Дорожная плита
Владельцы патента RU 2730166:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ) (RU)
Изобретение относится к области строительства и может найти применение при изготовлении дорожных и аэродромных плит, а также может быть использовано при сооружении и реконструкции плит проезжей части мостов. Технический результат - повышение несущей способности, эксплуатационной надежности, снижение материалоемкости, повышение долговечности. Дорожная плита, выполнена железобетонной и состоящая из двух слоев в виде нижней и верхней плит. При этом дорожная плита выполнена комбинированной, в которой нижний слой выполнен в виде композитной плиты, соединенной с верхней бетонной плитой поверхностью периодического профиля в виде выступов таврового сечения. 2 ил.
Изобретение относится к области строительства и может найти применение при изготовлении дорожных и аэродромных плит, а также может быть использовано при сооружении и реконструкции плит проезжей части мостов.
Известна дорожная плита, выполненная из упругого и несущего слоев, и состоящая из цементной матрицы с мелким и крупным заполнителем и армирующими элементами (RU, №2433219, МПК Е01С 5/06, 2011).
Недостатками данного технического решения являются пониженная несущая способность, обусловленная невысокой жесткостью слоев, а также недолговечность, обусловленная хрупкостью нижнего слоя при изгибе плиты от действия эксплуатационных нагрузок, особенно при воздействии динамических переменных нагрузок, а также высокая материалоемкость и соответственно, себестоимость дорожной плиты вследствие использования дополнительных упругих компонентов.
Известна также мобильная дорожная плита (МДП), изготовленная из композитных материалов [МДП "МОБИСТЕК", http://steklonit.com/ru/produktsiya/kompozitnye-materialy/mobilnie-dorojnie-pokritiy-mdp-mobistek mdp-mobistek, (sale@steklonit.com).
Недостатком данной плиты является повышенная гибкость и недостаточная жесткость при действии высоких нагрузок, что обуславливает ее только временное применение, что снижает эффективность использования таких плит.
Наиболее близким техническим решением является монолитная двухслойная железобетонная плита, содержащая нижнюю и верхнюю плиты и разделительный упругий слой (RU, №2243316, Е04В /500, Е01С 3/00, 2004).
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции, значительный собственный вес, а также пониженная несущая способность, обусловленная недостаточной надежностью соединения слоев и хрупкостью нижнего слоя при изгибе плиты от действия эксплуатационных нагрузок. При этом не выполняется главное исходное условие долговечности дорожной плиты - это обеспечение стабильной жесткости ее нижнего слоя, допускающего при этом в нем формирования рабочих деформаций растяжения при изгибе, предупреждающих развитие процесса трещинообразования в бетоне и последующего разрушения плиты, особенно за счет снижения трещиностойкости плиты при динамических нагрузках и температурных деформациях нижнего слоя, что снижает эффективность использования плиты, в целом.
В основе настоящего изобретения лежит задача по разработке эффективной конструкции дорожной плиты, которая будет отличаться повышенным качеством изделия за счет повышенной трещиностойкости, особенно при воздействии динамических, знакопеременных нагрузках, за счет снижения массы плиты, а также за счет упрощения конструкции плиты.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является повышение несущей способности и эксплуатационной надежности дорожной плиты при снижении ее материалоемкости и себестоимости, а также повышение долговечности, т.е. увеличение срока службы дорожной плиты.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в дорожной плите, выполненной железобетонной и состоящей из двух слоев в виде нижней и верхней плит, дорожная плита выполнена комбинированной, в которой нижний слой выполнен в виде композитной плиты, соединенной с верхней бетонной плитой поверхностью периодического профиля в виде выступов таврового сечения.
Исполнение дорожной плиты комбинированной, состоящей из двух несущих слоев - верхнего бетонного и нижнего композитного, позволяет, во-первых, повысить трещиностойкость за счет изготовления плиты с нижним несущим слоем, из композитного материала, отличающегося лучшими деформативными свойствами по сравнению с бетоном и, который подвергается значительным деформациям растяжения при изгибе плиты в процессе ее нагружения, во-вторых, снизить массу дорожной плиты за счет замены нижнего слоя из тяжелого бетона слоем из более легкого композитного материала, в-третьих, упростить технологию изготовления путем исключения операции по формованию композитной плиты с анкерами - выступами, а использовать готовую композитной плиты с закрепленными на ней анкерами - выступами, в-четвертых, повысить прочность дорожной плиты, за счет выполнения композитной плиты с анкерами - выступами таврового сечения, которые позволяют обеспечить более прочные связи с матрицей бетона; в-пятых, повысить коррозионную стойкость дорожной плиты, за счет использования композитного нижнего слоя плиты и, соответственно, исключения прямого контакта бетона с грунтовым основанием а, в целом, повысить эффективность работы всей дорожной плиты.
