Последовательность вычисления расчетной нагрузки

Исходными данными расчета являются типы серийно выпускаемых автомобилей и их количество (в процентах) в составе движения, а так же основные данные о нагрузках, передаваемых на дорожное полотно выпускаемыми автомобильной промышленностью автомобилями, включая и транспортные средства зарубежного производства (табл.2.3).

Таблица 2.3

Основные данные о нагрузках

Марка транспортного средства	Грузоподъ-емность, т	Нагрузка на покрытие от неподвижного колеса (QН), кН	Расстояние между осями задней тележки, БТ, т	Диаметр следа колоса, м	Среднее удельное давление от заднего колеса, Р, МПа
неподвиж-ного	подвиж-ного
перед-него	заднего
Грузовые автомобили
УАЗ-451	1,0	12,0	15,0	-			0,27
ГАЗ-53А	4,0	9,0	28,0	-			0,53
ЗИЛ-133Г1	8,0	20,9	27,5	1,40			0,35
Урал-377Н	7,5	20,0	27,5	1,40			0,36
ЗИЛ-130	5,0	12,9	34,8	-			0,60
Урал-4320	5,0	21,8	22,7	1,40			0,32
КрАЗ-257Б1	12,0	23,0	45,0	1,40			0,50
МАЗ-516Б	14,5	28,5	45,0	1,46			0,55
МАЗ-500А	8,0	24,1	50,0	-			0,65
ЗИЛ-130-76	6,0	13,1	39,5	-			0,60
Мигирус-232Д191	11,5	30,0	65,0	-			0,60
Мигирус-290Д261	16,6	30,0	50,0	1,38			0,60
КамАЗ-5320	8,0	21,9	27,3	1,32			0,45
КрАЗ-255Б	7,5	27,2	35,6	1,40			0,35
Седельные тягачи
КамАЗ-5410	8,1	20,8	27,4	1,32			0,45
МАЗ-504А (Шкода-706)	7,75	21,9	50,0	-			0,65
КрАЗ-258Б1	12,0	22,1	43,7	1,40			0,50
Мерседес Бенц 22321.S	14,0	30,0	40,0	1,35			0,50
Вольво F89-32 (6х2)	14,5	32,5	41,2	1,32			0,45
Полуприцепы
ОдАЗ-9370	14,2	-	27,5	1,32			0,36
КАЗ-717	11,5	-	27,5	1,37			0,30
МАЗ-524Б	13,5	-	50,0	-			0,48
Прицепы
МАЗ-8926	8,0	30,0	30,0	-			0,55
ГКБ-8350	8,0	14,4	14,4	-			0,38
Автобусы
ПАЗ-3201	-	13,2	22,6	-			0,30
ЛАЗ-699Н	-	23,4	39,8	-			0,50
ЛиАЗ-677	-	28,7	41,6	-			0,67
Икарус-250	-	28,0	47,9	-			0,65

Последовательность приведения грузовых автомобилей, автопоездов и автобусов к расчетной нагрузке состоит из следующих действий.

1. По табл. 2.3 или по справочникам автомобилей принимают основные данные о нагрузках и количестве осей автомобиля, а расчет номинальной статической нагрузки ведут в табличной форме (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Пример расчета номинальной статической нагрузки

ТС	Число осей, n	Номера осей ТС	Фактическая номинальная статическая нагрузка оси автомобиля, (QП), кН	Расстояние между осями тележки, БТ, т	Коэффи-циент Ксц	Расчетная номинальная статическая нагрузка на оси автомобиля, (QН), кН
МАЗ-500А (грузоподъемность 8т)			24,1 50,0	- -		24,1 50,0
КамАЗ-5320 (грузоподъемность 8т)			21,9 27,3 27,3	- 1,32 1,32	1,31 1,31	21,9 35,8 35,8
КрАЗ-258Б1 (грузоподъемность 12т)			22,1 43,7 43,7	- 1,40 1,40	1,29 1,29	22,1 56,4 56,4
МАЗ-504А с полуприцепом МАЗ-524Б (грузоподъемность 7,75+13,5=21,25т)			21,9 50,0	- -		21,9 50,0
		- 50,0	- -	-(1)	- 50,0
Мигирус-290Д261 с прицепом МАЗ-8926 (грузоподъемность 16,6+8,0=21,24,6т)			30,0 50,0 50,0	- 1,38 1,38	1,30 1,30	30,0 65,0 65,0
		30,0 30,0	- -		30,0 30,0

Коэффициенты К_сц (см. графу 6 табл.2.4) вычисляют только для тех автомобилей, у которых имеются двухосные и трехосные тележки по формуле

, (2.4)

где Б_Т- расстояние в метрах (см. графу 5 в табл. 2.3 и графу 5 в табл.2.4) между крайними осями тележки. Например:

- для автомобиля с двухосной тележкой и автопоездов

I I I;

Б_Т

- для автомобиля с трехосной тележкой

I I I I;

Б_Т

а, в, с – параметры, определяемые в зависимости от капитальности дорожной одежды и числа осей тележки по табл. 2.5.

