Nghiên cứu ảnh hưởng của độ bằng phẳng mặt đường tới tuổi thọ của kết cấu áo đường mềm,đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

Đề tài NCKHSV GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài II Mục tiêu nghiên cứu đề tài: III Nội dung đề tài: IV Phương pháp nghiên cứu: V Ý nghĩa đề tài: Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ BẰNG PHẲNG MẶT ĐƯỜNG, CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 1.1Khái niệm, ý nghĩa phân loại độ phẳng 1.1.1 Khái niệm, ý nghĩa độ phẳng mặt đường: 1.1.2 Phân loại độ phẳng mặt đường: 1.2 Các yêu cầu độ phẳng mặt đường 10 1.2.1.Tiêu chuẩn Việt Nam [8864:2011], mặt đường ô tô – xác định độ phẳng thước dài m 10 1.2.2) Tiêu chuẩn Việt Nam [8865:2011], mặt đường ô tô – phương pháp đo đánh giá xác định độ phẳng theo số độ gồ ghề quốc tế IRI 12 1.2.2.1 Phục vụ công tác nghiệm thu 12 1.2.2.2 Phục vụ công tác quản lý, lập kế hoạch tu bảo dưỡng 13 1.3.Các phương pháp xác định độ phẳng mặt đường 15 1.3.2 Phương pháp đo đánh giá xác định độ phẳng theo số độ gồ ghề quốc tế IRI, tiêu chuẩn Việt Nam [8865 – 2011] 17 1.3.3 Kết đo độ phẳng 21 1.3.3.1 Kết đo độ phẳng thướt dài m đoạn đường vào khu giảng đường ĐH GTVT – sở (Bảng 1.5) 21 1.3.3.2 Kết đo độ phẳng thướt dài m đoạn đường Lê Văn Việt [Bảng 1.6] 23 Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang Đề tài NCKHSV GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng 1.3.3.2 Kết đo độ phẳng thiết bị đo trực tiếpZ250 đoạn đường Lê Văn Việt, Quận 25 1.3.3.3 Kết đo độ phẳng thướt dài m Đại Lộ Đông Tây 27 1.3.3.3.1 Kết đo độ phẳng thướt dài m Đại Lộ Đông Tây (phần xe máy + ô tô) (Bảng 1.7) 28 1.3.3.3.2 Kết đo độ phẳng thướt dài m Đại Lộ Đông Tây (phần cho xe tải) (Bảng 1.8) .29 1.4 Kết luận chung : 31 Chương II: ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ BẰNG PHẲNG MẶT ĐƯỜNG ĐẾN TÁC ĐỘNG ĐỘNG CỦA Ô TÔ LÊN MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY VÀ AN TỒN GIAO THƠNG 33 2.1.Ảnh hưởng độ phẳng mặt đường đến tác động động ô tô lên mặt đường xe chạy 33 2.2 Ảnh hưởng động ô tô đến tuổi thọ kết cấu áo đường 42 2.2.1 Đánh giá ảnh hưởng tải trọng trục xe tốc độ xe chạy, độ phẳng mặt đường đến áp lực bánh xe ô tô xuống mặt đường 42 2.2.2 Tính tốn hệ số qui đổi tải trọng trục trục tiêu chuẩn có xét đến ảnh hưởng động tơ: 45 2.2.3 Ảnh hưởng động ô tô đến việc lựa chọn chiều dày lớp kết cấu áo đường: 47 2.3 Thiết lập quan hệ hệ số qui đổi tải trọng trục xe tốc độ, độ phẳng mặt đường (tài liệu tham khảo 8) 49 2.4.Đánh giá ảnh hưởng độ phẳng mặt đường tới an toàn xe chạy 52 2.5 Kết luận chung: 54 Chương III: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ BẰNG PHẲNG MẶT ĐƯỜNG TỚI TUỔI THỌ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 55 3.1 Động học biến đổi độ phẳng mặt đường mối quan hệ độ phẳng cường độ kết cấu áo đường mềm 55 3.2.