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

Taluy r i v do quá trình phong hóa, xói mòn

+ Ít thay đ i c ng đ khi đ m thay đ i

2/ Cách s d ng:

- V c b n, m i lo i đ t đ u cĩ th dùng cho đ ng

- Các lo iđ t khác nhau cĩ đ c tính c 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 bị mất ổn định

mái dốc do tác dụng của các yếu tố khí hậu

+ Nền đào và đắp ở những chỗ có điều kiện địa 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: A t = A bq ± σ

T i tr ng tính tốn:

+ T nh t i: đ t đ p n n đ ng+ Ho t t i: t i tr ng phân b quyđ i t xe thi t k phân bkín ngang đ ng

.

x

n G h

B l

= γ

85%

σ σ

TÍNH TOÁN N NH MÁI TALUY N N NG

ϕ

° +

=

γ

3/ Khi cung tr t qua n nđ t c ng:

TÍNH TOÁN N NH MÁI TALUY N N NG

tg Q

tg Q

t Lucgaytruo

uot Lucchongtr

α

ϕ α

å T ng góc n i ma sátϕ gi a 2 l p đ t khi i t ngKhi i > 1/15 å ph iđánh c p

TÍNH TOÁN N NH N N THIÊN NHIÊN D I N N

TÍNH LÚN

lún t ng c ng S = Σ Si

i o i o

p

p e

C

S = + ⎜⎜⎝⎛lg ⎟⎟⎠⎞1

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 trị 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 trị lớn nhất là khi người lái xe thực hiện hãm phanh

å Vì ch u tác d ng c hai ph ng, nên yêu c u v t li u áo

-Tùy theo m cđ quan tr ng c a tuy n đ ng địi h i đ t t x u

c a v t li u mà ng i ta chia áo đ ng thành nhi u c p: C pcao A1, A2, c p th p B1, B2

L p đáy mĩng (capping layer)

v n t c thi t k t 60 km/h nên c n xem xét b trí

l p t o nhám cho nh ng đo n d c dài, l n, n n đ p cao qua v c sâu Khi Vtk>80 BTN c n cĩ l p BTN nhám cao dày 3-4cm.

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

á d m Macadam , đá d m n c (water bound macadam) đá d m tr ng, đá d m.

J Loudon McAdam 1756-1836

K T C U ÁO NG

BTNC r i nóng (hot rolled asphalt, dense graded

HMA): b t khoáng , c t li u m n, thô và nh a đ c Vai trò b t khoáng:

Làm c ng nh a đ ng và t o nên h n h p mastic có nhi u tính n ng

u vi t nh t ng bám dính gi a đá và nh a, t ng đ n đ nh, t ng đ

b n trong môi tr ng m t, gi m n t n và đùn tr i.

BTN cao su r ng đ nhám cao (Asphalt Rubber Open

Graded Friction Course)

S xe tiêu chu n tích l y trong th i h n tính toán (xe tiêu chu n/làn)

CP đá d m, đá d m Macadam, ho c c p ph i thiên nhiên trên có l p b o

v r i r c (cát) ho c có l p hao mòn c p ph i h t nh

C p V, VI

C p

th p B2

t c i thi n h t.

t, đá t i ch , ph li u công nghi p gia c (trên có

l p hao mòn, b o v )

2 ÷ 3 < 0,1.10 6

å T ng móng c n tuân theo 1 s nguyên t c:

- Nên g m nhi u l p, l p trên b ng VL có c ng đ ch ng

công đi l i làm h l p móng n u làm móng đ 1 th i gian

tr c khi thi công ti p l p trên

5/ B dày và lo i k t c u móng nên thay đ i trên t ng đo n

tùy thu c n n đ t C g ng t n d ng v t li u t i ch (e.g

s tr c tích l y 15 n m

nh h n 0,1.106 thì t i thi u dày 10cm)

