Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Nghiên cứu sử dụng cát đỏ Bình Thuận và tro bay nhiệt điện Vĩnh Tân làm móng và mặt đường giao thông nông thôn khu vực duyên hải Nam Trung Bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI VŨ HỒNG GIANG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT ĐỎ BÌNH THUẬN VÀ TRO BAY NHIỆT ĐIỆN VĨNH TÂN LÀM MĨNG VÀ MẶT ĐƢỜNG GIAO THƠNG NƠNG THƠN KHU VỰC DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI VŨ HỒNG GIANG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT ĐỎ BÌNH THUẬN VÀ TRO BAY NHIỆT ĐIỆN VĨNH TÂN LÀM MÓNG VÀ MẶT ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN KHU VỰC DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ Ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 9.58.02.05 Chun ngành : Xây dựng đƣờng ô tô đƣờng thành phố LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS TS Bùi Xuân Cậy PGS TS Nguyễn Thanh Sang HÀ NỘI - 2021 i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Hà Nội, tháng 01 năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nghiên cứu kết luận trong Luận án trung thực Trong luận án có sử dụng số tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo quy định Tác giả Luận án Vũ Hoàng Giang ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu học tập trƣờng đại học Giao thông vận tải, Nghiên cứu sinh (NCS) hoàn thành luận án “Nghiên cứu sử dụng cát đỏ Bình Thuận tro bay nhiệt điện Vĩnh Tân làm móng mặt đƣờng giao thơng nơng thơn khu vực duyên hải Nam Trung Bộ” Để hoàn thành đƣợc luận án này, NCS xin trân trọng cảm ơn sâu sắc đến hai thầy giáo trực tiếp hƣớng dẫn GS.TS Bùi Xuân Cậy, PGS.TS Nguyễn Thanh Sang tận tình giúp đỡ, định hƣớng nghiên cứu truyền đạt kiến thức nhƣ cung cấp tài liệu quí, hỗ trợ trực tiếp thực nghiệm suốt trình học tập, nghiên cứu, hoàn thiện Luận án NCS xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến thầy, cô khoa cơng trình, mơn Đƣờng bộ, phịng thí nghiệm mơn vật liệu xây dựng, phịng thí nghiệm trƣờng đại học giao thông vận tải tạo điều kiện cho NCS đƣợc nghiên cứu, học tập, thực nghiệm suốt trình thực Luận án NCS xin gửi làm cảm ơn trân trọng đến Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, thầy cô môn Đƣờng tạo điều kiện giúp đỡ trình hƣớng dẫn nghiên cứu, thực thủ tục bảo vệ chuyên đề, hội thảo bảo vệ cấp Luận án NCS chân thành cảm ơn bạn học khố, nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học nhiệt tình chia sẻ kinh nghiệm kiến thức quý báu, hỗ trợ giúp tiến hành thực nghiệm, hoàn thành luận án Hà Nội, 01/2021 iii A MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 Tính cần thiết Luận án Mục đích nghiên cứu Phạm vi đối tƣợng nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc Luận án CHƢƠNG TỔNG QUAN ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN KHU VỰC DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ 1.1 Tổng quan đƣờng giao thông nông thôn 1.1.1 Khái niệm đƣờng giao thông nông thôn 1.1.2 Một số yêu cầu kĩ thuật đƣờng giao thông nông thôn 1.1.3 Nguyên tắc thiết kế xây dựng đƣờng giao thông nông thôn 1.1.4 Các dạng kết cấu móng, mặt đƣờng giao thơng nơng thơn 10 1.2 Thực trạng GTNT nƣớc khu vực Nam Trung Bộ 14 1.2.1 Đặc điểm vùng nam trung Bộ 14 1.2.2 Giao thông nông thôn khu vực 15 1.3 Tình hình sử dụng vật liệu làm đƣờng giới Việt Nam 19 1.3.1 Trên giới 19 1.3.2 Ở Việt Nam 26 1.4 Định hƣớng nghiên cứu Luận án 30 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 31 CHƢƠNG 33 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CƢỜNG ĐỘ CỦA VẬT LIỆU GIA CỐ CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ VÀ BÊ TƠNG HẠT NHỎ 33 2.1 Cơ sở lý thuyết độ chặt 33 2.2 Lý thuyết sở chất kết dính vật liệu gia cố 36 2.3 Sự hình thành cƣờng độ đất gia cố vôi 39 2.4 Sự hình thành cƣờng độ lớp vật liệu gia cố xi măng 40 2.5 Nghiên cứu hình thành cƣờng độ đất gia cố xi măng kết hợp tro bay 41 2.6 Nguyên tắc hình thành cƣờng độ thiết kế cấp phối bê tông hạt nhỏ 44 2.7 Một số tiêu yêu cầu cấp phối, đất, cát gia cố chất kết dính vơ bê tơng xi măng thiết kế móng, mặt đƣờng 48 2.7.1 Một số tiêu đánh giá 48 2.7.2 Yêu cầu đất gia cố chất kết dính vơ 51 2.7.3 Yêu cầu cát gia cố xi măng 52 iv 2.7.4 Yêu cầu cấp phối đá dăm cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng 52 2.7.5 Một số yêu cầu cƣờng độ cấu tạo mặt đƣờng 53 CHƢƠNG 58 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG PHÕNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƢƠNG LÀM MĨNG VÀ MẶT ĐƢỜNG GIAO THƠNG NƠNG THƠN 58 3.1 Cát đỏ 58 3.2 Tro bay 63 3.3 Xi măng 67 3.4 Cát nghiền 67 3.5 Phụ gia 70 3.6 Nƣớc 70 3.7 Nghiên cứu thực nghiệm phịng cát đỏ Bình Thuận gia cố xi măng tro bay Vĩnh Tân 70 3.7.1 Kế hoạch phƣơng pháp thực nghiệm 70 3.7.2 Trình tự thực nghiệm 71 3.7.3 Thực kết thực nghiệm 72 3.8 Nghiên cứu thực nghiệm phịng bê tơng hạt nhỏ sử dụng cát đỏ Bình Thuận tro bay Vĩnh Tân 90 3.8.1 Kế hoạch phƣơng pháp thực nghiệm 90 3.8.2 Trình tự thực nghiệm 91 3.8.3 Nghiên cứu thực nghiệm vật liệu bê tông hạt nhỏ gồm hỗn hợp cát đỏ, cát nghiền, tro bay, xi măng 91 3.9 Kết luận chƣơng 109 3.9.1 Đối với cát đỏ tro bay 109 3.9.2 Đối với thực nghiệm hỗn hợp vật liệu gia cố 110 3.9.3 Đối với thực nghiệm hỗn hợp bê tông hạt nhỏ 110 CHƢƠNG 113 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC DẠNG KẾT CẤU LÀM MĨNG VÀ MẶT ĐƢỜNG GIAO THƠNG NƠNG THƠN KHU VỰC NAM TRUNG BỘ 113 4.1 Một số mơ hình kết cấu đƣờng