Chuyên đề thiết kế mặt đường theo hướng dẫn AASHTO

Thiết kế mặt đờng THEO HƯớNG DẫN aashto I Các thông số thiết kế kết cấu mặt đờng Bảng 1: Bảng thông số thiết kế kết cấu mặt đờng theo hớng dẫn AASHTO Thông số HMA JCP & JRCP CRCP Các thông số chung Mức độ phục vụ ban đầu (p0) Mức độ phục vụ cuối (pt) Thời kỳ thiết kế Độ tin cậy Độ lệch tiêu chuẩn Thông số đặc tính vật liệu Mô đun đn hồi hữu hiệu đất Mô đun phản lực Mô đun đn hồi bê tông Hệ số lớp tơng đơng Đặc tính kết cấu mặt đờng Hệ số truyền lực cho mặt đờng BTXM có mối nối v cốt thép liên tục Hệ số tổn thất gối đỡ (tổn thất khả chịu lực) Các tham số cốt thép Mặt đờng BTXM có mối nối Chiều di Cờng độ kéo uốn bê tông Hệ số ma sát Mặt đờng bê tông cốt thép liên tục Cờng độ kéo uốn bê tông Co ngót bê tông Hệ số nhiệt bê tông Đờng kính cốt thép Hệ số nhiệt thép Chênh lệch nhiệt độ thiết kế Hệ số ma sát Đặc trng lực mặt đờng (hệ số mức độ phục vụ) Tình trạng đờng đợc phân loại theo hệ số mức độ phục vụ phạm vi từ đến 5; l tình trạng mặt đờng hon hảo v l đờng đợc -1- A Hệ số mức độ phục vụ ban đầu Hệ số mức độ phục vụ ban đầu (Po) l số PSI thời điểm đa đờng vo khai thác Theo thí nghiệm đờng AASHTO giá trị ny l 4.5 mặt đờng cứng v 4.2 mặt đờng mềm B Hệ số mức độ phục vụ cuối Hệ số mức độ phục vụ cuối (Pt) l số PSI thấp chấp nhận đợc trớc rải lại lớp mặt hay xây dựng lại mặt đờng, đợc lấy tuỳ thuộc vo cấp đờng với đờng giao thông ngoi đô thị = 1.5 - đờng cấp thấp (không có khả đầu t ban đầu lớn) = 2.0 - đờng gom phụ = 2.50 - 3.0 - đờng gom v đờng với đờng thnh phố = 2.00 - đờng cấp cao thứ yếu, đờng phố cấp khu vực = 2.25 - đờng gom phụ, đờng khu công nghiệp v đờng phố thơng nghiệp = 2.50 - đờng gom v đờng Các thông số thiết kế A Thời kỳ thiết kế : thông số ny đa khoảng thời gian dùng để phân tích Thông thờng l 50 năm với mặt đờng cứng v 30 năm với mặt đờng mềm B Thông số giao thông L dự báo số lần tác dụng tải trọng trục tích luỹ tơng đờng 18 kip thời kỳ thiế kế Thông số ny dự tính sở: Lu lợng xe ngy đêm trung bình năm tại, thnh phần xe (phần trăm xe tải trung bình), tỉ lệ tăng trởng xe trung bình năm, v thời kỳ thiết kế C Độ tin cậy [R(%), ZR] Độ tin cậy l khả kết cấu thiết kế thoả mãn (về cờng độ) thời kỳ thiết kế Các giá trị độ tin cậy v độ lệch thông thờng đợc sử dụng Các giá trị độ tin cậy tham khảo bảng 11-13 (trang 145 - Thiết kế đờng tập 2) Các giá trị sử dụng cho đờng thnh phố nh sau: Độ tin cậy Đờng phố khu vực 80% Đờng khu vực 88% Đờng ton thnh 95% Độ lệch tiêu chuẩn, ZR Đờng phố khu vực 80% -0.841 Đờng khu vực 88% -1.270 -2- Đờng ton thnh 95% -1.645 D Sai số tiêu chuẩn tổng hợp (S0) - (sử dụng cho mặt đờng cứng v mặt đờng mềm) Sai số tiêu chuẩn tổng hợp n l hệ số thể mức độ phù hợp số liệu thí nghiệm đờng AASHTO với phơng trình thiết kế hớng dẫn AASHTO Sai số tiêu chuẩn tổng hợp cng nhỏ phơng trình thiết kế v số liệu thí nghiệm cng phù hợp Các phạm vi sau đợc AASHTO đề nghị Với mặt