Повышается технологичность изготовления плиты за счет использования готовых полуфабрикатных изделий: выступов и нижнего слоя из композитной плиты, что снижает объем приготавливаемой - расходуемой на формовку дорожной плиты бетонной смеси, а также за счет исключения выполнения операции по чистке поддона формы.
Дорожная плита поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена конструктивная схема дорожной плиты с нижним слоем из композитной плиты с выступами; на фиг. 2 - Вид I;
На фиг. 1 - фиг. 2 обозначено: 1 - композитная плита; 2 - бетонный слой; 3 - выступы.
Дорожная плита выполнена комбинированной и состоит из двух слоев - нижнего в виде готовой композитной плиты 1 и верхнего - из тяжелого бетона 2 (фиг. 1). В свою очередь композитная плита 1 выполнена с выступами 3 таврового сечения (фиг. 1, фиг. 2). Размеры композитной плиты: длина толщина δ, шаг выступов t задаются из условий работы дорожной плиты и величины воспринимаемой нагрузки.
Дорожная плита изготавливается и работает следующим образом.
Сначала изготавливают композитную плиту 1 с выступами таврового сечения 3 для нижнего слоя дорожной плиты (фиг. 1, фиг. 2).
Изготовление дорожной плиты начинают с формирования в форме нижнего слоя дорожной плиты, для чего укладывают соответствующую подготовленную композитную плиту с соответствующими выступами таврового сечения вверх. После этого загружают бетонную смесь и формируют верхний несущий бетонный слой путем его уплотнения, например, на виброплощадке. В процессе вибрирования часть бетонной смеси обволакивает выступы.
После формования дорожной плиты выполняют тепловую обработку до достижения изделием распалубочной прочности. Готовая дорожная плита монтируется на стройплощадке согласно техническим нормам.
При приложении нагрузки на дорожную плиту, в случае худшего варианта ее работы, можно рассматривать работу дорожной плиты как балка на двух опорах. Однако, в отличие от обычной дорожной плиты, где нижний слой бетонный и где действуют значительные растягивающие деформации, в комбинированной дорожной плите композитный слой будет препятствовать хрупкому ее разрушению за счет того, что имеет хорошие деформационные и прочностные свойства, выполняя, по сути, функцию второго несущего слоя, за счет чего существенно повышается несущая способность дорожной плиты.
Кроме этого используя композитную плиту с выступами таврового сечения за счет включения их в работу при приложении нагрузки можно существенно повысить прочность соединения слоев плиты, что позволяет надежно воспринимать значительные нагрузки, особенно динамические.
На общей конструктивной схеме дорожной плиты (фиг. 1 - фиг. 2) видно, что основные конструктивные элементы дорожной плиты - верхний и нижний слои в виде двух плит связаны между собой выступами таврового сечения с учетом действия нагрузки и технологичности ее изготовления. Это обеспечивается за счет возможности использования готовой композитной плиты в качестве нижнего несущего слоя. Поэтому предлагаемая дорожная плита выполнена конструктивно комбинированной и может работать более эффективно, чем известная бетонная двухслойная монолитная плита, так как вся конструкция обеспечивает возможность восприятия более высоких нагрузок, включая динамических. При этом повышается технологичность выполнения основных операций по изготовлению дорожной плиты, снижается масса плиты, повышается коррозионная стойкость дорожной плиты за счет исключения прямого контакта бетона с грунтовым основанием.
Особенно эффективно использовать предлагаемое техническое решение при устройстве временных вертолетных площадок, дорог и аэродромов в сложных природно-климатических условиях строительства.
Дорожная плита была изготовлена в виде модели в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ и показала при испытании повышенные эксплуатационные характеристики, а также возможность ее изготовления, как в заводских условиях, так и в реальных условиях строительства.
Дорожная плита, выполненная железобетонной и состоящая из двух слоев в виде нижней и верхней плит, отличающаяся тем, что дорожная плита выполнена комбинированной, в которой нижний слой выполнен в виде композитной плиты, соединенной с верхней бетонной плитой поверхностью периодического профиля в виде выступов таврового сечения.
