Автомобильные дороги и аэродромы. Дорожно-строительные материалы
Введение
Актуальность работы. Автомобилисты довольно часто вспоминают слова известного писателя ХІХ века М. В. Гоголя "который человек не любит быстрой езды!» Но, чтобы быстро ездить, нужны хорошие дороги и такие, чтобы обеспечили безопасность движения, комфорт пассажиров и наименьшее влияние на окружающую среду. Для этого необходимо разработать проект, построить автодорогу и периодически ее оздоравливать, то есть проводить ремонтные работы.
Как вы поняли, все проблемы должны решаться в комплексе – от проектирования до строительства и эксплуатации автомобильных дорог. От правильного решения выиграют все: транспортная отрасль, автоперевозчики, общество и экология.
Объект исследования: автомобильные дороги и аэродромы.
Предмет исследования: особенности изготовления дорожного покрытия.
Цель работы: рассмотреть автомобильные дороги и аэродромы, дорожно-строительные материалы.
Для осуществления поставленной цели необходимо решить задачи:
рассмотреть автомобильные дороги и аэродромы;
описать дорожно-строительные материалы.
1. Автомобильные дороги и аэродромы
Автомобильная дорога – комплекс функционально-связанных конструктивных элементов и инженерных сооружений, обеспечивающий непрерывное и безопасное движение автомобилей и других транспортных средств с установленными скоростями, нагрузками и габаритами, а также участки земель, предоставленные для размещения этого комплекса.
Аэродром (от греч. Аэро -. воздуха и дром – дорога) – земельный участок с сооружениями и оборудованием, обеспечивающими взлет, посадку, размещение и обслуживание самолетов.
Автодорога имеет одну или несколько полос для проезда автотранспорта, аэродром оборудован одной или несколькими взлетно-посадочными полосами. Как видим, у автодорог и аэродромов много общего, а потому эти два понятия объединены в одну специальность.
В строительстве автодорог и аэродромов самый ответственный этап – инженерные изыскания: съемка плана, трассировка с использованием системы GPS, топографическая съемка современными электронными тахеометрами, компьютерные технологии проектирования на базе геоинформационной системы (ГИС), разбивка трассы автодороги на местности и тому подобное.
На основе материалов съемки (спутниковая съемка, геодезическая съемка, топографические карты) на практических занятиях студенты выполняют построение цифровой модели местности, выбирают направление и положение трассы автодороги.
Строительство автомобильных дорог требует значительных финансовых и трудовых ресурсов, поэтому студент должен знать, насколько важно во время разработки проекта выбрать оптимальный вариант. Для этого используют специальные системы автоматизированного проектирования трассы автомобильных дорог (система Gredo, Autodesk AvtoCAD Civil 3D и др.)
Правильно выбрать основные параметры проектирования автодорог (крутизну подъема, радиусы кривых в плане), составить рациональный продольный профиль и план трассы автодороги позволят знания, полученные при изучении таких дисциплин как: „Проектирование автомобильных дорог и аэродромов”. „Проектирование и строительство автомобильных дорог в железнодорожных узлах и станциях”, „Развязки и пересечения автомобильных дорог” и тому подобное.
Автомагистрали и скоростные автодороги не должны иметь пересечений в одном уровне с автомобильными дорогами и железными дорогами. А потому одна из основных задач студентов научиться проектировать и строить пересечения в разных уровнях.
С этой целью применяются транспортные развязки. Это довольно сложные инженерные сооружения, которые выполняются по схеме, например, полного или неполного клеверного листа.
Современная автомобильная дорога или аэродром представляют собой целый комплекс инженерных сооружений. Одним из важнейших элементов такого комплекса является земляное полотно – фундамент всей конструкции.
При устройстве земляного полотна выполняются такие земляные работы разработка выемок и отсыпка насыпей. Для этого используют новейшие технологические процессы и технологии работы землеройно-транспортной техники – экскаваторных, скреперных, бульдозерных комплексов.
Для укладки промежуточных слоев дорожного покрытия, а также цементои асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов используют комплекты высокопроизводительных машин, например, ДС-100, ДС-110 с автоматизированной системой управления.
Особое внимание уделяется устройству дорожного покрытия. Укладка асфальтобетона выполняют специальными машинами.
Природные условия, в которых прокладывают трассу автомобильной дороги, влияющих на выбор ее направления, определение технических нормативов, объемов работ и стоимости сооружения дороги. К природным факторам, что влияют на состояние дороги и условия движения, относятся рельеф местности, почвенно-геологические, гидрогеологические и климатические условия [2].
Рельеф местности определяет тип земляного полотна (насыпи, выемки, косогорность) и вид водоотводных сооружений. Он влияет на характер стока воды, степени увлажнения местности, стоимости сооружения земляного полотна и способы выполнения земляных работ. Почвенно-геологические условия характеризуются геологическим строением грунтовой толщи, видом и физико-механическими свойствами почв и влияют на устойчивость насыпей и выемок на крутых уклонах. Если данные условия считаются неблагоприятными, трассу переносят в другое место или проектируют мероприятия, повышающие устойчивость земляного полотна (подпорные стенки, укосные дренажи, туннели и др.) По геологическим данным определяют наличие строительных материалов. Гидрогеологические условия влияют на назначение высоты насыпи, типа укрепления земляного полотна, а также на размеры водоотводных сооружений. Данные условия, определяющие характер поверхностного стока воды в районе дороги, которую проектируют, зависят от рельефа местности, климата и растительного слоя. Так, на равнинной местности и на местности с вогнутыми формами рельефа стекания воды затруднено. На пересеченной и горной местностях вода стекает быстрее, большие скорости течения способствуют росту количества оврагов, размыва канав и резервов. Количество стекающей воды и мера размывки почв зависят от интенсивности и продолжительности атмосферных осадков, типа почв и вида растительности на водосборном бассейне.
Гидрогеологические условия влияют на выбор отметок земляного полотна по отношению к уровню грунтовых вод. По ним судят о возможных оползни, обвалы, пучины и тому подобное.
Климатические условия характеризуют уровень осадков, влажность воздуха, суточные и годовые изменения температуры, направление ветров, толщину снежного покрова, глубину промерзания грунта и др.
От климатических условий (количества осадков по месяцам, толщины снежного покрова, направления и скорости ветра, количества метелей, температуры воздуха и земли, количества дней с гололедом и т. п.) зависят мера увлажнения земляного полотна, заносимость снегом или песком, а также способы укрепления откосов от размывания или выветривания
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
.
Исходя из климатических, топографических и геологических условий выбирают форму земляного полотна, степень уплотнения почв, решают вопрос о необходимости использования морозостойких слоев почвы. Перечисленные условия создают определенный водно-тепловой режим земляного полотна. Водно-тепловой режим (ВТР) — это закономерности изменения в течение года влажности и температуры в придорожном слое воздуха, в слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна. От водно-теплового состояния земляного полотна и дорожных одежд зависят их прочность и морозоустойчивость, а в конечном итоге равенство и срок службы дороги.
Земляное полотно и дорожная одежда в процессе эксплуатации периодически увлажняются и просыхают, охлаждаются и нагреваются, промерзают и оттаивают, то есть испытывают процессов, связанных с тепло-массообменными явлениями. Совокупность этих процессов определяет ВТР дороги. Опасное действие водно-тепловых факторов на дорогу проявляется в формировании процессов увлажнения и переувлажнения почв полотна и слоев одежды, следствием которых является снижение плотности и прочности грунтов, возникновение проседания одежды и выпячивание, потеря сплошного покрытий вследствие трещинообразования. В результате снижаются прочность дорожной конструкции, ровность проезжей части, долговечность дорожных одежд, сцепление колес с проезжей частью. Наиболее опасными для дорог являются влага накопление, промерзание и оттаивание земляного полотна, интенсивный нагрев и интенсивное охлаждение слоев дорожной одежды. Под водно-тепловым режимом дороги понимают закономерности изменения влажности и температуры в любой точке полотна и дорожной одежды в летнем периоде. ВТР дорог имеет годовой цикл, который начинается в октябре и заканчивается в сентябре.
Процесс формирования ВТР дорог связан с закономерностями миграции в почве различных видов влаги.
Рассмотрим особенности главных из этих видов. Свободная влага — вода, к которой мы привыкли. Этот вид влаги мигрирует под действием сил гравитации, то есть перемещается всегда сверху вниз; основной вид миграции — просачивание, фильтрация. В обычных условиях при температуре 0 ºС свободная влага переходит в кристаллическую форму, а за плюсовых температур частично (на поверхности раздела) приобретает парообразной формы. Парообразная влага, в отличие от свободной, практически не подчиняется действию сил гравитации. Она мигрирует под действием сил, связанных с разницей парциального давления, в порядке выравнивания этого давления. Поскольку в более теплых местах в воздухе частиц пара больше, то там выше и парциальное давление, и пара, следовательно, всегда перемещается из более теплых мест в более холодные. Эту закономерность надо обязательно учитывать в практике эксплуатации дорог, поскольку именно она предопределяет возникновение в холодный период года пара потоков от уровня грунтовых вод к поверхности дороги, а в период потепления — диффузию пара из атмосферы в дорожную конструкцию как более холодное место. Этот массообменный процесс, обусловленный разницей температурных полей, влечет за собой значительное количество влаги, которая вследствие конденсирования пара увлажняет почвы. Связанная влага (с целью упрощения мы ее более подробно не дифференцируем) тоже не подчиняется действию сил земного притяжения.
Миграция этого вида воды обусловлено разностью энергетических уровней грунтовых массивов. Через молекулярную природу возникновения этот вид влаги имеет свои специфические особенности. Во-первых, миграция связанной влаги представляет собой специфическое масса перенесение энергии — она мигрирует по векторам, в направлении которых можно уменьшить уровень свободной энергии массива. Во-вторых, пленочная влага вследствие своей природы замерзает не за 0 ºС, а за -2 ... -4 ºС. То есть миграция связанной влаги, в отличие от свободной, на прекращается практически до -4 ºС. Как увидим далее, это свойство данного вида влаги приводит к крайне негативным последствиям в эксплуатации дорог. Кристаллическая форма воды является результатом фазового перехода свободной воды в кристаллическую. Этот переход происходит при 0ºС; особенностью его является то, что объем кристаллической формы воды составляет около 1,09 от свободной. Вода в кристаллической форме не мигрирует. Обратный фазовый процесс происходит при температуре более 0 ° С в результате теплообмена между средой и кристаллической формой воды. Итак, разные виды воды имеют различные закономерности миграции, и решить задачу тепломассообмена дорожной конструкции, учитывая стохастичности температурных процессов, крайне сложно. Поэтому отметим, что точных решений в настоящее время не существует, а задачи данного типа решаются только численным методом для отдельных объектов.
Для выполнения практических задач эксплуатации дорог инженерная мысль предложила условно разделить решение этой задачи на два этапа:
1) предполагая, что в отдельных территориальных зонах ход температурных полей можно взять за стационарный, разделить территорию страны на отдельные температурные районы с адекватными почвенногидрологическими условиями;
2) изучать как дискретный процесс изменения влажности грунтов в пределах каждого района, основываясь на начальном процессе влагонакопление и на фактическом для района процессе изменений температурных полей (с учетом свойств почв). Этот подход, бесспорно, менее точный, но дает возможность решать значительное количество задач по эксплуатации дорог.
Поскольку ВТР дорог значительно влияет на особенности их службы, их эксплуатационное состояние и возможности выполнения ими задач, обеспечение эффективной работы подвижного состава, то одной из первостепенных целей дорожника-специалиста является овладение методов регулирования ВТР. Изменяя либо его условия, либо сам вид ВТР, специалист может достичь значительных успехов в улучшении работы инженерных и транспортных сооружений.
Все методы регулирования ВТР дорог делятся на две группы:
а) методы, направленные на улучшение условий имеющегося вида водно-теплового режима дорог;
б) методы, позволяющие перевести имеющийся водно-тепловой режим в более благоприятный. Далее рассмотрим наиболее распространенные методы регулирования ВТР дорог.
1. Метод повышения бровки земляного полотна. Повышения бровки земляного полотна над горизонтом грунтовых вод (ГҐВ) осуществляется для улучшения ВТР, повышение прочности грунта в активной зоне и может осуществляться на стадии капитального ремонта. На участках дорог с неблагоприятными гидрогеологическими условиями осенью РГВ поднимается. Влажность грунта в активной зоне увеличивается пропорционально времени. То есть бровка земляного полотна должна быть поднята.
2. Метод понижения уровня грунтовых вод (РГВ). В некоторых случаях повышения бровки земляного полотна невозможно или нерационально (выемки, участки городских дорог и др.). Тогда одним из возможных вариантов улучшения ВТР является понижение РГВ. Метод пригоден как для улучшения условий имеющегося вида ВТР, так и для перевода его в более благоприятный
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
