Thiết kế đường miền núi - chương 7 doc

ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI CHƯƠNG 7 THIẾT KE KẾT CAU LỀ GIA CO 7.1. Xác định lưu lượng tính tốn - chọn kết cấu le gia cố Kết cấu le gia cố được thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế đường và áo đường mem hiện hành. Theo tiêu chuẩn 3.3.3; 22TCN 211-06; số trục xe tính tốn N tk để thiết kế kết cấu áo lề gia cố trong trường giừa phần xe chạy chính và phần lề khơng có dải phân cách bên, đường có hai làn xe lấy bằng 50% số trục xe tính tốn của làn xe cơ giới liền kề tuỳ thuộc việc bố trí phần xe chạy chính. N tk = 50%x251 = 126 (trục xe tiêu chuẩn/ngày đêm 1 làn xe). Số trục xe tính tốn tiêu chuẩn tích lũy trong 15 năm trên một làn xe với mức tăng xe hằng năm là 5% : 126365 05,0 1)05,01( 365 1)1( 15 ×× −+ =×× −+ = tk t e N q q N N e = 0,992398 x10 6 (trục xe tiêu chuẩn/ngày đêm 1 làn xe) Vậy ta chọn loại bề dày tối thiểu tầng mặt A1 như sau: 0,5x10 5 < Ne = 0,99x10 5 < 1x10 6 nội suy từ bảng 2.2; ta được h min = 8,98cm. Vậy ta chọn h = 9cm 7.2. Xác định module đàn hồi chung u cau Mơ đun đàn hoi chung u cau: yc dh E = a + b.lgN tt (MPa). Tải trọng trục xe tiêu chuẩn 100KN, mặt đường xe chạy cấp A1, lớp mặt đường là bê tơng nhựa chặt rải nóng . Vì N tt = 251 trơc xe tiªu chun/ngµy ®ªm 1 lµn xe nên khi tra bảng 3.4 22TCN 211- 06, ta phải nội suy như sau : Với N tt = 100 thì a + b.lg100 = 147 MPa. Với N tt = 200 thì a + b.lg200 = 160 MPa. Giải ra ta được a = 60,34 ; b = 43,33. N tt = 126 ⇒ E yc = 60,34 + 43,33*lg126 = 151,33 MPa. Theo bảng 3.5 22TCN 211-06, ta có trị số tối thiểu của mơđun đàn hồi u cau: Mặt đường cấp cao A1, đường cấp III, kết cấu lề gia cố có E min yc = 120 MPa. Ta thấy: E yc = 151,33 MPa > E min yc = 120 MPa vậy ta chọn E yc = 151,33 MPa. Điều kiện tính tốn cường độ kết cấu nền áo lề gia cố theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép (điều 3.4.1; 22 TCN 221- 06): E ch ≥ yc dv cd .EK Theo tiêu chuẩn 22 TCN 221-06 : đường cấp III, 2 làn xe, theo Bảng 3-3 chọn độ tin cậy thiết kế là 0,90, do vậy, theo Bảng 3-2 xác định được dv cd K =1,1 Vậy E ch ≥ dv cd K .E yc =1,1 x 151,33 = 166,46 ≈ 166,50 MPa. Vậy ta chọn E ch = 166,50 MPa để thiết kế áo lề gia cố. 7.3. Chọn sơ bộ kết cấu áo đường lề gia cố SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 48 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI Lớp mặt trên cùng của le gia cố phải cùng loại với lớp mặt trên cùng của làn xe cơ giới lien ke. Kết cấu lề gia cố can được xem xét khi cải tạo mở rộng mặt đường vẫn tận dụng được đến mức tối đa kết cấu đã xây dựng. Đảm bảo các giá trị cho phép ứng với điều kiện lưu lượng xe chạy như trên. Để tiện cho việc thi cơng ta chọn vật liệu làm móng cùng loại với vật liệu đã dùng làm móng với kết cấu áo đường