RU2847771C1 - Method for forming the carriageway of a bridge structure with a reinforced deck structure - Google Patents
Method for forming the carriageway of a bridge structure with a reinforced deck structureInfo
- Publication number
- RU2847771C1 RU2847771C1 RU2024139070A RU2024139070A RU2847771C1 RU 2847771 C1 RU2847771 C1 RU 2847771C1 RU 2024139070 A RU2024139070 A RU 2024139070A RU 2024139070 A RU2024139070 A RU 2024139070A RU 2847771 C1 RU2847771 C1 RU 2847771C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- asphalt concrete
- pavement
- geogrid
- layer
- concrete pavement
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к способу устройства (формирования) дорожной одежды на мостовых сооружениях, в частности, к способу формирования проезжей части с усиленной конструкцией ездового полотна мостового сооружения на ортотропной плите с использованием геосетки и мембраны как в нижней части асфальтобетонного покрытия, так и между его конструктивными слоями. Предлагается способ формирования усиленной многослойной конструкции проезжей части дорожной одежды ездового полотна на ортотропной плите индивидуального проектирования, включающий последовательно расположенные по высоте (толщине) на покрывающем металлическом листе настила по меньшей мере: гидроизоляцию (9), композиционную резино-полимерно-битумную мембрану из РПБВ 40 или РПБВ 60 (8) с устройством по ней геосетки (7), защитно-сцепляющий слой (6), литой асфальтобетон (5), композиционную резино-полимерно-битумную мембрану из РПБВ 40 или РПБВ 60 (4) с устройством по ней геосетки (3), подгрунтовочно-сцепляющий слой (2), щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) или другой тип асфальтобетона (1) (см. файл «чертежи», фиг. 1).The proposed invention relates to a method for constructing (forming) a road surface on bridge structures, in particular, to a method for forming a roadway with a reinforced structure of the driving surface of a bridge structure on an orthotropic slab using a geogrid and a membrane both in the lower part of the asphalt concrete surface and between its structural layers. A method is proposed for forming a reinforced multilayer roadway structure of a road surface of a driving surface on an orthotropic slab of an individual design, which includes at least the following, sequentially arranged by height (thickness) on a covering metal sheet of the deck: waterproofing (9), a composite rubber-polymer-bitumen membrane made of RPBV 40 or RPBV 60 (8) with a geogrid (7) installed on it, a protective-adhesive layer (6), cast asphalt concrete (5), a composite rubber-polymer-bitumen membrane made of RPBV 40 or RPBV 60 (4) with a geogrid (3) installed on it, a sub-priming-adhesive layer (2), stone mastic asphalt concrete (SMA) or another type of asphalt concrete (1) (see file "drawings", Fig. 1).
Причем во всех приведенных выше конструктивных слоях асфальтобетонного покрытия, композиционных резино-полимерно-битумных мембранах, а также в защитно-сцепляющем и подгрунтовочно-сцепляющем слоях используется в качестве вяжущего композиционное резино-полимерно-битумное вяжущее с широким диапазоном пластичности от +80°С до -42°С и/или марки PG82Z-40 (PG76Z-40) с невосстанавливаемой податливостью ползучести Jnr, менее 0,5 кПа-1 при расчетной температуре Трасч, равной 80°С. Цифры в указанных марках вяжущего указывают на их максимальную и минимальную допустимые температуры для типа марки Z вяжущего при конкретном уровне транспортной нагрузки (S, Н, V, Е) способной сохранять необходимые свойства, обеспечивающие требуемую сдвигоустойчивость по параметру невосстанавливаемой податливости ползучести Jnr [1], [2].Moreover, in all the above-mentioned structural layers of asphalt concrete pavement, composite rubber-polymer-bitumen membranes, as well as in the protective-adhesive and sub-primer-adhesive layers, a composite rubber-polymer-bitumen binder with a wide range of plasticity from +80°C to -42°C and/or grade PG82Z-40 (PG76Z-40) with a non-restorable creep compliance J nr of less than 0.5 kPa -1 at a design temperature T calc equal to 80°C is used as a binder. The numbers in the specified binder grades indicate their maximum and minimum permissible temperatures for the type of grade Z binder at a specific level of transport load (S, H, V, E) capable of maintaining the necessary properties that ensure the required shear resistance according to the parameter of non-restorable creep compliance J nr [1], [2].
При этом для обеспечения указанного выше широкого диапазона пластичности используемого композиционного резино-полимерно-битумного вяжущего, отвечающего требованиям конкретных природно-климатических условий региона строительства, реконструкции и ремонта тех или иных мостовых сооружений, целесообразно, чтобы в качестве исходного битума использовался битум нефтяной дорожной марки БНД 100/130 и/или БНД 70/100 по ГОСТ 33133-2014.In this case, in order to ensure the above-mentioned wide range of plasticity of the used composite rubber-polymer-bitumen binder, which meets the requirements of the specific natural and climatic conditions of the region of construction, reconstruction and repair of certain bridge structures, it is advisable that petroleum road bitumen grade BND 100/130 and/or BND 70/100 according to GOST 33133-2014 be used as the initial bitumen.