2 C p ph i

đá d m nghi n lo i II

3 C p ph i thiên nhiên Móng d i

Móng trên Móng trên (m t) &

C p cao A1, A2

C p cao A2

C p th p B1, B2

4 á d m

Móng trên (m t)

C p cao A2

C p th p B1, B2

Ph i có h th ng rãnh

x ng cá thoát n c trong quá trình thi công

và c khi khai thác n u

n c th m vào đá d m

Nên có l p v i đ a k thu t ng n cách v i n n

đ t

Không đ c dùng lo i kích c m r ng trong

C p cao A1

C p cao A2

V i các lo i h n h p

cu i s i, cát, tr n nh a ngu i hi n ch a có tiêu chu n ngành

v i y/c u đ/v móng trên

7 t cát

ph li u CN (x lò cao, x than, tro bay) g/c ch t k t dính vô c ,

h u c or gia

c t ng h p

Móng trên (m t)

C p cao A2

C p cao A1 và A2

8 t c i thi n, g ch

B r ng móng kiêm ch c n ng th m thoát n c t k t c u áo

đ ng ra, nên r i toàn b b r ng n n đ ng và ph i có bi n

pháp ch ng h h i ho c xói l t i hai bên mép taluy n n

đ ng, n u không thì ph i thi t k b trí rãnh x ng cá ho c

ng thoát n c ra, rãnh th m

Chi u dày t i thi u

Chi u dày các l p móng đ c ch n theo tính toán v c ng

15

20

25 31,5

15

8 10-15

á d m, CP D, CP thiên nhiên +R i trên móng cát

+R i trên n n đ t đ m ch t 13-15 8-19

t ho c cát g/c CKD vô c 10-15

B dày t i thi u c a t ng m t c p cao A1 (m t + l p t o nhám)

tu thu c quy mô giao thông:

Giá tr trong ngo c sd khi t ng m t nh a đ ng c p cao A1

đ t tr c ti p lên l p móng b ng v t li u gia c nh a có chi u

theo chi u sâu Za tham gia ch u tác d ng c a t i tr ng xe

truy n xu ng, sao cho ng su t do t i tr ng bánh xe truy n

Yêu c u v đ t trong k/v c tác d ng n n đ ng

1/ N n đ ng trong khu v c áp d ng không b quá m (w

0.6 gi i h n nhão) trong m iđi u ki n thay đ i môi tr ng

+ Khi đ p b ng cát thì ph i có bi n pháp đ p bao phía đ nh

n n đ h n ch n c m a xâm nh p vào n n cát trong & sau quá trình thi công, t o thu n l i cho xe thi công đi l i xây

đ n c p IV

ng ôtô c p V

e e dh

dhe

P D E

l

− μ π

− μ

+ Ph ng pháp đo tr c ti p d ibánh kép xe t i 1 tr c sau:

n n, m t đ ngHình: C u t o c n Belkeman

D p

E tn =π −μH

TRÌNH T TÍNH TOÁN TRONG BÀI TOÁN T/K (1)

1 i u ki n modul đàn h i ( 30oC v i BTN):

a Xác đ nh modul đàn h i yêu c u t t i tr ng tr c

tính toán.

b Ch n c u t o các l p áo đ 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 Cho tr c chi u dày 1 l p móng, th d n chi u

dày l p móng kia, sao cho Ech Echyc , b ng

cách:

• Quy đ i 2 l p m t v 1 l p trung bình, t o thành h có 2 l p

(bán không gian n n và 1 l p áo đ ng trung bình).

• T h 2 l p, quy đ i v h 1 l p (bán không gian vô h n), có

Echungđ c tính b ng công th c trang 231

(N u Echung không g n Echyc thì thay đ i chi u dày móng đ n khi cho đ n khi đ t đ c)

d Bài toán móng kinh t đ tìm 1 c p 2 l p móng

r nh t.