Таблица 2.5

Значения параметров а, в, с

Тележка	а	в	с
двухосная	1,7/1,52	0,43/0,36	0,5/0,5
трехосная	2,0/1,60	0,46/0,28	1,0/1,0

Примечание. В числителе - для капитальных и облегченных типов дорожных одежд, в знаменателе - для переходных

Результаты расчета по формуле (2.4) помещаем в графу 6 табл. 2.4.

Для автомобилей, прицепов и полуприцепов без тележек (для двухосных автомобилей и двухосных прицепов) коэффициент К_сц =1 и, следовательно, расчетная номинальная статическая нагрузка на колесо равна фактической номинальной статической нагрузке (см. табл. 2.4).

1. Устанавливают номинальную динамическую нагрузку Q_{д.н .} от колеса на покрытие по формуле

, (2.5)

где К_дин – динамический коэффициент, принимаемый равный 1,3;

Q_н – расчетная номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси (см. графу 7 в табл.2.4), кН.

Результаты расчета заносим в графу 4 в табл.2.7.

2. По табл. 2.2 назначают расчетную нагрузку и определяют ее параметры.

Расчетную группу нагрузки (А_1, А₂ или А_з) назначают по наиболее тяжелому двухосному автомобилю, доля которого в грузовых и автобусных перевозках составляет не менее 10% (с учетом перспективы изменения состава движения к концу межремонтного периода).

В табл.2.6 даны рекомендации по назначению группы нагрузок в зависимости от грузоподъемности самых тяжелых двухосных автомобилей в составе потока (при условии, что других двухосных автомобилей с большей грузоподъемностью в составе потока менее 10%).

Таблица 2.6

Назначение группы нагрузок

Грузоподъемность транспортных средств	Расчетная группа нагрузок
До 8 тонн включительно	А1
От 8 тонн до 10 тонн	А2
Свыше 10 тонн	Аз

Примечание. Нагрузку группы А_з принимают и в случае присутствия в составе потока более 10% двухосных автобусов.

Например, анализируя данные табл.2.4 приходим к выводу, что в данном составе грузового потока имеется два двухосных автомобиля (МАЗ-500А и МАЗ-504А), грузоподъемность первого из них 8 тонн, а второго (седельного тягача МАЗ-504А) 7,75 тонн. Остальные грузовые автомобили являются трехосными (КамАЗ-5320, КрАЗ-258Б1 и Мигирус-290Д261) и поэтому не могут быть расчетными. Трехосные транспортные средства имеют заднюю распределительную тележку, которая перераспределяет нагрузку на оси тележки и поэтому такие автомобили меньше разрушают конструкцию, чем двухосные автомобили и автобусы.

Если количество автомобилей МАЗ-500А и МАЗ-504А превышает 10% в составе грузового потока, то следует принять в качестве расчетной группы нагрузок группу А₁. Коэффициент К_сц для двухосных автомобилей и автобусов равен единице (К_сц =1).

3. Определяют значение расчетной динамической нагрузки по формуле

, (2.6)

где К_дин =1,3 – см. формулу (2.5).

В соответствии с табл. 2.2 для данных в табл. 3 имеем Q_расч =50кН; Р=0,60МПа; Д=37см/33см.Поэтому Q_д.расч =1,3·50=65кН.

Полученное значение параметра Q_д.расч показывают над табл.2.7.

4. Вычисляют коэффициенты приведения номинальной динамической нагрузки от колеса на покрытие (Q_д.н.) к расчетной динамической нагрузке (Q_д.расч) по формуле

, (2.7)

где Q _д.н. – номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие, кН [см. расчет по формуле (2.5)];

Q _д.расч. – расчетная динамическая нагрузка, кН [см. расчет по формуле (2.6)];

β – показатель степени, принимаемый равным:

β=4,4- для капитальных дорожных одежд;

β=3,0- для облегченных дорожных одежд;

β=2,0- для переходных дорожных одежд.

Результаты расчета по формуле (2.7) заносят в графу 5 табл. 2.7

5. Для каждого автомобиля вычисляют суммарный коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки к расчетной динамической нагрузке по формуле

, (2.8)

где S_н – коэффициенты приведения номинальной динамической нагрузки от колес автомобиля (см. графу 5 в табл.2.7). Примечание: количество коэффициентов S_н равно числу осей данного автомобиля или автопоезда. Значения суммарных коэффициентов приведения (S_{m. сум}) показывают в графе 6 табл. 2.7.

