СИСТЕМА ПЛИТ СБОРНОГО ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ

Полезная модель относится к области дорожного строительства, а именно конструкциям сборных дорожных покрытий автомобильных дорог, стоянок, площадок складирования.
Известны различные конструктивные решения сборных дорожных покрытий. В известной конструкции сборного дорожного покрытия (см., например, авторское свидетельство СССР №1520173, кл. Е01С 5/20, 1987 г.) на песчаное основание уложены продольные и поперечные гибкие полосы из непроницаемого для песка материала, плоские упругие элементы, расположенные между гибкими полосами, и железобетонные плиты сборного покрытия. Гибкие полосы расположены под продольными и поперечными стыками плит покрытия, а плоские упругие элементы могут быть снабжены по их периметру анкерными стержнями, направленными перпендикулярно плоскости упругих элементов.
Однако, известная конструкция недостаточно обеспечивает передачу нагрузки с одной плиты на другую, что приводит к неравномерной осадке и смещению плит относительно друг друга, ухудшению ровности покрытия.
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является железобетонная плита сборного дорожного покрытия (см. патент РФ №2371536, Е01С 5/10). Железобетонная плита прямоугольной или квадратной формы для сборного дорожного покрытия включает предварительно напряженную арматуру, стальную сетку, размещенную в двух уровнях, и сквозные пустоты - каналы для пропуска и последующего натяжения канатов, при этом выходы и входы сквозных каналов в торцы плиты снабжены посадочными гнездами, выполненными в виде цилиндрических, квадратных или прямоугольных углублений, а каналы выполнены с футеровкой в виде оребренных пластмассовых или металлических трубок. Скрепление железобетонных плит осуществляют стягиванием в пакеты, содержащие от 5 до 20 плит стальными канатами с последующим натяжением с усилием от 5 до 30 тс на каждый канат, при этом между торцами плит на канаты надевают упругие элементы, стальные канаты размещают в сквозных каналах, расположенных в средней части плит, а концы канатов после натяжения закрепляют анкерами в крепежных полостях крайних в пакетах плит с омоноличиванием полостей бетоном.
К недостаткам известного технического решения можно отнести то, что не предусмотрена фиксация контактирующих торцов плит от взаимных перемещений. Известно, что наибольшие динамические нагрузки приходятся на стыки плит и, когда от ударов и колебаний происходит местная просадка балласта, это приводит к истиранию канатов на границах плит и их разрушению.
Упругие элементы, надетые на стягивающие канаты, не позволяют контактировать торцам смежных плит, обеспечивая гарантированный зазор. В условиях реальной эксплуатации, учитывая постоянные взаимные динамические смещения торцов плит, неизбежно разрушение свободно залитого заполнителя (герметика), попадание в зазор загрязнений и влаги с последующим размораживанием и ускоренным износом поверхности стыка.
Кроме того, автор не предусматривает соединения пакетов плит между собой в непрерывную дорогу.
Задача предлагаемой полезной модели - повышение эксплуатационных характеристик и долговечности дорожного покрытия, ускорение строительных работ, минимизации объемов и материалоемкости работ по строительству дорог.
Поставленная задача решается системой плит сборного дорожного покрытия для строительства дорог, включающей последовательно размещенные железобетонные предварительно напряженные плиты прямоугольной формы, стянутые в пакеты напряженными канатами, размещенными в каналах в теле плит, упругие элементы в стыках плит, согласно полезной модели, по периметру каждой плиты выполнен полуцилиндрический паз, а упругий элемент выполнен в виде непрерывного на всю длину стыка плиты полимерного, например, резинового элемента Ф-образного сечения, причем соединительные плиты, размещаемые по границам пакета, выполнены с карманами на поверхности плиты, в которых помещены клиновые анкеры, соединенными с продольными каналами для стягивающих канатов, образованными гладкостенными металлическими трубками, а основные плиты пакета выполнены со сквозными продольными и поперечными каналами, образованными при помощи гладкостенных пластмассовых трубок, размещенных в теле плиты, при этом концы продольных канатов смежных пакетов закреплены на разграничивающих пакеты соединительных плитах.
Возможно выполнение системы с упругим элементом с металлической арматурой, занимающей объем в центральной части Ф-образного сечения, что вследствие увеличения жесткости дополнительно повышает степень взаимной фиксации торцов смежных плит.
Возможно выполнение верхней рабочей поверхности плиты рифленой или с отформованным на ней при изготовлении плиты слоем бетона повышенной стойкости к истиранию.
