ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

РОСПВТОПОР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО (РОСАВТОДОР)

Москва 2015

ОДМ 218.2.062-2015

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением «Российский дорожный научно-исследовательский институт» (ФГБУ «РОСДОРНИИ») (д.т.н. Б.С. Радовский, к.т.н. А.Е. Мерзликин, инж. Ю.Н. Попов)

2    ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства

3    ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ на основании распоряжения

Федерального дорожного агентства (Росавтодор) от_

№_

4    ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

II

ОДМ 218.2.062-2015

Е -осре.ркгннмй модуль упругости пакета слоев, V - ос родненный коэффициент поперечной деформации. Н - толщина пакета слоев. /> - среднее давление на мокры rue. С- точка, в которой определяется напряжение

Рисунок 2 - Схема нагружения дорожной одежды, приведенной к двухслойной конструкции, колесом автомобиля в виде одной круговой площадки, равновеликой отпечатку колеса

5.3.4    Для одежд капитального и облегченного типов при расчетной статической нагрузке на колесо Q_imp = 57,5 кН, расчетном давлении р = 800 кПа и коэффициенте динамичности^, = 1,3 по формуле (3) диаметр круговой площадки/-) = 0,345 м. При расчете на неподвижную нагрузкуI) = 0,300 м.

5.3.5    Для одежд переходного типа при расчетной статической нагрузке на колесо Q_cmp = 50 кН, расчетном давлении р = 700 кПа и коэффициенте динамичности *„ = 1,3 также принимается диаметр равномерно нагруженной круговой площадки/-) = 0,345 м. При расчете на неподвижную нагрузку по формуле (3) также 1) = 0,300 м.

5.3.6    Если в задании на проектирование в качестве расчетной осевой указана нагрузка на одиночную ось с двумя односкатными колесами (в частности - широкопрофильными), тоже принимается схема нагружения одной круговой площадкой (рисунок 2).

8

ОДМ 218.2.062-2015

5.3.7 При проектировании дорожной одежды как реальной многослойной конструкции с расчётом напряжений и прогиба по решению теории упругости для многослойной среды принимается схема нагружения двумя круговыми площадками диаметра </, равновеликими отпечатку одной из шин (рисунок 3). Центры круговых площадок расположены на расстоянии S друг от друга.

5.3.8 Диаметр каждой из двух равномерно нагруженных круговых площадок от двухскатного колеса определяется формулой (4):

V лр '

гдек_а - коэффициент динамичности:

9

ОДМ 218.2.062-2015 _р - статическая нагрузка на одно двухскатное колесо;

р- расчетное среднее давление на покрытие.

5.3.3    Расстояние между центрами круговых площадок принимается по формуле (5):

S = \_y5J.    (5)

5.3.4    Для дорожных одежд капитального и облегченного типов при расчётной статической нагрузке на колесо Q_cmp= 57,5 кН, расчетном среднем давлении р = 800 кПа и коэффициенте динамичности к_а = 1,3 по формулам (4) и (5) диаметр каждой из двух круговых площадок J= 0,244 м, а расстояние между центрами круговых площадок S = 0,360 м. При расчете на неподвижную нагрузку (к_а= 1,0) по формуле (4) </= 0,214 м, a S = 0,320 м.

5.3.5    Для дорожных одежд переходного типа при расчетной статической нагрузке на колесо (7 ^я* 50 кН, расчетном среднем давлении р = 700 кПа и коэффициенте динамичности А, = 1,3 также принимается диаметр каждой из двух круговых площадок J = 0,244 м, а расстояние между центрами круговых площадок S = 0,360 м. При расчете на неподвижную нагрузку (к₀= 1,0) по формуле (4) также */= 0,214 м и S = 0,320 м.

6 Методика приведения интенсивности движения к расчетной нагрузке

6.1    Приведение числа проездов к расчетной нагрузке

6.1.1    При расчёте дорожных одежд повторность приложения нагрузки учитывают введением коэффициентов запаса к показателям прочности на изгиб и на сдвиг, а также назначением допускаемого прогиба (или требуемого общего модуля упругости конструкции) в зависимости от интенсивности движения. Для этого перспективную интенсивность движения грузовых автомобилей N разных марок приводят к эквивалентной по

ОДМ 218.2.062-2015

разрушающему действию интенсивности движения расчетной нагрузки на одну полосу проезжей части N_p.

6.1.2    Перспективную среднесуточную интенсивность движения N устанавливают при проведении титульных экономических обследований по данным анализа закономерностей изменения объема перевозок и интенсивности движения. Состав современного транспортного потока следует устанавливать по комбинации осей (одиночные, сдвоенные, строенные и т.д.) и нагрузкам на них. Наиболее полную информацию о транспортных потоках при проектировании усиления или реконструкции дают стационарные и передвижные посты весового контроля (СПВК и ППВК) |6).