TRÌNH T TÍNH TOÁN TRONG BÀI TOÁN T/K (2)

2 Ki m tra đi u ki n n đ nh ch ng tr t ( 60oC v i BTN):

tt av

ku tt ku

n i suy logarit giá tr trung gian)

- D a vào b ng 8.11 đ so sánh v i giá tr t i thi u

yc dh

dv cd

Echyc là giá tr c l ng c a giá tr trung bình Edhyc v i h s

Kcddv(e.g đ tin c y r = 0.9 å Kcddv= 1.1), khi gi thi t:

Tác d ng phá ho i do t i tr ng tr c gây ra cho m t đ ng tuân theo quy lu t phân b ng u nhiên.

Tr s modul đàn h i y/c u Eyc (MPa), t ng ng v i

C p cao A2

C p th p B1

đ nh

2 ng đô th

- ng cao t c và tr c chính

Ch n đ tin c y theo nguyên tác đ ng có t c đ thi t k càng

cao, th i h n thi t k càng dài thì ch n đ tin c y càng cao,

nh ng không đ c nh h n tr s trong b ng sau:

CH N TIN C Y CHO THI T K ÁO NG

- tin c y (Level of confidence) là gì?

- T i sao c n ph i có ph m trù “ đ tin c y” trong k thu t?

P n C

C

N

1

4 , 4

2 1

ng cao t c, đ ng ô tô trong m ng l i chung:

Ptt = 100 kN : t i tr ng tr c tính toán tiêu chu n, áp l c tính

đ c quy đ i v t i tr ng tr c tính toán tiêu chu n

* M c tiêu c a quy đ i là đ th ng nh t t i tác d ng, trên c s

t ngđ ng v tác d ng phá ho i đ i v i k t c u áo đ ng.

( 1)

2,11

o

N

Công th c tính tr c xe tiêu chu n trên m t làn xe trên m t

ngàyđêm n m thi t k :

1 1

1 1

)1(

1)1(.3651)1(.365

1)1(.3651

)1(

1)1(.365)

1(

365

)1(

=

−+

=

=

−+

=

−+

−+

=+

T o

i

e

T o

T o

T

i

i o

i

i o

i

p p

p N

p

p N

N

N

p

p N

p

p N

p N

N

p N

l p móng tùy theo c p h ng áođ ng

+ Chi u dày t i thi u l p BTN l p m t:

1b CH N C U T O & CHI U DÀY CÁC L P ÁO

+

=

k

kt E

Etb

3

1 2

3 1

1 2 1 2

1

1

.1

=

h h E

E h h E

3 1

2 2 1

1

3 2 1 1

3 2 1

3 1

2 2 2

3 2 1

3 2 2 2

1 2 2

12

) (

12

) (

.

12

12

.

E

E h h E E h

h E h

h E

E

E h h

h E

h E I

E I E

tb

td tb

td

td td

Yêu c u: ng su t t iđáy l p v t li u ph i nh nhau trong các

tr ng h p

β = ⎛⎜ ⎞⎟ = ×⎛⎜ ⎞⎟ =

H s hi u ch nh do chi u dày, xem b ng 3.6 trang 233: Ý ngh a c a Ech:

H k t c u 2 l p, Eo và (E1, h) đ c quy đ i v m t bánkhông gian, có v t li u đ ng nh t Ech, sao cho 2 h có cùngchi u dàyvà cùngđ võng đàn h ido t m ép đk D & áp l c p

3

1 1

1 3

Ý ngh a c a Htd (c a nhi u l p k t c u): Chi u dày t ng

đ ng c a l p v t li u có modul đàn h i Eo, sao cho đ lún

i i

E

F E S

Chi u dày l pđ t t ng đ ng: (cùng /sđáy t i A)

2

) (

= Δ

h o o h

o o

E

dz z f p E

dz z f p E

dz z f p d

) ( )

2

π

= Δ

1c QUY I H 2 L P THÀNH 1 BÁN KHƠNG GIAN

B NG TỐN

o

1d BÀI TỐN MĨNG KINH T

N i dung: Tìm trong các c p chi u dày 2 l p mĩng trên d i(h1, h2) sao cho t ng giá thành xây 2 l p mĩng là nh nh t

tt av

ax

K

C

≤ + τ τ

- Khơng ki m tra đ/ki n ch ng tr t v i áo đ ng c p th p B1, B2.