Ảnh hưởng độ phẳng mặt đường tới tuổi thọ kết cấu áo đường mềm 57 Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang Đề tài NCKHSV GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng 3.2.1 Ảnh hưởng độ phẳng mặt đường tới tuổi thọ kết cấu áo đường mềm xe không vượt tải 57 3.2.2 Ảnh hưởng độ phẳng mặt đường tới tuổi thọ kết cấu áo đường mềm xe vượt tải 66 3.3 Các giải pháp tăng tuổi thọ kết cấu áo đường……………………………… 68 KẾT LUẬN: 69 PHỤ LỤC ………………………………………………………………………… 70 Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, số cơng trình đường giao thơng vừa đưa vào sau thời gian ngắn khai thác sử dụng, bộc lộ khiếm khuyết mặt chất lượng lún mặt đường, dồn nhựa, trồi nhựa xuất khe nứt xảy khu vực tiếp giáp cầu, cống đường… ảnh hưởng trực tiếp đến an tồn vận hành độ phẳng hay nói cách khác mức độ êm thuận, gây an toàn cho người, phương tiện tham gia lưu thơng cịn ảnh hưởng đến tuổi thọ kết cấu áo đường mềm Tuy nhiên, độ phẳng mặt đường khơng phải số, thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào yếu tố: công nghệ sản xuất chất lượng thi công lớp vật liệu áo đường, đường; cường độ kết cấu áo đường, tác động xe chạy (tải trọng trục xe, lưu lượng xe chạy) nhân tố khí hậu, thời tiết… Thời gian phục vụ thực tế (tuổi thọ) kết cấu áo đường khác so với thời gian phục vụ tính tốn (thiết kế) ảnh hưởng hàng loạt yếu tố: thay đổi lưu lượng xe, thành phần dòng xe tác động động phương tiện lên mặt đường yếu tố tốc độ độ phẳng mặt đường Chính lý việc “Nghiên cứu ảnh hưởng độ phẳng mặt đường tới tuổi thọ kết cấu áo đường mềm “ cần thiết II Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Lượng hóa ảnh hưởng thay đổi độ phẳng mặt đường tới tuổi thọ lại kết cấu áo đường mềm III Nội dung đề tài: - Tổng quan độ phẳng mặt đường, phương pháp xác định; - Thiết lập quan hệ độ phẳng mặt đường hệ số động phương tiện giao thông; - Thiết lập quan hệ hệ số qui đổi tải trọng trục xe tốc độ, độ phẳng mặt đường; Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang Đề tài NCKHSV GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng - Đo độ phẳng mặt đường số tuyến đường quận 9; - Các phương pháp tính tốn kết cấu áo đường mềm; - Đánh giá ảnh hưởng độ phẳng đến tuổi thọ kết cấu áo đường mềm IV Phương pháp nghiên cứu: -Sử dụng phương pháp thực nghiệm, phương pháp lý thuyết cơng thức tính tốn để xử lý số liệu, đánh giá kết - Trên sở liệu thu thập phân tích, dự đoán tuổi thọ kết cấu áo đường mềm thi gian khai thỏc - Tham khảo thêm số tài liệu khác để phục vụ tốt cho trình làm đề tài V í ngha ca đề tài: - Đề tài cung cấp sở lý luận để đánh giá ảnh hưởng độ phẳng mặt đường tới tác dụng phá hoại phương tiện giao thông đến kết cấu áo đường thông qua hệ số động phương tiện (ở chế độ xe chạy khác nhau: tốc độ xe chạy, tải trọng xe chạy có tải, khơng tải, vượt tải) đến tuổi thọ kết cấu áo đường; đánh giá ảnh hưởng độ phẳng mặt đường tới an toàn xe chạy; - Đề xuất giải pháp nâng cao độ phẳng mặt đường xe chạy tuổi tho kết cấu áo đường mềm VI Cấu trúc đề tài: Đề tài gồm 124 trang, đó: - Mục lục trang -Phần thuyết minh 68 trang - 28 bảng - 34 hình vẽ - Tài liệu tham khảo trang Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang Đề tài NCKHSV GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng - Phụ lục 52 trang PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN ĐỘ BẰNG PHẲNG MẶT ĐƯỜNG, CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHƯƠNG II : ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ BẰNG PHẲNG MẶT ĐƯỜNG ĐẾN TÁC ĐỘNG ĐỘNG CỦA Ô TÔ LÊN MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ BẰNG PHẲNG MẶT ĐƯỜNG TỚI TUỔI THỌ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM KẾT LUẬN Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ BẰNG PHẲNG MẶT ĐƯỜNG, CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 1.1Khái niệm, ý nghĩa phân loại độ phẳng 1.1.1 Khái niệm, ý nghĩa độ phẳng mặt đường: Độ phẳng mặt đường tiêu khai thác vận tải bản, xác định trạng thái khai thác đường ô tô, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu vận tải hàng hóa hành khách, mức độ thuận lợi an toàn xe chạy Tuy nhiên, độ phẳng mặt đường số, thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào yếu tố: - Công nghệ sản xuất chất lượng thi công lớp vật liệu áo đường, đường - Cường độ kết cấu áo đường, tác động xe chạy (tải trọng trục xe, lưu lượng xe chạy) nhân tố khí hậu, thời tiết…Cùng với thay đổi độ phẳng mặt đường, tác động động ô tô lên mặt đường thay đổi ===>Độ phẳng mặt đường đảm bảo tốc độ cho phép xe chạy an toàn tuyệt đối giao thông a) Đại Lộ Đông Tây b) Đại Lộ Đơng Tây Hình 1.1 Dự án Đại Lộ Đơng Tây sau đưa vào khai thác (Trích nguồn từ website: Báo Xây Dựng) Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV a) Đại Lộ Thăng Long b) Đại Lộ Thăng Long Hình 1.2 Dự án Đại Lộ Thăng Long sau đưa vào khai thác [Trích nguồn từ website: Báo Xây Dựng] 1.1.2 Phân loại độ phẳng mặt đường: Hình 1.3 Các loại độ nhám (1) Độ nhám mặt đường (2) Độ nhám vi mô (3) Thước đo mấp mô li khoảng cách mấp mơ (hay chiều dài bước sóng) Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Xét ảnh hưởng đến dao động ô tô, độ không phẳng mặt đường chia làm nhóm: độ khơng phẳng vĩ mơ, độ không phẳng vi mô độ nhám: -Độ không phẳng vĩ mô: cấu tạo từ mấp mô uốn lượn điều hịa với chiều dài bước sóng 50m lớn Độ không phẳng vĩ mô ảnh hưởng đến công tác động ô tô chế độ chạy xe thực tế không gây dao động ô tô hệ thống treo Đây mặt cắt dọc đường phân tích độ phẳng khơng xét tới; -Độ khơng phẳng vi mô: cấu tạo từ mấp mô có chiều dài từ 10 cm đến 50m, gây dao động ô tô hệ thống treo, mang đặc trưng riêng độ phẳng -Độ nhám: tồn mấp mơ với chiều dài bước sóng nhỏ 10cm, khơng tạo dao động tần số thấp tơ Khi phân tích độ phẳng không xét đến độ nhám a) b) Hình 1.4 Dự án cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình sau đưa vào khai thác [Trích nguồn từ website: Báo Thanh Niên] Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Xét trường hợp dao động ô tô tương tác với đường Hình 1.5 Dao động xe tô (a) Trường hợp chưa điều chỉnh (b) Trường hợp điều chỉnh (1) Chỗ mấp mô (z) biên độ dao động (t) thời gian dao động Dao động ô tô xuất bề mặt không phẳng chia thành loại : - Dao đông không ổn định xuất mấp mô riêng lẻ hay lặp lại mơ có kích thước hình dạng khác nhau, trường hợp phổ biến - Dao động ổn định xuất lặp lại mấp mơ có điều khiển