Bài giảng thiết kế đường ô tô thầy Nguyễn Thanh Hải ĐHBK TPHCM Chương 7+8

Tuyến đường xây dựng trên vùng núi, địa hình phức tạp, các dãy núi và đồi đan xen nhau. Hướng tuyến từ hạ lưu ngược lên thượng lưu sông và cắt ngang qua nhiều khe lạch, sông suối và một số nơi tập trung nước vào mùa mưa. Sườn dốc đứng và đồi trọc nhiều nên dễ xảy ra lũ quét. Do đó, quá trình thi công đòi hỏi phải tuân thủ các biện pháp đảm bảo an toàn

Chöông 7 NN NG BIN DNG CA NN NG & NGUYÊN NHÂN Nn đng lún st do đtyudinn đng Taluy b l, st do 1 phn đtmtcng đ BIN DNG CA NN NG & NGUYÊN NHÂN Khi đtlntaluyb trtl ditácdng trng lc, to thành 1 mttrt (do mái taluy, cng đ đt đp) Trttrênmt đtt nhiên do chân nn đng đpquá t Nn đng sp đ do ngm nc quá nhiu BIN DNG CA NN NG & NGUYÊN NHÂN Taluy nn đào b trtl ditácdng trng lc, to thành 1 mttrt (do mái taluy, cng đ đt đp) Taluy riv do quá trình phong hóa, xói mòn. NHIM V THIT K NN NG Thitk nn đng bao gm các cơng vic: 1/ Xác đnh các bin pháp đmbochđn đnh thy nhitnn đng (cuto các chi tittránhnc…) 2/ Chnloi đt đp, chđđmnén. 3/ Tính tốn n đnh mái dcnn đng. 4/ Tính tốn lún nn đng. CHN T DÙNG  P NN NG 1/ u cu: -Cócng đ và n đnh chng nc: + Thành phnht, và cutrúcđtvng chc. + Hnch ncthmvào + Mau thốt ncra. + Ít thay đicng đ khi đ m thay đi 2/ Cách s dng: - V c bn, miloi đt đucóth dùng cho đng. -Cácloi đt khác nhau có đctínhc lý khác nhau å S dng trong các trng hp khác nhau 1 cách phù hp. TÍNH TỐN N NH MÁI TALUY NN NG Các trường hợp phải tính toán mái dốc: + Chiều cao mái dốc đào và đắp > 12m. + Nền đắp ở bãi sông, nền đắp ở những đoạn ngập nước không thường xuyên. + Nền đào qua các tầng chứa nước. + Nền đào trong đá (h > 12m h < 16m) thế nằm của đá nghiêng ra phía nền đường. + Nền đào sâu hơn 6m trong đất sét dễ bò mất ổn đònh mái dốc do tác dụng của các yếu tố khí hậu. + Nền đào và đắp ở những chỗ có điều kiện đòa chất phức tạp. + Nền đắp bằng các loại đất có tính chất đặc biệt (đất sét trương nở mạnh, đất bazan ). + Nền đường khu vực cát di động. TÍNH TỐN N NH MÁI TALUY NN NG Ch tiêu c lý dùng tính tốn: =±σ tbq AA Titrng tính tốn: + T󲉠nh ti: đt đpnn đng + Hotti: titrng phân b quy đit xe thitk phân b kín ngang đng . x nG h Bl = γ 1.( ) B nb n d e=+−+ B bd e h x H sn đnh (K min = 1.1, 1.2, 1.4) = g t M K M 85% σσ TÍNH TOÁN N NH MÁI TALUY NN NG Phng pháp mttrttr tròn : + Gi thit 1 tâm trtvà1 mttrt tr tròn. + Phân khitrt ra nhiumnh. + Xác đnh: Moment gây trt (do trng lng): & moment kháng trt (do sc kháng ct): å H sn đnh timitâmtrt: (cos. .) iii i M gRQ tg cl=αϕ+ .sin iii M tRQ=α = ∑ ∑ M g K M t TÍNH TOÁN N NH MÁI TALUY NN NG Phng pháp mttrttr tròn 1/ Khi có xét bindng do  vùng đnh cung trt 2/ Khi nn đtgm nhiulp: 245 2 ()Ctg Z ϕ °+ = γ 3/ Khi cung trtqua nn đtcng: TÍNH TOÁN N NH MÁI TALUY NN NG Phng pháp mttrttr tròn 4/ Khi có xét nh hng dòng thm '. .cos .sin . nn ii ii ll n ii l tg Q C .l K QWr ϕα+ = α+ ∑∑ ∑ 1 oo WJ J=Δ ω= × ω TÍNH TOÁN N NH TRT CA NN TRÊN SN DC H sn đnh chng trt: i tg tg tg Q tgQ tLucgaytruo uotLucchongtr K ϕ α ϕ α ϕ α ==== sin .cos å Tng góc nima sátϕ gia2 lp đt khi i tng Khi i > 1/15 å phi đánh cp TÍNH TOÁN N NH NN THIÊN NHIÊN DI NN P Kimtrađmbonn thiên nhiên không có bindng doti mi đim: Phng pháp vđng đng K (h sn đnh chng trt) 2 min () K AA tg=−ϕ σϕ+ = σ−σ 1 13 .tg C A TÍNH LÚN  lún tng cng S = Σ S i i o i o i h p p e C S ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + = lg 1 Phân lp tính lún do tác dng catitrng Q & A Chöông 8 KT CUÁO NG nh http://training.ce.washington.edu Các lpáođng PHÂN LOI ÁO NG + Áo đng cng, là áo đng BTXM, BTCT, có đ cng ln (cng đ chukéounln), dùng cho đng có lulng xe nhiu + Áo đng mm, có đ cng nh (cng đ chukéoun nh), làm bng các vtliu đátrnnha, gia c chtktdính vơ c nh vơi, XM, đt thiên nhiên Áo đng cng (Rigid pavement) Áo đng mm (Flexible pavement) nh http://training.ce.washington.edu LC TÁC DNG LÊN ÁO NG + Lực tác dụng vào kết cấu nền mặt đường theo phương đứng đạt giá trò lớn nhất là khi xe dừng lại (với mặt đường bằng phẳng). + Lực tác dụng vào kết cấu nền mặt đường theo phương ngang đạt giá trò lớn nhất là khi người lái xe thực hiện hãm phanh å Vì chutácdng c hai phng, nên u cuvtlio đng có c, ϕ tt LC TÁC DNG LÊN ÁO NG & NN NG Hình: Áo đng chu kéo un Hình: Áp lc bánh xe phân b truynxung nn đng nh Asphalt Institute of Lexington CU TO ÁO NG TÇng mỈt TÇng mãng Líp mãng trªn (Base) Líp mãng d−íi (Sub-base) Líp ®¸y mãng (Capping layer) Khu vùc t¸c dơng 80-100 cm (Subgrade) (KÕt cÊu tỉng thĨ nỊn mỈt ®−êng) ¸o ®−êng (hay kÕt cÊu ¸o ®−êng) (Pavement structure) KÕt cÊu nỊn ¸o ®−êng Líp mỈt (Surfacing) Líp t¹o nh¸m (nÕu cã) -Tùy theo mc đ quan trng catuyn đng đòi hi đ ttxu cavtliumàngitachiấođng thành nhiucp: Cp cao A1, A2, cpthpB1, B2 Lp đáy móng (capping layer) Lp móng di (subbase) Lp móng (Base) Lpmt (Surface) Lptonhám Khu vctácdng 80- 100cm Tng móng Tng mt TNG MT ÁO NG Tng mtáođng cpcaogm nhiulp: -Lpto nhám, lptpphng hocbov, lp trên cùng (khơng tính vào chiu dày chulc, mà chđhnch tác dng phá hoi). -Lpmttrên -Lpmtdi CHN VT LIU LP HAO MỊN, TO NHÁM, TO PHNG CHO TNG MT A1 + Tng mt A1 (BTN nóng cht) dành cho đng co vntcthitk t 60 km/h nên cnxemxétb trí lpto nhám cho nhng đondc dài, ln, nn đp cao qua vc sâu. Khi V tk >80 BTN cncólp BTN nhám cao dày 3-4cm. + Lp hao mòn có th cutolàlpBTN chtht nh, có chiu dày 2,5-3 cm, khơng đckđnkhi tính tốn áo đng CHN VT LIU LP HAO MỊN, TO NHÁM, TO PHNG CHO TNG MT A2 Có th s dng lp láng nha (1,2-3 lp) trên tng mtlp BTN ngui, h, đádm đen, thmnhp nha, và c trên lpmt đng hinhu. Chú ý: Với các vật liệu có sử dụng nhựa lỏng hoặc nhựa đặc pha dầu như bê tông nhựa rải nguội, đá dăm đen rải nguội, thì chỉ được thi công trong các tháng