τ − σ ϕ ≤ .tg c

- Ứng suất tiếp trong nền đất và trong các lớp vật liệu rời rạc

đạt giá trị lớn nhất khi các lớp trên cùng có nhiệt độ cao nhất

Nhiệt độ này được lấy bằng 60 o C theo điều kiện khí hậu VN.

σ

= 253.45 tbhc E

=7cm

=4cm

4 H

2a XÁC NH NG SU T C T CH NG DO B/XE

Toán đồ để xác định ứng suất cắt ho t động ở lớp dưới của hệ hai lớp

p ax T

E1

E2

2a XÁC NH NG SU T C T CH NG DO B/XE

Toán đồ để xác định ứng suất cắt ho t động ở lớp dưới của hệ hai lớp

p ax T

S tr c xe tính tốn (tr c/ngày đem/làn)

3 KI M TRA I U KI N KÉO U N

ku cd

ku tt ku

0

1 2 3 4

E H H H H

chung móng

tb 4 3

0x4

+ H H E

E

σ

σ

Xácđ nh Ech mĩng, đ quy đ i v h hai l p, v i l p trên là l p

VL tồn kh i (e.g BTN), l p d i là bán khơng gian

h= h1 + h2

Echm modulđàn h i chung trên m t l p mĩng k l p đang xét

L U Ý TRONG THI T K ÁO NG M M

- Bê tơng nh a dùng ph i ghi đ y đ , c th :

+ C h t (nh 4,75 v a 9,5 12,5, 19: C , 19 25, 37,5: R)

+ r ng cịn d (ch t 3-6% hay r ng >6-12%)

+ Theo c p ph i (CP ch t, CP gián đo n, CP h )

(+ Nhi tđ r i (nĩng, m, ngu i)

+ Ch t l ng (lo i I hay II) (lo i I ch tiêu c lý t t h n)

+ Hàm l ng đá d m (lo i A, 50-65% hay B, 35-50%, sinh

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 trí t ng m t ch cĩ 1 l p bê tơng nh a dày

L U Ý TRONG THI T K ÁO NG M M

Quan h gi a chi u dày và modul đàn h i:

h ≥ h min = 1,5 D max ; h1 > h2 > h3 > ; n+1 < ( 5 ÷ 6 )

n

E E

L U Ý TRONG THI T K ÁO NG M M

1/ 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 chịu kéo khi uốn)

- Vật liệu có giá trị góc nội ma sát và lực dính (C) thì cần

phải kiểm tra về trượt

- Vật liệu nào có giá trị cường độ chịu kéo khi uốn thì cần phải kiểm tra điều kiện chịu kéo khi uốn

2/ Môđun đàn hồi của vật liệu có thể thay đổi theo độ ẩm

(W) và thay đổi theo nhiệt độ:

-Các vật liệu có hạt sét thì môđun đàn hồi thay đổi theo độẩm, 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

- Chú ý chọn giá trị môđun đàn hồi của các vật liệu này

theo các giá trị của nhiệt độ tính toán được quy định cụ thể

là:

+ E@ 30oC khi tính theo độ võng đàn hồi

+ E@ 60oC khi tính theo điều kiện về trượt và điều kiện

chịu kéo khi uốn của các lớp móng

+ E@ 10-15oC khi tính theo điều kiện về chịu kéo khi uốn

của lớp bê tông nhựa

L U Ý TRONG THI T K ÁO NG M M

Á sét gia c XM

á d m Macadam BTNC 2 l p E1@15o, 30o, 60o , Rku