ОДМ 218.2.068-2016
Рекомендации по учету динамического воздействия от современных транспортных средств при расчетах прочности, устойчивости и деформативности земляного полотна

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО РОСРВТОПСЭР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЧЕТУ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ СОВРЕМЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРИ РАСЧЁТАХ ПРОЧНОСТИ, УСТОЙЧИВОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО (РОСАВТОДОР)

МОСКВА 2016

ОДМ 218 2.068-2016

Индивидуальные решения, а также индивидуальную привязку типовых решений следует применять в случаях, регламентируемых СП 34.13330.2012.

4.4    Расчеты земляного полотна автомобильных дорог при индивидуальном проектировании для обеспечения требований Технического регламента Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог» (ТР ТС 014/2011) должны выполняться с учетом динамических нагрузок от транспортных средств.

4.5    Расчеты земляного полотна следует осуществлять по двум группам предельных состояний: первой - по несущей способности и второй - по деформати вности.

К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие земляное полотно и его основание к полной непригодности к эксплуатации и вызванные потерей устойчивости откосов и несущей способности земляного полотна или его основания.

Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию земляного полотна вследствие недопустимых остаточных или упругих деформаций.

4.6    Основной идеей, заложенной в основу методического документа, является требование к проектированию земляного полотна с целью недопущения достижения предельных состояний сооружения в процессе эксплуатации с учетом исключения влияния неблагоприятных условий гидрологического режима.

4.7    Расчеты земляного полотна должны осуществляться на основе достоверных результатов инженерно-геологических, инженерногеодезических, инженерно-гидрометеорологических и гидрологических изысканий. Мри необходимости в трудных условиях дополнительно следует выполнять гидрогеологические, инженерно-сейсмологические и другие виды изысканий.

4.8    Влияние транспортной нагрузки на прочность, устойчивость и

11

ОДМ 218 2 068-2016

деформативность земляного полотна автомобильных дорог должно учитываться:

в виде дополнительной статической нагрузки на поверхности земляного полотна;

- в виде дополнительного динамического воздействия, возникающего, распространяющегося и затухающего в грунтах земляного полотна и его основания, приводящего к снижению расчетных значений прочностных и де-формативных свойств грунтов.

4.9    Статические нормативные и расчетные характеристики грунтов для расчетов земляного полотна должны определяться в соответствии с ГОСТ 20522-2012.

4.10    При учете динамических нагрузок в расчетах прочности, устойчивости и деформативности земляного полотна автомобильных дорог следует задаваться нормативными нагрузками и расчетными схемами нагружения в соответствии с ГОСТ Р 52748-2007.

5 Рекомендации по прогнозированию уровня динамического воздействия транспортных средств на грунты земляного полотна и показателей их механических свойств

5.1    Изменение механических свойств грунтов земляного полотна и его основания к действию динамических нагрузок от транспортных средств с достаточной для практических целей точностью учитывается снижением прочностных и деформативных характеристик.

5.2    Для грунтов земляного полотна автомобильных дорог динамическое воздействие следует измерять расчетной амплитудой результирующих колебаний, возникающих при движении транспортных средств с максимально допускаемой скоростью.

5.3    Расчетную результирующую амплитуду колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы.

12

ОДМ 218.2.068-2016

А_ОУ следует определять в соответствии с данными таблиц 1-4.

Таблица 1 - Расчетные амплитуды колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы для расчетов прочности и устойчивости земляного полотна автомобильных дорог всех категорий (нормативная нагрузка НК, класс нагрузки - 8,3 в соответствии с ГОСТ Р 52748-2007)

С релневзвешенпое значение модуля упругости грунтов земляного полотна, Еср'МНа Расчетная амплитуда колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы, А0, мкм Толщины дорожной одежды, м 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,00 1,10 20 200 163 156 116 111 100 89 40 122 100 95 78 72 65 56 60 93 74 73 59 53 48 43 80 78 62 59 49 47 40 36 100 66 53 50 42 41 34 32 120 59 46 45 37 36 30 27

Таблица 2 - Расчетные амплитуды колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы для расчетов деформатнвиости земляного полотна автомобильных дорог категорий IA, 1Ь, ИЗ, II (нормативная нагрузка ЛК, класс нагрузки - 11,5 в соответствии с ГОСТ Р 52748-2007)

