Вход
Отраслевые дорожные нормы ОДН 218.046-01 "Проектирование нежестких дорожных одежд" (утв. распоряжением Минтранса РФ от 20 декабря 2000 г. N ОС-35-Р) (документ не действует)
-
Приложение 1 (обязательное). Расчетные нагрузки
-
Приложение 2 (справочное). Определение расчетных характеристик грунта рабочего слоя земляного полотна при расчете дорожной одежды на прочность
-
Приложение 3 (справочное). Таблицы нормативных и расчетных значений прочностных и деформационных характеристик конструктивных слоев из различных дорожно-строительных материалов
-
Приложение 4 (справочное). Назначение статистических параметров
-
Приложение 5 (справочное). Теплофизические характеристики конструктивных слоев из различных дорожно-строительных материалов
-
Приложение 6 (справочное). Параметры для определения расчетного суммарного числа приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды
-
Приложение 7 (справочное). Методика определения и использования коэффициента влагопроводности грунта при проектировании дорожной одежды
-
Приложение 8 (справочное). Примеры расчета
-
Приложение 9. Список участников разработки ОДН
Отраслевые дорожные нормы
ОДН 218.046-01
"Проектирование нежестких дорожных одежд"
(утв. распоряжением Минтранса РФ от 20 декабря 2000 г. N ОС-35-Р)
Дата введения 1 января 2001 г.
Взамен "Инструкции по проектировани
дорожных одежд нежесткого типа. ВСН 46-83"
1. Общие положения
ГАРАНТ:
В целях повышения качества и увеличения сроков службы нежестких дорожных одежд при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог распоряжением Минтранса РФ от 11 марта 2003 г. N ОС-134-р введено в действие "Руководство по применению комплексных органических вяжущих (КОВ), в том числе ПБВ, на основе блоксополимеров типа СБС в дорожном строительстве"
1.1. Документ содержит нормы и указания по конструированию и расчету нежестких одежд автомобильных дорог общей сети. Им следует пользоваться при:
а) проектировании одежд на вновь сооружаемых дорогах, на новых участках реконструируемых дорог;
б) разработке каталогов и альбомов типовых решений по конструкциям дорожных одежд на дорогах общей сети.
1.2. К нежестким дорожным одеждам относят одежды со слоями, устроенными из разного вида асфальтобетонов (дегтебетонов), из материалов и грунтов, укрепленных битумом, цементом, известью, комплексными и другими вяжущими, а также из слабосвязных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия и др.).
1.3. Различают следующие элементы дорожной одежды:
Покрытие - верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес транспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов.
По поверхности покрытия могут быть устроены слои поверхностных обработок различного назначения (слои для повышения шероховатости, защитные слои и т.п.).
Основание - часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также морозоустойчивость и осушение конструкции.
Следует различать несущую часть основания (несущее основание) и дополнительные слои основания. Несущая часть основания должна обеспечивать прочность дорожной одежды и быть морозоустойчивой.
Дополнительные слои основания - слои между несущим основанием и подстилающим грунтом, предусматриваемые при наличии неблагоприятных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условий. Эти слои совместно с покрытием и основанием должны обеспечивать необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать условия для снижения толщины вышележащих слоев из дорогостоящих материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой, его называют морозозащитным, теплоизолирующим, дренирующим. К дополнительным слоям и прослойкам относят также гидро- и пароизолирующие, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др. Дополнительные слои устраивают из песка и других местных материалов в естественном состоянии или укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими, из местных грунтов, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавками пористых заполнителей и т.д., а также из различного рода специальных индустриально выпускаемых материалов (геотекстиль, пенопласт, полимерная пленка и т.п.).
При применении дополнительных слоев в проекте необходимо учитывать технологические проблемы, связанные с движением по ним построечного транспорта.
Классификация дорожных одежд и покрытий приведена в табл.1.1.
Таблица 1.1
| Типы дорожных одежд |
Виды покрытий, материал и способы его укладки |
|
Капитальные |
Усовершенствованные покрытия: |
| из горячих асфальтобетонных смесей | |
| Облегченные | а) из горячих асфальтобетонных смесей б) из холодных асфальтобетонных смесей в) из органоминеральных смесей с жидкими органическими вяжущими, с жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными; с вязкими, в том числе эмульгированными органическими вяжущими; с эмульгированными органическими вяжущими совместно с минеральными; из каменных материалов и грунтов, обработанных битумом по способу смешения на дороге или методами пропитки; из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими методом пропитки; черного щебня, приготовленного в установке и уложенного по способу заклинки; из пористой и высокопористой асфальтобетонной смеси с поверхностной обработкой; из прочного щебня с двойной поверхностной обработкой |
|
Переходные |
Покрытия переходные |
| из щебня прочных пород, устроенные по способу заклинки без применения вяжущих материалов; из грунтов и малопрочных каменных материалов, укрепленных вяжущими; булыжного и колотого камня (мостовые) |
|
| Низшие | из щебеночно-гравийно-песчаных смесей; малопрочных каменных материалов и шлаков; грунтов, укрепленных или улучшенных различными местными материалами; древесных материалов и др. |
Рабочий слой земляного полотна (подстилающий грунт) - верхняя часть полотна в пределах от низа дорожной одежды до 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия.
1.4. Капитальную и облегченную дорожную одежду с усовершенствованным покрытием проектируют с таким расчетом, чтобы за межремонтный срок не возникло разрушений и недопустимых с точки зрения предусмотренных действующими нормативными документами требований к ровности покрытия остаточных деформаций, а также, чтобы воздействие природных факторов не приводило к недопустимым изменениям в ее элементах.
Облегченную дорожную одежду с усовершенствованным покрытием, рассчитывают на менее продолжительный межремонтный срок службы, чем для капитальных одежд. Это позволяет применять менее долговечные и дорогостоящие материалы и облегчить конструкцию.
При проектировании дорожных одежд переходного типа, выравнивание которых не сопряжено со значительными затратами (щебеночные, гравийные и подобные им покрытия), допускают возможность более значительного накопления остаточных деформаций под действием движения.
Во всех случаях для оценки напряженного состояния конструкции используют решения теории упругости.
1.5. В районах с влажным и холодным климатом на участках с неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями должны быть предусмотрены меры по осушению и обеспечению морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.
1.6. Запроектированная дорожная одежда должна быть не только прочной и надежной в эксплуатации, но экономичной и возможно менее материалоемкой, особенно по расходу дефицитных материалов и энергии, а также должна соответствовать экологическим требованиям. Экономичность конструкции определяют по результатам сопоставления вариантов с оценкой сравнительной экономической эффективности капитальных вложений по действующим нормативным документам. Выбор конструкции дорожной одежды и тип покрытия обосновывают технико-экономическим анализом вариантов.
1.7. При проектировании дорожных одежд для конкретных объектов и разработке типовых (унифицированных) решений по конструкциям дорожной одежды наряду с положениями настоящих ОДН следует учитывать данные регионального научно-практического опыта (в том числе в части применения местных материалов, уточнения расчетных значений характеристик и т.д.), отраженного в действующих региональных технических условиях, нормах, правилах производства работ и других технических документах, утвержденных в установленном порядке.
При разработке региональных типовых конструкций дорожной одежды следует также учитывать специализацию дорожно-строительных организаций, обеспеченность региона дорожно-строительными материалами, предусматривать максимальную механизацию и индустриализацию строительных процессов, стремиться к снижению трудоемкости и затрат ручного труда.
1.8. Расчетный (проектный) срок службы проектируемой дорожной одежды и требуемый уровень проектной надежности необходимо назначать на основе норм, принимаемых административными органами по согласованию с региональными дорожными организациями.
1.9. Настоящие ОДН не распространяются на проектирование дорожных одежд в зоне вечной мерзлоты, где дополнительно должны быть учтены характер вечномерзлых грунтов, их температурный и водный режим, а также влияние толщины деятельного слоя и вечномерзлого грунта (жесткого основания) на прочность дорожной одежды.
Учет указанных факторов осуществляется на основе специальных региональных нормативно-технических документов.
2. Конструирование дорожной одежды
Задачи и принципы конструирования
2.1. Проектирование дорожной одежды представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции (системы дорожная одежда + рабочий слой земляного полотна) на прочность, морозоустойчивость и осушение с технико-экономическим обоснованием вариантов с целью выбора наиболее экономичного в данных условиях.
