Nghiên cứu một số kết cấu áo đường áp dụng cho đường giao thông nông thôn tỉnh bình dương,luận văn thạc sỹ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - NGUYỄN NGỌC THẢO NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG ÁP DỤNG CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TỈNH BÌNH DƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thành Phố Hồ Chí Minh - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - NGUYỄN NGỌC THẢO NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG ÁP DỤNG CHO ĐƯỜNG GIAO THƠNG NƠNG THƠN TỈNH BÌNH DƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ MÃ SỐ : 60 – 58 – 30 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS LÊ VĂN BÁCH Thành Phố Hồ Chí Minh – 2012 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Trang Hình 2-1: Vết nứt mặt đường bê tông, đường D5 Phú Mỹ - Vĩnh Tân 22 Hình 2-2: Hư hỏng mặt đường láng nhựa, đường vành đai Bạch Đằng Tân Uyên 22 Hình 2-3: Ổ gà đường ĐT743 23 Hình 2-4: Hư hỏng mặt đường láng nhựa đường ĐT747 23 Hình 2-5: Nứt mặt đường ĐT741 24 Hình 2-6: Bong bật, nứt mặt đường ĐT 741 24 Hình 2-7: Mặt đường cấp phối sỏi đỏ sau mưa 26 Hình 2-8: Mặt đường cấp phối sỏi đỏ sau mưa 26 Hình 2-9: Mặt đường đọng nước sau mưa, đường xã Thới Hịa 27 Hình 2-10: Mặt đường sỏi đỏ vừa tu, đường xã Thới Hịa 28 Hình 2-11: Đường liên nội đồng bao xung quanh cụm dân cư xã huyện Tân Uyên, mặt đường sỏi đỏ rộng 3m dày 30cm 29 Hình 2-12: Mặt đường đá cấp phối sỏi đỏ 30 Hình 2-13: Mặt đường đá cấp phối sỏi đỏ 30 Hình 2-14: Đường giao thơng nông thôn nối liền đường vành đai vào ấp Tân Thành- Bạch Đằng, mặt đường trải đá cấp phối rộng 4m 31 Hình 2-15: Đường liên xã - mặt đường láng nhựa đá cấp phối 32 Hình 2-16: Đường ĐT747 - mặt đường bê tông nhựa đá cấp phối 33 Hình 2-17: Đường liên xã - mặt đường bê tông nhựa đá cấp phối 33 Hình 2-18: Đường giao thơng nơng thơn ven bờ sông - mặt đường bê tông xi măng rộng 3m 35 Hình 2-19: Đường hẻm 195 Huỳnh Văn Lũy - Phú Thuận - mặt đường bê tông xi măng rộng 2,5m 35 Hình 2-20: Đường giao thơng nơng thơn nối liền đường vành đai vào ấp Tân Long, Bạch Đằng - mặt đường đá mi rộng 2.5m 36 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2-1: Tổng hợp số liệu trạng mạng lưới đường chuyên dụng 17 Bảng 2-2: Tổng hợp số liệu trạng mạng lưới đường huyện 19 Bảng 2-2: Tổng hợp số liệu trạng mạng lưới đường xã 19 LỜI CẢM ƠN Trải qua sáu tháng tiến hành thực hiện, đến em hoàn thành luận văn tốt nghiệp, em xin chân thành cảm ơn Thầy T.S Lê Văn Bách tận tình hướng dẫn em suốt trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Thầy Cô giáo khoa Cơng trình tồn thể Thầy Cơ giảng viên trường Đại học Giao thông Vận tải giúp đỡ tạo điều kiện để em hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp gần xa gia đình giúp đỡ, động viên khích lệ để luận văn hồn thành Do trình độ lực có hạn, em cố gắng nhiều