Nghiên cứu một số kết cấu áo đường áp dụng cho đường giao thông nông thôn tỉnh tiền giang

Trang MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1/- Sự cần thiết đề tài 1.2/- Mục đích, nội dung phạm vi nghiên cứu 1.2.1/- Mục đích .6 1.2.2/- Nội dung .6 1.2.3/- Phạm vi nghiên cứu 1.3/- Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4/- Phương pháp nghiên cứu 1.5/- Bố cục đề tài CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ GIAO THÔNG NÔNG THÔN TỈNH TIỀN GIANG .9 2.1/- Khái quát đặc điểm tự nhiên, đặc điểm kinh tế - xã hội tỉnh Tiền Giang 2.1.1/- Khái quát đặc điểm tự nhiên .9 2.1.1.1/- Vị trí địa lý, địa hình .9 2.1.1.2/- Thổ nhưỡng 2.1.1.3/- Địa chất .10 2.1.1.4/- Khí hậu 11 2.1.1.5/- Thủy văn .12 2.1.2/- Khái quát đặc điểm kinh tế - xã hội 14 2.2/- Thực trạng mạng lưới giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang 14 2.2.1/- Khái quát chung mạng lưới Giao thông Vận tải giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang 14 2.2.1.1/- Mạng lưới giao thông đường 14 2.2.1.2/- Mạng lưới giao thông đường thủy 15 2.2.1.3/- Mạng lưới đường giao thông nông thôn .16 2.2.2/- Kết xây dựng mạng lưới đường giao thông nông thôn năm qua 17 Trang 2.2.3/- Thực trạng khai thác mức độ hư hỏng mạng lưới đường giao thông nông thôn .19 2.3/- Các loại kết cấu áo đường áp dụng cho đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang 21 2.3.1/- Mặt đường cấp phối sỏi đỏ .21 2.3.2/- Mặt đường đá dăm cấp phối đá dăm 23 2.3.3/- Mặt đường bêtông nhựa 25 2.3.4/- Mặt đường bêtông ximăng bêtông cốt thép 25 2.3.5/- Mặt đường khác 26 CHƯƠNG 3: NHỮNG CĂN CỨ LỰA CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN Ở TỈNH TIỀN GIANG 288 3.1/- Căn lựa chọn 288 3.1.1/- Lưu lượng .288 3.1.2/- Tải trọng trục 288 3.1.3/- Định hướng tổng quát quy hoạch phát triển giao thông nông thôn đến năm 2020 288 3.1.3.1/- Hệ thống đường huyện 288 3.1.3.2/- Hệ thống đường liên xã, đường xã 2929 3.2/- Các phương pháp thiết kế kết cấu áo đường 2929 3.2.1/- Nhóm phương pháp lý thuyết – thực nghiệm 2929 3.2.2/- Nhóm phương pháp kinh nghiệm – thực nghiệm 300 3.2.3/- Lựa chọn phương pháp tính tốn kết cấu áo đường áp dụng cho đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang .300 3.2.3.1/- Phương pháp tính tốn kết cấu áo đường theo Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 311 3.2.3.2/- Phương pháp tính tốn kết cấu áo đường theo Quy trình thiết kế áo đường cứng 22TCN 223-95 311 3.3/- Các vấn đề cần quan tâm xây dựng kết cấu áo đường 322 3.3.1/- Yêu cầu mặt đường giao thông nông thôn .322 Trang 3.3.2/- Cấu tạo mặt đường giao thông nông thôn 33 3.3.3/- Loại mặt đường 33 3.3.4/- So sánh kinh tế 34 3.3.5/- Công nghệ xây dựng mặt đường 34 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TỈNH TIỀN GIANG .35 4.1/- Đặt vấn đề 35 4.2/- Phân nhóm kết cấu, nhóm tải trọng 35 4.2.1/- Áo đường mềm 35 4.2.2/- Áo đường cứng 36 4.2.3/- Cấp