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.
Часть 2. Методические рекомендации по расчету и прогнозированию колееобразования на нежестких дорожных одеждах
(утв. распоряжением Государственной службы дорожного хозяйства от 17 мая 2002 г. N ОС-441-р)
Методические рекомендации предназначены для расчета и прогнозирования колееобразования на нежестких дорожных одеждах вследствие накопления остаточных деформаций в грунте земляного полотна, слоях основания и покрытия, а также структурного разрушения каменного материала. Рекомендации следует применять для вновь проектируемых и эксплуатируемых дорог.
Методика основывается на результатах теоретических и экспериментальных исследований, выполненных на кафедре строительства и эксплуатации дорог МАДИ (ГТУ), с использованием данных исследований Союздорнии, ГУП Росдорнии и др.
Методика разработана временным творческим коллективом, созданным при ООО "МАДИ-Путь", в составе: д-ра техн. наук А.П. Васильева (научный руководитель), д-ра техн. наук Ю.М. Яковлева (ответственный исполнитель), канд. техн. наук М.Г. Горячева, инж. С.В. Лугова, инж. М.Ю. Расторгуева (МАДИ ГТУ); д-ра техн. наук А.В. Руденского (ГУП Росдорнии).
1. Общие положения
1.1. Методические рекомендации предназначены для расчета и прогнозирования колееобразования на нежестких дорожных одеждах вследствие накопления остаточных деформаций в грунте земляного полотна, слоях основания и покрытия, а также структурного разрушения каменного материала. Рекомендации следует применять для вновь проектируемых и эксплуатируемых дорог.
1.2. Методика расчета и прогнозирования колееобразования предусматривает:
1.2.1. Сбор и обработку исходных данных.
1.2.2. Расчет и прогнозирование накопления остаточных деформаций в земляном полотне.
1.2.3. Расчет и прогнозирование накопления остаточных деформаций в слоях основания, не содержащих органическое вяжущее.
1.2.4. Расчет и прогнозирование накопления остаточных деформаций в слоях асфальтобетона и других битумосодержащих слоях.
1.2.5. Определение общей глубины колеи на основе результатов, полученных в п.п. 1.2.2-1.2.4.
2. Сбор и обработка исходных данных
2.1. Сбор исходных данных включает получение сведений об интенсивности движения, конструкции дорожной одежды и фактической влажности грунта земляного полотна.
2.1.1. Фактическую интенсивность и состав движения в первый год после сдачи дороги в эксплуатацию определяют по окончании строительства или реконструкции путем непосредственных наблюдений на дороге в теплый период года (устойчивая положительная температура воздуха). При этом следует использовать методику, изложенную в приложении 6 Правил диагностики и оценки состояния автомобильных дорог ВСН 6-90.
Полученные результаты заносят в табл. 2.1.
Те же измерения производят во второй год эксплуатации.
Таблица 2.1
Результаты учета движения на дороге _______________ км ___________
Типы автомобилей |
Количество автомобилей в сутки |
Легковые автомобили |
|
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т |
|
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т |
|
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т |
|
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т |
|
Автобусы |
|
Тягачи с прицепами |
|
2.1.2. Конструкцию дорожной одежды (материалы слоев, их толщины и тип грунта земляного полотна) определяют по данным проекта либо бурения дорожной одежды.
2.1.3. Расчетные характеристики грунта земляного полотна (влажность, угол внутреннего трения, модуль упругости) определяют по данным полевых и лабораторных испытаний или по проектной документации.
Влажность грунта, принимаемую за расчетную, определяют путем отбора проб грунта при бурении, которое производят в весенний период наибольшего увлажнения грунта в местах нулевых отметок или выемок (при их наличии). При невозможности получения фактических данных о влажности грунта допускается ориентировочное определение расчетной влажности по приложению 2. Для полученного значения расчетной влажности по приложению 2 назначают угол внутреннего трения грунта, используемый в дальнейших расчетах.
2.2. Интенсивность движения грузовых автомобилей, приведенную к расчетной нагрузке 100 кН на ось (50 кН на колесо), вычисляют по формуле:
, (2.1)
где или
,
...
- количество автомобилей в сутки по типам из табл. 2.1, авт./сут;
или
,
...
- коэффициенты приведения автомобилей различного типа к расчетной нагрузке (см. табл. 2.2).
Таблица 2.2
Коэффициенты приведения автомобилей различных типов к расчетной нагрузке
N п/п |
Типы автомобилей |
Значение |
1 |
Легковые автомобили |
0 |
2 |
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т |
0,005 |
3 |
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т |
0,2 |
4 |
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т |
0,7 |
5 |
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т |
1,25 |
6 |
Автобусы |
0,7 |
7 |
Тягачи с прицепами |
1,5 |
2.3. По данным об интенсивности движения, приведенной к расчетной нагрузке, в первый и второй годы эксплуатации вычисляют показатель изменения интенсивности движения грузовых автомобилей q, используя формулу:
, (2.2)
где и
- расчетная интенсивность движения в первый и во второй годы наблюдений.