không có mưa, và chiều dày của các lớp vật liệu này không vượt quá 6 cm để các chất dầu dễ bay hơi trong nhựa đường bay đi và chỉ được thi công lớp láng nhựa khi các chất dầu này đã bay hơi hết. KT CU ÁO NG ádm Macadam, đádmnc (water bound macadam) đádmtrng, đádm. J. Loudon McAdam 1756-183 6 KT CU ÁO NG ádmthmnhpnha penmac (đá 20-40) Thmnhpt 4,5-6cm nha đc KT CU ÁO NG ádm đen - BTN (bitumen macadam) gm đádm+ cát >0.075-4,75mm. Lp móng: ádm đen: đádmtrnnhacpphi h, kích c danh đnh 25mm & 40mm å rng Lpmt: BTN (đádmtrnnhacpphiliêntc), kích c danh đnh nh hn. KT CU ÁO NG BTNC ri nóng (hot rolled asphalt, dense graded HMA): bt khoáng, ctliumn, thôvànha đc Vai trò bt khoáng: Làm cng nha đng và to nên hnhp mastic có nhiutínhnng uvitnh tng bám dính gia đávànha, tng đ n đnh, tng đ bn trong môi trng m t, gimntn và đùn tri. KT CU ÁO NG Hnhp đá–vanhaSMAcó cpphigiánđon -Cpphitng t nh BTNR, trong đól rng đclp đybiva mattit nhavàcht đn(ph liu n đnh nha). -Hàmlng nha/bt khoáng cao đ tng đ n đnh, đ đàn hi, hnch ntb mtvàtng sc kháng trt KT CU ÁO NG BTN rng (open graded macadam) 7-12% Tng t nh SMA nhng không lpl rng bng vanha. KT CU ÁO NG BTN caosurng đ nhám cao (Asphalt Rubber Open Graded Friction Course) -  rng 10-15-22% -S dng nha bitum pha min15% cao su. -Tng tính do, gimlúnvt, gimrnnt lão hóa, gim nh hng ca tác nhân nc. -20 o C BTN htmnto nhám, đcto màu. CHN VT LIU LP HAO MÒN, TO NHÁM, TO PHNG CHO TNG MT CP THP -Phib trí lp hao mòn bng cpphihtnh hoclpbov rirc, hocc hai nu đng quan trng. -Trênmt đng thiên nhiên, phirilp hao mòn, trên mt đng đádmnc, CPD thng rilp bov rir c. -Lphaomònthng dày 2-4cm bng CP htnh, có ch s dot 15-21. Có th trn đu cát và si đ toraCP loinày. -Lpbov thng dày 0.5-1.0cm bng cát thô ln đámi, đámtvic htlnnhtlà4.75mm CHN VT LIU TNG MT -Tng mtchutácdng trctiplcthng đng và lc ngang đuln, chutácdng ca các nhân t thiên nhiên (ncma, nng, t thay đi). åTng mtphi đ bnsutthik󲑕 s dng, phi bng phng, đ đ nhám, chng thmnc, chng đcbindng do  nhit đ cao, chng nt, có kh nng chubàomòntt, chng bong btvàđm boyêucuv sinh. - Tùy theo cphng k thutcatuyn đng, công ngh thi công, trình đ t chc thi công, điukin cung cpvtt mà tng mtcóth chntheobng 8.1. > 2.10 6 > 1.10 6 > 0,1.10 6 8-10 5 ~ 8 4 ~ 7 BTNC ri nóng loi2, BTN nguitrêncóláng nha, thmnhpnha có láng nha, láng nha trên CPD, đádm Maccadam, đtgiac Cp cao A2 CpIV, và V CpTK ca đng Loi tng mt Vtliuvàcuto tng mt Thi hn tính toán (nm) S xe tiêu chuntíchl󲊠 y trong thihn tính toán (xe tiêu chun/làn) Cp I, II, III, và IV Cp cao A1 -BTNC ri nóng loi I, ht nh hocva BTNC10 (9,5), BTNC15(12,5), BTNC20 làm lpmttrên. -BTNC ri nóng, htva cht/rng BTNC25 (19), BTNR25 å lpmtdi. ≥ 10 nm > 4.10 6 CpIV, V và VI Cp thp B1 CP đádm, đádm Macadam, hoccpphi thiên nhiên trên có lpbo v rirc (cát) hoccólp hao mòn cpphihtnh CpV, VI Cp thp B2 