В основу заявляемого изобретения положена задача создания способа формирования проезжей части ездового полотна мостового сооружения на ортотропной плите, обеспечивающего снижение поперечных растягивающих напряжений между продольными ребрами жесткости ортотропной плиты (11) в нижней части нижнего слоя асфальтобетонного покрытия (5) и части поперечных растягивающих напряжений над главными балками пролетного строения (13) в верхней части верхнего слоя асфальтобетонного покрытия (1) посредством восприятия геосетками (7) и (3) части указанных растягивающих напряжений и, соответственно, обеспечивают снижение предельных напряжений, вызывающих в асфальтобетонных слоях недопустимые деформации, за счет чего повышается усталостная долговечность асфальтобетонного покрытия в целом (см. файл «чертежи», фиг. 1).The claimed invention is based on the task of creating a method for forming a roadway of a bridge structure on an orthotropic slab, which ensures a reduction in transverse tensile stresses between the longitudinal stiffeners of the orthotropic slab (11) in the lower part of the lower layer of asphalt concrete pavement (5) and part of the transverse tensile stresses above the main beams of the superstructure (13) in the upper part of the upper layer of asphalt concrete pavement (1) by means of the perception by geogrids (7) and (3) of part of the said tensile stresses and, accordingly, ensures a reduction in the ultimate stresses that cause unacceptable deformations in the asphalt concrete layers, due to which the fatigue life of the asphalt concrete pavement as a whole is increased (see file "drawings", Fig. 1).
Снижению указанных напряжений будут способствовать и буферные слои, формируемые в виде демпферных мембран (4) и (8) на основе композиционных модифицированных битумных вяжущих, устраиваемых, соответственно, на поверхности гидроизоляции (7) и между конструктивными слоями асфальтобетонного покрытия (см. файл «чертежи», фиг. 1).The reduction of the said stresses will also be facilitated by buffer layers formed in the form of damper membranes (4) and (8) based on composite modified bitumen binders, arranged, respectively, on the surface of the waterproofing (7) and between the structural layers of the asphalt concrete pavement (see file “drawings”, Fig. 1).
Устройство армирующей геосетки между конструктивными слоями асфальтобетонного покрытия и в нижней части асфальтобетонного покрытия позволяет увеличить общую жесткость дорожной одежды всего ездового полотна. В этом случае помимо увеличения общей жесткости дорожной одежды ездового полотна, достигается эффект ее работы как «гибкого ростверка» (нижнего слоя асфальтобетонного покрытия, взятого в полную обойму), и лежащего вместе с покрывным металлическим листом на продольных ребрах жесткости ортотропной плиты, поперечных и главных балках).The installation of a reinforcing geogrid between the structural layers of the asphalt concrete pavement and in the lower portion of the asphalt concrete pavement increases the overall rigidity of the entire road surface. In this case, in addition to increasing the overall rigidity of the road surface, it acts as a "flexible grillage" (the bottom layer of the asphalt concrete pavement, fully encased), resting, together with the metal cover sheet, on the longitudinal stiffeners of the orthotropic slab, cross beams, and main beams.
Снижению напряжений, в том числе связанных с температурными воздействиями, будет способствовать буферный слой вместе с подгрунтовочно-сцепляющим слоем (2), формируемый в таком же виде, как и демпферная мембрана (8) на основе композиционных модифицированных битумных вяжущих, устраиваемая на поверхности конструктивного слоя из литого асфальтобетона (5) (см. файл «чертежи», фиг. 1). Это позволит уменьшить растягивающие напряжения и в верхней части асфальтобетонного покрытия над стенками главных балок, что, в свою очередь, позволит избежать образование трещин и над главными балками (см. файл «чертежи», фиг. 1, фиг. 3).A buffer layer together with a sub-primer-bonding layer (2), formed in the same form as the damper membrane (8) based on composite modified bitumen binders, arranged on the surface of the structural layer made of cast asphalt concrete (5) (see file "drawings", Fig. 1), will contribute to the reduction of stresses, including those associated with temperature effects. This will reduce tensile stresses in the upper part of the asphalt concrete pavement above the walls of the main beams, which, in turn, will prevent the formation of cracks above the main beams (see file "drawings", Fig. 1, Fig. 3).
Как уже отмечалось [1] характер работы покрытия на искусственных сооружениях существенным образом отличается от работы на автомобильных дорогах, где покрытие (1) и (3), как и вся дорожная одежда (1), (3), (14) и (15) опирается на однородную и сплошную среду земляного полотна (16), а его деформационная характеристика (модуль упругости) значительно меньше изменяется во всей учитываемой в расчете области (см. файл «чертежи», фиг. 2). Ортотропная же плита отличается существенно более гибким основанием (8) по сравнению с земляным полотном и с точки зрения жесткости конструкции не постоянна (см. файл «чертежи», фиг. 3), т.к. лист настила соединен с продольными ребрами жесткости (стрингерами) (9), стенками главных (11) и поперечных (10) балок, фактически выступающих в роли упруго деформирующихся опор разной жесткости (см. файл «чертежи», фиг. 3, фиг. 6).As already noted [1], the nature of the performance of the pavement on artificial structures differs significantly from that on highways, where the pavement (1) and (3), like the entire road surface (1), (3), (14) and (15) rests on a homogeneous and continuous medium of the subgrade (16), and its deformation characteristics (modulus of elasticity) vary significantly less throughout the entire area taken into account in the calculation (see file "drawings", Fig. 2). An orthotropic slab, however, is distinguished by a significantly more flexible base (8) compared to the subgrade and is not constant from the point of view of the rigidity of the structure (see file "drawings", Fig. 3), since the decking sheet is connected to longitudinal stiffening ribs (stringers) (9), the walls of the main (11) and transverse (10) beams, which actually act as elastically deformable supports of varying rigidity (see file “drawings”, Fig. 3, Fig. 6).
Этим обуславливается то, что при воздействии транспортной нагрузки (12), верхняя часть асфальтобетонного покрытия (1) над стенкой главной балки (11) (см. файл «чертежи», фиг. 3) будет находиться в зоне растяжения, а не сжатия, как в дорожной одежде, устроенной на земляном полотне автомобильной дороги (1) (см. файл «чертежи», фиг. 2). Дорожная одежда, устроенная на искусственных сооружениях, испытывает значительно большие напряжения растяжения, чем на автомобильной дороге, особенно над стенками главных балок.This is due to the fact that, when exposed to a transport load (12), the upper part of the asphalt concrete pavement (1) above the wall of the main beam (11) (see the file "drawings", Fig. 3) will be in the tension zone, and not the compression zone, as in the road pavement constructed on the roadbed of the highway (1) (see the file "drawings", Fig. 2). The road pavement constructed on artificial structures experiences significantly greater tensile stresses than on a highway, especially above the walls of the main beams.