При определении величины q можно воспользоваться данными проектной документации.
3. Расчет и прогнозирование остаточных деформаций в грунте земляного полотна
3.1. Вычисление ожидаемого суммарного числа приложений расчетных нагрузок по годам эксплуатации дороги при определении остаточных деформаций в грунте земляного полотна осуществляют по формуле:
, (3.1)
где - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним (см. табл. 3.1);
- суточная интенсивность движения автомобилей, приведенных к расчетной нагрузке, в первый год службы дорожной одежды, авт./сут;
- коэффициент суммирования, определяемый по графику рис. 3.1.
q - показатель изменения интенсивности движения по годам;
- расчетное количество дней в году, соответствующее определенному состоянию дорожной одежды (см. табл. 3.2);
- срок службы дорожной одежды (см. табл. 3.3), годы.
Если дорожная одежда рассчитана по Инструкции ВСН 46-83, то определена перспективная интенсивность движения на одну полосу, приведенная к расчетному автомобилю . В этом случае для расчета величины
следует пользоваться формулой:
. (3.2)
Таблица 3.1
Значения коэффициента, учитывающего число полос движения
Число полос движения |
Значения коэффициента |
||
1 |
2 |
3 |
|
1 |
1,0 |
- |
- |
2 |
0,55 |
- |
- |
3 |
0,5 |
0,5 |
- |
4 |
0,35 |
0,2 |
- |
6 |
0,3 |
0,2 |
0,05 |
Таблица 3.2
Количество расчетных дней в году
Примерные географические границы |
Расчетные значения |
Зона распространения вечномерзлых грунтов севернее семидесятой параллели |
70 |
Севернее линии, соединяющей Онега - Архангельск - Мезень - Нарьян-Мар, до Европейской части побережья |
145 |
Южнее линии, указанной выше, и севернее сорок восьмого меридиана - Ульяновск - Ижевск - Пермь - шестидесятый меридиан |
135 |
Южнее линии, соединяющей Онегу - Архангельск - Мезень - Нарьян-Мар, и севернее линии, соединяющей Смоленск - Калугу - Рязань - Саранск - сорок восьмой меридиан |
125 |
Севернее линии, соединяющей Белгород - Воронеж - Саратов - Куйбышев - Оренбург, до линии, указанной выше |
135 |
Севернее линии, соединяющей Ростов-на-Дону - Элисту - Астрахань, до линии, указанной выше |
145 |
Южнее линии, указанной выше (для Европейской части), южнее сорок шестой параллели (для остальных территорий) |
205 |
Восточная и Западная Сибирь, Дальний Восток (кроме Хабаровского и Приморского краев), ограниченные с севера семидесятой широтой, с юга - сорок шестой широтой |
130-150 (меньшие значения для центральной части) |
Хабаровский и Приморский края |
140 |
Таблица 3.3
Срок службы дорожной одежды
Категория дороги |
Тип дорожной одежды |
Срок службы дорожной одежды |
||
I, II |
III |
IV, V |
||
I |
Капитальный |
15 |
18 |
20 |
II |
15 |
15 |
15 |
|
III |
Капитальный |
15 |
15 |
15 |
Облегченный |
12 |
13 |
14 |
|
Переходный |
8 |
8 |
8 |
|
IV |
Капитальный |
15 |
15 |
15 |
Облегченный |
10 |
10 |
11 |
|
Переходный |
8 |
8 |
8 |
|
V |
Облегченный |
10 |
10 |
11 |
Переходный |
8 |
8 |
8 |
Для расчета суммарного числа приложений расчетной нагрузки в различные годы эксплуатации дорожной одежды в формулы (3.1) или (3.2) подставляют различные величины коэффициентов суммирования
, которые определяют по графику (см. рис. 3.1) для соответствующего срока службы одежды
.
3.2. Вычисление остаточных деформаций в грунте по годам t производят по формуле:
. (3.3)
где - остаточная осадка в грунте земляного полотна, м;
- исходное значение остаточной осадки, определяемое по графику (см. рис. 3.2), который построен для
, h/D = 2 (
- средневзвешенный модуль упругости дорожной одежды, МПа;
- модуль упругости грунта, МПа; h - общая толщина слоев дорожной одежды, м; D - диаметр круга, равновеликого отпечатку колеса расчетного автомобиля, равный 0,37 м);
, (3.4)
n - число слоев в дорожной одежде;
и
- модуль упругости материала и толщина i-того слоя;
- коэффициент, учитывающий поправку на фактическое соотношение
, определяемый по табл. 3.4 (при
, принятом при построении графика на рис. 2 -
=1,0);
По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "рис.3.2"
- коэффициент, учитывающий поправку на фактическую относительную толщину дорожной одежды h/D, определяемый по табл. 3.5 (при h/D = 2, принятом при построении графика на рис. 2 -
= 1,0).
