ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ ПЛИТА СБОРНОГО ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ
REINFORCED CONCRETE PLATE OF ASSEMBLED ROAD CARPET

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям железобетонных плит покрытий автомобильных дорог, аэродромных полос, автостоянок, различных площадок, и предназначено для быстрого возведения сборных дорожных покрытий широкого назначения.
Известна предварительно напряженная дорожная плита, включающая продольную предварительно напряженную стержневую арматуру и арматурные каркасы (см., например, авторское свидетельство СССР №1661260, кл. Е01С 5/00, 1988 г.). В известной конструкции дорожной плиты арматурные каркасы выполнены в виде спиральных элементов, расположенных параллельно продольной и поперечной осям плиты, а продольная предварительно напряженная арматура пропущена внутри соответствующих спиральных элементов. Преднапрягаемая арматура, устанавливаемая в верхней и нижней зонах дорожной плиты, воспринимает растягивающие усилия, которые могут возникать при знакопеременной нагрузке на плиту в ее верхней и нижней части, а спиральная арматура, навитая на преднапряженные арматурные стержни, повышает прочностные и деформативные свойства бетона плиты за счет эффекта косвенного армирования.
Однако сложность изготовления и монтажа армирующего каркаса известной конструкции дорожной плиты, повышенная металлоемкость плитного каркаса снижают эффективность применения такой плиты.
В другой известной конструкции дорожной плиты внутри плиты расположены анкеры, размещенные в два ряда по высоте, а также непрерывно замкнутая напрягаемая струнная арматура (см., например, авторское свидетельство СССР №1813823, кл. Е01С 5/10, 1989 г.). Для обеспечения совместной работы арматуры верхнего и нижнего ряда внутренние анкеры этих рядов соединены между собой тягами с пальцами, а дополнительное стягивание этих анкеров с помощью болтов позволяет соединить железобетонные плиты друг с другом с образованием сборного дорожного покрытия.
Такая конструкция преднапряженной дорожной плиты отличается пониженной металлоемкостью, улучшенными строительно-техническими свойствами, что, однако, достигается за счет повышенной сложности конструктивного и технологического исполнения, в частности необходимости достаточно сложной в конструктивном исполнении укладки прядевой арматуры и пучков проволочных нитей.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является предварительно напряженная дорожная плита, включающая напрягаемую и ненапрягаемую арматуру, сквозные пустоты - каналы внутри плиты для пропуска напрягаемой арматуры (см., например, книгу Могилевича В.М. и др. «Сборные покрытия автомобильных дорог». - М.: Высшая школа, 1972 г., с.37-42). Известная плита армирована в продольном направлении двухрядной напрягаемой стержневой арматурой, а в поперечном направлении - ненапрягаемой стержневой арматурой и холоднотянутой проволокой. Кроме того, плита имеет два поперечных канала для пропуска стержневой или пучковой арматуры и последующего ее напряжения в процессе монтажа покрытия. На торцовых гранях плиты предусмотрены выпуски рабочей арматуры для соединения смежных плит между собой после их укладки.
Применение известной преднапряженной железобетонной дорожной плиты позволяет существенно снизить расход арматуры на ее изготовление за счет использования высокопрочной арматуры в сравнении с приведенными выше аналогами, повысить прочность и трещиностойкость дорожного покрытия благодаря стягиванию плит арматурой, пропущенной через поперечные сквозные каналы.
Однако соединение плит в сплошное дорожное покрытие только с помощью выпусков рабочей арматуры на торцовых гранях не обеспечивает достаточной прочности соединения плит друг с другом, что приводит к относительному смещению плит по вертикали, прогибам покрытия под воздействием значительной подвижной нагрузки, сложности антикоррозийной защиты свариваемой арматуры и, как следствие, разрушению дорожного покрытия.
Цель предлагаемого изобретения - ускорение строительства дорожных покрытий, повышение их грузоподъемности, надежности и долговечности.
