DATN hai

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG CHƯƠNG I : TỔNG QUAN Trong công tác khảo sát thiết kế, tính toán thi công công trình đường có nhiều công đoạn thiết kế tính toán như: khảo sát thiết kế sơ bộ, tính toán thủy văn, tính toán khối lượng đào đắp, tính toán chi tiết cống, tính toán kết cấu áo đường, thi công đường Các công đoạn trình thực phải tra bảng nhiều, phải sử dụng công thức tính toán phức tạp, nên việc tính toán thủ công gây nhiều thời gian Một công đoạn tính toán, thiết kế công trình đường “tính toán kết cấu áo đường mềm” Khi xây dựng tuyến đường từ khâu thiết kế bình đồ, lên trắc dọc, trắc ngang… khâu thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường quan trọng Mặt đường phận chịu phá hoại thường xuyên phương tiện giao thông yếu tố môi trường tự nhiên, ảnh hưởng đến chất lượng vận hành khai thác đường giá thành xây dựng công trình Để lựa chọn phương án kết cấu áo đường hợp lý vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, lại vừa kinh tế dễ thi công đòi hỏi kỹ sư thiết kế phải lập nhiêu phương án với lớp khác nhau, loại vật liệu khác sau kiểm tra phương án có đảm bảo yêu cầu độ võng, cắt trượt, kéo uốn theo tiêu chuẩn so sánh giá thành chúng để lựa chọn phương án hợp lý Quá trình thiết kế đòi hỏi nhiều thời gian công việc lặp lặp lại nhiều lần mà độ xác không cao trình tra toán đồ xảy nhiều sai sót dẫn đến kết không xác Do nhu cầu thiết yếu để thuận lợi cho việc khảo sát thết kế, tính toán thi công công trình đường người ta dần áp dụng tin học vào để tự động hóa công đoạn trên, để công việc khảo sát thiết kế, tính toán thi công đường trở nên thuận lợi Việc tự động hóa thiết kế khảo sát thiết kế, tính toán thi công công trình đường ứng dụng vào công đoạn Tuy nhiên, hầu hết công ty thiết kế phần mềm để tự động hóa việc khảo sát thiết kế, tính toán công công trình đường thường trọng vào việc tự động hóa công đoạn khảo sát thiết kế mà quan tâm đến việc tự động hóa “tính toán kết cấu áo đường mềm” Các phần mềm sử dụng cho việc “tính toán kết cấu áo đường mềm” nhiều chưa đáp ứng hết nhu cầu người sử dụng thực tế Dưới phần mềm đáp ứng nhu cầu tự động hóa “tính toán kết cấu áo đường mềm”: Phần mềm tính toán kết cấu áo đường mềm ADM-06 [1] – Ks Trịnh Đức Liêm Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Với nội dung chương trình: Xử lý tự động liệu đầu vào Tự động tra giá trị theo tiêu chuẩn 22TCN 211-06 Người dùng bổ sung, chỉnh sửa mẫu vật liệu theo địa phương Lập nhiều phương án, có hỗ trợ tra ngược bề dày lớp cuối tần móng so sánh giá thành phương án móng Kiểm tra điều kiện theo tiêu chuẩn tất phương án, hiển thị kết chi tiết, trực quan Lưu, mở file liệu nhập Hỗ trợ tra toán đồ tiêu chuẩn cách tự động, tra ngược toán đồ Kogan Xuất thuyết minh chi tiết, xuất bảng tính toán Excel Ưu điểm: tự động hóa tính toán số trục xe tính toán có số liệu đếm xe, tự động hóa kiểm tra cấu tạo kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn cường độ, hỗ trợ mạnh việc thiết kế áo đường mềm trường hợp thiết kế nâng cấp cải tạo Đồng thời cung cấp, hỗ trợ cho người sử dụng thư viện mở loại vật liệu thường sử dụng làm kết cấu áo đường mềm với số thông số đặc trưng tính toán để tham khảo Các bước lựa chọn kết cấu áo đường kiểm toán kết cấu áo đường có mối quan hệ với chặt chẽ, cho phép người dùng thực lựa chọn lại kết cấu kết kiểm toán không đạt đảm bảo yêu cầu kiểm toán Cho phép người dùng biết kết tính toán trung gian trình xử lý kết quả; trường hợp nhập sai chưa đúng, người dùng dễ dàng kiểm soát sai bước Bên cạnh đó, giao diện chương trình trực quan, thân thiện với người dùng, bước nhập, tính toán kết bố trí hợp lý, hỗ trợ xuất bảng tính Nhược điểm: chưa đề cập tới tính toán kết cấu áo lề, chưa đề cập đến kết cấu áo đường chịu tải trọng nặng (tải trọng trục 120 kN Và trường hợp thiết kế đường thiết kế đưa chưa