Конструкция дорожных одежд автомобильных дорог (варианты)

Полезная модель относится к области строительства, а именно для армирования грунтов при строительстве автомобильных дорог. Достигаемый технический результат заключается в снижения материалоемкости конструкции за счет обеспечения максимального использования прочности лены на растяжение, а также повышение надежности работы конструкции. Всего предложено три варианта. Конструкция дорожной одежды по всем трем вариантам состоит из грунта тела насыпи (земляного полотна), на спланированной поверхности которого уложена дренажно-разделительная прослойка, которая может быть выполнена из геосинтетики, или стеклосетки, или нетканого материала. На дренажно-разделительной прослойке размещен пространственный арматурный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ячеек. Пространственный каркас состоит из продольных и поперечных полимерных лент, формирующих преимущественно прямоугольные ячейки, при этом продольные или поперечные ленты размещены вдоль оси дороги. Продольные и поперечные ленты имеют прорези, расположенные по длине лент с одинаковым шагом между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу ленты, при этом шаг между центрами прорезей в продольных лентах равен или отличается от шага между центрами прорезей в поперечных лентах. Продольные ленты размещены прорезями кверху, в которые вставлены соответственно поперечные ленты прорезями вниз, при этом концы каждой прорези как продольных, так и поперечных лент соединены между собой связями. Поверх пространственного арматурного каркаса уложен промежуточный слой несвязного материала. На промежуточный слой несвязного материала в первом варианте укладываются сборные железобетонные плиты, во втором варианте укладывается асфальтобетонное покрытие, а в третьем варианте - грунтовое покрытие. 3 н. з. п. ф-лы.

Полезная модель относится к области строительства, а именно для армирования грунтов при строительстве автомобильных дорог.

Всего предлагается три варианта конструкции дорожных одежд автомобильных дорог: два варианта дорог с твердым покрытием и один - с грунтовым.

Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности первого варианта является дорожная конструкция, содержащая грунт тела насыпи, на котором размещен пространственный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ромбовидных ячеек, заполненных несвязным грунтом, поверх пространственного каркаса уложен промежуточный слой несвязного материала с образованием уклона на его верхней поверхности, на которой размещены сборные плиты из бетонсодержащего материала (патент РФ на полезную модель №34940, приоритет 2003.10.08).

Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности второго варианта является дорожная конструкция, содержащая грунт тела насыпи, на котором размещен пространственный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ромбовидных ячеек, заполненных несвязным грунтом, поверх пространственного каркаса уложен промежуточный слой несвязного материала, на котором размещено уплотненное асфальтобетонное покрытие (патент РФ на полезную модель №34941, приоритет 2003.10.08).

Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности третьего варианта является дорожная конструкция, содержащая грунт тела насыпи (земляное полотно), поверх которого уложена дренажно-

разделительная прослойка (геосинтетика), на которой уложен песчаный подстилающий слой, поверх которого уложена разделительная прослойка (геосинтетика), на которой размещен пространственный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ромбовидных ячеек, заполненных несвязным грунтом, выступающим поверх пространственного арматурного каркаса, а на несвязный грунт уложено грунтовое покрытие (Принципиальные схемы конструктивно-технологических решений по применению объемных георешеток «ПРУДОН-494» и примеры их реализации в транспортных сооружениях. ФГУП «Союздорнии», ОАО «494 УНР». М., 2002, с.22).

Основным недостатком первых двух вариантов является большая вероятность того, что грунт заполнения ячеек пространственного каркаса неизбежно будет внедряться в грунт тела насыпи под действием местных нагрузок и суффозии под действием движения грунтовых вод, вследствие чего могут возникнуть неравномерные осадки дорожной конструкции, что приведет к снижению надежности ее работы.

