможения оба эти направления совпадают. И в том и в другом случае при отсутствии упругих элементов 8 не исключено накопление остаточных деформаций сдвига. При отсутствии упругих элементов 8 они приводят к расслоению асфальтового слоя, увеличению трещин 13, вызванных изгибом дорожного покрытия, и в конечном счете к растрескиванию и выкрашиванию асфальта. Вертикальные упругие элементы 8 препятствуют расслоению асфальта по всей высоте слоя 6. Под колесами подвижного состава они изгибаются, отклоняясь в строну действия касательных напряжений, а после снятия нагрузки выпрямляются за счет собственных сил упругости, увлекая за собой массу взаимодействующего с ними материала асфальта. Поэтому накопления остаточных деформаций сдвига, приводящих к выкрашиванию асфальта, не происходит.
Верхний неармированный слой 7 имеет толщину, равную допуску на вертикальный износ дорожного покрытия. Пока в нем износ не достигает максимально допустимого значения, он предохраняет нижележащий слой 6 и упругие элементы 8 от воздействия колес 13, а в случае предельного износа должен восстанавливаться каждый раз в первоначальном объеме.
По предварительным подсчетам, указанные мероприятия позволят увеличить срок службы автомобильной дороги за счет повышения несущей способности и износостойкости ее покрытия не менее, чем в 1,5 раза.
Автомобильная дорога, содержащая естественное грунтовое земляное полотно, подстилающий слой, основной слой и асфальтовое дорожное покрытие, отличающаяся тем, что асфальтовое дорожное покрытие опирается на основной слой через георешётку и состоит из двух конструктивных слоёв, из которых нижний слой армирован вертикальными упругими элементами, каждый из которых имеет форму тела вращения гиперболы вокруг вертикальной центральной оси упругого элемента и закреплён своим нижним торцом на георешётке, выполненной так, чтобы под торцом каждого упругого элемента пересекалось не менее двух стержней взаимно перпендикулярных напрпавлений, а верхний неармированный слой имеет толщину, равную допуску на вертикальный износ дорожного покрытия.