С ред невзвешен ное значение модуля упругости грунтов земляного полотна, £ср, МПа Расчетная амплиту да колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы, Aq , мкм Толщины дорожной одежды, м 0,5 0,6 0.7 0,8 0,9 1,00 1,10 20 154 125 120 89 86 77 69 40 94 77 73 60 56 50 43 60 71 57 56 46 41 37 33 80 60 48 45 38 36 31 28 100 51 41 38 33 32 26 24 120 46 36 34 28 27 23 21

Таблица 3 - Расчетные амплитуды колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы для расчетов деформатнвиости земляного полотна автомобильных дорог категорий III и IV (нормативная нагрузка ЛК, класс

ОДМ 218.2 068-2016

пределах 3,0 м по глубине, считая от уровня бровки земляного полотна;

Ь_ь h₂, ...Ь_п - толщины выделенных разнородных слоев грунта в пределах глубины (3,0 - Л*,), считая от подошвы дорожной одежды, м;

3,0 - глубина от уровня бровки земляного полотна, на которые распространяются динамические воздействия, м.

5.5    При реконструкции автомобильных дорог при насыпях высотой менее 3,0 м, опирающихся на слабые основания, расчетные амплитуды колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы рекомендуется определять по данным непосредственных замеров. Замеры производятся сейсмодатчиками, устанавливаемыми у края дорожной одежды на уровне ее подошвы.

5.6    Распространение колебаний в теле земляного полотна и за его пределами происходит одновременно в вертикальном и горизонтальном направлениях. Расчетные амплитуды колебаний грунтов в любой точке земляного полотна и его основания определяются по формуле:

А_гу = А₀ • e^z W'-№^s'*-f'W^s"^+s*    (5.2)

где

А-у- - результирующая амплитуда колебаний грунта в точке на глубине г, м от уровня подошвы дорожной одежды и на расстоянии у, м от оси земляного

полотна, мкм\

А₀- результирующая амплитуда колебаний грунтов основной под слоем до

рожной одежды в пределах ее ширины, мкм\

(9,0 при у > Ь_до + 9,0 (у - Ь_до) при Ьд₀ < у < Ьд₀ + 9,0 0    при    у    <    Ь_до

[(у - Ьдо) при Ьдо < у I О при у < Ьдо

15

0    при    у    <    0,5    •    В

(у - 0,5 • В) • tga при 0,5 • В <у < Н_ив • tga + 0,5 • В О    при    у    >    Н_ив    •    tga    +    0,5    -    В

Ь_Ао - полуширина дорожного покрытия поверху, м

9,0 - размер зоны интенсивного затухания колебаний в поперечном оси до

роги направлении, считая от края дорожной одежды, м; В - ширина земляного полотна поверху, м;

Н_нв - высота откоса насыпи или выемки, м;

а - угол наклона откоса насыпи или выемки, определяемый крутизной за

ложения;

<$! - коэффициент затухания колебаний в вертикальной плоскости, 1/м;

8'₂, 8₂ - коэффициенты затухания колебаний в горизонтальной плоскости, 1 jw;

8₃ - коэффициент затухания колебаний в откосной части, 1/м, определяется формулой:

1,5 • ctga

Коэффициенты затухания колебаний следует определять по данным таблицы 5.

Таблица 5 - Коэффициенты затухания колебаний в грунтах земляного полотна и за его пределами ___

Наименование грунта 1 Указатель текучести, Ч Коэффициенты затухания колебаний, 1/м в вертикальной плоскости. 5i в горизонтальной плоскости выемка насыпь 11ески - 0,18-0,21 0,22 - 0,24 0,10 0,008 Супеси <0,0 0,21-0,24 0,23 - 0,26 0,105 0,008 0-1,0 0,25-0,36 0,27-0,32 0,083 0,005 Суглинки 0-0,25 0,27-0.31 0,30 - 0,32 0.084 0,004 0,25 - 0,50 0,32 - 0.33 0,33 - 0,35 0.078 0.002 1 липа 0-0,25 0.24 - 0.27 0,26 - 0,29 0,096 0,006 0,25-0.50 0,28 - 0.30 0,30-0,32 0.085 0,005

Примечание. Грушам с повышенной &1ажностью соответствуют большие значения коэффициента б,. Д.1Я промежуточных значений показателя текучести ко)фф|щне1гты определяются интерполяцией.

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН ООО «ГЕОПРОЕКТ» г. Санкт-Петербург

2    ВНЕСЕН Управлением строительства и проектирования автомобильных дорог Федерального дорожного агентства

3    ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 27.04.2016 № 663-р

4    ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

III

ОДМ 218 2 068-2016

Содержание

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

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

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

4    Общие положения.................................................................................................6

5    Рекомендации по прогнозированию уровня динамического воздействия

транспортных средств на грунты земляного полотна и показателей их механических свойств.................................................................................................8

6    Рекомендации по определению показателей чувствительности

механических свойств грунтов к действию динамической транспортной нагрузки......................................................................................................................16

7    Методические рекомендации по расчету устойчивости откосов

земляного полотна с учетом динамического воздействия от транспортных средств........................................................................................................................20

7.1    Общие сведения по расчету устойчивости откосов земляного полотна

с учетом динамического воздействия от транспортных средств.....................20

7.2    Расчет по схеме обрушения со срезом и вращением................................24

7.3    Расчет по схеме скольжения и оползня-сдвига (ломаная поверхность

скольжения)...........................................................................................................26

7.4    Расчет по схеме скола при потере несущей способности основания

(расчет на выдавливание).....................................................................................29

8    Методические рекомендации по учету динамического воздействия при

расчетах деформативности земляного полотна.....................................................32

ПРИЛОЖЕНИЕ 1......................................................................................................36

ПРИЛОЖЕНИЕ 2......................................................................................................45

Библиография............................................................................................................51

4

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЧЕТУ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ СОВРЕМЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРИ РАСЧЕТАХ ПРОЧНОСТИ, УСТОЙЧИВОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

1    Область применения

1.1    Отраслевой дорожный методический документ (далее ОДМ) «Рекомендации по учету динамического воздействия от современных транспортных средств при расчетах прочности, устойчивости и деформативности земляного полотна» является актом рекомендательного характера в дорожном хозяйстве.

1.2    Настоящий ОДМ устанавливает методические рекомендации и указания по расчету земляного полотна по первой и второй группам предельных состояний с учетом влияния динамического воздействия от современных транспортных средств на прочностные и деформативные характеристики грунтов.

1.3    ОДМ содержит рекомендации по лабораторному определению показателей чувствительности механических свойств грунтов земляного полотна и его основания к действию динамической нагрузки от современных транспортных средств.

1.4    Рекомендации настоящего ОДМ применяются при выполнении расчетов по прочности, устойчивости и деформативности земляного полотна автомобильных дорог при индивидуальном проектировании.

1.5    Рекомендации ОДМ не распространяются на районы вечной мерзлоты и карста.

1.6    Настоящий ОДМ предназначен для использования органами управления автомобильных дорог и организациями, выполняющими работы по расчету, проектированию и строительству земляного полотна автомо-

5

ОДМ 218 2 068-2016

бильных дорог общего пользования, а также автомобильных дорог промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

2 Нормативные ссылки

В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:

Технический регламент Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог» (ТР ТС 014/2011), утвержденный Решением Комиссии Таможенного союза 18.10.2011 № 827

ГОСТ 1.5-2001 Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация

ГОСТ 12536-79. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 20522-2012 - Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ Р 52748-2007 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения ГОСТ Р 52399-2005. Геометрические элементы автомобильных дорог ГОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований

СП 20.13330.2011 Свод правил. Нагрузки и воздействия СП 47.13330.2012 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96

6

ОДМ 218 2 068-2016

СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*

СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85

СП 45.13330.2012 Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87

ОД11 218.046-01 11роектирование нежестких дорожных одежд

Примечание - При пользовании настоящим ОДМ следует проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты" и по соответствующим информационным указателям. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящими рекомендациями следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом.

3 Термины и определении

В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1    армированный грунт: Массив грунта, в котором размещены армирующие элементы, обеспечивающие устойчивость массива за счет деформирования этих элементов, сил трения по поверхности их взаимодействия с грунтом, а также за счет других механизмов взаимодействия с грунтом.

3.2    армирующий элемент: Составная часть армированного грунта, обеспечивающего восприятие повышенных сжимающих и (или) растягивающих напряжений.

3.3    высота насыпи: Расстояние по вертикали от естественного уровня земли до низа дорожной одежды, определяемое по оси земляного полотна.

3.4    высота откоса: Расстояние по вертикали от верхней бровки откоса до нижней бровки.

3.5    геосинтетичсскне материалы (геосинтетики): Общий термин,

характеризующий материалы, один из компонентов которых изготовлен из

синтетического или натурального полимера в виде полотна, полоски или

7

ОДМ 218 2 068-2016

трехмерной структуры, используемой в контакте с грунтом и (или) другими материалами; материалы используются в геотехнических и гражданских строительных сооружениях.

3.6    динамическое воздействие на грунты земляного полотна: Воздействие от движущихся транспортных средств, проявляющееся в виде пульсирующих нагрузок (пульсации напряжений) в грунтах земляного полотна, вызывающих появление колебаний, распространяющихся и затухающих как в земляном полотне, так и за его пределами.

3.7    земляное полотно: Геотехническая конструкция, выполняемая в виде насыпей, выемок или полунасыпей - полувыемок, служащая для обеспечения проектного пространственного расположения проезжей части дороги и в качестве грунтового основания (подстилающего грунта) конструкции дорожной одежды.

3.8    категория автомобильной дороги: Критерий, характеризующий значение автомобильной дороги в общей транспортной сети страны и определяемый интенсивностью движения на ней. В соответствии с категорией назначаются все технические параметры дороги.

3.9    коэффициент виброра(рушения грунта: показатель, характеризующий интенсивность снижения прочностных характеристик грунта при действии динамической нагрузки.

3.10    коэффициент вибродеформирования грунта: показатель, характеризующий интенсивность снижения деформативных характеристик грунта при действии динамической нагрузки.

3.11    показатели чувствительности механических свойств грунтов к действию динамической нагрузки: Показатели, определяющие величину максимального снижения прочностных и деформативных свойств грунта при действии динамической нагрузки от транспортных средств.

8

ОДМ 218.2 068-2016

3.12    потеря местной устойчивости: Разрыв, смещение отдельных участков или элементов сооружения, деформация локального характера сверх допустимой величины.

3.13    потеря общей устойчивости: Невозможность сооружения противостоять действию сил, стремящихся вывести его из состояния равновесия, потеря формы, перемещения или деформация всего сооружения сверх допустимой величины.

3.14    предельное состояние сооружения: Состояние сооружения, при котором оно перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям, т.е. либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или местное повреждение.

3.15    результирующая амплитуда колебаний: амплитуда колебаний, определяемая путем сложения амплитуд смещений в трех взаимноперпендикулярных плоскостях по правилу векторной суммы.

3.16    реконструкция дороги: Комплекс работ, при выполнении которых осуществляется изменение параметров автомобильной дороги, ее участков, ведущее к изменению класса и (или) категории автомобильной дороги либо влекущее за собой изменение границы полосы отвода автомобильной дороги.

3.17    слабые грунты: Связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания при испытании прибором вращательного среза менее 0,075 МПа, удельное сопротивление статическому зондированию конусом с углом при вершине 30° менее 0,02 МПа или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 5 МПа). При отсутствии данных испытаний к слабым грунтам следует относить: торф и за-торфованные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции более 0,5, иольдиевые глины, грунты мокрых солончаков.

3.18    слабые основания: Основания насыпи, в которых в пределах активной зоны имеются слои слабых грунтов мощностью более 0,5 м.

9

ОДМ 218 2.068-2016

3.19    трудные условия (проектирования): Сложные топографические, инженерно-геологические, планировочные, местные условия, когда применение основных норм проектирования вызывает значительное увеличение объема строительно-монтажных работ.

3.20    ширина земляного полотна: Расстояние между бровками земляного полотна.

4 Общие положения

4.1    Земляное полотно автомобильных дорог общего пользования следует проектировать из условия безопасного и бесперебойного движения транспортных средств в соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог» (ТР ТС 014/2011), утвержденного Решением Комиссии Таможенного союза от 18.10.2011 №827.

4.2    При проектировании земляного полотна необходимо обеспечить требуемый уровень надежности по прочности, устойчивости и деформативности земляного полотна при воздействии установленных внешних и внутренних нагрузок.

4.3    Прочность, устойчивость и заданная деформативность земляного полотна автомобильной дороги обеспечивается за счет применения:

межгосударственных и национальных стандартов, обеспечивающих выполнение требований технических регламентов, в том числе Таможенного союза;

-    широко апробированных и не требующих дополнительного обоснования специальными расчетами типовых решений, отвечающих требованиям СП 34.13330.2012;

-    индивидуальных конструктивных решений, требующих обоснования специальными расчетами (в том числе типовых решений, требующих индивидуальной привязки).