Меню

Рекомендации минтранса по жестким дорожным одеждам



Рекомендации минтранса по жестким дорожным одеждам

Обзор действующих нормативных документов для проектирования дорожных одежд

В настоящее время для расчета и конструирования дорожных одежд применяются следующие нормативные документы:

  1. ГОСТ Р 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения»
  2. ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд»
  3. Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд (вза-мен ВСН 197-91)
  4. ОДН 218.1.052-2002 «Оценка прочности нежестких дорожных одежд»
  5. ОДМ 218.5.003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог»

Проектирование дорожных одежд с учетом свойств земляного полотна представляет собой единый процесс конструирования и расчета их на прочность, морозоустойчивость и дренирующую способность, а также технико-экономического обоснования вариантов.

Проектирование нежестких дорожных одежд

Конструкция проектируемой дорожной одежды принимается в зависимости от категории дороги, интенсивности и состава движения, имеющихся местных материалов, а также в зависимости от геологических и климатических условий.

Конструирование и расчет нежестких одежд автомобильных дорог общей сети должен выполняться с учетом требований ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд». Им следует пользоваться при:

  • проектировании одежд на вновь сооружаемых дорогах, на новых участках реконструируемых дорог;
  • разработке каталогов и альбомов типовых решений по конструкциям дорожных одежд на дорогах общей сети.

Дорожную одежду проектируют так, чтобы за межремонтный срок не возникло разрушений и недопустимых остаточных деформаций, а также, чтобы воздействие природных факторов не приводило к недопустимым изменениям в ее элементах. Для оценки напряженного состояния конструкции используют решения теории упругости.

Экономичность конструкции определяют по результатам сопоставления вариантов с оценкой сравнительной экономической эффективности капитальных вложений по действующим нормативным документам. Расчетный срок службы проектируемой дорожной одежды и требуемый уровень проектной надежности назначается на основе норм, принимаемых административными органами по согласованию с региональными дорожными организациями.

Дорожная одежда проектируется с требуемым уровнем надежности, под которой понимают вероятность безотказной работы в течение межремонтного периода.

В качестве расчетной схемы нагружения дорожной конструкции колесом автомобиля принимается гибкий круговой штамп, передающий равномерно распределенную нагрузку.

Дорожные одежды на перегонах дорог рассчитываются на кратковременное многократное действие подвижных нагрузок. Принимаемые значения параметров прочностных и деформативных характеристик материалов и грунта в этом случае должны соответствовать указанному характеру приложения нагрузки. Одежды на остановках дополнительно проверяются на однократное нагружение при продолжительности нагружения не менее 10 мин (статическую нагрузку). Одежды на стоянках автомобилей и обочинах дорог рассчитываются на продолжительное нагружение (более 10 мин), то есть то же на статическую нагрузку.

Расчет прочности конструкции в целом ведется по допустимому упругому прогибу (или требуемому общему модулю упругости). материалах. Конструкция дорожной одежды, удовлетворяющая критерию упругого прогиба, дополнительно проверяется по двум независимым критериям:

  • по критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям;
  • по критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям.

Расчет на статическую нагрузку ведется по критерию сдвига в грунте и слабосвязанных При недостаточной величине коэффициента прочности по любому критерию конструкцию уточняют.

В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грун-товых и гидрологических условиях, наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд.

На участках с земляным полотном из слабофильтрующих грунтов требуется устройство дренажной системы дорожной одежды включающей: плоскостной горизонтальный дренаж, дополняемый, если требуется, прикромочным дренажом, а также поперечным дренажом мелкого заложения.

В 2008 году был введен в действие ГОСТ Р 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения». Этот документ распространятся на проектирование строительства, реконструкции и капитального ремонта автомобильных дорог общего пользования. Согласно ГОСТ Р 52748-2007, нормативная нагрузка от автотранспортных средств принимается в виде:

  • одной двуосной тележки с нагрузкой на ось равной АК;
  • одной четырехосной тележки с нагрузкой на каждую ось равной НК, равномерно распределенной вдоль дороги.