hạng đường 36 4.3/- Lựa chọn kết cấu áo đường cho đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang 36 4.4/- Phân tích kinh tế ứng với loại kết cấu áo đường cho đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang 37 4.4.1/- Căn áp dụng 37 4.4.2/- Giá thành loại áo đường tính cho đơn vị 1m2 mặt đường .38 4.5/- Phương pháp thi công cho loại kết cấu áo đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang 488 4.5.1/- Yêu cầu chung 48 4.5.2/- Trình tự thi công lớp cấp phối đá dăm .49 4.5.3/- Trình tự thi cơng lớp bêtông ximăng bêtông cốt thép 50 4.5.4/- Trình tự thi cơng lớp cát gia cố ximăng 51 4.5.5/- Trình tự thi công lớp láng nhựa mặt đường .53 4.6/- Kết luận 54 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .56 5.1/- Tổng kết kết nghiên cứu thu 56 5.1.1/- Nhận xét 56 5.1.2/- Ưu điểm kết cấu đề xuất 56 Trang 5.1.3/- Phạm vi ứng dụng .57 5.2/- Những tồn hướng phát triển 57 5.2.1/- Những tồn 57 5.2.2/- Hướng phát triển 58 5.3/- Những kiến nghị đề tài 58 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH 59 PHỤ LỤC 61 Trang CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1/- Sự cần thiết đề tài Tiền Giang tỉnh thuộc Đồng sơng Cửu Long, có vị trí nằm cửa ngõ khu vực, cầu nối nối liền Đồng sông Cửu Long với tỉnh Long An đặc biệt Thành phố Hồ Chí Minh tỉnh miền Đông Nam Trong năm qua, quan tâm Đảng Nhà nước, từ tỉnh nông Tiền Giang bước phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa Cùng với phát triển nơng nghiệp, ngành công nghiệp dịch vụ đầu tư mức Song song đó, việc đầu tư nâng cấp kết cấu hạ tầng 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) Ngành Giao thông Vận tải Tiền Giang nhiều năm qua không ngừng xây dựng nâng cấp hệ thống giao thông, đặc biệt giao thơng nơng thơn, phấn đấu đạt 100% xã có đường ôtô tới trung tâm xã Tuy nhiên, việc xây dựng bảo dưỡng đường giao thông nông thôn đôi lúc chưa hợp lý dẫn đến việc khai thác công trình khơng hiệu quả, mau xuống cấp Trên sở lý thuyết tổng kết từ thực tế thiết kế, xây dựng khai thác mặt đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang, ưu nhược điểm kết cấu sử dụng đưa kết cấu định hình (catalogue) giúp nhà đầu tư nhanh chóng lựa chọn kết cấu hợp lý cho điều kiện địa phương cần thiết Đề tài “Nghiên cứu số kết cấu áo đường áp dụng cho đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang” nhằm đưa kết cấu áo đường hợp lý phục vụ yêu cầu cấp thiết việc thiết kế xây dựng đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang Trang 1.2/- Mục đích, nội dung phạm vi nghiên cứu 1.2.1/- Mục đích Mục đích luận văn nhằm lựa chọn loại kết cấu áo đường phù hợp áp dụng xây dựng đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang Cụ thể, kết cấu chọn phải đảm bảo yêu cầu sau: - Có kinh phí đầu tư phù hợp với ngân sách địa phương - Có thể tận dụng nguồn vật liệu có sẵn địa phương - Có thể tận dụng nguồn lao động nhàn rỗi