Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Thiết kế nền mặt đường và công trình trên đường: Chương 1 - ThS. Vũ Văn Nhân trình bày về thiết kế cấu tạo nền đường; Ổn định của nền đường trên sườn dốc; Nền đường đắp trên đất trên đất yếu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây.
THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG & CƠNG TRÌNH TRÊN Đ ƯỜ NG GIẢNG VIÊN: ThS. VŨ VĂN NHÂN NỘI DUNG TÍN CHỈ • CHƯƠNG 1. THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG • CHƯƠNG 2. CHẾ ĐỘ THỦY NHIỆT NỀN ĐƯỜNG • CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CHỐNG ĐỠ VÀ PHỊNG HỘ NỀN ĐƯỜNG • CHƯƠNG 4. CẤU TẠO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG • CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM • CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG • CHƯƠNG 7. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MẶT VÀ THOÁT NƯỚC NGẦM CHƯƠNG THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG Bậc I Bậc II Bậc III CHƯƠNG 1. THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG 1.1. Thiết kế cấu tạo nền đường Biết được: II.1. Phân tích làm rõ được các yêu cầu I.1. Các yêu cầu cơ bản của nền đường cơ bản đối với nền đường I.2. Cấu tạo cơ bản của nền đường trong II.2. Nắm được giải pháp cấu tạo nền các trường hợp thông thường ( vật đường trong các trường hợp đặc liệu cấu tạo, độ dốc mái taluy) biệt I.3. Các phương pháp gia cố mái taluy nền đường III.1. Liên hệ được thực tế các hiện tượng hư hỏng của nền đường, ngun nhân và giải pháp khắc phục 1.2. Tính tốn ổn định nền đường Biết được: I.1. Các trường hợp kiểm tốn ổn định nền đường I.2. Ngun lý chung của các phương pháp kiểm tốn II.1. Trình bày được các bài tốn kiểm tốn ổn định các trường hợp cụ thể II.2. Phân tích được các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định trong các trường hợp tính tốn III.2. Các giải pháp đảm bảo ổn định nền đường và giải pháp xử lý mất ổn định nền đường 1.3. Nền đường đắp trên đất yếu và độ lún của nền đắp I.1. Nhớ được các phương pháp kiểm tốn ổn định nền đắp trên đất yếu. II.1. Hiểu được thế nào là đất yếu II.2. Trình bày được các phương pháp kiểm tốn ổn định II.3. Trình bày được phương pháp tính tốn độ lún nền đắp II.4. Hiểu được các thơng số tính tốn và phương pháp xác định các thơng số III.3. Vận dụng tính tốn ổn định nền đắp trên đất yếu và độ lún của nền đắp cho bài tốn cụ thể THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG 1.1 THIẾT KẾ CẤU TẠO NỀN ĐƯỜNG 1.1.1.Tác dụng đường: + Khắc phục địa hình tự nhiên tạo nên một tuyến đường đáp ứng được điều kiện chạy xe an toàn, êm thuận, kinh tế + Cùng với áo đường chịu tác dụng của tải trọng xe chạy → Đóng vai trị quyết định đến sự ổn định của cơng trình đường 1.1.2 u cầu đường: + Nền đường phải đảm bảo ln ln ổn định tồn khối + Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG 1.1.3. Các ngun nhân gây phá hoại nền đường: •Nguồn ẩm •Điều kiện địa chất – thủy văn •Tác dụng của tải trọng •Thiết kế & Thi cơng khơng đảm bảo 1.1.4. Các ngun tắc thiết kế nền đường: Phải đảm bảo khu vực tác dụng của nền đường ln đạt được các u cầu sau: + Khơng bị q ẩm và khơng chịu ảnh hưởng các nguồn ẩm bên ngoài + 30 cm trên cùng phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu bằng 8 đối với đường cấp I, II; bằng 6 đối với các cấp khác; + 50 cm tiếp theo phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG Hạn chế tác hại xấu đến mơi trường