Проектирование дорожных одежд выполняется на нагрузку АК, где К = 11,5 кН — для дорог 1 и 2 категорий, К = 10 кН — для дорог 3 и 4 категорий; К = 6 для дороги 5 категории.

Для проектирования дорожных одежд с применением геосинтетических материалов в 2010 году был введен в действие ОДМ 218.5.003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог». Этот документ носит рекомендательный характер.

Рекомендации содержат положения по применению геосинтетических материалов (геотекстильных нетканых и тканых материалов, георешеток, геокомпозитов, геооболочек) при выполнении земляных работ, устройстве и ремонте дорожных одежд, дренажей, сооружений, поверхностного водоотвода, для обеспечения устойчивости откосов.

В Рекомендациях приводятся методики контроля свойств геосинтетических материалов, общие конструктивные решения, особенности назначения и расчетного обоснования конструктивных решений, а также технологии производства работ, необходимый справочный материал. Рекомендации применяются при проектировании вновь строящихся, реконструируемых и ремонтируемых автомобильных дорог, назначении технологии производства работ, разработке альбомов типовых конструкций, технологических карт. Рекомендации также могут использоваться производителями геосинтетических материа-лов при разработке, производстве, контроле качества материалов и разработке документов по оценке соответствия.

Согласно Рекомендациям, окончательно корректировку толщины слоев дорожной одежды выполняют на основе расчетов прочности по критериям ОДН 218.046-01 с введением в них за счет прослойки из коэффициентов усиления, назначенных в зависимости от прочности геосинтетического материала, общей толщины слоев дорожной одежды над прослойкой, значения их средневзвешенного модуля упругости и общего модуля упругости на уровне прослойки.

Читайте также:  Одежда больших размеров для юноши

При усилении дорожных одежд применяют ОДН 218.1.052-2002 «Оценка прочности не-жестких дорожных одежд». Документ содержит нормы и указания по оценке прочности и расчёту усиления нежестких дорожных одежд. Им следует пользоваться при:

  • разработке проектов на ремонт и реконструкцию автомобильных дорог;
  • проведении обследований дорожных одежд с целью оценки их прочности;
  • приемке автомобильных дорог в эксплуатацию.

В качестве обобщающего критерия несущей способности используется величина модуля упругости конструкции. Требуемые показатели прочности назначаются с учетом принятой расчетной нагрузки, её суммарной повторяемости за срок службы дорожной одежды, типа дорожного покрытия, общей толщины дорожной одежды, дорожно-климатической зоны и грунтово-гидрологических условий на обследуемом участке дороги.

По результатам полевых испытаний, обработанных методами математической статистики, определяются фактические показатели прочности дорожных одежд, затем они сопоставляются с величинами, требуемыми по условиям движения, и принимают решения по обеспечению несущей способности обследованных дорог. Требуемый показатель прочности дорожных одежд назначают с учетом многократно по-вторного воздействия расчетной нагрузки за рассматриваемый перспективный период времени.

Проектирование жестких дорожных одежд

Для расчета жестких дорожных одежд на внешние нагрузки используют методы строительной механики расчета плит на упругом основании. Различные методики основаны на общем дифференциальном уравнении, связывающим прогиб плиты под нагрузкой с осад-кой поверхности основания. Наиболее опасным местом приложения нагрузки в монолитных бетонных покрытиях является внешний край плиты.

В случае сборного покрытия, рассматривают три схемы приложения нагрузки от колеса автомобиля на прямоугольную плиту: в центре плиты, на углу и в середине края.

Жесткие дорожные одежды рассчитывают на растяжение при изгибе, на напряжения сдвига в дренирующем слое, на допустимый упругий прогиб, а также на температурные напряжения.