giao thơng nơng thơn 113 4.2 Nguyên tắc thông số đầu vào thiết kế 114 4.2.1 Nguyên tắc thiết kế 114 4.2.2 Thông số thiết kế 115 4.3 Tính tốn cƣờng độ kết cấu mặt đƣờng 115 4.3.1 Đối với mặt đƣờng mềm 115 4.3.2 Đối với mặt đƣờng cứng 116 4.4 Đề xuất kết cấu kiểm toán kết cấu 117 4.4.1 Đề xuất mơ hình kết cấu 117 v 4.4.2 Kiểm toán kết cấu mặt đƣờng 124 4.5 Hiệu kinh tế môi trƣờng 128 4.6 Kết luận chƣơng 131 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133 I KẾT LUẬN 133 II KIẾN NGHỊ 135 III HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 135 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 vi DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1 Tốc độ thiết kế tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế cơng trình đƣờng cấp đƣờng GTNT [8] Bảng Tổng hợp phân cấp kỹ thuật đƣờng GTNT theo chức đƣờng lƣu lƣợng xe thiết kế (Ntk) [8], [25] Bảng Phân loại địa hình theo vùng nguồn vật liệu sẵn có [2] Bảng Các dạng kết cấu mặt đƣờng GTNT cho đƣờng huyện [8] 10 Bảng Các dạng kết cấu mặt đƣờng GTNT cho đƣờng xã [8] 11 Bảng Các dạng kết cấu mặt đƣờng GTNT cho đƣờng thơn xóm [8] 13 Bảng Tổng hợp đƣờng giao thông nông thôn nƣớc 15 Bảng Phân loại kết cấu mặt đƣờng theo lƣợng mƣa [52] 19 Bảng Thống kê lƣợng tro, xỉ/ tái sử dụng số nƣớc Âu-Mỹ [49] 21 Bảng 10 Lƣợng khí thải CO2 số loại hỗn hợp bê tông [65] 22 Bảng Thành phần hạt cát nghiền [13] 48 Bảng 2 Chỉ tiêu lý yêu cầu đất gia cố 52 Bảng Yêu cầu cƣờng độ cát gia cố xi măng 52 Bảng Yêu cầu cƣờng độ cấp phối gia cố xi măng 53 Bảng Phân cấp quy mô giao thông 53 Bảng Cƣờng độ nén cƣờng độ kéo uốn xi măng dùng làm mặt đƣờng bê tông xi măng 54 Bảng Các tiêu cƣờng độ, mô đun đàn hồi bê tông làm đƣờng [7] 54 Bảng Yêu cầu cƣờng độ loại đƣờng GTNT [8] 55 Bảng Cƣờng độ chịu nén [60] 55 Bảng 10 Cƣờng độ chịu ép chẻ [60] 56 Bảng Các tiêu tiêu chuẩn thí nghiệm 59 Bảng Kết thí nghiệm tiêu thành phần hạt cát đỏ Bình Thuận 60 Bảng 3 Một số tiêu lý khác cát đỏ Bình Thuận 60 Bảng Thành phần khống cát đỏ Bình Thuận 61 Bảng Bảng kết thí nghiệm độ ẩm tối ƣu 61 Bảng Bảng kết thí nghiệm khối lƣợng thể tích khơ 62 Bảng Các tiêu tiêu chuẩn thí nghiệm tro bay 64 Bảng Kết thí nghiệm tiêu tro bay Vĩnh Tân 64 Bảng So sánh số tiêu tro bay Vĩnh Tân với số tro bay khác [45], [49] 66 Bảng 10 Các tiêu lý xi măng VICEM Bút Sơn PC40 67 Bảng 11 Bảng thành phần hạt cát nghiền [13] 68 Bảng 12 Tính chất lý cát nghiền 69 vii Bảng 13 Kết thí nghiệm cƣờng độ nén (Rn) 74 Bảng 14 Kết thí nghiệm cƣờng độ chịu ép chẻ (Rech) 74 Bảng 15 Kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi 75 Bảng 16 Đánh giá độ chụm kết thí nghiệm Rech 14 ngày tuổi mẫu 100% cát đỏ 77 Bảng 17 Thiết kế thí nghiệm Rn, Rech cát đỏ gia