Основным недостатком всех трех вышеприведенных технических решений является невозможность ориентирования лент, составляющих пространственный каркас, относительно действия максимальных нагрузок в теле насыпи, в связи с чем имеет место завышенная материалоемкость каркаса. Положение лент в пространственном каркасе обуславливает неопределенность в их напряженно-деформированном состоянии, не использование прочностных свойств самих лент, которые испытывают в основном изгибающие нагрузки, а швы - растягивающие нагрузки. Кроме этого, при изготовлении арматурного каркаса необходимо использовать сварку лент, что требует дорогостоящего оборудования и обеспечения равнопрочности всех сварных швов. При работе пространственного каркаса в теле насыпи в сварном шве каркаса могут возникнуть значительные нагрузки, направленные на разрыв шва, что может привести к разрушению шва и всего каркаса в целом.

При создании настоящей полезной модели решались технические задачи снижения материалоемкости каркаса за счет обеспечения максимального использования прочности лены на растяжение, а также повышение надежности работы конструкции.

Кроме этого при работе пространственного каркаса, используемого в предлагаемой дорожной конструкции, используется основополагающий принцип армирования строительных конструкций, а именно - размещение армирующих изделий в конструкции с учетом направления действия максимальных напряжений.

Поставленная техническая задача по первому варианту полезной модели решается тем, что дорожная конструкция, содержащая грунт тела насыпи, пространственный арматурный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ячеек, заполненных несвязным грунтом, уложенный поверх пространственного арматурного каркаса промежуточный слой несвязного материала с образованием уклона на его верхней поверхности, на которой размещены сборные плиты из бетонсодержащего материала, согласно полезной модели между грунтом тела насыпи и пространственным арматурным каркасом размещена дренажно-разделительная прослойка, а пространственный арматурный каркас состоит из продольных и поперечных относительно оси дороги полимерных лент, формирующих четырехугольные, преимущественно прямоугольные ячейки.

Поставленная техническая задача по второму варианту полезной модели решается тем, что дорожная конструкция, содержащая грунт тела насыпи, пространственный арматурный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ячеек, заполненных несвязным грунтом, уложенный поверх пространственного арматурного каркаса промежуточный слой несвязного материала, на котором размещено уплотненное асфальтобетонное покрытие, согласно полезной модели между грунтом тела насыпи и пространственным арматурным

каркасом размещена дренажно-разделительная прослойка, пространственный арматурный каркас состоит из продольных и поперечных относительно оси дороги полимерных лент, формирующих четырехугольные, преимущественно прямоугольные ячейки. Промежуточный слой несвязного материала имеет уклон на его верхней поверхности.

Поставленная техническая задача по третьему варианту полезной модели решается тем, что дорожная конструкция, содержащая грунт тела насыпи (земляное полотно), поверх которого уложена дренажно-разделительная прослойка, пространственный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ячеек, заполненных несвязным грунтом, поверх пространственного арматурного каркаса уложен промежуточный слой несвязного материала, а на несвязный материал уложено грунтовое покрытие, согласно полезной модели пространственный арматурный каркас установлен на дренажно-разделительную прослойку, уложенную на земляное полотно, и состоит из продольных и поперечных относительно оси дороги полимерных лент, формирующих четырехугольные, преимущественно прямоугольные ячейки. Промежуточный слой несвязного материала имеет уклон на его верхней поверхности.

Во всех трех вариантах продольные ленты пространственного арматурного каркаса имеют прорези, расположенные по длине продольной ленты с одинаковым шагом L_np между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу продольной ленты. Поперечные ленты имеют прорези, расположенные по длине поперечной ленты с одинаковым шагом L_nn между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу поперечной ленты. При этом шаг L_np между центрами прорезей в продольных лентах равен или отличается от шага L_nn между центрами прорезей в поперечных лентах. Продольные ленты размещены прорезями кверху, в которые вставлены соответственно поперечные ленты

прорезями вниз, при этом концы каждой прорези как продольных, так и поперечных лент соединены между собой связями.

