Thông tin tài liệu
i l MỤC LỤC lu PHẦN MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề 1 Mục đích nghiên cứu 2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2 an n va CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ ỨNG DỤNG TRONG 3 gh tn to XÂY DỰNG ĐƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Khái niệm bê tông đầm lăn 3 ie 3 p 1.1.1. Quá trình hình thành cường độ 5 nl w 1.1.2. Đặc điểm của BTĐL 5 1.1.2.2. Phương pháp thiết kế cấp phối 6 d oa 1.1.2.1.Thành phần vật liệu lu 10 va an 1.1.2.3. Công nghệ thi công 12 oi lm ul nf 1.1.3. Những điểm khác nhau cơ bản giữa BTT và BTĐL 1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng BTĐL cơng trình xây dựng đường ô tô 1.2.1. Trên thế giới 15 z at nh sân bay 15 z 1.2.1.1. Lịch sử ra đời và quá trình phát triển 15 @ 21 l 1.2.2. Tại Việt Nam 18 gm 1.2.1.2. Một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng 21 m co 1.2.2.1. Thực trạng ứng dụng BTĐL 24 1.2.2.3. Tiềm năng ứng dụng công nghệ BTĐL 27 an Lu 1.2.2.2. Một số cơng trình nghiên cứu tiêu biểu và ứng dụng BTĐL ac th n va i si ii 1.3 Các thông số chủ yếu vật liệu bê tông cho thiết kế mặt đường ô tô đường sân bay Việt Nam 28 1.4 Những vấn đề tồn luận án cần giải 33 1.5 Mục tiêu nội dung nghiên cứu đề tài 34 1.5.1. Mục tiêu 34 1.5.2. Nội dung 34 lu 35 1.7 Kết luận chương 35 an 1.6 Phương pháp nghiên cứu n va to 36 ie gh tn CHƯƠNG NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ THIẾT KẾ 36 p THÀNH PHẦN BÊ TÔNG ĐẦM LĂN w 36 oa nl 2.1 Nghiên cứu vật liệu sử dụng 36 2.1.1.1. Cốt liệu lớn 36 d 2.1.1. Cốt liệu lớn và nhỏ an lu 37 nf va 2.1.1.2. Cốt liệu nhỏ 38 oi lm ul 2.1.1.3. Lựa chọn hợp lý cấp phối các cốt liệu 2.1.1.4. Đánh giá các cấp phối cốt liệu bằng thực nghiệm 2.1.3. Phụ gia khoáng 47 z at nh 2.1.2. Xi măng 45 47 47 z 2.1.3.1. Phân loại và yêu cầu kỹ thuật phụ gia khoáng trong BTĐL @ 53 m co 2.1.4. Nước 51 l 2.1.3.3. Cơ sở lựa chọn lượng PGK trong BTĐL 50 gm 2.1.3.2. Vai trị của phụ gia khống an Lu 2.2 Nghiên cứu thiết kế thành phần BTĐL xây dựng đường ac th n ii 53 va 2.2.1. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính 53 si iii 2.2.1.1. Độ cơng tác 53 2.2.1.2. Cường độ chịu nén và kéo uốn 64 2.2.2. Xác định phương pháp thiết kế thành phần BTĐL 72 2.2.2.1. Trình tự thiết kế 72 2.2.2.2. Đánh giá độ tin cậy 73 78 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT CHỦ YẾU 79 CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 79 lu 2.3 Kết luận chương an n va to 79 tn 3.1 Tính chất cơng tác 79 ie gh 3.1.1. Yêu cầu về độ công tác trong xây dựng đường 80 p 3.1.2. Đánh giá tổn thất độ công tác 82 oa nl w 3.1.3. Thời gian đông kết 3.2 Tính chất học hỗn hợp bê tơng đầm lăn 84 d 84 86 3.2.2.1. Quan hệ giữa cường độ chịu kéo khi uốn và cường độ chịu nén 86 oi lm 89 va 3.2.2. Cường độ chịu kéo khi uốn nf an lu 3.2.1. Cường độ chịu nén ul 3.2.2.2. Ảnh hưởng của tải trọng