Проектирование дорожных одежд с монолитным цементнобетонным покрытием или ос-нованием, а также сборных покрытий ведется согласно «Методическим рекомендациям по проектированию жестких дорожных одежд» (взамен ВСН 197-91), введенных в действие распоряжением Минтранса России № ОС-1066-р от 03.12.2003 г. Рекомендации распространяются на проектирование жестких дорожных одежд автомо-бильных дорог общего пользования, подъездных дорог к промышленным предприятиям, внутрихозяйственных сельских дорог различных категорий с покрытиями:

  • цементобетонными монолитными на различных видах основания;
  • асфальтобетонными на основаниях из цементобетона;
  • сборными из предварительно напряженного железобетона, железобетона, армобетона на различных видах основания.

Основными положениями раздела конструирования надлежит пользоваться при назначении вида покрытия и его минимально необходимой толщины, швов сжатия и расширения в покрытии, их конструкции, предельных расстояний между швами; при выборе материалов для устройства слоев основания и назначении их минимальной толщины; при выборе материалов для устройства дополнительных слоев основания.

Расчет ведется путем проверок предварительно назначенной конструкции дорожной одежды:

  • по прочности верхних слоев дорожной одежды;
  • по прочности и устойчивости земляного полотна и слоев основания на сдвиг и по накоплению уступов в поперечных швах покрытия;
  • по устойчивости в продольном направлении покрытия в жаркое время года;
  • по прочности стыковых и монтажных соединений;
  • по устойчивости дорожной одежды к воздействию морозного пучения;
  • по способности дренирующего слоя основания отводить влагу в весенний период.

Расчетом определяются толщины покрытия и слоев основания, расстояние между попе-речными швами, количество штырей в швах расширения и сжатия.

В целом, последовательность расчета жестких дорожных одежд с монолитными слоями повторяет методику расчета нежестких. Отличия, освещенные в соответствующих пунктах Рекомендаций, заключаются в расчете монолитных цементнобетонных покрытий и асфальтобетонных покрытий с цементным основанием.

Автоматизированное проектирование дорожных одежд

Проектирования дорожной одежды является очень трудоемким и весьма ответственным процессом, требующим от проектировщика не только значительных затрат времени на выполнение расчетов, но и высокой квалификации. Практическая реализация методик проектирования дорожных одежд становится возможной только благодаря применению современного программного обеспечения.

Одним из наиболее распространенных программных продуктов для проектирования автомобильных дорог является комплекс Топоматик Robur, в состав которого, наряду с модулями обработки геодезических данных, проектирования плана, профиля и поперечников, выравнивания покрытия и оценки проектного решения, входит блок задач по расчету дорожных одежд как нежесткого, так и жесткого типа.

Программа применима для проектирования как для вновь сооружаемых дорожных одежд, так и реконструируемых (усиляемых), а также для оценки прочности существующих конструкций.

В алгоритм расчета заложены рекомендации всех вышеперечисленных нормативных документов. В программе реализованы следующие расчеты:

  • На прочность ( по упругому прогибу. по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев, на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению на растяжение при изгибе, на статическую нагрузку);
  • На морозоустойчивость;
  • Расчет дренирующего слоя.

Расчет выполняется на cтандартные нагрузки А1 (АК10), А2, А3, A 11.5 (AK11.5), АК 6 или любую другую, составляющую не менее 10 % от состава грузового движения.

В качестве исходных данных задаются интенсивность движения по видам транспорта на любой год эксплуатации дороги и коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения.

Требуемый модуль упругости и допускаемое напряжение на изгиб определяются с учетом суммарного количества проходов транспорта по одному следу за срок службы дорожной одежды, либо суточной интенсивности в обоих направлениях.

Расчетные характеристики конструктивных слоев дорожной одежды выбираются из стандартной базы данных. Имеется возможность вводить в базу данных новые материалы и задавать их характеристики.

Читайте также:  При воздушной сушке одежды

Программа позволяет автоматически выполнять перебор толщин конструктивных слоев дорожной одежды в заданных пределах и с заданным шагом. Варианты конструкций, отвечающих условиям прочности, упорядочиваются по критерию стоимости.