ОДН 218.046-01 допускает приближенно принимать суммарный коэффициент приведения S_{m. сумм} по табл.2.9.

Таблица 2.7

Результаты расчета

А₁, Q_д.расч =65кН

ТС	Номера осей ТС	Расчетная номинальная статическая нагрузка на колесо оси, (QН), кН	Номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие (Qд.н.), кН	Sн	Sm. сум
МАЗ-500А		24,1 50,0	31,3 65,0	0,04 1,00	1,04
КамАЗ-5320		21,9 27,3 27,3	28,5 46,5 46,5	0,03 0,23	0,49
КрАЗ-258Б1		22,1 43,7 43,7	28,7 73,3 73,3	0,03 1,70 1,70	3,43
МАЗ-504А с полуприцепом МАЗ-524Б		21,9 50,0	28,5 65,0	0,03 1,00	2,03
	- 50,0	- 65,0	- 1,00
Мигирус-290Д261 с прицепом МАЗ-8926		30,0 50,0 50,0	39,0 84,5 84,5	0,11 3,17 3,17	6,67
	30,0 30,0	39,0 39,0	0,11 0,11

2.2.2 Величину приведенной к расчетной нагрузке среднесуточной (на конец срока службы) интенсивности движения определяют по формуле

, (2.9)

где - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним, определяемый по табл.2.8.

Таблица 2.8

Значение коэффициента

Число полос движения	Значение коэффициента для полосы с номером от обочин
	1,00	-	-
	0,55	-	-
	0,50	0,50	-
	0,35	0,20	-
	0,30	0,20	0,05

Примечания: 1. Порядковый номер полосы считается справа по ходу движения в одном направлении. 2. Для расчета обочин = 0,01. 3. На многополосных дорогах допускается проектировать одежду переменной толщины по ширине проезжей части (по величине на каждой полосе движения). 4. На перекрестках и подходах к ним в пределах всех полос движения следует принимать =0,50, если общее число полос проезжей части проектируемой дороги более трех.

- общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;

- число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств -й марки, авт/сут;

- суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства -й марки к расчетной нагрузке , определяемый в соответствии с табл. 2.9.

Таблица 2.9

Значения коэффициента

Типы автомобилей	Коэффициент приведения к расчетной нагрузке
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	0,05
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	0,2
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	0,7
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	1,25
Автобусы	0,7
Тягачи с прицепами	1,5

Расчет приведенной интенсивности движения на конец срока службы конструкции () удобно выполнять в табличной форме.

Таблица 2.10

Пример расчета параметра

Типы ТС, приводимые к расчетному автомобилю	для самой загруженной полосы дороги	Суточная интенсивность движения автомобилей на последний год срока службы, , груз.авт/сут	Суммарный коэффициент приведения,	Приведенная к расчетной нагрузке интенсивность движения, , расч. авт/сут.
МАЗ-500А	0,55		1,04
КамАЗ-5320	0,55		0,49
КрАЗ-258Б1	0,55		3,43
МАЗ-504А с полуприцепом МАЗ-524Б	0,55		2,03
Мигирус-290Д261 с прицепом	0,55		6,67
Итого	-		-	=1349

Примечание. В расчете принята двухполосная дорога с суточной интенсивностью движения грузовых автомобилей на последний год эксплуатации 2100 груз. авт/сут. При этом процентный состав грузовых автомобилей следующий: МАЗ-500А-25%; КамАЗ-5320-55%; КрАЗ-258Б1-10%; МАЗ-504А с полуприцепом-8%; Мигирус-290Д261 с прицепом- 2%. Интенсивность движения расчетных автомобилей на одну полосу дороги составила 1349 расч. авт/сут.

2.2.3 Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формулам

, (2.10)

, (2.11)

где - суточная интенсивность движения автомобилей -й марки в первый год службы (в обоих направлениях), авт/сут;

-суточная приведенная к расчетному автомобилю интенсивность движения (в оба направления) в первый год срока службы дороги, авт/сут;

- расчетное число дней в году, в течение которого сочетание влажности грунта земляного полотна и температуры асфальтобетонных слоев конструкции таково, что идет процесс накопления остаточных деформаций в грунте земляного полотна и малосвязных слоях дорожной одежд;

- коэффициент, учитывающий вероятность отклонения расчетной нагрузки от принятой к расчету (табл. 2.12);

- коэффициент суммирования вычисляется по формулам раздела 3

[см. формулы (3.3), (3.8), (3.9), (3.13), (3.21), (3.28), (3.33)]. Например, при приросте интенсивности движения по степенной модели параметр определяется по формуле (3.21), которая при =1,00 принимает вид .