trùng phục đến cường độ chịu kéo uốn 3.2.5. Độ mài mòn 91 z at nh 3.2.3. Mô đun đàn hồi 94 z 97 gm @ 3.3 Tính chất vật lý 3.3.1. Khối lượng thể tích 97 l 2.3.2. Độ co ngót 98 m co 3.3.3. Hệ số giãn nở nhiệt 106 an Lu Kết luận chương 111 ac th n va iii si iv CHƯƠNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THIẾT KẾ 112 KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG TẠI VIỆT NAM 112 4.1 Tổng quan yêu cầu thiết kế mặt đường, móng đường 112 4.1.1. Yêu cầu về thiết kế cấu tạo mặt đường 112 4.1.2. Yêu cầu kỹ thuật lớp móng mặt đường 113 4.1.3. u cầu đối với vật liệu 114 lu 4.2 Tính tốn đề xuất kết cấu áo đường với vật liệu BTĐL 115 an n va 4.2.1. Các thơng số thiết kế mặt đường 115 4.2.2. Đề xuất mơ hình kết cấu áo đường BTĐL cho đường giao thơng cấp thấp 117 117 gh tn to 4.2.2.1. Xác định chiều dài cho phép của tấm BTĐL 4.2.2.2. Phân tích kết cấu mặt đường dùng BTĐL làm lớp mặt cho đường cấp thấp ie 118 p 121 oa nl w 4.2.3. Tính tốn kết cấu móng mặt đường cứng sử dụng BTĐL làm lớp móng 122 d 4.3 Kết luận chương an lu 123 123 z at nh Những đóng góp luận án Hạn chế 123 oi lm Kết luận ul nf va PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 124 z @ l 124 m co Hướng nghiên cứu I an Lu DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ II ac th iv n va TÀI LIỆU THAM KHẢO 124 gm Kiến nghị si v PHỤ LỤC A KHÁI QUÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VIII THÀNH PHẦN HẠT TỐI ƯU IX PHỤ LỤC B TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BTĐL THEO lu an MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XVII PHỤ LỤC C BẢNG TÍNH CÁC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG XXV PHỤ LỤC D KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG CỨNG VỚI MÓNG BTĐL XXX n va p ie gh tn to d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu ac th n va v si vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT lu an Ý nghĩa BTĐL Bê tông đầm lăn BTT Bê tông thông thường BT Bê tơng BTXM Bê tơng xi măng khơng có phụ gia khống KLTT Khối lượng thể tích TTTĐ Thể tích tuyệt đối TTHH Thể tích hỗn hợp PP Phương pháp n va Ký hiệu Tỷ lệ nước và chất kết dính CKD Chất kết dính gh tn to N/CKD Tỷ lệ cát và cốt liệu Xi măng Phụ gia khoáng nl Tro bay d oa TB w PGK XM p ie C/CL Nước C Cát Đ Đá KCAD Kết cấu áo đường HHBT Hỗn hợp bê tông HH Hỗn hợp TPH Thành phần hạt TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam PPTK Phương pháp thiết kế KLTT Khối lượng thể tích TKBT Thiết kế bê tơng CTE Hệ số giãn nở nhiệt MĐĐL Mô đun độ lớn oi lm ul nf va an lu N z at nh z m co l gm @ an Lu ac th n va vi si vii VC Độ cơng tác CSH Sản phẩm ettrignit PTHQ Phương trình hồi quy LVDT Thiết bị cảm biến đo độ võng lu an n va p ie gh tn to d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu ac th n va vii si viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Đặc điểm chính của BTĐL 5 lu an 22 Bảng 