ở trên. 7.3.1.1. Chọn vật liệu tang mặt (2.2 ;22TCN 211-06) Bê tơng nhựa chặt rải nóng 2 lớp h4 = 4cm, h3 = 5cm. Vật liệu bê-tơng nhựa được chọn theo u cau của quy trình cơng nghệ thi cơng và nghiệm thu mặt đường bê tơng nhựa 22TCN 249-98. Lớp trên: BTNC15 AI Chọn vật liệu là bê-tơng nhựa chặt hạt nhỏ 15 (BTNC15). Có độ rỗng còn dư là 3%÷6% theo thể tích. Cỡ hạt lớn nhất danh định 15mm. Có hàm lượng đá dăm từ 65÷75% tính theo khối lượng. Có các chỉ tiêu cơ lý theo bảng II-2a; 22TCN 249-98. Lớp dính bám giữa lớp 3 và lớp 4: dùng nhựa đặc 60/70 pha dầu hỏa theo tỷ lệ dau hỏa trên nhựa đặc là 25/100 (theo trọng lượng), tưới ở nhiệt độ 110 o C±10 o C. Phải chờ nhựa lỏng đơng đặc lại roi mới được thi cơng nhựa lớp trên. Hàm lượng 0,8 lít/m 2 . Lớp dưới: BTNC 25AII Chọn vật liệu là bê-tơng nhựa chặt hạt trung 25 (BTNC25). Có độ rỗng còn dư là 3%÷6% theo thể tích. Cỡ hạt lớn nhất danh định 25mm. Có hàm lượng đá dăm từ 76÷84% tính theo khối lượng. Có các chỉ tiêu cơ lý theo bảng II-2a; 22TCN 249-98. Lớp thấm bám giữa lớp 2 và lớp 3: dùng nhựa đặc 60/70 pha dầu hỏa theo tỷ lệ dau hỏa trên nhựa đặc là 80/100 (theo trọng lượng), tưới ở nhiệt độ 45 o C±10 o C. Phải chờ nhựa lỏng đơng đặc lại roi mới được thi cơng nhựa lớp trên. Hàm lượng 1,3 lít/m 2 . 7.3.1.2. Chọn vật liệu tang móng (2.3 ;22TCN 211-06) Lớp móng trên: Chọn vật liệu là CPĐD loại I. Vật liệu đá dăm tang móng trên được chọn theo u cau của quy trình kỹ thuật thi cơng và nghiệm thu lớp móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ơtơ 22TCN 334-06. Cấp phối đá dăm nghien loại I có cỡ hạt lớn nhất danh định là 25mm (cỡ hạt lớn nhất 37,5mm ≈ 4cm, đá cấp phối 0x4). Có thành phan hạt cấp phối như sau. Kích cỡ sàng vng 37,5 25 19 9,5 6,75 2,36 0,425 0,075 Tỉ lệ lọt sàng % theo khối lượng 100 79-90 67-83 49-64 34-54 25-40 12-24 2-12 Lớp móng dưới: Chọn vật liệu cấp phối thiên nhiên loại A. Vật liệu cấp phối thiên nhiên tầng móng dưới được chọn theo u cầu của quy trình kỹ thuật thi cơng và nghiệm thu các lớp kết cấu áo đường bằng cấp phối thiên nhiên 22TCN 304-03. CAC ĐẶC TRƯNG CƯỜNG ĐO CUA CAC VAT LIEU Bảng 7-1 Vật liệu Chiều dày Module đàn hồi (MPa) R u MPa C MPa ϕ Độ (60 o C) (30 o C) (15 o C) BTNC 15 loại AI h 4 300 420 1.800 2,8 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 49 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI BTNC 25 loại AII h 3 300 420 1.800 2,4 Cấp phối đá dăm loại I (0x4) h 2 275 275 275 Cấp phối thiên nhiên loại A h 1 200 200 200 0,050 40 7.3.1.3. Tính chieu dày mỗi lớp Cho trước h 2 = h min (vì giá trị h 2 dao động trong một khoảng lớn nên ta lấy giá trị thường sử dụng từ 15-24cm; như Bảng 2.4). Đổi các lớp đã chọn ve một lớp có mơđun đàn hoi trung bình (E tbk ) bằng cách đổi các lớp kết cấu áo đường lpan lượt hai