КОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Полезная модель относится к строительству автомобильных дорог и может быть использована при проектировании, укладке и реконструкции дорог общего пользования, городского и промышленного транспорта.
Известна конструкция автомобильной дороги (RU 2040626, E01C 900 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 дорожного покрытия и подстилающего слоя.
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 слой, основной слой и асфальтовое дорожное покрытие. Связующие добавки повышают прочность дорожной одежды как за счет усиления связей между отдельными конструктивными слоями, так и внутри каждого слоя между частицами самого материала. Но закономерность распределения напряжений по высоте поперечного 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 под действием сдвигающих напряжений растрескивается и выкрашивается раньше других слоев.
Недостаток конструкции прототипа заключается в том, что принятые в нем мероприятия по усилению всей дорожной одежды в целом не в полной мере учитывают особые условия работы ее покрытия, как конструктивного элемента, непосредственно взаимодействующего с колесами подвижного состава.
При работе над полезной моделью решалась задача увеличения срока службы автомобильной дороги за счет повышения прочности ее покрытия при работе на сдвиг.
Технический результат обеспечивается тем, что в конструкции автомобильной дороги, включающей естественное грунтовое земляное полотно, подстилающий слой, основной слой и асфальтовое дорожное покрытие, между основным слоем и дорожным покрытием уложена геосетка, в которую вмонтированы своими торцами упругие элементы цилиндрической формы, направленные вертикально вверх и замоноличенные в дорожном покрытии так, что поверхность дороги на уровне верхних торцов упругих элементов и сами и торцы этих элементов накрыты слоем смеси асфальта с гранитной крошкой.
Сущность предлагаемого технического решения разъясняется с помощью чертежа, на котором приведен продольный разрез дороги с эпюрой распределения действующих в ней касательных напряжений t.
Конструкция автомобильной дороги включает в себя естественное грунтовое земляное полотно 1, подстилающий слой, 2 и основной слой 3 слои, и дорожное покрытие 4. Между основным слоем 3 и дорожным покрытием 4 уложена геосетка 5, в которую вмонтированы своими торцами 6 упругие элементы 7 цилиндрической формы, направленные вертикально вверх и замоноличеные в дорожном покрытии 4 так, что поверхность дороги на уровне 8 верхних торцов 9 упругих элементов 7 и сами их торцы 9 накрыты слоем h смеси асфальта с гранитной крошкой, предназначенным для периодического восстановления этого слоя по мере его истирания.
max
т
t
Устройство работает следующим образом. В результате сцепления с дорогой проходящих по ней колес 10 в дорожном покрытии 4 возникают касательные напряжения t. Для примера, под колесом 10 приведена эпюра распределения этих напряжений t в дорожном покрытии 4 в случае отсутствия в нем упругих элементов 7. При движении колеса 10 в режиме разгона эти напряжения t работают на сдвиг асфальтового слоя покрытия 4 в направлении противоположном движению автомобиля а в режиме торможения совпадают с направлением движения. В том и другом случае они принимают максимальное значение t в месте контакта колеса с дорогой, где при отсутствии упругих элементов 7 они могут превышать предел t текучести асфальта. На нашей эпюре данный предел показан размерной стрелкой t. Ниже этой стрелки в материале дорожного покрытия 4 происходят только упругие деформации, которые исчезают после снятия нагрузки. Материал, расположенный выше стрелки, претерпевает не только упругие, но и остаточные деформации. Идет накопление сдвигов в верхней части дорожного покрытия 4, что ведет к его расслоению и нарушению связей с соседними участками. Именно с поверхности дорожного покрытия начинается развитие эксплуатационных дефектов (образование трещин, выкрашивание и истирание материала), от которых в конечном счете сокращаются сроки эксплуатации автодороги.
В предлагаемой конструкции в состав дорожной одежды включены упругие элементы 7, которые принципиально меняют кинетику ее износа. Вертикальное расположение этих элементов 7 предотвращает возможность расслоения материала покрытия 4 по всей его толщине. При сдвиге поверхности покрытия под проходящим колесом 10 упругий элемент 7 претерпевает деформацию изгиба в ту же сторону, куда происходит сдвиг, как это показано пунктиром, а после прохода колеса элемент 7 выпрямляется за счет собственных сил упругости, возвращая на место материал покрытия 4, входящий с ним в контакт. Никакого накопления остаточных деформаций сдвига не происходит. Трещины не образуются. А поверхностный слой h из смеси асфальта с гранитной крошкой, периодически заменяемый по мере износа, надежно защищает от истирания поверхность дорожного покрытия 4 и торцы 9 упругих элементов 1, За счет этих факторов продолжительность эксплуатации автомобильной дороги увеличивается, по предварительным расчетам, не менее, чем вдвое.