ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА АРМИРОВАННЫХ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ДОРОГ И АЭРОДРОМОВ НА УКРЕПЛЕННЫХ ОСНОВАНИЯХ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО (РОСАВТОДОР)

Москва 2012

218.3.030-2013

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН ФГБОУ ВПО «Московский автомобильнодорожный государственный технический университет (МАДИ)»

Руководители работ: канд. техн. наук А.А. Чутков, д-р техн. наук А.П. Степушин, канд. техн. наук В.В. Татаринов, канд. техн. наук В.Д. Садовой, канд. техн. наук В.А. Сабуренкова, канд. техн. наук А.А. Фотиади.

2    ВНЕСЕН Управлением проектирования и строительства автомобильных дорог Федерального дорожного агентства

3    ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 11.11.2013 № 1848-р

4    ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

II

№№ п.п.	Наименование	Условное обозначение	Размерность
13.	Единичный изгибающий момент от действия колеса, центр отпечатка которого совпадает с расчетным сечением	т1	-
14.	Единичный изгибающий момент, создаваемый действием г-го колеса, расположенного за пределами расчетного сечения	mx(y)i	-
15.	Динамическая нагрузка от одного колеса основной опоры	Fd	MH
16.	Давление в шине колеса основной опоры	Ра	МПа
17.	Количество основных опор самолета	N0	-
18.	Количество колес на основной опоре самолета	Nk	-
19.	Среднесуточная интенсивность движения	No	-
20.	Радиус круга, равновеликого площади отпечатка колеса основной опоры	яе	M
21.	Приведенный радиус круга, равновеликого площади отпечатка колеса основной опоры	a	-
22.	Цилиндрическая жесткость плиты однослойного покрытия	В	mhm2 П.М.
23.	Цилиндрическая жесткость плиты верхнего слоя двухслойного покрытия	Bsup	mh"2 П.М.
24.	Цилиндрическая жесткость плиты нижнего слоя двухслойного покрытия	Binf	mhm2 П.М.
25.	Цилиндрическая жесткость укрепленного основания	Bf	mh“2 П.М.
26.	Упругая характеристика плиты	I	M
27.	Класс бетона по прочности на растяжение при изгибе однослойного покрытия	Btb	-

7

№№ п.п.	Наименование	Условное обозначение	Размерность
28.	Класс бетона по прочности на растяжение при изгибе верхнего слоя двухслойного покрытия	Оtb,sup	-
29.	Класс бетона по прочности на растяжение при изгибе нижнего слоя двухслойного покрытия	Оtb,inf	-
30.	Модуль упругости материала плиты однослойного покрытия	Еь	МПа
31.	Модуль упругости материала плиты верхнего слоя двухслойного покрытия	Eb,sup	МПа
32.	Модуль упругости материала плиты нижнего слоя двухслойного покрытия	Ebjnf	МПа
33.	Эквивалентный коэффициент постели однородного массива	*se	МИ м3
34.	Коэффициент постели i -го слоя	* si	МН м3
35.	Коэффициент динамичности	kd	-
36.	Коэффициент разгрузки	7f	-
37.	Коэффициент загрузки основной опоры	Ко	-
38.	Переходной коэффициент от изгибающего момента при центральном загружении к моменту при краевом загружении: -    для однослойных покрытий -    для двухслойных покрытий с совмещенными швами для двухслойных покрытий с несовмещенными швами	К К' К,	-
39.	Условный диаметр круга передачи нагрузки на основание	Or	м
40.	Ширина раскрытия трещин в расчетном сечении плиты	®crc	мм
41.	Коэффициент условий работы	7с	-

№№ п.п.	Наименование	Условное обозначение	Размерность
42.	Площадь сечения арматуры железобетонного покрытия в верхней и нижней зонах соответственно	Л Л ns,sup’ ns,inf	м2 п.м.
43.	Расчетное сопротивление растяжению арматурной стали	Rs	МПа
44.	Коэффициент армирования	м	-
45.	Процент армирования	Ма	%
46.	Расстояние между трещинами в железобетонной плите	ac	м
47.	Модуль упругости арматурной стали	Es	МПа

4 Нормативные и расчетные нагрузки на армированные цементобетонные покрытия.

4.1 Согласно существующему положению о расчете дорожных одежд с цементобетонным покрытием, расчет покрытий автомобильных дорог ведется от нагрузки на колесо автомобиля или прицепа (часто наиболее нагруженного колеса задней оси) или другого колесного средства. В качестве расчетной схемы нагружения конструкции колесом автомобиля принимается гибкий круговой штамп, передающий равномерно распределенную нагрузку.

В соответствии с ГОСТ Р 52748 приняты следующие нормативные нагрузки, таблица 2.