cố ngày tuổi 78 Bảng 18 Kết thí nghiệm cƣờng độ nén (Rn) 89 Bảng 19 Kết thí nghiệm cƣờng độ chịu ép chẻ (Rech) 90 Bảng 20 Thành phần hạt hỗn hợp cát nghiền cát đỏ 93 Bảng 21 Kết mô đun đàn hồi sau thí nghiệm 99 Bảng 22 Kết cƣờng độ chịu nén 99 Bảng 23 Kết cƣờng độ chịu kéo ép chẻ 100 Bảng 24 Ví dụ đánh giá độ chụm kết thí nghiệm Rech 14 ngày tuổi 102 Bảng Chiều rộng tối thiểu yếu tố mặt cắt ngang đƣờng cấp VI 118 Bảng Đề xuất mơ hình kết cấu đƣờng huyện 119 Bảng Chiều rộng tối thiểu yếu tố mặt cắt ngang đƣờng cấp A 121 Bảng 4 Đề xuất mơ hình kết cấu đƣờng xã 121 Bảng Kiểm toán kết cấu mặt đƣờng (áo đƣờng mềm) 125 Bảng Tổng hợp kết kiểm toán áo đƣờng mềm 128 Bảng Kết tính tốn tốn định mức thi cơng lớp móng gia cố 130 Bảng Đơn giá lớp móng cho mặt đƣờng láng nhựa [44] 130 Bảng Kết cấu đơn giá mặt đƣờng bê tông xi măng đối chứng [33] 131 viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1 Một số kết cấu đƣờng GTNT Nam Phi 20 Hình Thi cơng tuyến đƣờng A52 sử dụng tro bay Anh 23 Hình Thi cơng hỗn hợp tro bay làm móng, mặt đƣờng [62], [63] 25 Hình Thi cơng gia cố tro bay – đất làm đƣờng [60], [66] 25 Hình Phản ứng nƣớc xi măng có phụ gia RoadCem 27 Hình Tác dụng phá vỡ màng ngăn xi măng hạt đất 27 Hình Thi công đƣờng gia cố đất công nghệ Roadcem 27 Hình Đƣờng cong Fuller với hệ số h khác 34 Hình 2 Mẫu thí nghiệm cƣờng độ chịu kéo ép chẻ 49 Hình Hình ảnh đồi cát đỏ Bình Thuận 58 Hình Hình ảnh cát đỏ đƣợc thu thập để thực nghiệm 59 Hình 3 Mẫu cát đỏ Bình Thuận khn thí nghiệm 59 Hình Tổng quan vị trí khu vực nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 63 Hình Một số ảnh tro bay Vĩnh Tân 63 Hình Máy trộn cƣỡng 71 Hình Khuôn chày đầm 71 Hình Một số hình ảnh đúc mẫu 72 Hình Bảo dƣỡng mẫu mẫu thí nghiệm 72 Hình 10 Thí nghiệm cƣờng độ chịu nén, ép chẻ, mô đun đàn hồi 72 Hình 11 Thiết bị thí xác định cƣờng độ chịu nén 96 Hình 12 Thiết bị thí xác định cƣờng độ chịu kéo ép chẻ 96 Hình 13 Thiết bị thí xác định cƣờng độ chịu kéo uốn 96 Hình 14 Thiết bị thí xác định mô đun đàn hồi 97 Hình 15 Chế tạo mẫu thí nghiệm 97 Hình 16 Các mẫu chờ thí nghiệm theo ngày tuổi 97 Hình 17 Mẫu trƣớc sau thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén 97 Hình 18 Mẫu trƣớc sau thí nghiệm xác định cƣờng độ ép chẻ 98 Hình 19 Mẫu trƣớc sau thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu kéo uốn 98 Hình Tổng hợp mơ hình kết cấu áo đƣờng đề xuất 123 Hình Sơ đồ cấu tạo mặt đƣờng BTXM thông thƣờng 126 TÍNH TỐN KIỂM TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG GIAO THƠNG NƠNG THƠN KHU VỰC TỈNH BÌNH THUẬN - NAM TRUNG BỘ Theo quy trình 22TCN 211-06 Cơng trình: KC 2.2 Thực hiện: Vũ Hồng Giang I TÍNH SỐ TRỤC XE TÍNH TỐN: I.1 Số liệu ban đầu: - Tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn Ptt (kN): 100 - Số xe thiết kế nlàn (làn): - Hệ số phân phối số trục xe tính tốn xe fL = - Số trục xe tính quy đổi trục xe tính tốn Ntk (Trục/ng.