6.1.3    В расчете могут использоваться такие характеристики повторности приложения нагрузки [7], [8):

-приведенная расчётная интенсивность движения на полосу Np, ед./сут. - приведенное к расчетной нагрузке среднегодовое перспективное число проездов (в последний год проектного срока службы) всех колес, расположенных по одному борту автомобиля, в сутки в пределах одной полосы проезжей части;

-суммарное приведенное число приложений нагрузки за срок службы

6.1.4 Приведенная перспективная расчетная интенсивность движения на полосу определяется по формуле (6):

(6)

где Л. " коэффициент, учитывающий направление движения и принимаемый, как правило, равным 0,5, но при наличии обоснования для прямого и обратного направлений могут быть приняты различные значения, сумма которых равна 1;

- коэффициент, учитывающий число полос движения (таблица 1);

ОДМ 218.2.062-2015 К - число различных марок транспортных средств в составе потока;

N_k - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств k-й марки, прогнозируемое на последний год службы;

s_k - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства k-й марки к расчетной нагрузке (п. 6.2.4).

Таблица 1- Значения коэффициентов

Число полос движения Коэффициент /^, для полосы от обочины 1 2 3 4 1 1,00 - - - 2 0,55 - - - 3 0,50 0,50 - - 4 0,35 0,20 - - 6 0,30 0,20 0,05 - 8 0,30 0,20 0,05 0,05

Примечания I При числе полос больше 4 допускается проектировать дорожную одежду переменной толщины по ширине проезжей части. 2    На перекрестках и подходах к ним для всех полос проезжей части рекомендуется принимать “1,00, если полос четыре и более 3    Для укрепленной полосы обочины и разделительной полосы принимают =0.02.

6.1.5 Суммарное приведенное число приложений нагрузки за срок службы    определяется    по    формуле    (7):

у jv =n т _!_

где N_p- приведенная перспективная (на последний год службы) расчетная интенсивность движения на полосу в сутки (формула (6);

7'^.- число расчетных дней в году, соответствующее определенному состоянию конструкции по деформируемости и принимаемое в зависимости от дорожно-климатического региона [7];

Т_а - проектный срок службы [7, Приложение 6];

12

ОДМ 218.2.062-2015 q_t - показатель изменения среднегодовой суточной интенсивности

движения в течение срока службы.

6.2 Коэффициент приведении к расчетной нагрузке

6.2.1 Коэффициент приведения s, проезда одиночной оси с двумя колесами и со статической осевой нагрузкой G, характеризует ее разрушающее воздействие на дорожную одежду по сравнению с действием расчётной осевой нагрузки G_p. Его следует определять по формуле (8), основанной на результатах испытания дорожных одежд различными нагрузками [9] и используемой во многих странах [10]:

(8)

где Р - показатель степени, принимаемый равным:

4.0    - для капитальных дорожных одежд;

3.0    - для облегчённых дорожных одежд;

2.0    - для переходных дорожных одежд.

Повторное действие N, одиночных двухколесных осей с нагрузкой G_di на каждую считают эквивалентными числу приложений s,N, расчетной осевой нагрузки Gap.

Альтернативно коэффициент приведения проезда одиночной двухколесной оси можно определить через соотношение между нагрузками на их колеса (9):

(9)

где Qer нагрузка на колесо приводимой оси движущегося автомобиля с учетом динамичности;

Q._p~ расчётная динамическая нагрузка от колеса.

6.2.2 Коэффициент приведения проезда каждой из сближенных (расположенных на расстоянии менее 250 см друг от друга) двухколесных

13

ОДМ 218.2.062-2015

Содержание

1    Область применения................................................................ 1

2    Нормативные ссылки............................................................... 1

3    Термины и определения............................................................ 2

4    Общие положения................................................................. 3

5    Расчетные нагрузки для проектирования дорожной одежды................ 5

5.1    Расчетные нагрузки на ось и колесо......................................................... 5

5.2    Расчетное давление на покрытие............................................... 6

5.3    Расчетная схема нагружения................................................... 7

6    Методика приведения интенсивности движения к расчетной нагрузке.. 10

6.1    Приведение числа проездов к расчетной нагрузке........................... 10

6.2    Коэффициент приведения к расчетной нагрузке............................. 13

7    Методика определения эквивалентной нагрузки................................ 15

7.1    Эквивалентная осевая нагрузка для сближенных осей......................... 15

7.2    Эквивалентная колесная нагрузка................................................. 18

Приложение А Примеры расчёта..................................................... 22

Приложение Б Средние суммарные коэффициенты приведения к расчётным осевым нагрузкам 11,5 и 10,0 тонн для типичных

транспортных средств.................................................................................... 27

Библиография................................................................................. 29

111

ОДМ 218.2.062-2015

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Рекомендации по определению параметров расчетных нагрузок для современных транспортных средств

1    Область применения

1.1 Приведенные в ОДМ рекомендации применимы для проектирования вновь сооружаемых и усиления существующих дорожных одежд, новых участков реконструируемых дорог, разработки альбомов типовых конструкций дорожных одежд и при оценке возможности разового пропуска тяжеловесных транспортных средств по автомобильным дорогам общего пользования.