theo dạng định dạng sóng, lược, trường hợp khơng phổ biến gặp 1.2 Các yêu cầu độ phẳng mặt đường 1.2.1.Tiêu chuẩn Việt Nam [8864:2011], mặt đường ô tô – xác định độ phẳng thước dài m Tiêu chí đánh giá, kiểm tra nghiệm thu độ phẳng theo quy định Bảng 1.1, phân thành ba mức: tốt, tốt trung bình tùy thuộc vào vị trí lớp kết cấu vật liệu làm lớp kết cấu Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 10 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Vậy Ech.m= Etbđc ×0.364= 542.75 × 0.364 = 197.56 (Mpa) Tìm  ku đáy lớp bêtơng nhựa cách tra tốn đồ Hình 3.5 với E 1800 H   0.152 ;   9.11 D 33 Echm 197.56 Kết tra toán đồ  ku = 2.26 p = 0.6 (Mpa) Ta có:  ku  ku p.kb = 2.26 × 0.6 × 0.85 = 1.15(Mpa) - Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bêtông nhựa theo biểu thức (3-9):  ku  Rttku K cdku Trong đó:  ku : ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe Rttku : cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp vật liệu liền khối Kcdku : hệ số cường độ chịu kéo uốn - Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp BTN theo biểu thức (3-11), 22 TCN 211-06: Rttku  k1.k2 Rku Trong đó: k1: hệ số có xét đến suy giảm cường độ vật liệu bị mỏi tác dụng tải trọng trùng phục, k1 lấy theo biểu thức: k1  11,11 N e0.22 Với Ne số trục xe tính tốn tích lũy thời hạn thiết kế thơng qua xe Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 111 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV => k1  11,11 11,11   0.59 0.22 0,22 Ne  0.6110  k2 hệ số có xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với nhân tố khí hậu thời tiết, lấy k2 = 1.0 Rku cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính tốn tuổi mẫu tính tốn tác dụng tải trọng tác dụng Vậy cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bêtơng nhựa lớp là: Rttku  k1 k Rku  0.59 ×1.0 × 2.0= 1.18 (Mpa) Và lớp BTN lớp là: Rttku  k1 k Rku  0.59 ×1.0 × 2.8=1.65(Mpa) Kiểm toán điều kiện theo biểu thức (3.9): với hệ số Kcdku  0.94 lấy theo Bảng 3-7, 22 TCN 211-06 cho trường hợp đường cấp III ứng với độ tin cậy 0,90 Với lớp bêtông nhựa lớp : Rttku 1.18  1.26 (Mpa)  ku = 1.01 (Mpa) < ku  K cd 0.94 Với lớp bêtông nhựa lớp trên:  ku = 1.15 (Mpa) < Rttku 1.65   1.76 (Mpa) K cdku 0.94 Vậy kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện chịu kéo uốn lớp bêtông nhựa d.Kiểm tốn theo điều kiện chịu đáy lớp móng đá dăm gia cố xi măng -Đổi lớp phía (kể từ mặt lớp đá gia cố xi măng trở lên) lớp ta có : h1 = 5+5 = 12 cm E1 = - Tính 1600 x +1800 x  1863.3 Mpa 75 Echm lớp phái đá gia cố xi măng Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 112 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Theo kết bảng trước  H Etb' = 250 Mpa H tb = 22 cm.Xét thêm hệ số điều chỉnh H' 24   f   : Với Với:   0.727 tra Bảng 3-6, 22TCN211-06 ta hệ số D 33 D điều chỉnh  = 1.06 Vậy theo (3.6) , Etbdc    Etb ' = 1.06 × 250 = 265 (Mpa) Áp dụng tốn đồ Hình 3-1 để tìm E chm đáy lớp CPĐD loại II Với: E E 42 H ' 24   0.727 nềndcđất  dc0   0.158 D 33 Etb Etb 265 Tra tốn đồ Hình 3-1 ta E chm =0.351 Etbdc Vậy Ech.m= Etbđc ×0.351= 265 × 0.351= 93.02 (Mpa) Tìm  ku đáy lớp đá dăm gia cố xi măng cách tra toán đồ Hình 3.6 với E 1685.7 E 600 H 24   0.727 ;   6.45  2.81  D 33 E3 92.02 E2 600 Kết tra toán đồ  ku = 0.48 với p = 0.6 (Mpa)  ku  ku p.kb = 0.48 × 0.6 × 0.85 = 0.244 (Mpa) - Kiểm toán theo điều kiện (3-9) với Rttku xác định theo (3-11) hệ số cường độ K cdku  0.94 (điều 3.6.1).