1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

tính toán thiết kế cường độ và bề dày kết cấu áo đường

83 2 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. QUY ĐỊNH CHUNG

  • 1.1 Phạm vi áp dụng

  • 1.2 Các thuật ngữ

  • 1.2.1. Kết cấu áo đường mềm

  • 1.2.2. Khu vực tác dụng của nền đường

  • 1.2.3. Kết cấu nền áo đường

  • 1.2.4. Lớp đáy móng

  • 1.2.5. Móng mềm

  • 1.2.6. Móng nửa cứng

  • 1.2.7. Vật liệu hạt

  • 1.2.8. Tầng mặt cấp cao A1

  • 1.2.9. Tầng mặt cấp cao thứ yếu A2

  • 1.2.10. Tầng mặt cấp thấp B1

  • 1.2.11. Tầng mặt cấp thấp B2

  • 1.2.12. Số trục xe TC tích lũy

  • 1.2.13. Lượng giao thông gia tăng bình thường

  • 1.2.14 Lượng giao thông hấp dẫn

  • 1.2.15 Lượng giao thông phát sinh

  • 1.3 Yêu cầu với KC áo đường mềm và phần lề đường có gia cố

  • 1.3.1 Các yêu cầu cơ bản

  • 1.3.2 Thời hạn thiết kế áo đường mềm

  • 1.3.3 Yêu cầu về độ bằng phẳng

  • 1.3.4 Yêu cầu về độ nhám

  • 1.3.5 Về độ lún cho phép của kết cấu áo đương

  • 1.4 Nội dung công tác thiết kế áo đường mềm

  • 1.5 Nội dung và yêu cầu đối với công tác điều tra thu thập số liệu thiết kế

  • 1.5.1 Nội dung điều tra

  • 1.5.2 Điều tra dự báo lưu lượng giao thông

  • 1.5.3 Yêu cầu điều tra 1

  • 1.5.4 Yêu cầu điều tra 2

  • 1.5.5 Yêu cầu điều tra 3

  • CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CẤU TẠO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

