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

ОДМ 218.2.068-2016

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

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

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 N 663-р

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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 автомобильных 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 N 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

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

ОДН 218.046-01 Проектирование 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 определения

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 геосинтетические материалы (геосинтетики): Общий термин, характеризующий материалы, один из компонентов которых изготовлен из синтетического или натурального полимера в виде полотна, полоски или 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 виброразрушения 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.

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 заторфованные 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.

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 N 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).

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 деформативности.

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, инженерно-геодезических, инженерно-гидрометеорологических и гидрологических изысканий. При необходимости в трудных условиях дополнительно следует выполнять гидрогеологические, инженерно-сейсмологические и другие виды изысканий.

4.8 Влияние транспортной нагрузки на прочность, устойчивость и 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 деформативных 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,

, 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)

Средневзвешенное значение модуля упругости грунтов земляного полотна, Е , МПа	Расчетная амплитуда колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы, А , 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 деформатнвности земляного полотна автомобильных дорог категорий IA, IБ, IB, II (нормативная нагрузка АК, класс нагрузки - 11,5 в соответствии с ГОСТ Р 52748-2007)

Средневзвешенное значение модуля упругости грунтов земляного полотна, Е , МПа	Расчетная амплитуда колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы, А , 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 деформатнвности земляного полотна автомобильных дорог категорий III и IV (нормативная нагрузка АК, класс нагрузки - 10 в соответствии с ГОСТ Р 52748-2007)

Средневзвешенное значение модуля упругости грунтов земляного полотна, Е , МПа	Расчетная амплитуда колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы, А , мкм
	Толщины дорожной одежды, м
	0,5	0,6	0,7	0,8
20	134	109	104	77
40	82	67	63	52
60	62	50	49	40
80	52	42	39	33
100	44	36	33	28
120	40	31	30	25

Таблица 4 - Расчетные амплитуды колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы для расчетов деформативности земляного полотна автомобильных дорог V категории (нормативная нагрузка АК, класс нагрузки - 6 в соответствии с ГОСТ Р 52748-20071)

Средневзвешенное значение модуля упругости грунтов земляного полотна, Е , МПа	Расчетная амплитуда колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы, А , мкм
	Толщины дорожной одежды, м
	0,5	0,6	0,7	0,8
20	80	65	63	46
40	49	40	38	31
60	37	30	29	24
80	31	25	24	20
100	26	21	20	17
120	24	19	18	15

5.4 Средневзвешенные значения модуля упругости грунтов земляного полотна,

, определяются зависимостью:

(5.1)

где

, ...

- модули упругости выделенных разнородных слоев грунта в пределах 3,0 м по глубине, считая от уровня бровки земляного полотна;

, ...

- толщины выделенных разнородных слоев грунта в пределах глубины (3,0-

), 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:

(5.2)

где

- результирующая амплитуда колебаний грунта в точке на глубине

от уровня подошвы дорожной одежды и на расстоянии

от оси земляного полотна,

мкм

;

- результирующая амплитуда колебаний грунтов основной под слоем дорожной одежды в пределах ее ширины,

мкм

;

(5.3)

(5.4)

- полуширина дорожного покрытия поверху, м

9,0 - размер зоны интенсивного затухания колебаний в поперечном оси дороги направлении, считая от края дорожной одежды, м;

В - ширина земляного полотна поверху, м;

- высота откоса насыпи или выемки, м;

- угол наклона откоса насыпи или выемки, определяемый крутизной заложения;

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

- коэффициенты затухания колебаний в горизонтальной плоскости, 1/

;

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

(5.5)

Коэффициенты затухания колебаний следует определять по данным таблицы 5.

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

Наименование грунта	Показатель текучести,	Коэффициенты затухания колебаний, 1/м
		в вертикальной плоскости,		в горизонтальной плоскости
		выемка	насыпь
Пески	-	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
Глина	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. Грунтам с повышенной влажностью соответствуют большие значения коэффициента

. Для промежуточных значений показателя текучести коэффициенты определяются интерполяцией.