địa phương - Thiết bị thi cơng thực điều kiện địa hình hạn hẹp, tận dụng tối đa nguồn thiết bị có địa phương - Phù hợp với điều kiện địa chất, thủy văn - Đáp ứng lưu lượng tải trọng xe lưu thông tuyến 1.2.2/- Nội dung - Nghiên cứu trạng, tình hình phát triển giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang - Nghiên cứu loại kết cấu xây dựng cho đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang Đưa ưu, nhược điểm, tồn - Nghiên cứu vật liệu xây dựng đường giao thông nơng thơn tỉnh Tiền Giang, nguồn vật liệu có địa phương sử dụng để làm đường giao thông nông thôn - Thiết kế cấu tạo kiểm toán kết cấu, giá thành cho 1m2 đường thành lập danh mục kết cấu định hình 1.2.3/- Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu lựa chọn kết cấu áo đường áp dụng cho đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang bao gồm: đường huyện, đường xã, đường liên xã, liên ấp Trang 1.3/- Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Qua việc nghiên cứu kết cấu áo đường sử dụng địa bàn tỉnh Tiền Giang, ưu, nhược điểm kết cấu áo đường áp dụng địa bàn tỉnh - Nghiên cứu sử dụng có hiệu vật liệu địa phương làm kết cấu áo đường giao thông nông thôn địa bàn tỉnh giúp hạ giá thành xây dựng - Cung cấp kết cấu áo đường định hình sở nghiên cứu điều kiện địa chất, thủy văn, vật liệu địa phương thông qua loại mặt đường thiết kế, thi công khai thác địa bàn tỉnh - Giúp nhà đầu tư người thiết kế nhanh chóng lựa chọn kết cấu áo đường hợp lý phù hợp với cấp hạng kỹ thuật đường điều kiện khai thác với giá thành hợp lý Đồng thời vào thiết kế định hình đem lại thống vấn đề bố trí lớp vật liệu kết cấu mặt đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang - Giúp cho quan thẩm định, phê duyệt nhanh chóng kết cấu áo đường - Giúp cho nhà thầu thi công chủ động đầu tư mặt công nghệ thi công, trang thiết bị sản xuất vật liệu tỉnh - Giúp cho quan quản lý khai thác chủ động việc bảo trì sửa chữa mặt đường 1.4/- Phương pháp nghiên cứu Trong phạm vi đề tài, người viết dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm điều kiện thực tế tỉnh Tiền Giang 1.5/- Bố cục đề tài Đề tài gồm 05 chương phần phụ lục: - Chương I: Mở đầu - Chương II: Giới thiệu giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang - Chương III: Những lựa chọn kết cấu áo đường cho đường giao Trang thông nông thôn tỉnh Tiền Giang - Chương IV: Lựa chọn kết cấu áo đường cho đường giao thông nông thôn tỉnh Tiền Giang - Chương V: Kết luận kiến nghị - Tài liệu tham khảo - Phần phụ lục Trang CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ GIAO THÔNG NÔNG THÔN TỈNH TIỀN GIANG 2.1/- Khái quát đặc điểm tự nhiên, đặc điểm kinh tế - xã hội tỉnh Tiền Giang 2.1.1/- Khái quát đặc điểm tự nhiên 2.1.1.1/- Vị trí địa lý, địa hình Tiền Giang tỉnh thuộc đồng sông Cửu Long, nằm khoảng tọa độ 105050’ - 106o45’ độ kinh Đơng 10o12’ - 10o35’ độ vĩ Bắc Phía Bắc Đông Bắc giáp Long