2.2. Процедура конструирования дорожной одежды включает:
- выбор вида покрытия;
- назначение числа конструктивных слоев с выбором материалов для устройства слоев, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочных толщин;
- предварительную оценку необходимости назначения дополнительных морозозащитных мер с учетом дорожно-климатической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы увлажнения рабочего слоя на различных участках;
- предварительную оценку необходимости назначения мер по осушению конструкции, а также по повышению трещиностойкости конструкции;
- оценку целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;
- предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных и проектных условий работы.
2.3. При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами:
а) тип дорожной одежды и вид покрытия, конструкция одежды в целом должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к дороге соответствующей категории и ожидаемым в перспективе составу и интенсивности движения с учетом изменения интенсивности движения в течение заданных межремонтных сроков и предполагаемых условий ремонта и содержания;
б) конструкция одежды может быть принята типовой или разработана индивидуально для каждого участка или ряда участков дороги, характеризующихся сходными природными условиями (грунт рабочего слоя земляного полотна, условия его увлажнения, климат, обеспеченность местными дорожно-строительными материалами и др.) с одинаковыми расчетными нагрузками. При выборе конструкции одежды для данных условий предпочтение следует отдавать проверенной на практике в данных условиях типовой конструкции;
в) в районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, допускается применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты, свойства которых могут быть улучшены обработкой их вяжущими (цемент, битум, известь, активные золы уноса и др.). Одновременно надо стремиться к созданию конструкции, по возможности наименее материалоемкой;
г) конструкция должна быть технологичной и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожно-строительных процессов. Для достижения этой цели число слоев и видов материалов в конструкции должны быть минимальным;
д) при конструировании необходимо учитывать реальные условия проведения строительных работ (летняя или зимняя технология и др.).
2.4. При назначении типов покрытия для разных вариантов конструкций дорожных одежд следует руководствоваться положениями действующих стандартов и норм на дорожно-строительные материалы и изделия и нормами проектирования автомобильных дорог.
2.5. При выборе материалов для устройства слоев дорожной одежды необходимо учитывать следующие положения.
Покрытие и верхние слои основания должны соответствовать проектным воздействующим нагрузкам и быть водо-, морозо- и термоустойчивыми.
Для верхнего слоя асфальтобетонного покрытия выбирают материал в соответствии с действующим ГОСТом "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия" и СНиП "Автомобильные дороги".
В районах с климатом, близким к морскому, при количестве осадков 500 мм/год следует применять высокоплотный асфальтобетон либо плотный асфальтобетон, имеющий показатель пористости (водонасыщения), соответствующий нижнему допустимому пределу. В районах с сухим климатом (среднегодовое количество осадков менее 400 мм/год) назначают плотный асфальтобетон с показателем пористости (водонасыщения) по верхнему допускаемому пределу.
При перспективной интенсивности движения в физических единицах до 3000 авт/сут и при стадийном строительстве допускается устройство покрытия из пористого асфальтобетона с устройством поверхностной обработки или из высокопористого асфальтобетона с устройством двойной поверхностной обработки.
Конструкция дорожной одежды в местах остановок общественного транспорта, на регулируемых пересечениях и в других местах изменения скорости или движения на пониженных скоростях должна обеспечить повышенную свдигоустойчивость при высоких летних температурах. Для обеспечения этого требования в покрытии предусматривают применение асфальтобетонных смесей типа А и Б, высокоплотных смесей, а в основании - крупнозернистых асфальтобетонных смесей либо каменных материалов, укрепленных цементом.
Основные задачи при конструировании пакета асфальтобетонных слоев - это оптимизировать толщину верхнего слоя из плотного или высокоплотного асфальтобетона и сократить число слоев.
Асфальтобетонное покрытие должно быть, как правило, однослойным. Минимальную конструктивную толщину покрытия назначают по нормам действующего СНиП, а толщину слоя асфальтобетонного основания определяют расчетами на прочность.
При проектировании дорожных одежд переходного типа предусматривают один из вариантов без устройства асфальтобетонного основания; в этом случае требуемую толщину покрытия назначают по расчету на прочность.
При стадийном строительстве или возможном перспективном повышении капитальности дорожной одежды при специальном технико-экономическом обосновании допускается применение холодного асфальтобетона.
При выборе материала для верхнего слоя основания надо учитывать капитальность (тип) дорожной одежды, вид покрытия, а также деформационные и теплофизические свойства материалов и грунтов, укрепленных органическими и неорганическими вяжущими.
Асфальтобетонную часть несущего основания следует предусматривать, как правило, однослойной. Двухслойное асфальтобетонное основание допустимо применять лишь при необходимости использования в нижнем слое основания асфальтобетона с пониженной сдвигоустойчивостыо (высокопористый, песчаный). В этом случае общая толщина асфальтобетонных слоев повышенной сдвигоустойчивости (покрытие с основанием из крупнозернистого асфальтобетона) не должна быть менее 12 см.
При выборе вида материала для устройства основания из минеральных материалов следует ориентироваться на имеющийся в регионе опыт строительства и эксплуатации дорог. Материалы должны удовлетворять требованиям действующих СНиП или местным технологическим условиям, утвержденным в установленном порядке.
В районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, целесообразно широко применять местные каменные материалы (в том числе малопрочные и некондиционные) и грунты, укрепленные неорганическим вяжущим (цемент, известь, активные золы уноса и др.).
Основание из зернистых материалов должно быть, как правило, двухслойным: несущий слой из жестких и сдвигоустойчивых материалов (щебень, гравий, щебеночно- или гравийно-песчаные смеси, материалы и грунты, укрепленные неорганическим вяжущим) и дополнительный слой, выполняющий морозозащитные и дренирующие функции.
2.6. Если в дополнительном слое основания применяют однородный песок со степенью неоднородности (по ГОСТ 25100) менее 3, поверх него предусматривают укладку защитного (технологического) слоя из щебеночно-(гравийно-)песчаных смесей, отсевов дробления изверженных пород, гравелистых или крупных песков оптимального состава, а также из цементопеска. При степени неоднородности песка от 2 до 3 толщина защитного слоя принимается равной 10 см, при степени неоднородности менее 2 устанавливают защитный слой толщиной 15 - 20 см. В расчетах прочности дорожной одежды толщину защитного слоя включают в толщину дополнительного слоя основания. При устройстве защитного слоя можно применять геотекстиль.
2.7. В случае использования в основании местных малопрочных каменных материалов (щебень с маркой по прочности не ниже 200; гравий и щебень из гравия по дробимости не ниже Др 24; песчано-гравийные смеси, гравелистые пески и другие сдвигоустойчивые материалы с модулем упругости менее 250 МПа) предусматривают несущий слой основания из прочного щебня либо из укрепленных неорганическими вяжущими материалов с минимальной конструктивной толщиной, предусматриваемой СНиП. При этом толщину нижнего слоя основания из малопрочного материала обосновывают расчетом.
2.8. Расположение неукрепленных зернистых материалов между слоями из материалов или грунтов, обработанных вяжущими, как правило, не допускается
Дополнительные слои основания должны совместно с верхними слоями и покрытием обеспечивать необходимую прочность конструкции, морозоустойчивость, а также дренирующую способность. Нижние слои основания, особенно из зернистых материалов, должны сопротивляться сдвиговым напряжениям.
На магистральных дорогах с тяжелым и скоростным движением основания следует устраивать преимущественно из укрепленных материалов.
2.9. Толщину слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее и укладываемых на верхний слой основания из материалов, укрепленных цементом, для ограничения появления "отраженных" трещин на покрытии нужно принимать, как правило, не менее толщины слоев, укрепленных цементом. При этом минимальная толщина слоев с органическими вяжущими должна соответствовать данным табл.2.1.
Таблица 2.1.
| Тип дорожной одежды | Капитальные | Облегченные |
| Наименьшая толщина слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, см ... |
18 |
12 |
В случае применения материалов, укрепленных комплексными вяжущими, а также медленно твердеющими гидравлическими вяжущими, толщина слоя может быть снижена на 20%, а в условиях жарких и сухих районов IV - V дорожно-климатических зон - на 30%.
Для повышения трещнностойкости покрытия могут быть предусмотрены специальные трещинопрерывающие прослойки, в том числе на основе геосеток и геотекстиля, использование модифицированных вяжущих в материале покрытия и другие специальные решения.