đờng cứng : 0.30 đến 0.40 Với mặt đờng mềm : 0.40 đến 0.50 Đặc tính vật liệu để thiết kế kết cấu A Mô đun đn hồi hữu hiệu đất đờng (MR) L thông số quan trọng thể cờng độ đờng dùng thiết kế mặt đờng mềm MR l đặc trng đất thể độ cứng l độ đn hồi đất dới tác dụng tải trọng động Mô đun đn hồi (Resilient Modulus) l thông số khác chút so với đặc tính đất v lớp móng dới Nó l số đo khả biến dạng hồi phục mức độ ứng suất no thí nghiệm gia tải động lên mẫu Cả hai số đo l số độ cứng tức thời lớp dới mặt đờng Môi trờng ảnh hởng đến đặc tính mặt đờng nhiều cách Thay đổi nhiệt độ v độ ẩm ảnh hởng đến cờng độ, độ bền v khả chịu lực vật liệu mặt đờng v đờng Một tác động môi trờng quan trọng khác l ảnh hởng việc trơng nở đất đờng, mặt đờng đóng băng, tan băng lm giảm chất lợng mặt đờng, giảm mức độ phục vụ Các tác động môi trờng lm mát lực phục vụ, mát chất lợng phục vụ mặt đờng đợc tính vo giá trị thông số mô đun đn hồi hữu hiệu đất theo mùa Mục đích việc sử dụng mô đun theo mùa l để xác định tác dụng gây h hại đến mặt đờng mùa năm v đa chúng vo thông số để xem xét thiết kế Mô đun hữu hiệu đờng tính toán tơng đơng với ảnh hởng kết hợp tất giá trị mô đun theo mùa cho tháng AASHTO có đa phơng pháp để tính giá trị mô đun đn hồi hữu hiệu (MR) cho mặt đờng mềm Một số giá trị MR đợc cho bảng sau* Bảng 2: Một số giá trị MR đất Phạm vi giá trị Phạm vi giá trị Cờng độ hệ số K CBR Loại đất MR (psi) - mặt (pci) - mặt đờng đờng mềm đờng cứng Đất sét v đất bụi, hệ số nén Rất thấp 50-100 1000 - 2700 d3 lún cao - không sử dụng -3- lm sở giải pháp cải thiện Đất hạt mịn có lợng hạt bụi v sét chiếm u thế, hệ Thấp 100 -150 2700 - 4000 - 5.5 số nén lún thấp Cát cấp phối v đất có hm lợng cát chiếm u Trung bình 150 - 220 4000 - 5700 5.5 - 12 (thoát nớc tốt) Đất cấp phối, cát cấp phối Tơng đối 220 - 250 > 5700 > 12 tốt, cấp phối sỏi cuội hạt cao dính Ghi chú: - * Các giá trị đợc đề nghị cho vùng khí hậu Mỹ - Mô đun đn hồi đợc xác định theo AASHTO T-274 (cho kết cấu mặt đờng mềm) - Hệ số nén lún cao - tơng đơng với giới hạn chảy t 50 - Hệ số nén lún thấp - tơng đờng giới hạn chảy < 50 B Mô đun phản lực (k, kc) Một số thông số quan trọng đờng: k - Mô đun phản lực đất kc - Mô đun phản lực tổng hợp xét đến vật liệu móng dới kết cấu mặt đờng MR - Mô đun đn hồi đờng (1) Mô đun phản lực nền sở, k Đối với mặt đờng bê tông xi măng, yêu cầu đờng l đồng Đây l sở tiêu chuẩn đầm nén đất đờng Trong thiết kế mặt đờng bê tông xi măng, cờng độ đất đợc đặc trng mô đun phản lực nền, ký hiệu "k" Mối quan hệ tơng đối k v MR theo AASHTO l mối quan hệ tuyến tính: k = MR/19.4 với k = mô đun phản lực (pci) MR = mô đun đn hồi hữu hiệu đất xác định theo tiêu chuẩn thí nghiệm AASHTO - T274 (2) Mô đun phản lực tổng hợp, kc Trong thiết kế đờng ô tô, nhiều trờng hợp kết cấu mặt đờng không đặt trực tiếp lên đất m thay vo l số loại vật liệu cải thiện (nh lớp móng dới) Khi giá trị k đợc sử dụng thực tế l "k tổng