CHƯƠNG 5 THIẾT kế nền mặt ĐƯỜNG, ĐƯỜNG cấp 3 MIỀN núi tốc độ 60KM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ Chương 5: THIẾT KẾ NỀN - MẶT ĐƯỜNG I Yêu cầu đường : Nền đường công trình đất có tác dụng : Khắc phục đòa hình thiên nhiên nhằm tạo nên dải đủ rộng dọc theo tuyến đường có tác tiêu chuẩn bình đồ, trắc dọc (độ dốc)…, trắc ngang đáp ứng điều kiện chạy xe an toàn, êm thuận, kinh tế Làm sở cho áo đường : lớp phía đường với áo đường chòu đựng tác dụng xe có ảnh hưởng lớn đến cường độ tình trạng khai thác kết cấu áo đường Để bảo đảm làm tốt yêu cầu nói trên, thiết kế xây dựng đường cần phải đạt yêu cầu sau : Nền đường phải đảm bảo ổn đònh toàn khối : nghóa kích thước hình học hình dạng đường hoàn cảnh không bò phá hoại biến dạng gây bất lợi cho việc thông xe Nền đường phải bảo đảm có cường độ đònh : tức đủ độ bền chòu cắt trượt không bò biến dạng nhiều (hay không tích lũy biến dạng) tác dụng áp lực bánh xe chạy qua Nền đường phải đảm bảo ổn đònh cường độ : nghóa cường độ đường không thay đổi theo thời gian, theo khí hậu, thời tiết cách bất lợi II Yêu cầu kết cấu áo đường mềm: Mặt đường lớp vật liệu chòu ảnh hưởng trực tiếp lực thẳng đứng lực ngang xe chòu tác dụng nhân tố thiên nhiên (độ ẩm, nước mưa, nắng, nhiệt độ thay đổi …) Tầng mặt phải đủ bền suốt thời kỳ sử dụng phải phẳng, đủ độ nhám, chống thấm nước, biến dạng dẻo nhiệt độ cao Tuỳ theo cấp hạng kỹ thuật tuyến đường ,tuỳ vào công nghệ thi công ,điều kiện vật tư mà ta đưa phương án chọn tầng mặt cho thích hợp Trong kết cấu áo đường tầng mặt đắt tiền nên sử dụng phải thiết kế cho lớp tầng mặt có chiều dày tối thiểu theo điều kiện mun đàn hồi chung (Ech) kết cấu áo đường.Đối với tầng móng phải tận dụng vật liệu đòa phương Chất lượng bề mặt áo đường mềm tốt chi phí vận doanh giảm thời hạn đònh kỳ sửa chữa vừa trình khai thác tăng lên SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ Thiết kế kết cấu áo đường theo Quy trình thiết kế áo đường mềm theo tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 III Loại tầng mặt mô đun đàn hồi yêu cầu kết cấu áo đường: Loại tầng mặt kết cấu áo đường: Theo 22TCN 211-06 với đường cấp III loại tầng mặt cấp cao A1 Mô đun đàn hồi yêu cầu mặt đường: Theo 22TCN 211-06 tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn qui đònh trục đơn ôtô có trọng lượng 100 kN tất loại áo đường mềm đường ôtô cấp thuộc mạng lưới chung Lưu lượng xe chạy năm tương lai 1625xe/ng.đ Tải trọng trục tính toán P = 100KN, áp lực tính toán lên mặt đường p = 0.6 Mpa, đường kính vệt bánh xe D = 33 cm + p lực tính toán lên mặt đường: + Đường kính vệt bánh: Trọng lượng Số Loại xe trục Pi (kN) trục Trục Trục sau trước sau Xe Xe tải 24.3 58.5 trụcï Xe buýt 35.5 80 nhỏ Xe tải 45 100 trục p = 0.6 MPa D = 33cm Số bánh Khoảng cụm cách bánh trục trục Lượng xe ni xe/ngđ 244 Cụm bánh đôi 585 Cụm bánh đôi 487 Cụm bánh đôi >3 309 Tính số trục xe qui đổi trục tiêu chuẩn 100kN 4.4  P  N = ∑ c1 c2 n i  i ÷ I =1  100  k c1: Hệ số số trục c1 = + 1.2(m − 1) m: Số trục cụm trục i c2: Hệ số xét đến tác dụng số bánh xe cụm bánh c2 =6.4 cho cụm bánh có bánh SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ c2 =1 cho cụm bánh có hai bánh (cụm bánh đôi) Vì tải trọng trục 25kN(2.5T) nên không xét đến qui đổi Vì khoảng cách trục sau >3m nên việc chuyển đổi thực riêng trục, tức c1 = Khi khoảng cách trục nên ta có: 0.12 H ⇒ β = 1.114 ×  ÷ D = 1.114 × ( 2.242 ) 0.12 = 1.2274 ⇒ E dc = β× E tbi = 1.2274 × 287.47 = 352.84(Mpa) tb c/ Tính toán Ech kết cấu: H = 2.242 >2 nên tra bảng 3-1 mà phải tính D toán công thức F-1 phục lục F 22TCN 211-06 để tính E ch: Từ tỉ số: SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG 1.05 × E0 E 1+ E1 Ech −0.67 H E  1+ 