Во всех трех вариантах глубина каждой прорези в продольных и поперечных лентах пространственного каркаса равна половине ширины ленты b_л±5%, а ширина каждой прорези - не меньше, чем толщина ленты t _л. Расстояние от крайних прорезей до короткого торца ленты лежит в пределах от 0.2 м до 1.0 м. На участках лент между крайними прорезями и короткими торцами лент могут быть выполнены отверстия для установки крепежных элементов при наращивании лент (сборке смежных каркасов), а продольные и поперечные ленты могут быть выполнены как с дренажными отверстиями, так и без них. В качестве несвязного грунта заполнения ячеек пространственного каркаса может быть использован песок средней крупности или крупный, а в качестве несвязного материала промежуточного слоя - песчано-гравийная смесь. Дренажно-разделительная прослойка может быть выполнена из геосинтетики, или стеклосетки, или нетканого материала.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг.1 представлен фрагмент конструкции дорожной одежды по первому варианту; на фиг.2 - фрагмент конструкции дорожной одежды по второму варианту; на фиг 3 - фрагмент конструкции дорожной одежды по третьему варианту; на фиг 4 - на узел сопряжения продольной и поперечной лент пространственного каркаса, на фиг.5 - вид А-А на фиг.4, на фиг.6 - вид Б-Б на фиг.4.

Конструкция дорожной одежды по всем трем вариантам состоит из грунта тела насыпи (земляного полотна) 1, на спланированной поверхности которого уложена дренажно-разделительная прослойка 2, которая может быть выполнена из геосинтетики, или стеклосетки, или нетканого материала. На дренажно-разделительной прослойке 2 размещен пространственный арматурный каркас 3 из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ячеек, преимущественно прямоугольной формы. Ячейки заполнены несвязным грунтом, например,

песком средней крупности или крупным. Поверх пространственного арматурного каркаса 3 уложен промежуточный слой 4 несвязного материала, в качестве которого может быть использована песчано-гравийная смесь.

На промежуточный слой 4 несвязного материала в первом варианте укладываются сборные железобетонные плиты 5, во втором варианте укладывается асфальтобетонное покрытие 6, а в третьем варианте -грунтовое покрытие 7, которым может служить рядовая неоптимальная смесь из высокоактивных материалов, например, доменный шлак.

Во всех трех вариантах пространственный каркас с ячеистой структурой 3 состоит из продольных 8 и поперечных 9 полимерных лент, формирующих четырехугольные, преимущественно прямоугольные ячейки, при этом продольные или поперечные ленты размещены вдоль оси насыпи. Продольные ленты 8 имеют прорези (условно не показаны), расположенные по длине продольной ленты с одинаковым шагом L_np между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу продольной ленты. Поперечные ленты 9 имеют прорези (условно не показаны), расположенные по длине поперечной ленты с одинаковым шагом L _nn между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу поперечной ленты. При этом шаг L _np между центрами прорезей в продольных лентах равен или отличается от шага L_nn между центрами прорезей в поперечных лентах.

Продольные ленты 8 размещены прорезями кверху, в которые вставлены соответственно поперечные ленты 9 прорезями вниз, при этом концы каждой прорези как продольных, так и поперечных лент соединены между собой связями. Связи могут быть выполнены из полимерных полосок 10 и 11, прикрепленных к лентам у их торцов, например, скобами при помощи степлеров. При этом, полоски 10, соединяющие продольные ленты, размещаются в выемках 12, выполненных в поперечных лентах 9, а полоски 11, соединяющие поперечные ленты, размещаются в выемках 13, выполненных в продольных лентах 8.

Во всех трех вариантах глубина каждой прорези в продольных и поперечных лентах пространственного каркаса равна половине ширины ленты b_л±5%, а ширина каждой прорези - не меньше, чем толщина ленты t _л.

Величина глубины прорези в лентах определяется тем, чтобы в пространственном каркасе, который собирается из данных лент, торцы продольных и поперечных лент, лежали бы в двух параллельных плоскостях.

Расстояние от крайних прорезей до короткого торца ленты лежит в пределах от 0.2 м до 1.0 м. Расстояние от крайних прорезей 2 до короткого торца ленты (от 0.2 м до 1.0 м) должно обеспечивать соединение лент при наращивании пространственных каркасов.