hợp" (kc) , cờng độ đờng thiết kế đợc hiệu chỉnh thêm Bảng sau liệt kê giá trị k v kc cho loại đất tiêu biểu với số loại cờng độ sở -4- Bảng3 ; Khoảng giá trị mô đun phản lực tổng hợp gồm lớp móng dới loại vật liệu khác nhau: Giá trị k Chiều dy lớp móng dới không gia cố v giá trị kc, pci (LS*=1) in in in 10 in 50 27 31 34 37 100 43 47 51 56 150 57 62 66 71 200 70 74 78 85 Giá trị k đất 50 100 150 200 Chiều dy lớp móng gia cố nhựa v giá trị kc, pci, (LS=0) in in in 10 in 84 112 141 170 144 198 243 288 221 277 334 392 284 351 419 487 Giá trị k đất Chiều dy lớp móng gia cố xi măng dy v giá trị kc, pci, (LS=0) 50 100 150 200 Giá trị k đất 50 100 150 200 in 101 185 265 341 in 145 258 360 457 in 193 334 460 577 10 in 245 414 563 700 Chiều dy lớp móng bê tông nghèo v giá trị kc, pci, (LS=0) in in in 10 in 104 156 205 262 192 271 354 443 274 378 488 603 353 480 612 750 Ghi LS : Hệ số tổn thất gối đỡ (tổn thất khả chịu lực) M C Đặc tính bê tông PCC - Mô đun đn hồi (Ec) v Cờng độ kéo uốn (S'c) Cờng độ bê tông sử dụng thiết kế mặt đờng bê tông xi măng dựa tiêu chuẩn thí nghiệm AASHTO T-97 ASTM C78 - cờng độ chịu kéo uốn bê tông ( sử dụng mẫu dầm, gia tải kéo uốn điểm, 1/3 dầm) Cờng độ bê tông dựa cờng độ trung bình mẫu 28 ngy tuổi Mặc dù mô đun đn hồi (Ec) lấy theo số liệu thí nghiệm (Tiêu chuẩn ASTM C469), nhng thờng thực tế dùng thờng tiến hnh thí nghiệm Phạm vi giá trị Ec dựa vo cờng độ bê tông Các giá trị phổ biến nằm khoảng từ 2,000,000 - 6,000,000 psi Có thể tính giá trị Ec theo phơng trình: -5- Ec = 5700 (S'c) Trong : S'c = cờng độ kéo uốn mẫu dầm, gia tải điểm 1/3 dầm, mẫu 28 ngy tuổi Mối quan hệ gần cờng độ chịu kéo uốn (S'c) v cờng độ nén (fc) l: S'c = 2.3 fc 0.667(psi) D Các hệ số lớp Các hệ số lớp (giá trị ai) dùng để thiết kế kết cấu áo đờng mềm Mỗi giá trị hệ số lớp cho lớp vật liệu kết cấu áo đờng mềm dùng để đổi chiều dy lớp hệ số kết cấu (SN) Các giá trị hệ số lớp cho bảng sau Bảng 4.6 - Bảng hệ số lớp có hiệu chỉnh so với hớng dẫn AASHTO Loại vật liệu Hệ số lớp Chiều dy tối thiểu cho phép (in.) Tầng mặt Bê tông nhựa rải nóng loại A 0.44* Bê tông nhựa rải nóng loại B 0.40 Móng Bê tông nhựa rải nóng loại B 0.40 Móng gia cố nhựa loại 0.34* Móng gia cố nhựa loại 0.26 Bê tông nhựa nguội 0.23 Đá dăm gia cố xi măng 0.20* Cát gia cố xi măng 0.15 Cấp phối đá dăm 0.14* Đá dăm tiêu chuẩn 0.12 Bê tông xi măng 0.50 Mặt đờng BTXM cũ 0.40** Mặt đờng BTXM cũ nứt 0.25-0.3 Bê tông gạch vỡ 0.20 BTN tái chế nguội 0.22-0.27 Móng dới Đất gia cố xi măng 0.10 Đất gia cố vôi 0.10 Cốt liệu hạt 0.10* Hỗn hợp đá - đất 0.05 Ghi chú: *Các hệ số lớp lấy theo hớng dẫn AASHTO thiết kế kết cấu áo đờng mềm **Giá trị ny hợp lý với mặt đờng bê tông xi măng (còn sử dụng) Giá trị thực tế sử dụng nhỏ phụ thuộc với mức độ xuống cấp mặt đờng -6- Đặc tính cấu trúc mặt đờng A Hệ số thoát nớc Nớc dới kết cấu mặt đờng l nguyên nhân gây h hỏng mặt đờng Nớc ma nớc ngầm lm cho đờng