1.3. Bảng tính cường độ u cầu khi khơng có dữ liệu thí nghiệm 30 (theo tiêu chuẩn ACI) 30 Bảng 1.4. Các chỉ tiêu cường độ và mơ đun đàn hồi của bê tơng làm đường 31 theo Tiêu chuẩn 22TCN 223-95 31 Bảng 2.1. Tính chất cơ lý của cốt liệu lớn 36 Bảng 2.2. Tính chất cơ lý của cốt liệu nhỏ 37 n va Bảng 1.2. Một số cơng trình đập đã được xây dựng ở trong nước 40 tn to Bảng 2.3. Thành phần hạt cốt liệu cát và đá dăm Bảng 2.4. Kết quả tính tốn chi tiết các cấp phối cốt liệu theo từng mức ngậm cát gh 43 p ie Bảng 2.5. Chỉ số độ thơ của các cấp phối 42 45 w Bảng 2.6. Bảng thành phần cấp phối BTĐL với mức ngậm cát khác nhau. 49 oa nl Bảng 2.7. Bảng chỉ tiêu yêu cầu PGK của ASTM C618 49 d Bảng 2.8. Các tính chất cơ lý của tro bay Vina F&C lu 55 va an Bảng 2.9. Vùng biến đổi của các biến 56 ul nf Bảng 2.10. Kết quả thí nghiệm tính cơng tác của BTĐL 57 Bảng 2.12. Phân tích phương sai ANOVA cho mơ hình hồi quy đã xây dựng 58 oi lm Bảng 2.11. Thơng tin mơ hình hồi quy cho kết quả thí nghiệm độ cơng tác z at nh 63 Bảng 2.12. Thành phần bê tơng đầm lăn tính cho 1m3 65 z Bảng 2.11. Kết quả lượng nước hợp lý của BTĐL @ 66 Bảng 2.14. Phương trình tương quan giữa Rn28 của BTĐL và tỷ lệ N/CKD 67 Bảng 2.15. Hệ số hồi quy A, B khi thay đổi hàm lượng TB m co l gm Bảng 2.13. Cường độ chịu nén trung bình của BTĐL với tỷ lệ N/CKD và TB 69 69 Bảng 2.17. Phương trình tương quan giữa Rku28 và tỷ lệ N/CKD 70 an Lu Bảng 2.16. Cường độ chịu kéo uốn trung bình với tỷ lệ N/CKD và TB ac th n va viii si ix lu an 71 Bảng 2.19. Cường độ u cầu theo ACI 214 73 Bảng 2.20. Thống kê kết quả thí nghiệm cường độ nén 74 Bảng 3.1. Kết quả đo tính cơng tác VC, s 80 Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm độ kháng xun của vữa BTĐL 83 Bảng 3.3. Thành phần vật liệu và kết quả cường độ chịu nén của BTĐL 84 Bảng 3.4. Mối quan hệ giữa cường độ nén (Rn) với thời gian t tính theo Ln(t) 86 Bảng 3.5. Kết quả cường độ chịu uốn tương ứng với cường độ nén 86 Bảng 3.6. Kết quả cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo uốn 88 Bảng 3.7. Kết quả mơ đun đàn hồi tương ứng với cường độ nén 92 n va Bảng 2.18. Quan hệ giữa cường độ nén BTĐL và tỷ lệ N/CKD to 93 gh tn Bảng 3.8. Kết quả mô đun đàn hồi tương ứng với cường độ nén 96 p ie Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm độ mài mịn của bê tơng 101 w Bảng 3.10. Thành phần hỗn hợp BTĐL và BTT 106 oa nl Bảng 3.11. Độ giãn nở nhiệt CTE với các loại cốt liệu khác nhau 106 d (theo Jahangirnejad et al – 2009, Neville và Brooks - 1987), [72] lu 113 va an Bảng 4.1. Chiều dày tấm BTĐL Bảng 4.2. Chiều dài tính tốn tối đa của BTĐL và BTT 118 ul nf 120 Bảng A.1. Lượng sót trên mỗi mắt sàng, % xiv oi lm Bảng 4.3. Ứng suất chịu tải trọng và nhiệt của các mơ hình kết cấu z at nh Bảng B.1. Xác định thể tích đặc của cốt liệu lớn Vđ xvii Bảng B.2. Hệ số hồi quy và loại cốt liệu xix z @ Bảng B.3. Lượng nước sơ bộ gm xxiii