phong phú, chưa phản ánh hết trường hợp thực tiễn Phần mềm thiết kế đường Nova – TDN công ty Hài Hòa Chương trình thiết kế đường theo tiêu chuẩn Việt Nam AASHTO Nova - TDN Công ty Hài Hòa Chương trình cho phép người sử dụng tiến hành từ Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG thiết kế phương án ( nhập liệu từ máy toàn đạc điện tử, đồ số, chọn tuyến, so sánh, xây dùng mô hình địa hình, vẽ đường đồng mức, tạo mô hình động 3D ) đến thiết kế kỹ thuật chi tiết (nhập số liệu cọc, thiết kế trắc dọc, trắc ngang, thiết lập bảng tính toán khối lượng theo yêu cầu thực tế ) Toàn đối tượng chương trình kiểm soát chặt chẽ cho phép tạo lệnh hiệu chỉnh thích hợp linh hoạt theo nhu cầu người sử dụng : giải, công thức tính toán đào đắp, hiệu chỉnh đối tượng trắc ngang cọc tuyến tuyến v v Phần mềm thiết kế đường Nova-TND không dùng cho việc tính toán kết cấu áo đường mềm mà dùng việc khảo sát thiết kế sơ Kết việc khảo sát thiết kế sơ số liệu ban đầu để “tính toán kết cấu áo đường mềm” Qua tìm hiểu tham khảo ý kiến, nhận thấy việc tự động hóa “tính toán kế cấu áo đường mềm” việc thiết thực nên thực để đơn giản hóa việc tính toán thủ công tra bảng, tra toán đồ.Rút ngắn thời gian tính toán kết cấu áo đường mềm Vì nội dung làm đồ án tốt nghiệp là: “Tính toán kết cấu áo đường mềm” Việc chọn đề tài “tính toán kết cấu áo đường mềm” để đơn giản hóa nhanh việc “tính toán kết cấu áo đường mềm” Tuy nhiên, trình làm đồ án tốt nghiệp, thời gian thực đề tài có hạn nên giải hết vấn đề việc “tính toán kết cấu áo đường mềm” mà chủ yếu vào tự động hóa việc “tính toán kết cấu áo đường mới, đường cấp cao A1, A2” đưa định hướng phát triển phần mềm Kết thu dùng để tham khảo sử dụng trực tiếp có góp ý điều chỉnh từ thầy cô có kinh nghiệm kiến thức chuyên sâu CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Chương trình tính toán dựa tiêu chuẩn 22TCN 211-06 “Áo đường mềm – Các yêu cầu dẫn thiết kế” II.1 Quy đổi số trục xe tính toán xác định số trục xe tính toán xe Quy đổi thực theo biểu thức sau: k ∑ C C ni ( PI 4, ) Ptt N = i =1 ; (2-1) đó: N tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác trục xe tính toán thông qua đoạn đường thiết kế ngày đêm chiều (trục/ngày đêm); ni số lần tác dụng loại tải trọng trục i có trọng lượng trục p i cần quy đổi tải trọng trục tính toán Ptt (trục tiêu chuẩn trục nặng nhất) C1 hệ số số trục xác định theo biểu thức (2-2): C1=1+1,2 (m-1); (2-2) Với m số trục cụm trục i; C2 hệ số xét đến tác dụng số bánh xe cụm bánh: với cụm bánh có bánh lấy C 2=6,4; với cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm bánh) lấy C2=1,0; với cụm bánh có bánh lấy C2=0,38 Số trục xe tính toán xe kết cấu áo lề có gia cố Xác định Ntt theo biểu thức (2-3): Ntt = Ntk fl (trục/làn.ngày đêm); (2-3) đó: Ntk: tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác trục xe tính toán ngày đêm chiều xe chạy năm cuối thời hạn thiết kế fl: hệ số phân phối số trục xe tính toán xe II.2 Tính toán kiểm tra cường độ chung kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi Tính toán cường độ kết cấu áo đường kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép dv Ech ≥ K cd Eyc ; Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI (2-4) MSSV:908354 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Xác định hệ số cường độ chọn độ tin cậy mong muốn dv Hệ số cường độ độ võng K cd (2-4) chọn tuỳ thuộc vào độ tin cậy thiết kế Cách xác định trị số mô đun đàn hồi trung bình E tb trị số mô đun đàn hồi chung Ech kết cấu áo đường có nhiều lớp Hình 2-1: Toán đồ để xác định mô đun đàn hồi chung hệ lớp Ech Hình 2-2: Sơ đồ đổi hệ lớp hệ lớp Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG  + k t    '  1+ k   ; E tb = E1  (2-5) đó: k =h2/h1; t =E2/E1 với h2 h1 chiều dày lớp lớp áo đường; E2 E1 mô đun đàn hồi vật liệu lớp lớp Sau quy đổi nhiều lớp áo đường lớp cần nhân thêm với E tb dc hệ số điều chỉnh β xác định theo công thức β =1,114.