bão ho nớc v giảm cờng độ, gây lún mặt đờng có tải trọng xe nặng tác dụng với số lần lặp lại lớn Cd - Hệ số thoát nớc cho thiết kế mặt đờng cứng đợc sử dụng để thể mức độ tăng cờng cải thiện chất lợng thoát nớc mi - Hệ số thoát nớc cho thiết kế mặt đờng mềm đợc sử dụng để hiệu chỉnh hệ số lớp Trong thí nghiệm đờng AASHTO, mặt đờng đợc bố trí thoát nớc không tốt, nên quan sát thấy đợc có tợng bùn nghiêm trọng số đoạn đờng thí nghiệm Trong đoạn đờng thí nghiệm, mặt cắt ngang đờng có bố trí độ dốc ngang v rãnh thoát nớc Tuy nhiên, thiết kế rãnh dọc sát mép đờng nh thờng thấy xây dựng đờng không đợc thể thí nghiệm đờng AASHTO Rãnh dọc ngăn chặn tợng bùn sớm v h hỏng có liên quan mặt đờng Khi lựa chọn giá trị Cd v mi, cần quan tâm đến hai yếu tố: - Rãnh thoát nớc hiệu nh no v khoảng thời gian l đờng v móng dới đạt đến trạng thái bão ho? Ví dụ: kết cấu mặt đờng vùng khô với hệ thống thoát nớc lm việc tốt nh l kết cấu mặt đờng đợc xây dựng vùng ẩm ớt với hệ thống thoát nớc tốt Các quan niệm sau sử dụng lm hớng dẫn thiết kế mặt đờng: Thoát nớc tốt: Vật liệu đợc thoát nớc đạt đến 50% độ bão ho Thoát nớc tốt: Vật liệu đợc thoát nớc đạt đến 50% độ bão ho ngy Thoát nớc trung bình: Vật liệu đợc thoát nớc đạt đến 50% độ bão ho ngy Thoát nớc kém: Vật liệu đợc thoát nớc đạt đến 50% độ bão ho tháng Thoát nớc kém: Vật liệu thoát đợc nớc Trên sở định nghĩa ny giá trị hệ số Cd mi điều kiện thí nghiệm đờng AASHTO l 1.00 Giá trị 1.00 nghĩa l ảnh hởng đến chiều dy kết cấu mặt đờng hay số tải trọng trục W18 m mặt đờng chịu Các giá trị thấp lm tăng chiều dy mặt đờng yêu cầu, giá trị cao lm giảm chiều dy mặt đờng yêu cầu Bảng4: Các giá trị hệ số thoát nớc (Cd) đề nghị cho thiết kế kết cấu mặt đờng cứng Chất lợng % thời gian kết cấu mặt đờng chịu độ ẩm gần mức bão ho thoát nớc < 1% 1-5% - 25% > 25% Rất tốt 1.25 - 1.20 1.20 - 1.15 1.15 - 1.10 1.10 -7- Tốt 1.20 - 1.15 1.15 - 1.10 1.10 - 1.00 1.00 Trung bình 1.15 - 1.10 1.10 - 1.00 1.00 - 0.90 0.90 Kém 1.10 - 1.00 1.00 - 0.90 0.90 - 0.80 0.80 Rất 1.00 - 0.90 0.90 - 0.80 0.80 - 0.70 0.70 Bảng5: Các giá trị hệ số thoát nớc (mi) đề nghị để hiệu chỉnh hệ số lớp vật liệu móng v móng dới không gia cố kết cấu mặt đờng mềm Chất lợng % thời gian kết cấu mặt đờng đạt đến mức độ ẩm đạt đến thoát nớc bão ho < 1% 1-5% - 25% > 25% Rất tốt 1.40 - 1.35 1.35 - 1.30 1.30 - 1.20 1.20 Tốt 1.35 - 1.25 1.25 - 1.15 1.15 - 1.00 1.00 Trung bình 1.25 - 1.15 1.15 - 1.05 1.00 - 0.80 0.80 Kém 1.15 - 1.05 1.05 - 0.80 0.80 - 0.60 0.60 Rất 1.05 - 0.95 0.95 - 0.75 0.75 - 0.40 0.40 B Hệ số truyền tải trọng mặt đờng bê tông cốt thép có khe nối v liên tục Mặt đờng bê tông cốt thép đợc phân biệt nhờ dạng nối đợc sử dụng để kiểm soát nứt v có hay không sử dụng truyền lực để truyền tải trọng từ bên ny sang bên mối nối Để hiệu chỉnh cờng độ mặt đờng thiết kế khác ny, ngời ta sử dụng hệ số truyền tải trọng J Các khoảng giá trị J tham khảo trang 190 - thiết kế