Новые виды монолитных бетонных форм покрытия дорог и дорожно-мостовых сооружений - Студенческий научный форум

XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Новые виды монолитных бетонных форм покрытия дорог и дорожно-мостовых сооружений

Рыбьяков В.А. 1
1Ухтинский государственный технический университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

 

Строительство современного лесозаготовительного предприятия и в его составе лесовозной дороги представляет собой сложный комплекс работ.

Весь комплекс дорожно-строительных работ подразделяется на линейные и сосредоточенные.

Сосредоточенные работы характеризуются большими объёмами и неравномерным расположением их по длине трассы. К ним относят земляные работы с объёмом на 1 км, превышающим средний объём земляных работ на дороге в 3 раза и более, а также устройство средних мостов, тоннелей, производственных предприятий, пересечений в разных уровнях, комплексов дорожной и автотранспортной служб.

Линейный характер дорожных объектов способствует успешному применению поточного метода организации дорожно- строительных работ.

Новые технологии дорожного строительства, несмотря на консерватизм отрасли, регулярно находят практическое применение в различных странах и условиях внешней среды. Причем нововведения касаются сразу всех сфер процесса возведения: и самих технологий, и материалов.

Целью данного реферата является изучение новых видов монолитных бетонных форм покрытия дорог и дорожно-мостовых сооружений.

Сборные железобетонные пролетные строения

В настоящее время для мостовых сооружений широко применяются сборные железобетонные пролетные строения. Высокий уровень гарантий безопасности и надежности проектируемых мостовых сооружений, обеспечивается путем максимальной унификации конструкций.

Самый простой вид балочного железобетонного пролетного строения -- сплошная плита с боковыми консолями; борта по краям ограждают от осыпания балластную призму. Плита и консоли по всей площади балластного корыта защищены гидроизоляцией. Вода из корыта вытекает через трубки в консолях. Иногда ее отводят за устой, для чего надо перекрывать изоляцией шов между плитой и устоем и устраивать в насыпи дренаж в конце устоя.

Плитное пролетное строение - это широкая балка, опертая по концам на опоры (рисунок 1).

Рисунок 1 – Плитное пролетное строение

Балка под нагрузкой растянута в нижней части. Поэтому преобладающая часть стержней арматуры расположена именно внизу равномерно по всей ширине плиты. Здесь под разрезом в цифры в таблице обозначают номера этих стержней в порядке их размещения по ширине плиты. По мере уменьшения (от середины пролета к опорам) растягивающих нормальных напряжений и увеличения косых растягивающих напряжений некоторые из стержней основной (рабочей) арматуры доведены до опоры (стержни № 1), другие (№, 2, 3, 4) отогнуты вверх.

Чтобы вся продольная арматура воспринимала усилия более равномерно по ширине балки, плита армирована также поперек пролета распределительной арматурой (стержни № 5 и 5а). Она воспринимает усилия от изгиба в поперечном направлении при неодинаковом по ширине пролета загружении. Эти усилия незначительны по сравнению с усилиями от изгиба вдоль пролета, поэтому и диаметр стержней распределительной арматуры меньше, чем рабочей.

Для увязки всей арматуры в каркас служат также монтажные стержни (№ 6) и хомуты (№ 7 и 8). Хомуты, кроме того, воспринимают скалывающие усилия в плите.

Иначе армированы консоли, поддерживающие по сторонам плиты балластную призму. Нагрузка, изгибая консоль свободным концом книзу, стремится отломить ее от плиты. При этом наверху в консоли появляется растяжение, а внизу -- сжатие, т. е. обратно тому, как в разрезных балках. В консоли возникают и косые растягивающие напряжения. Поэтому рабочую растянутую арматуру в консоли устанавливают вверху с отгибами вниз (стержни № 9 и 10). Отламыванию борта от консоли препятствуют стержни № 11. Стержни № 12 являются распределительной арматурой консоли, а № 13 и 14 -- монтажной.

Арматура поперечных бортов состоит из стержней № 15 и хомутов № 16 [5,7].

Для подвешивания к крану при транспортировании и монтаже плиту снабжают четырьмя петлями-проушинами № 17. Концы скоб, выпущенные снизу консолей, и штыри, заделанные сверху в продольные борта, служат для прикрепления в дальнейшем стальных консолей тротуаров.

По условиям транспортирования при длине более 3,4 м перевозимые пролетные строения делают двухблочными.

Конструкции пролетных строений:

Балочное пролетное строение. Отличия состоят в особенностях перекрытия пролетов балками и воспринимаемых нагрузках. Усилия на опоры преимущественно вертикальные.

Ферменное пролетное строение. Различают разрезные и неразрезные фермы, отличия состоят в особенностях перекрытия пролетов фермами и воспринимаемых нагрузках. А также фермы различают по уровню расположения проезда для транспортных средств, фермы с ездой по низу, поверху и посередине. Особенностью фермы является работа её элементов только на растяжение или сжатие, а пространственность конструкции обеспечивает высокую жёсткость и экономию материала основных несущих элементов конструкции.