chắn nội dung luận văn khó tránh khỏi sai sót, mong Thầy Cơ giáo, bạn đồng nghiệp góp ý để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn -1- MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Sự cần thiết đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu đề tài 1.3 Nội dung phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Nội dung nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Bố cục đề tài CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TỈNH BÌNH DƯƠNG 1.1 Vị trí địa lý 1.2 Địa hình 1.3 Đặc điểm khí hậu 10 1.4 Thủy văn 11 1.5 Đặc điểm địa chất 12 1.6 Thổ nhưỡng 12 1.7 Vật liệu xây dựng 13 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG TỈNH BÌNH DƯƠNG 2.1 Hiện trạng mạng lưới giao thơng khu vực tỉnh Bình Dương 2.1.1 Khái quát chung mạng lưới giao thơng tỉnh Bình Dương 14 14 14 2.1.1.1 Mạng lưới giao thông đường 14 2.1.1.2 Mạng lưới giao thông đường thủy 17 2.1.1.3 Mạng lưới giao thông đường sắt 18 2.1.1.4 Mạng lưới giao thông đường hàng không 18 2.1.1.5 Mạng lưới giao thông nông thôn 18 2.1.2 Các loại kết cấu áo đường áp dụng tỉnh Bình Dương 20 -22.1.3 Thực trạng khai thác mức độ hư hỏng mạng lưới đường ôtô tỉnh Bình Dương 21 2.2 Các loại kết cấu áo đường áp dụng cho đường giao thông nông thơn tỉnh Bình Dương 27 2.2.1 Mặt đường cấp phối sỏi đỏ 27 2.2.2 Mặt đường láng nhựa cấp phối đá dăm 30 2.2.3 Mặt đường bê tông nhựa 32 2.2.4 Mặt đường bê tông xi măng bê tông cốt thép 34 2.2.5 Mặt đường khác 36 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG HỢP LÝ CHO ĐƯỜNG GIAO THƠNG NƠNG THƠN TỈNH BÌNH DƯƠNG 37 3.1 Đặt vấn đề 37 3.2 Căn lựa chọn 37 3.2.1 Lưu lượng xe 37 3.2.2 Tải trọng trục 38 3.2.3 Kết cấu mặt đường hữu 38 3.2.4 Định hướng quy hoạch phát triển giao thông nơng thơn tỉnh Bình Dương đến năm 2020 3.2.4.1 Quan điểm phát triển hệ thống đường giao thông nông thôn 38 38 3.2.4.2 Phát triển mạng lưới đường trục huyện thị tỉnh Bình Dương đến năm 2020 3.3 Các phương pháp thiết kế kết cấu áo đường 39 42 3.3.1 Nhóm phương pháp lý thuyết - thực nghiệm 42 3.3.2 Nhóm phương pháp kinh nghiệm - thực nghiệm 42 3.3.3 Lựa chọn phương pháp tính tốn kết cấu áo đường áp dụng cho đường giao thông nơng thơn tỉnh Bình Dương 42 3.3.3.1 Phương pháp tính tốn kết cấu áo đường theo quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 43 -33.3.3.2 Phương pháp tính tốn kết cấu áo đường theo quy trình thiết kế áo đường cứng 22TCN 223-95 3.4 Các vấn đề cần quan tâm xây dựng kết cấu áo đường 43 44 3.4.1 Các yêu cầu mặt đường giao thông nông thôn 44 3.4.2 Cấu tạo mặt đường giao thông nông thôn 45 3.4.3 Loại mặt đường 45 3.4.4 So sánh kinh tế 46 3.4.5 Công nghệ xây dựng mặt đường 46 3.5 Phân nhóm kết cấu, nhóm tải trọng 46 3.5.1 Kết cấu áo đường mềm 46 3.5.2 Kết cấu áo đường cứng 47 3.5.3 Cấp hạng đường 47 3.5.4 Thơng số tính tốn lớp vật liệu áo đường 47 3.6 Những đề xuất để