đêm): 70 II TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG: II.1 Số liệu chung: - Cấp đƣờng: - Loại tầng mặt thiết kế: - Độ tin cậy thiết kế: - Thời hạn thiết kế t (năm): VI Cấp thấp B1 0.8 - Số trục xe tính tốn Ntt (trục/làn.ngày đêm): - Tỷ lệ tăng trƣởng trung bình năm q (%): II.2 Nền đƣờng: - Đất đắp đƣờng: 70 - Module đàn hồi Eo (MPa): 40 - Lực dính C (MPa): 0.018 - Góc ma sát  (độ): 26 II.3 Tải trọng: - Tải trọng tác dụng: Cụm bánh đơn - Tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn P (kN): 100 - Áp lực tính tốn lên mặt đƣờng p (MPa): 0.6 - Đƣờng kính vệt bánh xe D (cm): 33 II.4 Xác định module đàn hồi yêu cầu Eyc: - Tra bảng 3-4 với Ptt = 100 kN, mặt đƣờng cấp thấp B1, số trục xe tính tốn Ntt = 70, ta đƣợc: Eyc = 86.8 (MPa) - Tra bảng 3-5 với loại đƣờng: Đƣờng ô tô, cấp đƣờng: , mặt đƣờng: Cấp thấp B1 ta đƣợc module đàn hồi tối thiểu: Eyc = 75 (MPa) - Module đàn hồi u cầu dùng để tính tốn: Eyctt = max(Eyc, Eyc min) = 86.8 (MPa) II.5 Kết cấu áo đƣờng: Tổng số lớp áo đƣờng: lớp Bảng 3: Bảng lớp kết cấu áo đường STT Lớp vật liệu (từ xuống) Láng nhựa lớp Cát đỏ gia cố 10% tro bay + 6% XM Lớp cấp phối tự nhiên + đất H (cm) E (MPa) 20 350 944 20 + đất III KIỂM TOÁN: III.1 Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi kết cấu áo đƣờng: a Quy đổi hệ lớp: Việc quy đổi lớp từ dƣới lên đƣợc thực theo công thức sau: E'tb = E1.[(1+k.t1/3)/(1+k)]3 Trong đó: k = h2/h1; t = E2/E1 htb = h1 + h2 Kết tính đổi thể bảng sau: b Tính Etbđc: Khơng tính kết cấu lớp mặt láng nhựa vậy: - Chiều dày: H = 20 - Module đàn hồi trung bình: Etbđc = 944 c Tính Ech.m kết cấu: E1 = Etbđc = E0/E1 = 40/944 H/D = 20/33 944 = 0.0424 = 0.6061 Tra toán đồ 3-1, với thông số H/D E0/E1 trên, ta xác định đƣợc: Ech.m/E1 = 0.105 Module đàn hồi chung kết cấu: Ech.m = 0.105 * 944 = 99.1200 (MPa) d Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi: Độ tin cậy thiết kế Tra bảng 3-2 đƣợc hệ số cƣờng độ độ võng: Kcđđv Kcđđv * Eyc = 1.02 * 86.8 = Ech.m = 99.1200 > Kcđđv * Eyc = 0.8 1.02 88.536 (MPa) 88.54 (MPa) Kết luận: Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi III.2 Kiểm tra tiêu chuẩn cắt trƣợt đất lớp vật liệu dính kết: a Kiểm tra đất nền: Module đàn hồi trung bình dùng để tính tốn: Etbđc = 944 Sử dụng tốn đồ hình 3-2, với thơng số sau: H/D = 20 / 33 = 0.606060606 (MPa) E1 = Etbđc = 944 (MPa) E2 = E0 = 40 (MPa) E1/E2 = 944/40 23.6  = 26 (độ) Tra toán đồ, ta đƣợc: Tax/p = p = Ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tính tốn gây