2.10. Толщину отдельного слоя предварительно назначают в диапазоне от минимальной конструктивной толщины, регламентируемой действующими СНиП, до практически принятых значений (например, в типовых проектах) для данного региона.
Общую толщину дорожной одежды и толщины отдельных конструктивных слоев окончательно назначают по расчету на прочность, морозоустойчивость и осушение в соответствии с разделами 3, 4 и 5 настоящей инструкции.
Необходимо предусматривать в конструкции одежды возможно меньшее число слоев из разных материалов (2 - 4 без учета дополнительных слоев).
2.11. Для существенного уменьшения притока поверхностных вод в основание дорожной одежды и снижения расчетной влажности грунта земляного полотна необходимо предусматривать такие мероприятия, как укрепление обочин, обеспечение надлежащего их поперечного уклона и водонепроницаемости, устройство бордюров и лотков, а также обеспечение безопасного расстояния от бровки земляного полотна до уреза длительно застаивающейся поверхностной воды, повышенное уплотнение (до К_у = 1,03 - 1,05) верхней части рабочего слоя в III - V дорожно-климатических зонах и др. (см. Приложение 2).
2.12. В районах и на участках с неблагоприятными погодно-климатическими и грунтово-гидрологическими условиями для ограничения миграции влаги из нижних слоев земляного полотна в верхние следует предусматривать мероприятия по искусственному регулированию водно-теплового режима, проектируемые в соответствии с действующими СНиП и специальными документами в их развитие.
2.13. Для обеспечения возможности назначения однотипной конструкции дорожной одежды на участках большой длины следует предусматривать укрепление верхней части земляного полотна на различную глубину.
2.14. В целях обеспечения благоприятных условий работы прикромочных частей дорожной одежды основание должно быть на 0,6 м шире проезжей части и укрепительной полосы, а дополнительный нижний слой из песка или другого зернистого материала на 1 м шире основания, или его устраивают на всю ширину земляного полотна. Кроме того, при дорожных одеждах капитального типа может быть предусмотрена установка бортовых камней, плит или устройство монолитного бортика.
Укрепление обочин дорог проектируют в соответствии с указаниями СНиП "Автомобильные дороги. Нормы проектирования" и рекомендациями специальных документов.
Конструирование покрытий и оснований капитальных дорожных одежд
2.15. Вид, марку и тип асфальтобетона для покрытия назначают в соответствии с положениями действующих СНиП "Автомобильные дороги" и ГОСТа "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон".
2.16. Несущий слой основания капитальных дорожных одежд следует устраивать из прочных материалов (из пористого асфальтобетона, дегтебетона, щебеночных смесей, обработанных битумной эмульсией, фракционированного щебня, обработанного вязким битумом по способу пропитки, а также из фракционированного щебня, уложенного по принципу расклинки мелким щебнем или гранулированным активным шлаком, укрепленного по методу пропитки цементнопесчаной смесью, и т.п.). На дорогах, предназначенных для движения автомобилей грузоподъемностью 8 и более тонн, при устройстве покрытий толщиной 3 - 5 см верхняя часть несущего основания должна быть предусмотрена из асфальтобетона.
Для устройства нижней части несущего основания в зависимости от расчетных условий движения могут применяться монолитные (укрепленные грунты и каменные материалы), а также зернистые материалы, отвечающие требованиям действующих СНиП и ГОСТов.
В конструкциях дорожных одежд для дорог с тяжелым и интенсивным движением на контакте слоев из крупнозернистых или гравийных материалов с песчаными слоями основания или с грунтом земляного полотна следует предусматривать устройство разделяющих прослоек из геотекстиля в целях предотвращения взаимопроникновения материалов смежных слоев и снижения в связи с этим долговечности конструкции.
Конструирование покрытий и оснований облегченных и переходных дорожных одежд
2.17. Дорожные одежды облегченного типа с усовершенствованными покрытиями (асфальтобетонные, дегтебетонные, из черного щебня, из щебня, обработанного вяжущими по способу пропитки, из крупнообломочных материалов, из песчаных или супесчаных грунтов, обработанных в установке битумной эмульсией совместно с цементом) целесообразно применять на дорогах III, IV категорий, а также при стадийном строительстве дорожных одежд на дорогах II категории.
2.18. Предварительно толщину покрытия из асфальтобетона облегченных дорожных одежд следует назначать равной 4 - 6 см, а при использовании других материалов, указанных в п.2.17 - равной 6 - 8 см. Окончательно толщину покрытия устанавливают расчетом.
2.19. Несущие основания для облегченных дорожных одежд с усовершенствованным покрытием предусматривают из монолитных или зернистых материалов. При этом на дорогах III и IV категорий целесообразно устраивать основание дорожной одежды из гравийного пористого асфальтобетона; гравийно-песчаных смесей, обработанных эмульсией, дегтями и другими органическими вяжущими; различных материалов и грунтов и побочных продуктов промышленности, обработанных неорганическими или комплексными вяжущими, щебеночных и щебеночно-гравийных смесей.
2.20. Дорожные одежды с покрытиями переходного типа (щебеночные и гравийные из прочных пород, из малопрочных каменных материалов и грунтов, укрепленных органическими, неорганическими или комплексными вяжущими, мостовые из булыжного и колотого камня) можно предусматривать на дорогах IV и V категорий, а также при стадийном строительстве дорожной одежды на дорогах III категории.
При проектировании дорожных одежд с покрытием переходного типа надо стремиться, чтобы одежда состояла из одного-двух слоев.
Для покрытий, устраиваемых по способу заклинки, применяют фракционированный щебень естественных горных пород, щебень из горнорудных отходов и щебень из малоактивных металлургических шлаков, отвечающие действующим ГОСТам на "Щебень из естественного камня для строительных работ" и "Щебень шлаковый доменный и сталеплавильный для дорожного строительства".
2.21. При конструировании одежд переходного типа как первоочередной конструкции стадийного строительства для устройства слоев одежды на первой стадии необходимо применять материалы, которые отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для устройства слоев основания под усовершенствованные покрытия. Допускается для сокращения первоначальных затрат при соответствующем технико-экономическом обосновании применять упрощенные конструкции, движение по которым в неблагоприятный период года должно быть ограничено по нагрузке на ось транспортных средств, по скорости и по интенсивности.
Конструирование дополнительных слоев основания
2.22. Морозозащитные слои устраивают из стабильных зернистых материалов, таких как песок, песчано-гравийная смесь, гравий, щебень, шлаки и др., а также из грунтов, укрепленных вяжущими, или гидрофобизированных грунтов, или из других непучинистых материалов. Показателем пригодности материала по морозоустойчивости является степень пучинистости материала, определяемая в лабораторных условиях согласно действующему ГОСТу. Допускается принимать значения степени пучинистости по табл.4.1. и 4.2.
2.23. В случае устройства морозозащитного слоя из зернистых материалов с коэффициентом фильтрации не менее 1 - 2 м/сут он может также выполнять функцию дренирующего слоя, что требуется подтвердить соответствующим расчетом. В этом случае морозозащитный слой нужно устраивать на всю ширину земляного полотна с выходом на откосы насыпи или с укладкой трубчатых дрен или других водоотводящих устройств.
Толщина морозозащитного слоя устанавливается расчетом в соответствии с положениями разделом 4# настоящих ОДН. Ширина морозозащитного слоя должна превышать ширину вышележащего слоя не менее, чем на 0,5 м с каждой стороны.
2.24. В местах примыкания разных конструкций дорожной одежды необходимо предусматривать переходную зону, в пределах которой конструкция дорожной одежды должна изменяться таким образом, чтобы на концах этой зоны пучение грунтов было бы равно значениям зимнего поднятия на сопрягаемых участках. Длину переходной зоны устанавливают расчетом в соответствии с разделом 4.
2.25. На пучиноопасных участках, где технически невозможны или экономически нецелесообразны традиционные мероприятия по обеспечению морозоустойчивости конструкции, следует предусматривать теплоизоляционные слои из специальных материалов для частичного или полного предотвращения промерзания земляного полотна. Для устройства теплоизоляционных слоев в особо неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях ("мокрые" выемки, земляное полотно в нулевых отметках, низкие насыпи, где глубина промерзания больше расстояния от поверхности покрытия до уровня грунтовых вод или длительно застаивающихся поверхностных вод) следует рассматривать вариант применения пенопластов. Выбор необходимой марки пенопласта следует производить в соответствии с разделом 4.
