Плита дорожного покрытия, способ ее укладки и камера для осуществления способа
Изобретения относятся к дорожному строительству, в частности к сооружению сборных покрытий дорожного полотна. Плита дорожного покрытия состоит из отдельных элементов, соединенных между собой с образованием рустов, образующих ломаные линии. Плита состоит из плотно прилегающих боковыми поверхностями друг к другу брусчатых элементов, верхние поверхности которых образуют общую горизонтальную плоскую поверхность плиты, на которую наклеена воздухонепроницаемая пленка, обеспечивающая достаточную жесткость для пневмозахвата плиты, укладки ее в дорожное полотно и стыковки с соседними плитами. Боковые поверхности плиты представляют собой чередующиеся выступы и впадины. Способ укладки плиты на подушку дорожного покрытия заключается в том, что устанавливают на поверхность плиты подъемным механизмом застропованную за нижнее основание вакуумную камеру, когда ее верхняя стенка расположена на упоре, перестроповывают камеру за верхнюю стенку. Внутри камеры создают разрежение путем перемещения застропованной верхней стенки вверх и ведут вакуум-захват плиты. Перемещают и устанавливают плиту на подушку, стыкуют боковые поверхности соседних плит по выступам и впадинам, расстроповывают верхнюю стенку камеры и опускают ее вниз под действием собственного веса, снимая вакуум в камере, стропуют камеру за нижнее основание и снимают с уложенной плиты. Вакуумная камера для осуществления способа в виде устройства создания разрежения в камере состоит из герметичного корпуса, имеющего гофрированные эластичные стенки для изменения объема камеры, герметично соединенные с верхней стенкой и расположенным в нижней части камеры основанием, снабженные расположенными друг над другом распорными сквозными каркасами. Корпус содержит выпускной клапан, расположенный в отверстии верхней стенки. Основание выполнено в виде перфорированной плиты, на верхней стороне основания установлен упор для контакта с верхней стенкой камеры при ее минимальном объеме в режиме разрежения в камере, на нижней стороне основания расположены ограничители, обеспечивающие воздушный зазор между основанием и транспортируемой плитой, при этом габаритные размеры основания соответствуют габаритным размерам плиты дорожного покрытия. Технический результат состоит в повышении прочности и качества получаемого покрытия, снижении трудоемкости производства работ, сложности конструктивного выполнения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 15 ил.
Изобретения относятся к дорожному строительству, в частности к сооружению сборных покрытий дорожного полотна.
Известна дорожная бетонная секция, разделенная рустами на ряд армированных элементов, смежные стороны которых связаны соединительными стержнями (см. патент RU 2114952, опубл. 10.07.1998 г., "Дорожная бетонная секция"). В русты между элементами секции заподлицо с поверхностью установлены упругопластические полимерные прокладки с дисперсным армированием из металлических или полимерных фибр, при этом дисперсное армирование выполнено по всему контуру элементов секции.
Известная дорожная бетонная секция, разделенная рустами, обладает недостаточной прочностью из-за внутренних напряжений, свойственных железобетонным плитам.
Известен дорожный элемент, выполненный в виде твердого блока из полимербетона (см. патент RU 2187594, опубл. 20.08.2002 г., "Дорожный элемент и способ укладки и ремонта дорожных покрытий с его использованием"), содержащий в качестве связующего жидкие отходы нефтепереработки. Особенностью известного блока является покрытие его боковых и нижних поверхностей воздухонепроницаемым материалом, например полиэтиленовой пленкой, которая снимается с этих поверхностей непосредственно перед установкой блока в дорожное покрытие.
Известна дорожная железобетонная плита, разделенная рустами на ряд армированных секций, смежные стороны которых связаны соединительными стержнями (см. а.с. СССР №908981, опубл. 28.02.1982 г., "Дорожная железобетонная плита"), выбранная заявителем в качестве ближайшего аналога - прототипа предлагаемой плиты дорожного покрытия.