Приведенные в заявляемом техническом решении существенные отличия обеспечивают достижение поставленной цели.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения является:
- выполнение по периметру плиты полуцилиндрического паза, что обеспечивает соединение плит как по длине (в пакеты), так и возможность "сшивать" из параллельно уложенных пакетов площадку - в плитах есть каналы не только продольные, но и поперечные, в пазы на продольных торцах так же закладывают фасонный упругий элемент, как и по поперечным торцам;
- выполнение упругого элемента в виде непрерывной, на всю поверхность торца, пластины упругого полимера с полуцилиндрическими выступами. При этом стягивающее усилие канатов распределится по всей площади торца, исключив высокое контактное давление, возможное при непосредственной стыковке бетонных плит. Зазор между плитами будет заполнен, что исключит попадание загрязнений и влаги, защищая стык от износа и размораживания. Упругий элемент входит своими полуцилиндрическими выступами в полуцилиндрические пазы торцов плит, и, кроме усилий сжатия от стягивающих канатов, начинает воспринимать напряжения среза, возникающие в стыке при перекатывании колеса транспорта через стык плит и просадке одного торца относительно другого. В этом случае канатам нагрузка на срез не передается, их износ от истирания исключен. Кроме того, для повышения жесткости на срез и экономии резины в упругий элемент может быть помещена металлическая арматура, занимающая объем в средней части Ф-образного сечения (например, заглушенная по концам труба);
- выполнение системы их двух типов плит. Плита основная конструктивно подобна звену браслета или бусине, в каналы которой продеваются стягивающие канаты, а плита соединительная имеет продольные каналы не напроход, а с выходом на верхнюю рабочую поверхность плиты, в карманы (пустоты) для размещения клиновых анкеров, закрепляющих канаты в натянутом состоянии. Соединительные плиты располагаются по концам пакета, собранного из основных плит. Чтобы нарастить настил в длину, для получения собственно дороги, к имеющейся соединительной плите уже смонтированного пакета укладывают несколько основных плит, завершая пакет соединительной. Далее натягивают канаты от соединительной плиты, находящейся в средине настила к соединительной плите, уложенной последней. Такие циклы повторяют необходимое количество раз, получая прямолинейный участок дороги, в котором все плиты стянуты в пакеты, а пакеты соединены между собой. Таким образом, предложенное техническое решение предусматривает секционирование с независимыми канатами в каждом пакете, но и пакеты соединены между собой, что обеспечивает постоянные высокие характеристики покрытия по всей длине и высокую ремонтопригодность, конструктивно обеспечивая возможность замены поврежденной плиты с ослаблением канатов только одного пакета. В рассматриваемой конструкции бетон имеет достаточный запас прочности на сжатие, а дополнительные усилия сжатия от напряженных канатов позволяют повысить несущую способность плиты, компенсируя растягивающие усилия по нижней поверхности плиты, возникающие вследствие эксплуатационных нагрузок;
- предложенные плиты могут иметь рифленую верхнюю поверхность для улучшения сцепления с колесами транспорта или с дополнительным противоизносным покрытием из асфальтобетона.
- при изготовлении плиты можно отформовать поверхностный слой рабочей поверхности из цементобетона иного состава, с повышенной стойкостью на истирание;
- применение образующих каналы для стягивающих канатов гладких трубок, а не рифленых, удешевляет конструкцию и упрощает операцию проталкивания каната сквозь каналы уложенных последовательно на длине 40…60 метров плит, что и так возможно только с применением специального устройства.
В результате проведенных патентных исследований не выявлено аналогичных технических решений, характеризуемых заявляемой совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод, что заявляемое решение обладает «новизной». Поставленная задача решается без применения специальных материалов и технологий, т.е. техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».
Все это обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик и долговечности дорожного покрытия.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 - приведен общий вид системы плит; на фиг.2 - основная плита; на фиг.3 - соединительная плита, на фиг.4 вид. А на фиг.3; на фиг.5 сечение В-В на фиг.3; на фиг.6 - вид Б на фиг.1; на фиг.7 - разрез упругого элемента с арматурой в виде заглушенных отрезков металлических труб.
Пакет плит включает основные плиты 1 и соединительные плиты 2, расположенные по границам пакета, плиты стянуты канатами 3. Плиты имеют предварительно напряженную продольную и поперечную арматуру (пруток, периодический прокат) и дополнительную арматуру из сетки. Плиты на рабочей поверхности имеют рифление для повышения сцепления с колесами транспорта или с покровным слоем асфальтобетона. Возможно изготовление плит с поверхностным слоем бетона, обладающим повышенной стойкостью к истиранию.