  • 2.1 Nguyên tắc thiết kế

  • 2.2 Cấu tạo tầng mặt và các yêu cầu TK

  • 2.2.1 Chức năng và phân loại

  • 2.2.2 Chọn loại tầng mặt

  • 2.2.3 Bố trí lớp tạo nhám mặt đường cấp cao A1

  • 2.2.4 Bố trí lớp hao mòn, tạo nhám, tạo phẳng mặt đường cấp cao A2

  • 2.2.5 Bố trí lớp hao mòn hoặc lớp bảo vệ trên mặt đường cấp thấp

  • 2.2.6 Bố trí các lớp trong tầng mặt cấp cao A1

  • 2.2.7 Bố trí tầng mặt cấp cao A2

  • 2.2.8 Bố trí tầng mặt cấp thấp B1,B2

  • 2.2.9 Bề dày tối thiểu của tầng mặt cấp cao A1

  • 2.2.10 Lớp nhựa dính bám

  • 2.2.11 Lớp nhựa thấm bám

  • 2.3 Thiết kế cấu tạo tầng móng

  • 2.3.1 Nguyên tắc bố trí cấu tạo

  • 2.3.2 Chọn loại tầng mogns

  • 2.3.3 Bề rộng các lớp móng

  • 2.4 Bề dày cấu tạo các lớp trong kết cấu áo đường

  • 2.4.1 Nguyên tắc thiết kế bề dày

  • 2.4.2 Bề dày tối thiểu và bề dày thường sử dụng

  • 2.4.3 Bề dày đầm nén có hiệu quả lớn nhát

  • 2.5 Yêu cầu thiết kế đối với khu vực tác dụng của nền đường

  • 2.5.1 Yêu cầu chung

  • 2.5.2 Thiết kế bố trí lớp đáy móng

  • 2.5.3 Các giải pháp hạn chế mức nước mao dẫn

  • 2.5.4 Giải pháp hạn chế nước ngập 2 bên

  • 2.5.5 Các giải pháp hạn chế nước mưa, nước xâm nhập

  • 2.6 Thiết kế thoát nước

  • 2.6.1 Yêu cầu thiết kế

  • 2.6.2 Thoát nước bề mặt áo đường

  • 2.6.3 Thoát nước mặt áo đường trên đường cấp cao

  • 2.6.4 Thoát nước mưa xâm nhập

  • 2.6.5 Tính toán thiết kế hệ thống thoát nước mặt

  • 2.7 Kết cấu áo đường của phần lền gia cố, của lớp phủ dải phân cách

  • 2.7.1 KCAD của phần lề gia cố

  • 2.7.2 KCAD của dải an toàn

  • 2.7.3 KC lớp phủ của dải phân cách giữa

  • 2.7.4 KCAD trên làn xe phụ

  • 2.7.5 KCAD trên cầu

  • 2.7.6 KCAD tại trạm thu phÍ

  • 2.7.7 KCAD của đường bên

Nội dung

Mục Lục CH-ơng Quy định chung 1.1 Phạm vi áp dụng 1.2 Các thuật ngữ .4 1.3 Yêu cầu kết cấu áo đ-ờng mềm phần lề đ-ờng có gia cố 1.4 Nội dung công tác thiết kế áo đ-ờng mÒm 10 1.5 Néi dung yêu cầu công tác điều tra thu thËp sè liƯu thiÕt kÕ .11 CH-¬ng ThiÕt kế cấu tạo kết cấu áo đ-ờng 15 2.1 Nguyên tắc thiết kế 15 2.2 Cấu tạo tầng mặt yêu cầu thiết kế 15 2.3 ThiÕt kÕ cấu tạo tầng móng .20 2.4 Bề dày cấu tạo lớp kết cấu áo đ-ờng 23 2.5 Yêu cầu thiết kế khu vực tác dụng đ-ờng: 24 2.6 Thiết kế thoát n-ớc cho kết cấu áo đ-ờng lề đ-ờng 28 2.7 Kết cấu áo đ-ờng phần lề gia cố, lớp phủ dải phân cách phận khác 31 CH-ơng Tính toán c-ờng độ bề dày kết cấu áo đ-ờng 34 3.1 Các yêu cầu nguyên tắc tính toán: 34 3.2 T¶i träng trơc tÝnh toán cách quy đổi số trục xe khác số tải trọng trục tính toán .35 3.3 Số trục xe tính toán xe kết cấu áo lề có gia cố 37 3.4 Tính toán c-ờng độ kết cấu áo đ-ờng kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép 38 3.5 TÝnh toán c-ờng độ kết cấu áo đ-ờng kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt đất lớp vật liệu kÐm dÝnh kÕt 44 3.6 TÝnh to¸n c-ờng độ kết cấu áo đ-ờng kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu kéo n c¸c líp vËt liƯu liỊn khèi 48 CH-ơng Thiết kế tăng c-ờng, cải tạo áo đ-ờng cũ 53 4.1 Các nội dung, yêu cầu nguyên tắc thiÕt kÕ 53 4.2 Yªu cầu việc thiết kế cấu tạo tăng c-ờng mở rộng kết cấu áo đ-ờng cũ 54 4.3 §iỊu tra thu thËp sè liƯu phục vụ thiết kế tăng c-ờng, cải tạo áo đ-ờng cũ 56 4.4 Tính toán c-ờng độ (bề dày) kết cấu tăng c-ờng cải tạo .58 PHụ LụC A : Ví dụ tính toán quy đổi sè trơc xe kh¸c vỊ sè trơc xe tÝnh to¸n, tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy cách tính tải trọng trục t-ơng đ-ơng nặng xe nhiỊu trơc 59 A.1 VÝ dụ tính toán quy đổi số trục xe khác sè trơc xe tÝnh to¸n 59 A.2 TÝnh sè trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế 60 A.3 Cách xác định tải trọng trục tính toán xe nặng (hoặc rơ mooc) có nhiỊu trơc theo mơc 3.2.2: 60 PHơ LơC B : X¸c định đặc tr-ng tính toán đất phạm vi khu vực Tác dụng 62 B.1 Xác định độ ẩm t-ơng đối tính toán phạm vi khu vực tác dụng đất 62 B.2 Các trị số tham khảo đặc tr-ng dùng tính toán đất 63 B.3 Xác định số sức chịu tải CBR sức chịu tải trung bình CBRtb đặc tr-ng cho phạm vi khu vực tác dụng đất 64 B.4 Các t-ơng quan thực nghiệm mô đun đàn hồi Eo với số sức chịu tải CBR 64 B.5 Các ph-ơng pháp xác định trị số mô đun đàn hồi EO đất cách thử nghiệm phßng (theo mơc 3.4.6) .65 B.6 Xác định đặc tr-ng sức chống cắt cđa nỊn ®Êt (theo mơc 3.5.5) 66 PHơ LơC C : Xác định đặc tr-ng tính toán vật liệu làm lớp kết cấu áo đ-ờng 67 C.1 Các đặc tr-ng tính toán bê tông nhựa hỗn hợp đá nhựa 67 C.2 Các đặc tr-ng tính toán loại vật liệu khác .67 C.3 Thí nghiệm phòng để xác định đặc tr-ng tính toán vật liệu có sư dơng chÊt liªn kÕt 68 C.4 Thư nghiƯm phòng để xác định trị số mô đun đàn hồi vật liệu hạt không sử dụng chất liên kết (cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên ) .70 PHụ LụC D : PHƯƠNG PHáP THử NGHIệM XáC ĐịNH MÔ ĐUN ĐàN HồI CủA ĐấT Và VậT LIệU áO Đ-ờng tr-ờng máng thí nghiệm 71 D.1 Xác định thí nghiệm đo ép tÊm Ðp lín 71 D.2 X¸c định ph-ơng pháp dùng cần đo võng Benkelman .72 PHơ LơC E : C¸c vÝ dơ tÝnh to¸n 73 E.1 Ví dụ I: Thiết kế kết cấu áo đ-ờng có tầng mặt cấp cao A1 .73 E.2 Ví dụ II: Thiết kế kết cấu áo đ-ờng mềm cho đ-ờng cấp IV có hai xe, mặt đ-ờng cÊp cao A2 78 PHơ LơC F : BiĨu thøc gi¶i tích gần tính mô đun đàn hồi Ech ứng suất kéo uốn đơn vị ku hệ hai líp 82 F.1 BiĨu thức giải tích gần tính mô đun đàn hồi Ech 82 F.2 BiĨu thøc gi¶i tÝch gần để tính ứng suất kéo uốn đơn vị  ku .82 céng hßa x· héi chđ nghÜa việt nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc áo đ-ờng mềm - Các yêu cầu dẫn thiết kế Bộ giao thông vận tải 22 TCN 211 - 06 Cã hiƯu lùc tõ ngµy ./ /2007 (Ban hành kèm theo định số 52 /2006/QĐ-BGTVT ngày 28 / 12 / 2006 cđa Bé tr-ëng Bé Giao th«ng vận tải) CH-ơng Quy định chung 1.1 Phạm vi áp dụng 1.1.1 Tiêu chuẩn quy định yêu cầu thiết kế cấu tạo tính toán c-ờng độ áo đ-ờng mềm đ-ờng ô tô cao tốc, đ-ờng ô tô cấp hạng thiết kế khác nhau, đ-ờng đô thị, đ-ờng ô tô chuyên dụng tr-ờng hợp áo đ-ờng làm tr-ờng hợp nâng cấp, cải tạo áo đ-ờng cũ với định nghĩa áo đ-ờng mềm nh- mục1.2.1 (áp dụng cho loại kết cấu áo đ-ờng làm loại vật liệu khác nhau, không áp dụng cho tr-ờng hợp kết cấu áo đ-ờng cứng có tầng mặt làm bê tông xi măng) Ngoài áo đ-ờng phần xe chạy, tiêu chuẩn quy định yêu cầu thiết kế kết cấu áo đ-ờng phần lề có gia cố kết cấu áo đ-ờng đ-ờng bên bố trí dọc đ-ờng cao tốc dọc đ-ờng ô tô cấp I, cấp II 1.1.2 Tiêu chuẩn đ-ợc dùng làm sở tính toán đánh giá khả làm việc kết cấu áo đ-ờng mềm tuyến đ-ờng hiƯn h÷u nh»m phơc vơ cho viƯc tỉ chøc khai thác, sửa chữa, bảo trì đ-ờng 1.1.3 Cùng với tiêu chuẩn này, thiết kế áo đ-ờng mềm áp dụng tiêu chuẩn quy trình khác đ-ợc chấp thuận chủ đầu t- quan có thẩm quyền định 1.1.4 Khi áp dụng quy trình đồng thời phải tuân thủ yêu cầu thiết kế đà nêu Điều TCVN 4054 : 2005 yêu cầu vật liệu tiêu chuẩn ngành công nghệ thi công nghiệm thu loại lớp kết cấu áo đ-ờng vật liệu khác 1.2 Các thuật ngữ 1.2.1 Kết cấu áo đ-ờng mềm Kết cấu áo đ-ờng mềm (hay gọi áo đ-ờng mềm) gồm có tầng mặt làm vật liệu hạt vật liệu hạt có trộn nhựa hay t-ới nhựa đ-ờng tầng móng làm loại vật liệu khác đặt trực tiếp khu vực tác dụng đ-ờng lớp đáy móng Tầng mặt ¸o ®-êng mỊm cÊp cao cã thĨ cã nhiỊu líp gồm lớp tạo nhám, tạo phẳng lớp bảo vệ, lớp hao mòn (đây lớp không tính vào bề dày chịu lực kết cấu mà lớp có chức hạn chế tác dụng phá hoại bề mặt trực tiếp tạo chất l-ợng bề mặt phù hợp với yêu cầu khai thác đ-ờng) đến lớp mặt lớp mặt d-ới lớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc hình thành c-ờng độ kết cấu áo đ-ờng mềm Tầng móng th-ờng gồm lớp móng lớp móng d-ới (các lớp kiêm chức lớp thoát n-ớc) Tùy loại tầng mặt, tuỳ cấp hạng đ-ờng l-ợng xe thiết kế, kết cấu áo đ-ờng đủ tầng líp nªu trªn nh-ng cịng cã thĨ chØ gåm mét, hai lớp đảm nhiệm nhiều chức Do kết cấu áo đ-ờng mềm đối t-ợng tiêu chuẩn nên số điều mục viết kết cấu áo đ-ờng (hoặc áo đ-ờng) đ-ợc hiểu là kết cấu áo đ-ờng mềm (hoặc áo ®-êng mỊm) 1.2.2 Khu vùc t¸c dơng cđa nỊn ®-êng Khu vực phần thân đ-ờng phạm vi 80-100cm kể từ đáy kết cấu áo đ-ờng trở xuống Đó phạm vi đ-ờng với kết cấu áo đ-ờng chịu tác dụng tải trọng bánh xe truyền xuống Đ-ờng có nhiều xe nặng chạy nh- đ-ờng cao tốc, cấp I, cấp II đ-ờng chuyên1 dụng dùng CHuang Quy ?finh chungtrị số lớn Trong TCVN 4054 : 2005 ë môc 7.1.2.1 khu vùc đ-ợc xác định chung 80cm kể từ đáy áo đ-ờng trở xuống Thuật ngữ t-ơng đ-ơng với từ subgrade tiếng Anh chuyên ngành 1.2.3 Kết cấu áo đ-ờng (Hình 1-1) Kết cấu áo ®-êng hay kÕt cÊu tỉng thĨ nỊn mỈt ®-êng gåm kết cấu áo đ-ờng phần khu vực tác dụng đ-ờng d-ới Thiết kế tổng thể mặt đ-ờng có nghĩa việc trọng giải pháp thiết kế cấu tạo kết cấu áo đ-ờng phải trọng đến giải pháp nhằm tăng c-ờng c-ờng độ độ ổn định c-ờng ®é ®èi víi khu vùc t¸c dơng cđa nỊn ®-êng Trong mét sè tr-êng hỵp (xem mơc 8.3.7 ë TCVN 4054 : 2005) cần bố trí lớp đáy móng (hay lớp đáy áo đ-ờng) thay cho 30cm phần đất khu vực tác dụng đ-ờng (có nghĩa lớp đáy móng trở thành phần khu vực tác dụng) 1.2.4 Lớp đáy móng Lớp đáy móng có chức sau: - Tạo lòng đ-ờng chịu lực đồng (đồng theo bề rộng), có sức chịu tải tốt; - Ngăn chặn ẩm thấm từ xuống đất từ d-ới lên tầng móng áo đ-ờng; - Tạo hiệu ứng đe để bảo đảm chất l-ợng đầm nén lớp móng phía trên; - Tạo điều kiện cho xe máy lại trình thi công áo đ-ờng không gây hhại đất phía d-ới (nhất thời tiết xấu) Thuật ngữ lớp đáy móng t-ơng đ-ơng với từ capping layer improved subgrade tiếng Anh (Kết cấu tổng thể mặt đ-ờng) (Subgrade) Lớp ®¸y mãng (Capping layer) KÕt cÊu nỊn ¸o ®-êng Líp móng d-ới (Sub-base) (Pavement structure) Lớp mặt (Surfacing) áo đ-ờng (hay kết cấu áo đ-ờng) Tầng mặt Tầng móng Lớp móng (Base) Khu vực tác dụng 80-100 cm Lớp tạo nhám (nếu có) Hình 1-1: Sơ đồ tầng, lớp kết cấu áo đ-ờng mềm kết cấu - áo đ-ờng 1.2.5 Móng mềm Là lớp móng làm loại vật liệu hạt nh- cấp phối đá dăm; cấp phối sỏi cuội, cát, đất dính; cấp phối đồi; xỉ phế thải công nghiệp; đá dăm; đất lớp móng làm loại vật liệu hạt có gia cố loại nhựa đ-ờng 1.2.6 Móng nửa cứng Là lớp móng làm vật liệu hạt có gia cố chất liên kết vô (xi măng, vôi, vôi tro bay) 1.2.7 Vật liệu hạt Vật liệu hạt tập hợp hạt rời có kích cỡ từ đến D (D kích cỡ hạt lớn nhất) c-ờng độ liên kết hạt nhỏ nhiều so với c-ờng độ thân hạt c-ờng độ chung lớp vật liệu hạt đ-ợc đặc tr-ng sức chống cắt tr-ợt lớp Lớp kết cấu vật liệu hạt tính liền khối 1.2.8 Tầng mặt cấp cao A1 Là loại tầng mặt có lớp mặt bê tông nhựa chặt loại I trộn nóng (theo Quy trình công nghệ thi công nghiệm thu mặt đ-ờng bê tông nhựa, 22 TCN 249) 1.2.9 Tầng mặt cấp cao thứ yếu A2 Là loại tầng mặt có lớp mặt bê tông nhựa chặt loại II trộn nóng (theo Quy trình công nghệ thi công nghiệm thu mặt đ-ờng bê tông nhựa, 22 TCN 249) bê tông nhựa nguội có láng nhựa, đá dăm đen có láng nhựa b»ng líp thÊm nhËp nhùa (theo "Tiªu chn kü tht thi công nghiệm thu mặt đ-ờng đá dăm thấm nhËp nhùa", 22 TCN 270) hay líp l¸ng nhùa (theo "Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công nghiệm thu mặt đ-ờng láng nhựa", 22 TCN 271) 1.2.10 Tầng mặt cấp thấp B1 Là loại tầng mặt có lớp mặt cấp phối đá dăm, đá dăm n-ớc, cấp phối tự nhiên với điều kiện phía chúng phải có lớp bảo vệ rời rạc đ-ợc th-ờng xuyên tu bảo d-ỡng (th-ờng xuyên rải cát bù quét phủ kín bề mặt lớp) 1.2.11 Tầng mặt cấp thấp B2 Là loại tầng mặt có lớp mặt đất cải thiện hay đất, đá chỗ gia cố phế thải công nghiệp gia cố chất liên kết vô với điều kiện phía chúng phải có lớp hao mòn lớp bảo vệ đ-ợc tu bảo d-ỡng th-ờng xuyên 1.2.12 Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ xe suốt thời hạn thiết kế Là tổng số trục xe quy đổi trục xe tiêu chuẩn 100 kN chạy qua mặt cắt ngang xe đoạn ®-êng thiÕt kÕ suèt thêi h¹n thiÕt kÕ kÕt cấu áo đ-ờng Cách xác định thông số đ-ợc nêu Khoản A.2 Phụ lục A 1.2.13 L-ợng giao thông gia tăng bình th-ờng Là l-ợng giao thông gia tăng hàng năm môi tr-ờng kinh tế - xà hội đà có từ tr-ớc, ch-a thực dự án làm nâng cấp, cải tạo đ-ờng kết cấu áo đ-ờng 1.2.14 L-ợng giao thông hấp dẫn Là l-ợng giao thông có từ tr-ớc nh-ng vốn sử dụng ph-ơng tiện vận tải khác (đ-ờng sắt, đ-ờng thuỷ) hay vốn tuyến đ-ờng ô tô khác nh-ng sau làm đ-ờng sau nâng cấp, cải tạo kết cấu áo đ-ờng cũ trở nên tốt chuyển sang sử dụng đ-ờng 1.2.15 L-ợng giao thông phát sinh Là l-ợng giao thông phát sinh thêm nhờ thuận tiện tạo việc làm đ-ờng (làm kết cấu áo đ-ờng tốt hơn) đ-ờng có tác dụng thúc đẩy thêm phát triển kinh tế - xà hội vùng 1.3 Yêu cầu kết cấu áo đ-ờng mềm phần lề đ-ờng có gia cố 1.3.1 Các yêu cầu Kết cấu áo đ-ờng mềm xe chạy kết cấu phần lề gia cố phải đ-ợc thiết kế đạt yêu cầu d-ới đây: Trong suốt thời hạn thiết kế quy định mục 1.3.2, áo đ-ờng phải có đủ c-ờng độ trì đ-ợc c-ờng độ để hạn chế đ-ợc tối đa tr-ờng hợp phá hoại xe cộ yếu tố môi tr-ờng tự nhiên (sự thay đổi thời tiết, khí hậu; xâm nhập nguồn ẩm) Cụ thể hạn chế đ-ợc t-ợng tích luỹ biến dạng dẫn đến tạo vệt hằn bánh xe mặt đ-ờng, hạn chế phát sinh t-ợng nứt nẻ, hạn chế bào mòn bong tróc bề mặt, hạn chế đ-ợc nguồn ẩm xâm nhập vào lớp kết cấu phần đ-ờng phạm vi khu vực tác dụng, phải đảm bảo l-ợng n-ớc xâm nhập vào đ-ợc thoát cách nhanh (định nghĩa khu vực tác dụng đ-ờng xem mục 1.2.2) Bề mặt kết cấu áo đ-ờng mềm phải đảm bảo phẳng, đủ nhám, dễ thoát n-ớc mặt gây bụi để đáp ứng yêu cầu giao thông an toàn, êm thuận, kinh tế, giảm thiểu tác dụng xấu đến môi tr-ờng hai bên đ-ờng Tuỳ theo quy mô giao thông tốc độ xe chạy cần thiết, tuỳ theo ý nghĩa cấp hạng kỹ thuật đ-ờng, kết cấu áo đ-ờng thiết kế cần thoả mÃn hai yêu cầu nêu mức độ t-ơng ứng khác Về c-ờng độ, mức độ yêu cầu khác đ-ợc thể thiết kế thông qua mức độ dự trữ c-ờng độ khác Mức độ dự trữ c-ờng độ cao khả bảo đảm kết cấu áo đ-ờng mềm làm việc trạng thái đàn hồi khiến cho chất l-ợng sử dụng khai thác vận doanh cao, thời hạn sử dụng lâu bền chi phí cho tu, sửa chữa định kỳ giảm Về chất l-ợng bề mặt, mức độ yêu cầu khác đ-ợc thể qua việc lựa chọn vật liệu làm tầng mặt nh- Bảng 2-1 Riêng độ phẳng độ nhám mức độ yêu cầu khác đ-ợc thể mục1.3.3 1.3.4 Chất l-ợng bề mặt áo đ-ờng mềm tốt chi phí vận doanh giảm thời hạn định kỳ sửa chữa vừa trình khai thác đ-ợc tăng lên 1.3.2 Thời hạn thiết kế áo đ-ờng mềm Thời hạn đ-ợc xác định tuỳ thuộc loại tầng mặt đ-ợc lựa chọn cho kết cấu nh- Bảng 2-1 1.3.3 Yêu cầu độ phẳng áo đ-ờng phần xe chạy cho ô tô áo lề gia cố có cho xe thô sơ phải đảm bảo bề mặt đạt đ-ợc độ phẳng yêu cầu thời điểm bắt đầu đ-a đ-ờng vào khai thác đánh giá số đo độ gồ ghỊ qc tÕ IRI (®o theo chØ dÉn ë 22 TCN 277) nh- Bảng 1-1 Bảng 1-1: Yêu cầu độ phẳng tuỳ thuộc tốc độ chạy xe yêu cầu Tốc độ chạy xe yêu cầu (Km/h) Chỉ số IRI yêu cầu (m/Km) Đ-ờng xây dựng Đ-ờng cải tạo, nâng cấp 120 100 2,0 2,5 80  2,2  2,8 60  2,5  3,0 Từ 40 đến 20 (mặt đ-ờng nhựa) 4,0 5,0 Từ 40 đến 20 (mặt đ-ờng cấp thấp) 6,0 8,0 Độ phẳng đ-ợc đánh giá th-ớc dài 3m theo tiêu chuẩn ngành 22 TCN 16 - 79 Quy trình xác định độ phẳng mặt đ-ờng Đối với mặt đ-ờng cấp cao A1 (bê tông nhựa) 70% số khe hở phải d-ới 3mm 30% số khe hở lại phải d-ới 5mm Đối với mặt đ-ờng cấp cao A1, tất khe hở phải d-ới 5mm mặt đ-ờng cấp thấp ( B1, B2) tất khe hở phải d-ới 10mm áo phần lề gia cố cho xe máy / cho xe thô sơ phải đạt độ phẳng yêu cầu nh- áo đ-ờng phần xe chạy cho ôtô liền kề 1.3.4 Yêu cầu độ nhám Độ nhám bề mặt kết cấu áo đ-ờng bê tông nhựa phải đạt đ-ợc yêu cầu tối thiểu quy định thông qua tiêu chiều sâu rắc cát trung bình tuỳ thuộc tốc độ chạy xe yêu cầu mức độ nguy hiểm đoạn đ-ờng thiết kế nh- Bảng 1-2 d-ới theo quy trình 22 TCN - 278: Bảng 1-2: Yêu cầu độ nhám mặt đ-ờng Tốc độ chạy xe yêu cầu (Km/h) Hoặc mức độ nguy hiểm Chiều sâu rắc cát trung bình Htb (mm) V< 60 Htb  0,25 60 V < 80 Htb  0,35 80  V  120 Htb  0,45 §-êng qua địa hình khó khăn nguy hiểm (đ-ờng vòng quanh co, đ-ờng cong bán kính d-ới 150m mà không hạn chế tốc độ, đoạn có dốc dọc >5%, chiều dài dèc >100m Htb  0,80 Ghi chó B¶ng 1-2: Đối với đ-ờng cao tốc loại, cấp theo TCVN 5729 : 1997 đ-ờng cấp I, cấp II theo TCVN 4054 : 2005 (là đ-ờng chiều xe chạy có xe có giải phân cách giữa) trừ đoạn có cắm biển hạn chế tốc độ nên thiết kế lớp mặt tạo nhám đạt chiều sâu rắc cát trung bình Htb0,55mm Nếu biển báo hạn chế tốc độ tốc độ xe chạy yêu cầu lấy 1,25 lần tốc độ thiết kế t-ơng ứng với cấp hạng đ-ờng thiết kế (với định nghĩa tèc ®é thiÕt kÕ nh- ë mơc 3.5.1 TCVN 4054 : 2005) 1.3.5 VỊ ®é lón cho phÐp cđa kÕt cấu áo đ-ờng Trong tr-ờng hợp kết cấu áo đ-ờng đoạn đ-ờng qua vùng đất yếu có khả phát sinh độ lún lớn kéo dài phải bảo đảm yêu cầu thiết kế sau vỊ ®é lón cho phÐp : Sau thi công xong kết cấu áo đ-ờng, độ lún cố kết cho phép lại thời hạn 15 năm tính từ đ-a kết cấu áo đ-ờng vào khai thác sử dụng tim đ-ờng đ-ợc quy định Bảng 1-3 Bảng 1-3: Độ lún cho phép lại thời hạn 15 năm tim đ-ờng sau thi công xong kết cấu áo đ-ờng: Cấp hạng đ-ờng loại tầng mặt kết cấu áo đ-ờng Vị trí đoạn đắp đất yếu Gần mố cầu Chỗ có cống cống chui Các đoạn đắp thông th-ờng Đ-ờng cao tốc loại, đ-ờng cấp I, ®-êng cÊp II hc ®-êng cÊp III vïng ®ång b»ng đồi (tức cấp đ-ờng có tốc độ thiết kế từ 80Km/h trở lên) có tầng mặt loại cấp cao A1 10cm 20cm 30cm Đ-ờng cấp III cấp IV có tốc độ thiết kế từ 60Km/h trở lên có tầng mặt loại cấp cao A1 20cm 30cm 40cm Ghi chó B¶ng 1-3: - Độ lún kết cấu áo đ-ờng độ lún đ-ờng đắp đất yếu; - Độ lún lại phần lún ch-a hết sau làm xong kết cấu áo đ-ờng; độ lún lại độ lún tổng cộng dự báo đ-ợc thời hạn nêu trừ độ lún đà xảy qua trình kề từ bắt đầu thi công đắp làm xong kết cấu áo đ-ờng trên; - Chiều dài đoạn đ-ờng gần mố cầu đ-ợc xác định lần chiều dài móng mố cầu liền kề Chiều dài đoạn có cống thoát n-ớc cống chui qua đ-ờng d-ới đ-ợc xác định - lần bỊ réng mãng cèng hc bỊ réng cèng chui qua đ-ờng Đối với đoạn đ-ờng có loại tầng mặt cấp cao A1 nêu Bảng 1-3, độ lún lại thời hạn 15 năm kể từ làm xong áo đ-ờng v-ợt trị số quy định Bảng 1-3 cần phải có biện pháp xử lý đất yếu để giảm độ lún lại đạt yêu cầu Bảng 3-1 Đối với đ-ờng có tốc độ thiết kế từ 40Km/h trở xuống nh- đ-ờng thiết kế kết cấu áo đ-ờng mềm cấp cao A2 cấp thấp không cần đề cập đến yêu cầu độ lún cố kết lại thiết kế (Điều cho phép vận dụng để thiết kế kết cấu áo đ-ờng theo nguyên tắc phân kỳ ®-êng cÊp III trë xng nh- ®Ị cËp ë mơc 2.1.5 nhằm giảm chi phí xử lý đất yếu) 1.4 Nội dung công tác thiết kế áo đ-ờng mềm Công tác thiết kế áo đ-ờng mềm gồm nội dung chđ u sau: ThiÕt kÕ cÊu t¹o kÕt cấu áo đ-ờng: Nội dung chọn bố trí hợp lý lớp vật liệu phù hợp với chức yêu cầu tầng, lớp áo 10 Các mẫu phải đ-ợc chế bị với thực tế thi công tỷ lệ thành phần, độ chặt, độ ẩm khoan lấy mẫu vật liệu vừa đ-ợc rải lu lèn nh- thùc tÕ hiƯn tr-êng Th-êng víi mÉu ®Êt gia cè chất liên kết vô đ-ợc chế bị độ chặt lớn độ ẩm tốt nhất, mẫu bê tông nhựa thuờng chế bị với áp lực khoảng 30 Mpa trì áp lực phút Mẫu vật liệu gia cố chất liên kết vô phải ủ mạt c-a ẩm hàng ngày có t-ới n-ớc bảo d-ỡng truớc thí nghiệm (28 90 ngày), tr-ớc ép phải bÃo hoà mẫu cách ngâm chìm mẫu n-ớc 1-2 ngày dùng máy hút chân không Có thể dùng t-ơng quan thực nghiệm tích luỹ đ-ợc để suy từ trị số 28 ngày 90 ngày nh-ng phải l-u mẫu kiểm tra lại Mẫu bê tông nhựa vật liệu gia cố chất liên kết hữu phải đ-ợc bảo d-ỡng nhiệt độ phòng 16 tr-ớc thí nghiệm ép phải giữ nhiệt độ tính toán (quy định mục 3.1.4) 2,5 để đảm bảo toàn khối đạt đến nhiệt độ (giữ tủ nhiệt ngâm n-ớc có nhiệt độ cao nhiệt độ tính toán vài độ) Mẫu đem ép với chế độ gia tải lần Giữ áp lực p mẫu biến dạng lún ổn định, cụ thể đ-ợc xem ổn định tốc độ biến dạng 0,01mm/phút (trong phút) Sau dỡ tải đợi biến dạng phục hồi đạt đ-ợc ổn định nh- đọc thiên phân kế để xác định trị số biến dạng đàn hồi L Đối với vật liệu gia cố chất liên kết vô trị số mô đun đàn hồi thí nghiệm tính đ-ợc theo (B-1) phải giảm nhỏ vài lần (2-3 lần) thực tế vật liệu phát sinh khe nứt làm giảm hẳn khả phân bố tải trọng chúng chất l-ợng thi công đảm bảo nh- lúc chế bị mẫu Do kinh nghiệm thử thách nhiều năm kết cấu áo đ-ờng thực tế không dùng trị số mô đun đàn hồi thí nghiệm đ-ợc cao trị số Bảng C-2, trị số thí nghiệm nhỏ phải dùng trị số nhỏ Khi ép thử, vât liệu gia cố chất liên kết hữu nên dùng loại máy nén thủy lực có tốc độ gia tải nhanh (tạo tốc độ từ 50mm/phút trở lên để nhiệt độ mẫu không bị giảm gia tải) vật liệu gia cố chất liên kết vô dùng loại máy nén nào, kể máy nén kiểu đòn bẩy với tốc độ 3mm/phút Thử nghiệm phải làm víi tỉ mÉu tõ 3-6 mÉu (gia cè nhùa vµ bê tông nên làm mẫu) C.3.2 Xác định c-ờng ®é chÞu kÐo - n cđa vËt liƯu gia cè chất kết dính vô hữu (kể bê tông nhựa) đ-ợc thực với mẫu kiểu dầm với kích th-ớc không nhỏ 4x4x16 cm (chẳng hạn nh- dùng mẫu dài 25cm, rộng 30cm cao 35cm với khoảng cách đặt gối 20cm) Chế bị mẫu khuôn có bề dày 20mm Yêu cầu chế bị bảo d-ỡng với loại vật liệu khác giống nh- mẫu để thí nghiệm mô đun đàn hồi nêu mục C.3.1 (khuôn để đúc mẫu bê tông nhựa phải sấy nóng đến nhiệt trộn hỗn hợp) Mẫu phải chế bị với độ xác kích th-ớc mm, không bảo đảm độ xác phải loại bỏ tr-ớc thí nghiệm phải đo lại kích th-ớc mẫu th-ớc kẹp xác đến 0,1mm Thí nghiệm uốn mẫu cách đặt mẫu gối tựa 14 cm (1 gối cố định, gối di động) cự ly hai gối phải bảo đảm sai số d-ới 0,5mm Phần gối tiếp xúc với mẫu có dạng mặt trụ với bán kính 5mm Chất tải mẫu khắp bề ngang mẫu thông qua đệm thép có dạng mặt trụ bán kính 10 mm có dạng mặt phẳng dày mm Khi gia tải phải theo dõi độ võng đầm chuyển vị kế đặt ng-ợc d-ới lên đáy gối (để sau loại trừ đ-ợc biến dạng cục vật liệu gối) Tốc độ gia tải máy nén mm/phút với đất, đá gia cố chất liên kết vô 100200 mm/phút với bê tông nhựa phá hoại Riêng với bê tông nhựa vật liệu gia cố chất liên kết hữu toàn thời gian kể tíi lóc lÊy mÉu khái tđ nhiƯt (ë 10oC 15oC) để đem thí nghiệm đến thí nghiệm xong không đ-ợc 45 giây C-ờng độ chịu kéo uốn giới hạn Rku vật liệu đ-ợc xác định theo công thức: Rku 3.P.L 2b.h (C-2) đó: P tải trọng phá hoại mẫu; L khoảng cách hai gối tựa; b, h chiều rộng chiều cao mẫu C-ờng độ chịu kéo uốn đ-ợc xác định gần ph-ơng pháp ép chẻ theo 22 TCN 73 - 84 mẫu trụ tròn đ-ờng kính d chiều cao h: - Với loại vật liệu gia cố vô đúc mẫu theo dẫn tiêu chuẩn ngành 22 TCN 246 - 98 22 TCN 245 - 98 cỡ vật liệu hạt lớn 5mm dùng mẫu d=5cm h=5cm; - Với bê tông nhựa hỗn hợp gia cố nhựa dùng mẫu Marshall tiªu chuÈn d=101,6 mm ± 0,25mm, h=63,5mm ± 1,3mm MÉu đ-ợc chế bị bảo d-ỡng với yêu cÇu nh- víi mÉu 69 kÐo n råi Ðp víi tốc độ gia tải nh- mẫu kéo uốn kiểu dầm Theo cách này, c-ờng độ kéo uốn giới hạn đ-ợc tÝnh theo biÓu thøc sau: (C-3) Rku = Kn.Rc ®ã: Kn hƯ sè quan hƯ thùc nghiƯm gi÷a loại c-ờng độ: số liệu kinh nghiệm tích lũy đ-ợc tạm sử dụng Kn=1,6 2,0 vật liệu gia cố vô Kn = với vật liệu có liên kết hữu (cỡ hạt vật liệu lớn hệ số Kn nhỏ) Rc c-ờng độ ép chẻ đ-ợc xác định theo công thức: P (MPa) (C-4) Rc = K.dh Với P tải trọng ép chẻ mẫu bị nứt tách; d, h- Đ-ờng kính chiều cao mẫu; K – HƯ sè, lÊy b»ng 1,0 ®èi víi vËt liệu có chất liên kết hữu cơ, 2/đối với vật liệu có chất liên kết vô C.3.3 Xác định lực dính c hệ số góc ma sát vật liệu đ-ợc thí nghiệm phòng cách cắt phẳng theo mặt định tr-ớc thÝ nghiƯm nÐn trơc Víi vËt liƯu chøa cì hạt lớn nhỏ 40mm phải dùng khuôn đ-ờng kính 30cm (nếu có cỡ hạt lớn 40mm cho phép thay cỡ hạt từ 10-40mm theo khèi l-ỵng cã vËt liƯu) Th-êng chÕ mÉu trực tiếp khuôn theo yêu cầu giống nh- mẫu kéouốn nêu Với thí nghiệm nÐn trơc th-êng dïng mÉu trßn chiỊu cao gÊp đôi đ-ờng kính tùy theo cỡ hạt lớn Dmax (Dmax = 5mm dïng ®-êng kÝnh d=5cm, Dmax = 25mm dïng ®-êng kÝnh mÉu d=10cm, Dmax = 40mm dïng ®-êng kính mẫu d=15cm) Phải tiến hành thí nghiệm mẫu có trạng thái ẩm, nhiệt độ nh-ng chịu trị số tải trọng thẳng đứng khác (tải trọng lớn không v-ợt ứng suất xẩy áo đ-ờng) Dùng máy nén lắp thêm phụ tùng để cắt với tốc độ biến dạng không đổi khoảng 0,1 cm/phút Khi cắt, theo dõi biến dạng tr-ợt qua khoảng thời gian tốc độ biến dạng tăng vọt đọc áp lực kế để xác định trị số c-ờng độ chống cắt giới hạn Có trị số c-ờng độ chống cắt giới hạn t-ơng ứng với trị số tải trọng thẳng đứng khác nhau, xác định trị số lực dính c góc ma sát theo ph-ơng trình Coulomb: c + p.tgMPa) (C-5) đó: sức chống cắt giới hạn; p: áp lực thẳng đứng thí nghiệm cắt, MPa C.4 Thử nghiệm phòng để xác định trị số mô đun đàn hồi vật liệu hạt không sử dụng chất liên kết (cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên ) Để xác định áp dụng ph-ơng pháp ép lún có hạn chế nở hông nh- đất theo mục B.5.2 Phơ lơc B víi tÊm Ðp cøng cã ®-êng kính cm khuôn tròn có đ-ờng kính chiỊu cao 15  20cm (cã thĨ lỵi dơng dơng cụ làm thí nghiệm xác định CBR) Khi áp dụng ph-ơng pháp để xác định mô đun đàn hồi vật liệu hạt cần ý điểm sau: - Có thể tham khảo quy trình Đầm nén đất, đá dăm phòng thí nghiệm 22 TCN 333 - 06 (kể vật liệu hạt có chiếm hạt cỡ) quy trình Xác định số CBR đất, đá dăm phòng thí nghiệm 22 TCN 332 - 06 để chế bị mẫu ép thử đạt độ ẩm, độ chặt nh- thực tế thi công - Quá trình thử nghiệm thực gia tải cấp nh- nêu II.5.2 nh-ng cấp lớn p=0,5-0,6 MPa - Tính toán kết theo biểu thức B-8 dùng trị số tính theo B-8 làm trị số mô đun đàn hồi tính toán vật liệu loại (không nhân hệ số Kn=1,30 biĨu thøc B-7 nh- ®èi víi ®Êt nỊn) 70 PHơ LụC D : PHƯƠNG PHáP THử NGHIệM XáC ĐịNH MÔ ĐUN ĐàN HồI CủA ĐấT Và VậT LIệU áO Đ-ờng tr-ờng máng thí nghiệm D.1 Xác định thí nghiệm đo ép ép lớn Trong tr-ờng hợp mô đun đàn hồi đất vật liệu đ-ợc xác định theo công thức: E ð p.D(1  ì ) ; (MPa ) l (D-1) đó: l biến dạng hồi phục đo đ-ợc thực nghiệm t-ơng ứng với cấp t¶i träng p Khi thùc nghiƯm th-êng dïng p=0,5  0,6 MPa tr-ờng hợp đo ép mặt lớp vật liệu 0,20 0,25 MPa mặt đất D đ-ờng kính ép, ®iỊu kiƯn hiƯn cho phÐp dïng tÊm Ðp cøng đ-ờng kính từ 3040cm đất vật liệu (nếu có điều kiện nên dùng ép đ-ờng kính 76cm) hệ số Poisson, đ-ợc lấy 0,35 ®èi víi ®Êt nỊn; 0,25 ®èi víi vËt liƯu vµ 0,30 kết cấu áo đ-ờng Thời gian đo ép tiến hành thực nghiệm tr-ờng phải lúc kết cấu mặt đ-ờng vào trạng thái bất lợi ẩm nhiệt nh- nêu mục 3.1.5 Kết đo ép thời điểm khác năm có giá trị tham khảo; tr-ờng hợp muốn sử dụng đ-ợc kết cần kết hợp với thí nghiệm phòng theo cách h-ớng dẫn Phụ lục B Phụ lục C mẫu chế bị với trạng thái ẩm nhiệt bất lợi áp dụng hệ số quy đổi mùa bất lợi theo tiêu chuẩn ngành 22 TCN 251-98 Trong tr-ờng hợp sử dụng máng thí nghiệm tạo nên kết cấu thÝ nghiƯm gièng hƯt kÕt cÊu thùc tÕ vỊ vËt liệu bề dày tầng lớp công nghệ thi công nh-ng đồng thời lại tạo đ-ợc đất lớp vật liệu có trạng thái ẩm nhiệt bất lợi Trong máng thí nghiệm cấu tạo kết cấu áo đ-ờng hoàn chỉnh (gồm đất đủ lớp vật liệu) cấu tạo riêng đất, riêng vật liệu muốn thực nghiệm xác định mô đun đàn hồi riêng chúng Yêu cầu phải bảo đảm đồng cấu tạo lớp Trong tr-ờng hợp, máng thí nghiệm tối thiểu phải bảo đảm kích th-ớc mặt chiều sâu lần đ-ờng kính D ép Trên kết cấu áo đ-ờng cũ khai thác máng thí nghiệm có cấu tạo kết cấu áo đ-ờng hoàn chỉnh trình tự đo ép thực nghiệm đ-ợc tiến hành nh- sau: -Đo ép mặt áo đ-ờng để xác định biến dạng hồi phục kết cấu áo đ-ờng, từ xác định mô đun đàn hồi chung kết cấu theo công thức D-1 -Tiếp tục đo mô đun đàn hồi t-ơng ứng mặt lớp vật liệu áo đ-ờng khác cách đào bóc dần lớp để đo chiều dày lớp đo ép mặt lớp từ xuống d-ới Phải đào bóc mặt có kích th-ớc không đ-ợc nhỏ lần đ-ờng kính ép vị trí đặt ép lớn Cứ nh- cuối ép mặt đất -Từ xuống d-ới, áp lực đo ép lớn p giảm dần từ 0,50 MPa ép mặt áo đ-ờng 0,02- 0,025 MPa ép mặt đất -Biết chiều dày lớp, biết trị số mô đun đàn hồi t-ơng đ-ơng mặt áo đ-ờng mặt tầng lớp vật liệu áp dụng toán đồ 3.3.1 để tính ng-ợc trị số mô đun đàn hồi lớp vật liệu: mô đun đàn hồi đất đ-ợc xác định trực công thức D-1 Các thao tác đo ép thực nghiệm mặt lớp đ-ợc thực nh- sau: Tại chỗ đặt ép phải tạo sửa bề mặt cho thật phẳng để ép tiếp xúc tốt với đất vật liệu (có thể xoa lớp cát mỏng 1-2 mm, loại cát cho lọt qua lỗ sàng đ-ờng kính 0,5 mm) Sau bố trí kích thiết bị đo ép nh- sơ đồ Hình D-1 71 Hình D-1: Sơ đồ lắp đặt thiết bị đo ép tr-ờng máng thí nghiệm Kích đ-ợc đặt d-ới khung xe tải (hoặc dầm khung giá ép máng thí nghiệm) để truyền tải xuống ép Chuyển vị thẳng đứng đo cần đo độ võng Benkelman mà mũi đ-ợc đặt bàn ép (trong tr-ờng hợp kích phải đ-ợc đặt giá truyền tải có trụ đứng, giá Tải trọng ép đ-ợc đo áp lực kế Cũng đo chuyển vị thẳng đứng máy thủy bình xác Ni : 004 chuyển vị kế đặt bên gần mép ép (đặt đối xứng); tr-ờng hợp chuyển vị kế phải đ-ợc lắp dầm cøng cã gèi tùa xng nỊn c¸ch xa tÊm ép bánh xe khoảng cách không nhỏ 4D) Tr-ớc thử nghiệm phải chèn chặt bánh tr-ớc ô tô suốt thời gian thử nghiệm phải khóa chặt nhíp ô tô - Sau lắp đặt xong thiết bị nh- trên, tiến hành gia tải đến tải trọng p lớn giữ tải trọng phút dỡ tải chờ đến biến dạng hồi phục hết (b-ớc b-ớc gia tải chuẩn bị) - B-ớc vào thử nghiệm thức, việc gia tải đ-ợc thực với 3-4 cấp tải trọng p cấp cuối cùng, gia tải cấp, đợi biến dạng ổn định (tốc độ biến dạng không 0,02 mm/phút) lại dỡ tải đợi biến dạng hồi phục ổn định (tốc độ biến dạng nh- trên) ghi số dọc chuyển vị kế để tính trị số biến dạng hồi phục t-ơng ứng với tải trọng Sau tiếp tục gia tải dỡ tải cấp - Vẽ biểu đồ quan hệ biến dạng hồi phục tải trọng; đ-ờng biểu diễn quan hệ phải đ-ờng cong đều, điểm gẫy gần với đ-ờng thẳng - Tính trị số mô đun đàn hồi theo công thức D-1 Th-ờng đo ép thử nghiệm lần phạm vi 10-15 m đ-ờng có phạm vi 1-2 m máng thí nghiệm Sau tính trị số trung bình kết đo ép lần dùng làm trị số mô đun đàn hồi tính toán (Chênh lệch lần đo không đ-ợc 20%) D.2 Xác định ph-ơng pháp dùng cần đo võng Benkelman Có thể sử dụng ph-ơng pháp để đo độ võng đàn hồi trực tiếp d-ới bánh xe mặt kết cấu áo đ-ờng đất để từ tính trị số mô đun đàn hồi chung kết cấu áo đ-ờng mô đun đàn hồi đất theo chØ dÉn ë quy tr×nh 22 TCN 251 - 98 (kể phân đoạn đánh giá, cách đo, cách xử lý số liệu công thức tính mô đun đàn hồi) Ph-ơng pháp không áp dụng đ-ợc tr-ờng hợp sau: -Lớp mặt loại vật liệu rời rạc, dính kết nh- dá dăm n-ớc, cấp phối đá dăm, lớp mặt thấm nhập nhựa láng nhựa ch-a hình thành hoàn toàn (đá ch-a chìm hết vào nhựa); -Đất đ-ờng cát ch-a có lớp phủ đất dính 72 PHụ LụC E : C¸c vÝ dơ tÝnh to¸n E.1 VÝ dơ I: Thiết kế kết cấu áo đ-ờng có tầng mặt cấp cao A1 E.1.1 Số liệu ban đầu: thiết kế sơ kết cấu áo đ-ờng mềm phần xe chạy cho tuyến đ-ờng cấp II đồng xe, có dải phân cách có dải phân cách bên tách riêng dành cho xe đạp xe thô sơ Theo kết điều tra dự báo năm cuối thời hạn thiết kế 15 năm nh- Bảng E-1 với quy luật tăng tr-ởng xe trung bình năm q = 6% năm Bảng E-1: Dự báo thành phần xe năm cuối thời hạn thiết kế Loại xe Trọng l-ợng trục Pi (kN) Trục tr-ớc 1/ Xe loại 2/Xe buýt loại - Loại nhỏ - Loại lớn 3/ Xe tải loại - Nhẹ - Vừa - Nặng - Nặng Trục sau Số trục sau Số bánh cụm bánh trục sau Khoảng cách trục sau (m) L-ợng xe chiều ni (xe/ngày đêm) 1800 26,4 56,0 45,2 95,8 1 Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi - 500 50 18,0 25,8 48,2 45,2 56,0 69,6 100,0 94,2 1 Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi 1,40 1800 1250 600 200 E.1.2 Trình tự tính toán thiết kế: Tính số trục xe tính toán xe phần xe chạy sau quy đổi trục chuẩn 100 kN Theo cách quy đổi phần A.1.2 (Phụ lục A) xác định đ-ợc số trục xe tiêu chuẩn 100 kN cho chiều ngày đêm năm cuối thời hạn thiết kế (năm cuối thời kỳ khai thác Ntk=1637 trục/ngày đêm chiều) Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn xe Ntt Ntt = Ntk.fL Vì đ-ờng thiết kế có xe có dải phân cách nên theo 3.3.2 fL= 0,35 Vậy Ntt = 1637 x 0,35 = 573 (trục/làn.ngày đêm) TÝnh sè trơc xe tiªu chn tÝch lịy thêi hạn tính toán 15 năm Theo biểu thức (A-3) Phụ lục A tính đ-ợc: Ne [(1 0,06)15  1] 365.573  2,16.10 (trôc) 14 0,06(1  0,06) Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đ-ờng - Chọn móng đá dăm gia cố xi măng có c-ờng độ chịu nén theo 22 TCN 245 4Mpa móng d-ới cấp phối đá dăm loại I theo 22 TCN 334 - 06; - Tầng mặt lớp bê tông nhựa chặt loại I, tổng bề dày tối thiểu tầng mặt phải tuân thủ quy định mục 2.2.9: Nếu theo tổng số trục xe tiêu chuẩn tích lũy 15 năm xe Ne=2,16.106 tổng bề dày tối thiểu lớp bê tông nhựa phải 10 cm (Bảng 2.2 mục 2.2.9) chúng đ-ợc đặt lớp móng nửa cứng nên tối thiểu phải 12-18 cm nh-ng không nhỏ bề dày lớp móng nửa cứng; - Các đặc tr-ng tính toán đất lớp vật liệu xác định theo dẫn mục 3.4.6, 3.5.5, 3.4.7 3.6.4 đ-ợc tập hợp Bảng E-2 với cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm đ-ợc quy định mục 2.4.2 bề dày tối thiểu lớp kết cấu 73 Bảng E-2: Dự kiến cấu tạo kết cấu thiết kế đặc tr-ng tính toán lớp kết cÊu BỊ dµy líp (cm) Líp kÕt cÊu (tõ d-íi lên) - Đất sét độ ẩm t-ơng ®èi tÝnh to¸n 0,6 E (Mpa) TÝnh vỊ ®é TÝnh vỊ tr-ỵt Rku (Mpa) TÝnh vỊ kÐo n 42 - Cấp phối đá dăm loại II 18 250 250 250 - Cấp phối đá dăm loại I 17 300 300 300 - Đá dăm gia cố xi măng 14 600 600 600 0,8 - Bê tông nhựa chặt loại I (líp d-íi) 350 250 1600 2,0 - Bª tông nhựa chặt loại I (lớp trên) 420 300 1800 2,8 C (MPa) (®é) 0,032 24  TÝnh toán kiểm tra c-ờng độ chung kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi a/ Việc đổi tầng lớp từ d-ới lên đ-ợc thùc hiƯn theo biĨu thøc (3.5): 1  k t /  Etb '  E1    1 k  h E Víi k=h2 vµ t = E2 ; Kết tính đổi tầng nh- ë B¶ng E-3 1 B¶ng E-3: KÕt qu¶ tÝnh đổi tầng lớp từ d-ới lên để tìm Etb Líp kÕt cÊu Ei (MPa) hi (cm) E t = E2 h k = h2 Htb (cm) Etb’ (Mpa) 18 250 - Cấp phối đá dăm loại II 250 18 - Cấp phối đá dăm loại I 300 300 250 =1,200 17 17 18 =0,944 35 274 - Đá gia cố xi măng 600 600 274 = 2,189 14 14 35 =0,400 49 350 - Bê tông nhùa líp d-íi 350 350 350 =1,000 8 49 =0,163 57 350 - Bê tông nhựa lớp 420 420 350 =1,200 6 57 =0,105 63 356,3 H 63 H b/ XÕt ®Õn hƯ sè ®iỊu chØnh D Với D = 33 = 1,909 Tra Bảng 3.6 đ-ợc 1,206 Vậy kết cấu nhiều lớp đ-ợc đ-a kết cấu lớp với lớp dày 63 cm có mô đun đàn hồi trung bình Etbdc = Etb=356,3 x 1,206 = 429,6 (Mpa) c/ TÝnh Ech cđa c¶ kÕt cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1 Eo 42 H 63 = = 1,909; = dc 429.6 = 0,098 D 33 E tb 74 E Tõ tû sè trªn tra toán đồ Hình 3-1 đ-ợc Ech = 0,495; Vậy Ech= 429,6 x 0,495 = 212,6 Mpa d/ NghiÖm lại điều kiện (3-4) theo mục 3.4.1; phải có: Ech K dv cd E yc - - V× sè trơc xe tính toán ngày đêm xe 574 trục/ làn.ngày đêm nên tra Bảng 3-4 (nội suy Ntt= 500 Ntt= 1000) tìm đ-ợc Eyc =180 Mpa (lớn Eyc tối thiểu với đ-ờng cấp II theo Bảng 3-5 157 MPa) lấy Eyc = 180 MPa để kiểm toán Đ-ờng cấp II, xe nên theo Bảng 3-3, chọn độ tin cậy thiết kế 0,95, vậy, theo Bảng 3-2 xác định đ-ợc K cddv =1,17 K cddv Eyc=1,17 x 180 = 210,6 MPa Kết nghiệm toán: Ech= 212,6 > K dv cd E yc = 210,6 MPa Cho thÊy víi cÊu t¹o kÕt cÊu dù kiÕn bảo đảm đạt yêu cầu c-ờng độ theo tiêu chuẩn ®é ®µn håi cho phÐp TÝnh kiĨm tra c-ờng độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt đất a/ Tính Etb lớp kết cấu: - Việc đổi tầng hệ lớp đ-ợc thực nh- Bảng E-4 Bảng E-4: Kết tính đổi tầng lớp từ d-ới lên để tìm Etb Lớp kết cấu - Cấp phối đá dăm loại II - Cấp phối đá dăm loại I - Đá gia cố xi măng - Bê tông nhựa lớp - Bê tông nhựa lớp d-ới Ei (MPa) E t = E2 hi (cm) 250 h k = h2 Htb (cm) Etb’ (Mpa) 18 250 17 18 =0,944 35 274 18 300 300 250 =1,200 600 600 274 =2,189 14 14 35 =0,400 49 350 250 250 350 =0,714 8 49 =0,163 57 334,6 300 =0,897 334,6 6 57 =0,105 63 331,2 300 17 Ghi chó B¶ng E-4: trõ sè cã thể phép tính, số khác giống nh- Bảng E-3 H 63 - Xét đến hệ số ®iỊu chØnh (D =33 ) t-¬ng tù nh- tÝnh ë ®iĨm nªu trªn Do vËy : Etb= 1,206 x 331,2 = 399,4 MPa b/ Xác định ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây đất Tax: E1 Etb 399.4 H 63 D = 33 =1,909; E2 = Eo = 42 = 9,51; Theo biểu đồ Hình 3-3, với góc nội ma sát đất =24o ta tra đ-ợc Tax = 0,0113 Vì áp lực p mặt đ-ờng bánh xe tiêu chuẩn tính toán p = daN/cm2 = 0,6 MPa Tax= 0,0113 x 0,6 = 0,0068 MPa c/ Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng l-ợng thân lớp kết cấu áo đ-ờng gây đất Tav: Tra toán đồ Hình 3-4 ta đ-ợc av= -0,002 MPa d/ Xác định trị sè Ctt theo (3-8): 75 Ctt= C k1.k2.k3 - Theo B¶ng E-2: C = 0,032 MPa Theo mơc 3.5.4 cã k1 = 0,6; k2 = 0,8 v× sè trơc xe tính toán 574 trục/làn.ngày đêm < 1000 trục, k3 = 1,5 (đất sét) VËy Ctt = 0,032 x 0,6 x 0,8 x 1,5 = 0,023 MPa e/ Kiểm toán lại điều kiện tính toán c-ờng độ theo tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt nỊn ®Êt (biĨu thøc 3.7): tr Víi ®-êng cÊp II, độ tin cậy yêu cầu Bảng 3-3 0,95 theo Bảng 3-7 kcd =1,0 với trị số ax av tính đ-ợc ta cã: ax + av =0,0068 – 0,002 = 0,0048 MPa Ctt 0.023 = =0,023 MPa k tr cd KÕt kiểm toán cho thấy 0,0048 < 0,023 nên điều kiện (3.7) đ-ợc bảo đảm Tính kiểm tra c-ờng độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tông nhựa đá gia cố xi măng a/ Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tông nhựa theo biểu thức (3-10): - Đối với bê tông nhựa lớp d-ới: 1600x8+1800x6 12800+10800 h1=14 cm; E1 = = =1686 MPa 8+6 14 TrÞ sè Etb’ cđa líp mãng cÊp phèi đá dăm II, cấp phối đá dăm I đá gia cố xi măng Etb = 350 MPa (theo kết đà tính Bảng V -3) với bề dµy líp nµy lµ H’= 18+17+14 = 49 cm trị số phải xét đến hệ số điều chØnh  theo (3-7): H' 49 víi D =33 =1,485 tra Bảng 3- đ-ợc Vậy theo (3.7), Etbdc =1,1755 350 = 411,4 MPa 42 E E =0,43 VËy đ-ợc: Với nềndcđất =411.4 =0,102, tra toán đồ Hình 3-1 ®-ỵc ch.m E E dc tb tb Ech.m = 411,4 x 0,43 = 176,9 MPa Tìm ku đáy lớp bê tông nhựa lớp d-ới cách tra toán ®å H×nh 3.5 víi: H1 14 E1 1686 D =33 =0,424 ; Ech.m =176.9 =9,53 Kết tra toán đồ đ-ợc ku =1,50 với p = 0,6 MPa theo (3.11) ta cã:  ku =1,50 x 0,6 x 0,85 = 0,765 MPa - Đối với bê tông nhựa lớp trên: h1= 6cm; E1 = 1800 MPa trị số Etb lớp phía d-ới đ-ợc xác định nh- Bảng E-5: Bảng E-5: Tính đổi tầng lớp từ d-ới lên để tính Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) - Cấp phối đá dăm loại II 250 - Cấp phối đá dăm loại I 300 - - Đá gia cố xi măng Bê tông nhựa hạt trung 600 1600 E t = E2 hi (cm) h k=h2 Htb (cm) Etb’ (Mpa) 18 250 18 300 250 =1,200 17 17 18 =0,944 35 274 600 274 =2,189 14 14 35 =0,400 49 350 1600 350 =4,571 8 49 =0,163 57 456,3 76 H 57 XÐt ®Õn hƯ sè ®iỊu chØnh (D =33 = 1,727) ta cã Etbdc = 456,3 x 1,146 = 545,8 MPa m áp dụng toán đồ Hình 3-1 để tìm Ech đáy lớp bê tông nhựa hạt nhỏ: Với Enền ®Êt 42 H' 57 D = 33 = 1,727 vµ E dc = 545.8 = 0,077 tb Tra toán đồ Hình 3-1 ta đ-ợc Ech.m E dc tb m = 0,41 VËy cã Ech =0,41 x 545,8 = 223,8 MPa Tìm ku đáy lớp bê tông nhựa lớp bẳng cách tra toán đồ Hình 3.5 với E1 1800 H1 D =33 = 0,182; Ech.m = 223.8 = 8,043 Kết tra toán đồ đ-ợc ku =1,81 vµ víi p = 0,6 MPa Ta cã:  ku =1,81 x 0,6 x 0,85 = 0,923 MPa b/ Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bê tông nhựa theo biểu thức (3.9): - Xác định c-ờng độ chịu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa theo (3-12) K1 = 11,11 11,11 = 0,22 Ne 2,16.10   0,22 = 0,449 Theo mục 3.6.3 tr-ờng hợp lấy k2=1,0; Vậy c-ờng độ chịu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa lớp d-ới là: Rttku k1.k Rku = 0,449 x 1,0 x 2,0 = 0,898 MPa Và lớp BTN lớp là: Rttku k1.k Rku = 0,449 x 1,0 x 2,8 = 1,251 MPa - ku Kiểm toán điều kiện theo biểu thức (3.9) víi hƯ sè K dc =1,0 lÊy theo B¶ng 3-7 cho tr-ờng hợp đ-ờng cấp II ứng với độ tin cậy 0,95 Với lớp bê tông nhựa lớp d-ới  ku = 0,765 MPa < - 0,898 =0,898 MPa Với lớp bê tông nhựa hạt nhỏ ku = 0,923 MPa < 1,251 =1,251 MPa VËy kÕt cấu thiết kế dự kiến đạt đ-ợc điều kiện (3.9) hai lớp bê tông nhựa c/ Kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn đáy lớp móng đá gia cố xi măng - Đổi lớp phía (kể từ mặt lớp đá gia cố xi măng trở lên) lớp ta có: h1 = 6+8 = 14 cm 1600x8+1800x6 12800+10800 = =1686 MPa E1= 8+6 14 - m TÝnh Ech cđa c¸c líp phía d-ới lớp đá gia cố xi măng: theo kết Bảng E-5 có Etb = 274 Htb = 35 cm (của lớp cấp phối đá dăm) Xét thêm hệ số điều H 35 chỉnh (D =33 =1,061) ta cã Etbdc =274 x 1,114 = 305,25 MPa 77 m Tra toán đồ 3-1 để tìm Ech với H 35 EnỊn ®Êt 42 D = 33 = 1,061 E dc = 305.25 = 0,138 tb Tra toán đồ Hình 3-1 ta đ-ợc Ech.m Etbdc =0,38 Vậy có Echm =0,38 x 305,25 = 116 MPa T×m  ku đáy lớp gia cố xi măng cách tra toán đồ Hình 3.6 với 1686 E1 E 600 H1 28 D =33 =0,848 ; E  = 600 =2,81 vµ E  116  5,17 KÕt tra toán đồ đ-ợc ku =0,38 - Với p = 0,6 MPa, tÝnh øng suÊt kÐo uèn lín phát sinh đáy lớp đá gia cố xi măng theo biểu thức (3.11): ku = 0,38.0,6.0,85 = 0,1938 MPa - Kiểm toán theo điều kiện (3-9) với Rttku xác định theo (3-11_ hệ số c-ờng độ K cdku =1,0 (điều 3.6.1) (3-11) theo mục 3.6.3 xác định đ-ợc k1 2,86 0,575 (công thức 3.13) k2 = (2,16.106 )0 ,11 1; tõ ®ã: Rttku  k1.k Rku = 0,575 x 1,0 x 0,8 = 0,46 MPa Nh- vËy  ku =0,1938 < Rttku 0,46 = 0,46, kÕt cÊu dù kiÕn thiết kế bảo đảm đủ c-ờng độ theo tiêu K cdku 1,0 chuẩn chịu kéo uốn lớp đá gia cố xi măng Kết luận Các kết kiểm toán theo trình tự tính toán nh- cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm đ-ợc tất điều kiện c-ờng độ, cã thĨ chÊp nhËn nã lµm kÕt cÊu thiÕt kÕ E.2 Ví dụ II: Thiết kế kết cấu áo đ-ờng mềm cho đ-ờng cấp IV có hai xe, mặt ®-êng cÊp cao A2 E.2.1 Sè liƯu ban ®Çu Số liệu điều tra dự báo xe cộ Từ số liệu điều tra dự báo, theo cách quy đổi đà dẫn Phụ lục A đà tính đ-ợc số trơc xe tÝnh quy ®ỉi vỊ trơc 100 kN ë năm cuối thời kỳ khai thác (năm cuối thời hạn thiết kế) 226 trục/ngày đêm/ 2chiều Đất loại cát, có độ chặt đạt độ đầm nén K=0,95 độ ẩm t-ơng đối 0,65 (loại II chịu tác động nguồn ẩm) E.2.2 Trình tự tính toán thiết kế Tính số trục xe tiêu chuẩn tính toán xe phần xe chạy Ntt = Ntk.fL Vì đ-ờng thiết kế có xe nên theo 3.3.2 trị sè fL = 0,55 Do vËy: Ntt = 226 x 0,55=124 trục/ngày đêm.làn Chọn loại tầng mặt dự kiến cấu tạo kết cấu gồm lớp mặt loại láng nhựa lớp dày 2cm (theo 22 TCN 271), lớp móng cấp phối đá dăm loại I dày 16cm tầng móng d-ới cấp phối thiên nhiên loại A theo quy trình 22 TCN 304 - 03 dày 34cm Các đặc tr-ng tính toán đất lớp vật liệu xác định theo dẫn mục 3.4.6, 3.5.5, 3.4.7 3.6.4 đ-ợc tập hợp Bảng E-6 d-ới đây: 78 Bảng E-6: Dự kiến cấu tạo kết cấu thiết kế đặc tr-ng tính toán lớp kết cấu Lớp kết cấu (từ d-ới lên) - Bề dày lớp (cm) Mô đun đàn hồi E (Mpa) Tính độ võng TÝnh vỊ tr-ỵt 42 42 0,018 26 34 200 200 0,050 40 16 300 300 Đất cát, a=0,66, k=0,95 Cấp phối thiên nhiên loại A (22 TCN 304) Cấp phối đá dăm loại I (22 TCN 334) (độ) C (MPa) KiĨm tra c-êng ®é cđa kÕt cÊu dự kiến theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi a/ Đổi tầng lớp từ d-ới lên theo biÓu thøc (3.5) 1  kt / Etb ' E1 đ-ợc liệt kê Bảng E-7 k Bảng E-7: Tính đổi tầng lớp từ d-ới lên để tÝnh Etb’ Líp kÕt cÊu - CÊp phèi thiªn nhiªn 200 - Cấp phối đá dăm loại I 300 - L¸ng nhùa líp hi (cm) E t = E2 Ei (MPa) h k = h2 Htb (cm) 34 300 =1,500 200 Kh«ng tÝnh 16 16 34 = 0,471 Etb’ (Mpa) 34 200 50 229 52 H 50 b/ XÐt ®Õn hƯ sè ®iỊu chØnh (D =33 )=1,17) ta cã Etbdc = 229 x 1,17 = 268,2 MPa c/ Tính mô đun đàn hồi chung Ech kết cấu cách sử dụng toán đồ Hình 3-1: H 50 Eo 42 D =33 = 1,515 vµ E dc 268,2 0,157 tb Tra toán đồ Hình 3-1 đ-ợc E ch = 0,53 Vậy Ech=0,53 x 268,2 =142,2 MPa E1 d/ Theo mơc 3.4.1, nghiƯm l¹i ®iỊu kiƯn (3.4): Ech  K dv cd E yc - Vì số trục xe tính toán 124 trục /làn.ngày đêm nên tra Bảng 3-4 đ-ợc Eyc=125 MPa (nội suy Ntt = 100 Ntt = 200 t-ơng ứng với tầng mặt cấp cao A2) Trị số lớn Eyc tối thiểu Bảng toihieu = 100 MPa) Vậy lấy Eyc=125 MPa để kiểm toán 3-5 ( E yc - Víi ®-êng cÊp IV, chän ®é tin cËy thiÕt kÕ b»ng 0,90 (theo B¶ng 3-3), vËy tra Bảng 3-2 tìm đ-ợc hệ số c-ờng độ t-ơng ứng Kcd=1,1 Vậy kết kiểm toán là: Ech = 142,2 > 1,1 x 125 =137,5 79 Điều cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm đạt yêu cầu c-ờng độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép (không giảm đ-ợc 1-2 cm móng d-ới; nhiên cần phải đợi kết kiểm toán với tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt điều chỉnh bề dày thể) Kiểm tra c-ờng độ theo tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt đất: Theo kết tính Bảng E-7, sơ đồ tính đà đ-ợc đ-a toán lớp với lớp có Etbdc =285 MPa dày 50 cm ®Êt cã Eo=42 MPa, c=0,018 MPa vµ =26o ViƯc tÝnh toán đ-ợc tiếp tục nhd-ới đây: a/ Xác định ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán có p=0,6 MPa D=33 cm gây đất theo toán đồ Hình 3-3 có: E1 E dc 268,2 H 50 = = 1,515 vµ  tb   6,39 D 33 E2 Eo 42 ; Vậy tra toán đồ Hình 3-3 đ-ợc: Tax 0,021 p Vậy tìm đ-ợc ax= 0,021 x 0,6 = 0,0126 MPa b/ Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng l-ợng thân lớp kết cấu áo đ-ờng gây đất Tra toán đồ Hình 3-4 với = 26o H=50 cm, ta đ-ợc: av = - 0,0012 MPa c/ Xác định trị số ctt theo (3.8) Ctt = c.k1.k2.k3 - Theo Bảng E-6 đất nỊn cã c=0,018 MPa - Theo mơc 3.5.4 cã k1=0,6, k2 = 0,8 (Bảng 3-8) k3=1,5 Vậy ctt = 0,018 x 0,6 x 0,8 x 1,5 = 0,01296 MPa d/ Kiểm toán lại theo (3.7) điều kiện c-ờng độ chịu cắt tr-ợt - Với đ-ờng cấp IV, yêu cầu độ tin cậy thiết kế theo Bảng 3-3 0,90; từ theo Bảng 3-7 tìm đ-ợc hệ số c-ờng độ cắt tr-ợt t-ơng ứng kcdtr =0,94 kết kiểm toán theo (3.7) nh- sau: ax +av = 0,0126 – 0,0012 = 0,0114 MPa nhá h¬n ctt 0,01296   0,01378MPa tt K cd 0,94 Nh- theo điều kiện đất có đủ khả chống cắt tr-ợt Kiểm toán c-ờng độ theo tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt lớp cấp phối thiên nhiên: a/ Xác định mô đun đàn hồi chung Ech.m trªn líp cÊp phèi thiªn nhiªn h 34 E 42 - Víi D1 = 33 = 1,03 vµ Eo = 200 = 0,21 E ' Tra toán đồ Hình 3-1 đ-ợc Ech = 0,52 Vậy Ech = 0,52 x 200 = 104 MPa H 34 - XÐt ®Õn hƯ sè ®iỊu chØnh (D =33 =1,03) ®ã  VËy Echm =ch’= 1,11 x 104 = 115,5 MPa b/ Tính ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán có p=0,6 MPa D=33 cm gây lớp móng cấp phối thiên nhiên Theo kết tính trên, sơ đồ tính đ-ợc đ-a hệ hai lớp để áp dụng toán đồ Hình 3.2 gồm lớp lớp cấp phối đá dăm có E1=350 MPa dày 16 cm, phía d-ới lớp bán không gian có E2=115,5 MPa, H 16 E 300 c=0,05 MPa vµ = 40o Do vËy víi = 40o, D =33 =0,485 vµ E1 = =2,60 tra toán đồ Hình 3-2 115,5 80 đ-ợc Tax à =0,065; từ tìm đ-ợc Tax =0,065 x 0,6 = 0,0390 MPa p c/ Tính ứng suất cắt hoạt động trọng l-ợng thân lớp cấp phối đá dăm dày 16cm lớp móng d-ới cấp phối thiên nhiên tra toán đồ Hình 3-4 đ-ợc av = -0,0013 MPa d/ Xác định trị số ctt lớp móng cấp phối thiên nhiên: T-ơng tự nh- ®èi víi nỊn ®Êt cã k1= 0,6, k2=0,8 vµ k3=1,5 VËy: ctt= 0,05 x 0,6 x 0,8 x 1,5 = 0,036 MPa e/ Kiểm toán theo điều kiện (3-7) với hệ số c-ờng độ cắt tr-ợt kcdtr =0,94 t-ơng ứng với độ tin cậy yêu cầu 0,9 ta cã: ax +av =0,0390 – 0,0013 = 0,0377 MPa nhá h¬n ctt 0,036   0,0383MPa Nh- vËy theo ®iỊu tt K cd 0,94 kiƯn nµy líp mãng cÊp phối thiên nhiên gần nh- vừa đủ khả chống cắt tr-ợt Kết luận chung Các kết kiểm toán theo trình tự nh- cho thấy kết cấu áo đ-ờng dự kiến bảo đảm đ-ợc điều kiện yêu cầu c-ờng độ, có điều kiện thừa c-ờng ®é nh-ng cã ®iỊu kiƯn chØ võa ®đ c-êng ®é Vậy chấp nhận kết cấu làm kết cấu áo ®-êng thiÕt kÕ 81 PHơ LơC F : BiĨu thøc giải tích gần tính mô đun đàn hồi Ech ứng suất kéo uốn đơn vị ku hệ hai lớp F.1 Biểu thức giải tích gần tính mô đun đàn hồi Ech F.1.1 Công thức gần Toán đồ Hình 3-1 đ-ợc thể gần công thức Bacberơ tính mô đun đàn hồi chung Ech hệ bán không gian đàn hồi lớp nh- d-ới đây: Ech = 1,05.E E 1 E1 H  4.  D E   o   E1  ;  0,67 (F-1) Eo E1 Các ký hiệu công thức ký hiệu sơ đồ tính toán đồ Hình 3-1 đó: Ech - mô đun đàn hồi chung hệ hai lớp; Eo - mô đun đàn hồi đất bán không gian vô hạn; E1 - mô đun đàn hồi lớp kết cấu áo đ-ờng có bề dày H; D - đ-ờng kính vệt bánh xe tính toán F.1.2 Sai số phạm vi sử dụng công thức F-1 Theo kết tính thử công thức F-1 cho kÕt qu¶ tÝnh Ech cđa hƯ hai líp sai khác với kết tra toán đồ Hình 3-1 khoảng 5-10% Do việc tính toán c-ờng độ kết cấu áo đ-ờng mềm tiêu chuẩn dựa vào cách tra toán đồ Hình 3-1 Chỉ tr-ờng hợp kết cấu áo đ-ờng có chiều dày lớn (H/D >2) đ-ợc dùng công thức F-1 Muốn biết Ech tÝnh theo c«ng thøc F-1 cã xu h-íng nhá hay lớn trị số Ech tra theo toán ®å ta cã thĨ võa tÝnh thư theo F-1 võa tra toán đồ Hình 3-1 với cặp biến số H/D = 2.0 vµ Eo/E=a dù kiÕn thiÕt kÕ, tõ ®ã tù ph¸n ®o¸n ®¸nh gi¸ suy cho tr-êng hợp H/D>2.0 Ví dụ với H/D=1,909, Eo/E1=0,098 kết tra toán đồ đ-ợc Ech/E1=0,49 tính theo F-1 đ-ợc Ech/E1 =0,450, tức Ech tính theo công thức cho kết nhỏ theo toán đồ gần 8% F.2 Biểu thức giải tích gần để tính ứng suất kéo uốn đơn vị ku Để tiện cho việc tính toán máy tính, Liên Xô (cũ) đà có sử dụng biểu thức giải tích d-ới để mô tả gần toán đồ Hình 3-5 Hình 3-6 F.2.1 Tính ứng suất kéo uốn đơn vị cho lớp tầng mặt (mô tả gần toán đồ Hình 3-5) D h E h ;  ku = (1  acrtg td ).acrtg2 h td D  D E ch.m  (F-2) C¸c ký hiƯu (F-2) cã ý nghĩa nh- mục 3.6.2 nh- sơ đồ tính toán toán đồ 3-5 Riêng ký hiệu htđ đ-ợc tính theo công thức (F-3): htđ = 1,1.h E1 E ch.m ; (F-3) F.2.2 TÝnh øng suất kéo uốn đơn vị ku lớp móng vật liệu liền khối (mô tả gần toán đồ Hình3-6) 82 ku 0,185 E1  E D 1,29.    0,203  0,283 E1 h   E2   =  ; E3 9,3  0,83 E2 (F-4) C¸c ký hiệu (F-4) có ý nghĩa nh- đà nêu sơ đồ tính toán toán đồ Hình 3-6 Khi sử dụng biểu thức (F-2) (F-4) nên đối chiếu lại với kết tra toán đồ để đánh giá mức độ sai số mắc phải, từ tự tổng kết đ-a hệ số điều chỉnh cÈn thiÕt 83 ... A1 10 12 50 10 0 200 500 10 00 2000 5000 7000 13 3 14 7 16 0 17 8 19 2 207 2 24 235 13 5 15 3 2 04 218 235 253 CÊp cao A2 91 110 12 2 CÊp thÊp B1 64 82 94 CÊp cao A1 12 7 14 6 16 1 17 3 19 0 10 3 12 0 13 3 14 6 16 3... truyền xu? ?ng Đ-? ?ng có nhiều xe n? ?ng ch? ??y nh- đ-? ?ng cao tốc, cấp I, cấp II đ-? ?ng chuyên1 d? ?ng d? ?ng CHuang Quy ?finh chungtrị số lớn Trong TCVN 40 54 : 2005 ë môc 7 .1. 2 .1 khu vùc đ-ợc xác định chung 80cm... Loại t? ?ng mặt kết cấu áo đ-? ?ng thiết kế Loại đ-? ?ng cấp đ-? ?ng Cấp cao A1 Đ-? ?ng ô tô - Đ-? ?ng cao tốc cÊp I - 18 0 (16 0) 16 0 ( 14 0) 14 0 (12 0) 13 0 (11 0) §-? ?ng cÊp II §-? ?ng cÊp III §-? ?ng cÊp IV Đ-? ?ng cấp

Ngày đăng: 20/12/2022, 15:36

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w