ra: 0.0345 0.6 (MPa) Tax = 0.0345 * 0.6 = 0.0207 (MPa) Sự dụng tốn đồ hình 3-4, với thơng số: H = 20 (cm)  = 26 (độ) Tra đƣợc ứng suất cắt hoạt động trọng lƣợng thân lớp kết cấu gây ra: Tav = -0.0005 (MPa) Lực dính tính tốn: Ctt = C.K1.K2.K3 Trong đó: C = 0.018 (MPa) K1 = 0.6 Ntt = 70 (trục/làn.ngày đêm) K2 = 0.75 (tra bảng 3-8) K3 =3 Đất là: cát nhỏ Do đó: Vậy: Ctt = 0.018*0.6*0.75*3 = Độ tin cậy thiết kế Tra bảng 3-7, ta đƣợc hệ số cƣờng độ cắt trƣợt: Kcđtr 0.0243 (MPa) 0.8 0.87 Kiểm tra điều kiện cắt trƣợt: Tax + Tav =0.0207+(-0.0005) 0.0202 (MPa) Ctt/Kcđtr = 0.0324/0.87 0.0279 (MPa) Tax + Tav = 0.0202 < Ctt/Kcđtr = 0.0279 Kết luận: Đất đảm bảo điều kiện cân trượt PHỤ LỤC KIỂM TOÁN ÁO ĐƢỜNG CỨNG TÍNH TỐN KIỂM TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG GIAO THƠNG NƠNG THƠN KHU VỰC TỈNH BÌNH THUẬN - NAM TRUNG BỘ (Theo Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT ngày 24/12/2012 quy định thiết kế mặt đƣờng BTXM thông thƣờng) Thực hiện: Vũ Hoàng Giang Kết cấu 1.3 Cấp đƣờng: Độ tin cậy thiết kế: VI 70 % Tg: 92 C/m Tải trọng tiêu chuẩn (Ps) : 100 KN Trục xe nặng (Pmax): 180 KN Số lần tác dụng quy đổi (Ne): 1E+6 lần/làn Chiều dày (hc) : 0.2 m Cƣờng độ kéo uốn thiết kế (fr): Mô đun đàn hồi (Ec): 7.01 MPa 24015 MPa Hệ số poisson bê tông (mc): Hệ số dãn nở nhiệt (ac): Lớp cát đỏ+cát nghiền+tro bay+xi măng (dạng (BxL)), m 0.15 12E-6 C x (Khe dọc có liên kết, khe ngang có bố trí truyền lực) Lớp móng Cát đỏ + tro bay gia cố xi măng, 0.2 m dày (hb): Mô đun đàn hồi Cát đỏ + tro bay gia cố xi măng 1015 MPa (Eb) Hệ số poisson (mb): 0.2 Mô đun đàn hồi đất cát,W=0.6 (Eo): I/ TRÌNH TỰ KIỂM TỐN: Tính mơ đun đàn hồi chung Et đất móng dƣới: 40 MPa 1/ 1015 MPa 0.18 m a=0.86+0.26lnhx= 0.4142 152.6505 MPa 2/ Tính độ cứng tƣơng đối chung kết cấu rg: hx: 0.18 m Ex: 1015 MPa 16.3785 MN.m 0.5138 MN.m 0.5809 m 3/ Tính ứng suất tải trọng trục xe gây ra: 1.8731 MPa Với Ps=Pm=180KN Trong đó: spm= k r= kc= kf=Ne0.065= 3.255 MPa 0.92 (tầng mặt lề mỏng hơn) (đƣờng cấp VI) 2.455 Ta có: spr= kr x kf x kc x sps = 4.230 MPa spmax= kr x kc x spm = 2.9944 MPa 4/ Tính ứng suất kéo uốn gradien nhiệt độ gây : 2693 MPa/m 0.117 0.14792497 2.295 0.982 BL=1.77e-4.48hc.CL - 0.131(1-CL)= 0.707 1.875 MPa Hệ số mỏi nhiệt kt là: at = 0.841 bt= 1.323 ct = 0.058 0.332 Ứng suất nhiệt gây mỏi là: 0.623 MPa 5/ Kiểm toán điều kiện giới hạn: Với độ tin cậy ta tra đƣợc gr = +) Theo điều kiện (8-1), ta có : 1.07 gr(spr+str) = 5.19 MPa < +) Theo điều kiện (8-2), ta có : 7.01 MPa OK gr(spmax+stmax) = 5.21 MPa < 7.01 MPa OK TÍNH TỐN KIỂM TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG GIAO THƠNG NƠNG THƠN KHU VỰC TỈNH BÌNH THUẬN - NAM TRUNG BỘ (Theo Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT ngày 24/12/2012 quy định thiết kế mặt đƣờng BTXM thơng thƣờng) Thực hiện: Vũ Hồng Giang Kết cấu 1.4 Cấp đƣờng: Độ tin cậy thiết kế: VI 70 % Tg: 92 C/m Tải trọng tiêu chuẩn (Ps) : 100 KN Trục xe nặng (Pmax): 180 KN Số lần tác dụng quy đổi (Ne): Chiều dày dự kiến (hc) : Cƣờng độ kéo uốn thiết kế (fr): Mô đun đàn hồi (Ec): Hệ số poisson bê tông (mc): Hệ số dãn nở nhiệt (ac): 1E+6 lần/làn 0.2 m MPa, cƣờng độ nén 36,8 7.01 MPa 24015 MPa 0.15 10E-6 C Lớp cát đỏ+cát nghiền+tro bay+xi măng (dạng x (BxL)) (Khe dọc có liên kết, khe ngang có bố trí truyền lực) Lớp móng Cát đỏ + tro bay gia cố xi 0.2 m măng, dày (hb): Mô đun đàn hồi Cát đỏ + tro bay gia cố xi măng (Eb) 944 MPa Hệ số poisson (mb): 0.2 hx: 0.2 m Ex: 944 MPa Mô đun đàn hồi đất sét,W=0.6 (Eo): 40 MPa I/ TRÌNH TỰ KIỂM TỐN: Tính mơ đun đàn hồi chung Et đất móng dƣới vật liệu hạt: 1/ 944 MPa 0.2 m a=0.86+0.26lnhx= 0.4415 161.534 MPa 2/ Tính độ cứng tƣơng đối chung kết cấu rg: 16.3785 MN.m 0.6556 MN.m 0.5717 m 3/ Tính ứng suất tải trọng trục xe gây ra: 1.838 MPa Với Ps=Pm=180KN Trong đó: spm= 3.19418 MPa k r= 0.92 (tầng mặt lề mỏng hơn) (đƣờng cấp VI) kc= kf=Ne0.065= 2.455 Ta có: spr= kr x kf x kc x sps = 4.151 MPa spmax= kr x kc x spm = 2.93864 MPa 4/ Tính ứng suất kéo uốn gradien nhiệt độ gây : 2271 MPa/m 0.129 0.16529 2.332 0.992 BL=1.77e-4.48hc.CL - 0.131(1-CL)= 0.716 1.581 MPa Hệ số mỏi nhiệt kt là: at = 0.841 bt= 1.323 ct = 0.058 0.263 Ứng suất nhiệt gây mỏi là: 0.415 MPa 5/ Kiểm toán điều kiện giới hạn: Với độ tin cậy ta tra đƣợc gr = +) Theo điều kiện (8-1), ta có : 1.07 gr(spr+str) = 4.89 MPa < +) Theo điều kiện (8-2), ta có : 7.01 MPa OK gr(spmax+stmax) = 4.84 MPa < 7.01 MPa OK TÍNH TỐN KIỂM TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG GIAO THƠNG NƠNG THƠN KHU VỰC TỈNH BÌNH THUẬN - NAM TRUNG BỘ (Theo Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT ngày 24/12/2012 quy định thiết kế mặt đƣờng BTXM thông thƣờng) Thực hiện: Vũ Hoàng Giang Cấp đƣờng: Độ tin cậy thiết kế: VI 70 % Tg: 92 C/m Tải trọng tiêu chuẩn (Ps) : 100 KN Trục xe nặng (Pmax): 150 KN Số lần tác dụng quy đổi (Ne): 25E+3 lần/làn Chiều dày dự kiến (hc) : 0.18 m Cƣờng độ kéo uốn (fr): 5.18 MPa, cƣờng độ nén 35,72 MPa Mô đun đàn hồi (Ec): Hệ số poisson bê tông (mc): Hệ số dãn nở nhiệt (ac): 23007 MPa 0.15 10E-6 C Lớp cát đỏ+cát nghiền+tro bay+xi măng x (dạng (BxL)) (Khe dọc có liên kết, khe ngang có bố trí truyền lực) Lớp móng Cát đỏ + tro bay gia cố xi 0.14 m hx: 0.14 m măng, dày (hb): Mô đun đàn hồi Cát đỏ + tro bay gia cố xi 1015 MPa Ex: 1015 MPa măng (Eb) Hệ số poisson (mb): 0.2 Mô đun đàn hồi đất sét,W=0.6 (Eo): 40 MPa I/ TRÌNH TỰ KIỂM TỐN: Tính mơ đun đàn hồi chung Et