lựa chọn kết cấu áo đường cho đường giao thơng nơng thơn khu vực tỉnh Bình Dương 3.6.1 Căn đề xuất 48 48 3.6.1.1 Đặc điểm địa chất 48 3.6.1.2 Chế độ thủy nhiệt 48 3.6.1.3 Nguồn vốn 48 3.6.1.4 Nguồn vật liệu địa phương 49 3.6.1.5 Trình độ cơng nghệ thi cơng 49 3.6.2 Đề xuất kết cấu áo đường hợp lý cho đường giao thơng nơng thơn tỉnh Bình Dương 50 3.7 Phân tích kinh tế ứng với loại kết cấu áo đường cho đường giao thơng nơng thơn tỉnh Bình Dương 57 3.7.1 Căn áp dụng 57 3.7.2 Giá thành loại áo đường tính cho đơn vị 1m2 mặt đường 58 3.8 Phương pháp thi công cho loại kết cấu áo đường cho khu vực tỉnh Bình Dương 67 -43.8.1 u cầu chung 67 3.8.2 Trình tự thi cơng lớp móng cấp phối đá dăm (CPĐD) 67 3.8.3 Trình tự thi công lớp bêtông ximăng bê tông cốt thép 68 3.8.4 Trình tự thi cơng lớp móng cát gia cố 8% xi măng 70 3.8.5 Trình tự thi công lớp láng nhựa mặt đường 72 3.9 Lựa chọn kết cấu áo đường hợp lý cho đường giao thông nơng thơn tỉnh Bình Dương 73 4.0 Nhận xét 73 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 4.1 Kết luận 78 4.1.1 Tổng kết kết nghiên cứu thu 78 4.1.2 Đánh giá hiệu kết cấu nghiên cứu 78 4.1.3 Khả áp dụng kết nghiên cứu 79 4.2 Những tồn hướng phát triển 79 4.2.1 Những tồn 79 4.2.2 Hướng phát triển 80 4.3 Kiến nghị định hướng nghiên cứu, phát triển hoàn thiện thêm kết nghiên cứu 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 83 -5PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Sự cần thiết đề tài: Năm 1998 hợp tác thành cơng với tập đồn Singapore mở khu công nghiệp Việt nam Singapore I (VSIP I) KCN kiểu mẫu hàng đầu Việt nam đánh dấu bước phát triển kinh tế vượt bậc tỉnh Bình Dương kể từ Bình Dương trở thành địa phương động kinh tế, thu hút đầu tư nước ngồi Trên đà phát triển hàng loạt KCN khác hình thành KCN Sóng Thần, KCN Mỹ Phước 1, KCN Mỹ Phước 2; KCN Mỹ Phước 3, KCN Đại Đăng; KCN VSIP2, KCN VSIP3 tạo nên vùng kinh tế sôi động, phù hợp với chiến lược phát triển kinh tế, xã hội tỉnh - tập trung khai thác lợi vị trí địa lý, sở hạ tầng cơng nghiệp khai thác nguồn lực đầu tư bên ngồi để đẩy mạnh nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa địa bàn tỉnh, phấn đấu để trở thành địa bàn kinh tế phát triển động gắn kết với địa phương vùng trọng điểm kinh tế Nam Bộ Trong năm qua, với mục tiêu phấn đấu trở thành thành phố loại I trực thuộc Trung ương thành phố động Miền Đơng Nam Bộ, Bình Dương bước phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa Cùng với phát triển nông nghiệp, ngành công nghiệp dịch vụ đầu tư mức Song song đó, việc đầu tư nâng cấp cho hệ thống giao thông nông thơn trọng Các cơng trình hạ tầng kỹ thuật bước đầu tư xây dựng nhiều nguồn vốn khác nhau, có nguồn vốn hỗ trợ nhà nước kết hợp với đóng góp nhân dân (dưới hình thức nhà nước nhân dân làm) Tuy nhiên, số tuyến đường xã mau xuống cấp công tác tu bảo dưỡng chưa quan tâm mức, dẫn đến việc