Результаты расчета могут быть, как непосредственно распечатаны на принтере в текстовом виде, так и сохранены в документе в виде таблицы или чертежа.

Составитель: канд. техн. наук М.А. Овчинников

Понравился материал? Добавьте на него ссылку в социальных сервисах:

Источник

Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд (взамен ВСН 197-91)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ распоряжением Минтранса России № ОС-1066-р от 03.12.2003 г.
Руководители работ: канд. техн. наук В.М.Юмашев и д-р техн. наук В.Д.Казарновский (Союздорнии).
В подготовке текста Рекомендаций участвовали сотрудники Союздорнии: инж. В.А.Зельманович (ответственный исполнитель), канд. техн. наук А.М.Шейнин, канд. техн. наук С.В.Эккель, канд. техн. наук. В.И.Коршунов, инж. И.В.Басурманова (вопросы конструирования, расчета жестких дорожных одежд и расчетных характеристик цементобетона).
Кроме материалов Союздорнии, использованы материалы, полученные от организаций-соисполнителей:
Санкт-Петербургского филиала Союздорнии: д-р техн. наук Ю.М.Васильев, кандидаты технических наук П.И.Теляев, А.О.Салль, М.А.Железников, инж. В.Н.Лукантьева (вопросы расчета прочности и устойчивости дорожной одежды);
Смоленского филиала Союздорнии: д-р техн. наук А.В.Линцер, канд. техн. наук Ю.Н.Высоцкий (вопросы конструирования жестких дорожных одежд);
МАДИ (ТУ): д-р техн. наук В.П.Носов, кандидаты технических наук М.С.Коганзон, В.К.Апестин (вопросы расчета и конструирования жестких дорожных одежд);
ГП «Росдорнии»: канд. техн. наук Л.Б.Каменецкий, инж. О.Н.Нагаевская (вопросы конструирования и расчета цементобетонных покрытий и асфальтобетонных покрытий на цементобетонном основании).
Учитывались также опубликованные материалы исследований, выполненных в период 1983-1999 гг. под руководством канд. техн. наук В.А.Чернигова и канд. техн. наук В.С.Орловского.
Использованы также результаты разработок, выполненных в различных организациях, отраженные в Инструкции по проектированию жестких дорожных одежд Минтрансстроя СССР (ВСН 197-91).

ВЗАМЕН ВСН 197-91.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Методические рекомендации (далее по тексту Рекомендации) распространяются на проектирование жестких дорожных одежд автомобильных дорог общего пользования, подъездных дорог к промышленным предприятиям, внутрихозяйственных сельских дорог различных категорий с покрытиями:
цементобетонными монолитными на различных видах основания;
асфальтобетонными на основаниях из цементобетона;
сборными из предварительно напряженного железобетона, железобетона, армобетона на различных видах основания.
1.2. В дорожных одеждах различают следующие конструктивные слои (рис.1.1):
покрытие — верхняя часть одежды, воспринимающая усилия от колес автомобилей и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов;
основание — часть одежды, обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на нижележащие дополнительные слои или грунт земляного полотна;
дополнительные слои основания — слои между основанием и грунтом земляного полотна. Дополнительные слои основания выполняют морозозащитную, дренирующую и теплоизолирующую функции.

Рис.1.1. Поперечные разрезы типовых дорожных одежд с цементобетонным покрытием для дорог I-IV категорий: 1 — покрытие; 2 — основание; 3 — нижний слой основания;
4 — земляное полотно; 5 — выравнивающий слой; 6 — краевая укрепительная полоса;
7 — укрепленная часть обочины; 8 — неукрепленная часть обочины; 9 — откос

