Материал: m31283_2

где Н^ГР _рук – рекомендуемая рабочая отметка, м;

i_П – поперечный уклон покрытия (см. табл. 55);

В – ширина земляного полотна (см. табл. 47, 48);

i_об – поперечный уклон обочин, принимаемый на 10 - 30‰ больше поперечного уклона проезжей части;

l – ширина обочины (см. табл. 47, 48).

Н_а – минимальное возвышение поверхности дорожного покрытия по оси дороги над уровнем залегания грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод в зависимости от района строительства (рис. 113) и грунтов, из которых отсыпают земляное полотно (табл. 57).

Рис. 113. Карта дорожно-климатических зон

Таблица 57. Минимальное возвышение поверхности дорожного покрытия по оси дороги в зависимости от района строительства, грунтов, из которых отсыпают земляное полотно, и уровня залегания грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод

П р и м е ч а н и е. В числителе – минимальное возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых или длительно (более 30 суток) стоящих поверхностных вод, в знаменателе – над уровнем кратковременно (менее 30 суток) стоящих поверхностных вод.

Рекомендуемые рабочие отметки сравнивают по двум условиям и для дальнейшего проектирования выбирают большую из них.

Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля, независимо от метода проектирования, являются:

соблюдение технических норм проектирования (допустимые продольные уклоны, минимальные радиусы выпуклых и вогнутых кривых, шаг проектирования и т. д.);

ограничение длин участков с предельными уклонами;

ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака;

обеспечение минимальных объемов земляных работ и рационального распределения земляных масс;

прохождение линий через контрольные точки;

обеспечение зрительной правильности и ясности трассы;

повышение удобства и безопасности движения (эта задача решается совместно с проектированием плана трассы).

К положению проектной линии продольного профиля выдвигают ряд требований и условий со стороны автомобильного транспорта, технологических особенностей строительства и со стороны эксплуатации автомобильных дорог. Оптимальное положение проектной линии продольного профиля всегда отыскивают в рамках соответствующего комплекса технических ограничений, которые включают:

допустимые продольные уклоны: уклон ни в одной точке продольного профиля не должен превышать нормирующий СНиП (см. табл. 47, 48);

допустимую кривизну вертикальных кривых: радиусы вертикальных и вогнутых кривых ни в одной точке продольного профиля не должны быть меньше нормируемых (см. табл. 47, 48);

руководящую рабочую отметку: при проектировании продольного профиля на спокойных участках рельефа по огибающей необходимое возвышение бровки земляного полотна определяется из условий снегозаносимости или минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых и длительно стоящих поверхностных вод;

фиксированные контрольные точки: прохождение проектной линии через фиксированные контрольные точки, назначаемые по ситуационным особенностям, является обязательным;

ограничивающие точки и зоны: прохождение проектной линии продольного профиля допускается не ниже ограничивающих точек (это минимальные отметки над трубами, на мостах и путепроводах);

контурные ограничения - это ограничение высоты насыпей и глубины выемок при неудовлетворительных геологических, гидрологических, почвенно-грунтовых условиях;

наибольшие допустимые длины участков с предельными уклонами продольного профиля: длина таких участков нормируется СНиП в зависимости от категории дороги, радиуса кривой и алгебраической разности продольных уклонов;

наименьшие длины кривых одного знака (шаг проектирования).

При проектировании автомобильной дороги в продольном профиле используют три метода нанесения проектной линии:

1) графоаналитический;

2) аналитический;

3) метод тангенсов.

Более подробно с этими методами студенты ознакомятся на практических занятиях.

Общий критерий оптимальности при поиске положения проектной линии продольного профиля автомобильных дорог может быть представлен в следующем виде:

Р_ПР = К_ЗП+К_ИС+К_УКР+К_ОЗ+К_ДО+ ,

где Р_ПР – приведенные сопоставимые затраты;

К_ЗП – стоимость сооружения земляного полотна;

К_ИС – стоимость строительства искусственных сооружений;

К_УКР – стоимость укрепительных работ;

К_ОЗ – стоимость отчужденных земель, отведенных под земляное полотно автомобильной дороги;

К_ДО – стоимость устройства дорожной одежды;

Э ^t_СН – ежегодные затраты на снегоуборку;

Э ^t_ТР – ежегодные транспортные расходы;

Э ^t_в – народнохозяйственные расходы, связанные с затратами времени нахождения пассажиров в пути следования;

– потери, связанные с дорожно-транспортными происшествиями;

Е_НП – коэффициент приведения разновременных затрат.

2.3. Дорожные одежды. Искусственные сооружения на дорогах. Строительство автомобильных дорог

1. Дорожные одежды автомобильных дорог

Для обеспечения быстрого, удобного и безопасного движения автомобилей, независимо от погодных условий, на проезжей части автомобильных дорог устраивают дорожную одежду.

Дорожная одежда представляет собой конструкцию проезжей части, которая включает в себя несколько слоев из различных материалов.

Основные требования к дорожной одежде, обеспечивающие безопасное движение автомобилей с расчетными скоростями: необходимая прочность, ровность, шероховатость, беспыльность. В то же время дорожная одежда должна отвечать требованиям экономичности и надежности, обеспечивать возможность максимальной механизации строительства и быть технологичной.

В общем виде дорожная одежда состоит из трех основных конструктивных слоев: покрытие, основание, дополнительный слой основания (рис. 114).

Рис. 114. Схема конструкции дорожной одежды:

I – покрытие; II – основание; III – дополнительный слой основания; IV – грунт земляного полотна; 1 – слой износа; 2 - верхний слой покрытия; 3 – нижний слой покрытия; 4 – верхний слой основания; 5 - нижний слой основания.

Покрытие – верхний слой дорожной одежды, непосредственно воспринимающий многократно повторяющееся воздействие транспортных средств и погодно-климатических факторов и обеспечивающий безопасный проезд автомобилей с расчетными скоростями. Оно должно обладать хорошим сопротивлением износу и возникновению пластических деформаций от вертикальных и горизонтальных усилий. Необходимо, чтобы поверхность покрытия была ровной и обеспечивала хорошее сцепление с ней колес автомобиля. В пределах населенных пунктов покрытие должно отвечать повышенным требованиям бесшумности при движении, беспыльности, легкости очистки. Верхняя часть покрытия включает слой износа, периодически возобновляемый в процессе эксплуатации.

Основание состоит из нескольких слоев. Верхний слой, непосредственно подстилающий покрытие, делают из более прочных материалов, которые нередко обрабатывают вяжущими материалами.

Дополнительный слой основания играет роль морозозащитного и дренирующего слоя. К дополнительным слоям основания относят также гидро-, паро- и теплоизолирующие прослойки.

По способности воспринимать растягивающие усилия и накапливать пластические деформации, возникающие от действия нагрузок, дорожные одежды подразделяют на жесткие и нежесткие.

Жесткие дорожные одежды характеризуются тем, что один или два их слоя выполнены из цементобетона или железобетона и обладают сопротивлением изгибу и модулем упругости, практически не зависящим от температуры, влажности, скорости нагружения и малоизменяющимся в течение всего срока службы.

Нежесткие дорожные одежды – это одежды со слоями, устроенными из разного вида асфальтобетонов, из материалов и грунтов, обработанных битумом, цементом, известью и другими вяжущими материалами, а также из слабосвязанных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия и т. д.). На эти покрытия оказывают влияние влажность, температура, скорость нагружения.

Нежесткие дорожные одежды являются наиболее распространенными при строительстве сельских и внутрихозяйственных дорог.

По степени капитальности дорожные одежды классифицируются на капитальные, облегченные, переходные и низшие (табл. 58).

Таблица 58. Классификация дорожных одежд и покрытий (ОДН 218.146-01)

Конструирование дорожной одежды сводится к выбору типа покрытия, материалов для устройства ее слоев и размещения их в конструкции в такой последовательности, чтобы наилучшим образом проявились их грузораспределяющие и деформативные способности, а также прочностные и теплофизические свойства; установлению числа слоев и их ориентировочной толщины; назначению морозо- или теплозащитных мер, а также мер по повышению трещиностойкости и устойчивости к сдвигу слоев, чувствительных к тепловлажностным воздействиям.

Проектирование дорожной одежды представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции (системы дорожная одежда + рабочий слой земляного полотна) на прочность, морозоустойчивость и осушение с технико-экономическим обоснованием вариантов, с целью выбора наиболее экономичного в данных условиях.

Процедура конструирования дорожной одежды включает:

выбор вида покрытия;

назначение числа конструктивных слоев с выбором материалов для устройства слоев, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочной толщины;

предварительную оценку необходимости назначения дополнительных морозозащитных мер, с учетом дорожно-клима-тической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы увлажнения рабочего слоя на различных участках;

предварительную оценку необходимости мер по осушению конструкции, а также по повышению трещиностойкости конструкции;

оценку целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;

предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных условий.

При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами:

1. Тип дорожной одежды и вид покрытия, конструкция дорожной одежды в целом должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к дороге соответствующей категории, а также ожидаемым в перспективе составу и интенсивности движения, с учетом изменения интенсивности движения в течение заданных межремонтных сроков.

2. Конструкция дорожной одежды может быть типовой или разработанной индивидуально. При выборе конструкции дорожной одежды предпочтение следует отдавать проверенной на практике в данных условиях.

3. В районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, допускается применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты, свойства которых могут быть улучшены обработкой их вяжущими веществами. Одновременно надо стремиться к созданию конструкции, по возможности наименее материалоемкой.

4. Конструкция должна быть технологичной и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожно-строительных процессов.

Последовательность расчета дорожных одежд, согласно ОДН 218.046-01, следующая:

1. Расчет дорожной одежды по критерию упругого прогиба на основе зависимости требуемого модуля упругости конструкции от суммарного числа приложений нагрузки.

2. Расчет дорожной одежды, отвечающей критерию упругого прогиба с учетом механизма нарушения прочности, должен соответствовать двум независимым критериям:

критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям, отражающим условия ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций под воздействием многократных нагрузок;

критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки, отражающему сопротивление этих слоев усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их плотности и снижение распределяющей способности.

3. Расчет дорожной одежды по критерию тепло- и морозоустойчивости и по критерию пучинообразования.

Дорожные одежды переходного и низшего типов рассчитывают по упругому прогибу и по сдвигоустойчивости. Более подробно с расчетом дорожных одежд можно ознакомиться в ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд».