ОДМ 218.11.001-2015

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

     
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО
(РОСАВТОДОР)

     

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЧЕТУ УВЕЛИЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НАГРУЗКИ ПО МЕРЕ НАКОПЛЕНИЯ НЕРОВНОСТЕЙ
И ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧНОСТИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОКАЗАТЕЛЯ РОВНОСТИ

     
Methodical recommendations about the accounting of increase in dynamic influence of loading in process of accumulation of roughnesses
and to determination of coefficient of dynamism depending on a flatness indicator

ОКС 93.040

Дата введения 2015 г.

Утверждены распоряжением Федерального дорожного агентства N 2332-р

От 04.12.2015 г.

Предисловие

1 РАЗРАБОТАНЫ ООО "ДорТехИнвест".

2 ВНЕСЕНЫ Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Росавтодора.

3 ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ распоряжением Федерального дорожного агентства от 04.12.2015 г. N 2332-р.

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

     1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Отраслевой дорожный методический документ "Методические рекомендации по учету увеличения динамического воздействия нагрузки по мере накопления неровностей и определению коэффициента динамичности в зависимости от показателя ровности" (далее - рекомендации) разработан в развитие подпрограммы "Автомобильные дороги" ФЦП "Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)" в соответствии с законодательными и нормативными документами, действующими в дорожном хозяйстве и носит рекомендательный характер.

1.2 Настоящие рекомендации распространяются на вопросы исследования и анализа увеличения динамического воздействия нагрузки по мере накопления неровностей при проектировании и эксплуатации дорожных покрытий [1-12].

1.3 В настоящих рекомендациях приведены сведения по учету увеличения динамического воздействия нагрузки со стороны транспортных средств на автомобильную дорогу по мере накопления неровностей и определению коэффициента динамичности в зависимости от показателя ровности, а также технические рекомендации по учету изменения коэффициента динамичности при проектировании, строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог.

     2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на нормативные документы:

1. ГОСТ 30412-96 Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий;

2. ГОСТ 7.32-2001 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления;

3. ГОСТ Р 50597-93 Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения;

4. СП 34.13330.2012 Свод правил. Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85);

5. СП 78.13330.2012 Свод правил. Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85).

     3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем отраслевом дорожном методическом документе применяются следующие термины с соответствующими определениями и сокращениями [1-12]:

3.1 динамическая нагрузка: Нагрузка, дополнительно возникающая при движении транспортного средства по автомобильной дороге.

3.2 дорожная одежда: Конструкция, состоящая из покрытия и основания, предназначенная для передачи транспортной нагрузки на рабочий слой земляного полотна.

3.3 коэффициент динамичности нагрузки: Коэффициент увеличения нагрузки (деформации) при динамическом воздействии по сравнению со статическим.

3.4 коэффициент приведения: Отношение результата воздействия на дорожную одежду транспортного средства с определенной осевой нагрузкой к результату воздействия расчетного автомобиля (с учетом воздействия более легкой ведомой оси).

3.5 микропрофиль проезжей части: Продольный профиль поверхности автомобильной дороги по заданной полосе наката в виде массива вертикальных отметок, полученных с интервалом не более 0,25 м, содержащий неровности, оказывающие влияние на вертикальные колебания транспортного средства.

3.6 показатель ровности: Интегральный (суммарный) диагностический показатель ровности, приведенный к единице длины участка дорожного покрытия.

3.7 полоса движения: Полоса проезжей части, по которой происходит движение транспортных средств в один ряд.

3.8 полоса наката (колея): Часть полосы движения на поверхности проезжей части, подвергающаяся наиболее частому воздействию колес транспортных средств, следующих по данной полосе движения.

3.9 продольная ровность проезжей части: Один из показателей качества дорожного покрытия, характеризующий взаимное воздействие транспортных средств и покрытия дорожной одежды и влияющий на изменение вертикальных колебаний транспортного средства и динамической нагруженности дорожной одежды.

3.10 частота дорожных неровностей (дорожная частота): величина, обратная длине волны неровности.

     4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Снижение фактического срока службы дорожных конструкций, рост деформаций и разрушений в дорожных одеждах, в первую очередь, связаны с воздействием транспортного потока на автомобильную дорогу [3-12].

Изучение взаимовлияния транспортного средства и автомобильной дороги - это сложный процесс, для которого можно оценить показатели динамического воздействия транспортных средств на конструкцию автомобильной дороги, а также установить, какова же степень влияния ровности дорожного покрытия на колебания конструкции транспортного средства.

4.2 Учет увеличения динамического воздействия нагрузки в результате накопления неровностей и определение коэффициента динамичности в зависимости от показателя ровности автомобильных дорог необходимы при расчете дорожных одежд на стадиях проектирования и реконструкции автомобильных дорог общего пользования, а также при решении ряда прикладных задач (например, при расчете материального ущерба при проезде тяжеловесного и крупногабаритного транспорта) на стадии эксплуатации автомобильных дорог общего пользования [1-4, 8-12, 20*].