Отличительной особенностью известной дорожной плиты является рустовка в зоне соединения смежных сторон секций, образующих ломаную линию, угол между которыми равен 120°. Наличие рустовки приводит к образованию в плите ложных швов, по которым в процессе эксплуатации покрытия плита распадается на мелкие ячейки, шарнирно связанные между собой. В условиях монтажа и эксплуатации вероятность разлома плиты с рустовкой, образующей ломаную линию, гораздо меньше, чем у плит с прямолинейной рустовкой.
Недостатком известной дорожной железобетонной плиты является невысокая прочность, обусловленная внутренними напряжениями, свойственными железобетонным дорожным плитам.
Известен способ укладки дорожных покрытий с помощью отдельных, предварительно изготовленных блоков из полимербетона, предусматривающий установку в дорожное покрытие блока, связующее которого еще не отвердело до состояния отлипа (см. патент RU №2187594, опубл. 20.08.2002 г., "Дорожный элемент и способ укладки и ремонта дорожных покрытий с его использованием"), выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога - протитипа предлагаемого способа укладки плиты на подушку дорожного покрытия.
Известный способ укладки блоков на подушку дорожного покрытия включает покрытие боковых и нижних поверхностей предварительно изготовленного блока, связующее которого еще не отвердело до состояния отлипа, воздухонепроницаемым материалом, например полиэтиленом, который снимается с этих поверхностей непосредственно перед установкой блока на дорожную подушку, последующую установку их на подушку и стыковку боковыми поверхностями друг с другом.
Недостатками известного способа укладки блоков на подушку дорожного покрытия являются трудоемкость, низкие ремонтопригодность и качество получаемого покрытия. Возможно также нарушение сплошности покрытия по линиям стыковки блоков друг с другом.
Известен вакуумный захват, предназначенный для транспортирования штучных грузов, преимущественно с грубой и шероховатой поверхностью, содержащий устройство создания разрежения, состоящее из пустотелого корпуса, имеющего верхнюю стенку с отверстием, герметично соединенное по всему периметру с эластичным уплотнением основания (см. патент RU №2035376, опубл. 20. 05.1995 г., "Вакуумный захват"), выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога - прототипа заявленной камеры для осуществления предлагаемого способа укладки плиты дорожного покрытия.
Конструкция известного вакуумного захвата представляет собой жесткий объемно-пустотелый корпус с уплотнительной манжетой по периметру его открытого нижнего основания, образующий с поверхностью груза вакуумную камеру за счет того, что корпус соединен с источником вакуума.
Для транспортирования груза вакуумный захват опускают на поверхность груза и соединяют его вакуумную камеру с источником вакуума. За счет перепада давлений захват прижимается к грузу и в контакте с поверхностью базирования оказываются его эластичные пленки, служащие для герметизации стыка поверхности объекта и уплотнительной манжеты, на которую приходится основная нагрузка при подъеме груза.
Недостатками вакуумного захвата являются:
- невозможность применения известного устройства для захвата и перемещения дорожных плит, не обладающих достаточной собственной жесткостью, из-за их деформации при втягивании в корпус вакуумного захвата, что объясняется конструкцией открытого нижнего основания корпуса;
- сложность конструктивного выполнения.
Технический результат изобретений направлен на устранение указанных недостатков аналогов и прототипов и достигается следующими решениями, объединенными общим изобретательским замыслом.
В плите дорожного покрытия, составленной из отдельных элементов, соединенных между собой с образованием рустов, образующих ломаные линии, согласно первого изобретения, плита состоит из плотно прилегающих боковыми поверхностями друг к другу брусчатых элементов, верхние поверхности которых образуют общую горизонтальную плоскую поверхность плиты, на которую наклеена воздухонепроницаемая пленка, боковые поверхности плиты представляют собой чередующиеся выступы и впадины, служащие для стыковки соседних плит между собой.
В плите дорожного покрытия воздухонепроницаемая полимерная пленка может быть наклеена на горизонтальную поверхность битумной мастикой.
В плите дорожного покрытия толщина слоя битумной мастики составляет 1-5 мм.