В качестве теплоизолятора могут быть использованы также легкие бетоны, теплоизоляционные композиции из укрепленных вяжущими местных материалов (грунтов) или отходов промышленности и пористых заполнителей (керамзит, перлит, аглопорит, гранулы полистирола, измельченные отходы пенопласта) и др.
Расстояние от поверхности покрытия до теплоизолирующего слоя из пенопласта должно быть не менее 0,5 м (для исключения повышенной опасности гололедообразования). Теплоизолирующий слой должен быть шире проезжей части на 0,5 - 1,5 м с каждой стороны в зависимости от глубины промерзания земляного полотна, а при расчете на недопущение промерзания грунтов под дорожной одеждой - на 1,0 - 2,0 м. Первый над плитами пенопласта слой песка должен быть не менее 0,2 м в уплотненном состоянии.
Толщину и расположение теплоизоляционного слоя в конструкции определяют теплотехническим расчетом. Деформационные и прочностные характеристики материала слоя, а также его толщину следует учитывать при расчете дорожной конструкции на прочность.
Указанную выше минимальную глубину расположения теплоизолятора от поверхности покрытия уточняют по данным регионального опыта эксплуатации конструкций с теплоизолирующими слоями.
Оптимальную конструкцию и тип теплоизоляционных материалов нужно выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов, равноценных по морозоустойчивости.
2.26. Дренирующие слои устраивают на участках с земляным полотном из недренирующих грунтов во всех случаях при 3-ей схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна; при 1-ой и 2-ой схемах увлажнения в районах с большим количеством осадков (II - III ДКЗ), а также на участках, в основании проезжей части которых возможно скопление воды, проникающей с поверхности (участки с затяжными продольными уклонами, при сравнительно легко водопроницаемых грунтах обочин, на вогнутых переломах продольного профиля, у прилегающих к проезжей части зеленых насаждений и газонов и др.).
Дренирующие слои следует устраивать из песка, гравийных материалов, отсортированного шлака и других фильтрующих материалов. В конструкциях, где дренирующий слой оказывается выше глубины промерзания, материалы слоя должны быть морозостойкими и достаточно прочными. Требуемый коэффициент фильтрации материала дренирующего слоя определяют расчетом, с учетом геометрических параметров проезжей части и других условий. Независимо от результатов расчета он должен быть не менее 1 м/сут и 2 м/сут соответственно на участках дорог, проходящих в насыпи и в низкой насыпи или выемке.
При выборе материала для дренирующего слоя учитывают прочностные свойства, влияющие на прочность дорожной одежды.
В большинстве случаев, особенно на пучиноопасных участках, рационально устройство верхней части земляного полотна из дренирующего материала без специальных водоотводящих устройств. При количестве подлежащей отводу воды более 0,007 м/сут на 1 м2 проезжей части, а также в выемках и в местах с нулевыми отметками рассматривают вариант устройства продольных трубчатых дрен (из различных материалов, а также плоских геосинтетических дрен и др.) у краев проезжей части с поперечными выпусками, а также применение продольного дренажа из крупнопористого материала.
Дренажную конструкцию следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов.
2.27. На участках с затяжными уклонами, где продольный уклон больше поперечного, для перехвата и отвода воды, перемещающейся в дренирующем слое вдоль дороги, предусматривают устройство мелких прорезей в грунтовом основании с укладкой в них перфорированных труб, трубофильтров или щебеня с противозаиливающей изоляцией.
2.28. Для уменьшения влагонакопления в верхней части земляного полотна могут быть предусмотрены водонепроницаемые прослойки (из различных материалов), на всю ширину земляного полотна. При ширине земляного полотна более 15 м и водонепроницаемом покрытии допускается устройство замкнутых прослоек ("обойм") на ширину проезжей части. Глубина заложения прослойки от поверхности покрытия зависит от дорожно-климатической зоны и должна быть более 90 см во II дорожно-климатической зоне, 80 см - в III, 70 см - в IV и 65 см - в V зоне.
2.29. Капилляропрерывающие прослойки толщиной 10 - 15 см из крупного песка или гравия предусматривают на всю ширину земляного полотна. Для предохранения прослойки из зернистых материалов от быстрого загрязнения, под и над ней необходимо предусматривать прослойки, играющие роль фильтров.
2.30. В южных районах существенное уменьшение объема мигрирующей, преимущественно парообразной влаги, может быть достигнуто устройством слоев пароизоляции из полимерных рулонных материалов, грунта, обработанного органическим вяжущим веществом, или из слоя тщательно уплотненного грунта в "обойме".
2.31. Если крупнообломочный материал (типа щебеня, гравия, шлака) укладывается непосредственно на грунт земляного полотна, предусматривают прослойку, препятствующую взаимопрониканию материалов смежных слоев. В качестве материалов прослойки можно применять мелкий щебень, высевки (0 - 10 мм), гравийно-песчаные смеси, крупные и средней крупности пески, непылеватые шлаки, непучинистые золошлаки, синтетические текстильные материалы и др. Защитной прослойкой может служить слой из грунта, укрепленного вяжущими, толщиной 5 - 8 см. Толщину прослойки из зернистого материала нужно принимать от 5 до 20 см в зависимости от степени увлажнения грунта земляного полотна. Прослойку из геотекстильных материалов следует предусматривать также при укладке крупнопористых материалов на песчаный слой на дорогах I - III категорий.
Особенности конструирования дорожных одежд со слоями из малопрочных материалов и побочных продуктов промышленности
2.32. Возможность применения в дорожных одеждах слабых известняков, опоки, гравийных материалов, дресвы, ракушечника искусственных каменных материалов и др. без обработки вяжущими определяется соответствием их свойств требованиям действующего ГОСТа. Если свойства не отвечают требованиям стандарта, материалы необходимо обработать. На участках с неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями не допускается применять в основании (даже для нижних слоев) необработанные материалы, не отвечающие по зерновому составу требованиям действующего ГОСТа, а также материалы, у которых число пластичности частиц менее 0,16 мм превышает 7.
2.33. Дорожные одежды с покрытием из обработанных вяжущим или необработанных малопрочных материалов на песчаном, гравийном и щебеночном основании, или на основании из укрепленного грунта допускается применять в IV и V климатических зонах при интенсивности движения не более 100 авт/сут с нагрузкой на ось не более 70 кН. При большей интенсивности движения всегда следует предусматривать обработку малопрочных материалов органическими и неорганическими вяжущими.
Для устройства оснований под усовершенствованные покрытия или покрытий на дорогах IV - V категорий можно использовать тощий цементобетон на основе слабого известнякового щебня, ракушечника, речных песчаников и др., а также гравийные материалы, укрепленные неорганическим вяжущим.
2.34. Шлаковый щебень из высокоактивных и активных шлаков можно использовать для устройства покрытий на дорогах IV - V категорий и для оснований (из улучшенных и неулучшенных шлаков) дорог II - IV категорий. Щебень неустойчивой структуры из активных шлаков можно использовать только для устройства оснований, а щебень из малоактивных шлаков неустойчивой структуры - после приобретения ими устойчивой структуры.
Для повышения монолитности и прочности слоев из кислых малоактивных шлаков с модулем основности менее 1 следует предусматривать добавку к шлаковому щебню мелких частиц из активных шлаков и 2 - 3% гашеной извести или молотого гранулированного шлака в количестве 20 - 25% от массы щебня. Для устройства слоев дорожных одежд, которые должны обладать улучшенными прочностными и деформационными качествами, следует применять шлаковый щебень, обработанный органическими и минеральными вяжущими.
Кислые металлургические шлаки целесообразно обрабатывать каменноугольными дегтями (с учетом требований ГОСТа на дегти), которые обладают более высокими адгезионными свойствами, чем нефтяные битумы. Их можно обрабатывать также битумной эмульсией с известью, активной золой уноса и т.д.
Мероприятия по повышению прочности и стабильности рабочего слоя земляного полотна
2.35. Для повышения прочности и стабильности рабочего слоя земляного полотна необходимо предусматривать различные мероприятия: устройство его из непучинистых, малопучинистых и слабонабухающих грунтов; защиту грунта от увлажнения поверхностными и подземными водами и т.п.
