Часть 2. Методические рекомендации по расчету и прогнозированию колееобразования на нежестких дорожных одеждах

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 для полосы номер
	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 (лет) в различных дорожно-климатических зонах
		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);

ГАРАНТ:

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

, °С	11	13	15	17	19	21	23	25
, дни	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 , с при продольном уклоне
		<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