Xây Dựng - Thiết Kế Đường ÔTô (Đường Cao Tốc) phần 4 docx

TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP h p D E 2 , c , E 1 S ơ đ ồ t í n h t o á n p a m h/ D 1. 5 0. 15 0. 14 1. 4 0. 13 1. 3 0. 12 1. 2 0. 11 1. 1 0. 10 1. 0 0. 09 0. 9 0. 08 0. 8 0. 07 0. 7 0. 06 0. 6 0. 05 0. 5 0. 04 0. 4 0. 03 0. 3 0. 02 0. 2 0. 01 0. 1 0 0 4 8 0 4 4 0 4 2 0 4 0 0 3 8 0 3 6 0 3 4 0 3 2 0 3 0 0 = 2 E 2 E 1 5 1 0 2 0 3 0 Hỗnh 13 -14. Toaùn õọử xaùc õởnh ổùng suỏỳt cừt chuớ õọỹng AM cuớa lồùp dổồùi hóỷ 2 lồùp khi chuyóứn vở tổỷ do ồớ mỷt tióỳp xuùc (duỡng cho vỏỷt lióỷu keùm dờnh) TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 36 TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Chương 14 : THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG  §14.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG. 14.1.1 Khái niệm: (Rigid pavement – Ciment concrete) Áo đường cứng là kết cấu có độ cứng rất lớn, khả năng chống biến dạng (mô đun đàn hồi) cao hơn hẳn so với nền đất và đặc biệt có khả năng chịu uốn lớn, do đó làm việc theo nguyên lý tấm trên nền đàn hồi, diện phân bố áp lực của tải trọ ng xe chạy trên nền đất rộng. Kết cấu AĐ cứng về mặt cấu tạo khác với KCAĐ mềm ở chỗ một trong các lớp kết cấu của nó bằng bêtông ximăng có cường độ cao, có thể là lớp mặt hoặc lớp móng. 14.1.2 Phân loại : - Phân loại theo cấu tạo VL: + Bêtông thường – Ciment Concrete (CC) + Bêtông cốt thép – Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP) + Bêtông cốt thép liên tục – Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP) + Bêtông cốt thép sợi - Fibre – Reinforced Concrete Pavement (FRCP) + Bêtông tự chặt - Roller Compacted Concrete Pavement (RCCP) + Bêtông c ốt thép ứng suất trước. - Theo phương pháp thi công : + Lắp ghép + Đổ tại chỗ. - Theo kích thước tấm : Tấm liên tục LxBxh ( L>>) Tấm có kích thước hữu hạn LxBxh (thông qua độ mềm S) 14.1.3 Cấu tạo: 1.Tấm bêtông ximăng : • Chiều dày : H min = 18cm, R # min 300 cho đường ôtô, R # 200 cho GTNT, cấp thấp V=20km/h. • Chức năng : bộ phận chịu lực chủ yếu của mặt đường cứng TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 37 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP 100 100 100 100 100 30 30 l l ll L b/2 b/2 2. Lp m : Vt liu : Cỏt, cỏt trn nha, giy du tm nha ng ( 1-3 lp ) 360 ữ400 . Sơ đồ bố trí khe và phân tấm áo đừơng bêtông xi măng 1- khe dãn ; 2- khe co ; 3- khe dọc ; 4- thanh truyền lực (kích thứơc theo cm) Hình 10-8 1 2 3 4 Hỡnh 14-1 Chc nng: - Tng bng phng cho lp múng . - To tip xỳc tt gia múng vi ỏy tm - Gim h s ma sỏt, gim s phỏt sinh ng sut nhit do tm cú th dch chuyn t do. 3.Cỏc lp múng: Tng t kt cu ỏo ng mm (Flexible Pav) 14.2 Cỏc loi khe ni : 1 - Khe co 3- Khe dc 2 - Khe dón 4- Thanh truyn lc 14.2.1 Khe dón (Expansion joint) Tỏc dng : cho phộp tm bờtụng di chuyn t do trờn lp múng v gim ng sut sinh ra trong tm khi tm bờtụng cú xu hng dón ra do nhit mụi trng ln hn nhit khi thi cụng. Cu to: 2 loi khe dón - Khe dón cú thanh truyn lc - Khe dón kiu ngm p dng: - Khe dón cú thanh truyn lc s dng khi bờtụng tng vt liờn tc, bng mỏy. - Khe dón kiu ngm s dng khi thi cụng bng th cụng, bờtụng thnh