Согласно проведенным исследованиям, в асфальтобетонных покрытиях на 30% больших и средних мостов трещины появляются уже после первого года эксплуатации, а время выполнения периодичность работ по замене верхнего конструктивного слоя асфальтобетонного покрытия ездового полотна часто не превышает и 5 лет [3]. Поэтому весьма актуальным становится вопрос формирования проезжей части с усиленной конструкцией ездового полотна на ортотропных плитах мостового сооружения, в особенности если расстояние между продольными ребрами жесткости на ортотропных плитах старых мостов превышает 300 мм, а толщина покрывного металлического листа меньше 14 мм.According to research, cracks appear in the asphalt concrete pavements of 30% of large and medium-sized bridges after just one year of operation, and the frequency of replacing the upper structural layer of the asphalt concrete road surface often does not exceed 5 years [3]. Therefore, the issue of constructing a roadway with a reinforced road surface on orthotropic bridge slabs is becoming increasingly important, particularly if the distance between the longitudinal stiffeners on orthotropic slabs of older bridges exceeds 300 mm, and the thickness of the covering metal sheet is less than 14 mm.
Сам факт появления трещин (13) спустя некоторое время указывает на то, что вероятной причиной их возникновения является недостаточная долговечность асфальтобетона (1) и (3) (см. файл «чертежи», фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) по критерию усталостного разрушения из-за восприятия дорожной одеждой ездового полотна многократных циклических нагружений в переменных природно-климатических условиях. Особенно важную роль в противостоянии сложным природно-климатическим условиям эксплуатации на конкретных объектах строительства, реконструкции и ремонта мостовых сооружений играют применяемые органические вяжущие, которые должны обеспечивать требуемые для этих условий сдвигоустойчивость, усталостную долговечность и низкотемпературную трещиностойкость используемых асфальтобетонов.The very fact that cracks (13) appear after some time indicates that the probable cause of their occurrence is the insufficient durability of asphalt concrete (1) and (3) (see the "drawings" file, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5) according to the fatigue failure criterion due to the road surface's exposure to repeated cyclic loads under variable natural and climatic conditions. The organic binders used play a particularly important role in withstanding the challenging natural and climatic operating conditions at specific construction, reconstruction, and repair sites of bridge structures. They must ensure the shear resistance, fatigue life, and low-temperature crack resistance of the asphalt concrete used, as required for these conditions.
Здесь также следует учитывать и то, что асфальтобетонное покрытие, устраиваемое на упруго-деформируемом основании в виде ортотропной плиты, под воздействием подвижной транспортной нагрузки (12) изгибается со значительными амплитудами, которые вызывают знакопеременные напряжения в асфальтобетонном покрытии ездового полотна. В результате чего в асфальтобетонном покрытии происходит образовании микротрещин (13) (см. файл «чертежи», фиг. 3, фиг. 5, фиг. 6).It should also be taken into account that the asphalt concrete pavement, installed on an elastically deformable base in the form of an orthotropic slab, bends with significant amplitudes under the influence of a moving traffic load (12), which causes alternating stresses in the asphalt concrete pavement of the roadway. As a result, microcracks (13) form in the asphalt concrete pavement (see the "drawings" file, Fig. 3, Fig. 5, Fig. 6).
Микроповреждения в виде микротрещин постепенно накапливаются и в асфальтобетоне и могут перерасти в макро-дефекты с нарушением сплошности (целостности) конструктивного слоя с образованием глубоких трещин (13) (см. файл «чертежи», фиг. 3, фиг. 4, фиг. 6), сколов их граней и разрушение покрытия в особенности над главными балками, а при малой толщине покрывного листа менее 14 мм, - и над продольными ребрами жесткости (см. файл «чертежи», фиг. 7).Microdamage in the form of microcracks gradually accumulates in asphalt concrete and can develop into macro-defects with a violation of the continuity (integrity) of the structural layer with the formation of deep cracks (13) (see file "drawings", Fig. 3, Fig. 4, Fig. 6), chipping of their edges and destruction of the coating, especially above the main beams, and with a small thickness of the covering sheet less than 14 mm, and above the longitudinal stiffening ribs (see file "drawings", Fig. 7).
В части, касающейся характера деформирования асфальтобетонного покрытия в составе пролетного строения, появление продольных трещин в покрытии (см. файл «чертежи», фиг. 7) происходит, как правило, из-за чрезмерной гибкости ортотропной плиты и особенно покрывного металлического листа ортотропной плиты (10) (см. файл «чертежи», фиг. З, фиг. 4), запроектированного в 1960…1970-е годы, толщина которого не превышала 12-14 мм. Из-за местных деформаций от подвижной нагрузки над стенками продольных ребер замкнутого сечения возникают поперечные растягивающие напряжения, образующиеся от поперечного изгиба самого покрытия и вертикального смещения одного ребра относительно другого (см. файл «чертежи», фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6). Первая составляющая более выражена вблизи поперечных балок (10) (см. файл «чертежи», фиг. 4), вторая - у стенки главной балки (11) (см. файл «чертежи», фиг. 6), а примерно равные соотношения наблюдаются в пролете продольного ребра (9) (см. файл «чертежи», фиг. 5).In the part concerning the nature of deformation of asphalt concrete pavement as part of the superstructure, the appearance of longitudinal cracks in the pavement (see file "drawings", Fig. 7) occurs, as a rule, due to excessive flexibility of the orthotropic slab and especially the covering metal sheet of the orthotropic slab (10) (see file "drawings", Fig. 3, Fig. 4), designed in the 1960-1970s, the thickness of which did not exceed 12-14 mm. Due to local deformations from the moving load, transverse tensile stresses arise above the walls of the longitudinal ribs of the closed section, formed from the transverse bending of the pavement itself and the vertical displacement of one rib relative to another (see file "drawings", Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6). The first component is more pronounced near the cross beams (10) (see file “drawings”, Fig. 4), the second - near the wall of the main beam (11) (see file “drawings”, Fig. 6), and approximately equal ratios are observed in the span of the longitudinal rib (9) (see file “drawings”, Fig. 5).