đờng phần Các giá trị bảng sau đợc đề nghị sử dụng cho loại đờng thnh phố Bảng 6: Hệ số truyền lực (J) điển hình Liên kết cốt liệu Có truyền Cốt thép liên tục (không có Cấp Số W18 lực & lới cốt thép truyền lực) (10 ) đờng Có liên kết lề * Không Có Không Có Không Có 30 3.2 2.7 4.3 3.6 3.1 2.6 * "Liên kết lề" đợc tính đến l ln có chiều rộng lớn 13 feet (1feet = 0.3048m), lề bê tông có bó vỉa, v mặt đờng bê tông xi măng có bó vỉa có rãnh dọc đúc bê tông sát mép mặt đờng Bảng cho thấy hệ số J nh cho dù mặt đờng đợc gia cố lới thép hay mặt đờng cốt thép Cả hai loại mặt đờng ny đợc đánh giá -8- thí nghiệm đờng AASHTO v cho đặc trng mặt đờng tơng tự nhau, J l giống cho hai loại mặt đờng ny C Hệ số tổn thất gối đỡ (tổn thất lực chịu tải nền) Hệ số tổn thất gối đỡ đợc đa thiết kế mặt đờng cứng để tính đến khả mát lực chịu tải xói lớp móng dới v/ đất bị lún xuống Bảng 7: Phạm vi giá trị hệ số tổn thất gối đỡ loại vật liệu khác Loại vật liệu Hệ số tổn thất gối đỡ (LS) Móng cốt liệu gia cố xi măng (E = 0.0 đến 1.0 1,000,000 đến 2,000,000 psi) Hỗn hợp cốt liệu xi măng (E = 500,000 0.0 đến 1.0 đến 1,000,000 psi) Móng gia cố asphalt (E = 350,000 đến 0.0 đến 1.0 1,000,000 psi) Hỗn hợp gia cố bi tum (E = 40,000 đến 0.0 đến 1.0 300,000 psi) Gia cố vôi (E = 20,000 đến 70,000 psi) 1.0 đến 3.0 Vật liệu hạt không gia cố(E = 15,000 1.0 đến 3.0 đến 45,000 psi) Vật liệu đất tự nhiên hay đất hạt 2.0 đến 3.0 mịn (E = 3,000 đến 40,000 psi) "E" bảng l ký hiệu chung mô đun đn hồi vật liệu Mặt đờng bê tông xi măng có cốt thép A Giới thiệu chung Có hai loại mặt đờng bê tông xi măng có cốt thép l mặt đờng có khe nối (JRCP) v mặt đờng liên tục (CRCP) Sự khác l JRCP có khe nối CRCP khe nối Tóm tắt yêu cầu tham số thiết kế cốt thép đợc cho bảng 4.1 với giải thích kèm theo Mục đích việc đặt cốt thép bê tông mặt đờng l để chống nứt Cơ chế gây nứt bị ảnh hởng nhiệt độ v/hoặc độ ẩm liên quan đến việc bị co ngót, v ma sát với lớp vật liệu dới Khi nhiệt độ giảm hay độ ẩm tăng, bê tông có chiều hớng co lại Việc co ngót ny bị cản trở lớp dới khả ma sát v trợt lớp dới v Biến dạng co ngót bê tông gây ứng suất kéo m có giá trị lớn Nếu ứng suất kéo ny vợt cờng độ chịu kéo bê tông, vệt nứt xuất v ton ứng suất ny truyền cho cốt thép Nh vậy, cốt thép phải đợc thiết kế để chịu ton ứng suất ny m không dãn di để tạo nên chiều rộng vết nứt lớn Do yêu cầu cốt thép dọc mặt đờng bê tông cốt thép có khe nối v mặt đờng BTXM cốt thép liên tục khác bản, thiết kế cốt thép đợc giải riêng biệt cho loại mặt đờng Tuy nhiên, thiết kế cốt thép ngang cho mặt đờng BTXM cốt thép liên tục hon ton giống với thiết kế cốt thép dọc v cốt -9- thép ngang cho mặt đờng BTCT có khe nối Trong tất trờng hợp, số lợng cốt thép yêu cầu đợc xác định l % diện tích mặt cắt ngang bê tông B Mặt đờng bê tông cốt thép có khe nối (JRCP) Mặt đờng bê tông cốt thép có khe nối (JRCP) l mặt đờng cứng đợc thiết kế có lới cốt thép l thép hay