lớp một từ dưới lên trên theo cơng thức 7-1 và 7-2 ở dưới, thử dan từng giá trị của h 2 để tìm giá trị của h 1 cho kết cấu có E ch ≥E yc , ta được kết quả tính tốn như bảng 6-2 sau: Bảng 7-2 Chieu dày (cm) h k E tbk h k E tbk h k E tbk h 4 4 4 420 4 420 56 253,21 h 3 5 5 420 52 239,56 h 2 15 47 221,20 h 1 32 Ap dụng cơng thức : 3 1 3/1 11 1 1               +         + = + ++ k k k k k k ktbk h h E E h h EE (7-1)         ××+       × ××                 −×       ×− ×= td dc tbktd dc tbk dc tbk dc tbkch h D arctg E E D h acrtg E E E E D H EE π 2 35,1 71,0 110,005,1 0 3 0 3 0 (7-2) Hệ số đieu chỉnh : 187,1 33 56 114,1114,1 12,012,0 =       ==       = ββ D H tbk dc tbk EE ×= β = 1,187 x 253,21 = 300,56 MPa . Sao cho: E ch ≥ E yc = 166,50 MPa. ( ) ∑ = +++= n i n hhhH 1 21 = 56cm; 3 0 6 2 E E Hh dc tbk td × ×= = 118,776. E ch = 167,30 MPa > E yc = 166,50 MPa SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 50 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI Thay đổi giá trị h 2 , tiến hành tương tự ta được bảng giá trị của h 2 và h 1 như bảng 6- 3 sau: Bảng 7-3 h 2 (cm) h 1 (cm) E tbk (MPa) E hc tbk (MPa) h tđ (cm) E chung (MPa) 15 32 253,21 1,187 300,56 118,78 167,30 16 30 256,88 1,185 304,40 117,15 166,64 17 29 255,96 1,185 303,31 117,44 166,87 18 28 259,62 1,185 307,65 117,57 167,67 19 27 256,04 1,185 303,41 117,24 166,92 20 26 261,46 1,185 309,83 117,84 168,51 21 25 257,37 1,185 304,98 117,22 166,80 22 23 262,73 1,182 310,55 115,79 166,84 23 22 264,51 1,182 312,65 116,05 167,64 24 21 266,29 1,182 314,75 116,31 167,98 6.5.1. Tính tốn giá thành Giá trị xây dựng các lớp vật liệu áo đường kham khảo theo đơn giá xây dựng cơ bản khu vực thành phố Ho Chí Minh. 6.5.1.1. Cho lớp cấp phối thiên nhiên Đơn vị tính : đ/100m 2 . Mã hiệu Cơng tác xây lắp Đơn vị Vật liệu Nhân cơng Xe máy Chieu dày đã lèn ép AD.21221 - 6cm 100m 2 342.800 67.013 189.160 AD.21222 - 8cm 100m 2 456.800 74.459 260.253 AD.21223 - 10cm 100m 2 571.200 81.905 315.748 AD.21224 - 12cm 100m 2 685.600 89.351 386.360 AD.21225 - 14cm 100m 2 799.600 96.797 449.414 AD.21226 - 16cm 100m 2 914.000 103.904 504.908 AD.21227 - 18cm 100m 2 1.028.000 111.350 575.521 AD.21228 - 20cm 100m 2 1.142.400 118.796 661.252 Đối với các lớp vật liệu có chieu dày lớn hơn 20cm (theo 22TCN 304-03) thì ta chia thành nhiều lớp để thi cơng. Kết quả giá thành từng lớp như bảng 6-4 sau. Bảng 7-4 h 1 (cm) Phân lớp Vật liệu Nhân cơng Xe máy G 1 (đong) 32 13 742.600 93.074 417.887 3.072.221 19 1.085.200 115.073 618.387 30 12 685.600 89.351 386.360 2.876.182 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 51 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 18 1.028.000 111.350 575.521 29 12 685.600 89.351 386.360 2.780.153 17 971.000 107.627 540.215 28 11 628.400 