В плите дорожного покрытия воздухонепроницаемая пленка может быть выполнена из полиэтилена.
В способе укладки плиты на подушку дорожного покрытия, включающем захват плиты, установку ее на подушку и стыковку ее боковых поверхностей с боковыми поверхностями соседних плит, согласно второго изобретения, устанавливают на поверхность плиты подъемным механизмом застропованную за нижнее основание вакуумную камеру, когда ее верхняя стенка расположена на упоре, перестроповывают камеру за верхнюю стенку, внутри камеры создают разрежение путем перемещения застропованной верхней стенки вверх и ведут вакуум-захват плиты, перемещают и устанавливают плиту на подушку, стыкуют боковые поверхности соседних плит по выступам и впадинам, расстроповывают верхнюю стенку камеры и опускают ее вниз под действием собственного веса, снимая вакуум в камере, стропуют камеру за нижнее основание и снимают с уложенной плиты.
В вакуумной камере, содержащей устройство создания разрежения, состоящее из пустотелого корпуса, имеющего верхнюю стенку с отверстием, герметично соединенное по всему периметру с эластичным уплотнением основание, согласно третьего изобретения, устройство создания разрежения в камере состоит из герметичного корпуса, имеющего гофрированные эластичные стенки для изменения объема камеры, герметично соединенные с верхней стенкой и расположенным в нижней части камеры основанием, снабженные расположенными друг над другом распорными сквозными каркасами, корпус содержит выпускной клапан, расположенный в отверстии верхней стенки, основание выполнено в виде перфорированной плиты, на верхней стороне основания установлен упор для контакта с верхней стенкой камеры при ее минимальном объеме в режиме разрежения в камере, на нижней стороне основания расположены ограничители, обеспечивающие воздушный зазор между основанием и транспортируемой плитой.
В вакуумной камере габаритные размеры основания могут соответствовать габаритным размерам плиты дорожного покрытия.
В вакуумной камере верхняя стенка камеры и ее основание снабжены зацепами.
В вакуумной камере зацепы основания снабжены крюками.
В вакуумной камере высота крюков превышает уровень верхней стенки камеры при ее минимальном объеме и меньше высоты петлеобразных зацепов верхней стенки.
Составленная из отдельных элементов плита состоит из плотно прилегающих боковыми поверхностями друг к другу с образованием рустов брусчатых элементов, выполненных, например, из асфальтобетона, характеризующихся высокой прочностью, так как в ней отсутствуют внутренние напряжения, свойственные железобетонным дорожным плитам.
Конструкция дорожного покрытия, образованная плитами, состыкованными боковыми поверхностями, представляющими собой чередующиеся выступы и впадины, не ломается, устойчива под действием нагрузки и удобна в ремонте.
Брусчатые элементы плит изготавливают, предпочтительно, из асфальтобетона, что обеспечивает конструкции дорожного покрытия высокую морозостойкость, малопыльность, а также долговременность дорожного покрытия, упрощает периодическую профилактику брусчатки битумосодержащими смесями.
Соединение состыкованных между собой брусчатых элементов воздухонепроницаемой полимерной пленкой, наклееной на общую верхнюю горизонтальную плоскую поверхность плиты, придает конструкции плиты достаточную жесткость, необходимую для обеспечения пневмозахвата плиты вакуумной камерой, укладки ее в дорожное полотно и стыковки с соседними плитами.
Установка на поверхность плиты подъемным механизмом застропованной за нижнее основание вакуумной камеры, когда ее верхняя стенка расположена на упоре, перестроповка камеры за верхнюю стенку, опускание верхней части камеры вниз до упора, прикрепленного к ее основанию, создание внутри камеры разрежения за счет перемещения застропованной верхней стенки вверх, позволяет произвести последующий вакуум-захват плиты, не обладающей собственной достаточной жесткостью при отсутствии внешнего источника вакуума, так как необходимое разрежение создается за счет динамичных свойств конструкции предлагаемой камеры вакуумного захвата.
При опускании верхней стенки камеры вниз происходит снятие разрежения и освобождение плиты от камеры.