(H/D)0,12 để trị số E tb : dc ' E tb = β E tb (2-6) II.3 Tính toán kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất Kết cấu áo đường có tầng mặt loại A1, A2 B1 xem đủ cường độ thoả mãn biểu thức (2-7): C tt tr Tax + Tav ≤ K cd ; (2-7) đó: Tax : ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng bánh xe tính toán gây đất lớp vật liệu dính (MPa); Tav : ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp vật liệu nằm gây điểm xét (MPa) tr K cd hệ số cường độ chịu cắt trượt chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế sau: Chọn hệ số cường độ cắt trượt tùy thuộc độ tin cậy Độ tin cậy 0,98 0,95 0,90 0,85 0,80 tr 1,10 1,00 0,94 0,90 0,87 Hệ số K cd Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn Tax Tax Việc xác định Tax thực thông qua việc xác định p (biết p tính Tax) H H = ÷ 2,0 = ÷ 4,0 theo toán đồ hình 2-2 (khi D ) toán đồ Hình 3-3 (khi D ) Tax p H/D Hình 2-2: Toán đồ xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe lớp hệ hai lớp (H/D = 0÷2,0) Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Tax p H/D Hình 2-3: Toán đồ để xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe lớp hệ hai lớp (H/D = 0÷4,0) Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân Tav Xác định Tav thực với toán đồ Hình 2-4 tuỳ thuộc vào bề dày tổng cộng H lớp nằm lớp tính toán trị số ma sát ϕ đất vật liệu lớp Chú ý trị số Tav mang dấu âm dương phải dùng dấu công thức (2-7) Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG + Tav ϕ =5° 0.003 0.002 ϕ =10° 0.001 ϕ =13° 20 40 60 80 100 0.001 ChiÒu dÇy mÆt h= (cm) ϕ =20° 0.002 0.003 0.004 ϕ =30° 0.005 0.006 0.007 ϕ =40° 0.008 T av ( MPa ) Hình 2-4: Toán đồ tìm ứng suất cắt hoạt động T av trọng lượng thân mặt đường (ở toán đồ Tav tính MPa) Xác định trị số lực dính tính toán Ctt Trị số Ctt xác định theo biểu thức (2-8) Ctt = C K1 K2 K3 ; (2-8) đó: C: lực dính đất (MPa); K1 : hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt đất vật liệu dính chịu tải trọng động gây dao động Với kết cấu áo đường phần xe chạy lấy K1=0,6; với kết cấu áo lề gia cố lấy K1 = 0,9 để tính toán; K2 : hệ số xét đến yếu tố tạo làm việc không đồng kết cấu; K3 : hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt đất vật liệu dính điều kiện chúng làm việc kết cấu khác với mẫu thử đây: - Đối với loại đất dính (sét, sét, cát …) K3 = 1,5; Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG - Đối với loại đất cát nhỏ K3 = 3,0; - Đối với loại đất cát trung K3 = 6,0; - Đối với loại đất cát thô K3 = 7,0 II.4 Tính toán cường độ kết cấu áo đường kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp vật liệu liền khối Theo tiêu chuẩn này, kết cấu xem đủ cường độ thoả mãn điều kiện (2.9) đây: Rttku ku σku ≤ K cd đó: ; (2.9) σku : ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe Rttku : cường độ chịu kéo uốn tính toán vật liệu liền khối K cdku : hệ số cường độ chịu kéo uốn chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế tr giống với trị số K cd Xác định σ ku Ứng suất kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối σku xác định theo biểu thức (2-10) σku = σ ku p.k b đó: ; (2-10) p : áp lực bánh tải trọng trục tính toán kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính toán bánh đôi bánh đơn; σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vị; trị số xác định theo toán đồ Hình 2-5 Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Thuật toán quy đổi trục xe tiêu chuẩn Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Thiết kế tầng mặt Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Thiết kế tầng móng Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Thiết kế móng phương án i Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 20 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Thuật toán