85.628 351.054 2.683.924 17 971.000 107.627 540.215 27 11 628.400 85.628 351.054 2.587.894 16 914.000 103.904 504.908 26 10 571.200 81.905 315.748 2.491.665 16 914.000 103.904 504.908 25 10 571.200 81.905 315.748 2.403.165 15 856.800 100.351 477.161 23 9 514.000 78.182 288.001 2.225.994 14 799.600 96.797 449.414 22 9 514.000 78.182 288.001 2.133.744 13 742.600 93.074 417.887 6.5.1.2. Cho lớp cấp phối đá dăm Đơn vị tính : đ/100m 2 . Mã hiệu Cơng tác xây lắp Đơn vị Vật liệu Nhân cơng Xe máy AD.22311 Mặt đường đã lèn ép dày 10cm 100m 2 1.570.850 242.935 230.187 Đối với các lớp vật liệu có chieu dày lớn hơn 15cm (theo 22TCN 334-06) thì ta chia thành nhieu lớp để thi cơng. Kết quả giá thành từng lớp như bảng 6-7 sau. Bảng 7-5 h 2 (cm) Vật liệu Nhân cơng Xe máy G 2 (đong) 15 1.780.650 191.216 218.618 2.190.484 16 1.899.360 203.963 233.192 2.336.515 18 2.136.780 229.459 262.341 2.628.580 19 2.255.490 242.206 276.916 2.774.612 21 2.492.910 267.702 306.065 3.066.677 22 2.611.620 280.449 320.639 3.212.708 24 2.849.040 305.945 349.788 3.504.773 Từ đây lập bảng tính giá thành cho 100m 2 , tương ứng với cặp h 1 và h 2 đã tính tốn ở trên. Kết quả trong bảng 6-8 sau. Bảng 7-6 h 2 (cm) h 1 (cm) G 2 (đong) G 1 (đong) G (đồng) 15 32 2.190.484 3.072.221 5.262.705 16 30 2.336.515 2.876.182 5.212.697 17 29 2.336.515 2.780.153 5.116.668 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 52 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 18 28 2.628.580 2.683.924 5.312.504 19 27 2.774.612 2.587.894 5.362.506 20 26 2.774.612 2.491.665 5.266.277 21 25 3.066.677 2.403.165 5.469.842 22 23 3.212.708 2.225.994 5.438.702 23 22 3.212.708 2.133.744 5.346.452 24 21 3.504.773 2.045.073 5.549.846 Dựa vào bảng trên, ta chọn được G min = 5.116.668 đong/100m 2 móng áo đường, tương cặp h 1 = 29cm và h 2 = 17cm.Vậy be dày áo đường H = 55cm. Vậy kết cấu thỏa điều kiện Ech ≥ Eyc, với chi phí xây dựng nhỏ nhất là : - Bêtơng nhựa chặt 15 loại IA, dày 4cm. - Bêtơng nhựa chặt 25 loại IIA, dày 5cm. - Cấp phối đá dăm loại I, dày 17cm. - Cấp phối thiên nhiên loại B, dày 29cm. 7.4. SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 53 . 27 2 .77 4.612 2.5 87. 894 5.362.506 20 26 2 .77 4.612 2.491.665 5.266. 277 21 25 3.066. 677 2.403.165 5.469.842 22 23 3.212 .70 8 2.225.994 5.438 .70 2 23 22 3.212 .70 8 2.133 .74 4 5.346.452 24 21 3.504 .77 3. ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI CHƯƠNG 7 THIẾT KE KẾT CAU LỀ GIA CO 7. 1. Xác định lưu lượng tính tốn - chọn kết cấu le gia cố Kết cấu le gia cố được thiết kế theo tiêu. 303,31 1 17, 44 166, 87 18 28 259,62 1,185 3 07, 65 1 17, 57 1 67, 67 19 27 256,04 1,185 303,41 1 17, 24 166,92 20 26 261,46 1,185 309,83 1 17, 84 168,51 21 25 2 57, 37 1,185 304,98 1 17, 22 166,80 22 23 262 ,73 1,182