t ng tm riờng bit. TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 38 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP 14.2.2 Khe co: Tỏc dng : gim ng sut khi bờtụng co ngút trong thi gian ụng cng v khi tm bờtụng lm vic nhit thp. Cu to: 2 loi khe co - Khe co cú thanh truyn lc - Khe co kiu ngm p dng : - Khe co cú thanh truyn lc ỏp dng khi bờtụng tng vt liờn tc, bng mỏy. - Khe co kiu ngm ỏp dng khi thi cụng bng th cụng, bờtụng thnh tng tm riờng bit. 14.2.3 Khe dc (khe un vng): L 1 dng ca khe co cú tỏc d ng gim ng sut khi bờtụng co ngút, khi nhit mt ng thp. u, nhc im ca vic b trớ cỏc khe ni : - Lm bng phng ca M khụng cao - Cỏc khe ni l v trớ xung yu, nc thm xung cỏc lp múng (cng múng gim -> cng ca kt cu gim i) - Gim ng sut nhit, chng nt tm 14.2.3.4 . Thanh thộp truyn l c : Tr s trong ngoc ng vi trng hp tm BT t trờn lp múng gia c cht liờn kt vụ c. 50 8 2,5 h/2 1 Quét nhựa Matít Gỗ đệm Mạt c ổa tẩm nhựa Matít Quét nhựa 1 h/2 50 h/4 0,8 ữ 1,2 2 Matít = 1,5cm Quét nhựa h/2 1ữ5mm 4cm 4cm a = 7 ữ 8cm b = 6 ữ 8cm c = 7 ữ 8cm 2 0,3 ữ 0,8 h/4 75 h/2 1 Quét nhựa chống gỉ dài 30cm Matít h/2 h/2 Hình 10-9. Cấu tạo khe áo đừơng bê tông xi măng. khe dãn ; b- khe co giả ; c- khe dọc kiểu ngàm ; d- khe dọc có thanh truyền lực không quét nhựa để chống tấm di động ra phía lề ; 1- thanh truyền lực ; 2- đừơng nứt do giảm yếu tiết diện (kích thứơc tính bằng cm) a) b) c) d) Hỡnh 14-2 a- TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 39 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP 14.3 Cỏc thụng s tớnh toỏn ca mt ng bờtụng ximng : 14.3.1 Ti trng thit k v h s xung kớch: Ti trng trc tiờu chun (daN) Ti trng bỏnh xe tiờu chun (daN) H s xung kớch Ti trng bỏnh xe tớnh toỏn (daN) 10000 12000 9500 5000 6000 4750 1.2 1.15 1.2 6000 6900 5700 14.3.2 H s an ton v h s chit gim cng : - H s xột n hin tng mi ca tm bờtụng do tỏc dng trựng phc v tỏc dng ng ca ti trng gõy ra. - H s an ton ph thuc vo t hp ti trng tớnh toỏn c ly nh sau : T hp ti trng tớnh toỏn H s an ton (k) H s chit gim cng (n=1/k ) -Tớnh vi ti trng thit k 2 0.5 -Kim toỏn vi xe nng 1.7 - 1.53 0.59 - 0.83 - Kim toỏn vi xe xớch 1.54 0.65 -Tỏc dng ng thi ca hot ti v ng sut nhit 1.18 - 1.11 0.85 - 0.9 14.3.3 Cng v mụun n hi ca bờtụng: 14.4.1 u nhc im ca mt ng bờtụng ximng : 14.4.1.1 u im : - Cú cng rt cao thớch hp vi cỏc loi xe k c xe bỏnh xớch. - n nh cng khi chu tỏc dng ca nhit v m. - H s bỏm cao v ớt thay i khi m t. - Mt ng cú mu sỏng nờn d phõn bit phn m t ng v l ng( an ton xe chy cao. - hao mũn mt ng ớt : 0.1(0.2mm/1nm - Tui th rt cao : nu bo dng tt cú th s dng 30(40 nm. - Cụng tỏc duy tu bo dng ớt. - Cú th c gii hoỏ hon ton khi thi cụng v mựa thi cụng cú th kộo di (thi cụng lp ghộp) TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 40 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP 14.4.1.2 Nhc im: - Do cú h thng khe ni ( mt ng khụng bng phng( vn tc xe chy khụng cao - Giỏ thnh cao. - Tn thi gian bo dng (28 ngy BTXM ti ch ) 90 Khe dãn 1mm Khe dãn Hình 12-3. Bố trí chia tấm tại các chỗ giao nhau Hỡnh 14-4. TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 41 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP Đ14.2 TNH TON TM BTXM CHU TC DNG CA TI TRNG XE CHY 14.2.1 Nguyờn lý tớnh toỏn v phng trỡnh vi phõn vừng: 12.2.1.1 Nguyờn lý tớnh toỏn: - Tớnh toỏn theo nguyờn lý tm trờn nn n hi - Theo nguyờn lý ny: Tớnh toỏn ni lc ca tm phi tỡm ra hm phn lc ca lp múng tỏc dng lờn ỏy tm vi gi thit nh sau : lỳn ca mt lp múng hon ton trựng vi vừng ca tm di tỏc dng ca ti trng. Tm BT l vt liu ng nht, ng hng . 