В III - V дорожно-климатических зонах на участках с 1-ой схемой увлажнения допускается предусматривать уплотнение верхней части рабочего слоя (толщиной 30 - 50 см) до коэффициента уплотнения 1,0 - 1,05. Слой грунта повышенной плотности следует рассматривать как самостоятельный конструктивный слой. Расчетные деформационные и прочностные характеристики грунта в этом слое принимают в соответствии со справочным приложением 2.
При устройстве слоя повышенной плотности из связного (набухающего) грунта, предусматривают меры по защите его от увлажнения.
2.36. При расчетной относительной влажности грунта более 0,7 в числе возможных мероприятий по повышению стабильности рабочего слоя следует рассматривать укрепление его верхней части небольшим количеством вяжущих (например, 3 - 4% цемента, 10 - 15% зол уноса или гранулированными шлаками, известью и т.п.).
Учет региональных особенностей
2.37. При проектировании дорожных одежд в различных конкретных регионах наряду с учетом общих нормативных положений и настоящих норм следует руководствоваться указаниями специальных региональных нормативно-технических документов, утвержденных в установленном порядке. При отсутствии таких документов следует руководствоваться настоящими нормами.
2.38. Расчетные температуры, деформационные и прочностные характеристики грунтов и дорожно-строительных материалов при отсутствии региональных норм, следует назначать в соответствии с рекомендациями справочных Приложений 2 и 3.
2.39. В районах распространения вечномерзлых грунтов дорожную одежду конструируют с учетом принципов регулирования мерзлотного состояния на основе теплотехнических расчетов, выполняемых по специальным нормативно-техническим документам.
При проектировании дорог в районах орошаемых земель необходимо учитывать неблагоприятное влияние на работу дорожной конструкции повышенного уровня подземных вод во время поливов сельскохозяйственных угодий, местного повышения подземных вод вблизи сооружений оросительной сети, затопления резервов и водоотводных кюветов в результате полива земель.
При конструировании дорожных одежд на дорогах в песчаных пустынях следует предусматривать укрепление поверхности песка под дорожной одеждой. Оно может быть в виде слоя из связного грунта толщиной 15 см или из оптимальной смеси песка и суглинка, или же из песка, обработанного битумной эмульсией, с использованием геотекстиля и т.п.
Защитные слои из укрепленных или неукрепленных материалов на земляном полотне из барханных песков следует рассматривать как конструктивные элементы дорожной одежды.
Принципы назначения конструкций дорожных одежд при проектировании, реконструкции существующих дорог
2.40. На участках реконструируемых дорог, где устраивают новую дорожную одежду, проектирование дорожной одежды выполняют в соответствии с настоящими ОДН. На реконструируемых участках, где сохраняют или используют старую дорожную одежду, проектирование ведут в соответствии с положениями специальных нормативных документов на основе детальных данных по конструкции существующей дорожной одежды, состоянию ее конструктивных слоев и оценке способности этих слоев выполнять свои функции. Для получения исходных данных существующая дорожная одежда и рабочий слой земляного полотна должны быть детально обследованы с выполнением буровых и других работ и испытаний, позволяющих получить необходимую информацию. Количественные оценки прочности и морозоустойчивости конструкции осуществляют по методам, изложенным в настоящих ОДН.
При разработке проектного решения должны быть рассмотрены вопросы:
- целесообразности использования существующей дорожной одежды или отдельных ее конструктивных слоев без предварительного разрушения;
- целесообразности использования материалов конструктивных слоев после их переработки;
- необходимости усиления существующей конструкции;
- необходимости повышения морозоустойчивости существующей конструкции;
- необходимости улучшения дренирования существующей конструкции;
- необходимости изменения конструкции укрепления обочин;
- необходимости уширения дорожной одежды и способ уширения.
3. Расчет дорожных одежд на прочность
ГАРАНТ:
См. ОДН 218.1.052-2002 "Оценка прочности нежестких дорожных одежд", утвержденные распоряжением Минтранса РФ от 19 ноября 2002 г. N ОС-1040-р
Основные положения
3.1. Под прочностью дорожной одежды понимают способность сопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений под воздействием касательных и нормальных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от расчетной нагрузки (кратковременной, многократной или длительно действующей однократной), приложенной к поверхности покрытия.
3.2. Методика оценки прочности конструкции включает как оценку прочности конструкции в целом (с использованием эмпирической зависимости допускаемого упругого прогиба от числа приложений нагрузки), так и оценку прочности с учетом напряжений, возникающих в отдельных конструктивных слоях и устанавливаемых с использованием решений теории упругости.
3.3. Дорожную одежду следует проектировать с требуемым уровнем надежности, под которой понимают вероятность безотказной работы в течение межремонтного периода. Отказ конструкции по прочности физически может характеризоваться образованием продольной и поперечной неровности поверхности дорожной одежды, связанной с прочностью конструкции (поперечные неровности, колея, усталостные трещины), с последующим развитием других видов деформаций и разрушений (частые трещины, сетка трещин, выбоины, просадки, проломы и т.д.). Номенклатура дефектов и методика количественной оценки их определяется специальными нормами, используемыми при эксплуатации дорог.
В качестве количественного показателя отказа дорожной одежды как элемента инженерного сооружения линейного характера используют предельный коэффициент разрушения К(пр)_р, представляющий собой отношение суммарной протяженности (или суммарной площади) участков дороги, требующих ремонта из-за недостаточной прочности дорожной одежды, к общей протяженности (или общей площади) дороги между корреспондирующими пунктами Значения К(пр)_р на последний год службы в зависимости от капитальности дорожной одежды и категории дороги следует принимать в соответствии с табл.3.1.
3.4. Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности. При оценке прочности конструкции в целом по допускаемому упругому прогибу коэффициент прочности в общем виде определяют по формуле:
тр
K = l /l = E /E (3.1-а)
пр доп об об
При оценке прочности конструкции по слоям по допускаемым напряжениям коэффициент прочности определяют по формуле:
К = сигма /сигма , (3.1-б)
пр доп расч
где l - допустимый общий прогиб конструкции под расчетной
доп нагрузкой;
l - расчетный общий прогиб конструкции под расчетной
нагрузкой;
сигма - расчетные действующие напряжения (нормальные или
расч касательные) от расчетной нагрузки;
сигма - допустимые напряжения (нормальные или касательные) от
доп расчетной нагрузки;
тр
Е - требуемый общий модуль упругости конструкции, определяемый
об при расчетной нагрузке;
Е - расчетный общий модуль упругости конструкции, определяемый
об при расчетной нагрузке.
3.5. Коэффициент прочности вновь проектируемой конструкции должен быть таким, чтобы в заданный межремонтный период не наступил отказ по прочности с вероятностью более заданной, т.е. чтобы была обеспечена заданная (требуемая) надежность.
Таблица 3.1
Требуемые минимальные коэффициенты прочности при заданных уровнях надежности для расчета дорожных одежд по различным критериям прочности
| Тип дорожной одежды | Капитальный | |||||||||||
| Категория дороги | I | II | III | IV | ||||||||
| Предельный коэффициент разрушения К(пр)_р |
0,05 | 0,10 | ||||||||||
| Заданная надежность К_н | 0,98 | 0,95 | 0,98 | 0,95 | 0,98 | 0,95 | 0,90 | 0,95 | 0,90 | 0,85 | 0,80 | |
| Требуемый коэффициент прочности К(тр)_пр по критерию: |
упругого прогиба | 1,50 | 1,30 | 1,38 | 1,20 | 1,29 | 1,17 | 1,10 | 1,17 | 1,10 | 1,06 | 1,02 |
| сдвига и растяжения при изгибе |
1,10 | 1,00 | 1,10 | 1,00 | 1,10 | 1,00 | 0,94 | 1,00 | 0,94 | 0,90 | 0,87 | |
| Тип дорожной одежды | Облегченный | |||||||||||
| Категория дороги | III | IV | V | |||||||||
| Предельный коэффициент разрушения К(пр)_р |
0,15 | |||||||||||
| Заданная надежность К_н | 0,98 | 0,95 | 0,90 | 0,95 | 0,90 | 0,85 | 0,80 | 0,95 | 0,90 | 0,80 | 0,70 | |
| Требуемый коэффициент прочности К(тр)_пр по критерию: |
упругого прогиба | 1,29 | 1,17 | 1,10 | 1,17 | 1,10 | 1,06 | 1,02 | 1,13 | 1,06 | 0,98 | 0,90 |
| сдвига и растяжения при изгибе |
1,10 | 1,00 | 0,94 | 1,00 | 0,94 | 0,90 | 0,87 | 1,00 | 0,94 | 0,87 | 0,80 | |
| Тип дорожной одежды | Переходный | ||||||||
| Категория дороги | IV | V | |||||||
| Предельный коэффициент разрушения К(пр)_р |
0,40 | ||||||||
| Заданная надежность К_н | 0,95 | 0,90 | 0,85 | 0,80 | 0,95 | 0,90 | 0,80 | 0,70 | |
| Требуемый коэффициент прочности K(тр)_пр по критерию: |
упругого прогиба | 1,17 | 1,10 | 1,06 | 1,02 | 1,13 | 1,06 | 0,98 | 0,90 |
| сдвига и растяжения при изгибе* |
1,00 | 0,94 | 0,90 | 0,87 | 1,00 | 0,94 | 0,87 | 0,80 | |
_______________________________
* Дорожные одежды переходного типа для дорог V категории по критерию растяжения при изгибе не рассчитывают.