Вакуум-захват плиты, перемещение, установка ее на подушку, стыковка плит друг с другом боковыми поверхностями производится в течение времени: t=Vo-Vз/Ψ, где
Vo - объем камеры в момент отрыва груза, т.е. в момент окончания захвата;
Vз - объем камеры в момент начала захвата груза;
Ψ - подсос в камеру объема воздуха за единицу времени, т.е. величина подсоса определяет степень герметичности камеры.
Время t выбирается исходя из веса брусчатых элементов и суммарного веса плиты. Величина веса поднимаемого груза (плиты) ограничивается не столько максимально-возможной силой присоса, сколько прочностью камеры.
Величина силы присоса для поднятого груза определяется весом груза:
F=Fгр+(F-Fгр), где:
Fгр - вес груза;
(F-Fгр)→0 - превышение силы присоса над весом груза.
Если поднятый груз (плиту) нагрузить дополнительной массой, то сила присоса моментально возрастет, согласно закона Паскаля, на силу, соответствующую дополнительной массе на грузе или силе удара по нему, и захват груза сохранится.
Для создания разрежения в камере предусмотрен герметичный корпус, боковая поверхность которого изготовлена из эластичного материала и представляет собой гофрированные эластичные стенки, герметично соединенные с верхней стенкой и с расположенным в нижней части камеры основанием, снабженные расположенными друг над другом распорными сквозными каркасами.
В отверстии верхней стенки предусмотрен выпускной клапан для вытеснения воздуха при опускании верхней стенки на упор основания.
Суммарная масса основания и верхней стенки должна многократно (не менее чем в 10 раз) превышать силу трения, возникающую в боковой поверхности корпуса при их вертикальном перемещении относительно друг друга. Поскольку внешний источник вакуума отсутствует, то необходимое разрежение создается за счет динамических свойств конструкции камеры.
Возможность захвата груза, не обладающего достаточной собственной жесткостью, обеспечивается за счет того, что нижнее основание камеры перекрыто перфорированной упорной плитой, которая имеет достаточное количество сквозных отверстий и снабжена ограничителями, выполненными, например, в виде вкрученных в нее болтов с тем, чтобы они удерживали поверхность груза на расстоянии от отверстий, через которые передается разрежение на поверхность груза и на эластичное уплотнение, выполненное в виде уплотняющего манжета, расположенного по периметру упорной плиты.
Выполнение основания в виде перфорированной плиты, на верхней стороне которого установлен упор, обеспечивает возможность его контакта с верхней стенкой камеры при ее минимальном объеме в режиме разрежения.
Расположенные на нижней стороне основания ограничители обеспечивают воздушный зазор между основанием и транспортируемой плитой.
Эластичное уплотнение, соединенное с основанием по всему периметру, повышает герметичность вакуумной камеры.
Предусмотрена строповка камеры как за ее верхнюю стенку, так и за ее основание. Для этого верхняя стенка снабжена парой жестких петлеобразных зацепов, а основание снабжено также парой жестких зацепов и крюками. При этом высота крюков зацепов основания должна быть такова, чтобы превышать на 300- 350 мм верхний уровень верхней стенки при ее минимальном объеме (т.е. при опущенной до упора верхней стенки), но быть при этом ниже петлеобразных зацепов верхней стенки камеры. Строповка производится штангообразной траверсой за счет подвода ее под петли верхней стенки или под крюки нижнего основания. Сущность предлагаемых технических решений поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен вид сверху плиты дорожного покрытия.
На фиг.2 изображен вакуум-захват плиты вакуумной камерой с помощью подъемного механизма.
На фиг.3 изображен общий вид вакуум-камеры.
На фиг.4 изображен разрез А-А камеры на фиг.3.
На фиг.5 изображен разрез В-В камеры на фиг.3.
На фиг.6 изображено основание камеры с упором.
На фиг.7 изображен вид сверху на фиг.6.
На фиг.8 изображен разрез С-С на фиг.7.
На фиг.9 изображено основание камеры, вид сверху.