lới thép Cốt thép đợc lắp đặt có khả xuất vệt nứt ngang thời gian khai thác yếu tố nh l biến dạng đất nền, ứng suất thay đổi nhiệt độ/ độ ẩm Sau l thông số cần thiết để thiết kế mặt đờng bê tông cốt thép có khe nối (JRCP) Các thông số ny áp dụng để thiết kế cốt thép dọc v cốt thép ngang Chiều di - Chính l khoảng cách khe nối theo chiều ngang, L (feet) Đây l vấn đề cần xem xét có ảnh hởng lớn đến ứng suất kéo lớn xuất bê tông v đồng thời ảnh hởng đến lợng cốt thép yêu cầu Do ảnh hởng ny, chiều di (khoảng cách khe nối) l yếu tố quan trọng cần phải xem xét thiết kế mặt đờng bê tông xi măng có mối nối có cốt thép v cốt thép (trong ti liệu ny, khoảng cách khe nối 15 đến 20 foot đợc đề nghị sử dụng) ứng suất lm việc cốt thép- l ứng suất lm việc cho phép cốt thép (psi) Thông thờng sử dụng giá trị tơng đơng 75% độ bền kéo thép Với thép 40 v thép 60, ứng suất lm việc cho phép thép tơng ứng l 30,000 v 45,000 psi Với thép sợi hn (WWF) v Deformed Wire Fabric (DWF), độ bền kéo l 65,000 psi v ứng suất lm việc cho phép l 48,750 psi Kích thớc sợi tối thiểu nên với độ ăn mòn để không ảnh hởng đến diện tích cốt thép mặt cắt ngang Yếu tố ma sát - F, thể ma sát đáy v đỉnh lớp móng đỉnh v l với hệ số ma sát Các giá trị đề nghị cho đất tự nhiên v số vật liệu móng đợc giới thiệu bảng Bảng 8: Hệ số ma sát bê tông mặt đờng v loại vật liệu Loại vật liệu dới bê tông Hệ số ma sát (F) Xử lý bề mặt 2.2 Gia cố vôi 1.8 Gia cố nhựa 1.8 Gia cố xi măng 1.8 Sỏi suối 1.5 Đá dăm 1.5 Đá cát kết 1.2 Nền tự nhiên 0.9 II Toán đồ thiết kế áo đờng mềm Hình l toán đồ sử dụng để xác định hệ số kết cấu thiết kế (SN) ứng với yêu cầu giao thông thiết kế Tóm tắt nh sau: - 10 - Mất mát độ phục vụ , PSI = Po-Pt Số ESAL's yêu cầu (W18) Độ tin cậy, R Độ lệch tiêu chuẩn tổng hợp, S0 Mô đun đn hồi hữu hiệu vật liệu đờng, MR Khi có số kết cấu thiết kế, (SN) kết cấu mặt đờng đợc xác định từ toán đồ, có chiều dy lớp mặt đờng kết hợp với cho khả chịu tải trọng mặt đờng tơng ứng với số kết cấu cần đợc xác định Phơng trình sau đa sở để đổi số SN chiều dy thực tế lớp mặt, móng v móng dới SN = a1D1+a2D2m2+a3D3m3 với a1,a2,a3 = hệ số lớp tơng ứng lớp mặt, móng v móng dới D1,D2,D3 = chiều dy thực tế (inches) tơng ứng lớp mặt, lớp móng v móng dới m2,m3 = hệ số thoát nớc tơng ứng móng v móng dới Phơng trình SN nghiệm Có nhiều cách kết hợp chiều dy lớp thoả mãn phơng trình Chiều dy lớp kết cấu mặt đợc lm tròn đến 1/2 inch Ngời thiết kế nên thử số các phối hợp chiều dy lớp v số SN đợc xác định từ lớp vật liệu mặt đờng vợt số SN xác định theo toán đồ, chiều dy lớp đợc định Ví dụ, toán đồ, xác định đợc số SN Giả sử lần thử thứ ta có lớp mặt bê tông nhựa loại B dy inch, móng cấp bê tông nhựa loại B dy 11 inch, móng dới cốt liệu hạt dy inch Hệ số thoát nớc đợc giả thiết l SN = 0.40(3.0") + 0.30(11") (1.0) + (0.10)(6")(1.0) = 5.1 Nh vậy, kết cấu mặt đờng mềm với móng cốt liệu hạt dy inch l phơng án lựa chọn để sử