2    Нормативные ссылки

В настоящем ОДМ использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 1.5-2001 Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению;

ГОСТ Р 52398-2005 Классификация автомобильных дорог. Основные параметры и гребования;

ГОСТ Р 52748-2007 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения;

ГОСТ 32960-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения; ¹

ОДМ 218.2.062-2015

Постановление Правительства РФ от 9 января 2014 г. № 12 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства РФ по вопросам перевозки тяжеловесных грузов по автомобильным дорогам Российской Федерации»;

СП 34.13330.2012 Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги»;

ОДМ 218.2.065-2015 Методические рекомендации по увеличению межремонтных сроков службы нежёстких дорожных одежд;

ОДН 218.046-01. Проектирование нежёстких дорожных одежд. М.: Информавтодор, 2001.

3 Термины и определения

В настоящем ОДМ применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    расчётная нагрузка: Вертикальная нагрузка, приложенная к поверхности покрытия, которая применяется для расчёта на прочность дорожной одежды с целью определения необходимой толщины слоев.

3.2    интенсивность нагрузки: Величина нагрузки, приходящаяся на единицу площади, обозначается обычно буквой р и имеет размерность Па (паскаль), кПа, МПа; 1 Па = 1 Н/м².

3.3    интенсивность движения: Количество транспортных средств, прошедших через поперечное сечение автомобильной дороги в течение определенного промежутка времени.

3.4    состав движения: Долевое соотношение типов транспортных средств в транспортном потоке.

ОДМ 218.2.062-2015

3.5    приведенная интенсивность движения: Количество одиночных осей с расчетной нагрузкой, равноценное по разрушающему воздействию на дорожную одежду фактической интенсивности движения.

3.6    одиночная ось: Ось автотранспортного средства, расположенная на расстоянии не менее 250 см от ближайшей соседней оси.

3.7    сдвоенные оси: Две последовательные оси, расположенные в пределах от 100 см до 250 см друг от друга.

3.8    строенные оси: Три последовательные оси, расположенные в пределах менее 500 см.

3.9    счетверенные оси:    Четыре последовательные оси,

расположенные в пределах менее 750 см.

3.10    коэффициент динамичности:    Отношение максимальной

вертикальной нагрузки от колеса движущегося и колеблющегося автомобиля к нагрузке от неподвижного автомобиля, определенное с заданной надежностью.

3.11    среднее давление на покрытие: Отношение вертикальной нагрузки на колесо к контурной площади отпечатка шин на поверхности покрытия.

4    Общие положения

4.1    Задачей расчета конструкции дорожной одежды является определение необходимой толщины слоёв одежды в намеченных вариантах конструкции или выбор материалов с соответствующими деформационными и прочностными характеристиками при заданных толщинах слоев.

4.2    Расчет на прочность в слоях выполняют по допускаемым напряжениям на растяжение при изгибе в монолитных слоях и на прочность при сдвиге в слоях с пониженной сопротивляемостью сдвигу и в грунте земляного полотна. Кроме того, выполняют расчет конструкции в целом по допустимому упругому прогибу поверхности покрытия, зависящему от

3

ОДМ 218.2.062-2015

суммарного числа приложений расчётной нагрузки за срок службы дорожной одежды.

4.3    Напряжения в слоях и перемещение поверхности покрытия рассчитывают на основе решений механики деформируемого тела для слоистой среды. Поскольку материалы дорожной одежды и грунт проявляют как упругие, так и вязкие свойства, учитывают влияние температуры и длительности действия нагрузки на деформационные характеристики материалов.

4.4    Дорожные одежды на перегонах дорог рассчитывают на многократное кратковременное действие подвижных нагрузок. Длительность напряжённого состояния рассматриваемой точки приближенно принимают равной 0,1 с. независимо от её глубины, т.е. характеризуют асфальтобетон модулем упругости и прочностью на изгиб при длительности действия нагрузки 0,1 с. Колебания транспортного средства учитывают умножением значения расчётной статической нагрузки на коэффициент динамичности к_д=1,3 [7). Повторность приложения нагрузки учитывают введением коэффициентов запаса к показателям прочности на изгиб монолитных слоев и на сдвиг в слоях с пониженной сопротивляемостью сдвигу. Значение коэффициента запаса на повторность зависит от расчетной приведенной интенсивности движения [7].