Таблица 3.4
Значения коэффициента
|
2 |
3 |
4 |
5 |
7 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
50 |
|
2,04 |
1,67 |
1,5 |
1,38 |
1,25 |
1,17 |
1,08 |
1,04 |
1,0 |
1,0 |
0,96 |
0,95 |
Примечание. Для промежуточных значений величину
следует определять способом линейной интерполяции.
Таблица 3.5
Значения коэффициента при различных h/D
h/D |
0,75 |
0,8 |
1,0 |
1,15 |
1,25 |
1,5 |
1,75 |
2,0 |
2,25 |
2,6 |
3,25 |
|
2,34 |
2,08 |
1,54 |
1,33 |
1,25 |
1,13 |
1,04 |
1,0 |
0,96 |
0,94 |
0,91 |
Примечание. Для промежуточных значений h/D величину следует определять способом линейной интерполяции.
4. Расчет и прогнозирование остаточных деформаций в слоях основания, не содержащих органическое вяжущее
Расчет абсолютной остаточной деформации в слоях основания (за исключением битумосодержащих слоев) производят с помощью графиков (рис. 4.1...4.3), определяя по ним отношение:
, (4.1)
- относительная деформация i-того слоя основания;
- абсолютная остаточная деформация материала i-слоя, м;
- остаточная деформация грунта земляного полотна, м.
Отсюда:
. (4.2)
Абсолютную остаточную деформацию, накопленную в слоях основания, определяют по формуле:
, (4.3)
где m - число слоев основания.
5. Расчет и прогнозирование остаточных деформаций в слоях асфальтобетона и других битумосодержащих слоях
5.1. Расчет остаточных деформаций в асфальтобетонных и других битумосодержащих слоях производят исходя из суммарного числа приложений расчетной нагрузки по формуле (3.1). Расчетное количество сдвигоопасных дней в году (приведенное к температуре +50°С)
определяют по табл. 5.1 в зависимости от среднегодовой положительной температуры воздуха:
, (5.1)
где - количество месяцев в году с устойчивой положительной температурой;
- средняя температура i-го месяца (по данным метеостанции или климатического справочника), °С.
Таблица 5.1
Приведенное количество дней в году с температурой покрытия +50°С
|
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
21 |
23 |
25 |
|
0,5 |
1,1 |
3,5 |
10,5 |
19 |
34 |
62 |
104 |
Примечание. Промежуточные значения следует определять линейной интерполяцией.
По графикам рис. 5.1 или 5.2 (построенным при коэффициенте вязкого сопротивления , времени воздействия одного цикла приложения расчетной нагрузки
=0,01 с) определяют исходную величину остаточной деформации в битумосодержащих слоях
при толщине сдвигоопасной зоны, назначенной по табл. 5.2.
Таблица 5.2
Толщина сдвигоопасной зоны H
Общая толщина битумосодержащих слоев, м |
0,06...0,1 |
0,11...0,15 |
0,16...0,2 |
0,21...0,25 |
Более 0,25 |
H, м |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
Фактическое суммарное число приложений расчетной нагрузки, приведенное к , необходимое для пользования графиками на рис. 5.1 и 5.2, вычисляют по формуле:
, (5.2)
где - фактическая длительность воздействия транспортной нагрузки (см. табл. 5.3), с.
Таблица 5.3
Длительность воздействия транспортной нагрузки при движении на подъем
Характер местности |
Категория дороги |
Длительность воздействия транспортной нагрузки |
||||||
<30 |
30...40 |
41...50 |
51...60 |
61...70 |
71...80 |
>80 |
||
Равнинный |
Ia |
0,011 |
0,012 |
0,013 |
0,014 |
0,014 |
0,015 |
0,018 |
Iб |
0,013 |
0,014 |
0,016 |
0,017 |
0,018 |
0,019 |
0,022 |
|
II |
0,016 |
0,017 |
0,02 |
0,021 |
0,022 |
0,024 |
0,028 |
|
III |
0,02 |
0,021 |
0,024 |
0,025 |
0,027 |
0,029 |
0,035 |
|
IV |
0,025 |
0,027 |
0,03 |
0,033 |
0,035 |
0,039 |
0,047 |
|
V |
0,035 |
0,038 |
0,044 |
0,047 |
0,052 |
0,057 |
0,073 |
|
Пересеченный |
Ia |
0,013 |
0,014 |
0,016 |
0,017 |
0,018 |
0,019 |
0,022 |
Iб |
0,016 |
0,017 |
0,018 |
0,02 |
0,021 |
0,022 |
0,026 |
|
II |
0,02 |
0,021 |
0,024 |
0,025 |
0,027 |
0,029 |
0,035 |
|
III |
0,025 |
0,027 |
0,03 |
0,033 |
0,035 |
0,039 |
0,047 |
|
IV |
0,035 |
0,038 |
0,044 |
0,047 |
0,052 |
0,057 |
0,073 |
|
V |
0,062 |
0,067 |
0,08 |
0,089 |
0,101 |
0,116 |
0,165 |
|
Горный |
Ia |
0,019 |
0,02 |
0,023 |
0,024 |
0,026 |
0,027 |
0,032 |
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.