dụng - 11 - Hình 1: Toán đồ thiết kế cho mặt đờng mềm - 12 - III - Thiết kế mặt đờng cứng Toán đồ thiết kế chiều dy bê tông xi măng Hình giới thiệu toán đồ sử dụng để xác định chiều dy bê tông xi măng cho thiết kế mặt đờng cứng Chiều dy đợc xác định từ toán đồ cần đợc lm tròn (tăng lên) đến 1/2 inch) Sau xác định chiều dy tấm, cần so sánh với chiều dy mặt đờng tối thiểu yêu cầu v sử dụng giá trị lớn Tóm tắt thông số đầu vo nh sau: A Mất mát mức độ phục vụ thiết kế, PSI = Po-Pt B Số lần tác dụng tải trọng trục tích luỹ (W18) C Độ tin cậy, R D Sai số tiêu chuẩn tổng hợp, So E Mô đun phản lực nền, K Kc F Mô đun đn hồi bê tông xi măng, Ec G Cờng độ chịu kéo , S'c H Hệ số thoát nớc, Cd I Hệ số truyền tải trọng, J Toán đồ thiết kế mặt đờng bê tông cốt thép Toán đồ dự tính % cốt thép yêu cầu mặt đờng bê tông cốt thép có khe nối đợc giới thiệu hình Các số liệu đầu vo bao gồm: A Chiều di tấm, L B ứng suất lm việc thép, fs C Hệ số ma sát , F Biểu đồ ny áp dụng vo thiết kế cốt thép ngang v dọc mặt đờng có khe nối Thông thờng với khoảng cách khe nối nhỏ 15 feet, vết nứt ngang thờng không xuất v không yêu cầu có cốt thép - 13 - Hình 2: Toán đồ thiết kế cho mặt đờng cứng - 14 - Hình (tiếp) : Toán đồ thiết kế cho mặt đờng cứng - 15 - Hình - Toán đồ thiết kế cốt thép mặt đờng bê tông cốt thép có khe nối Khe nối mặt đờng Các khe nối tuân theo vẽ mặt chi tiết Để tất khe nối theo dạng yêu cầu, chúng cần đợc thi công theo thiết kế Các cân nhắc thiết kế bao gồm: loại móng dới sử dụng, khoảng cách khe nối để giữ cho di chuyển nhỏ tối thiểu v tơng xứng với vật liệu chèn khe sử dụng, thiết bị truyền tải trọng đợc lắp đặt đủ v đúng, tính chất cần thiết vật liệu chèn khe, lựa chọn v ứng dụng vật liệu chèn khe Chèn khe hiệu l yêu cầu quan trọng mặt đờng bê tông xi măng có khe nối Nớc thấm xuống ngăn cản khe nối thực chức Chi tiết cho khe nối nh hình dới Khe co Khe co đợc bố trí chạy ngang ln xe để kiểm soát nứt mặt đờng bê tông xi măng ứng suất tạo thnh thay đổi thể tích mát độ ẩm v thay đổi nhiệt độ trình bảo dỡng - 16 - A Các khe co đơn giản: thờng đợc sử dụng đờng phố khu vực v đờng gom thứ yếu - đờng phố m việc tuyền tải trọng l nhân tố quan trọng Truyền tải khe co đơn giản xảy thông qua bề mặt gãy không vị trí khe tiếp nối tấp Khe co đợc thi công cách xẻ đến chiều sâu T/4 khoảng cách 15 foot mặt đờng bê tông xi măng B Khe co có truyền lực: Các truyền lực đợc sử dụng để truyền tải trọng Chúng đợc đặt i 1/2 chiều dy tấm, chống lại lực cắt tải trọng động cắt ngang khe nối v lm giảm đợc độ võng v ứng suất khe nối Bố trí khe co có truyền lực hay không phụ thuộc vo điều kiện v mức độ phục vụ cần thiết mặt đờng Chúng thờng đợc sử dụng đờng phố hay đờng gom chủ yếu với chiều dy mặt đờng lớn inch v mặt đờng chịu tải trọng xe nặng C Khe co có liên kết : Các thép liên kết đợc sử dụng để truyền tải trọng v kết nối hai mặt đờng với Khe dãn ngang Khi khe co ngang đợc bố trí nh