Ở (3-11) theo mục 3.6.3 xác đinh 2.86 2.86 k1  0.11   0.661 Ne (0.61  106 )0.11 Và k =1 từ đó: Rttku  k1.k2 Rku  0.6611 0.8  0.528Mpa Rttku 0.528   0.562 (Mpa), kết cấu dự kiến đảm K cdku 0.94 bảo đủ cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp đá gia cố xi măng Như  ku = 0.244 (Mpa) < Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 113 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Kết luận: Các kết kiểm tốn theo trình tự tính tốn cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm tất điều kiện cường độ, chấp nhận kết cấu dự kiến làm kết cấu thiết kế Phương án Bảng 4: Dự kiến cấu tạo kết cấu thiết kế đặc trưng tính tốn lớp kết cấu E (Mpa) Lớp kết cấu (tính từ lên) Bề dày lớp Tính độ võng Tính trượt Tính kéo uốn Rku C (Mpa) (MPa) 42 -Đất sét.w=0.7 0.032 -CPĐD loại II 28 250 250 250 Đá dăm gia cố xi măng 14 600 600 600 0.8 -BTNC C19 350 250 1600 -BTNC C9.5 420 300 1800 2.8 a) Kiểm tra cường độ chung kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: Theo tiêu chuẩn kết cấu xem đủ cường độ thỏa mãn điều kiện: dv Echm ≥ K cd × Eyc Trong đó: + Echm : Mơ đun đàn hồi kết cấu áo đường + Eyc : Mô đun đàn hồi yêu cầu + Kcđđv: Hệ số cường độ độ võng - Đổi kết cấu áo đường từ hệ lớp thành hệ lớp sử dụng cơng thức: 1 + k × t1/3  Etb = Ei ×    1+k  ,Với k = h2 E ;t= h1 E1 Kết tính tốn lập thành bảng: Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 114  (độ) 24 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Ei t= Lớp kết cấu E2 E1 hi k= h2 h1 H tb Etb (Mpa) (cm) (cm) (MPa) CPDD loại II 250 28 28 250.0 Đá dăm gia cố xi măng 600 2.400 14 0.500 42 344.6 BTNC C19 350 1.016 0.167 49 345.4 BTNC C9.5 420 1.216 0.102 54 351.9  - Xét đến hệ số điều chỉnh   f  H 54 H   1.636  : Với D 33 D → Ta sử dụng Bảng 3-6, tra nội suy Ta hệ số điều chỉnh  = 1.188 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 58 cm có modun đàn hồi trung bình Etbdc    Etb ' = 1.188  351.9  418.07 (Mpa) - Tính Ech kết cấu: Sử dụng tốn đồ Hình 3.1 với H 54 E E 42   1.636 ;  dc0   0.1 D 33 E1 Etb 418.07 Từ tỷ số tra tốn đồ Hình 3-1: 22TCN 211 - 06, ta được: Ech Ech  =0.447 E1 Ebtdc Vậy Ech  0.447  Etbdc  0.447  418.07  186.88 Mpa - Kiểm tra: Nghiệm lại điều kiện (3-4) mục 3.4.1: 22TCN 211-06 phải có: Ech  K cddv  E yc Vì số trục xe tính tốn ngày đêm xe 638.55truc/làn.ngày đêm nên tra bảng 3-4 (nội suy N tt = 500 N tt = 1000 tìm E yc = 181.9 Mpa Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 115 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV (lớn E yc tối thiểu với đường cấp III theo bảng 3-5 140 Mpa ) lấy E yc = 181.9 Mpa để kiểm toán Đường cấp III đồng , xe nên theo Bảng 3-3 điều 3.4.2: 22TCN211-06, ta chọn độ tin cậy thiết kế 0,9 Do theo Bảng 