l Hình B.3. Biểu đồ quan hệ giữa độ ẩm và tỷ trọng khơ xix xxiv m co Hình B.4. Biểu đồ quan hệ giữa cường độ nén và chất kết dính an Lu ac th n va ix si x DANH MỤC CÁC HÌNH lu an 11 Hình 1.2. Rải hỗn hợp BTĐL 11 Hình 1.3. Lu lèn BTĐL bằng lu rung 11 Hình 1.4. Hồn thiện bề mặt BTĐL bằng lu bánh hơi 12 Hình 1.5. Phun nước dạng sương bảo dưỡng mặt đường 12 Hình 1.6. Biểu đồ vật liệu sử dụng trong BTĐL và BTT [74] 12 Hình 1.7. Hình ảnh thi cơng mặt đường BTĐL [74] 14 Hình 1.8. Biểu đồ về q trình phát triển cường độ của BTT và BTĐL [74] 14 n va Hình 1.1. Sơ đồ thi cơng mặt đường bằng cơng nghệ BTĐL gh tn to Hình 1.9. Số lượng đập BTĐL (cao trên 15m) được xây dựng tại một số quốc gia trên thế giới tính tới 1998 [69]. 15 p ie Hình 1.10. Sơ đồ lịch sử phát triển cơng nghệ bê tơng đầm lăn làm mặt đường, mặt bãi theo [74] 18 23 nl w Hình 1.11. Xây dựng đập BTĐL thủy điện Trung Sơn (Thanh Hóa) 24 d oa Hình 1.12. Thi cơng thử nghiệm mặt đường BTĐL - IBST thực hiện 2001[13] va an lu Hình 1.13. Q trình thay đổi ứng suất do co ngót và phát triển cường độ chịu kéo của bê tơng theo thời gian 32 41 ul nf Hình 2.1. Các cỡ hạt cốt liệu tại các cỡ sàng khác nhau 42 Hình 2.3. Chỉ số độ thơ của các cấp phối cốt liệu 44 Hình 2.4. Mối quan hệ giữa tỷ lệ C/Cl và độ cứng VC 46 Hình 2.5. Mối quan hệ giữa tỷ lệ C/Cl và cường độ chịu nén 46 oi lm Hình 2.2. Cấp phối các cốt liệu theo mức ngậm cát z at nh z @ l Hình 2.7. Đồ thị đánh giá số dư hàm VC 62 n ac th x 61 va Hình 2.10. Quan hệ giữa VC, N/CKD và C/CL với N = 120l 61 an Lu Hình 2.9. Quan hệ giữa VC, N và C/CL với N/CKD = 0,44 60 m co Hình 2.8. Quan hệ giữa VC, N và N/CKD với C/CL = 0,42 55 gm Hình 2.6. Toạ độ các điểm thí nghiệm theo khơng gian si xx Chất kết dính bao gồm xi măng (XM) và tro bay (TB), nếu tỷ lệ tro bay trong chất kết dính là a % theo khối lượng thì tỷ lệ xi măng là (100 - a)%. Khi đó có thể tính riêng hàm lượng xi măng và tro bay trong 1m3 bê tơng theo cơng thức: CKD.(100 a ) , kg 100 CKD a TB , kg 100 X (B.3) lu Từ ngun lý thể tích tuyệt đối của phương pháp thiết kế thành phần bê tơng ta có: an va 1000 n CKD N Vkk C C D D (B.4) tn to CKD p ie gh Và mức ngậm cát xác định: C 100% CD (B.5) trong đó: d oa nl w m C lu va an N lượng dùng nước, kg/m3; oi lm ul nf CKD là lượng dùng CKD, kg/m3; C/CL là tỷ lệ cát/cốt liệu theo thể tích; Đ là lượng dùng đá, kg/m3; z at nh C là lượng dùng cát, kg/m3; z @ C, d khối lượng thể tích của cát và đá, g/cm3; m co l gm CKD khối lượng riêng CKD, g/cm3; Va là hàm lượng bọt khí của BTĐL, % thể tích (sơ bộ có thể lấy 1% - 2%). an Lu ac th n va si xxi Từ hai phương trình (B.4) & (B.5) có thể xác định được hàm lượng cát C và hàm lượng đá D trong 1m3 bê tơng đầm lăn. 5. Để hiệu chỉnh thành phần bê tơng đầm lăn đã tính tốn ở trên, phải tiến hành các thí nghiệm. - Trộn mẻ thí nghiệm để kiểm tra độ cơng tác VC. Nếu VC lớn hơn hoặc nhỏ hơn u cầu thì tăng hoặc giảm