Арочное пролетное строение. Пролет изготовлен в виде арки, которая держит нагрузки. Горизонтальные усилия преобразуются в вертикальные, мост работает на сжатие.

Конструкции комбинированного типа. Сочетают одновременно арочную и балочную принципиальные конструкторские схемы. Имеют универсальное применение.

Рамное пролетное строение. Могут иметь Т- или П-образный вид, пролетные строения – ригели, опоры – стройки.

Висячее пролетное строение. Промежуточные опоры не устанавливаются, несущая конструкция из гибких узлов, крепление выполняется к пилонам.

Вантовое пролетное строение. Несколько устойчивее, чем подвесные типы пролетных строений, в качестве несущего элемента используется вантовая ферма из большого количества стальных канатов.

Сооружение пилотных пролетных сооружений регламентируется СТО НОСТРОЙ 2.29.106-2013 «Мостовые сооружения. Сооружение сборных и сборно-монолитных железобетонных пролетных строений мостов» [4].

Технология холодного ресайклинга.

Холодный ресайклинг (иначе холодная регенерация) – это технология, которая позволяет производить дорожный ремонт с использованием старого асфальтобетонного покрытия как компонента нового.

Специальные машины – ресайклеры (рисунок 2) (марок Caterpillar, Wirtgen) измельчают старое покрытие, в процессе вводя укрепляющие добавки (цемент или битум) и специальные добавки – стабилизаторы, призванные улучшить качество получаемого дорожного основания.

Рисунок 2 - Ресайклер фирмы «Caterpillar» RM 500

В целом же одним из главных преимуществ технологии является то, что все работы производятся на месте, ограниченным количеством машин без подвоза дополнительных строительных материалов, что позволяет максимально уменьшить использование новых материалов, а также количество производимых отходов.

Преимущества:

экономичность и экологичность. Достигаются тем, что старое дорожное полотно используется как строительный ресурс для новой дороги. Не требуется подвоз дополнительных материалов. Подробнее в таблице расчета экономического эффекта;

повышенное качество получаемого дорожного основания. Достигается тем, что может применяться метод дезинтеграции (измельчения под действием фрезерного барабана и встречного соударения частиц) старого дорожного основания, при котором вносятся специальные добавки. Тем самым увеличивается срок службы нового дорожного полотна;

минимальные сроки ремонта и быстрый ввод дороги в эксплуатацию, а именно до нескольких суток после ремонта. Возможность проводить работы в ночное время.

В связи с тем, что для холодного ресайклинга, а также для стабилизации и укрепления грунтов применяется общий парк машин и общие технологические процессы, следует кратко отметить сходства и отличия в этих технологиях. Все перечисленные технологии применяются при капитальных ремонтах, реконструкциях автомобильных дорог, новом строительстве земляного полотна и оснований дорожных одежд дорог I-V категорий, а также для строительства оснований и окончательных покрытий дорог V категории, сельских, временных и подъездных дорог, площадок под склады и т.д.

Что касается машин, то работы во всех трех случаях могут производиться с помощью ресайклеров. Однако стабилизация и укрепление грунтов предназначены для повышения несущей способности основания из насыпного грунта, в то время как ресайклинг предполагает в первую очередь использование старого, в том числе уже вышедшего из строя, асфальтобетонного покрытия в качестве верхнего слоя основания или нижнего слоя дорожной одежды.

Машины для ресайклинга были разработаны несколько лет назад путем модернизации дорожных фрез и машин для стабилизации грунта. В России основной парк машин для ремонта, реконструкции и усилении дорожных покрытий по методу ресайглинга асфальтобетонных дорог представлен зарубежными производителями, такими как «Wirtgen», «Caterpillar», «Bomag», «MAN», «Hamm», «Bagela», отечественными производителями — «МАЗ». В настоящее время, крупнейшие машиностроительные компании производят и расширяют выпуск моделей ресайклеров. На рисунке 1 представлен ресайклер фирмы «Caterpillar» RM 500

В настоящее время, крупнейшие машиностроительные компании производят и расширяют выпуск моделей ресайклеров.

Ресайклеры предназначены специально для восстановления дорожных одежд на большую глубину за один проход, они представляют собой мощные машины на гусеничном или колесном шасси с высокой проходимостью [2].

Инновационные геосинтетические материалы

Основные виды геосинтетических материалов:

Геотекстиль – рулонный материал, представляющий собой сплошное полотно с высокой прочностью, отличной фильтрующей способностью. Геотекстиль используют для реализации дренажной системы, укрепления грунта в местах строительства дорог (рисунок 3).

Рисунок 3 - Геотекстиль

Выполняя функцию разделения слоев, материал позволяет:

перераспределить напряжение;

увеличить несущую способность в основании дорожного полотна;

улучшить условия уплотнения земляного полотна;

снизить разрушение дорог, вызываемое воздействием мороза;

повысить устойчивость откосов.