Функция армирования асфальтобетона, осуществляемая геосетками, заключается в увеличении прочности армированного асфальтобетонного покрытия как системы (асфальтобетонного покрытия плюс геосетка) за счет восприятия и перераспределения растягивающих напряжений от воздействия транспортных средств и/или температурных деформаций. При этом, выбор местоположения армирующей прослойки по толщине покрытия зависит от ее преимущественного предназначения- воспринимать воздействия колес транспортных средств, соответствующим поперечным напряжениям в нижней части асфальтобетона от воздействия расчетной нагрузки на проезжую часть, как с полосовыми, так и с трапецеидальными ребрами (стрингерами) - ближе к подошве асфальтобетонного покрытия (см. файл «чертежи», фиг. 1, фиг. 3, фиг. 4). Температурные же воздействия и соответствующие им растягивающие напряжения, как и растягивающие напряжения вблизи стенок главных балок от расчетных нагрузок от автомобильного транспорта, в наибольшей степени проявляются ближе к поверхности покрытия, что нами и планируется учитывать, - размещая мембрану с приклеенной геосеткой как можно ближе к поверхности (см. файл «чертежи», фиг. 1, фиг. 6), мы значительно снижаем напряжения в верхней части асфальтобетонного покрытия. В любом из представленных случаев воздействия, асфальтобетон должен работать в упругой стадии без пластических деформаций. Чему весьма способствуют как устраиваемые геосетки, так и демпферные мембраны из композиционного резино-полимерно-битумного вяжущего, берущие на себя часть работы внешней силы (колеса автомобиля), рассеиваемой (диссипируемой) за цикл действия нагрузки, которая затрачивается на упругое восстановление асфальтобетонного покрытия после его деформирования.Geogrids reinforce asphalt concrete by increasing the strength of the reinforced asphalt concrete pavement as a system (asphalt concrete pavement plus geogrid) by absorbing and redistributing tensile stresses from vehicle impact and/or thermal deformations. The choice of the reinforcing layer's location within the pavement thickness depends on its primary purpose—to absorb vehicle wheel impacts corresponding to the transverse stresses in the lower portion of the asphalt concrete from the design load on the roadway, both with strip and trapezoidal ribs (stringers)—closer to the base of the asphalt concrete pavement (see the "Drawings" file, Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4). Thermal effects and the corresponding tensile stresses, as well as tensile stresses near the main beam walls from the calculated vehicle loads, are most pronounced closer to the pavement surface. We plan to take this into account by placing the membrane with the bonded geogrid as close to the surface as possible (see the "Drawings" file, Fig. 1, Fig. 6), significantly reducing stresses in the upper portion of the asphalt concrete pavement. In any of the presented exposure cases, the asphalt concrete must operate in the elastic state without plastic deformation. This is greatly facilitated by both the installed geogrids and the damper membranes made of a composite rubber-polymer-bitumen binder, which absorb part of the work of the external force (vehicle wheels), dissipated (dissipated) during the load cycle, which is spent on the elastic recovery of the asphalt concrete pavement after its deformation.
При усилении конструкций ездового полотна мостовых сооружений с помощью армирования асфальтобетонных конструктивных слоев дорожной одежды ездового полотна необходимо, чтобы применяемые геосетки (3) и (7) обладали низким относительным удлинением при разрыве и высоким модулем на растяжение, позволяющие практически сразу активизировать работу материала геосетки в асфальтобетонном покрытии и эффективно перераспределять локальные напряжения на достаточный объем асфальтобетона (что и предусматривается нами при устройстве геосеток как в нижней части асфальтобетонного покрытия, так и между его конструктивными слоями), значительно замедляя образование отраженных трещин, вызванных динамическими транспортными нагрузками и сезонными колебаниями температур дорожной одежды ездового полотна [1], [3].When strengthening the structures of the driving surface of bridge structures by reinforcing the asphalt concrete structural layers of the road surface of the driving surface, it is necessary that the geogrids (3) and (7) used have a low relative elongation at break and a high tensile modulus, which allows for the almost immediate activation of the work of the geogrid material in the asphalt concrete pavement and the effective redistribution of local stresses over a sufficient volume of asphalt concrete (which is what we provide for when installing geogrids both in the lower part of the asphalt concrete pavement and between its structural layers), significantly slowing down the formation of reflected cracks caused by dynamic traffic loads and seasonal temperature fluctuations in the road surface of the driving surface [1], [3].