lượng nước, rồi trộn mẻ khác để thử VC. Cứ điều chỉnh lượng lu an nước như vậy cho đến khi đạt được VC như u cầu. - Trộn mẻ thử đã có chỉ số VC như u cầu, đúc 3 nhóm mẫu để thí nghiệm cường n va tn to độ nén với hàm lượng chất kết dính (CKD) như tính tốn và với các hàm lượng ± 10%. gh p ie Từ đó vẽ đồ thị quan hệ giữa cường độ và hàm lượng CKD. Dựa vào đường quan hệ đó nl w để xác định hàm lượng chất kết dính ứng với cường độ u cầu. - Tính tốn lại thành phần hỗn hợp trong 1m3 BTĐL. d oa lu 1. Chọn cấp phối hạt z at nh oi lm ul nf Trình tự thực hiện: va an B.3 Thiết kế BTĐL theo quan điểm học đất Cấp phối hạt nằm trong giới hạn cho phép, u cầu thành phần hạt cốt liệu đối với z BTĐL cho đường theo ACI 325.10R. gm @ 2. Chọn lượng chất kết dính trung bình l - Hàm lượng chất kết dính được xác định dựa vào cường độ và tuổi thọ u cầu m co an Lu của mặt đường và được xác định dựa vào phần trăm khối lượng khơ của cốt liệu, thường ac th n va hàm lượng này chiếm từ (208 356) kg/m3 si xxii - Phần trăm lượng chất kết dính (CM) được tính như sau: CM mC 100,% mC mCL (B.6) trong đó: mC là khối lượng chất kết dính, kg; mCL là khối lượng cốt liệu thơ và mịn đã sấy khơ, kg; CM thường dao động trong khoảng 10% 17%. 3. Xác định độ ẩm tối ưu theo ASTM D1557 lu an - Sử dụng thành phần cốt liệu đã xác định ở bước 1 - Cố định lượng chất kết dính ở bước 2 n va - Thay đổi độ ẩm và điều chỉnh thay đổi ± 0,5% p ie gh tn to mN 100 ,% mC mCL (B.7) nl w d oa trong đó: là độ ẩm của vật liệu, %; mN là khối lượng của nước, kg. va an lu - Với hầu hết các loại cốt liệu, độ ẩm trong khoảng từ (5 - 8)%. oi lm ul nf - Đầm nén mẫu thử, xác định tỷ trọng khô. - Vẽ biểu đồ quan hệ giữa tỷ trọng khô và độ ẩm z at nh z m co l gm @ an Lu ac th n va si xxiii lu an va n Hình B.3 Biểu đồ quan hệ độ ẩm tỷ trọng khô tn to ie gh 4. Đúc mẫu thử để xác định cường độ nén p - Với mỗi lượng chất kết dính, đúc ít nhất 3 mẫu thử theo tiêu chuẩn ASTM C1435. w oa nl - Mỗi mẫu thử được đúc tại độ ẩm tối ưu tương ứng với hàm lượng chất kết dính đã chọn. d 5. Thử mẫu thử và lựa chọn lượng chất kết dính an lu oi lm ul dùng. nf va - Kiểm tra mẫu thử để xác định cường độ nén (Rn) tương ứng với chất kết dính (CKD) đã - Biểu diễn mối quan hệ giữa Rn và CKD. z at nh z m co l gm @ an Lu ac th n va si xxiv lu an n va Hình B.4 Biểu đồ quan hệ cường độ nén chất kết dính - Khi đó: Rnu cầu = Rn thực + Ran tồn , dựa vào đường cong quan hệ thì suy ra hàm gh tn to p ie lượng chất kết dính cần dùng. d oa nl w 6. Tính tốn tỷ lệ thành vật trong hỗn hợp bê tơng đầm lăn cho 1m3. oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu ac th n va si xxv PHỤ LỤC C BẢNG TÍNH CÁC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG KC1 KC2 KC3 Đơn vị Số liệu xuất phát: 100 Tải trọng trục tiêu chuẩn Ps: 100 kN 100 Tải trọng trục lớn nhất Pmax: 120 120 120 kN Số lần tác dụng quy đổi về tải lu 1.000.000 1.000.000 