Поставленная цель достигается тем, что в железобетонной плите прямоугольной или квадратной формы для сборного дорожного покрытия, включающей предварительно напряженную арматуру, стальную сетку, размещенную в двух уровнях, и сквозные пустоты - каналы для пропуска и последующего напряжения арматуры, сквозные каналы расположены вдоль плиты параллельно ее боковым сторонам и друг другу на расстоянии между каналами в пределах от 0,7 до 2,0 м и от края плиты на расстоянии, равном одной-трем толщинам плиты; причем в своей верхней части каналы соприкасаются со средней горизонтальной секущей плоскостью плиты, а диаметр в свету сквозных каналов выбран в пределах от 0,1 до 0,2 толщины плиты; при этом выходы и входы сквозных каналов в торцы плиты снабжены посадочными гнездами, выполненными в виде цилиндрических, квадратных или прямоугольных углублений с площадью поперечного сечения, составляющей от 4-х до 20-ти площадей поперечного сечения сквозных каналов, и глубиной от 0,2 до 0,3 толщины плиты, а каналы выполнены с футеровкой в виде оребренных пластмассовых или металлических трубок. Кроме того, при изготовлении аэродромных покрытий, автостоянок, широкополосных дорог и различных площадок плиты дополнительно снабжены сквозными каналами, размещенными в верхней половине плиты таким образом, что их нижняя часть соприкасается со средней горизонтальной секущей плоскостью плиты, а ориентируют сквозные каналы перпендикулярно аналогичным в нижней половине плиты; часть плит также снабжена прямоугольными или квадратными крепежными пустотами, открытыми с верхней поверхности плиты и расположенными симметрично сквозным каналам с соотношением длины и ширины сторон, выбранным в пределах от 1:1 до 1:4 толщины плиты, при этом глубины крепежных пустот ограничены снизу средним сечением проходящих сквозных каналов, а сама плита выполнена из бетона марки не ниже В 35.
Предлагаемая предварительно напряженная железобетонная плита сборного дорожного покрытия изображена на фиг.1 (вид в плане); на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - крепежный анкер.
Железобетонная плита 1 сборного дорожного покрытия содержит стальной армирующий каркас 2 в виде проволочных сеток и преднапряженных арматурных стержней, размещенных в два ряда (в верхней и нижней частях плиты), сквозные пустоты - каналы 3 с посадочными гнездами 4, расположенные вдоль плиты параллельно ее боковым сторонам и друг другу на расстоянии между каналами, составляющем от 0,7 до 2,0 м (по осям), и от края плиты на расстоянии, равном одной - трем толщинам плиты. В верхней своей части сквозные каналы 3, выполненные с футеровкой 5 в виде оребренных пластмассовых или металлических трубок, соприкасаются с горизонтальной секущей плоскостью плиты, проходящей через продольную ось плиты, а диаметр каналов в свету составляет от 0,1 до 0,2 толщины плиты. Футеровку 5 изготавливают путем закладывания пластмассовых или металлических трубок в бетонную смесь при формовке плит.
Стальной армирующий каркас включает металлическую сетку, например С-1 d5 B-500, 200×200, и напрягаемые арматурные стержни диаметром 10-14 мм (фиг.2).
При изготовлении аэродромных покрытий, широкополосных дорог, автостоянок и различных площадок плита может быть дополнительно снабжена сквозными каналами, размещенными в верхней половине плиты таким образом, чтобы их нижняя часть соприкасалась со средней горизонтальной секущей плоскостью плиты, но при этом ориентируют эти сквозные каналы перпендикулярно аналогичным сквозным каналам, расположенным в нижней половине плиты.
Выходы и входы каналов 3 в торцах плит снабжены посадочными гнездами 4 в виде цилиндрических, квадратных или прямоугольных углублений. Через каналы 3 протягиваются напрягаемые стальные канаты 6 с упругими элементами 7, надетыми на канаты между торцами плит и помещенными своими основаниями в посадочные гнезда 4. На верхней поверхности отдельных плит расположены прямоугольные или квадратные крепежные пустоты 8, открытые с верхней поверхности плиты, расположенные симметрично сквозным каналам 3 и сообщающиеся с ними. Причем соотношение длины и ширины сторон крепежных пустот 8 выбрано в пределах от 1:1 до 1:4 толщины плиты, а глубина крепежных пустот ограничена снизу средним сечением проходящих сквозных каналов 3. Такие пустоты предназначены для протягивания стальных канатов 6 и скрепления их с крепежными анкерами 9 (фиг 1, 2, 3). Боковые грани плит могут быть выполнены шпунтовыми, причем шпунты имеют предпочтительно трапециевидную форму. В случае изготовления шпунтовых граней посадочные гнезда формируют в средней части поверхности шпунта с защищаемыми параметрами посадочных гнезд.
Для обеспечения требуемых физико-технических показателей (прочности, морозостойкости, долговечности и др.) плиту изготавливают из бетона марки не ниже В 35.