Основной причиной возникновения области существенных поперечных растягивающих напряжений в нижней части асфальтобетона между продольными ребрами жесткости при воздействии подвижной нагрузки является более высокая податливость защитно-сцепляющего слоя по сравнению с материалом покрытия, в результате чего при деформировании нижний конструктивный слой проскальзывает по гидроизоляции относительно покрывного листа настила. Для улучшения условий работы дорожной одежды ездового полотна предлагается использовать геосетку типа HaTelit ХР100 (материал волокна поливинилалкоголь, относительное удлинение не более 6%, и нагрузка при 3% удлинении 44 кН/м) или АГМ-ДОР(П) (производства ОАО «ВАТИ» г. Волжский, Ставропольский край), приклеив ее на резино-полимерно-битумную мембрану, устраиваемую непосредственно на гидроизоляционный слой. Геосетка способна воспринять существенно большую растягивающую нагрузку, и за счет увеличенного в сравнении с асфальтобетоном модуля упругости и предела прочности на разрыв в слое асфальтобетона она включается в совместную работу с одеждой ездового полотна, увеличивая общую жесткость системы, принимая на себя значительную часть горизонтальных растягивающих напряжений и тем самым снижая уровень напряжений по нижней части асфальтобетонного покрытия [1]. Кроме того, устраиваемые геосетки должны приводить к более равномерному распределению полей напряжений по большей площади как в нижней части асфальтобетонного покрытия (нижнего его слоя), так и между его конструктивными слоями, - предотвращать возникновение и распространение отраженных трещин за счет поглощения усилий на сдвиг, что актуально, поскольку асфальтобетон является неоднородным материалом.The primary cause of the formation of a region of significant transverse tensile stresses in the lower portion of the asphalt concrete between the longitudinal stiffeners under the action of a moving load is the higher compliance of the protective-adhesive layer compared to the pavement material. As a result, during deformation, the lower structural layer slips along the waterproofing relative to the covering sheet of the deck. To improve the performance of the road surface, it is proposed to use a geogrid such as HaTelit XP100 (polyvinyl alcohol fiber material, relative elongation no more than 6%, and a load at 3% elongation of 44 kN/m) or AGM-DOR(P) (manufactured by JSC VATI, Volzhsky, Stavropol Krai), adhering it to a rubber-polymer-bitumen membrane installed directly on the waterproofing layer. Geogrids are capable of withstanding significantly greater tensile loads, and due to their increased modulus of elasticity and tensile strength in the asphalt concrete layer, compared to asphalt concrete, they interact with the road surface, increasing the overall rigidity of the system by absorbing a significant portion of the horizontal tensile stresses and thereby reducing the stress level along the lower portion of the asphalt concrete pavement [1]. Furthermore, the geogrids installed should result in a more uniform distribution of stress fields over a larger area, both in the lower portion of the asphalt concrete pavement (its bottom layer) and between its structural layers, preventing the occurrence and propagation of reflected cracks by absorbing shear forces, which is important since asphalt concrete is a heterogeneous material.
Планируемая к применению геосетка пропитывается дисперсионным клеевым адгезионным составом вяжущего при ее производстве на ткацком оборудовании в состоянии растяжения. После сматывания в рулон она дает усадку в диапазоне 1-3% и приобретает свойства преднапряженного армирующего элемента [4]. Важно отметить также, что устройство геосетки в конструкции ездового полотна производится в диапазоне 1-2% ее относительного растяжения, для восприятия нагрузки и из-за чего она воспринимает нагрузку без люфтов в преднапряженном состоянии. Указанные выше геосетки помимо обладания свойством отсутствия люфта, при распределении легко приобретают плоскую форму или требуемую форму укрепляемой поверхности и могут изгибаться с растяжением, обтягивать неровные поверхности со знакопеременной кривизной. Особенными возможностями обладает композиционный материал АГМ-Композит или из кевлара (англ. Kevlar, - пара-арамидное волокно, (полипарафенилен-терефталамид), обладающее в 5 раз большей прочностью, чем прочность стали, принципы работы которого тождественны особенностям формообразования и ремонта объемных и силовых элементов самолета (объемная обтяжка, плоская гибка с растяжением) [4]. Применение геосеток также позволяет эффективно решать и задачу выравнивания гидростатического давления в дорожной одежде ездового полотна мостовых сооружений.The geogrid intended for use is impregnated with a dispersion adhesive binder during its production on weaving equipment under tension. After being rolled into a roll, it shrinks by 1-3% and acquires the properties of a prestressed reinforcing element [4]. It is also important to note that the geogrid is installed in the roadway structure within a range of 1-2% of its relative elongation to support the load, which allows it to withstand loads without play in the prestressed state. In addition to possessing the property of being free of play, the above-mentioned geogrids easily assume a flat shape or the desired shape of the reinforced surface when distributed, and can bend under tension, conforming to uneven surfaces with alternating curvature. The composite material AGM-Composite or Kevlar (Kevlar is a para-aramid fiber (polyparaphenylene terephthalamide) that is 5 times stronger than steel) has special capabilities. Its operating principles are identical to the features of shaping and repairing volumetric and load-bearing elements of an aircraft (volumetric covering, flat bending with stretching) [4]. The use of geogrids also makes it possible to effectively solve the problem of equalizing hydrostatic pressure in the road surface of bridge structures.
Как уже отмечалось в [1] Для качественного включения геосетки в совместную работу необходимо обеспечить ее сцепление с другими контактируемыми материалами. Это достигается за счет образования хемосорбционных связей - поглощения вещества поверхностью геосетки (хемосорбента) в результате образования химической связи между молекулами хемосорбента и материалов одежды ездового полотна асфальтобетона и мембраны (защитно-сцепляющего и подгрунтовочно-сцепляющего слоев). Кроме того, диапазон пластичности материала подгрунтовочного слоя и защитно-сцепляющего слоя должен быть не менее 120°С (КиШ выше +80°С, Фраас - не выше -40°С и/или марки вяжущего PG 82(Z)-40 (PG 76(Z)-40) с Jnr10 менее 0,5 кПа-1 при Трасч=+80°С) [2], [5], [6]. Этим достигается надежное сцепление между материалами одежды ездового полотна и гидроизоляции на площади не менее 75% в ячейках между продольными и поперечными нитями геосетки.As already noted in [1], for the high-quality inclusion of a geogrid in joint work, it is necessary to ensure its adhesion to other contacting materials. This is achieved through the formation of chemisorption bonds - the absorption of a substance by the surface of the geogrid (chemisorbent) as a result of the formation of a chemical bond between the molecules of the chemisorbent and the materials of the asphalt concrete road surface and membrane (protective-adhesive and sub-primer-adhesive layers). In addition, the plasticity range of the material of the sub-primer layer and the protective-adhesive layer must be at least 120 ° C (KiSh above + 80 ° C, Fraas - not higher than - 40 ° C and / or binder grade PG 82 (Z) - 40 (PG 76 (Z) - 40) with J nr10 less than 0.5 kPa -1 at T calc = + 80 ° C) [2], [5], [6]. This ensures reliable adhesion between the materials of the road surface and the waterproofing over an area of at least 75% in the cells between the longitudinal and transverse threads of the geogrid.