khai thác cơng trình khơng hiệu quả, gây nhiều khó khăn cho việc phát triển kinh tế cho người dân vùng Trên sở lý thuyết tổng kết từ thực tế thiết kế, xây dựng khai thác mặt đường giao thông nông thôn tỉnh Bình Dương, ưu nhược - 89 K3 = 1.50, hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt => Ctt= 0.045 (MPa) = 0.045/ 0.90 = 0.05 (MPa) Đánh giá: τ = 0.0131 <  = 0.05 Kết luận: Kết cấu đảm bảo điều kiện chống trượt - 90 BẢNG TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thơng tin chung: - Cơng trình: MẪU KẾT CẤU 21 - Loại tầng mặt: Cấp cao A2 - Tính tốn cho: Phần mặt đường xe chạy - Hệ số độ tin cậy: 0.85 + Nền đường: - Đất đắp đường: Nền đất sét 42 - Module đàn hồi E0 (MPa): - Lực dính C (MPa): 0.032 - Góc ma sát  (độ): 24 + Tải trọng: - Đường kính vệt bánh xe D (cm): 33 - Áp lực tính tốn p (MPa): 0.6 - Số trục xe tính toán (xe/ngày đêm/ làn): 50 - Module đàn hồi yêu cầu Eyc (MPa): 110 + Kết cấu áo đường: Lớp vật liệu H Ev Eku Etr Ru C (cm) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) Cấp phối đá dăm 15 250 250 220 0.0 0.00 Lớp sỏi đỏ gia cố 30 150 150  (độ) KIỂM TRA KẾT CẤU THEO TIÊU CHUẨN ĐỘ VÕNG ĐÀN HỒI: + Sơ đồ tính: Lớp vật liệu Ev (MPa) h (cm) Cấp phối đá dăm 250 15 Lớp sỏi đỏ gia cố 150 30 Nền đất Á sét 42 - Tính đổi kết cấu lớp từ đáy áo đường lên theo công thức: 1  k t /  Etb '  E1    1 k  Với k = h2/h1 = 15/30 = 0,5 t = E2/E1 = 250/150 = 1.667 - 91 1  k t /  => E tb '  E1   = 180 Mpa  1 k  Với H/ D = 45/ 33 = 1,364 , hệ số điều chỉnh β= 1,155 => Edctb =βxE'tb= 207,47 Mpa + Tính Ech kết cấu: Từ H/D= 1,364 Eo/ Edctb = 0,202 => Tra toán đồ hình 3.1 ta được: Ech/ Edctb = 0,565 Vậy Module đàn hồi chung tính tốn Ech= 0,565*Edctb = 0,565*207,47=117,22 Mpa + Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi theo mục 3.4.1: Kết cấu đạt yêu cầu cần phải đạt : Ech K dv cd E yc Tra bảng 3-2 tìm hệ số cường độ độ võng K cddv = 1.06 Ta có Kdvcd.Eyc = 1,06* 110 = 116,6 Mpa Kiểm tra: Ech =117,22 Mpa > Kdvcd.Eyc = 1,06* 110 = 116,6 Mpa => Kết luận: Kết cấu đảm bảo theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi KIỂM TRA NỀN ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN TRƯỢT: + Kiểm tra đất: Nền sỏi đỏ hữu Sơ đồ tính: Các lớp làm việc Edctb = 207,47 (MPa) Eo = 42 (MPa) Edctb/Eo = 4,94 H1 = 45 (cm) H/D = 1,364 Góc nội ma sát đất φ = 24 (độ) Xác định ứng suất trượt tải trọng bánh xe: Tra toán đồ hình 3-2 ta xác định ax /p = 0.031  ax = p* 0.031 = 0.6*0.031 = 0.0186 (MPa) Xác định ứng suất trượt trọng lượng thân kết cấu mặt đường: Tra tốn hình 3-4 vớ φ= 24 (độ) & H = 45 (cm) ta xác định av = -0.0010 (MPa) Tổng ứng suất cắt hoạt động:  = ax + av = 0.0186 – 0.0010 = 0.0176 (MPa) Xác định ứng suất cắt cho phép:  = Ctt/ Ktrcd , với: Ctt = C*K1*K2*K3 - 92 Ktrcd = 0.90 , hệ số cường độ chịu cắt trượt ứng với độ tin cậy 0.85 C = 0.032 (MPa) K1 = 