3.6. Для обеспечения заданной надежности (обеспеченности по прочности) коэффициент прочности проектируемой конструкции по каждому из расчетных критериев не должен быть ниже минимального требуемого значения, определяемого по табл.3.1.
3.7. В задачу расчета входит определение толщин слоев одежды в вариантах, намеченных при конструировании, или выбор материалов с соответствующими деформационными и прочностными характеристиками при заданных толщинах слоев.
3.8. Отказ дорожной одежды (в формах, указанных в п.3.3), связанный с недостаточной ее прочностью может возникнуть в результате:
- накопления до истечения заданного срока службы конструкции под воздействием касательных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от транспортной нагрузки, недопустимых остаточных деформаций с потерей ровности поверхности покрытия и соответствующим снижением скорости движения;
- усталостных разрушений монолитных слоев конструкции под воздействием растягивающих напряжений от многократного приложения транспортной нагрузки с последующей интенсивной потерей дорожной одеждой транспортно-эксплуатационных свойств до истечения заданного срока службы.
В соответствии с этим расчет на прочность в слоях выполняют по допускаемым напряжениям на сдвиг в слоях с пониженной сопротивляемостью сдвигу и на растяжение при изгибе в монолитных слоях.
Расчет прочности конструкции в целом, без рассмотрения механизма нарушения прочности, ведут по допустимому упругому прогибу (или требуемому общему модулю упругости).
3.9. Дорожные одежды на перегонах дорог рассчитывают на кратковременное многократное действие подвижных нагрузок. Принимаемые значения параметров прочностных и деформативных характеристик материалов и грунта в этом случае должны соответствовать указанному характеру приложения нагрузки.
Одежды на остановках, перекрестках дорог, на подходах к пересечениям с железнодорожными путями и т.п. должны быть дополнительно проверены на однократное нагружение при продолжительности нагружения не менее 10 мин.
Одежды на стоянках автомобилей и обочинах дорог следует рассчитывать на продолжительное нагружение (более 10 мин). Расчет ведется на единичное нагруженне. В этом случае используются статические значения расчетных параметров и коэффициенты на повторность не вводятся. Расчет ведут по критериям сдвига в грунте, слабосвязанных материалах, а также в слоях, обработанных органическим вяжущим.
3.10. При расчете конструкций со слоями из битумоминеральных материалов учитывают влияние на их свойства температуры. При расчете слоев асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе его характеристики должны соответствовать низким весенним температурам (см. Приложение 3 табл.П.3.1). При расчете слоев из слабосвязных материалов, а также грунта на сопротивление сдвигу модуль упругости асфальтобетонного покрытия должен соответствовать весенним повышенным температурам (см. п.3.31 и Приложение 3, табл.П.3.2).
3.11. Требуемый уровень проектной надежности в каждом конкретном случае должен быть указан при выдаче задания на проектирование.
Для основных случаев проектирования значения требуемого коэффициента прочности для различных критериев расчета допускается принимать в зависимости от заданного уровня надежности, типа дорожной одежды и категории дороги по табл.3.1.
3.12. Расчетные значения прочностных характеристик (сдвиговые характеристики и прочность на растяжение при изгибе) конструктивных слоев определяют через нормативные значения этих характеристик, используя зависимость:
_
М = M (1 - ню x t), (3.2)
р р t
где М - расчетное значение прочностной характеристики;
р
М # - нормативное значение этой характеристики (Приложение 3);
р
_
t - коэффициент нормированного отклонения М при допустимом
р
уровне надежности (Приложение 4);
ню - коэффициент вариации характеристики (Приложение 4).
t
В качестве расчетных значений деформационных характеристик (модулей упругости) конструктивных слоев допускается принимать их нормативные значения (Приложение 3).
За расчетные значения прочностных (сдвиговых) и деформационных (модули упругости) характеристик грунта рабочего слоя допускается принимать их нормативные значения (см. Приложение 2), отвечающие расчетному значению относительной влажности грунта, устанавливаемому по методике, изложенной в Приложении 2.
Общая процедура и критерии расчета на прочность
3.13. Последовательность расчета:
3.13.1 Расчет дорожной одежды по критерию упругого прогиба на основе зависимости требуемого общего модуля упругости конструкции от суммарного числа приложений нагрузки.
В результате этого расчета назначаются толщины конструктивных слоев и их модули упругости таким образом, чтобы общий модуль упругости дорожной одежды был не менее требуемого с учетом соответствующего коэффициента прочности (табл.3.1).
3.13.2 Расчет дорожной одежды, отвечающей критерию упругого прогиба, с учетом механизма нарушения прочности в ее отдельных конструктивных слоях по двум независимым критериям:
- критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям, отражающему условие ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций (формоизменения) под воздействием многократных кратковременных нагрузок;
- по критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки, отражающему сопротивление этих слоев усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их сплошности и снижение распределяющей способности.
Коэффициенты прочности по этим критериям должны быть не менее значений, указанных в табл.3.1.
При недостаточной величине коэффициента прочности по любому критерию конструкцию уточняют.
3.14. Дорожные одежды переходного и низшего типов рассчитывают по упругому прогибу и по сдвигоустойчивости.
Конструкции, предназначенные для движения особо тяжелых транспортных средств (со статической нагрузкой на ось 120 кН и более), по упругому прогибу не рассчитывают.
Расчет напряжений и деформаций
3.15. Напряжения в конструктивных слоях и в подстилающем грунте от воздействия транспортной нагрузки вычисляют по формулам теории упругости для слоистой среды, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой через гибкий круглый штамп, с учетом условий на контакте слоев.
При этом используют приближенные методы, основанные на упрощенных расчетных схемах и построенных на их основе номограммах.
Упрощенная расчетная схема выбирается в зависимости от рассматриваемого расчетного критерия.
При выполнении расчетов реальные многослойные дорожные конструкции приводят к одно- или двухслойным моделям с помощью методов, изложенных в п.п.3.27, 3.32 и 3.39.
3.16. Главные напряжения от собственного веса конструкции определяют, исходя из гидростатической схемы, по формуле:
сигма = гамма х z , (3.3)
св ср оп
где гамма - средневзвешенный удельный вес конструкции, расположенной над
ср расчетной точкой;
z - расстояние от поверхности покрытия до расчетной точки.
оп
3.17. Для использования при оценке характеристик напряженно-деформированного состояния конструкции дорожной одежды номограмм настоящих ОДН многослойные конструкции приводят к одно- и двухслойным расчетным схемам.
Расчетные параметры подвижной нагрузки
3.18. В качестве расчетной схемы нагружения конструкции колесом автомобиля принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий равномерно распределенную нагрузку величиной р.
Величины расчетного удельного давления колеса покрытия р и расчетного диаметра D приведенного к кругу отпечатка расчетного колеса на поверхности покрытия назначают с учетом параметров расчетных типов автомобилей.
В качестве расчетного типа используют наиболее тяжелый автомобиль из систематически обращающихся по дороге, доля которых составляет не менее 10% (с учетом перспективы изменения состава движения к концу межремонтного срока).
Приведение различных типов автомобилей к расчетному типу и приведение расчетного типа к расчетной схеме нагружения осуществляется в соответствии с указаниями Приложения 1.
Величину р принимают равной давлению воздуха в шинах. Диаметр расчетного отпечатка шины D определяют из зависимости:
40 х Q
расч
D = кв.корень(----------), см, (3.4)
пи х р
где Q - расчетная величина нагрузки, передаваемой колесом на
расч поверхность покрытия, кН;
р - давление, МПа.