На фиг.10 изображен разрез D-D на фиг.6.
На фиг.11 изображен местный вырыв Е на фиг.10.
На фиг.12 изображена схема строповки вакуумной камеры при установке на поверхность плиты.
На фиг.13 показана схема верхнего положения застропованной верхней стенки в режиме разрежения в камере.
На фиг.14 показана схема нижнего положения расстропованной верхней стенки в режиме снятия разрежения в камере.
На фиг.15 показана схема съема камеры с уложенной плиты.
Плита 1 дорожного покрытия состоит из плотно прилегающих боковыми поверхностями друг к другу брусчатых элементов 2, верхние поверхности которых образуют общую горизонтальную плоскую поверхность плиты 1, на которую наклеена воздухонепроницаемая пленка 3. Боковые поверхности плиты представляют собой чередующиеся выступы 4 и впадины 5, служащие для стыковки соседних плит 1 между собой.
Воздухонепроницаемая полимерная пленка 3 наклеена на горизонтальную поверхность битумной мастикой. Толщина слоя битумной мастики составляет 1-5 мм. Воздухонепроницаемая пленка может быть выполнена из полиэтилена.
Способ укладки плиты 1 на подушку дорожного покрытия включает захват плиты 1, установку ее на подушку (подушка дорожного покрытия на чертежах не показана) и стыковку ее боковых поверхностей с боковыми поверхностями соседних плит 1. Для этого вакуумную камеру 6 стропуют за верхнюю часть подъемным механизмом 7 и устанавливают ее поверхность плиты 1 дорожного покрытия. Для поднятия груза верхнюю стенку 11 опускают под действием собственного веса вниз до упора 9, прикрепленного к основанию 10 камеры 6. Перемещением верхней стенки 11 вверх подъемным механизмом 7 создают внутри камеры 6 разрежение и ведут вакуум-захват плиты 1. Плиту 1 перемещают и устанавливают на дорожную подушку, затем стыкуют боковые поверхности соседних плит по выступам 4 и впадинам 5. После того, как соседние плиты состыкованы между собой, снимают вакуум путем опускания верхней стенки 11 камеры вниз. Производят строповку камеры 6 подъемным механизмом 7 за основание 10 и снимают камеру 6 с плиты 1.
Вакуумная камера 6 содержит герметичный корпус 12, имеющий верхнюю стенку 11, перфорированную плиту 13 и эластичное уплотнение 14. Герметичный корпус имеет гофрированные эластичные стенки 15, герметично соединенные с верхней стенкой 11 и расположенным в нижней части камеры 6 основанием 10, снабженные расположенными друг над другом распорными сквозными каркасами 16. Корпус 12 содержит выпускной клапан 17, расположенный в отверстии 18 верхней стенки 11, основание 10 выполнено в виде перфорированной плиты 13, на верхней стороне основания 10 установлен упор 9 для контакта с верхней стенкой 11 камеры 6 при ее минимальном объеме в режиме разрежения. На нижней стороне основания 10 расположены ограничители 20, обеспечивающие воздушный зазор между основанием 10 и транспортируемой плитой 1. Основание 10 герметично соединено с эластичным уплотнением 14 по всему периметру.
Габаритные размеры основания 10 соответствуют габаритным размерам плиты 1 дорожного покрытия.
Способ укладки плиты на подушку дорожного покрытия осуществляется следующим образом.
Застропованная за нижнее основание 10 вакуумная камера 6 ставится на поверхность плиты 1 с помощью подъемного механизма 7. Верхняя стенка 11 камеры 6 опускается под действием собственного веса вниз до упора 9, прикрепленного к основанию 10 камеры 6. Воздух выпускается из камеры через выпускной клапан 17, и камера 6 принимает минимальный объем. Когда верхняя стенка 11 расположена на упоре 9, перестроповывают камеру 6 за верхнюю стенку 11. При подъеме застропованной верхней стенки 11 вверх при неподвижном основании 10, клапан 17 закрывается, а в увеличенном объеме камеры 6 создается разрежение. Происходит присос между камерой 6 и плитой 1, при котором основание 10 удерживает плиту 1, не обладающую достаточной собственной жесткостью. Разрежение будет возрастать по мере подъема верхней стенки 11 камеры 6 до того момента, когда сила присоса между камерой 6 и плитой 1 превысит вес плиты 1. В этот момент осуществляется вакуум-захват плиты 1 камерой 6, т.е. происходит ее отрыв от опоры и подъем камеры 6 и плиты 1 механизмом подъема 7.