An TP Hồ Chí Minh , phía Tây giáp Đồng Tháp, phía Nam giáp Bến Tre Vĩnh Long, phía Đơng giáp biển Đông Tiền Giang nằm trải dọc bờ Bắc sông Tiền (một nhánh sông Mêkông) với chiều dài 120km Diện tích tự nhiên: 2.481,80km2 Tỉnh Tiền Giang có địa hình phẳng, với độ dốc nhỏ 1% cao trình biến thiên từ 0m - 1,6m so với mặt nước biển; phổ biến từ 0,8m - 1,1m Tiền Giang có hai sơng lớn chảy qua, sơng Vàm Cỏ phía Bắc sơng Tiền phía Nam Hai sông với chi lưu tạo nên mạng lưới sơng ngịi chằn chịt, thuận lợi cho việc phát triển giao thông vận tải đường lẫn đường thủy 2.1.1.2/- Thổ nhưỡng Tổng quỹ đất tự nhiên tỉnh 236.663ha, có nhóm đất sau: - Nhóm đất phù sa: chiếm 53% tổng diện tích tự nhiên (125.431 ha), chiếm phần lớn diện tích huyện Cái Bè, Cai Lậy, Châu Thành, Chợ Gạo, thành phố Mỹ Tho phần huyện Gị Cơng Tây thuộc khu vực có nguồn nước - Nhóm đất mặn: chiếm 14,6% tổng diện tích tự nhiên (34.552ha), chiếm phần lớn diện tích huyện Gị Cơng Đơng, thị xã Gị Cơng, Gị Cơng Tây, Tân Trang 10 Phú Đơng phần huyện Chợ Gạo - Nhóm đất phèn: chiếm diện tích 19,4% diện tích tự nhiên (45.912ha), phân bố chủ yếu khu vực trũng thấp Đồng Tháp Mười thuộc phía Bắc ba huyện Cái Bè, Cai Lậy, Tân Phước Đây loại đất hình thành trầm tích đầm lầy mặn ven biển thành tạo trình biển thoái, nên loại đất giàu hữu phèn Đất phèn tiềm tàng hoạt động sâu (phèn ít) có diện tích so với đất phèn tiềm tàng hoạt động nông (phèn nhiều) với tỷ lệ 6,82% so với 12,19% - Nhóm đất cát giồng: chiếm 3,1% diện tích tự nhiên với 7.336ha, phân bổ rải rác huyện Cai Lậy, Châu Thành, Chợ Gạo, Gị Cơng Tây tập trung nhiều huyện Gị Cơng Đơng 2.1.1.3/- Địa chất Qua lỗ khoan nghiên cứu địa chất phạm vi tỉnh Tiền Giang cho biết địa tầng khu vực từ lên sau: - Trầm tích Mioxen (N1): phát chiều sâu lớn 370m Thành phần thạch học phân vị bao gồm trầm tích hạt thơ đến mịn - Trầm tích Plioxen (N2): bắt gặp độ sâu từ 180m đến 380m, trầm tích phân bố khắp khu vực Thành phần phân vị bắt đầu cát hạt thơ sau chuyển dần lên hạt mịn - Trầm tích thống Pleistoxen (QI-III): trầm tích khơng phân chia, phân bố khắp khu vực, chúng phủ trực tiếp lên bề mặt phong hố trầm tích Plioxen Thành phần trầm tích Pleistoxen cát chứa sạn sỏi, xen kẹp cát trầm tích hạt mịn thường có cấu tạo phân lớp mỏng Chiều sâu trung bình 150m - Trầm tích trẻ, đại Thống Holoxen (QIV): phủ kín tồn bề mặt khu vực, có chiều dày từ 10 - 15m Bao gồm thành tạo có nguồn gốc sông, sông biển, sông đầm lầy đầm lầy hỗn hợp cấu thành từ bột, sét Trang 75 Kết cấu đạt yêu cầu phải có Ech K dv cd E yc Tra bảng 3-2 tìm hệ số cường độ độ võng K cddv = 1.06 Kiểm tra: 117.5 > 110*1.06 = 116.6 Kết luận :Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi 3/- KIỂM TRA ĐẤT NỀN THEO TIÊU CHUẨN TRƯT: + Kiểm tra đất : Nền đắp đất cát sông + Sơ đồ tính : Các lớp làm việc E1 = 220 (MPa) Echm = 30 (MPa) E1/Echm = 7.33 H1 = 45 H/D = 1.36 (cm) + Góc nội ma sát đất 26 (độ) + Xác định ứng suất trượt tải trọng bánh xe: Tra toán đồ hình 3-2 ta xác định ax /p = 0.018  ax = p* 0.018 = 0.6*0.018 = 0.0108 (MPa) + Xác định ứng suất trượt trọng lượng thân kết cấu mặt đường: Tra toán đồ hình 3-4 với = 26 (độ) & H = 45 (cm) ta xác định av = -0.0013 (MPa) + Tổng ứng suất cắt hoạt động :  = ax + av = 0.0108 – 0.0013 = 0.0095 (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 caäy 0.85 C = 0.01 (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 = 0.009 (MPa) = 0.009/ 0.90 = 0.01 (MPa) ? Ñaùnh giaù :  = 0.0095 <  = 0.01  Kết luận: Kết cấu đảm bảo điều kiện chống trượt Trang 76 BẢNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 1/- SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thông tin chung : - Công trình : MẪU AM26 - Loại tầng mặt : Cấp cao A2 - Tính toán cho : Phần mặt đường xe chạy - Hệ số độ tin cậy : 0.85 + Nền đường : - Đất đắp đường : Nền đắp đất cát sông - Module đàn hồi E0 (MPa) : 30 - Lực dính C (MPa) : 0.01 - Góc ma sát  (độ) : 26 + Tải trọng : - Đường kính vệt bánh xe D (cm) : 33 - Áp lực tính toán p (MPa) : 0.6 - Số trục xe tính toán (xe/ngày đêm/ làn) : 50 - Module đ.h yêu cầu Eyc (MPa) : 110 + Kết cấu áo đường : Tổng số lớp áo đường : Lớp vật liệu Etr Ru  H Ev Eku C (cm) (MPa) (MPa) Đá 4x6 chèn đá dăm 15 350 350 350 0.0 0.00 Cấp phối đá dăm 25 250 250 220 0.0 0.00 (MPa) (MPa) (MPa) (độ) 2/- 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 15 Cấp phối đá dăm 250 25 Nền đắp đất cát sông 30 + Tính Ech kết cấu: - Tính đổi kết cấu lớp từ đáy áo đường lên theo công thức: 1  k t /  E tb '  E1    1 k  Trang 77 Với k = h2/h1 = 15/25 = 0.60 t = E2/E1 = 350/250 = 1.4 1  k t /   Etb '  E1    261.13  1 k  - Hệ số điều chỉnh β = 1.131 (ứng với H/D = 1.21) Etb = 261.13*1.131 = 295.34 MPa Sử dụng toán đồ Hình 3.1 với H/ D = 40/ 33 = 1.21 E0/ Etb = 30/ 295.34 = 0.101 Tra toán đồ Hình 3-1 ta Ech/ Etb = 0.396 Vậy Module đàn hồi chung tính toán Ech = 0.396*Etb = 0.396*295.34 = 116.95 MPa + Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi theo mục 3.4.1: Kết cấu đạt yêu cầu phải có Ech K dv cd E yc Tra bảng 3-2 tìm hệ số cường độ độ võng K cddv = 1.06 Kiểm tra: 116.95 > 110*1.06 = 116.6 Kết luận : Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi 3/- KIỂM TRA ĐẤT NỀN THEO TIÊU CHUẨN TRƯT: + Kiểm tra đất : Nền đắp đất cát sông + Sơ đồ tính : Các lớp làm việc E1 = 298 (MPa) Echm = 30 (MPa) E1/Echm = 9.95 H1 = 40 (cm) H/D = 1.21 + Góc nội ma sát đất 26 (độ) + Xác định ứng suất trượt tải trọng bánh xe: Tra toán đồ hình 3-2 ta xác định ax /p = 0.019  ax = p* 0.019 = 0.6*0.019 = 0.0111 (MPa) + Xác định ứng suất trượt trọng lượng thân kết cấu mặt đường: Tra toán đồ hình 3-4 với = 26 (độ) & H = 40 (cm) ta xác định av = -0.0012 (MPa) + Tổng ứng suất cắt hoạt động : Trang 78  = ax + av = 0.0111 – 0.0012 = 0.0099 (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 = 0.01 (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 = 0.009 (MPa)   = 0.009/ 0.9 = 0.01 (MPa) ? Đánh giá :  = 0.0099 <  = 0.01 Kết luận : Kết cấu đảm bảo điều kiện chống trượt Trang 79 BẢNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 1/- SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thông tin chung : - Công trình : MẪU AM30 - Loại tầng mặt : Cấp cao A2 - Tính toán cho : Phần mặt đường xe chạy - Hệ số độ tin cậy : 0.85 + Nền đường : - Đất đắp đường : Nền đắp đất dính - Module đàn hồi E0 (MPa) : 20 - Lực dính C (MPa) : 0.012 - Góc ma sát  (độ) : 12 + Tải trọng : - Đường kính vệt bánh xe D (cm) : 33 - Áp lực tính toán p (MPa) : 0.6 - Số trục xe tính toán (xe/ngày đêm/ làn) : 50 - Module đ.h yêu cầu Eyc (MPa) : 110 + Kết cấu áo đường : Lớp vật liệu H Ev Eku (cm) (MPa) (MPa) Cấp phối đá dăm 60 250 250 Etr (MPa) 220 Ru  C (MPa) (MPa) (độ) 0.0 0.00 2/- 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 60 Nền đắp đất dính 20 + Tính Ech kết cấu: Sử dụng toán đồ Hình 3.1 với H/ D = 60/ 33 = 1.82 E0/ Etb = 20/ 250 = 0.08 Tra toán đồ Hình 3-1 ta Ech/ Etb = 0.48 Vậy Module đàn hồi chung tính toán Ech = 0.48*Etb = 0.48*250 = 120 MPa + Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi theo mục 3.4.1: Trang 80 Kết cấu đạt yêu cầu phải có Ech K dv cd E yc Tra bảng 3-2 tìm hệ số cường độ độ võng K cddv = 1.06 Kiểm tra: 120 > 110*1.06 = 116.6 Kết luận : Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi 3/- KIỂM TRA ĐẤT NỀN THEO TIÊU CHUẨN TRƯT: + Kiểm tra đất : Nền đắp đất dính + Sơ đồ tính : Các lớp làm việc E1 = 220 (MPa) Echm = 20 (MPa) E1/Echm = 11 H1 = 60 (cm) H/D = 1.82 + Góc nội ma sát đất 12 (độ) + Xác định ứng suất trượt tải trọng bánh xe: Tra toán đồ hình 3-2 ta xác định ax /p = 0.017  ax = p* 0.017 = 0.6*0.017 = 0.0102 (MPa) + Xác định ứng suất trượt trọng lượng thân kết cấu mặt đường: Tra toán đồ hình 3-4 với = 12 (độ) & H = 60 (cm) ta xác định av = 0.0011 (MPa) + Tổng ứng suất cắt hoạt động :  = ax + av = 0.0102 + 0.0011 = 0.0113 (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 caäy 0.85 C = 0.012 (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 = 0.0108 (MPa) = 0.0108/ 0.90 = 0.012 (MPa) ? Đánh giá :  = 0.0113 < = 0.012 Kết luận : Kết cấu đảm bảo điều kiện chống trượt Trang 81 BẢNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 1/- SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thông tin chung : - Công trình : MẪU AM32 - Loại tầng mặt : Cấp cao A2 - Tính toán cho : Phần mặt đường xe chạy - Hệ số độ tin cậy : 0.85 + Nền đường : - Đất đắp đường : Nền đắp đất dính - Module đàn hồi E0 (MPa) : 20 - Lực dính C (MPa) : 0.012 - Góc ma sát  (độ) : 12 + Tải trọng : - Đường kính vệt bánh xe D (cm) : 33 - Áp lực tính toán p (MPa) : 0.6 - Số trục xe tính toán (xe/ngày đêm/ làn) : 50 - Module đ.h yêu cầu Eyc (MPa) : 110 + Kết cấu áo đường : Lớp vật liệu H Ev Eku Etr Ru  C (độ) (cm) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) Đá 