tcithinht. t, đátich, ph liu công nghipgiac (trên có lp hao mòn, bov) 2 ÷ 3 < 0,1.10 6 CHN VT LIU TNG MÓNG -Chcnng catng móng là truynáplcbánhxet mt đng xung nn đtsaochotr s áp lc đ nhđnn đt chu đccng sutvàbindng. - ng thiphi đ cng đ gim ng sutkéocholpmt bên trên nó. å Tng móng cn tuân theo 1 s nguyên tc: -Nên gmnhiulp, lptrênbng VL có cng đ chng bindng cao hnlpdi đ phù hpvis phân bng sutvàh giá thành XD. -T s modul đàn hilptrênso vilplindinêndi3 ln, t s modul đàn hicalpmóngdivànn đtnên trong phm vi 2.5-10 ln. -S lp nên tránh quá nhiu đ không phctp dây chuyn thi công. Mts nguyên tc đ chnvàb trí tng móng: 1/ ivi đng cao tc, cp I, II, và các đng có 4 làn xe tr lên, cns dng các lpmóngnacng đ tng mc đ đng đuv cng đ trên b rng xe chy, (e.g. lp móng dibng cát hoc đt gia c chtliênktvôc, XM). 2/ Nunn đng bnh hng bincmaodn, thì móng dinêns dng chtliênktvôc hochuc vi b dày tithiu 15cm. NGUYÊN TC CU TO TNG MÓNG (1) NGUYÊN TC CU TO TNG MÓNG (2) 3/ Trong trng hp đcbitkhókhn(thiuphng tin thi công đáhocthiuphng tin xe máy thi công) thì có th s dng lpmóngbng đábaxp có chêm chèn cht cho các mt đng cpthpB1, B2. ábacókíchc max là 18-24cm. 4/ Phithitk lplángnha trên móng CPD hoc đá dmnc đ chng thmncxung nnvàchng xe thi công đililàmh lpmóngnulàmmóngđ 1 thigian trc khi thi công tiplp trên. 5/ B dày và loiktcu móng nên thay đitrêntng đon tùy thucnn đt. C gng tndng vtliutich (e.g. ph thicôngnghip) đ làm móng di. Phm vi s dng thích hp Lp vt liu làm móng V trí móng Lai tng mt iu kin s dng 1. Cp phi đá dm nghin loi I Móng trên Móng di Cp cao A1, A2 Cp cao A1 Nu dùng làm lp móng trên thì D max ≤25mm, b dày ti thiu 15cm (nu s trc tích ly 15 nm nh hn 0,1.10 6 thì ti thiu dày 10cm) 2. Cp phi đá dm nghin loi II Móng di Móng trên Cp cao A1 Cp cao A2 và cp thp B1 Nu dùng làm lp móng trên thì D max =25mm; 3. Cp phi thiên nhiên Móng di Móng trên Móng trên (mt) & móng di Cp cao A1, A2 Cp cao A2 Cp thp B1, B2 [...]... thay đổi theo nhiệt độ: -Các vật liệu có hạt sét thì môđun đàn hồi thay đổi theo độ ẩm, khi độ ẩm tăng thì môđun đàn hồi giảm -Các vật liệu có dùng nhựa đường như vật liệu bê tông nhựa, hỗn hợp đá nhựa (hay cấp phối đá dăm trộn nhựa), đá dăm thấm nhập nhựa thì môđun đàn hồi sẽ giảm khi nhiệt độ tăng L U Ý TRONG THI T K ÁO NG M M - Chú ý chọn giá trò môđun đàn hồi của các vật liệu này theo các giá trò... Số tiêu chuẩn cần kiểm tra cho mỗi tầng lớp kết cấu áo đường (lớp nào cần kiểm tra theo điều kiện về trượt và lớp nào cần kiểm tra theo điều kiện về chòu kéo khi uốn) - Vật liệu có giá trò góc nội ma sát và lực dính (C) thì cần phải kiểm tra về trượt - Vật liệu nào có giá trò cường độ chòu kéo khi uốn thì cần phải kiểm tra điều kiện chòu kéo khi uốn 2/ Môđun đàn hồi của vật liệu có thể thay đổi theo... l p, quy i v h 1 l p (bán khơng gian vơ h n), có Echung c tính b ng cơng th c trang 