30.000 lần/làn an trọng tiêu chuẩn Ne: va n Miền 86 86 độ C/m Gradien nhiệt độ lớn nhất Tg: Bắc gh tn to 86 ie Dự kiến kết cấu: p 6 Chiều dài tấm BTĐL: 6 m 6 w nl oa Chiều rộng tấm BTĐL: 4 4 4 m 0,24 0,22 0,2 m d an lu Chiều dày tấm BTĐL hc: va Cường độ chịu nén 30 35 30 MPa nf Cường độ kéo uốn thiết kế của oi lm ul 4,17 Mô đun đàn hồi tính tốn của 27,19 25,21 GPa 0,15 0,15 m co l 0,15 gm @ BTĐL Ec: MPa z 25,21 Hệ số Poisson của BTĐL Mc: 4,17 z at nh BTĐL fr: 4,54 Hệ số dãn nở nhiệt của BTXM Đá /độ C an Lu 0,000009 0,000009 0,000009 αc: Sunway ac th n va si xxvi Hệ số triết giảm ứng xuất do Lề cứng dày bằng khả năng truyền tải tại khe nối 0,87 0,87 0,87 phần xe chạy kr: Hệ số mỏi kf: 2,20 Hệ số tổng hợp kc: 2,20 1 1 1 Số liệu lớp móng: lu 0,3 an Chiều dày lớp móng trên h1: 1,80 0,26 Cấp IV trở xuống 0,24 m va CPDD n Mơ đun đàn hồi lớp móng trên 450 450 MPa E1: 1 gh tn to 450 ie Móng trên loại p 0,057 0,057 0,057 Hệ số λ thơng thường nl w oa Chiều dày lớp móng dưới E2: m d an lu Mơ đun đàn hồi lớp móng dưới va h2: MPa 450 lớp vật liệu hạt Ex: 45 z at nh Mô đun đàn hồi tương đương 45 oi lm ul nf Mơ đun đàn hồi nền đất Eo: 45 MPa Các lớp 450 450 MPa móng z 0,26 0,24 m móng Hệ số hồi quy α: 0,510 Các lớp 0,489 an Lu 0,547 m co l gm 0,3 hạt hx: Các lớp @ Tổnghiều dày lớp vật liệu móng ac th n va si xxvii Mô đun đàn hồi tương đương lớp móng đất 158,55 145,54 138,73 MPa Et: Độ cứng uốn cong tiết diện 29,71 24,68 17,19 MN.n BTĐL: Bán kính độ cứng tương đối 0,692 0,670 0,603 m lu an BTĐL: va n Tính ứng xuất tải trọng to gh tn gây BTĐL: p ie Ứng xuất kéo uốn gây mỏi vị trí cạnh dọc tải 1,497 1,740 1,957 MPa w nl d oa trọng trục tiêu chuẩn (Ps) ps: va an lu Ứng xuất kéo uốn gây mỏi tải trọng trục tiêu chuẩn (Ps) 2,862 3,328 3,064 MPa nf cạnh dọc tải trọng z at nh Ứng xuất kéo uốn vị trí oi lm ul pr: 1,777 2,066 2,323 MPa z gm @ trục nặng (Pmax) ps: 1,546 1,797 m co tải trọng trục nặng (Pmax) l Ứng xuất kéo uốn lớn 2,021 MPa an Lu pmax: ac th n va si xxviii Tính ứng xuất nhiệt: 2,888 Hệ số t: Sh(t): 8,955 Ch(t): 9,011 2,986 3,315 9,879 13,746 9,930 13,782 Hệ số ứng xuất uốn vồng gradient nhiệt độ gây 1,080 1,084 1,084 lu an BTĐL CL: va n Hệ số ứng xuất nhiệt độ tổng 0,727 0,794 hợp BL: gh tn to 0,663 p ie Ứng xuất kéo uốn lớn do gradien nhiệt độ lớn gây 1,551 1,683 1,550 MPa w nl d oa BTĐL tmax: an lu Hệ số ứng xuất kéo uốn gây 0,464 0,465 va mỏi nhiệt kt: 0,465 MPa 0,455 0,841 0,841 0,454 0,455 z at nh kt 1: 0,841 oi lm Tổ hợp at, bt, ct 1: ul nf 0,871 kt 2: 0,465 0,871 0,871 z Tổ hợp at, bt, ct 2: 0,465 0,780 0,720 hạn: an Lu m co Kiểm toán điều kiện giới l gm 0,721 @ Ứng xuất nhiệt gây mỏi tr: 0,464 ac th n va si xxix Độ tin cậy r: 1,055 1,055 1,055 ĐẠT ĐẠT ĐẠT Cấp IV trở xuống Điều kiện ứng xuất kéo uốn gây mỏi tải trọng xe: r(ϭpr+ϭtr): 3,780 4,334 3,992 MPa Điều kiện ứng xuất kéo uốn ĐẠT ĐẠT ĐẠT tải trọng xe nặng nhất: lu an