(Значения D и р для расчетной нагрузки типа А см. Приложение 1).
3.19. Учет характера действующей нагрузки (кратковременное многократное нагружение, статическое нагружение) осуществляется через принятие соответствующих расчетных значений расчетных характеристик конструктивных слоев, а также через введение коэффициента динамичности при назначении величины нагрузки.
3.20. В зависимости от вида расчета конструкции используют различные характеристики, отражающие интенсивность воздействия на нее подвижной нагрузки:
N - перспективную (на конец срока службы) общую среднесуточную
интенсивность движения;
N - приведенное к расчетной нагрузке среднесуточное (на конец
р срока службы) число проездов всех колес, расположенных по
одному борту расчетного автомобиля, в пределах одной полосы
проезжей части (приведенная интенсивность воздействия
нагрузки);
Сумма N - суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной
р нагрузки к расчетной точке на поверхности конструкции за срок
службы.
3.21. Перспективную общую среднесуточную интенсивность устанавливают по данным анализа закономерностей изменения объема перевозок и интенсивности движения при проведении титульных экономических обследований.
3.22. Величина N_p приведенной интенсивности на последний год срока службы определяют по формуле:
n
N = f Сумма N S , ед/сут, (3.5)
р пол m=1 m m сум
где f - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение
пол движения по ним, определяемый по табл.3.2.
n - общее число различных марок транспортных средств в составе
транспортного потока;
N - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных
m средств m-й марки;
S - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную
m сум одежду транспортного средства m-й марки к расчетной нагрузке
Q , определяемый в соответствии с Приложением 1.
расч
3.23. Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле:
n
Сумма N = f Сумма (N К Т 0,7)S k , (3.6)
p пол m=1 1m c рдг m сум n
или по формуле:
K
c
Сумма N = 0,7 N ---------- T k , (3.7)
р p (T - 1) рдг n
cл
q
где n - число марок автомобилей;
N - суточная интенсивность движения автомобилей m-й марки в первый
1m год службы (в обоих направлениях), авт/сут;
N - приведенная интенсивность на последний год срока службы,
p авт/сут;
Т - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих
ргд определенному состоянию деформируемости конструкции
(определяемое в соответствии с приложением 6);
k - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного
n движения от среднего ожидаемого (табл.3.3).
К - коэффициент суммирования (см. Приложение 6, табл.П.6.5)
c определяют по формуле:
T - 1
cл
q
K = -------, (3.8)
q - 1
где Т - расчетный срок службы (см. Приложение 6, табл.П.6.4);
сл
q - показатель изменения интенсивности движения данного типа
автомобиля по годам.
Таблица 3.2
| Число полос движения | Значение коэффициента f_пол для полосы с номером от обочины |
||
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | 1,00 | - | - |
| 2 | 0,55 | - | - |
| 3 | 0,50 | 0,50 | - |
| 4 | 0,35 | 0,20 | - |
| 6 | 0,30 | 0,20 | 0,05 |
Примечания: 1. Порядковый номер полосы считается справа по ходу движения в одном направлении.
2. Для расчета обочин принимают f_пол = 0,01.
3. На многополосных дорогах допускается проектировать одежду переменной толщины по ширине проезжей части, рассчитав дорожную одежду в пределах различных полос в соответствии со значениями N_p, найденными по формуле (3.5).
4. На перекрестках и подходах к ним (в местах перестройки потока автомобилей для выполнения левых поворотов и др.) при расчете одежды в пределах всех полос движения следует принимать f_пол = 0,50, если общее число полос проезжей части проектируемой дороги более трех.
Таблица 3.3
| Тип дорожной одежды |
Значение коэффициента k_n при различных категориях дорог |
||||
| I | II | III | IV | V | |
| Капитальный | 1,49 | 1,49 | 1,38 | 1,31 | - |
| Облегченный | - | 1,47 | 1,32 | 1,26 | 1,06 |
| Переходный | - | - | 1,19 | 1,16 | 1,04 |
Расчет конструкции в целом по допускаемому упругому прогибу
3.24. Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии:
тр
Е >= E K , (3.9)
об min пр
где Е - общий расчетный модуль упругости конструкции, МПа;
об
E - минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, МПа;
min
тр
К - требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию
пр упругого прогиба, принимаемый в зависимости от требуемого
уровня надежности (см. п.3.6 и табл.3.1).
3.25. Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции вычисляют по эмпирической формуле:
Е = 98,65 [lg(Сумма N ) - c], (МПа), (3.10)
min p
где Сумма N - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок
p службы дорожной одежды, устанавливаемое в соответствии с
п.3.23 (формулы 3.6 и 3.7);
с - эмпирический параметр, принимаемый равным для расчетной
нагрузки на ось 100 кН - 3,55; 110 кН - 3,25; 130 кН -
3,05.
Примечания: 1. Формулой следует пользоваться при Сумма N_p > 4 х 10(4).
2. Для дорог в V дорожно-климатической зоне требуемые модули, определенные по формуле (3.10), следует уменьшить на 15%.
3.26. Независимо от результата, полученного по формуле (3.10), требуемый модуль упругости должен быть не менее указанного в табл.3.4.
Таблица 3.4
| Категория дороги |
Суммарное минимальное рассчетное число приложений расчетной нагрузки на наиболее нагруженную полосу |
Требуемый модуль упругости одежды, МПа | ||
| капитальной | облегченной | переходной | ||
| I | 750000 | 230 | - | - |
| II | 500000 | 220 | 210 | - |
| III | 375000 | 200 | 200 | - |
| IV | 110000 | - | 150 | 100 |
| V | 40000 | - | 100 | 50 |
3.27. Общий расчетный модуль упругости конструкции определяют с помощью номограммы рис.3.1, построенной по решению теории упругости для модели многослойной среды.
Приведение многослойной конструкции к эквивалентной однослойной ведут послойно, начиная с подстилающего грунта.
3.28. Расчетные значения модулей упругости грунтов и материалов допускается принимать в соответствии с указаниями Приложений 2 и 3.
Значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, необходимо принимать во всех климатических зонах при температуре +10°С по Приложению 3, табл.П.3.2.
3.29. Расчет по допустимому упругому прогибу (по требуемому модулю деформации) ведут в следующей последовательности:
1. Определяют требуемый минимальный общий модуль конструкции по формуле 3.10.
2. Назначают модули и предварительно толщины слоев конструкции (кроме толщины основания).
3. Выполняя расчет конструкции сверху вниз, определяют с помощью номограммы рис.3.1. требуемые модули на поверхности каждого конструктивного слоя.
4. Выполняя расчет конструкции снизу вверх, определяют толщину основания (при заданном его модуле), обеспечивающую необходимый модуль на поверхности основания, полученный при расчете сверху.
Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев
3.30. Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:
т
пр
т <= -----, (3.11)
тр
К
пр
тр
где К - требуемое минимальное значение коэффициента прочности,
пр определяемое с учетом заданного уровня надежности (см.
табл.3.1);
Т - расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего
напряжения, непогашенная внутренним трением) в расчетной
(наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной
нагрузки (п.3.34);
Т - предельная величина активного напряжения сдвига (в той же
пр точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на
сдвиг (п.3.35).
3.31. При практических расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.
При расчете дорожной конструкции на прочность по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна в качестве нижнего принимают грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего - всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя h_в принимают равной сумме толщин слоев одежды
n
(Сумма h ).
i=1 i
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле:
n n
Е = Сумма Е h : Сумма h , (3.12)
в i=1 i i i=1 i
где n - число слоев дорожной одежды;
Е - модуль упругости i-го слоя;
i
h - толщина i-го слоя.
i
3.32. При расчете по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания с помощью номограммы рис.3.2 нижнему слою двухслойной модели условно присваивают обычные характеристики песчаного слоя (с_п фи_ п), а модуль упругости принимают равным общему модулю на поверхности песчаного слоя, определяемому по п.3.27; толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, лежащих над песчаным, а модуль упругости Е_в вычисляют как средневзвешенное значение для этих слоев по формуле 3.12.
3.33. При расчете дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают соответствующими температурам, указанным в табл.3.5.