Геотекстиль является экологически безопасным материалом. Он характеризуется высокой химической стойкостью, устойчивостью к термоокислительному старению. Этот материал не впитывает воду, обладает высокой сопротивляемостью прокалыванию и разрыву, не подвержен гниению, воздействию негативных внешних факторов, не образует никаких побочных продуктов.

Текстиль для дорожного строительства впервые был применен во времена фараонов. Даже они боролись с ухабистой и неустойчивой дорогой.

Древние египтяне обнаружили, что ткани из натуральных волокон улучшили качество дорог.

Пространственная георешетка или геосотовый материал (далее георешетка) — это геосинтетический материал ячеистой конструкции, похожий по текстуре на пчелиные соты, образованный из полиэфирных геополос, связанных между собой высокопрочными сварными швами в шахматном порядке. В рабочем состоянии существуют разные конфигурации ячеек: 160х160; 210х210; 320х320 или 440х440 мм. Размеры ячеек, их высота и внешний вид у производителей варьируются. Выбор материала определяется его назначением, эксплуатационными нагрузками, конструктивными особенностями. Общий вид геосотового материала представлен на
рисунке 4 [3].

Рисунок 4 - Общая схема георешеток в рабочем состоянии:
1– сварной шов, 2 — геополосы, А и В — длина и ширина модуля, а и b — размер ячейки по диагоналям в направлении длины и ширины

Георешетка служит для повышения прочности дорожного полотна, что предупреждает появление колейности от автомобильных колес.

Геоматы — это трехмерные водопроницаемые структуры из полимерных материалов, других синтетических или природных элементов, соединенных между собой термическим, механическим или другим способом,

Геомат применяется для защиты откосов в дорожном строительстве.

Геокомпозитные материалы, служащие для создания эффективных дренажных систем дорожного полотна. К ним относят глиномат, биомат, геомембраны композиционные и битумные, геополосу композиционную, геолпиту композиционную и др [1].

Заключение

Плитные пролетные строения компонуются из пустотных блоков, армированных предварительно напрягаемой стержневой арматурой. Совместная работа блоков обеспечивается шпоночным соединением. Крайние блоки в пролетном строении должны закрепляться упорами, размещенными на каждом ригеле опоры. Упоры рассчитаны на восприятие поперечной нагрузки от ударов и обеспечивают продольные и поперечные температурные деформации пролетного строения. Для этого между упором и боковой гранью крайних блоков вставляется резиновая слоистая прокладка.

Изготовление пустотных блоков предусмотрено по поточно-агрегатной технологии с извлечением пустотообразователей из свежеотформованного бетона и с тепловлажностной обработкой в формах. Передача предварительного напряжения на бетон разрешается при 80 % проектной прочности. Предусмотрена установка пролетных строений длиной 12,0¸18,0 м на слоистые резиновые опорные части. Подъем блоков производится за подъемные петли.

Задачей холодного ресайклинга является восстановление верхнего слоя дорожной одежды с использованием материала полученного от разборки старого покрытия. Имеющиеся разрушения удаляются вместе со слоем асфальтобетона, а высота покрытия практически не изменяется, что позволяет использовать данный метод на городских дорогах, где увеличение вертикальных отметок нежелательно. Главным преимуществом холодного ресайклинга перед традиционными способами ремонта дорог, является значительная экономия средств на дорожно-строительных материалах.

К инновационным материалам в дорожном строительстве относятся новые геосинтетические материалы, которые значительно улучшающие качество дорожного полотна, продлевают срок службы и снижают затраты на текущую эксплуатацию.

Список используемых источников

ГОСТ Р 55028-2012 «Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства. Классификация, термины и определения» (Переиздание).

Евстегнеева, В. Н. Ремонт и реконструкция асфальтобетонных покрытий методом холодного ресайклинга / В. Н. Евстегнеева, В. Г. Степанец // Молодой ученый. — 2017. — № 38 (172). — С. 21-28.

Костюченко, И.В. Инновационные дорожно-строительные материалы и оборудование / И.В. Костюченко // Дорожники. - №4. – 2017. – С.18-22.

Курлянд, В.Г. Строительство мостов: учеб. пособие для вузов / В.Г. Курлянд, В.В. Курлянд; МАДИ. - М., 2012 – 176 с.

Предложения по конструкции нового типового проекта для пролётных строений мостов L=18 – 33 м. - Интернет-журнал «Транспортные сооружения» / Russian journal of transport engineering http://t-s.today/ 2016, Том 3, №1 / 2016, Vol 3, No 1 http://t-s.today/issues/vol3-no1.html

Монтаж сборных железобетонных пролетных строений [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://stroyone.com/bridge/montazh-sbornyx-zhelezobetonnyx-proletnyx-stroenij.html, свободный.

Классификация пролетных строений по конструкции. схемы пролетных строений [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://tspmsk.ru/klassifikatsiya-proletnyih-stroeniy-po-konstruktsii-shemyi-proletnyih-stroeniy/, свободный.

Просмотров работы: 13