Перемещают и устанавливают плиту 1 на подушку дорожного покрытия, стыкуют боковые поверхности соседних плит 1 по выступам и впадинам, расстроповывают верхнюю стенку 11 камеры 6 и опускают ее вниз под действием собственного веса, снимая вакуум в камере 6. Стропуют камеру 6 за нижнее основание 10 и снимают с уложенной плиты 1.
Предусмотрены визуальная отметка (на чертежах не показана) и звуковая сигнализация, предупреждающие за 20-25 секунд об окончании захвата, т.е. о необходимости опускания груза на место или перезахвата.
1. Плита дорожного покрытия, составленная из отдельных элементов, соединенных между собой с образованием рустов, образующих ломаные линии, отличающаяся тем, что плита состоит из плотно прилегающих боковыми поверхностями друг к другу брусчатых элементов, верхние поверхности которых образуют общую горизонтальную плоскую поверхность плиты, на которую наклеена воздухонепроницаемая пленка, обеспечивающая достаточную жесткость для пневмозахвата плиты, укладки ее в дорожное полотно и стыковки с соседними плитами, при этом боковые поверхности плиты представляют собой чередующиеся выступы и впадины.
2. Плита дорожного покрытия по п.1, отличающаяся тем, что воздухонепроницаемая полимерная пленка наклеена на горизонтальную поверхность битумной мастикой.
3. Плита дорожного покрытия по п.2, отличающаяся тем, что толщина слоя битумной мастики составляет 1-5 мм.
4. Плита дорожного покрытия по п.1, отличающаяся тем, что воздухонепроницаемая пленка выполнена из полиэтилена.
5. Способ укладки плиты по п.1 на подушку дорожного покрытия, отличающийся тем, что устанавливают на поверхность плиты подъемным механизмом застропованную за нижнее основание вакуумную камеру, когда ее верхняя стенка расположена на упоре, перестроповывают камеру за верхнюю стенку, внутри камеры создают разрежение путем перемещения застропованной верхней стенки вверх и ведут вакуум-захват плиты, перемещают и устанавливают плиту на подушку, стыкуют боковые поверхности соседних плит по выступам и впадинам, расстроповывают верхнюю стенку камеры и опускают ее вниз под действием собственного веса, снимая вакуум в камере, стропуют камеру за нижнее основание и снимают с уложенной плиты.
6. Вакуумная камера для осуществления способа по п.5, отличающаяся тем, что устройство создания разрежения в камере состоит из герметичного корпуса, имеющего гофрированные эластичные стенки для изменения объема камеры, герметично соединенные с верхней стенкой и расположенным в нижней части камеры основанием, снабженные расположенными друг над другом распорными сквозными каркасами, корпус содержит выпускной клапан, расположенный в отверстии верхней стенки, основание выполнено в виде перфорированной плиты, на верхней стороне основания установлен упор для контакта с верхней стенкой камеры при ее минимальном объеме в режиме разрежения в камере, на нижней стороне основания расположены ограничители, обеспечивающие воздушный зазор между основанием и транспортируемой плитой, при этом габаритные размеры основания соответствуют габаритным размерам плиты дорожного покрытия.
7. Вакуумная камера по п.6, отличающаяся тем, что верхняя стенка камеры и ее основание снабжены зацепами.
8. Вакуумная камера по п.7, отличающаяся тем, что зацепы основания снабжены крюками.
9. Вакуумная камера по п.8, отличающаяся тем, что высота крюков превышает уровень верхней стенки камеры при ее минимальном объеме и меньше высоты петлеобразных зацепов верхней стенки.