231 (N u Echung khơng g n Echyc thì thay i chi u dày móng n khi cho n khi t c) d Bài tốn móng kinh t tìm 1 c p 2 l p móng r nh t TRÌNH T TÍNH TỐN TRONG BÀI TỐN T/K (3) 3 Ki m tra i u ki n ch ng n t ( 15oC v i BTN): a Xác nh ng su t kéo u n n v t i áy t ng m t ku ku b Xác nh ng su t kéo u n cho phép Rtt k1 k 2 Rku và... (lo i I hay II) (lo i I ch tiêu c lý t t h n) L U Ý TRONG THI T K ÁO NG M M - Mặt đường BTN một lớp được dùng trên lớp móng làm bằng đá dăm thấm nhập hoặc cấp phối đá dăm trộn nhựa có chiều dày bằng 4-6cm khi rải nóng, ấm và bằng 3 4cm khi rải nguội - Khơng nên b d i 7cm trí t ng m t ch có 1 l p bê tơng nh a dày - Mặt đường BTN hai lớp có chiều dày tổng cộng bằng 7,5 15cm Trong đó: + Hàm l ng á d m... là: + E@ 30oC khi tính theo độ võng đàn hồi + E@ 60oC khi tính theo điều kiện về trượt và điều kiện chòu kéo khi uốn của các lớp móng + E@ 10-15oC khi tính theo điều kiện về chòu kéo khi uốn của lớp bê tông nhựa Ví d : BTNC 2 l p á d m Macadam E1@15o, 30o, 60o, Rku E2 Á sét gia c XM E1, Rku N n Eo, c, ng Q&A ... Rtt ku ku K cd tin c y H s K tr cd 0,98 1,10 0,95 1,00 * Khi tính tốn cho k t c u áo n ng thì c n làm ng c l i t b 0,90 0,94 0,85 0,90 0,80 0,87 ng ch u t i tr ng r t c 3 n b c 1 TRÌNH T TÍNH TỐN TRONG BÀI TỐN T/K (2) 2 Ki m tra i u ki n n nh ch ng tr t ( 60oC v i BTN): a Xác nh ng su t c t ho t ng l n nh t do t i tr ng bánh xe ax b Xác nh ng su t c t ho t ng do t i tr ng b n thân các l p v t li u n... dày và cùng võng àn h i do t m ép k D & áp l c p H s hi u ch nh do chi u dày, xem b ng 3.6 trang 233: H 1,114 D h [1,05 01 ( ) (1 , D i i Ei Fbieudo Ei E1 (cùng /s áy t i A) Eo i: SA, SB = const o 1d BÀI TỐN MĨNG KINH T N i dung: Tìm trong các c p chi u dày 2 l p móng trên d i (h1, h2) sao cho t ng giá thành xây 2 l p móng là nh nh t Ví d : I U KI N CH NG TR tg c ax av T 2a XÁC C tt tr K cd Quy ng... t liên k t å nén h n ch n hơng) p ~ 0.5-0.6 MPa nh http://training.ce.washington.edu L Etn H ~15cm nh http://training.ce.washington.edu D ~ 5cm V i p.D (1 4 L t =0,35 ) ( Mpa ) TRÌNH T TÍNH TỐN TRONG BÀI TỐN T/K (1) 1 i u ki n modul àn h i ( 30oC v i BTN): a Xác nh modul àn h i u c u t t i tr ng tr c tính tốn b Ch n c u t o các l p áo ng: V t li u và chi u dày t i thi u l p m t, v t li u l p móng c . nn đng Loi nn đng  sâu tính tđáy áo đng xung (cm)  cht K ng tô cp I đn cp IV ng tô cp V đn cp VI Nn đp Khi áo đng dày trên 60cm 30 ≥ 0,98 ≥ 0,95 Khi áo. Vai trò ca“đ tin cy” trong đng ô tô? TI TRNG TRC TÍNH TOÁN VÀ CÁCH QUY I ∑ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = k i tt i i P P nCCN 1 4,4 21 ng cao tc, đng ô tô trong mng li chung: P tt = 100. NG + Lực tác dụng vào kết cấu nền mặt đường theo phương đứng đạt giá trò lớn nhất là khi xe dừng lại (với mặt đường bằng phẳng). + Lực tác dụng vào kết cấu nền mặt đường theo phương ngang