Формирование в виде демпферной мембраны (8) (см. файл «чертежи», фиг. 1) осуществляется посредством поэтапного распределения композиционного битумного вяжущего с помощью автогудронатора с распределением на каждом этапе вяжущего в количестве 1 л/м2 до достижения общей толщины при последующих распределениях вяжущего 3…4 мм. Как правило, для получения требуемой толщины демпферной мембраны достаточно 3...4 проходов автогудронатора. При этом, после заключительного распределения указанного вяжущего при его температуре 120…140°С плотно приклеивают геосетку и, совместно с геосеткой присыпают горячим (от 130°С до 145°С) предварительно черненным щебеночным материалом фракцией свыше 4 мм до 8 мм или свыше 2 мм до 4 мм со средним расходом от 3 до 5 кг/м2 и при необходимости осуществляют его прикатку легким катком за 1…2 прохода по одному следу. Таким образом формируется и защитно-сцепляющий слой (6), по которому в последующем производится устройство нижнего слоя асфальтобетонного покрытия из литого асфальтобетона (5) (см. файл «чертежи», фиг. 1, 3, 4, 5).The formation of a damper membrane (8) (see file "drawings", Fig. 1) is carried out by means of a step-by-step distribution of the composite bitumen binder using a bitumen distributor, distributing the binder at each stage in the amount of 1 l/m2 until a total thickness of 3...4 mm is achieved with subsequent distributions of the binder. As a rule, 3...4 passes of the bitumen distributor are sufficient to obtain the required thickness of the damper membrane. In this case, after the final distribution of the said binder at its temperature of 120...140°C, the geogrid is tightly glued and, together with the geogrid, it is sprinkled with hot (from 130°C to 145°C) pre-blackened crushed stone material of a fraction over 4 mm to 8 mm or over 2 mm to 4 mm with an average consumption of 3 to 5 kg/m2 and, if necessary, it is compacted with a light roller in 1...2 passes in one track. In this way, a protective-adhesive layer (6) is formed, on which the lower layer of asphalt concrete pavement made of cast asphalt concrete (5) is subsequently installed (see file “drawings”, Figs. 1, 3, 4, 5).
Демпферная мембрана (4) по устроенному конструктивному слою из литого асфальтобетона (5) формируется так же, как и демпферная мембрана (8) (см. файл «чертежи», фиг. 1). При этом, после заключительного распределения, указанного вяжущего для формирования мембраны, при его температуре 120…140°С плотно приклеивают геосетку и совместно с геосеткой присыпают горячим (от 130°С до 145°С) предварительно черненным щебнем узкой фракции свыше 4 мм до 8 мм или свыше 8 мм до 12 мм из расхода 5…7 кг/м2 и при необходимости осуществляют его прикатку легким катком за 1...2 прохода по одному следу. Таким образом формируется подгрунтовочно-сцепляющий слой (2) по устроенной мембране (4) с плотно приклеенной к ней геосетке (3) на конструктивном слое из литого асфальтобетона.The damper membrane (4) is formed on the constructed structural layer of cast asphalt concrete (5) in the same way as the damper membrane (8) (see the file "drawings", Fig. 1). In this case, after the final distribution of the specified binder for forming the membrane, at its temperature of 120...140°C, the geogrid is tightly glued and, together with the geogrid, it is sprinkled with hot (from 130°C to 145°C) pre-blackened crushed stone of a narrow fraction over 4 mm to 8 mm or over 8 mm to 12 mm at a rate of 5...7 kg/m2 and, if necessary, it is compacted with a light roller in 1...2 passes in one track. In this way, a sub-primer-bonding layer (2) is formed on a constructed membrane (4) with a geogrid (3) tightly glued to it on a structural layer of cast asphalt concrete.
Конструктивный слой покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА) или другого типа асфальтобетона устраивается непосредственно после формирования подгрунтовочно-сцепляющего слоя (2) в течение первых 1…2 суток (См файл «чертежи», фиг. 1). В целях недопущения загрязнения сформированной поверхности слоя по нему не допускается пропуск транспорта. В случае невозможности обеспечения указанных условий подгрунтовочно - сцепляющий слой устраивается по типовой технологии после очистки поверхности литого асфальтобетона от пыли и грязи с распределением композиционного вяжущего в количестве 0,7…0,9 л/м2 и последующим распределением горячего черненного щебня фракции свыше 8 до 12 мм щебнераспределителем в количестве 5…7 кг/м2.The structural pavement layer made of stone mastic asphalt (SMA) or another type of asphalt concrete is installed immediately after the formation of the sub-base-bonding layer (2) within the first 1...2 days (See the file "drawings", Fig. 1). In order to prevent contamination of the formed surface of the layer, no vehicles are allowed to pass over it. If it is impossible to ensure the specified conditions, the sub-base-bonding layer is installed using standard technology after cleaning the surface of the cast asphalt concrete from dust and dirt with the distribution of a composite binder in the amount of 0.7...0.9 l/ m2 and subsequent distribution of hot blackened crushed stone of a fraction over 8 to 12 mm using a crushed stone distributor in the amount of 5...7 kg/ m2 .
