Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 76 7.1.2. Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi -Phương án 2a. 7.1.2.1. Giai đoạn 10 năm đầu: 7 7 3 4 6 18 18 Nãön âæåìng Kdv.Eyc = 135,3 MPa Ech = 137,18 MPa E734 = 260,3 MPa E34 = 234,92 MPa E4 = 180 MPa E0 = 42 MPa TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 1 BTN loại II Dmax20 420 7 1,79 0,19 43 260,30 2 CPĐD loại I Dmax25 300 18 1,67 1,00 36 234,92 3 Cấp phối thiên nhiên loại C 180 18 4 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 43 D H 1,30; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,14 Vậy : E TB = E tb x = 260,30x 1,14 = 298,02 MPa Dùng toán đồ 3-1 [4] xác định môđuyn đàn hồi chung của mặt đường. Từ các tỷ số: 33 43 D H 1,30 02,298 42 E E TB 0 0,14 KOGAN 4603,0 E E TB ch E ch = 0,4603 E TB = 0,4603 298,02 = 137,18 MPa E ch = 137,18 (MPa) > dv cd K .E yc = 1,1x123 = 135,3 MPa Nên kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 77 7.1.2.2. Giai đoạn 5 năm sau: h 15 6 4 9 Neàn ñöôøng 6 3 1 2 Kdv.Eyc = 170,50 MPa Ech = 173,83 MPa E1239 = 287,32 MPa E0 = 42 MPa E9 = 238,42MPa E39 = 253,45 MPa E239 = 280,12 MPa Trị số môđuyn đàn hồi còn lại của mặt đường cũ: E cũ = 80% x E TB =0,8 x 298,02 =238,42 MPa TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 1 BTN loại I Dmax15 420 4 1,50 0,06 68 287,32 2 BTN loại II Dmax25 420 6 1,40 0,40 64 280,12 3 CPĐD loại I Dmax25 300 15 1,26 0,35 58 253,45 4 Mặt đường cũ 238,42 43 5 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 68 D H 2,06; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,21 Vậy : E TB = E tb x = 287,32x 1,21 = 347,66 MPa Dùng toán đồ 3-1 [4] xác định môđuyn đàn hồi chung của mặt đường. Từ các tỷ số: 33 68 D H 2,06 66,347 42 E E TB 0 0,121 KOGAN 5000,0 E E TB ch E ch = 0,5000 E TB = 0,5000 347,66 = 173,83 MPa E ch = 173,83 (MPa) > dv cd K .E yc = 1,1x155 = 170,50 MPa Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 78 Nên kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép. 7.12. Kiểm tra điều kiện cân bằng giới hạn trượt giữa các lớp vật liệu rời rạc và trong lớp bêtông nhựa (Phương án chọn) Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo cục bộ trong nền đất dưới áo đường và trong các lớp kém dính nào của áo đường, phải thỏa mãn điều kiện sau: T ax + T av tr cd tt K C (.7.11) Trong đó: + T ax : Là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây ra trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính (MPa). + T av : Là ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân của các lớp vật liệu nằm trên lớp tính toán gây ra cũng tại thời điểm đang xét (MPa). + tr cd K : Là hệ số cường độ chịu cắt trượt được chọn tuỳ thuộc vào độ tin cậy thiết kế, bảng 3-7 [4]. Đối với đường cấp IV, độ tin cậy đã được chọn trong phần tính võng là 0,90 tương ứng với tr cd K =0,94. + C tt : Là lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng thái độ ẩm, độ chặt tính toán. * Các bước tính toán: - Xác định T ax : dùng toán đồ đã lập sẵn cho hệ hai lớp. Toán đồ 3-2 và 3-3 của [4] áp dụng cho trường hợp có sự làm việc đồng thời đồng thời của lớp trên và lớp dưới. - Khi kiểm tra trượt nền đất thì ta qui đổi các lớp bên trên về 1 lớp, còn lớp vật liệu kém dính và các lớp bên dưới như 1 lớp. Trị số E1 chính là trị số Etb của các lớp trên nó, trị số E2 chính là Ech trên mặt lớp đó, trong khi đó c và vẫn dùng trị số tính toán của lớp đó. - Xác định T av : Bề dày tổng cộng H của các lớp nằm trên lớp cần tính toán trị số ma sát và trị số ma sát trong của đất hay vật liệu lớp đó. Tra toán đồ 3-4 [4] xác định được T av . - Xác định C tt : C tt = C x K 1 x K 2 x K 3 (7.6). Trong đó: Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 79 + C: lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính lấy theo bảng (7.4) của chương này (MPa). + K 1 : Hệ số kể đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây dao động. Khi tính toán kết cấu áo đường phần xe chạy thì lấy K 1 =0,6. + K 2 : Hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu. Hệ số này xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu trong một ngày đêm, xác định theo bảng 3-8 của [4], với PA đầu tư một lần Ntt = 163 (trục/làn.ngđêm) và PA đầu tư phân kỳ Ntt = 102 (trục/làn.ngđêm) < 1000 (trục/làn.ngđêm) có K 2 = 0,8. + K 3 : Hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất nền hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử, xác định tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường. Đối với đất nền đường là á sét lấy K 3 =1,5. Đối với lớp CPĐD lấy K 3 tương ứng với loại đất cát thô K 3 = 7,0. 7.12.1. Phương án đầu tư xây dựng một lần – Phương án 1b: 7.12.1.1Kiểm tra nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trượt. Tính toán điều kiện ổn định trượt khi nhiệt độ t = 60 0 C. 1 4 2 3 4 6 6 Nãön âæåìng E0 = 42 MPa 30 22 p Så âäö tênh 62 6 E0 = 42 MPa Nãön âæåìng p ETB =277,20 MPa T D D Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 80 TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 1 BTN loại I Dmax15 300 4 1,33 0,07 62 230,20 2 BTN loại II Dmax25 300 6 1,00 0,27 58 225,83 3 CPĐD loại I Dmax25 300 22 1,67 0,73 52 225,83 4 Cấp phối tiêu chuẩn loại C 180 30 5 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 62 D H 1,88; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,20 Vậy : E TB = E tb = 230,20 1,20 = 277,20 MPa 33 62 D H 1,88 42 20,277 E E 0 TB 6,6 = 24 0 Tra toán đồ p T ax 0,0185 hình 3-3 [4] P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường T ax = 0,011 MPa. Từ H = 62cm, = 24 0 tra toán đồ hình 3-4 xác định được T av = -0,0136 MPa. Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T=T ax +T av = 0,011 - 0,0136= -0,0036 MPa. Lực dính tính toán của đất nền: C tt = C x K 1 x K 2 x K 3 = 0,032x0,6x0,8x1,5= 0,024 MPa. Vậy T ax + T av = -0,0036 MPa < tr cd tt K C = 94,0 024,0 = 0,0255 MPa Nền đất đảm bảo chống trượt. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 81 7.12.1.2. Kiểm tra điều kiện trượt của các lớp bêtông nhựa. Sơ đồ tính như sau: 1 4 2 3 4 6 6 Nãön âæåìng E0 = 42 MPa 30 22 p Så âäö tênh 6 Nãön âæåìng p Echm =163,02 MPa T D D E12 =300 MPa 52 10 E34 =267,39 MPa - Đổi 2 lớp BTN về một lớp theo công thức đơn giản: h 12 =10cm ; E 12 = 21 2211 hh h.Eh.E = 300 4 300 6 4 6 x x = 300 MPa - Xác định môđyun đàn hồi E chm trên mặt lớp đá cấp phối đá dăm loại I: TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 3 CPĐD loại I Dmax25 300 22 1,67 0,73 52 225,83 4 Cấp phối tiêu chuẩn loại C 180 30 5 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 52 D H 1,58; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,18 Vậy : E 34 TB = E tb x = 225,83x 1,18 = 267,39 MPa Từ các tỷ số: 33 52 D H 1,58 39,267 42 E E 34 TB 0 0,157 KOGAN 34 TB chm E E 0,5434 E chm = 0,5434 E 34 TB = 0,5434 267,39 = 163,02 MPa - Kiểm tra điều kiện trượt: Từ các số liệu: Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 82 30,0 33 10 D H 02,163 300 E E chm 12 1, 84 Tra toán đồ p T ax 0,3102 hình 3-13 [4] P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường T ax = 0,186 MPa. Xác địnhT av : Thường lớp BTN là lớp mặt,T av không đáng kể :T av = 0. Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T = T ax + T av = 0,186 + 0 = 0,186 MPa. Lực dính tính toán : C tt = C x K 1 x K 2 x K 3 = 0,2x0,6x0,8x7,0 = 0,672 MPa. Vậy T ax + T av = 0,186 MPa < tr cd tt K C = 94,0 672,0 = 0,715 MPa Lớp BTN đảm bảo chống trượt. 7.12.2. Phương án đầu tư xây dựng phân kỳ – Phương án 2a 7.12.2.1. Giai đoạn 1: 10 năm đầu a. Kiểm tra nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trượt. Tính toán điều kiện ổn định trượt khi nhiệt độ t = 60 0 C. 7 7 3 4 6 18 18 Nãön âæåìng E0 = 42 MPa p D Så âäö tênh Nãön âæåìng 43 6 D E0 = 42 MPa p ETB =280,27 MPa TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 1 BTN loại II Dmax20 300 7 1,28 0,19 43 244,80 2 CPĐD loại I Dmax25 300 18 1,67 1,00 36 234,92 3 Cấp phối thiên nhiên loại C 180 18 4 Móng nền đất (E0) 42 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 83 Tỷ số: 33 43 D H 1,30 ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,14 Vậy : E TB = E tb = 244,80 1,14 = 280,27 MPa 33 43 D H 1,30 42 27,280 E E 0 TB 6,67 = 24 0 Tra toán đồ p T ax 0,0328 hình 3-3 [4] P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường T ax = 0,0197 MPa. Từ H = 43cm, = 24 0 tra toán đồ hình 3-4 xác định được T av = -0,0093 MPa. Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T=T ax +T av = 0,0197 - 0,0093= 0,0104 MPa. Lực dính tính toán của đất nền: C tt = C x K 1 x K 2 x K 3 = 0,032x0,6x0,8x1,5=0,024 MPa. Vậy T ax + T av = 0,0104 MPa < tr cd tt K C = 94,0 024,0 =0,0255 MPa Nền đất đảm bảo chống trượt. b. Kiểm tra điều kiện trượt của lớp bêtông nhựa. Sơ đồ tính như sau: 7 7 3 4 6 1818 Nãön âæåìng E0 = 42 MPa p D Så âäö tênh Nãön âæåìng 36 6 D E0 = 42 MPa p T E12 =300 MPa Echm =118,01 MPa E34 =262,53 MPa 7 - Xác định môđyun đàn hồi E chm trên mặt lớp đá cấp phối đá dăm loại I: TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 2 CPĐD loại I Dmax25 300 18 1,67 1,00 36 234,92 3 Cấp phối thiên nhiên loại C 180 18 4 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 36 D H 1,09; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,12 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 84 Vậy : E 34 TB = E tb x = 234,92x 1,12 = 262,53 MPa Từ các tỷ số: 33 36 D H 1,09 53,262 42 E E 34 TB 0 0,16 KOGAN 34 TB chm E E 0,4495 E chm = 0,4495 E 34 TB = 0,4495 262,53 = 118,01 MPa - Kiểm tra điều kiện trượt: Từ các số liệu: 33 7 D H 0,21 01,118 300 E E chm 12 2,54 Tra toán đồ p T ax 0,3221 hình 3-13 [4] P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường T ax = 0,194 MPa. Xác địnhT av : Thường lớp BTN là lớp mặt,T av không đáng kể :T av = 0. Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T = T ax + T av = 0,194 + 0 = 0,194 MPa. Lực dính tính toán : C tt = C x K 1 x K 2 x K 3 = 0,2x0,6x0,8x7,0 = 0,672 MPa. Vậy T ax + T av = 0,194 MPa < tr cd tt K C = 94,0 672,0 = 0,715 MPa Lớp BTN đảm bảo chống trượt. 7.12.2.2. Giai đoạn 2: 5 năm cuối a. Kiểm tra nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trượt. Tính toán điều kiện ổn định trượt khi nhiệt độ t = 60 0 C. 9 4 15 6 1 3 2 6 Nãön âæåìng 43 E0 = 42 MPa D Så âäö tênh 68 6 E0 = 42 MPa Nãön âæåìng p ETB =309,81 MPa T D Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 85 TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 1 BTN loại I Dmax15 300 4 1,18 0,06 68 256,04 2 BTN loại II Dmax25 300 6 1,00 0,40 64 253,45 3 CPĐD loại I Dmax25 300 15 1,26 0,35 58 253,45 4 Mặt đường cũ 238,42 43 5 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 68 D H 2,06 ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,21 Vậy : E TB = E tb = 256,04 1,21 = 309,81 MPa 33 68 D H 2,06 42 81,309 E E 0 TB 7,38 = 24 0 Tra toán đồ p T ax 0,0121 hình 3-3 [4] P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường T ax = 0,0073 MPa. Từ H = 68cm, = 24 0 tra toán đồ hình 3-4 xác định được T av = -0,0146 MPa. Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T=T ax +T av = 0,0073 - 0,0146= -0,0073 MPa Lực dính tính toán của đất nền: C tt = C x K 1 x K 2 x K 3 = 0,032x0,6x0,8x1,5= 0,024 MPa. Vậy T ax + T av = -0,0073 MPa < tr cd tt K C = 94,0 024,0 = 0,0255 MPa Nền đất đảm bảo chống trượt. b. Kiểm tra điều kiện trượt của lớp bêtông nhựa. Sơ đồ tính như sau: Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . . 0,0185 hình 3-3 [4] P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường T ax = 0,011 MPa. Từ H = 62cm, = 24 0 tra toán đồ hình 3-4 xác định được T av = -0,0136 MPa. Ứng suất cắt hoạt. p T ax 0,3102 hình 3-13 [4] P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường T ax = 0,186 MPa. Xác địnhT av : Thường lớp BTN là lớp mặt, T av không đáng kể :T av = 0. Ứng suất cắt hoạt động. 0,0328 hình 3-3 [4] P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường T ax = 0,0197 MPa. Từ H = 43cm, = 24 0 tra toán đồ hình 3-4 xác định được T av = -0,0093 MPa. Ứng suất cắt hoạt