На участках лент между крайними прорезями и короткими торцами лент могут быть выполнены отверстия (условно не показаны) для установки крепежных элементов при наращивании лент (сборке смежных каркасов), а продольные и поперечные ленты могут быть выполнены как с дренажными отверстиями(условно не показаны), так и без них.

Возможны два способа соединения пространственных каркасов между собой. По первому способу пространственные каркасы соединяют между собой путем совмещения с нахлестом продольных (поперечных) лент соседних каркасов и соединения лент металлическими скобами при помощи степлеров.

По второму способу пространственные каркасы соединяют между собой путем совмещения отверстий, выполненных на участках лент между крайними прорезями и короткими торцами лент (условно не показаны) продольных (поперечных) лент соседних каркасов и пропуска в них крепежных элементов, которыми могут служить стальные полосы или полосы из полимерного материала, которые должны быть снабжены фиксаторами положения совмещенных лент.

При армировании грунтов дорожного полотна, выполняемого без жесткого покрытия, для исключения образования колей шаг между продольными лентами должен быть меньше шага между поперечными

лентами. Расстояние между крайними продольными лентами в пакете должно быть равно ширине дороги.

В предложенных вариантах конструкций дорожных одежд автомобильных дорог используется основополагающий принцип армирования строительных конструкций, а именно - размещение армирующих изделий в конструкции с учетом направления действия максимальных напряжений, что делает работу конструкций более надежной.

1. Дорожная конструкция, содержащая грунт тела насыпи, пространственный арматурный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ячеек, заполненных несвязным грунтом, поверх пространственного арматурного каркаса уложен промежуточный слой несвязного материала с образованием уклона на его верхней поверхности, на которой размещены сборные плиты из бетонсодержащего материала, отличающаяся тем, что между грунтом тела насыпи и пространственным арматурным каркасом размещена дренажно-разделительная прослойка, а пространственный арматурный каркас состоит из продольных и поперечных относительно оси дороги полимерных лент, формирующих четырехугольные, преимущественно прямоугольные ячейки, продольные ленты имеют прорези, расположенные по длине продольной ленты с одинаковым шагом L _np между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу продольной ленты, поперечные ленты имеют прорези, расположенные по длине поперечной ленты с одинаковым шагом L _nn между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу поперечной ленты, при этом шаг L _np между центрами прорезей в продольных лентах равен или отличается от шага L_nn между центрами прорезей в поперечных лентах, продольные ленты размещены прорезями кверху, в которые вставлены соответственно поперечные ленты прорезями вниз, при этом концы каждой прорези как продольных, так и поперечных лент соединены между собой связями.

2. Дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве бетонсодержащего материала применен железобетон.

3. Дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что глубина каждой прорези в лентах, составляющих пространственный каркас равна половине ширины ленты b_л±5%, а ширина каждой прорези - не меньше, чем толщина ленты t _л, на участках лент между крайними прорезями и короткими торцами лент выполнены отверстия для установки крепежных элементов при сборке смежных каркасов, при этом ленты пространственного каркаса выполнены или с дренажными отверстиями, или без них, а расстояние от крайних прорезей до короткого торца ленты лежит в пределах от 0.2 м до 1.0 м.

4. Дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что дренажно-разделительная прослойка, выполнена или из геосинтетики, или из стеклосетки, или из нетканого материала.

5. Дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве несвязного грунта заполнения ячеек пространственного каркаса применен песок средней крупности или крупный, а в качестве несвязного материала промежуточного слоя - песчано-гравийная смесь.

6. Дорожная конструкция, содержащая грунт тела насыпи, пространственный арматурный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ячеек, заполненных несвязным грунтом, поверх пространственного арматурного каркаса уложен промежуточный слой несвязного материала, на котором размещено уплотненное асфальтобетонное покрытие, отличающаяся тем, что между пространственным арматурным каркасом и грунтом тела насыпи размещена дренажно-разделительная прослойка, пространственный арматурный каркас состоит из продольных и поперечных относительно оси дороги полимерных лент, формирующих четырехугольные, преимущественно прямоугольные ячейки, продольные ленты имеют прорези, расположенные по длине продольной ленты с одинаковым шагом L _np между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу продольной ленты, поперечные ленты имеют прорези, расположенные по длине поперечной ленты с одинаковым шагом L _nn между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу поперечной ленты, при этом шаг L _np между центрами прорезей в продольных лентах равен или отличается от шага L_nn между центрами прорезей в поперечных лентах, продольные ленты размещены прорезями кверху, в которые вставлены соответственно поперечные ленты прорезями вниз, при этом концы каждой прорези как продольных, так и поперечных лент соединены между собой связями.