3-2 điều 3.4.2: 22TCN211-06 Ta xác định K cddv = Vậy: K cddv ×Eyc=1×181.9 =181.9 (Mpa) Kết nghiệm toán: Ech = 186.88 (MPa) ≥ K cddv Eyc =181.99 (MPa) Vậy kết cấu dự kiến thiết kế đạt yêu cầu cường độ tiêu chuẩn đàn hồi cho phép b) Kiểm tra cường độ kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất: - Tính Etb ' lớp kết cấu:   k  t 13 Etb '  E1   1 k    , với k  h2  h1  t  E2 E1 Kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb ' Lớp kết cấu Ei (MPa) t E2 E1 hi (cm) k h2 h1 Htb Etb ' (cm) (MPa) 28 250.0 CPĐD loại II 250 Đá dăm gia cố xi măng 600 2.400 14 0.500 42 344.6 BTNC C19 350 0.725 0.167 49 329.9 BTNC C9.5 420 0.909 0.102 54 327.0 Trang 116 28  - Xét đến hệ số điều chỉnh   f  H 54 H   1.636  : Với D 33 D → Ta sử dụng Bảng 3-6, tra nội suy Nhóm sinh viên lớp Đường K51 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Ta hệ số điều chỉnh  = 1.188 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 57 cm có modun đàn hồi trung bình Etbdc    Etb ' = 1.188  327  388.51 (Mpa) - Xác định ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây đất Tax: Lập tỷ số: H 54   1.636 ; D 33 E1 Etb 388.51    9.25 E2 E0 42 Tra tốn đồ Hình 3-3, với góc nội ma sát đất  = 240, ta tra Tax =0.013 P Vì áp lực mặt đường bánh xe tiêu chuẩn tính toán p = daN/cm2 = 0.6 MPa Suy ra: Tax = 0.013× p = 0.013× 0.6 = 0.0078 (MPa) Vậy ứng suất cắt hoạt động tải trọng xe chạy gây ra: Tax = 0.0078 (Mpa) - Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất Tav: Tra tốn đồ Hình 3-4: 22TCN 211 – 06, với góc nội ma sát đất  = 240 H = 46 cm ta ứng suất cắt chủ động trọng lượng thân lớp nằm phía gây ra: Tav = -0.0011(Mpa) - Xác định trị số Ctt theo 3-8: Ctt = C.K1.K2.K3 Trong đó: C: lực dính đất nền: C = 0,032 Theo mục 3.5.4 ta có K1 = 0,6; K2 = 0.8 Vì số trục xe tính tốn 831< 1000 (trục xe/làn.ngày đêm); K3=1,5 (đất sét) Vậy Ctt = 0,032 × 0,6 × 0.8 × 1,5 = 0.023 (Mpa) - Kiểm toán lại điều kiện tính tốn cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất: Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 117 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Nghiệm lại điều kiện (3-5) mục 3.5.1, 22TCN 211-06 phải có: Tax + Tav ≤ Ctt K cdtr Với đường cấp III độ tin cậy yêu cầu Bảng 3.3 0,9 theo bảng 3-7, 22TCN211-06; K cdtr = 0.94 với trị số Tax Tav tính ta có: Tax + Tav = 0.0078 – 0.0011 = 0.0067 (Mpa) Ctt 0.023   0.0245 ( Mpa ) KcdTr 0.94 Kết kiểm toán cho thấy Tax + Tav = 0.0067 (Mpa) < Ctt = 0,0245 (Mpa) K cdtr Vậy kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện chịu cắt trượt đất c) Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiện theo tiêu chuẩn kéo uốn lớp bêtông nhựa: Theo tiêu chuẩn kết cấu xem đủ cường độ thỏa mãn điều kiện: σ ku R ku tt  ku K cd Trong đó: +  ku : Ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe + Rttku: Cường độ chịu kéo uốn tính tốn vất liệu liền khối + Kcđku: Hệ số cường độ chịu kéo uốn - Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bêtông nhựa theo biểu thức (3-10):  ku  ku p.kb Trong đó: p áp lực bánh tải trọng trục tính toán kb hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dung tải trọng tính tốn lên bánh đơi bánh đơn (làtrường hợp tính với tải Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 118 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV trọng tiêu chuẩn) lấy kb = 0,85, kiểm tra với cụm bánh đơn tải trọng trục đặc biệt nặng (nếu có) lấy kb = 1,0  ku : ứng suất kéo uốn đơn vị  Đối với lớp bêtông nhựa lớp dưới: H1 = 5+7 = 12 cm; E1  1800   1600   1683 (Mpa) 57 Đổi tầng lớp cấp phối đá dăm thành lớp Lớp kết cấu Ei (MPa) Cấp phối đá dăm loại II 250 Đá dăm gia cố xi măng 600 t E2 E1 hi k (cm) h2 h1 28 2.400 14 0.500 Htb Etb ' (cm) (MPa) 28 250.0 42 344.6 Trị số Etb ' lớp móng Cấp phối đá dăm loại I Cấp phối đá dăm loại II Etb ' = 344.6 MPa với bề dày lớp H’ = 28+14 = 42 cm, trị số phải xét đến hệ số điều chỉnh theo biểu thức 3-6, 22TCN211-06 Với: H ' 42   1.273 tra Bảng 3-6, 22TCN211-06 nội suy ta hệ số điều D 33 chỉnh  =1.143 Vậy theo (3.6) , Etbdc    Etb ' = 1.143 × 344.6 = 393.87 (Mpa) Với: Enềnđất E0 42 E  dc   0.107 Tra tốn đồ Hình 3-1 chm =0.403 Etbdc E1 Etb 393.87 Vậy ta được: Ech.m = Etbdc × 0.403 = 393.87 × 0.403 = 158.73 (Mpa) Tìm  ku đáy lớp bêtông nhựa lớp cách tra tốn đồ Hình 3-5 với: H1 12 E 1683.3   0.364   10.6 D 33 Echm 158.73 Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 119 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Kết tra toán đồ được:  ku = 1.93 p = 0,6 (Mpa) theo (3.11) ta có:  ku  ku p.kb = 1.93 × 0.6 × 0.85 = 0.98 (Mpa)  Đối với lớp bêtơng nhựa phía trên: H1= 5cm; E1=1800 (Mpa) Trị số Etb ' lớp phía xác định bảng sau: Tính đổi tầng lớp từ lên để tính Etb ' Ei Lớp kết cấu (MPa) t E2 E1 hi (cm) k h2 h1 Htb Etb ' (cm) (MPa) 28 250.0 Cấp phối đá dăm II 250 Đá dăm gia cố xi măng 600 2.400 14 0.500 42 344.6 BTNC C19 1600 4.642 0.167 49 453.1 28 Trị số Etb ' lớp Cấp phối đá dăm loại II, Đá dăm gia cố xi măng BTNC C19 Etb ' = 473.6 MPa với bề dày lớp H’ = 7+14+28 = 49 cm, trị số phải xét đến hệ số điều chỉnh Với: H ' 49   1.485 tra Bảng 3-6, 22TCN211-06 ta hệ số điều chỉnh  = D 33 1.173 Vậy theo (3.6) , Etbdc    Etb ' = 1.173 × 453.1= 531.48 (Mpa) Áp dụng tốn đồ Hình 3-1 để tìm E chm đáy lớp bêtông nhựa hạt nhỏ: Với: E E 42 H ' 49   1.485 nềndcđất  dc0   0.079 D 33 Etb Etb 531.48 Tra tốn đồ Hình 3-1 ta E chm =0.384 Etbdc Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 120 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Vậy Ech.m= Etbđc ×0.384= 531.48 × 0.384= 204.08 (Mpa) Tìm  ku đáy lớp bêtông nhựa cách tra tốn đồ Hình 3.5 với E 1800 H   0.152 ;   8.82 D 33 Echm 204.08 Kết tra toán đồ  ku = 2.21 p = 0.6 (Mpa) Ta có:  ku  ku p.kb = 2.21 × 0.6 × 0.85 = 1.13(Mpa) - Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bêtông nhựa theo biểu thức (3-9):  ku  Rttku K cdku Trong đó:  ku : ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe Rttku : cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp vật liệu liền khối Kcdku : hệ số cường độ chịu kéo uốn - Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán lớp BTN theo biểu thức (3-11), 22 TCN 211-06: Rttku  k1.k2 Rku Trong