0.60, hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt K2 = 1.00, hệ số làm việc không đồng K3 = 1.50, hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt => Ctt= 0.0288 (MPa)  = 0.0288/ 0.90 = 0.032 (MPa) Đánh giá:  = 0.0176 <  = 0.032 Kết luận: Kết cấu đảm bảo điều kiện chống trượt - 93 BẢNG TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thông tin chung: - Cơng trình: MẪU KẾT CẤU 23 - Loại tầng mặt: Cấp cao A2 - Tính tốn cho: Phần mặt đường xe chạy - Hệ số độ tin cậy: 0.85 + Nền đường: - Đất đắp đường: Nền đất Á sét 42 - Module đàn hồi E0 (MPa): - Lực dính C (MPa): 0.032 - Góc ma sát  (độ): 24 + Tải trọng: - Đường kính vệt bánh xe D (cm): 33 - Áp lực tính tốn p (MPa): 0.6 - Số trục xe tính tốn (xe/ngày đêm/ làn): 50 - Module đàn hồi yêu cầu Eyc (MPa): 110 + Kết cấu áo đường: Lớp vật liệu H Ev Eku Etr Ru C  (cm) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (độ) Cấp phối đá dăm 35 250 250 220 0.0 0.00 KIỂM TRA KẾT CẤU THEO TIÊU CHUẨN ĐỘ VÕNG ĐÀN HỒI: + Sơ đồ tính: Lớp vật liệu Ev (MPa) h (cm) Cấp phối đá dăm 250 35 Nền sỏi đỏ hữu 42 Với H/ D = 35/ 33 = 1,061 , hệ số điều chỉnh => Edctb =βxE'tb= 278,52 Mpa β= 1,114 + Tính Ech kết cấu: Từ H/D= 1,061 Eo/ Edctb = 0,151 => Tra tốn đồ hình 3.1 ta được: Ech/ Edctb = 0,432 Vậy Module đàn hồi chung tính tốn Ech= 0,432*Edctb = 0,432*278,52=120,32 Mpa + Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi theo mục 3.4.1: Kết cấu đạt yêu cầu cần phải đạt: Ech K dv cd E yc Tra bảng 3-2 tìm hệ số cường độ độ võng K cddv = 1.06 Ta có Kdvcd.Eyc = 1,06* 110 = 116,6 Mpa - 94 Kiểm tra: Ech =120,32 Mpa > Kdvcd.Eyc = 1,06* 110 = 116,6 Mpa => Kết luận: Kết cấu đảm bảo theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi KIỂM TRA NỀN ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN TRƯỢT: + Kiểm tra đất: Nền sỏi đỏ hữu Sơ đồ tính: Các lớp làm việc Edctb = 278,52 (MPa) Eo = 42 (MPa) Edctb/Eo = 6,631 H1 = 35 (cm) H/D = 1,061 Góc nội ma sát đất φ = 24 (độ) Xác định ứng suất trượt tải trọng bánh xe: Tra tốn đồ hình 3-2 ta xác định τax /p = 0.0372  τax = p* 0.0372 = 0.6*0.0372 = 0.0223 (MPa) Xác định ứng suất trượt trọng lượng thân kết cấu mặt đường: Tra tốn hình 3-4 vớ φ= 24 (độ) & H = 35 (cm) ta xác định τav = -0.0008 (MPa) Tổng ứng suất cắt hoạt động: τ = τax + τav = 0.0223 – 0.0008 = 0.0215 (MPa) Xác định ứng suất cắt cho phép:  = Ctt/ Ktrcd , với: Ctt = C*K1*K2*K3 Ktrcd = 0.90 , hệ số cường độ chịu cắt trượt ứng với độ tin cậy 0.85 C = 0.032 (MPa) K1 = 0.60, hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt K2 = 1.00, hệ số làm việc không đồng K3 = 1.50, hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt => Ctt= 0.0288 (MPa)  = 0.045/ 0.90 = 0.032 (MPa) Đánh giá: τ = 0.00215 <  = 0.032 Kết luận: Kết cấu đảm bảo điều kiện chống trượt - 95 BẢNG TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thơng tin chung: - Cơng trình: MẪU KẾT CẤU 26 - Loại tầng mặt: Cấp cao A2 - Tính tốn cho: Phần mặt đường xe chạy - Hệ số độ tin cậy: 0.85 + Nền đường: - Đất đắp đường: Nền đất sét 42 - Module đàn hồi E0 (MPa): - Lực dính C (MPa): 0.032 - Góc ma sát  (độ): 24 + Tải trọng: - Đường kính vệt bánh xe D (cm): 33 - Áp lực tính tốn p (MPa): 0.6 - Số trục xe tính tốn (xe/ngày đêm/ làn): 50 - Module đàn hồi yêu cầu Eyc (MPa): 110 + Kết cấu áo đường: Lớp vật liệu H Ev Eku Etr Ru C (cm) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) Đá 4x6 chèn đá dăm 10 350 350 350 0.0 0.00 Cấp phối đá dăm 18 250 250 220  (độ) KIỂM TRA KẾT CẤU THEO TIÊU CHUẨN ĐỘ VÕNG ĐÀN HỒI: + Sơ đồ tính: Lớp vật liệu Ev (MPa) h (cm) Đá 4x6 chèn đá dăm 350 12 Cấp phối đá dăm 250 20 Nền đất Á sét 42 - Tính đổi kết cấu lớp từ đáy áo đường lên theo công thức: 1  k t /  Etb '  E1    1 k  Với k = h2/h1 = 12/20 = 0,6 t = E2/E1 = 350/250 = 1.4 - 96 1  k t /  => E tb '  E1   = 285 Mpa  1 k  Với H/ D = 32/ 33 = 0,97, hệ số điều chỉnh β= 1,102 => Edctb =βxE'tb= 314,07 Mpa + Tính Ech kết cấu: Từ H/D= 0,97 Eo/ Edctb = 0,134 => Tra tốn đồ hình 3.1 ta được: Ech/ Edctb = 0,388 Vậy Module đàn hồi chung tính tốn Ech= 0,388*Edctb = 0,388*314,07=121,86 Mpa + Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi theo mục 3.4.1: Kết cấu đạt yêu cầu cần phải đạt: Ech K dv cd E yc Tra bảng 3-2 tìm hệ số cường độ độ võng K cddv = 1.06 Ta có Kdvcd.Eyc = 1,06* 110 = 116,6 Mpa Kiểm tra: Ech =121,86 Mpa > Kdvcd.Eyc = 1,06* 110 = 116,6 Mpa => Kết luận: Kết cấu đảm bảo theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi KIỂM TRA NỀN ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN TRƯỢT: + Kiểm tra đất: Nền sỏi đỏ hữu Sơ đồ tính: Các lớp làm việc Edctb = 314,07 (MPa) Eo = 42 (MPa) Edctb/Eo = 7,478 H1 = 32 (cm) H/D = 0,97 Góc nội ma sát đất φ = 24 (độ) Xác định ứng suất trượt tải trọng bánh xe: Tra tốn đồ hình 3-2 ta xác định ax /p = 0.0399  ax = p* 0.0399 = 0.6*0.0399 = 0.0239 (MPa) Xác định ứng suất trượt trọng lượng thân kết cấu mặt đường: Tra toán hình 3-4 vớ φ= 24 (độ) & H = 32 (cm) ta xác định av = -0.0007 (MPa) Tổng ứng suất cắt hoạt động:  = ax + av = 0.0239 – 0.0007 = 0.0232 (MPa) - 97 Xác định ứng suất cắt cho phép:  = Ctt/ Ktrcd , với: Ctt = C*K1*K2*K3 Ktrcd = 0.90 , hệ số cường độ chịu cắt trượt ứng với độ tin cậy 0.85 C = 0.032 (MPa) K1 = 0.60, hệ số sét đến suy giảm sức chống cắt trượt K2 = 1.00, hệ số làm việc không đồng K3 = 1.50, hệ số sét đến gia tăng sức chống cắt trượt => Ctt= 0.0288 (MPa)  = 0.0288/ 0.90 = 0.032 (MPa) Đánh giá:  = 0.0232 <  = 0.032 Kết luận: Kết cấu đảm bảo điều kiện chống trượt - 98 BẢNG TÍNH TỐN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thơng tin chung: - Cơng trình: MẪU KẾT CẤU 34 - Loại tầng mặt: Bê tông xi măng - Tính tốn cho: Phần mặt đường xe chạy + Nền đường: - Đất đắp đường: Nền đắp đất dính 250 - Module đàn hồi E0 (daN/ cm2): - Lực dính C (daN/ cm2): 0.12 - Góc ma sát φ (độ): 12 + Tải trọng: - Đường kính vệt bánh xe D (cm): 30 - Tải trọng tính tốn P (daN): 3000 - Áp lực tính tốn (daN/ cm2): - Hệ số xung kích n: 1.2 + Kết cấu áo đường: Lớp vật liệu H (cm) E (daN/ cm2) Rku (daN/ cm2) BTXM đá 1x2 mác 250 20 290000 35 Cát gia cố ximăng 8% 15 2800 2 KIỂM TRA CHIỀU DÀY TẤM BTXM: + Sơ đồ tính: Lớp vật liệu BTXM đá 1x2 mác 250 Cát gia cố xi măng 8% Nền đắp đất dính E (daN/ cm2) 290000 2800 250 + Tính Ech lớp cát gia cố: D1 = D + hxm = 30 + 20 = 50 cm Sử dụng toán đồ Hình 3.1 Tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 với H/ D = 15/ 50 = 0.3 E0/ E = 250/ 2800 = 0.09 Tra tốn đồ Hình 3-1 ta Ech/ Etb = 0.17 Vậy Module đàn hồi chung mặt lớp gia cố là: Ech = 0.17*E = 0.17*2800 = 476 daN/ cm2 + Xác định hệ số 1, 2, 3: Với h/ R = 20/ 15 = 1.33 Eb/ Ech = 290000/ 476 = 609.30 Tra bảng 4.1, 4.2, 4.3 ta được: h (cm) 20 15 - 99 1 = 1.34 2 = 1.84 3 = 1.81 Do 2 > 3 > 1 nên ta tính tốn theo 2 Sử dụng cơng thức 4.1 ta có: h = [(1.84*3000*1.2)/(35*0.5)]1/2 = 19.82 cm => Kết luận: chiều dày BTXM đảm bảo yêu cầu KIỂM TRA VỚI TRƯỜNG HỢP TẤM CHỊU TÁC DỤNG ĐỒNG THỜI CỦA TẢI TRỌNG VÀ NHIỆT ĐỘ: - Chênh lệch nhiệt độ bề mặt nhiệt độ đáy tấm: t = 0.84h = 0.84*20 = 16.80 C - Đặc trưng đàn hồi bê tông: l = 0.6h*(Eb/Ech)1/3 = 0.6*20*(290000/ 476)1/3 = 101.73 L = 600 - Xác định tỷ số: L/l = 600/ 101.73 = 5.90 B/l = 350/ 101.73 = 3.44 Tra tốn đồ hình 4.3 ta được: Cx = 0.88, Cy = 0.26 - Ứng suất chênh lệch nhiệt độ gây theo hướng dọc: 2 = (0.88 + 0.15*0.26)*16.8*0.6*290000*10-5/(2*(1-0.152)) = 13.74 daN/ cm2 - Ứng suất chênh lệch nhiệt độ gây theo hướng ngang: n = (0.26 + 0.15*0.88)*16.8*0.6*290000*10-5/(2*(1-0.152)) = 5.86 daN/ cm2 - Ứng suất chênh lệch nhiệt độ gây cạnh theo hướng dọc: c = 0.88*16.8*0.6*290000*10-5/(2*(1-0.152)) = 13.16 daN/ cm2 - Ứng suất tổng cộng tải trọng nhiệt độ tác dụng gây mặt cắt theo hướng dọc: I = 1 + 2 = 1.34*3000/202 + 13.74 = 25.80 daN/ cm2 - Ứng suất tổng cộng tải trọng nhiệt độ tác dụng gây cạnh tấm: II = 2 + c = 13.74 + 13.16 = 26.90 daN/ cm2 Do I < II nên kiểm toán theo II: [] = 0.85 Rku = 0.85*35 = 29.75 daN/ cm2 [] > II => Kết luận: bê tơng làm việc an tồn tác dụng tổng hợp tải trọng nhiệt độ - 100 KIỂM TRA CHIỀU DÀY LỚP MÓNG: - Chiều dày lớp móng mặt đường BTXM phải đảm bảo đất không phát sinh biến dạng dẻo: a > K'K1C > τam + τab Với K’ = 1.0 K1 = 0.65 Vậy a = 0.65*1*0.12 = 0.078 daN/ cm2 - Tra tốn đồ b Hình 4.6 với l = 101.73, φ = 12, z = 15 hb + z = 20 + 15 = 35 Ptt / l2 = 3000 / 101.732 = 0.348 Ta τam = 0.066 - Tra tốn đồ b Hình 4.7 ta τab = 0.007 Vậy τam + τab = 0.066 + 0.007 = 0.073 < a = 0.078 => Kết luận: Chiều dày lớp móng chọn đảm bảo khơng phát sinh biến dạng dẻo đất - 101 BẢNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thơng tin chung: - Cơng trình: MẪU KẾT CẤU 37 - Loại tầng mặt: Bê tông xi măng - Tính