12.2.1.2 Phng trỡnh vi phõn vừng : - Gi (x,y) l vừng ca tm ti to (x,y), gi s lc tỏc dng P(x,y) v phn lc nn q(x,y). - Phng trỡnh vi phõn vừng cú dng sau : + + 4 4 22 4 4 4 2 yyxx L =P(x,y) - q(x,y) Trong ú : L : cng chng un ca tm bờtụng ximng L= )1(12 hE 2 b 3 b à E b , à b : Mụuyn n hi v h s Poisson ca bờtụng, à b =0,15 h : chiu dy ca tm bờtụng ximng (cm) 12.3 Cỏc phng phỏp tớnh toỏn mt ng bờtụng ximng hin nay: 12.3.1 Phng phỏp Westergaard: + Cỏc gi thit - Xem tm BTXM l 1 vt th n hi ng hng v tuõn theo gi thit tit din thng. - Tớnh toỏn tm BTXM vi 3 v trớ t ti trng : Ti trng t gia tm Ti trng t gúc tm Ti trng t cnh tm TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 42 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP - Da trờn c s h s nn k (xem nn - múng nh 1 h thng lũ xo), h s nn Wincle I D Bánh xe nặng p D=2 II III 1 2 bề dài tấm 1 2 bề rộng tấm Hình 12-4. Các trừơng hợp tác dụng tải trọng điển hình trên tấm bê tông xi măng (D=2 ) Hỡnh 14-4 a xỏc nh k ta tin hnh thớ nghim t 1 tm ộp cng cú ng kớnh 76cm, tỏc dng ti trng P. Tng dn lc P n khi lỳn ca nn - múng l 1,27cm, c giỏ tr P. H s nn : k Tớnh toỏn cho 3 trng hp : Khi ti trng t gia tm : I =1,1(1+à b ) 2 (lg 0.2673) lP h + Ti trng t cnh tm : II =2,116(1+0,54à b ) 2 )08975.0(lg h Pl + Ti trng t gúc tm : III =3 2 6,0 2 1 h P l Trong ú : : bỏn kớnh vt bỏnh xe tng ng. P : lc tỏc dng h : chiu dy tm BTXM à b : h s Poisson ca bờtụng, à b =0,15 TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 43 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP l = 4 k L L : cng chng un ca tm bờtụng ximng K : h s nn. q = k (x,y) So sỏnh kt qu trờn vi kt qu o ng sut thc t cho thy: + Trng hp I , II : nu >= 0.5h (2 =D) v múng tip xỳc hon ton vi ỏy tm , thỡ kt qu gia tớnh toỏn v thc t l tng i phự hp ; nu múng tip xỳc khụng tt vi ỏy tm , thỡ kt qu ng sut o c ln hn lý thuyt khong 10% . + Trng hp III : ng sut o thc t > tớnh toỏn lý thuyt khong 30 - 50 %, do ú phi hiu chnh li cụng thc xỏc nh III nh sau : III =3 2 12,0 h P l 2 1 Nhn xột v phng phỏp : - PP ny ch tớnh c US ti v trớ t ti trng, khụng tớnh c US do ti trng t lõn cn v trớ tớnh toỏn, do ú phn ỏnh khụng ỳng iu kin lm vic ca tm BTXM cú kớch thc thụng thng (ph bin). TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 44 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP 14.3.2 Tớnh mt ng BTXM theo gi thit xem nn-múng l bỏn khụng gian n hi (Phng phỏp Shekter & Gorbunov Pocadov). - Di tỏc dng ca ti trng phõn b u trờn din tớch hỡnh trũn cú bỏn kớnh , ti v trớ t ti xut hin mụmen tip tuyn v mụmen phỏp tuyn cú ln : M T = M F = à a PC b 2 )1(. + 0 P M T M F a) 0 P r x y M y Mx b) Hình 12-5. Sơ đồ tính toán mômen uốn do tải trọng tập trung tác dụng cách tiết