Строительство автомобильных дорог

При проектировании автомобильных дорог большое внимание уделяют обеспечению прочности дорожной одежды на весь период эксплуатации между капитальными ремонтами.
Все дорожные одежды классифицируются по степени их капи­тальности и степени их обеспечения требований автомобильного движения и делятся на три группы:
• усовершенствованные капитального типа для дорог 1 и 2-й категорий;
• усовершенствованные облегченные для дорог 3 и 4-й категорий;
• переходные и низшие для дорог 4 и 5-й категорий.
Покрытия усовершенствованные капитального типа укладыва­ются на прочные каменные или бетонные основания. Они наи­лучшим образом удовлетворяют условиям автомобильных перевозок. К капитальным покрытиям относятся:
• цементобетонные (монолитные и сборные);
• асфальтобетонные (укладываемые в горячем и теплом со­стоянии);
• мостовые из брусчатки.
Капитальные цементобетонные покрытия, обладающие большой монолитностью и высоким сопротивлением нагрузкам, строят из отдельных, армированных металлическими решетками, плит толщиной от 18 до 24 см и размером в плане 3-4 и 6-7 м, которые отделяются друг от друга швами для компенсации изменения ли­нейных размеров последних при температурных колебаниях. 
Основное достоинство цементобетонных покрытий — их спо­собность сохранить прочность и жесткость при любых темпера­турных колебаниях.
Недостаток бетонных покрытий в том, что от укладки бетонной смеси до ввода в эксплуатацию необходим длительный и тщательный уход за бетоном, пока он не достигает необходимой прочности.
Слабым местом бетонных покрытий являются их швы, откуда начинается разрушение бетона (обламывание кромок).
Затруднителен и сам ремонт бетонных покрытий. Наиболее со­вершенным типом дорожных покрытий является асфальтобетон, уложенный в 2—3 слоя на прочное основание и тщательно уплот­ненный проходами катков.
Для всех разновидностей асфальтобетона их недостатком является повышенная скользкость в первые несколько недель после укладки из-за образующейся на поверхности тонкой пленки битума с минеральным порошком. Во время дождей такая пленка образует очень тонкий скользкий смазывающий слой. Движение с повышенной скоростью в дождливую погоду по свежеуложенному асфальту представляет повышенную опасность.
Покрытия усовершенствованные облегченного типа укладывают­ся на основания из камня или укрепленного грунта. К облегченным покрытиям относятся:
• покрытия из асфальтобетонных смесей, укладываемых в теплом и холодном состоянии;
• дегтебетонные;
• из щебеночных и гравийных материалов, обработанных би­тумами или дегтями;
• из песчаных и супесчаных грунтов, обработанных битумной эмульсией с цементом в установке;
• слои изнашивания, изготовленные методом поверхностной обработки.
Покрытия переходного типа, имеющие невысокое сопротив­ление износу, в процессе эксплуатации могут иногда деформи­роваться. Укладываются эти покрытия на дорогах с невысокой интенсивностью движения. Они могут служить в будущем основа­нием для более совершенных асфальтобетонных покрытий. К по­крытиям переходного типа относятся: щебеночные, гравийные, шлаковые, булыжные мостовые и покрытия из грунтов, укрепленных вяжущими материалами. Покрытия низшего типа из грунтов, укрепленных гравием или щебнем или улучшенные местными материалами, а также покрытия, в которых использованы деревянные материалы, строят на дорогах с малой интенсивностью движения. Такие покрытия не обеспечивают круглогодичного проезда по ним.
Дорожная одежда хорошо выдерживает нагрузки от движущихся автомобилей тогда, когда ее конструкция и толщина отдельных слоев рассчитаны на действующие нагрузки с учетом частоты их приложения.
Все типы дорожных одежд делятся на две группы — жесткие и нежесткие. К жестким дорожным одеждам относятся цемен­тобетонные и асфальтобетонные покрытия и мостовые на бетонных основаниях. К нежестким дорожным одеждам относятся все остальные типы дорожных одежд. Нежесткие дорожные одежды практически не воспринимают изгибающих напряжений. Сопро­тивление же нагрузкам оказывает подстилающий фунт, на который через дорожные одежды передается давление от колес автомобиля.
При приложении к нежесткой одежде нагрузки, превышающей ее прочность, происходит ее разрушение. Процессы, протекающие в дорожной одежде при действии нагрузки, показаны на рис. 6.1. Давление, оказываемое колесами автомобиля на дорожную одежду, распределяется далее на некоторую площадь подстилающего грунта. Эта площадь зависит от жесткости одежды. Чем больше жесткость одежды, тем больше площадь. Грунт под местом приложения сил сжимается и частично вытесняется в стороны. Дорожная одежда прогибается. При прогибе в дорожной одежде появляются растягивающие и скалывающие напряжения, которые при достижении критического прогиба вызывают проломы одежды, частичное ее выкалывание.
Для нормальной работы дорожной одежды считаются такие условия, когда расчетные нагрузки от автомобилей вызывают упругие прогибы, восстанавливающиеся вслед за проходящими автомобилями.
Специальные испытания большими нагрузками показали, что независимо от конструкций нежестких одежд и состояния подсти­лающего грунта разрушение одежды происходит при достижении критического прогиба в пределах 0,035-0,065 от диаметра круга, равновеликого по площадке контакта спаренных колес автомобиля с покрытием.

В основаниях как связанных, так и несвязанных материалов (гравий, песок, щебень) и в самом подстилающем грунте могут возникать явления пластической деформации, если касательные напряжения будут превышать силы сцепления. Из-под нагруженной площадки происходит вспучивание выжатого материала, приводящее к его разлому.
Роль каждой из рассмотренных деформаций в разрушении нежестких одежд различна, но чем тоньше дорожная одежда и меньше разница по жесткости от подстилающего фунта, тем чаще будет разрушение от выкалывания в самой дорожной одежде в зоне ее растяжения.