7. Дорожная конструкция по п.6, отличающаяся тем, что промежуточный слой несвязного материала имеет уклон на его верхней поверхности.

8. Дорожная конструкция по п.6, отличающаяся тем, что глубина каждой прорези в лентах, составляющих пространственный каркас равна половине ширины ленты b_л±5%, а ширина каждой прорези - не меньше, чем толщина ленты t_л, на участках лент между крайними прорезями и короткими торцами лент выполнены отверстия для установки крепежных элементов при сборке смежных каркасов, при этом ленты пространственного каркаса или с дренажными отверстиями, или без них, а расстояние от крайних прорезей до короткого торца ленты лежит в пределах от 0.2 м до 1.0 м.

9. Дорожная конструкция по п.6, отличающаяся тем, что дренажно-разделительная прослойка, выполнена или из геосинтетики, или из стеклосетки, или из нетканого материала.

10. Дорожная конструкция по п.6, отличающаяся тем, что в качестве несвязного грунта заполнения ячеек пространственного каркаса применен песок средней крупности или крупный, а в качестве несвязного материала промежуточного слоя - песчано-гравийная смесь.

11. Дорожная конструкция, содержащая грунт тела насыпи, поверх которого уложена дренажно-разделительная прослойка, пространственный каркас из полимерных лент, установленных на торцы и соединенных между собой с образованием ячеек заполненных несвязным грунтом, поверх пространственного арматурного каркаса уложен промежуточный слой несвязного материала, а на несвязный материал уложено грунтовое покрытие, отличающаяся тем, что пространственный арматурный каркас установлен на дренажно-разделительную прослойку, уложенную на земляное полотно, и состоит из продольных и поперечных относительно оси дороги полимерных лент, формирующих четырехугольные, преимущественно прямоугольные ячейки, продольные ленты имеют прорези, расположенные по длине продольной ленты с одинаковым шагом L_np между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу продольной ленты, поперечные ленты имеют прорези, расположенные по длине поперечной ленты с одинаковым шагом L_nn между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу поперечной ленты, при этом шаг L_np между центрами прорезей в продольных лентах равен или отличается от шага L_nn между центрами прорезей в поперечных лентах, продольные ленты размещены прорезями кверху, в которые вставлены соответственно поперечные ленты прорезями вниз, при этом концы каждой прорези как продольных, так и поперечных лент соединены между собой связями.

12. Дорожная конструкция по п.11, отличающаяся тем, что промежуточный слой несвязного материала имеет уклон на его верхней поверхности.

13. Дорожная конструкция по п.11, отличающаяся тем, что глубина каждой прорези в лентах, составляющих пространственный каркас равна половине ширины ленты b_л±5%, а ширина каждой прорези - не меньше, чем толщина ленты t _л, на участках лент между крайними прорезями и короткими торцами лент выполнены отверстия для установки крепежных элементов при сборке смежных каркасов, при этом ленты пространственного каркаса выполнены или с дренажными отверстиями, или без них, а расстояние от крайних прорезей до короткого торца ленты лежит в пределах от 0.2 м до 1.0 м.

14. Дорожная конструкция по п.11, отличающаяся тем, что дренажно-разделительная прослойка, выполнена или из геосинтетики, или из стеклосетки, или из нетканого материала.

15. Дорожная конструкция по п.11, отличающаяся тем, что в качестве несвязного грунта заполнения ячеек пространственного каркаса применен песок средней крупности или крупный, а в качестве несвязного материала промежуточного слоя - песчано-гравийная смесь.