Примечание. На схемах не указан продольный и поперечный водоотвод

Между покрытием и основанием при необходимости укладывают выравнивающий слой из обработанных вяжущими зернистых материалов, который в качестве конструктивного слоя одежды не рассматривается и в расчетах не учитывается.
Дорожные одежды сооружают на земляном полотне, верхняя часть которого носит название рабочего слоя.
1.3. Проектирование дорожных одежд с учетом свойств земляного полотна представляет собой единый процесс конструирования и расчета их на прочность, деформативность, морозоустойчивость и дренирующую способность, а также технико-экономического обоснования вариантов. Конструированию и расчету посвящены соответствующие разделы Рекомендаций.
1.4. Основными положениями раздела конструирования надлежит пользоваться при назначении вида покрытия и его минимально необходимой толщины, швов сжатия и расширения в покрытии, их конструкции, предельных расстояний между швами; при выборе материалов для устройства слоев основания и назначении их минимальной толщины; при выборе материалов для устройства дополнительных слоев основания.
1.5. В расчетной части Рекомендаций определяют расчетные и нормативные нагрузки, размеры основных конструктивных элементов (толщину и длину плит, толщину слоев основания, армирование плит и швов, необходимость устройства швов расширения и расстояние между ними) для различных видов покрытия, категорий дорог, для различных величин транспортных нагрузок, грунтовых и природно-климатических условий.
Расчетом определяют рациональные варианты конструкции по ряду показателей технико-экономического сравнения, а также конструкцию дренирующих и морозозащитных слоев.
1.6. Для определения приведенной стоимости при вариантном проектировании руководствуются сроками службы, вытекающими из долговечности материала верхнего слоя покрытия, которые для дорожных одежд капитального типа с цементобетонным покрытием составляют не менее 25 лет, а для дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием на бетонном основании — не менее 20 лет.
В условиях непрерывного роста стоимости строительных материалов, непредсказуемого во времени нарастания интенсивности движения и увеличения нагрузки, наиболее эффективной мерой в проектировании дорожной одежды является создание «базовой» конструкции с учетом последующего наращивания поверхностных слоев при реконструкции и рассчитанной на перспективную долговечность за счет повышения ресурса несущей способности цементобетонного покрытия.
Расчетный срок службы при определении конструкции дорожной одежды и расчетных параметров конструктивных слоев устанавливают не менее 25 лет или менее 25 лет, но с учетом работы в раннем возрасте на воздействие построечного транспорта.
Допускается проектировать конструкции на длительную перспективу по технико-экономическим соображениям со сроком службы 35 . 40. 45 . 50 лет.
Существенное увеличение долговечности может быть осуществлено за счет применения высокопрочных бетонов с повышением классов бетона до Btb 5,2-6,4 и расширения применяемого диапазона толщин конструкций до 28-30 см. Причем любое увеличение основных параметров должно быть направлено в сторону увеличения сроков службы покрытия.