АНАЛОГИANALOGUES
Аналогов подобного способа формирования проезжей части мостового сооружения на ортотропной плите с многослойной конструкцией структуры дорожной одежды с использованием геосетки и мембраны в нижней части и между конструктивными слоями асфальтобетонного покрытия не имеется.There are no analogues of this method of forming the roadway of a bridge structure on an orthotropic slab with a multi-layer design of the road surface structure using a geogrid and a membrane in the lower part and between the structural layers of asphalt concrete pavement.
ТЕХНИЧЕСКАЯ НОВИЗНАTECHNICAL INNOVATION
В данной заявке на изобретение впервые на практике (включены в рабочий проект реконструкции моста) применены следующие решения:In this invention application, the following solutions are applied for the first time in practice (included in the working design for the bridge reconstruction):
- технология и конструкция демпферной мембраны, устраиваемой, как в нижней части асфальтобетонного покрытия, так и между его конструктивными слоями с закреплением на ней геосетки.- technology and design of a damper membrane, installed both in the lower part of the asphalt concrete pavement and between its structural layers with a geogrid attached to it.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯSCOPE OF APPLICATION
Конструкция и способ формирования проезжей части мостового сооружения на ортотропной плите с усиленной многослойной конструкцией структуры покрытия дорожной одежды ездового полотна с устройством демпферной мембраны, устраиваемой как в нижней части асфальтобетонного покрытия, так и между его конструктивными слоями с закреплением на ней геосетки, были запроектированы при строительстве моста на автомобильной дороге А-114 Вологда - Новая Ладога до магистрали «КОЛА» в Вологодской области, частью которой являлся мост через р. Шексна ПК 56+23 [5].The design and method for forming the roadway of a bridge structure on an orthotropic slab with a reinforced multilayer structure of the road surface of the driving surface with the installation of a damper membrane, arranged both in the lower part of the asphalt concrete surface and between its structural layers with a geogrid secured to it, were designed during the construction of a bridge on the A-114 Vologda - Novaya Ladoga highway to the KOLA highway in the Vologda region, part of which was the bridge across the Sheksna River PK 56+23 [5].
Используемая литература:References:
1. Пат. 2828718 (RU), Способ формирования проезжей части мостового сооружения [Текст] / ОАО по проектированию строительства мостов «Институт Гипростроймост»; заявитель и патентообладатель ОАО по проектированию строительства мостов «Институт Гипростроймост» - №2023132051; заявл. 06 декабря 2023; опубл. 16 октября 2024.1. Patent. 2828718 (RU), Method for forming the roadway of a bridge structure [Text] / JSC for the design of bridge construction "Institute Giprostroymost"; applicant and patent holder JSC for the design of bridge construction "Institute Giprostroymost" - No. 2023132051; declared December 6, 2023; published October 16, 2024.
2. Пат. 2752619 (RU), МПК C08L 95/00 (2021.05); C08J 3/20 (2021.05); С08К 9/00 (2021.05); С08К 5/00 (2021.05); C08J 11/00 (2021.05). Резино-полимерно-битумное вяжущее и способ его получения [Текст] / Степанов В.Ф., Дубина С.И.; заявитель и патентообладатель Степанов В.Ф., Дубина С.И. - №2020130918; заявл. 21.09.2020; опубл. 29.07.2021, Бюл. N 22.2. Patent 2752619 (RU), IPC C08L 95/00 (2021.05); C08J 3/20 (2021.05); C08K 9/00 (2021.05); C08K 5/00 (2021.05); C08J 11/00 (2021.05). Rubber-polymer-bitumen binder and method for producing it [Text] / Stepanov V.F., Dubina S.I.; applicant and patent holder Stepanov V.F., Dubina S.I. - No. 2020130918; declared 21.09.2020; published 29.07.2021, Bulletin No. 22.
3. С.Ю. Поляков «Совершенствование метода расчета долговечности асфальтобетонного покрытия на ортотропной плите мостов по критерию усталостного разрушения». Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Новосибирск, 2022, - 165 с.3. S. Yu. Polyakov, "Improving the Method for Calculating the Durability of Asphalt Concrete Pavements on Orthotropic Bridge Slabs Based on the Fatigue Failure Criterion." Dissertation for the degree of Candidate of Engineering Sciences. Novosibirsk, 2022, 165 p.
4. Кочетков А.В., Сотников А.В. «Применение технологий авиастроения для расчета и монтажа полимерных дорожных сеток». Статья в журнале «Дороги. Инновации в строительстве. Специальный выпуск», Февраль. 2021. - С. 12-19.4. Kochetkov A.V., Sotnikov A.V. "Application of aircraft manufacturing technologies for the calculation and installation of polymer road meshes." Article in the journal "Roads. Innovations in Construction. Special Issue", February. 2021. - Pp. 12-19.
5. С.Ю. Поляков, A.M. Паничев «Применение георешеток для армирования асфальтобетона на ортотропных плитах». Статья в журнале «Дороги. Инновации в строительстве» №91, февраль 2021, - стр. 46…48.5. S. Yu. Polyakov, A. M. Panichev, "Use of Geogrids for Reinforcing Asphalt Concrete on Orthotropic Slabs." Article in the journal "Roads. Innovations in Construction" No. 91, February 2021, pp. 46–48.