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. Поз. [13] и далее в разделе Библиография не приводятся- Примечание изготовителя базы данных.

4.3 Движение транспортного средства по автомобильной дороге сопровождается воздействием его колеса на дорожное покрытие в области, представляющей по своей конфигурации овал различной формы, зависящей от типа и грузоподъемности транспортного средства.

4.4 В настоящее время в нормативно-технической документации, разработанной для проектирования и усиления дорожных одежд, учет нарастания транспортной нагрузки на автомобильные дороги общего пользования осуществляется путем введения показателя прироста интенсивности движения [13].

4.5 В справочной литературе имеются данные о нагрузках на ось или нагрузках на колесо, которые передаются на дорожное покрытие от транспортных средств, и которые относятся к статическому давлению на горизонтальную площадку. Однако при движении транспортных средств касательные и вертикальные воздействия от колес на конструкцию автомобильной дороги имеют динамический характер и переменны по величине, направлению и по статистическим показателям (дисперсии и коэффициенту вариации).

4.6 Для опытно-экспериментального применения, накопления статистики и обобщения предлагается корреляционная зависимость взаимовлияния изменения коэффициента ровности IRI и изменения коэффициента динамичности с учетом квадратного корня скорости транспортного средства.

     5 МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЗАВИСИМОСТИ ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОПРОФИЛЕЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ОТ МАКСИМАЛЬНО-УЧИТЫВАЕМОЙ ДЛИНЫ И ВЫСОТЫ НЕРОВНОСТИ

     5.1 Построение плана и микропрофиля автомобильной дороги по данным передвижной диагностической лаборатории (цифровая модель)

5.1.1 Для анализа числового ряда (цифровой модели дорожного покрытия) приемлема обобщенная модель, в которой отклонение Х измеряемой величины для n-го измерения от своего номинального значения представляется суммой трех слагаемых: детерминированной составляющей (представляемая как уклон), переменной случайной составляющей с коррелированными значениями (выделяемая составляющая ровности) и собственно случайной составляющей (типа дискретного белого шума, представляемая, в том числе, как макрошероховатость):

.                                                          (5.1)

Выделение первых компонентов , проводится с помощью типовых алгоритмов, случайная составляющая непрогнозируема. Детерминированную составляющую можно рассматривать как сумму начального случайного смещения уровня и линейного тренда , вызванного суммарным действием систематических возмущающих факторов , где k - индекс реализации; - скорость изменения текущего математического ожидания. Коэффициенты и имеют различные априорно неизвестные значения. Природа возникновения периодической коррелированной составляющей вызвана медленно изменяющимися возмущающими воздействиями, а составляющей - совокупным действием собственных случайных составляющих возмущающих факторов.

Обосновывается, что последовательность не противоречит закону нормального распределения с    и , не зависящей от n.

Последовательность может быть представлена в виде аппроксимации по гармоническому закону или последовательностью стационарных коррелированных величин с нулевым математическим ожиданием и корреляционной функцией:

, =1, 2, ... ,                                             (5.2)

где - целочисленный сдвиг (на количество циклов измерения), - нормированная корреляционная функция, - дисперсия переменной случайной составляющей, , n>>1.

5.1.2 Рассматривается задача разделения числового ряда на детерминированную, коррелированную и случайную составляющие. Используют спектральный метод оценки параметров мгновенного распределения. Отклонения от линейной составляющей имеют вид:

.                                                     (5.3)

Выделение линейной составляющей целесообразно проводить методом наименьших квадратов. При таком способе получения реализации ее математическое ожидание . Величина  чаще всего распределена по нормальному закону. Проверку такой гипотезы целесообразно проводить по критерию Пирсона.

Дисперсия последовательности   является суммой дисперсий систематической и случайной составляющих:

.                                                            (5.4)

Случайные процессы и являются стационарными с нулевыми математическими ожиданиями: , .

Из условия некоррелированности последовательности следует, что задача выделения систематической составляющей аналогична задаче выделения случайного шума, обусловленного случайными помехами. Задачи решаются методом выделения линейной (кусочно-линейной) составляющей, а также методом линейной фильтрации и их аналогами.

Пример 1. Выделение составляющих цифровой модели автомобильной дороги на основе вычислительного моделирования иллюстрируется примером Чванова-Стекольщикова. Файл содержит N значений (рисунок 5.1):     

Рисунок 5.1 Цифровой ряд результатов измерения участка автомобильной дороги

Осуществляется поиск и исправление или исключение случайных выбросов в данных. Параметр устанавливает границы допуска для значений ряда, например,  . Значения параметра берут из диапазона от 3 до 6. Чем больше его значение, тем шире допустимые границы (рисунок 5.2).