Таблица 2.11

Рекомендуемые значения в зависимости от местоположения дороги

№ р-в	Примерные географические границы районов
	Зона распространения вечномерзлых грунтов севернее семидесятой параллели
	Севернее линии, соединяющей Онегу – Архангельск – Мезень – Нарьян-Мар – шестидесятый меридиан – до побережья Европейской части
	Севернее линии, соединяющей Минск – Смоленск – Калугу – Рязань – Саранск – сорок восьмой меридиан – до линии, соединяющей Онегу – Архангельск – Мезень – Нарьян-Map
	Севернее линии, соединяющей Львов – Киев – Белгород – Воронеж – Саратов – Самару – Оренбург – шестидесятый меридиан до линии районов 2 и 3
	Севернее линии, соединяющей Ростов-на-Дону – Элисту – Астрахань до линии Львов – Киев – Белгород – Воронеж – Саратов – Самара
	Южнее линии Ростов-на-Дону – Элиста – Астрахань для Европейской части, южнее сорок шестой параллели для остальных территорий
	Восточная и Западная Сибирь, Дальний Восток (кроме Хабаровского и Приморского краев, Камчатской области), ограниченные с севера семидесятой параллелью, с юга сорок шестой параллелью	130-150
	Хабаровский и Приморский края, Камчатская область

Примечание: Значения на границах районов принимают по наибольшему из значений.

Рис. 2.1 Карта районирования по количеству расчетных дней в году,

Таблица 2.12

Значение коэффициента

Тип дорожной одежды	Значение коэффициента при различных категориях дорог
I	II	III	IV	V
Капитальный	1,49	1,49	1,38	1,31	-
Облегченный	-	1,47	1,32	1,26	1,06
Переходный	-	-	1,19	1,16	1,04

Таблица 2.13

Рекомендуемый расчетный срок службы конструкции

Категория дороги	Тип дорожной одежды	Срок службы в дорожно-климатических зонах , лет
I,II	III	IV,V
I	Капитальные	14-15-18	15-19	16-20
II	Капитальные	11-15	12-16	13-16
III	Капитальные	11-15	12-16	13-16
	Облегченные	10-13	11-14	12-15
IV	Капитальные	11-15	12-16	13-16
	Облегченные	8-10	9-11	10-12
V	Облегченные	8-10	9-11	10-12
	Переходные	3-8	3-9	3-9

Таблица 2.14

Значения коэффициента суммирования при использовании степенной функции

Показатель изменения интенсивности движения по годам,	Значение при сроке службы дорожной одежды в годах
0,90	5,7	6,5	7,9	8,8
0,92	6,1	7,1	8,9	10,1
0,94	6,5	7,7	10,0	11,8
0,96	7,0	8,4	11,4	13,9
0,98	7,5	9,1	13,1	16,6
1,00	8,0	10,0	15,0	20,0
1,02	8,6	10,9	17,2	24,4
1,04	9,2	12,0	20,0	29,8
1,06	9,9	13,2	23,2	36,0
1,08	10,6	14,5	27,2	45,8
1,10	11,4	15,9	31,7	67,3

3. Прогноз интенсивности движения

с использованием экстраполяционных моделей

экстраполяционные гипотезы (модели) используют, как правило, при прогнозировании интенсивности движения на существующих дорогах для реконструкции или усиления дорожных одежд, исчерпавших запас прочности. В этом направлении и описаны приводимые ниже экстраполяционные модели. Однако их можно использовать для вновь проектируемых дорог (дорожных одежд) при описании экстраполяционными гипотезами результатов прогнозирования интенсивности движения методами многофакторного анализа. Поэтому в каждой из описанных моделей (линейной, сложных процентов, экспоненциальной, степенной, логической, СоюздорНИИ) дан способ перехода от понятия “наблюдаемая среднесуточная интенсивность движения в последний год перед реконструкцией или усилением дорожной одежды” (N₀) к понятию “прогнозируемая интенсивность движения в последнем году строительства перед пуском дороги в эксплуатацию” (N₀). Этот переход возможен в том случае, когда по данным исследования хозяйственной деятельности района тяготения к дороге и с учетом экономического обоснования развития этого региона прогнозируются объемы перевозок и перспективные значения интенсивности движения в первый (N₁) и последующие годы эксплуатации дороги. В этом случае удается установить как значения годовых приростов интенсивности движения, так и вид экстраполяционной модели и ее параметры.