5.7 Параметры, характеризующие сопротивление сдвигу, а также деформативные свойства грунтов при динамическом воздействии, в зависимости от расчетной амплитуды колебаний определяются соотношениями:

(5.6)

(5.7)

(5.8)

(5.9)

где

- максимальное относительное снижение удельного сцепления грунта при действии транспортной динамической нагрузки;

- максимальное относительное снижение угла внутреннего трения грунта при действии транспортной динамической нагрузки;

- максимальное относительное снижение модуля деформации грунта при действии транспортной динамической нагрузки;

- максимальное относительное снижение модуля упругости грунта при действии транспортной динамической нагрузки;

- расчетные значения удельного сцепления, угла внутреннего трения, модуля деформации и модуля упругости грунта при статических нагрузках;

- расчетные значения удельного сцепления, угла внутреннего трения, модуля деформации и модуля упругости грунта при динамическом воздействии;

А - амплитуда колебаний, мкм, определяемая по формуле (5.2);

- амплитуда колебаний, вызывающая снижение механических характеристик грунтов не более чем на 3-5%. В расчетах допускается принимать 10 мкм;

- соответственно коэффициенты виброразрушения и вибродеформирования при испытании грунтов в условиях трехосного сжатия, могут приниматься в соответствии с таблицами 6-7.

Таблица 6 - Коэффициенты виброразрушения и вибродеформирования глинистых грунтов

Показатели	Наименование грунта
	Супеси с		Суглинки с			Глины с
	<0,0	0,0-0,6	0-0,15	0,16-0,45	>0,45	0-0,15	0,16-0,45	>0,45
	0,006	0,025	0,006	0,011	0,02	0,005	0,010	0,015
	0,007	0,02	0,008	0,012	0,015	0,010	0,012	0,018

Таблица 7 - Коэффициенты виброразрушения и вибродеформирования песчаных грунтов

Показатели	Наименование грунта
	Пески гравелистые, крупные, средней крупности	Пески мелкие	Пески пылеватые
	S 0,8	S 0,8	S 0,8
	0,006	0,012	0,019
	0,005	0,013	0,022

5.8 Основными показателями, определяющими чувствительность механических свойств грунтов земляного полотна и его основания к действию динамических транспортных нагрузок, являются:

- максимальное относительное снижение удельного сцепления грунта при действии транспортной динамической нагрузки,

;

- максимальное относительное снижение угла внутреннего трения грунта при действии транспортной динамической нагрузки,

;

- максимальное относительное снижение модуля деформации грунта при действии транспортной динамической нагрузки,

;

- максимальное относительное снижение модуля упругости грунта при действии транспортной динамической нагрузки,

5.9 Показатели, приведенные в п.5.8, следует, как правило, определять по результатам непосредственных испытаний грунтов в лабораторных условиях по формулам:

(5.10)

(5.11)

(5.12)

(5.13)

где

- нормативные значения удельного сцепления, угла внутреннего трения, модуля деформации и модуля упругости грунта при статических испытаниях, выполняемых в соответствии с рекомендациями ГОСТ 12248-2010

;

- минимальные значения удельного сцепления, угла внутреннего трения, модуля деформации и модуля упругости грунта, определенные при действии вибродинамической нагрузки. Рекомендации по определению данных показателей приведены в разделе 6.

5.10 Допускается на стадии разработки проектной документации для предварительных расчетов при отсутствии или недостаточности опытных данных использовать показатели

, приведенные в таблицах 8-9.

Таблица 8 - Показатели чувствительности механических свойств глинистых грунтов к динамическому воздействию

Показатели	Наименование грунта
	Супеси с		Суглинки с			Глины с
	<0,0	0,0-0,6	0-0,15	0,16-0,45	>0,45	0-0,15	0,16-0,45	>0,45
K	0,10	0,60	0,20	0,50	0,15	0,15	0,55	0,13
K	0,07	0,40	0,10	0,40	0,08	0,09	0,45	0,10
K	0,35	0,85	0,25	0,65	0,35	0,20	0,60	0,35
K	0,15	0,35	0,15	0,25	0,20	0,12	0,24	0,18

Таблица 9 - Показатели чувствительности механических свойств песчаных грунтов к динамическому воздействию

Показатели	Наименование грунта
	Пески гравелистые, крупные, средней крупности	Пески мелкие	Пески пылеватые
	S 0,8	S 0,8	S 0,8
K	0,10	0,20	0,30
K	0,15	0,18	0,20
K	0,25	0,40	0,55
K	0,10	0,18	0,25

6 Рекомендации по определению показателей чувствительности механических свойств грунтов к действию динамической транспортной нагрузки

Полная версия документа доступна с 20.00 до 24.00 по московскому времени.

Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.