đợc trình by trên, thông thờng không cần có khe dãn trừ trờng hợp đặc biệt Các khe dãn đợc yêu cầu công trình định v nút giao cắt khi: A Mặt đờng đợc chia thnh ngắn khe co để kiểm soát nứt ngang - 17 - B Khe co không đợc bảo dỡng cách Mặt đờng bê tông xi măng di chuyển v khe co không đợc bảo dỡng mức, mặt đờng bị đẩy dần v gây nên tợng trồi không bình thờng C Mặt đờng đợc xây dựng thời kỳ m nhiệt độ không khí lớn nhiệt độ đóng băng Các khe dãn nút giao thông thờng đợc bố trí khe cuối bán kính rẽ Nếu việc truyền lực l yếu tố quan trọng sử dụng khe nối ngang đơn giản Việc bố trí ny cho phép vuông lân cận di chuyển tự m trở ngại Nếu truyền tải l yếu tố cần quan nh đờng chính, sử dụng khe dãn có truyền lực Khi sử dụng khe dãn có truyền lực nút giao thông, vuông lân cận nên đợc bố trí khe dãn Khe co dọc Khe dọc thờng chia theo ln xe để bố trí cho lực tải trọng động tác dụng lên ln thời điểm lm cho nối khớp với Khe dọc giải phóng ứng suất đợc tạo bị cong lên v tải trọng động điều kiện định, nh l nhiệt độ không khí giảm nhanh chóng vo ban đêm, vết nứt dọc xuất nhanh chóng Trong trờng hợp nh vậy, khe nối dọc nên đợc bố trí tim đờng để không giúp phân tách dòng giao thông ngợc chiều m cho phép mặt đờng kết nối chịu tải trọng giao thông Một số cách bố trí khe nối cho đờng thnh phố đợc thể hình dới đây: - 18 - Các khe nối thi công ngang v dọc Các khe nối thi công l cần thiết để bố trí điểm dừng nh l cuối ngy, kết thúc nút giao cắt hay có việc dừng thi công 30 phút lâu Khe nối thi công thờng có truyền lực - 19 - - 20 - Bố trí khe nối nút giao cắt - 21 - Bố trí khe nối vị trí hố ga - 22 - Bố trí khe nối vị trí phố cụt - 23 - [...]... Các tham số cốt thép Mặt đờng BTXM có mối nối Chiều di tấm Cờng độ kéo uốn của bê tông Hệ số ma sát Mặt đờng bê tông cốt thép liên tục Cờng độ kéo uốn của bê tông Co ngót của bê tông Hệ số nhiệt của bê tông Đờng kính cốt thép Hệ số nhiệt của thép Chênh lệch nhiệt độ thiết kế Hệ số ma sát 1 Đặc trng năng lực mặt đờng (hệ số mức độ phục vụ) Tình trạng đờng đợc phân loại theo hệ số mức độ phục... thép Chênh lệch nhiệt độ thiết kế Hệ số ma sát 1 Đặc trng năng lực mặt đờng (hệ số mức độ phục vụ) Tình trạng đờng đợc phân loại theo hệ số mức độ phục vụ trong phạm vi từ 0 đến 5; 5 l tình trạng mặt đờng hon hảo v 0 l đờng không thể đi đợc -1- ... cho mặt đờng cứng - 14 - Hình (tiếp) : Toán đồ thiết kế cho mặt đờng cứng - 15 - Hình - Toán đồ thiết kế cốt thép mặt đờng bê tông cốt thép có khe nối Khe nối mặt đờng Các khe nối tuân theo vẽ mặt. .. liệu đờng, MR Khi có số kết cấu thiết kế, (SN) kết cấu mặt đờng đợc xác định từ toán đồ, có chiều dy lớp mặt đờng kết hợp với cho khả chịu tải trọng mặt đờng tơng ứng với số kết cấu cần đợc xác định... thiết kế cho mặt đờng mềm - 12 - III - Thiết kế mặt đờng cứng Toán đồ thiết kế chiều dy bê tông xi măng Hình giới thiệu toán đồ sử dụng để xác định chiều dy bê tông xi măng cho thiết kế mặt đờng