r(ϭpmax+ϭtmax): 3,267 3,672 3,767 MPa va n p ie gh tn to d oa nl w oi lm ul nf va an lu z at nh z m co l gm @ an Lu ac th n va si xxx PHỤ LỤC D KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG CỨNG VỚI MÓNG BTĐL (theo định 3230/QĐ-BGTVT) Số liệu xuất phát: 1. Đường cấp III làm mới hai làn xe, lề cũng có kết cấu như phần xe chạy, đường thuộc tỉnh A, quy mơ giao thơng thiết kế thuộc cấp nặng. Tra bảng 9 ta có độ tin cậy u cầu 85% do đó hệ số độ tịn cậy r 1,13 lu 2.Tải trọng trục tiêu chuẩn Ps 100kN (để tính mỏi). an n va 3. Số lần tác dụng quy đổi về trục xe tiêu chuẩn Ps 100kN tích lũy trên một làn xe to ie gh tn trong thời hạn phục vụ thiết kế bằng 20 năm là N e 17,07.10 (lần/làn). p 4. Qua điều tra dự báo trên đường thiết kế có xe nặng với tải trọng trục Pmax 180kN oa nl w thông qua. d Dự kiến kết cấu mặt đường: an lu nf va Tầng mặt BTXM dày 0,26m bằng BTXM có cường độ kéo uốn thiết kế f r 5,5 MPa tầng mặt c 0,15 z at nh oi lm ul và tra bảng 11 tương ứng có modul đàn hồi tính tốn Ec 33GPa hệ số poisson của - Cốt liệu thô của BTXM bằng đá vôi nên theo bảng 10 lấy hệ số dãn nở nhiệt của z gm - Tấm BTXM dự kiến có kích thước 5m x 3,5m, khe dọc có thanh liên kết, khe m co l @ 6 cốt liệu c 7.10 / C ngang có bố trí thanh truyền lực. an Lu ac th n va si xxxi 2. Móng trên bằng bê tơng đầm lăn dày hb=0,2m với modul đàn hồi ở tuổi 28 ngày bằng 3300MPa, hệ số poisson c 0,15 3. Lớp móng dưới bằng cấp phối đá dăm dày 0,18m với modul đàn hồi bằng 330MPa, hệ số poisson c 0,35 4. Nền đất á sét nhẹ ở độ ẩm tương đối 0,6 có E0 = 45Mpa. Kiểm tốn kết cấu dự kiến: lu an 1. Tính tốn modul đàn hồi chung Et của nền đất và móng dưới bằng vật liệu hạt va n ie gh tn to E Et x Eo Eo n p w Ex i (h E ) h n i i oa nl d 0,86 0,26 ln hx an lu nf va trong đó: E0 là mơ đun đàn hồi chung đặc trưng cho cả phạm vi khu vực tác dụng của nền oi lm ul đất; Ex là mơ đun đàn hồi tương đương của các lớp vật liệu hạt; n là số lớp kết cấu bằng vật liệu hạt; α là hệ số hồi quy liên quan đến tổng chiều dày z at nh các lớp vật liệu hạt; hx là tổng chiều dày các lớp vật liệu hạt (m) z Ei, hi là mô đun đàn hồi và chiều dày của lớp vật liệu hạt i. @ 1/ ( Dc Db ) Ec hc3 Eb hb3 rg 1,21. Dc Db Et 12.(1 c2 ) ; 12.(1 b2 ) ; an Lu m co 2. Tính độ cứng tương đối chung của cả kết cấu rg l gm Do chỉ có một lớp móng dưới bằng cấp phối đá dăm nên n=1 => Et=98,7 Mpa ac th n va si xxxii trong đó: Db là độ cứng chịu uốn của tiết diện lớp móng trên có gia cố chất liên kết, MN.m; hb, Eb, µb lần lượt là chiều dày (m), mơ đun đàn hồi (MPa) và hệ số poisson của tầng móng gia cố; rg là tổng bán kính độ cứng tương đối của cả kết cấu (m); hc, Dc lần lượt là chiều dày (m) và độ cứng chịu uốn của tầng mặt BTXM (MN.m). Thay số tính được rg = 0,961 (m) 3. Tính ứng suất do tải trọng trục xe gây ra: lu an Ứng suất do tải trọng trục thiết kế Ps gây ra tại giữa cạnh dọc của lớp móng trên n va бbps tn to