tốn cho: Phần mặt đường xe chạy + Nền đường: - Đất đắp đường: Nền đắp đất dính 200 - Module đàn hồi E0 (daN/ cm2): - Lực dính C (daN/ cm2): 0.12 - Góc ma sát φ (độ): 12 + Tải trọng: - Đường kính vệt bánh xe D (cm): 26 - Tải trọng tính tốn P (daN): 1250 - Áp lực tính tốn (daN/ cm2): - Hệ số xung kích n: 1.2 + Kết cấu áo đường: Lớp vật liệu H (cm) E (daN/ cm2) Rku (daN/ cm2) BTXM đá 1x2 mác 250 15 290000 35 Cát gia cố ximăng 8% 15 2800 2 KIỂM TRA CHIỀU DÀY TẤM BTXM: + Sơ đồ tính: Lớp vật liệu BTXM đá 1x2 mác 250 Cát gia cố xi măng 8% Nền đắp đất dính E (daN/ cm2) 290000 2800 250 + Tính Ech lớp cát gia cố: D1 = D + hxm = 26 + 15 = 41 cm Sử dụng tốn đồ Hình 3.1 Tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 với H/ D = 15/ 41 = 0.366 E0/ E = 200/ 2800 = 0.071 Tra tốn đồ Hình 3-1 ta Ech/ Etb = 0.15 Vậy Module đàn hồi chung mặt lớp gia cố là: Ech = 0.15*E = 0.15*2800 = 420 daN/ cm2 + Xác định hệ số 1, 2, 3: Với h/ R = 15/ 13 = 1.15 Eb/ Ech = 290000/ 420 = 690.50 h (cm) 15 15 - 102 Tra bảng 4.1, 4.2, 4.3 ta được: 1 = 1.21 2 = 1.82 3 = 1.79 Do 2 > 3 > 1 nên ta tính tốn theo 2 Sử dụng cơng thức 4.1 ta có: h = [(1.82*1250*1.2)/(35*0.5)]1/2 = 14.68 cm => Kết luận: chiều dày BTXM đảm bảo yêu cầu KIỂM TRA VỚI TRƯỜNG HỢP TẤM CHỊU TÁC DỤNG ĐỒNG THỜI CỦA TẢI TRỌNG VÀ NHIỆT ĐỘ: - Chênh lệch nhiệt độ bề mặt nhiệt độ đáy tấm: t = 0.84h = 0.84*15 = 12.60 C - Đặc trưng đàn hồi bê tông: l = 0.6h*(Eb/Ech)1/3 = 0.6*15*(290000/ 420)1/3 = 79.55 L = 500 - Xác định tỷ số: L/l = 500/ 79.55 = 6.29 B/l = 250/ 79.55 = 3.14 Tra tốn đồ hình 4.3 ta được: Cx = 0.92, Cy = 0.21 - Ứng suất chênh lệch nhiệt độ gây theo hướng dọc: 2 = (0.92 + 0.15*0.21)*12.6*0.6*290000*10-5/(2*(1-0.152)) = 10.67 daN/ cm2 - Ứng suất chênh lệch nhiệt độ gây theo hướng ngang: n = (0.21 + 0.15*0.92)*12.6*0.6*290000*10-5/(2*(1-0.152)) = 3.90 daN/ cm2 - Ứng suất chênh lệch nhiệt độ gây cạnh theo hướng dọc: c = 0.92*12.6*0.6*290000*10-5/(2*(1-0.152)) = 10.32 daN/ cm2 - Ứng suất tổng cộng tải trọng nhiệt độ tác dụng gây mặt cắt theo hướng dọc: I = 1 + 2 = 1.21*1250/152 + 10.67 = 18.74 daN/ cm2 - Ứng suất tổng cộng tải trọng nhiệt độ tác dụng gây cạnh tấm: II = 2 + c = 10.67 + 10.32 = 20.99 daN/ cm2 Do I < II nên kiểm toán theo II: [] = 0.85 Rku = 0.85*35 = 29.75 daN/ cm2 [] > II => Kết luận: bê tông làm việc an toàn tác dụng tổng hợp tải trọng nhiệt độ - 103 KIỂM TRA CHIỀU DÀY LỚP MĨNG: - Chiều dày lớp móng mặt đường BTXM phải đảm bảo đất không phát sinh biến dạng dẻo: a > K'K1C > τam + τab Với K’ = 1.0 K1 = 0.65 Vậy a = 0.65*1*0.12 = 0.078 daN/ cm2 - Tra toán đồ b Hình 4.6 với l = 79.55, φ = 12, z = 15 hb + z = 15 + 15 = 30 Ptt / l2 = 1250 / 79.552 = 0.237 Ta τam = 0.039 - Tra toán đồ b Hình 4.7 ta τab = 0.006 Vậy τam + τab = 0.039 + 0.006 = 0.045 < a = 0.078 => Kết luận: Chiều dày lớp móng chọn đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo đất