Читайте также:  Одежда с берцами парни

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

2.1. Цель конструирования дорожной одежды — выбрать материалы, определить количество слоев и их размещение по глубине. При этом необходимо:
предусматривать при необходимости максимальное использование местных строительных материалов;
стремиться к уменьшению количества слоев;
предусматривать проезд построечного транспорта по основанию;
обеспечивать соответствие конструкции дорожной одежды технологии ее строительства и наибольшую механизацию работ;
учитывать категорию дороги, состав транспортного потока, интенсивность движения, напряженное состояние и механизм деформирования отдельных слоев и конструктивных элементов;
устанавливать срок службы покрытия и всей дорожной одежды до капитального ремонта;
учитывать природно-климатические и гидрогеологические условия местности (включая возведение высоких насыпей);
предусматривать условия и возможность дальнейшего поэтапного усиления, уширения и повышения капитальности автомобильной дороги.
2.2. Выравнивающий слой предназначен для устранения неровностей основания и обеспечения ровности слоев покрытия и возможности перемещения плит покрытия при изменении температуры. Если неровности основания не превышают 1 см, то допускается не устраивать выравнивающий слой, а применять только слой, прерывающий сцепление плит с основанием и служащий изолятором против высыхания бетона в раннем возрасте и появления в покрытии усадочных трещин.
Выравнивающие слои устраивают из укрепленного вяжущим песка. Если этот слой впитывает воду из бетонной смеси, то его закрывают изолирующим слоем или увлажняют непосредственно перед укладкой бетонной смеси в покрытие.
2.3. В зависимости от категории дороги, вида бетоноукладочного оборудования, устойчивости верхней части земляного полотна и способности его накапливать пластические или неравномерные деформации основание устраивают из бетона низких марок по прочности (Btb 0,8 — Btb 1,2); из нерудных материалов и грунтов, укрепленных неорганическим вяжущим, из щебня, шлака или гравия либо из песка.
Толщину и вид основания определяют расчетом.
При низкой интенсивности автомобильного движения и при строительстве покрытий легкими бетоноукладочными машинами с боковой или центральной загрузкой допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании устройство покрытия на песчаном основании, выполняющем одновременно роль дренажного и морозозащитного слоя.
Для исключения образования в слое песчаного основания колей от автомобилей-самосвалов основание должно быть укреплено путем устройства слоя из щебня, шлака или гравия толщиной 10-12 см, причем только в местах пропуска автомобилей-самосвалов, подвозящих цементобетонную смесь.
Минимальная толщина основания из бетона низкой прочности — 14 см; из нерудных материалов, укрепленных неорганическими вяжущими, 16 см; из щебня, шлака или гравия — 15 см.
Толщина укрепленного вяжущими основания, по которому уже в раннем возрасте начинается движение гусеничных бетоноукладчиков, должна быть не менее 18 см, марка — Rc 7,5.
В ряде случаев возможен вариант устройства основания из щебня, укрепленного слоем цементопесчаного раствора толщиной 4-5 см, выполняющим одновременно роль выравнивающего слоя.
При бетонировании покрытия гусеничными бетоноукладчиками со скользящими формами ширина укрепленного основания должна быть шире покрытия на 1,05 м с каждой стороны (см. рис.1.1).
Ширина укрепленного технологического слоя для подвоза бетонной смеси — 3,0-3,5 м.
В слое укрепленного вяжущими основания рекомендуется устраивать поперечные швы через каждые 20-30 м, смещенные относительно швов в покрытии не менее чем на 1 м, путем закладки в нижнюю часть основания деревянных брусков высотой 4-7 см.
Во избежание появления трещин в основании под поперечными швами покрытия основание не должно сращиваться с плитами покрытия, что достигается укладкой прерывающих сцепление материалов.
2.4. Дополнительный слой основания устраивают из дренирующих, не подверженных пучению материалов (песка, шлака, высевок, ракушечника и пр.).
Дополнительный слой основания должен иметь водослив — сплошные или прерывистые выходы дренирующего материала на откосы земляного полотна и нижнюю плоскость (поверхность земляного полотна) с поперечным уклоном.
Для улучшения водоотвода можно применять геотекстиль в виде сплошного или прерывистого слоя. Для уменьшения подтока влаги снизу можно предусматривать прерывающие прослойки из синтетических пленок.
При небольшой интенсивности движения дополнительный слой основания может одновременно выполнять роль основания и выравнивающего слоя.
Толщина дополнительного слоя основания определяется расчетом.
Дополнительный слой, выполняющий морозозащитную функцию, может быть заменен грунтом, обработанным (в смесителе) гидрофобизирующими материалами. При небольшой интенсивности движения он может работать и в качестве основания.
2.5. Краевые укрепленные полосы устраивают из цементо- или асфальтобетона на бетонном основании, как правило, по типу основной дорожной одежды без устройства продольных швов. Для дорог низких категорий (V-III-c) допускается краевые полосы устраивать из щебня.
Ширина краевых полос на дорогах I-III категорий не менее 75 см, более низких категорий — не менее 50 см. Толщина краевых полос должна быть равна толщине покрытия.
Бетонные полосы разделяют поперечными швами, которые должны быть продолжением швов в покрытии. При устройстве бетонных покрытий со шпунтами на боковых гранях и при отсутствии штырей в поперечных швах бетонных покрытий в швах краевых полос ставят штыри — по одному-два стержня длиной 50 см
.

Источник