4.5    Дорожные одежды на остановках, перекрестках дорог и на подходах к пересечениям с железнодорожными путями рекомендуется рассчитывать на многократное действие кратковременных и статических нагрузок в соответствии с ОДМ 218.2.065-2015.

4.6    Дорожные одежды на стоянках автомобилей и обочинах дорог следует рассчитывать на однократное действие статической нагрузки продолжительностью более 10 мин. В этом случае используют статические значения модулей упругости, а коэффициенты запаса на повторность приложения нагрузки не вводят.

ОДМ 218.2.062-2015

5 Расчетные нагрузки для проектировании дорожной одежды

5.1    Расчетные нагрузки на ось и колесо

5.1.1    Расчётная нагрузка должна быть указана в задании на проектирование. Если в задании на проектирование расчетная нагрузка не оговорена, то в качестве расчетной осевой нагрузки следует принять нагрузку на одиночную ось с двумя двухскатными колесами (рисунок 1).

5.1.2    Согласно документам [1], [2] и [3], значение расчетной статической нагрузки G на ось рекомендуется принять:

-О_стр= 115 кН для дорожных одежд капитального и облегченного типа;

-О_стр = ЮО кН для дорожных одежд переходного типа.

Рисунок 1 - Схема расчетной нагрузки на одиночную ось с двумя колесами односкатными (а) и двухскатными (б)

5.1.3    Соответствующее значение расчетной статической нагрузки на одно односкатное или двухскатное колесо принимается:

~Qcm_P⁼ 57,5 кН для дорожных одежд капитального и облегченного типов;

-Q'_тр= 50 кН для дорожных одежд переходного типа.

5.1.4    Значение коэффициента динамичности на основе экспериментальных данных [4] и [5] с надёжностью 0,95 принимается

5

ОДМ 218.2.062-2015

равным *„=1,3. Расчетная номинальная динамическая осевая нагрузка определяется формулой (1):

G,_P=*c G_cmp,    (I)

а расчётная динамическая нагрузка от колеса - формулой (2):

&,=*а£»,.    (2)

5.1.5    Дорожную одежду всех полос проезжей части автомобильных дорог и городских улиц, а также обочины следует проектировать на ту же расчетную нагрузку, что и одежду крайней справа полосы.

5.1.6    При проектировании промышленных и других специальных дорог, по которым предусматривается движение специализированных многоколёсных транспортных средств, а также для проверки на прочность дорожных одежд общей сети при разовых проездах таких тяжелых транспортных средств следует проводить расчёт на действие эквивалентной колесной нагрузки с учетом совместного действия колёс транспортного средства на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды. Методика определения эквивалентной колесной нагрузки QI изложена в п.7.2.

5.2 Расчетное давление на покрытие

5.2.1    Расчетное среднее давление на покрытие принимается:

-р = 800 кПа для дорожных одежд капитального и облегченного типов;

-/? = 700 кПа для дорожных одежд переходного типа.

5.2.2    Если в задании на проектирование указана расчётная нагрузка, отличающаяся от указанной в п. 5.1 и соответствующая определённому автотранспортному средству, то расчётное среднее давление на покрытие принимают равным давлению воздуха в шинах этого транспортного средства.

ОДМ 218.2.062-2015

5.3 Расчетная схема нагружения

5.3.1    При проектировании дорожной одежды напряжения в слоях и в грунте, а также прогиб покрытия рассчитывают на основе решения теории упругости для слоистой среды. Деформационные свойства каждого слоя характеризуют модулем упругости Н и коэффициентом поперечной деформации v. Для определения напряжений и прогиба используют как приближенные методы, основанные на упрощённых расчётных схемах и построенных для них номограммах, так и решение теории упругости для многослойной среды [7], [8]. Выполняя расчёт по номограммам, реальную многослойную дорожную конструкцию приближенно приводят к одно- или двухслойным моделям с осредненными модулями слоев, что упрощает расчет, но снижает его точность. Проводя расчет по решению задачи теории упругости для многослойной среды, определяют напряжения в реальной многослойной конструкции и вычисления выполняют на компьютере.

5.3.2    При проектировании дорожной одежды с использованием упрощенных расчётных схем и построенных для них номограмм принимают схему нагружения конструкции колесом автомобиля в виде одной круговой площадки диаметром D, равновеликой отпечатку двухскатного колеса, и передающей покрытию равномерную нагрузку с интенсивностью р (рисунок 2).

5.3.3    Диаметр круговой площадки определяется по формуле (3):

(3)

где к, - коэффициент динамичности;

_р - статическая нагрузка на одно двухскатное колесо;

Р - расчетное среднее давление на покрытие.

7

1

2