В основные плиты 1 (см. фиг.2) вдоль по плоскости симметрии при изготовлении забетонированы четыре пластмассовых трубки, образующие продольные каналы 4, через которые при строительстве прокладываются стягивающие стальные канаты 3. При помощи этих канатов 3 плиты 1 по 8…10 штук стягиваются в пакеты, подобно звеньям браслета.
Плиты соединительные 2 (фиг.3) имеют такие же размеры, как и основные плиты 1, эти плиты укладываются по границам пакетов. На плите 2, на рабочей поверхности, имеются карманы 5, в которые выходят стальные трубки 11 для размещения канатов 3. Стальные трубки 11 образуют продольные каналы плиты 2. В карманах 5 размещаются клиновые анкеры 6 (см. фиг.5) для закрепления канатов 3. Поперечные каналы 12 плиты 2 образованы пластиковыми трубками.
По периметру каждой плиты 1, 2 выполнен полуцилиндрический паз 7 (см. фиг.4). Упругие, например, резиновые, элементы 8 закладывают между торцами смежных плит по всей поверхности торцов (см. фиг.6), чтобы распределить контактные напряжения, т.к. без таких прокладок из-за высоких контактных напряжений, вызванных невозможностью получения абсолютно плоских сопрягаемых поверхностей, бетон начал бы крошиться и трескаться. Упругий элемент 8 представляет собой пластину шириной 140 мм и толщиной около 15 мм по всей длине торца, в которой предусмотрены отверстия для пропуска стягивающих канатов. На самой пластине из упругого полимера, например, резины, с обеих сторон предусмотрены полуцилиндрические валики 9. Таким образом, в сечении упругий элемент 8 напоминает букву «Ф». Выступающие валики 9 по форме и размерам укладываются в пазы 7 на торцах плит и играют роль шпонки, не позволяя торцам под воздействием эксплуатационной нагрузки на плиты взаимно смещаться по вертикали. Детали могут изготавливаться из имеющейся резиновой смеси, которая в атмосферных условиях сохраняет работоспособность 30 лет.
Кроме того, для повышения жесткости конструкции на срез и экономии упругого полимера в упругий элемент 8 может быть помещена металлическая арматура (см. фиг.7), занимающая объем в средней части Ф-образного сечения (например, отрезки трубы, заглушенные по концам).
Плиты 1 имеют и поперечные каналы 10 для стягивающих канатов 3, что позволяет стянуть несколько «пакетов», уложенных параллельно, образовав площадку (см. фиг.2). Поперечные каналы 10 карманов на поверхности плит не имеют, их анкеры размещаются на боковых торцах плит по границам площадки.
Укладку плит производят следующим образом:
Выполняется основание дороги, исходя из геологии, топографии, розы ветров, количества осадков, глубины залегания грунтовых вод и применяемых материалов. Под плиту выполняется подготовка из песка, который следует разровнять и накрыть полиэтиленовой пленкой, чтобы отсечь поступление влаги из грунта. Сначала укладывается соединительная плита 2. К ней через упругий элемент 8 укладывается основная плита 1. И таким образом укладывается цепочка из 6…8 основных плит 1, после чего в конце пакета кладется соединительная плита 2. Плиты следует укладывать точно, чтобы отверстия для прокладки канатов 3 совпали.
При помощи существующего проталкивающего устройства стягивающий канат подается сквозь канал до появления его конца в кармане соединительной плиты. После этого на конец каната 3 надевают клиновой анкер 6, который закрепляется натяжением каната 3 при реверсировании хода проталкивателя. После монтажа канатов 3 с анкерами 6 во все четыре канала пакета выполняется натяжение канатов и закрепление на их концах в напряженном состоянии клиновых анкеров 6 при помощи существующего гидравлического оборудования.
По окончании натяжения концы канатов 3 обрезаются, а карманы 5 замоноличиваются бетоном или эпоксидным компаундом для обеспечения ровной поверхности плиты и консервации самого анкера 6.
Таким образом, собирают участок покрытия длиной 40…60 метров. К нему можно пристыковать следующий пакет. Для этого в таком же порядке выкладывают цепочку из основных плит 1, завершая ее соединительной плитой 2. После натяжения канатов 3 этого пакета он окажется стянутым и пристыкованным к соседнему пакету посредством соединительной плиты 2.
Если уложить параллельно несколько пакетов, то их можно соединить в площадку, воспользовавшись поперечными каналами 10 в плитах 1 и 12 в плитах 2 с применением тех же комплектующих и оборудования.
Технология, обеспечиваемая предлагаемой полезной моделью, позволяет вести монтаж сборного дорожного покрытия на заранее подготовленное основание круглогодично.