Приведенные параметры изготовления предлагаемой железобетонной плиты сборного дорожного покрытия обеспечивают достижение поставленной цели. За пределами, указанными в заявляемом решении, цель не достигается.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что оно позволяет осуществить быстрый монтаж дорожного покрытия путем сборки с помощью стягивающих стальных канатов преднапряженных железобетонных плит в пакеты дорожных покрытий в условиях строительной площадки. При этом на стальные канаты между укладываемыми и стягиваемыми плитами надевают упругие, предпочтительней, резиновые элементы, закрепляемые в посадочных гнездах-углублениях, благодаря чему стянутые с помощью этих канатов преднапряженные бетонные плиты образуют равномерное дорожное покрытие с высокой изгибной прочностью, при этом бетон плит работает их полным сечением.
Изготовление преднапряженных плит по предлагаемому техническому решению может быть реализовано на заводах сборного железобетона или на технологических линиях по безопалубочной формовке преднапряженных железобетонных плит типа Спанкрит или Тенсиланд. Применение бетона марки не ниже В 35 позволяет обеспечить необходимый комплекс строительно-технических свойств плит по несущей способности и прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и долговечности.
Габариты предлагаемых плит целесообразно выбирать в зависимости от задаваемых характеристик дорожных сборных покрытий с шириной около 2 м, длиной 6-7 м и толщиной от 0,14 до 0,18 м. Масса таких плит доступна для обычной дорожной техники и колеблется в пределах 4-6 т.
Монтаж предлагаемого сборного дорожного покрытия осуществляют следующим образом. На заранее подготовленное основание (грунтовое, песчаное или щебеночное) раскладывают предварительно напряженные железобетонные плиты 1, соединяя их между собой гранями и, таким образом, строго фиксируя плиты по отношению друг к другу, одновременно располагая их таким образом, чтобы сквозные каналы 2 в плитах были соосны друг другу.
Затем через каналы 2 протягивают стальные канаты 5, надевая на канаты между плитами упругие элементы 6 в виде, например, цилиндров с помещением их в посадочные гнезда-углубления 4 в торцах плит. С помощью домкратов производят натяжение стальных канатов 5 и соединение плит друг с другом с зазором. Концы стальных канатов продевают в прямоугольные полости в концевых крепежных плитах, стягиваемых в пакет сборного покрытия, где концы стальных канатов после натяжения закрепляют анкерами и полости омоноличивают бетоном. Швы между плитами заделывают асфальтом или любым герметизирующим материалом на битумной или другой основе. На готовую бетонную поверхность сборного дорожного покрытия укладывают асфальт или асфальтобетон.
Предлагаемая преднапряженная железобетонная плита для строительства сборных покрытий автомобильных дорог, аэродромных дорожных покрытий, автостоянок и других грузонапряженных дорожных покрытий позволяет повысить прочность и несущую способность покрытий благодаря стягиванию стальными канатами бетонных плит, осаживающихся под нагрузками и способных эффективно гасить периодические нагрузки. Это весьма важно, особенно в связи с принятым Росавтодором решением об увеличении проектных нагрузок при строительстве дорог до 11,5 тонн на ось. Новое техническое решение позволяет оперативно монтировать длинномерные конструкции из разработанных плит, которые обеспечивают равномерную передачу подвижных нагрузок на основную площадку земляного полотна, невзирая на вспучивание или осадку части полотна, возникающие при традиционной укладке пути.
Заявляемое техническое решение позволяет строить гибкое, хорошо ориентированное горизонтально, без возможности просадки в стыках соседних плит, устройство сборного покрытия, повысить скорость строительства сборного дорожного покрытия из железобетонных плит заводского изготовления, улучшить строительно-технические и эксплуатационные свойства и долговечность покрытий, особенно магистральных дорог.
Весьма важным является минимизация работ по основанию дорог с применением плит по предлагаемому техническому решению: пакеты сборных покрытий из плит, стянутых стальными канатами, можно класть практически на грунт с небольшой подсыпкой песчаного слоя. Это позволит экономить значительные средства на земляных работах по выемке грунта, перевозке и засыпке, уплотнению значительных объемов грунта, песка и щебня, рекомендуемых при строительстве дорог с применением известных технических решений.
Особенно эффективным является применение разработанных преднапряженных железобетонных плит при строительстве дорог в сельской местности, а также для слабых грунтов, условий вечной мерзлоты.