và cảnh quan: + Hạn chế phá hoại thảm thực vật sườn taluy; + Hạn chế phá hoại cân bằng tự nhiên, tránh đào sâu, đắp cao. Gặp địa hình hiểm trở nên so sánh nền đường với các phương án cầu cạn, hầm; + Trên sườn dốc q 50% nên xét phương án tách thành hai nền đường độc lập; Cao độ đáy áo đường phải cao hơn mực nước ngầm tính tốn (hay mực nước đọng thường xun) theo qui định Loại đất đắp nền đường Số ngày liên tục duy trì mức nước trong 1 năm Từ 20 ngày trở lên Dưới 20 ngày Cát bụi, cát nhỏ, cát pha sét nhẹ 50 30 Cát bột, cát pha sét nặng 70 40 Cát pha sét bụi 120 – 80 50 Sét pha cát bột, sét pha cát nặng, sét béo, sét nặng 100 – 120 40 THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG 1.1.5. Độ chặt đầm nén nền đường Độ chặt k Loại cơng trình Độ sâu tính từ đáy áo đường xuống, cm Khi áo đường dày trên 60cm 30 0,98 0,95 Khi áo đường dày dưới 60cm 50 0,98 0,95 0,95 0,93 cho đến 80 0,93 0,90 30 0,98 0,95 Nền đắp Bên dưới chiều sâu kể trên Đất mới đ ắp Đất nền tự nhiên*) Nền đào và nền không đào không đắp (đất nền tự nhiên)**) Đường ôtô từ cấp I đến cấp IV Đường ôtô cấp V, cấp VI 1.1.6. Cấu tạo nền đường và đ ng nền 30 80 ất xây dự 0,93 đường: 1.1.6.1. Cấu tạo của nền đường: 1/1.5 * Cấu tạo nền đường đắp: h h Khi chiều cao TALUY đắp 12 m Đất loại dính hoặc kém dính nhưng ở trạng thái chặt vừa đến chặt 1 : 1,0 1 : 1,25 Đất rời 1 : 1,50 1 : 1,75 Đá cứng phong hoá nhẹ 1 : 0,3 1 : 0,5 Đá cứng phong hoá nặng 1 : 1,0 1 : 1,25 Đá loại mềm phong hoá nhẹ 1 : 0,75 1 : 1,0 Đá loại mềm phong hoá nặng 1 : 1,00 1 : 1,25 NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU Fr là nhân tố xét đến ảnh hưởng về sức cản của bấc thấm L: Chiều dài tính tốn của bấc thấm (m) (Nếu thốt nước 1 hướng thì L là chiều sâu cắm bấc, nếu thốt nước 2 hướng thì bằng một nửa chiều sâu cắm bấc) qw: khả năng thốt nước của bấc thấm Trong tính tốn tùy theo loại đất yếu mà người ta lấy tỉ sơ kh/qw = 0,0001 0,1 (m ) ĐỐI VỚI GIẾNG CÁT Fr = Fs=0 NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU 1.3.3. Tính tốn ổn định cường độ nền đắp trên đất yếu: 1.3.3.1. Phương pháp giả thiết đất là mơi trường biến dạng tuyến Ntính ền đất sẽ ổn định nếu ứng suất b z x 2 cos ( ( z 2 sin x )2 zx kg/cm L/2 a z ( z, x, zx) gây ra trong đất yếu tại mọi điểm khơng đủ tạo nên biến dạng dẻo tại điểm đó Xét điểm M bất kì, có các quan hệ sau: x x z Sơ đồ tính tốn ưs đất yếu tác dụng tải trọng đắp ) sin cos + 1, 2: ứng suất chính tại điểm M (tra theo các sơ đồ tải trọng khác nhau –Sổ tay TKĐ ôtô T1) + , : ưs pháp và ưs tiếp trên một hướng bất kỳ qua M, hợp với Sơ đồ quy đổi tải trọng đắp bố trí điểm kiểm tra ổn định NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU Điều kiện để tại điểm M bất kì khơng phát sinh biến dạng dẻo: ≤ tg + c (*) Hệ số ổn định: K = ( tg + c)/ = f ( 1, 2 , ) ≥ 1 Để tìm Kmin (tìm hướng nguy hiểm nhất) giải phương trình: dK d Từ đó tìm ra , thay vào biểu thức K xác định được Kmin, xác định trị sô Kmin ở mọi điểm trong đất yếu ta vẽ được các đường đẳng Kmin Vùng xuất hiện Kmin là vùng có phát sinh biến dạng dẻo Nếu vùng biến dạng dẻo thỏa mãn điều kiện R≤ B/2 thì nền đắp vẫn có thể ổn định, không NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU * Một số chú ý Khi xét đến tải trọng ơtơ, quy đổi tải trọng xe chạy trên đường thành tải trọng phân bố đều trên cả bề rộng nền đường có chiều cao htd: htd nG d BL Khi kiểm tra Kmin, nên tiến hành kiểm tra các điểm nằm trên