diện tính toán một khoảng cách r sinh ra a- trong toạ độ một cực ; b-trong toạ độ x, y Hỡnh 14-5 - Di tỏc dng ca ti trng tp trung cỏch im tỏc dng ti trng mt khong r , ti ú xut hin mụmem tip tuyn v mụmem phỏp tuyn cú ln : M F =(A + à b .B)P M T =(B + à b .A)P Trong ú : P : ti trng tỏc dng : bỏn kớnh vt bỏnh xe tng ng. C : h s ph thuc vo tớch s (a. ) ( Tra bng 14-7 ) A, B : h s ph thuc tớch s (a.r) ( Tra bng 14-7 ) a : t trng n hi ca tm BTXM, xỏc nh nh sau : a= 3 2 0 2 0 )1( )1(6 1 à à b b E E h E 0 , à 0 : mụuyn n hi v h s Poisson ca nn- múng E b , à b : mụuyn n hi v h s Poisson ca bờ tụng r : khong cỏch t v trớ tỏc dng ti trng n v trớ tớnh toỏn nụi lc thun li cho vic tớnh toỏn - chuyn ni lc t h to cc sang h trc to Decat vuụng gúc TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 45 [...]... Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 46 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N 1 2 3 h = F( E b ) E0 BM ặèNG T - ặèNG TP tra bng 1 4- 8 trong ú : : bỏn kớnh vt bỏnh xe tng ng h : chiu dy tm BTXM Eb, àb : mụuyn n hi v h s Poisson ca bờ tụng à0 : h s Poisson ca nn- múng E0 : mụuyn n hi ca nn- múng (mụuyn n hi chung ca cỏc lp múng v nn ng di tm BTXM ) 14. 4 Tớnh toỏn mt ng bờtụng ximng lp ghộp (xem GT) : 14. 5 Kim... BTXM ) 14. 4 Tớnh toỏn mt ng bờtụng ximng lp ghộp (xem GT) : 14. 5 Kim toỏn xe nng 2 ,6 0 m 3 C h ịu lự c Q 6 5 2 1 A 4 2 5 3 6 0 ,7 m 5,0m r 0 ,7 m H ìn h 1 4- 7 S ơ đ ồ tín h to á n m o m e n d o Hỡnh 1 2 -7 tả i trọ n g c ủ a x e x íc h g â y ra TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 47 ...TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP Mx = MF cos2 + MT sin2 My = MF sin2 + MT cos2 T ú tỡm c mụmen tng hp ln nht M trong tm BTXM : = 6 M h 2 [ ] h ng sut kộo un xut hin 6 M [ ] A D B C 2 r=a b Hình 1 4- 6 Sơ đồ tính toán momen uốn khi có Hỡnh 1 2-6 xét đến ảnh hửơng của bánh xe bên cạnh Nhn xột v phng phỏp : - P.P ny khụng nhng tớnh c US ti v trớ t ti trng m cũn tớnh... tớnh toỏn mt khong r gõy ra - PP ny khụng tớnh c cho trng hp ti trng t cnh tm v gúc tm Nh vy gii c hon chnh bi toỏn mt ng BTXM tỏc gi I.A Mednicov gi nh ng sut xut hin khi ti trng t gia tm ca 2 phng phỏp trờn bng nhau t ú tỡm c quan h quy i gia h s nn k v mụ un n hi ca nn - múng Eo , t ú tớnh c ng sut v chiu dy tm trong trng hp ti trng t cnh tm v gúc tm nh sau (22TCN 22 3-9 5) Khi ti trng t gia tm . măng 1- khe dãn ; 2- khe co ; 3- khe dọc ; 4- thanh truyền lực (kích thứơc theo cm) Hình 1 0-8 1 2 3 4 Hỡnh 1 4- 1 Chc nng: - Tng bng phng cho lp múng . - To tip xỳc tt gia múng vi ỏy tm - Gim. Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 36 TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Chương 14 : THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG  § 14. 1 ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG. 14. 1.1. t o á n p a m h/ D 1. 5 0. 15 0. 14 1. 4 0. 13 1. 3 0. 12 1. 2 0. 11 1. 1 0. 10 1. 0 0. 09 0. 9 0. 08 0. 8 0. 07 0. 7 0. 06 0. 6 0. 05 0. 5 0. 04 0. 4 0. 03 0. 3 0. 02 0. 2 0. 01 0. 1 0 0 4 8 0 4 4 0 4 2 0 4 0 0 3 8 0 3 6 0 3 4 0 3 2 0 3 0 0 = 2 E 2 E 1 5 1 0 2 0 3 0 Hỗnh 13 -1 4. Toaùn õọử xaùc õởnh ổùng