đó: k1: hệ số có xét đến suy giảm cường độ vật liệu bị mỏi tác dụng tải trọng trùng phục, k1 lấy theo biểu thức: k1  11,11 N e0.22 Với Ne số trục xe tính tốn tích lũy thời hạn thiết kế thơng qua xe Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 121 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV => k1  11,11 11,11   0.548 0.22 0,22 Ne  0.87 10  k2 hệ số có xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với nhân tố khí hậu thời tiết, lấy k2 = 1.0 Rku cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính tốn tuổi mẫu tính tốn tác dụng tải trọng tác dụng Vậy cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bêtơng nhựa lớp là: Rttku  k1 k Rku  0.548 ×1.0 × 2.0= 1.096 (Mpa) Và lớp BTN lớp là: Rttku  k1 k Rku  0.548 ×1.0 × 2.8=1.533(Mpa) Kiểm toán điều kiện theo biểu thức (3.9): với hệ số Kcdku  0.94 lấy theo Bảng 3-7, 22 TCN 211-06 cho trường hợp đường cấp III ứng với độ tin cậy 0,90 Với lớp bêtông nhựa lớp : Rttku 1.096  1.17 (Mpa)  ku = 0.98 (Mpa) < ku  K cd 0.94 Với lớp bêtông nhựa lớp trên:  ku = 1.13 (Mpa) < Rttku 1.533   1.63 (Mpa) K cdku 0.94 Vậy kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện chịu kéo uốn lớp bêtơng nhựa d.Kiểm tốn theo điều kiện chịu đáy lớp móng đá dăm gia cố xi măng -Đổi lớp phía (kể từ mặt lớp đá gia cố xi măng trở lên) lớp ta có : h1 = 5+5 = 12 cm E1 = - Tính 1600 x +1800 x  1863.3 Mpa 75 Echm lớp phái đá gia cố xi măng Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 122 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Đề tài NCKHSV Theo kết bảng trước  H Etb' = 250 Mpa H tb = 28 cm.Xét thêm hệ số điều chỉnh H' 28   f   : Với Với:   0.848 tra Bảng 3-6, 22TCN211-06 ta hệ số D 33 D điều chỉnh  = 1.083 Vậy theo (3.6) , Etbdc    Etb ' = 1.083 × 250 = 270.97 (Mpa) Áp dụng tốn đồ Hình 3-1 để tìm E chm đáy lớp CPĐD loại II Với: E E 42 H ' 28   0.848 nềndcđất  dc0   0.155 D 33 Etb Etb 270.97 Tra tốn đồ Hình 3-1 ta E chm =0.382 Etbdc Vậy Ech.m= Etbđc ×0.382= 270.97× 0.382 = 103.51 (Mpa) Tìm  ku đáy lớp đá dăm gia cố xi măng cách tra tốn đồ Hình 3.6 với E 1685.7 E 600 H 28   0.848 ;   2.81   5.8 D 33 E2 600 E3 103.51 Kết tra toán đồ  ku = 0.39 với p = 0.6 (Mpa)  ku  ku p.kb = 0.39 × 0.6 × 0.85 = 0.20(Mpa) - Kiểm toán theo điều kiện (3-9) với Rttku xác định theo (3-11) hệ số cường độ K cdku  0.94 (điều 3.6.1).Ở (3-11) theo mục 3.6.3 xác đinh 2.86 2.86 k1  0.11   0.635 Ne (0.87  106 ) 0.11 Và k =1 từ đó: Rttku  k1.k2 Rku  0.635 1 0.8  0.508Mpa Rttku 0.508   0.541 (Mpa), kết cấu dự kiến đảm bảo K cdku 0.94 đủ cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp đá gia cố xi măng Như  ku = 0.20 (Mpa) < Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 123 Đề tài NCKHSV GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Kết luận: Các kết kiểm tốn theo trình tự tính tốn cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm tất điều kiện cường độ, chấp nhận kết cấu dự kiến làm kết cấu thiết kế Nhóm sinh viên lớp Đường K51 Trang 124 Đề tài NCKHSV Nhóm sinh viên lớp Đường K51 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Trang 125