kiểm tra kết cấu áo đường Kiểm tra tổng thể: Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 21 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 22 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Thuật toán kiểm tra theo điều kiện độ võng: Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 23 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Thuật toán kiểm tra theo điều kiện cắt trượt Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 24 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Kiểm tra theo tiêu chuẩn kéo uốn Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 25 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Thuật toán tính mô đun đàn hồi chung nhiều lớp Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 26 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Thuật toán tra toán đồ kogan: Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 27 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 28 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG CHƯƠNG IV : NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH Trong trình học tập tìm hiểu trường, học ngôn ngữ lập trình : Pascal, Visual Basic 6, C++, Visual Basic.Net Trong có ngôn ngữ Visual Basic.Net tiếp cận nhiều môn học IV.1 Ngôn ngữ Pascal Pascal ngôn ngữ lập trình cho máy tính thuộc dạng mệnh lệnh, Niklaus Wirth phát triển vào năm 1970 ngôn ngữ đặc biệt thích hợp cho kiểu lập trình có cấu trúc Ưu điểm: Đặc tính sáng sủa, dễ hiểu, dễ đọc giúp người học viết chương trình máy tính cách dễ dàng Nhiều chương trình Pascal đọc dạng văn xuôi dễ dàng Pascal không phân biệt chữ hoa với chữ thường Nhược điểm: Pascal có nhiều từ khoá, so với C Ngôn ngữ Pascal lựa chọn để dạy học nhiều Tuy nhiên, ngôn chưa đáp ứng nhu cầu thực tế, nên đa phần dùng để làm ngôn ngữ sở dạy học chủ yếu IV.2 Ngôn ngữ Visual Basic Visual Basic ngôn ngữ đa Microsoft Nó bao gồm Basic, ngôn ngữ macro Microsoft Office (VBA – Visual Basic for Application), công cụ phát triển ứng dụng nhanh Ưu điểm: Dễ học, nhiều tài liệu Nhược điểm: Chỉ chạy Windows, ngôn ngữ yếu Hiện Microsoft dừng phát triển IV.3 Ngôn ngữ Visual Basic.NET Visual Basic.NET (VB.NET) ngôn ngữ lập trình khuynh hướng đối tượng (Object Oriented Programming Language) Microsoft thiết kế lại từ số không Visual Basic.NET (VB.NET) không kế thừa VB6 hay bổ sung, phát triển từ VB6 mà ngôn ngữ lập trình hoàn toàn Microsoft ’s NET Framework Do đó, VB phiên Thật sự, ngôn ngữ lập trình lợi hại, lập tảng vững theo kiểu mẫu đối tượng ngôn ngữ lập trình hùng mạnh khác vang danh C++, Java mà dễ học, dễ phát triển tạo hội hoàn hảo để giúp ta giải đáp vấn đề khúc mắc lập trình Ưu điểm: Dễ học, ngôn ngữ mạnh, tài liệu nhiều, ngôn ngữ hỗ trợ nhiều Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 29 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Nhược điểm: Chỉ chạy Window, giá thành mua Lisence cao IV.4 Ngôn ngữ C++ C++ loại ngôn ngữ lập trình Đây dạng ngôn ngữ đa mẫu hình tự có kiểu tĩnh hỗ trợ lập trình thủ tục, liệu trừu trượng, lập trình hướng đối tượng, lập trình đa hình Từ thập niên 1990, C++ trở thành ngôn ngữ thương mại phổ biến Ưu điểm: Là loại ngôn ngữ mạnh, hỗ trợ nhiều, nhiều tác dụng đáp ứng nhu cầu người sử dụng Nhược điểm: Khó học IV.5 Phân tích lựa chọn ngôn ngữ Qua điều tìm hiểu phân tích thực tế sử dụng, nhận thấy ngôn ngữ lập trình VB.net có nhiều ưu điểm bật : - Tính trực quan, dễ sử dụng - Khả hỗ trợ lập trình môi trường tích hợp phát triển phần mềm cao Điều giúp cho người lập trình tạo ứng dụng (phần mềm) cách tương đối dễ dàng nhanh chóng Trong ngôn ngữ biết VB.net ngôn ngữ yêu thích sử dụng thành thạo Cho nên ngôn ngữ VB.net lựa chọn để phát triển hay mã hóa chương trình viết Visual Studio 2010 Giảng viên hướng dẫn: THs VŨ TRƯỜNG SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM NGỌC HẢI MSSV:908354 30