4x6 chèn đá dăm 23 350 350 350 0.0 0.00 Cấp phối đá dăm 30 250 250 220 0.0 0.00 2/- 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 23 Cấp phối đá dăm 250 30 Nền đắp đất dính 20 + Tính Ech kết cấu: - Tính đổi kết cấu lớp từ đáy áo đường lên theo công thức: 1  k t /  E tb '  E1    1 k  Với k = h2/h1 = 23/30 = 0.77 Trang 82 t = E2/E1 = 350/250 = 1.4 1  k t /   Etb '  E1    290.76  1 k  - Hệ số điều chỉnh β = 1.187 (ứng với H/D = 1.61) Etb = 290.76*1.187 = 345.13 MPa Sử dụng toán đồ Hình 3.1 với H/ D = 53/ 33 = 1.61 E0/ Etb = 20/ 345.13 = 0.058 Tra toán đồ Hình 3-1 ta Ech/ Etb = 0.35 Vậy Module đàn hồi chung tính toán Ech = 0.35*Etb = 0.35*345.13 = 120.80 MPa + Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi theo mục 3.4.1: Kết cấu đạt yêu cầu phải có Ech K dv cd E yc Tra bảng 3-2 tìm hệ số cường độ độ võng K cddv = 1.06 Kiểm tra: 120.80 > 110*1.06 = 116.6 Kết luận: Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi 3/- KIỂM TRA ĐẤT NỀN THEO TIÊU CHUẨN TRƯT: + Kiểm tra đất : Nền đắp đất dính + Sơ đồ tính : Các lớp làm việc E1 = 291 (MPa) Echm = 30 (MPa) E1/Echm = 9.7 H1 = 53 H/D = 1.61 (cm) + Goùc nội ma sát đất 12 (độ) + Xác định ứng suất trượt tải trọng bánh xe: Tra toán đồ hình 3-2 ta xác định ax /p = 0.018  ax = p* 0.018 = 0.6*0.018 = 0.0108 (MPa) + Xác định ứng suất trượt trọng lượng thân kết cấu mặt đường: Tra toán đồ hình 3-4 với = 12 (độ) & H = 53 (cm) ta xác định av = 0.0006 (MPa) + Tổng ứng suất cắt hoạt động:  = ax + av = 0.0108 + 0.0006 = 0.0114 (MPa) + Xaùc định ứng suất cắt cho phép Trang 83 = 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 = 0.012 (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 = 0.0108 (MPa) = 0.0108/ 0.90 = 0.012 (MPa) ? Đánh giá :  = 0.0114 <  = 0.012 Kết luận: Kết cấu đảm bảo điều kiện chống trượt Trang 84 BẢNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 1/- SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thông tin chung : - Công trình : MẪU AC1 - Loại tầng mặt : Bêtông ximăng - Tính toán cho : Phần mặt đường xe chạy + Nền đường : - Đất đắp đường : Nền đắp đất dính - Module đàn hồi E0 (daN/ cm2) : 250 - Lực dính C (daN/ cm2) : 0.12 - Góc ma sát  (độ) : 12 + Tải trọng : - Đường kính vệt bánh xe D (cm) : 30 - Tải trọng tính toán P (daN) : 3600 - Áp lực tính toán (daN/ cm2) :5 - 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 E (daN/ cm2) h (cm) BTXM đá 1x2 mác 250 290000 20 Cát gia cố ximăng 8% 2800 15 Nền đắp đất dính 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 toán đồ Hình 3-1 ta Ech/ Etb = 0.17 Vậy Module đàn hồi chung mặt lớp cát gia cố Trang 85 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 1 = 1.34 2 = 1.84 3 = 1.81 Do 2 > 3 > 1 nên ta tính chiều dày theo 2 Sử dụng công thức 4.1 ta có: h = [(1.84*3600*1.2)/(35*0.5)]1/2 = 19.82 cm Kết luận: chiều dày BTXM đảm bảo yêu cầu 3/- KIỂM TRA VỚI TRƯỜNG HP 