trục tim nền đắp trước, nếu tại các điểm đó có Kmin ≥ 1 thì nền đắp chắc chắn sẽ ổn định. max xác định như sau: b kg/cm2 L/2 a z Tại các điểm này, trị số x x z NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU * Một số chú ý Nếu đất yếu có rất nhỏ thì Kmin = c/ max , trong phạm vi các nền đắp thơng thường hay gặp trong thực tế thường có max= (0,270,33)p do vậy ta có pgh = đHgh 3c (pghtải trọng nền đắp giới hạn;Hghchiều cao nền đắp giới hạn; đdung trọng đất đắp) Thay các biểu thức cân bằng giới hạn: 12 ; ; vào (*) và tìm d /d =0, ta tìm được điều kiện Hay viết dưới dạng a ≤ c; với a là ứng suất cắt hoạt động Trường hợp có xét đến ứng suất do trọng lượng bản thấn lớp đất yếu tính đến vị trí tính tốn thì điều kiện ổn định sẽ là: a oztg ≤ c; với o là dung trọng đất yếu, z là chiều sâu lớp đất yếu tính đến vị trí tính tốn NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU 1.3.3.2. Phương pháp Prăngđơ Taylo Căn cứ vào kết quả thực nghiệm ép đất dưới tấm ép cứng, Prăngđơ cho rằng: khi tải trọng hình băng chữ nhật phân bố đều p đạt đến pgh thì đất yếu sẽ bị phá hoại và trượt theo mặt trượt ABCD hoặc A’BC’D’ Prăngđơ xác định được trị số pgh: Để xét đến trọng lượng bản thân của khối đất trượt, Taylo điều chỉnh cơng thức * Nếu = 0 thì pgh = 5,14c (kém an tồn hơn) * Đất yếu dưới nền đắp phải có một bề dày nhất định thì mới có thể phát sinh mặt trượt giả thiết, vì vậy pp này chỉ sử dụng khi Hđy ≥1,5B (BChiều rộng đáy NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU 1.3.3.3. Phương pháp L.K.Iugenxon Phương pháp này thương sử dụng cho trương hợp bề dày lớp đất yếu tương đối mỏng, Hđy ≤0,5B Vì tầng đất yếu mỏng nên khi phá hoại khơng hình thành mặt trượt được mà biến dạng dẻo sẽ bao trùm tồn bộ bề dày đất yếu trong phạm vi dưới nền đắp và đất yếu sẽ bị đẩy trồi sang hai bên K.Iugenxon đã tính tốn được pgh trường hợp tải trọng phân bố dạng tam giác, với các giả thiết sau: + Cường độ đất chỉ phụ thuộc c, =0 + Lớp đất cứng phía dưới đất yếu ln song song với đáy nền đắp + Đất dưới đáy nền đắp bị đẩy trồi nhưng khơng thay đổi thể tích K.Iugenxon xác định được trị số pgh: Mặt trượt Đất sụt lấp đường Trượt taluy đào Trượt ta luy đắp Trồi Trượt trồi trên nền đất yếu Sụt lở ta luy Trượt trên sườn dốc Sụt trên nền đất TRƯỢT TALUY ĐẮP TRƯỢT TALUY ĐÀO SỤT LỞ TALUY SỤT NỀN ĐƯỜNG NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU Xác định trị số zi Sử dụng toán đồ J.O.Osterberg i z = I.q q: tải trọng đắp phân bố trên 1m dài của nền đường I: Hệ số tra theo toán đồ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU Độ cố kết đạt tuỳ thuộc vào nhân tố Tv; Uv = f (T) ... • CHƯƠNG? ?1. THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG • CHƯƠNG 2. CHẾ ĐỘ THỦY NHIỆT NỀN ĐƯỜNG • CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CHỐNG ĐỠ VÀ PHỊNG HỘ NỀN ĐƯỜNG • CHƯƠNG 4. CẤU TẠO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG • CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM ... toán ổn định? ?nền? ? đắp? ?trên? ?đất yếu và? ?độ lún của? ?nền? ? đắp cho? ?bài? ?toán cụ thể THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG 1. 1 THIẾT KẾ CẤU TẠO NỀN ĐƯỜNG 1. 1 .1. Tác dụng đường: + Khắc phục địa hình tự nhiên tạo nên một tuyến? ?đường? ?... 1. 1.6. Cấu tạo? ?nền? ?đường? ?và? ?đ ng? ?nền? ? 30 80 ất xây dự 0,93 đường: 1. 1.6 .1. Cấu tạo của? ?nền? ?đường: 1/ 1.5 * Cấu tạo? ?nền? ?đường? ?đắp: h h Khi chiều cao TALUY đắp