Таблица 2- Нормативные нагрузки на автомобильные дороги

Нормативная нагрузка, МН в зависимости от категории автомобильной дороги IA, IB, IB, II III, IV V 0.115 0.100 0.060

218.3.030-2013

В процессе эксплуатации покрытия автомобильных дорог подвергаются воздействию транспортного потока, состоящего из различных автомобилей и автопоездов, отличающихся назначением, грузоподъемностью, количеством осей и нагрузкой на колесо или ось. Учет характера действующей нагрузки осуществляется через принятие соответствующих расчетных характеристик, а также через введение коэффициента динамичности при назначении величины нагрузки.

В связи с тем, что транспортный поток не однороден, транспортные средства разделяют на группы по грузоподъемности [1], в каждой из которых выделяют расчетный автомобиль. Для каждого колеса осей расчетного автомобиля в группе определяют коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из п осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке по формуле (1):

(1)

где Q_dH - номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие; Одрдсч - расчетная динамическая нагрузка от колеса на покрытие; /?-минимальный показатель степени, принимаемый для жестких дорожных одежд равным 4.4.

Номинальная динамическая нагрузка Q_dH определяется умножением номинальной статической нагрузки на колесо данной оси по паспортным данным на транспортное средство на коэффициент динамичности (2):

QdH - Qh ' Кдин

ю

218.3.030-2013

где Q_H -номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси; К_дин - коэффициент динамичности, принимаемый равный 1.3; К_дин - допускается принимать по таблице 3 в зависимости от осевого веса автомобиля.

Таблица 3 - Осевой вес автомобиля

Осевой вес автомобиля, МН 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Кдин 1.6 1.3 1.15 1.08 1.06 1.04

При определении расчетного значения номинальной статической нагрузки для многоосных автомобилей фактическую номинальную нагрузку на колесо, определяемую по паспортным данным, следует умножать на коэффициент К_с, вычисляемый по формуле (3):

К_с=а-в^Б_т-с,    (3)

где Б_т - расстояние в метрах между крайними осями тележки; а,в,с-параметры, определяемые в зависимости числа осей тележки по таблице 4.

Таблица 4 - Параметры тележки автомобиля

Тележки	а	в	С
Двухосные	1.7	0.43	0.5
Трехосные	2.0	0.46	1.0

Расчетную динамическую нагрузку Q_dpac4 определяют как

произведение нормативной нагрузки в зависимости от категории автомобильной дороги на коэффициент динамичности (4):

®драсч ~ ®норм ' Кдин >    (4)

11

218.3.030-2013

где Q_HopM ~ нормативная нагрузка на колесо.

Суммарный коэффициент приведения S_{m cyM} от рассматриваемого расчетного автомобиля в группе к расчетной нагрузке определяют как сумму числа осей (5):

_ сум ~ S Sn ,    (5)

1

где п- число осей у данного расчетного транспортного средства.

Значения основных нормативных нагрузок при расчете армированных цементобетонных покрытий автомобильных дорог на укрепленных основаниях следует принимать в соответствии с таблицей 5 и таблицей 6.

4.2 Нормативные и расчетные нагрузки на армированные цементобетонные покрытия аэродромов. Значения основных нормативных нагрузок при расчете армированных цементобетонных покрытий аэродромов на укрепленных основаниях следует принимать в соответствии с таблицей 7 и таблицей 8.

12

Таблица 5 - Параметры нормативной нагрузки для категорий автомобильной дороги

Класс нагрузки Категория автомобильной дороги Нормативная нагрузка по ГОСТ Р 52748, МН Расчетная нагрузка на колесо Fd, МН Давление в шине ра, МПа Расчетная схема АК 1 - II 0.115 0.075 0.6 1.90 .4_, III-IV 0.10 0.065 • Направление движения С V 0.06 0.039

13

218.3.030-2013

Таблица 6 - Параметры нагрузок транспортных средств

Транспортное средство Расчетная нагрузка на колесо Fd, МН Давление в шине ра, МПа Колея шасси а, м Колея колес at, м База колес Ь, , м Расчетная схема ЗИЛ-640900 0.02195 0.64 1.850 0.286 1.40 КРАЗ-61 ЗЗМ6 0.03479 0.58 2.070 0.295 1.40 / Ю а ‘-7 О I о Г\ 1 У О гл КРАЗ-65055 0.03577 0.58 1.840 0.330 1.40 МАЗ-642290-2122 0.02868 0.65 2.032 0.234 1.40 Tw КАМАЗ-55102 0.01788 0.59 1.856 0.232 1.320