Таблица 3.5
| Дорожно-климатические зоны | I - II | III | IV | V |
| Расчетная температура, °С | +20 | +30 | +40 | +50 |
3.34. Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига (Т) вычисляют по формуле:
___
T = тау р, (3.13)
н
где тау - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки,
н определяемое с помощью номограмм (рис.3.2 и 3.3);
р - расчетное давление от колеса на покрытие;
Примечание: При пользовании номограммой для определения тау(-)_н величину фи принимают для случая воздействия динамической нагрузки (с учетом числа приложений), (см. Приложение 2, табл.П.2.6 и П.2.8).
3.35. Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле:
T = c k + 0,1 гамма z tg фи (3.14)
пр N д ср оп ст
где c - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном
N песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки
(Приложение 2, табл.П.2.6 или П.2.8);
k_д - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на
границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.
При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также
при укладке на границе "основание-песчаный слой" разделяющей
геотекстильной прослойки, следует принимать значения k равным:
д
- 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка;
- 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней
крупности;
- 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка;
- 1,0 - во всех остальных случаях.
z_оп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на
сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;
гамма - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев,
ср расположенных выше проверяемого слоя, кг/см3;
фи_ст - расчетная величина угла внутреннего трения материала
проверяемого слоя при статическом действии нагрузки.
3.36. Во всех случаях в качестве расчетных значений угла внутреннего трения грунта и малосвязных слоев используют его значения, отвечающие расчетному суммарному числу воздействия нагрузки за межремонтный срок Сумма N_р. Эту величину устанавливают по формуле (3.6).
Входящую в формулу (3.6) величину расчетных дней в году, соответствующих расчетному состоянию прочности и деформируемости конструкции Т_рдг определяют по специальным региональным справочным данным. Для условий Российских регионов следует использовать данные справочного Приложения 6 (рис. 6.1 и табл.П.6.1).
3.37. Расчет дорожной одежды по сопротивлению сдвигу в грунте земляного полотна, а также в песчаных материалах промежуточных слоев дорожных одежд ведут в следующей последовательности:
а) по табл.П.3.2 назначают расчетные модули упругости для слоев из асфальтобетона, соответствующие максимально возможным температурам в ранний весенний (расчетный) период (в соответствии с указаниями п.3.33); назначают по таблицам П.2.6 - П.2.8 Приложения 2 (с учетом расчетной влажности и общего числа воздействия нагрузки) расчетные прочностные характеристики фи и с грунта земляного полотна и песка промежуточного слоя одежды (если таковой имеется) с учетом требований п.3.36. Остальные расчетные характеристики грунта и материалов остаются теми же, что и в расчете по упругому прогибу;
б) по рис.3.2 или рис.3.3 определяют активные напряжения сдвига тау_н от единичной временной нагрузки. Для этого приводят многослойную конструкцию к двухслойным моделям (п.3.31, п.3.32);
в) по формуле 3.13 вычисляют расчетное напряжение сдвига в грунте земляного полотна или в песчаном слое одежды;
г) по формуле 3.14 вычисляют предельное напряжение сдвига;
д) по формуле 3.11 проверяют выполнение условия прочности (с учетом требуемой надежности);
е) при необходимости, изменяя толщины конструктивных слоев, подбирают конструкцию, удовлетворяющую условию п.3.30.
Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе
3.38. В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими и др.), возникающие при прогибе одежды напряжения под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного срока службы приводить к образованию трещин от усталостного разрушения. Для этого должно быть обеспечено условие:
R
N
сигма < ------, (3.15)
r тр
К
пр
тр
где K - требуемый коэффициент прочности с учетом заданного уровня
пр надежности (табл.3.1);
R - прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом
N усталостных явлений;
сигма - наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое,
r устанавливаемое расчетом.
3.39. Наибольшее растягивающее напряжение сигма_r при изгибе в монолитном слое определяют с помощью номограммы (рис.3.4), приводя реальную конструкцию к двухслойной модели.
К верхнему слою модели относят все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый. Толщину верхнего слоя модели h_в принимают равной сумме толщин, входящих в пакет асфальтобетонных слоев (Сумма h_i).
Значение модуля упругости верхнего слоя модели устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по формуле 3.12.
Нижним (полубесконечным) слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна.
Модуль упругости нижнего слоя модели определяют путем приведения слоистой системы к эквивалентной по жесткости с помощью номограммы рис.3.1.
3.40. При использовании номограммы рис.3.4 расчетное растягивающее напряжение определяют по формуле:
_____
сигма = сигма х р х к , (3.16)
r r в
_____
где сигма - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при
r расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку,
определяемое по номограмме рис.3.4;
к - коэффициент, учитывающий особенности напряженного
в состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном.
Принимают равным 0,85 (при расчете на однобаллонное колесо
к = 1,00);
в
р - расчетное давление, принимаемое по табл.П.1.1 Приложения 1.
Порядок использования показан на рис.3.4 стрелками.
3.41. Прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе определяют по формуле:
R = R x k x k (1 - ню x t), (3.17)
N o 1 2 R
где R - нормативное значение предельного сопротивления растяжению
o (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней
температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по
табличным данным (Приложение 3, табл.П.3.1);
k - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие
1 усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;
k - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от
2 воздействия погодно-климатических факторов (табл.3.6);
ню - коэффициент вариации прочности на растяжение (Приложение 4);
R
t - коэффициент нормативного отклонения (Приложение 4).
Таблица 3.6
| Материал расчетного слоя | k_2 | |
| Асфальтобетон | ||
| 1 | Высокоплотный | 1,0 |
| 2 | Плотный | |
| I марки | 0,95 | |
| II марки | 0,90 | |
| III марки | 0,80 | |
| 3 | Пористый и высокопористый | 0,80 |
| 4 | Органоминеральные смеси | 0,80 |
3.42. Коэффициент k_1, отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению:
альфа
k = --------------------------, (3.18)
1 корень степени m(Сумма N )
p
где Сумма N - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за
p срок службы монолитного покрытия, определяемое по формуле
(3.6) или (3.7) с учетом числа расчетных суток за срок
службы (см. Приложение 6);
m - показатель степени, зависящий от свойств материала
рассчитываемого монолитного слоя (Приложение 3,
табл.П.3.1);
альфа - коэффициент, учитывающий различие в реальном и
лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а
также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой)
температуры покрытия и расчетного состояния грунта
рабочего слоя по влажности, определяемый по табл.П.3.1
3.43. Расчеты на усталостную прочность выполняют в следующем порядке:
a) приводят конструкцию к двухслойной модели и определяют отношения
h E
в в
---, ----;
D Е
пр
b) по полученным параметрам по номограмме рис.3.4 находят значение сигма_r и по формуле 3.16 вычисляют расчетное растягивающее напряжение;
c) вычисляют предельное растягивающее напряжение по формуле (3.18). В пакете асфальтобетонных слоев за предельное растягивающее напряжение R_N принимают значение, отвечающее материалу нижнего слоя асфальтобетонного пакета;
d) проверяют условие (3.15) и при необходимости корректируют конструкцию.
4. Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость
4.1. В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовых и гидрологических условиях, наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд.
С этой целью применяют различные специальные мероприятия:
- использование непучинистых или слабопучинистых грунтов (табл.4.1, табл.4.2.) для сооружения верхней части земляного полотна, находящегося в зоне промерзания;
- осушение рабочего слоя земляного полотна (см.
Вы можете открыть актуальную версию документа прямо сейчас.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Отраслевые дорожные нормы ОДН 218.046-01 "Проектирование нежестких дорожных одежд" (утв. распоряжением Минтранса РФ от 20 декабря 2000 г. N ОС-35-Р)
Текст документа приводится по официальному изданию Минтранса России (Москва, 2001 г.)
Дата введения 1 января 2001 г.
1. Разработаны ФГУП "Союздорнии" с участием С.-Петербургского филиала "Союздорнии", Омского филиала "Союздорнии", МАДИ (ТУ), ГП "Росдорнии"
Внесены Управлением инноваций и технического нормирования в дорожном хозяйстве
2. Утверждены и введены в действие Распоряжением Государственной службы дорожного хозяйства (Росавтодора) Министерства транспорта Российской Федерации от 20 декабря 2000 г. N ОС-35-Р
3. Взамен "Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. ВСН 46-83"
Распоряжением Минтранса России от 13 февраля 2023 г. N ВИ-26-Р настоящий документ признан не подлежащим применению с 13 февраля 2023 г.