đất móng dƣới vật liệu hạt: 1015 MPa 1/ 0.14 m a=0.86+0.26lnhx= 0.3488 123.5753 MPa 2/ Tính độ cứng tƣơng đối chung kết cấu rg: 11.4388 MN.m 0.2418 MN.m 0.5512 m 3/ Tính ứng suất tải trọng trục xe gây ra: 2.257 MPa Với Ps=Pm=180KN spm= Trong đó: k r= 3.3045 MPa 0.92 (tầng mặt lề mỏng hơn) (đƣờng cấp VI) kc = kf=Ne0.065= 1.931 Ta có: spr= kr x kf x kc x sps = 4.011 MPa spmax= kr x kc x spm = 3.040152 MPa 4/ Tính ứng suất kéo uốn gradien nhiệt độ gây : 3430 MPa/m 0.091 0.123195 2.419 1.013 BL=1.77e-4.48hc.CL - 0.131(1-CL)= 0.802 1.527 MPa Hệ số mỏi nhiệt kt là: at = 0.841 bt= 1.323 ct = 0.058 0.370 Ứng suất nhiệt gây mỏi là: 0.565 MPa 5/ Kiểm toán điều kiện giới hạn: Với độ tin cậy tra bảng đƣợc +) Theo điều kiện (8-1), ta có : gr = 1.07 gr(spr+str) = 4.90 MPa < +) Theo điều kiện (8-2), ta có : 5.18 MPa OK gr(spmax+stmax) = 4.89 MPa < 5.18 MPa OK TÍNH TỐN KIỂM TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN KHU VỰC TỈNH BÌNH THUẬN - NAM TRUNG BỘ (Theo Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT ngày 24/12/2012 quy định thiết kế mặt đƣờng BTXM thơng thƣờng) Thực hiện: Vũ Hồng Giang Kết cấu 2.4 Cấp đƣờng: Độ tin cậy thiết kế: VI 70 % Tg: 92 C/m Tải trọng tiêu chuẩn (Ps) : 100 KN Trục xe nặng (Pmax): 150 KN Số lần tác dụng quy đổi (Ne): 25E+3 lần/làn Chiều dày dự kiến (hc) : 0.18 m Cƣờng độ kéo uốn (fr): 5.18 MPa, cƣờng độ nén 35,72 MPa Mô đun đàn hồi tính tốn (Ec): Hệ số poisson bê tông (mc): Hệ số dãn nở nhiệt (ac): 23007 MPa 0.15 10E-6 C Lớp cát đỏ+cát nghiền+tro bay+xi măng (dạng x (BxL)) (Khe dọc có liên kết, khe ngang có bố trí truyền lực) Lớp móng Cát đỏ + tro bay gia cố xi măng, dày (hb): 0.18 m hx: 0.2 m Mô đun đàn hồi Cát đỏ + tro bay gia cố xi măng (Eb): 944 MPa Ex: 944 MPa Hệ số poisson (mb): 0.2 Mô đun đàn hồi cát đỏ (Eo): 40 MPa I/ TRÌNH TỰ KIỂM TỐN: Tính mơ đun đàn hồi chung Et đất móng dƣới vật liệu hạt: 1/ 944 MPa 0.2 m a=0.86+0.26lnhx= 0.441546 161.534 MPa 2/ Tính độ cứng tƣơng đối chung kết cấu rg: 11.4388 MN.m 0.4779 MN.m 0.5075 m 3/ Tính ứng suất tải trọng trục xe gây ra: 2.097 MPa Với Ps=Pm=180KN spm= Trong đó: k r= 3.069682 MPa 0.92 (tầng mặt lề mỏng hơn) (đƣờng cấp VI) kc= kf=Ne0.065= 1.931 Ta có: spr= kr x kf x kc x sps = 3.726 MPa spmax= kr x kc x spm = 2.824108 MPa 4/ Tính ứng suất kéo uốn gradien nhiệt độ gây : 2519 MPa/m 0.116 0.170012 2.627 1.046 BL=1.77e-4.48hc.CL - 0.131(1-CL)= 0.833 1.587 MPa Hệ số mỏi nhiệt kt là: at = 0.841 bt= 1.323 ct = 0.058 0.385 Ứng suất nhiệt gây mỏi là: 0.610 MPa 5/ Kiểm toán điều kiện giới hạn: Với độ tin cậy ta tra đƣợc gr = +) Theo điều kiện (8-1), ta có : 1.07 gr(spr+str) = +) Theo điều kiện (8-2), ta có : 4.64 MPa < 5.18 MPa gr(spmax+stmax) = 4.72 MPa < 5.18 MPa