14

продолжение таблицы 6

Транспортное средство Расчетная нагрузка на колесо Fd, МН Давление в шине ра, МПа Колея шасси а, м Колея колес at, м База колес Ь, , м Расчетная схема TATRA-T815-25-S01 0.03693 0.83 1.994 0.253 1.32 УРАЛ-1\/ЕСО-63291 0.04112 0.76 1.823 0.219 1.39 / Ю м а ‘-7 О i о С[ а) ✓ О DAF-FTGXF95 0.03068 0.85 1.800 0.300 1.32 Mercedes-Benz-Actros 3353S 0.04743 0.83 2.035 0.227 1.35 I WW bv 1 Iveco-Eurotrakker МР720Е42ТН 0.04781 0.85 1.823 0.219 1.38

15

Таблица 7 - Параметры нормативных нагрузок и нагрузок от самолетов России

Вид нагрузки Взлетный вес, F, МН Количество основных опор, N0 Количество колес на основной опоре, Nk Давление в шине, Ра- МПа База тележки, bt, м Колея тележки, а,, м Коэф фициент загрузки основ ных опор, К0 Схема опоры Категории нормативной нагрузки В/к 0.85 1 4 1 1.3 0.7 1 Направление движения ЧЭ О bt 1 0.70 1 4 1 1.3 0.7 1 II 0.55 1 4 1 1.3 0.7 1 III 0.40 1 4 1 1.3 0.7 1 Российские самолеты Ил-96 2.310 3 4 1.08 1.4 1.1 0.95 ~i Направление движения ' О О bt Ил-96-300 2.410 3 4 1.18 1.4 1.1 0.95 Ил-86 2.165 3 4 0.932 1.49 1.25 0.936 Ил-62 1.626 2 4 1.08 0.8 1.65 0.936 Ту-204 0.935 2 4 1.372 1.27 0.8 0.918

СОДЕРЖАНИЕ

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

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

3    Основные термины, условные обозначения и размерности ...........................................................................

4    Нормативные и расчетные нагрузки на армированные

цементобетонные покрытия........................................

5    Материалы для жестких покрытий и укрепленных осно

ваний автомобильных дорог и аэродромов. Технические требования ...............................................................

6    Классификация монолитных армированных цементобетонных покрытий. Искусственные основания.................

7    Расчет на прочность монолитных армированных цемен

тобетонных покрытий дорог и аэродромов на укрепленных основаниях ..........................................................

8    Расчет на морозоустойчивость монолитных армированных цементобетонных покрытий дорог и аэродромов на

укрепленных основаниях .............................................

Приложение А Примеры расчета монолитных армированных цементобетонных покрытий дорог и аэродромов на укрепленных основаниях...........................................

А.1 Пример расчета однослойного армобетонного покрытия автомобильной дороги на укрепленном основании на

нормативную нагрузку................................................

А.2 Пример расчета однослойного армобетонного покрытия

автомобильной дороги на укрепленном основании.........

А.З Пример расчета однослойного армобетонного покрытия аэродрома на укрепленном основании.........................

218.3.030-2013

продолжение таблицы 7

Вид нагрузки Взлет ный вес, F, МН Количество основных опор, N0 Количество колес на основной опоре, Nk Давление в шине, Ра МПа База тележки, bt, м Колея тележки, at, м Коэф фициент загрузки основ ных опор, Ко Схема опоры Ан-124 3.980 2 10 1.08 1.70 1.00 0.958 От О • О О - Направление движения О-.......... О О О ф bt bt : bt bt | Ан-225 6.000 2 14 1.20 1.70 1.00 0.950 О О.......Г Q • О О О Направление движения О CD— Ср Cl) CD р CD b: ! bi bt : Dr : b; | b: 1

17

A.4 Пример расчета однослойного монолитного железобетонного покрытия аэродрома на укрепленном основании............................................................................

Библиография.............................................................

IV

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Методика расчета армированных цементобетонных покрытий дорог и аэродромов на укрепленных основаниях

1    Область применения

Настоящий отраслевой дорожный методический документ (ОДМ) разработан в развитие Методических рекомендаций по проектированию жёстких дорожных одежд (взамен ВСН 197-91), введенные в действие распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации от 3 декабря 2003 г. № OC-1066-p, СНиП 2.05.02-85* «Автомобильные дороги», СНиП 32-03-96 «Аэродромы», ФАП «Технологическое проектирование и строительство аэродромов ГА» и распространится на вновь строящиеся автомобильные дороги и аэродромы с покрытиями из монолитного армированного цементобетона на укрепленных основаниях.

Действие данного ОДМ не распространяется на проектирование автомобильных дорог и аэродромов, располагаемых в районах со сложными инженерногеологическими условиями.