p ie gh bps 1,41.10 3 , 68 2 0,94 rg h Ps Dc 1 D b d tơng đầm lăn бbpr oa nl w Ứng suất kéo uốn gây mỏi do tải trọng xe chạy gây ra trong tầng móng bằng bê lu va kf là hệ số mỏi xét đến số lần tác dụng tích lũy của tải trọng gây mỏi trong thời hạn oi lm ul nf bpr k f kc bps an phục vụ thiết kế, kf = Ne với Ne là tổng số lần tác dụng của tải trọng 100kN tích lũy z at nh z trong suốt thời hạn phục vụ thiết kế trên 1 làn xe; 0,065 với bê tơng nghèo và bê tơng đầm lăn làm móng trên; kc là hệ số tổng hợp xét đến ảnh hưởng của tác dụng động gm @ và các yếu tố sai khác giữa lý thuyết và thực tế chịu lực của tấm BTXM, hệ số này được l Ứng suất kéo uốn tại vị trí giữa cạnh dọc của tấm do tác dụng của tải trọng trục an Lu m co xác định tùy thuộc cấp hạng đường. ac th n va 3 , 2 , 94 đơn thiết kế trên tấm khơng có liên kết ở cả 4 cạnh, Mpa: pm 1,47.10 r hc Ps si xxxiii Ứng suất kéo uốn lớn nhất do tải trọng trục đơn nặng nhất Pm gây ra tại giữa cạnh dọc của tấm khi tấm khơng có liên kết ở cả 4 cạnh, Mpa: pm max k r kc pm kr: hệ số triết giảm ứng suất do khả năng truyền tải tại khe nối бbps=1,254 MPa; бbps=3,89 MPa; бpm=2,18 MPa; бpmmax=1,99 MPa 4. Tính ứng suất kéo uốn do gradien nhiệt gây mỏi giữa cạnh dọc tấm trong trường hợp tấm BTXM một lớp trên nền đàn hồi nhiều lớp: tr k t t max lu an n va t max ứng suất kéo uốn lớn nhất do gradien nhiệt độ lớn nhất gây ra trong tấm to c hc Ec Tg tn BTXM (tại giữa cạnh dọc tấm) t max BL ie gh αc là hệ số dãn nở một chiều của BTXM ; bt t max a ct kt là hệ số ứng suất kéo uốn gây mỏi nhiệt, kt t max t f r trong đó at, bt, ct là các hệ số hồi quy xác định theo cơng thức (8-19); hc là chiều p w d oa nl fr va an lu oi lm ul nf dày tấm BTXM; Ec là mô đun đàn hồi của BTXM; Tg là gradien nhiệt độ lớn nhất tùy o thuộc vùng xây dựng mặt đường BTXM được xác định như chỉ dẫn ở 8.2.8 ( c / m) z at nh BL là hệ số ứng suất nhiệt độ tổng hợp BL 1,77.e 4, 48.hc C L 0,131.1 C L C L 1 k n rg4 Dc r3 Dc Db L r t 3 3.rg Dc Db .k n k n r Dc rg z m co 1/ an Lu l gm @ Sht cos t Cht sin t cos t sin t Sht Cht ac th n va si xxxiv h h k n c b E c Eb 1 trong đó: ζ là hệ số liên quan đến kết cấu tấm hai lớp; rβlà hệ số xét đến trạng thái tiếp xúc giữa các lớp, (m); kn là độ cứng tiếp xúc theo chiều dọc giữa tầng mặt và tầng móng (Mpa/m). Nếu khơng bố trí lớp bê tơng nhựa cách ly giữa tấm BTXM và tầng lu an móng thì mới tính trị số kn như ở cơng thức trên. Nếu có bố trí lớp bê tơng nhựa cách ly n va thì khơng tính tốn mà áp dụng giá trị kn=3000 Mpa/m. to gh tn Thay số tính được σtmax=1,22 MPa; kt=0,254; σtr=0,31Mpa p ie Kiểm tốn điều kiện giới hạn: nl w - Theo điều kiện: r pr tr f r d oa - Theo điều kiện: r p max t max f r lu nf va an - Theo điều kiện: r bpr f br oi lm ul Thay các giá trị vào ta thấy kết cấu đã chọn thỏa mãn các điều kiện giới hạn. z at nh z m co l gm @ an Lu ac th n va si
Ngày đăng: 19/07/2023, 05:08
Xem thêm:
