Дорожная одежда
ДОРОЖНАЯ ОДЕЖДА
Дорожные условия эксплуатации и требования к конструкции автомобилей.Дорожные одежды
Дорожная одежда представляет собой укрепленную часть автомобильной дороги, предназначенную для сообщения ей необходимой прочности, ровности, обеспечения хорошего сцепления колес автомобиля с дорогой и наименьшего сопротивления движению автомобилей. Дорожная одежда проектируется как многослойная конструкция, с использованием в отдельных ее слоях материалов различной прочности в соответствии с действующими нагрузками от проезжающих автомобилей и влиянием природных факторов.
Верхний слой дорожной одежды — покрытие подвергается непосредственному воздействию вертикальных и горизонтальных усилий от транспорта, а также атмосферному и поэтому устраивается из наиболее прочных каменных материалов, обычно с введением вяжущих веществ, повышающих их связность, уменьшающих износ и придающих дорожной одежде водонепроницаемость. Покрытие обеспечивает необходимые эксплуатационные качества дороги: ровность поверхности, износостойкость, прочность, высокий коэффициент сцепления, способствует удовлетворению санитарно-гигиенических требований, т.е. легкости удаления пыли, грязи, бесшумности движения. В конструкции покрытия, кроме, основного слоя, может предусматриваться периодически восстанавливаемый в процессе эксплуатации слой износа.
Основание — нижняя несущая часть дорожной одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами, и предназначенная для передачи и распределения нагрузки на нижележащий грунт земляного полотна. Оно не подвергается непосредственному воздействию усилий от проезжающих автомобилей и влиянию атмосферных факторов и поэтому устраивается из материалов менее прочных, чем покрытие. В случае устройства основания из нескольких слоев для верхних используются более прочные материалы.
Третий слой дорожной одежды — грунт земляного полотна (подстилающий грунт) — представляет собой тщательно уплотненные и спланированные верхние слои земляного полотна. Он воспринимает распределенную вышележащими слоями нагрузку от проезжающих автомобилей и должен удовлетворять достаточно высоким требованиям в отношении однородности, сопротивления внешним нагрузкам, постоянства водного режима.
Транспортно-эксплуатационные качества дорожных одежд (допускаемая скорость движения, удобство движения и т.д.) определяются в первую очередь видом покрытия. Дорожные одежды подразделяются на капитальные, облегченные, переходные и низшие. К каждому из названных типов дорожных одежд относятся покрытия различных видов .
Цементобетонные покрытия состоят из отдельных прямоугольных плит (размер в плане 3…4х6…7 м при толщине 18..-24 см), между которыми устраивают швы, необходимые для компенсации изменений длины плит при колебаниях температуры.
Для обеспечения совместной работы плит при проезде транспортных средств, а также для предотвращения их взаимного смещения по вертикали в швы вводят металлические штыри, соединяющие плиты, но не препятствующие их горизонтальным смещениям при температурных деформациях. Цементобетонные дороги выполняют путем заливки плит на месте или из готовых плит, что позволяет практически полностью механизировать их строительство. С помощью современной высокопроизводительной техники можно укладывать 800… 10 000 м бетонных покрытий в день. Недостатком таких дорог является то, что через швы в основание дорожной одежды может проникать влага. Кроме того, несмотря на высокую прочность бетонных плит, их нужно укладывать на прочные основания, так как при укладке непосредственно на грунт в плитах в результате многократных упругих деформаций появляются трещины.
Из применяемых дорожных покрытий асфальтобетонное имеет высокие транспортно-эксплуатационные характеристики. Оно обладает высокой прочностью, имеет ровную поверхность с малым сопротивлением движению, необходимой шероховатостью при соответствующем составе каменного остова, гигиенично (легко удаляется грязь, пыль), хорошо поглощает толчки, удары, снижает шум. Такое покрытие может состоять из двух-трех слоев асфальтобетона, уложенного на прочное каменное основание (рис. 2.8). Асфальтобетон — строительный материал из каменного остова (щебня или гравия) и песка, связанных между собой смесью тонкого минерального порошка и битумом.
Щебеночные и гравийные покрытия, обработанные вяжущими материалами, представляют собой слой щебня или гравия, в который для повышения сцепления отдельных каменных частиц между собой вводят различными способами (смешением в специальных установках, пропиткой и др.) органические вяжущие, что обеспечивает покрытию достаточную прочность, водостойкость.
Щебеночные, гравийные, шлаковые покрытия (без обработки вяжущими материалами) характеризуются малым сопротивлением изнашиванию, так как горизонтальные силы, возникающие при движении автомобилей, разрушительно действуют на верхний слой вследствие слабого сцепления между каменными частицами, из которых он состоит. Поэтому покрытия этого типа применяют при малой интенсивности движения, а чаще используют как несущий слой под более совершенные покрытия.
Покрытия низшего типа — из грунтов, укрепленных различными местными материалами, применяют в качестве временных на дорогах IV и V категорий. Добавка песка, гравия и других зернистых материалов в глинистые грунты увеличивает сопротивляемость нагрузкам таких покрытий при увлажнении.
В качестве оснований дорожных одежд в зависимости от вида покрытий применяют конструктивные слои из бетона, щебня, гравия, грунта и других местных материалов с обработкой вяжущими материалами или без нее .
Одной из основных транспортно-эксплуатационных характеристик дорожного покрытия является его ровность. Ее принято оценивать с помощью коэффициента ровности, представляющего отношение суммы высот неровностей покрытия на данном участке дороги к его длине. Коэффициент ровности определяется как сумма вертикальных перемещений оси автомобиля при ходе сжатия подвески (в сантиметрах) на 1 км с помощью толчкомера. Последний состоит из вертикальной зубчатой рейки, соединенной в нижней части через шаровой шарнир с осью автомобиля и находящейся в зацеплении с зубчатым колесом, которое через храповую муфту передает движение счетчику. Последний благодаря муфте поворачивается в одну сторону и регистрирует таким образом сумму вертикальных перемещений оси при ходе сжатия рессор. Покрытия различных типов имеют разные коэффициенты ровности. Так, для новых асфальтобетонных покрытий он составляет 25…50 см/км, для цементобетонных — 50… 100 см/км (влияет наличие поперечных швов).
От ровности покрытия существенно зависит скорость движения (рис. 2.9): На дорогах с неровными покрытиями скорость автомобиля определяется не его динамическими качествами, а плавностью хода в связи с необходимостью обеспечить сохранность груза, самого автомобиля и комфортабельность поездки.
Тип покрытия (в основном его ровность) влияет также на срок службы автомобилей, определяя во многом режим работы его агрегатов, механизмов. Проф. Е.С. Кузнецов приводит следующие данные .
Автомобили, предназначаемые для эксплуатации на дорогах с низкими параметрами ровности дорожного покрытия, должны конструироваться с повышенным запасом прочности деталей, что ведет, естественно, к увеличению их собственной массы и ухудшению таких эксплуатационных качеств, как использование массы, топливная экономичность.
Ниже приведены транспортно-эксплуатационные характеристики основных типов покрытий в сравнении с асфальтобетонным.
..