2    Нормативные ссылки

В настоящем ОДМ использованы нормативные ссылки на следующие документы:

1.    ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования.

2.    ГОСТ 23558-94 Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и

грунты, обработанные неорганическими вяжущими мате-

1

218.3.030-2013

риалами для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия

3.    ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация

4.    ГОСТ 25192-2012 Бетоны. Классификация и общие технические требования

5.    ГОСТ 25607-2009 Смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия

6.    ГОСТ 25820-2000 Бетоны легкие. Технические условия

7.    ГОСТ 25912.4-91 Арматурные и монтажно-стыковые изделия железобетонных плит для аэродромных покрытий. Конструкция.

8.    ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

9.    ГОСТ 30491-2012 Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства

10.    ГОСТ 30740-2000 Материалы герметизирующие для швов аэродромных покрытий. Общие технические условия

11.    ГОСТ 3344-83 Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. Технические условия

12.    ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

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

14.    ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия

2

218.3.030-2013

15. ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия

218.3.030-2013

3 Основные термины, условные обозначения и размерности

3.1 В настоящем ОДМ применены следующие термины с соответствующими определениями.

1    покрытие:    Верхняя    часть дорожной одежды,

воспринимающая непосредственно усилия от колес автомобилей и опор самолетов, подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов.

2    основание дорожной одежды:    Несущая часть

дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на расположенные ниже дополнительные слои основания или грунт земляного полотна.

3    искусственное укрепленное основание:

Конструктивный слой, расположенный под покрытием, обеспечивающий совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на нижележащие дополнительные слои или грунт земляного полотна, искусственное укрепленное основание - слой из обработанных вяжущим материалов, для которых нормировано расчетное сопротивление растяжению при изгибе.

4    искусственное неукрепленное основание: Слои между искусственным укрепленным основанием и грунтом земляного полотна, выполняющие морозозащитную, дренирующую и теплоизолирующую функции.

5    жесткое покрытие: Покрытие, работающее под нагрузкой как пластина на упругом основании, к таким покрытиям относятся покрытия на основе цементного бетона.

4

218.3.030-2013

6    армобетонное покрытие: Покрытие из цементного бетона, армированного металлической сеткой, предназначенной для восприятия температурных напряжений и расположенной на расстоянии равном от 1/3 до 1/2 толщины плиты от поверхности покрытия.

7    железобетонное покрытие:    Армированное

цементобетонное покрытие, в котором необходимую площадь сечения арматуры определяют расчетом на прочность и ширину раскрытия трещин.

8    предельное состояние: Состояние конструкции, при наступлении которого она становится неспособной сопротивляться внешним воздействиям или получает недопустимые по условиям эксплуатации повреждения.

9    нормативная нагрузка: Установленное нормами значение веса транспортного средства или категории.

10    расчетная нагрузка:    Нагрузка, установленное

значение для расчета дорожной одежды и покрытия аэродрома, учитывающее условия эксплуатации и конфигурацию шасси транспортного средства или категории.

11    расчетный изгибающий момент: Внутреннее усилие в сечении плиты покрытия, вызванное внешней силовой нагрузкой.

12    предельный изгибающий момент: Предельное значение внутреннего усилия в сечении плиты покрытия, вызванное внешней силовой нагрузкой, при которой наступает предельное состояние.

3.2 В данном ОДМ приняты основные условные обозначения и размерности в соответствии с таблицей 1.

5

Таблица 1 - Условные обозначения и размерности

№№ п.п. Наименование Условное обозначение Размерность 1. Толщина однослойного покрытия t M 2. Толщина верхнего слоя двухслойного покрытия tsup M 3. Толщина нижнего слоя двухслойного покрытия tint M 4. Толщина слоя искусственного неукрепленного основания ti M 5. Толщина слоя искусственного укрепленного основания tf M 6. Расчетный изгибающий момент на единицу ширины сечения для однослойного покрытия md MHm П.М. 7. Предельный изгибающий момент на единицу ширины сечения для однослойного покрытия mu MHm П.М. 8. Расчетный изгибающий момент на единицу ширины сечения для верхнего слоя двухслойного покрытия md,sup MHm П.М. 9. Предельный изгибающий момент на единицу ширины сечения для верхнего слоя двухслойного покрытия mu,sup MHm П.М. 10. Расчетный изгибающий момент на единицу ширины сечения для нижнего слоя двухслойного покрытия md,inf MHm П.М. 11. Предельный изгибающий момент на единицу ширины сечения для нижнего слоя двухслойного покрытия mu,inf MHm П.М. 12. Максимальный изгибающий момент при центральном за-гружении плиты Шc,max MHm П.М.

6