6. С.И. Дубина «Обеспечение надежности асфальтобетонных покрытий с помощью композиционных резинополимерно-битумных вяжущих». Совместное торжественное заседание Ученого совета ФИЦ ХФ РАН, Президиума РАН и ОХНМ РАН, г. Москва, 15-16 апреля 2021 года.6. S.I. Dubina, "Ensuring the Reliability of Asphalt Concrete Pavements Using Composite Rubber-Polymer-Bitumen Binders." Joint Ceremonial Meeting of the Academic Council of the Federal Research Center of Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences, the Presidium of the Russian Academy of Sciences, and the Department of Chemical Science of the Russian Academy of Sciences, Moscow, April 15-16, 2021.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2847771C1 true RU2847771C1 (en) | 2025-10-15 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4145153A (en) * | 1978-03-22 | 1979-03-20 | The Port Authority Of New York And New Jersey | Method of replacing a roadway |
| RU21051U1 (en) * | 2001-10-01 | 2001-12-20 | Открытое акционерное общество "Гипротрансмост" Институт по изысканиям и проектированию мостовых переходов | DESIGN OF ROAD CLOTHES ON THE ORTHROTOPIC PLATE OF THE ROADWAY OF THE BRIDGE |
| RU60537U1 (en) * | 2006-11-08 | 2007-01-27 | Закрытое акционерное общество "Автогрейд" | ROAD COVERING FOR ROADS OF CONCRETE BRIDGE |
| RU60946U1 (en) * | 2006-11-08 | 2007-02-10 | Закрытое акционерное общество "Автогрейд" | ROAD COVERING FOR ROADWAY PART OF THE BRIDGE WITH METAL ORTOTROPIC PLATE |
| RU117454U1 (en) * | 2012-02-27 | 2012-06-27 | Роман Михайлович Черсков | DESIGN OF ROAD CLOTHES ON BRIDGES WITH A CONCRETE OR METAL ORTOTROPIC WEDGE |
| CN109695203A (en) * | 2019-02-26 | 2019-04-30 | 江苏中路交通科学技术有限公司 | A kind of room temperature health fashioned iron deck installation structure and its construction method |
| CN112049006A (en) * | 2020-09-11 | 2020-12-08 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | Orthotropic steel bridge deck structure and construction method |
| RU2828718C1 (en) * | 2023-12-06 | 2024-10-16 | Открытое акционерное общество по проектированию строительства мостов "Институт Гипростроймост" | Bridge structure roadway formation method |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4145153A (en) * | 1978-03-22 | 1979-03-20 | The Port Authority Of New York And New Jersey | Method of replacing a roadway |
| RU21051U1 (en) * | 2001-10-01 | 2001-12-20 | Открытое акционерное общество "Гипротрансмост" Институт по изысканиям и проектированию мостовых переходов | DESIGN OF ROAD CLOTHES ON THE ORTHROTOPIC PLATE OF THE ROADWAY OF THE BRIDGE |
| RU60537U1 (en) * | 2006-11-08 | 2007-01-27 | Закрытое акционерное общество "Автогрейд" | ROAD COVERING FOR ROADS OF CONCRETE BRIDGE |
| RU60946U1 (en) * | 2006-11-08 | 2007-02-10 | Закрытое акционерное общество "Автогрейд" | ROAD COVERING FOR ROADWAY PART OF THE BRIDGE WITH METAL ORTOTROPIC PLATE |
| RU117454U1 (en) * | 2012-02-27 | 2012-06-27 | Роман Михайлович Черсков | DESIGN OF ROAD CLOTHES ON BRIDGES WITH A CONCRETE OR METAL ORTOTROPIC WEDGE |
| CN109695203A (en) * | 2019-02-26 | 2019-04-30 | 江苏中路交通科学技术有限公司 | A kind of room temperature health fashioned iron deck installation structure and its construction method |
| CN112049006A (en) * | 2020-09-11 | 2020-12-08 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | Orthotropic steel bridge deck structure and construction method |
| RU2828718C1 (en) * | 2023-12-06 | 2024-10-16 | Открытое акционерное общество по проектированию строительства мостов "Институт Гипростроймост" | Bridge structure roadway formation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7621693B2 (en) | Asphalt fiber panels for pavement construction and repair | |
| US3932051A (en) | Highway construction | |
| CN110904740B (en) | A kind of roadbed and method for controlling uneven settlement of high-speed railway road and bridge transition section | |
| CN111945510B (en) | Self-adaptive environment-friendly prevention and control construction method and device for bump at bridge head | |
| Alampalli et al. | Fiber reinforced polymer composites for the superstructure of a short-span rural bridge | |
| JP5113003B2 (en) | Pavement structure and method for forming pavement | |
| CN1099505C (en) | Steel pipe connector of ladder-type sleeper for railway track | |
| Alampalli et al. | Design, fabrication, construction, and testing of an FRP superstructure | |
| US2078485A (en) | Composite highway beam construction | |
| Chavel | Steel bridge design handbook: Bridge deck design | |
| RU2847771C1 (en) | Method for forming the carriageway of a bridge structure with a reinforced deck structure | |
| CN212656113U (en) | Steel Box Girder Bridge Deck Pavement Structure and Suspension Bridge | |
| Vanelstraete et al. | Laboratory testing and numerical modelling of overlay systems on cement concrete slabs | |
| CN117266021B (en) | A bridge deck connection structure based on separation design, a simply supported beam bridge and a construction method | |
| JP4927681B2 (en) | Pavement structure | |
| CN114000424B (en) | A steel-wood composite bridge deck structure and its paving method | |
| CN216074739U (en) | Bridge expansion joint connecting plate and bridge floor hogging moment area bendable concrete slab | |
| RU2828718C1 (en) | Bridge structure roadway formation method | |
| CN117721707A (en) | Adaptive transition structure for prevention and control of vehicle jump at bridgehead | |
| CN212247714U (en) | Be applied to device of soft soil area bridgehead car skip | |
| JP2007321419A (en) | Reinforcement method of stretched floor slab using fiber reinforced reinforcing material | |
| JPH1193106A (en) | Paving structure for expansion spacing of highway bridge | |
| CN210737260U (en) | Rigid roadbed and flexible roadbed interface | |
| CN211772757U (en) | Seamless anti-bumping structure for middle-small span simply-supported highway bridge end part | |
| Kutuk | Performance of flexible pavements reinforced with geogrids |