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 bêtông: 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 toán 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*3600/202 + 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 Trang 86 [] > II Kết luận: bêtông làm việc an toàn tác dụng tổng hợp tải trọng nhiệt độ 4/- KIỂM TRA CHIỀU DÀY LỚP MÓNG: - Chiều dày lớp móng mặt đường BTXM phải đảm bảo để đất không phát sinh biến dạng dẻo: a > K'K1C > am + ab Với K’ = 1.0 K1 = 0.65 Vaäy a = 0.65*1*0.12 = 0.078 daN/ cm2 - Tra toán đồ b Hình 4.6 với l = 101.73; ; z = 15 hb + z = 20 + 15 = 35 Ptt / l2 = 3600 / 101.732 = 0.348 Ta am = 0.066 - Tra toán đồ b Hình 4.7 ta ab = 0.007 Vậy am + ab = 0.066 + 0.007 = 0.073 < a = 0.078 Kết luận: chiều dày lớp móng chọn đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo đất Trang 87 BẢNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 1/- SỐ LIỆU THIẾT KẾ: + Thông tin chung : - Công trình : MẪU AC4 - Loại tầng mặt : Bêtông ximăng - Tính toán cho : Phần mặt đường xe chạy + Nền đường : - Đất đắp đường : Nền đắp đất dính - Module đàn hồi E0 (daN/ cm2) : 200 - Lực dính C (daN/ cm2) : 0.12 - Góc ma sát  (độ) : 12 + Tải trọng : - Đường kính vệt bánh xe D (cm) : 26 - Tải trọng tính toán P (daN) : 1500 - Áp lực tính toán (daN/ cm2) :5 - 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 E (daN/ cm2) h (cm) BTXM đá 1x2 mác 250 290000 15 Cát gia cố ximăng 8% 2800 15 Nền đắp đất dính 200 + Tính Ech lớp cát gia cố: D1 = D + hxm = 26 + 15 = 41 cm Sử dụng toán đồ Hình 3.1 Tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 với H/ D = 15/ 41 = 0.366 E0/ E = 200/ 2800 = 0.071 Tra toán đồ Hình 3-1 ta Ech/ Etb = 0.15 Vậy Module đàn hồi chung mặt lớp cát gia cố Trang 88 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 Tra baûng 4.1, 4.2, 4.3 ta 1 = 1.21 2 = 1.82 3 = 1.79 Do 2 > 3 > 1 nên ta tính chiều dày theo 2 Sử dụng công thức 4.1 ta có: h = [(1.82*1500*1.2)/(35*0.5)]1/2 = 14.68 cm Kết luận: chiều dày BTXM đảm bảo yêu cầu 3/- KIỂM TRA VỚI TRƯỜNG HP 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 bêtông: l = 0.6h*(Eb/Ech)1/3 = 0.6*15*(290000/ 420)1/3 = 79.55; L = 500 - Xác định tỷ soá: L/l = 500/ 79.55 = 6.29 B/l = 250/ 79.55 = 3.14 Tra toán 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 doïc: I = 1 + 2 = 1.21*1500/152 + 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 Trang 89 [] > II Kết luận: bêtông làm việc an toàn tác dụng tổng hợp tải trọng nhiệt độ 4/- KIỂM TRA CHIỀU DÀY LỚP MÓNG: - Chiều dày lớp móng mặt đường BTXM phải đảm bảo để đất không phát sinh biến dạng dẻo: a > K'K1C > am + ab Với K’ = 1.0 K1 = 0.65 Vaäy a = 0.65*1*0.12 = 0.078 daN/ cm2 - Tra toán đồ b Hình 4.6 với l = 79.55; ; z = 15 hb + z = 15 + 15 = 30 Ptt / l2 = 1500 / 79.552 = 0.237 Ta am = 0.039 - Tra toán đồ b Hình 4.7 ta ab = 0.006 Vậy am + ab = 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