4×  ÷ ×  ÷  D   E1  + GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ E0 E1 dc Ta có E0= 41.2 Mpa; E1= E tb = 352.84 Mpa ⇒ E ch = 182.22 Mpa Thực tế công thức F-1 có độ sai lệch so với toán đồ 3-1 Bằng thực tế E0 kiểm nghiệm với E =0.1168 ta có độ sai lệch khoảng 8% nên: ⇒ E ch = 182.22 + 182.22 × 8% = 196.8 Mpa dv d/ Kiểm toán điều kiện: Ech ≥ K cd E yc Vì đường cấp III, xe nên theo bảng 3.3, chọn độ tin cậy thiết kế 0.9, dv theo bảng 3.2 xác đònh hệ số cường độ K cd =1.1 Kết nghiệm toán: dv Ech= 196.8 Mpa > K cd × E yc = 1.1 ×178.6 = 196.46 Mpa Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt đất: a/ Tính Etb lớp kết cấu: E h Ei hi H tb E tb t = i +1 k = i +1 Lớp kết cấu Ei hi (MPa) (cm) (cm) (Mpa) CPĐD loại II 250 CPĐD loại I 300 300 = 1.2 250 28 250 250 = 0.92 271.84 BTN nhựa chặt loại I hạt trung BTN nhựa chặt loại I hạt mòn 300 34 300 = 1.11 269.58 34 250 28 = 0.824 34 62 271.84 7 = 0.113 62 69 269.58 5 = 0.072 69 74 271.56 Xét hệ số điều chỉnh β: Tỉ số bề dày kết cấu áo đường kích thước vệt bánh xe: H 74 = = 2.242 D 33 SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG 0.12 H ⇒ β = 1.114 ×  ÷ D = 1.114 × ( 2.242 ) GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ 0.12 = 1.2274 ⇒ E dc = β × E tbi = 1.2274 × 271.56 = 333.3(Mpa) tb b/ Xác đònh ứng suất cắt hoạt động tải tọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây đất Tax : E 333.3 H 74 = 8.09 = = 2.242 tb = E0 41.2 D 33 Với góc nội ma sát đất ϕ = 22.8 T Tra toán đồ hình 3.3 ta ax = 0.0104 p ⇒ Tax= 0.0104 x 0.6 = 0.00624 Mpa c/ Xác đònh ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất Tav Tra toán đồ hình 3.4 ta Tav =-0.0015 d/ Trò số lực dính tính toán đất C tt Ctt= c k1.k2.k3 c : lực dính tính toán đất c =0.0304 k1 : hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt đất chòu tải trọng động gây giao động k1 =0.6 với kết cấu áo đường cho phần xe chạy k : hệ số xét đến yếu tố tạo làm việc không đồng kết cấu, yếu tố ảnh hưởng nhiều lưu lượng xe chạy lớn Do k xác đònh tuỳ thuộc vào số trục xe qui đổi mà kết cấu phải chòu đựng ngày đêm Tra bảng 3.8 ta k =0.8 k : hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt đất điều kiện chúng làm việc kết cấu khác với mẫu thử, hệ số xét đến khác biệt điều kiện tiếp xúc thực tế lớp kết cấu áo đường với đất so với điều kiện xem chúng dính kết chặt Trò số xác đònh tuỳ thuộc loại đất khu vực tác dụng đường Đối với đất dính k =1.5 Vậy Ctt = 0.0304 x 0.6 x 0.8 x 1.5 = 0.022 MPa Ctt e/ Kiểm toán điều kiện: Tax + Tav ≤ tr k cd Với đường cấp III, độ tin cậy yêu cầu 0.9 theo bảng 3.7: kcd =0.94 C 0.022 Tax + Tav = 0.00624 − 0.0015 = 0.00474Mpa ≤ trtt = = 0.0234Mpa 0.94 k cd tr SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt đất nhựa: Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn lớp bê tông a/ Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tông nhựa: - Đối với bê tông nhựa lớp dưới: Qui đổi lớp bê tông nhựa lớp: h1 = 12cm E1 = 1600 × + 1800 × = 1683.33Mpa 7+5 Trò số Etb lớp cấp phối đá dăm I cấp phối đá dăm II Etb = 271.84 Mpa (tính bảng phía dưới) với bề dày lớp H = 62 cm trò số phải xét đến hệ số điều chỉnh β : H 62 = = 1.88 D 33 Tra bảng 3.6 β = 1.204 ⇒ E dc = β × E tbi = 1.204 × 271.84 = 327.34(Mpa) tb Với E0 41.2 = = 0.126 dc E tb 327.34 Tra toán đồ hình 3.1 E chm = 0.542 Edc tb ⇒ E chm = 0.542 × 327.34 = 177.42Mpa σ ku : ứng suất kéo uống đơn vò đáy lớp bê tông nhựa lớp cách tra toán đồ hình 3.5 với: E1 1683.33 H1 12 = = 9.49 = = 0.364 E chm 177.42 D 33 Tra toán đồ σ ku =1.74 k b : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính toán bánh đơn hay bánh đôi Khi kiểm tra với cụm bánh đôi trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn k b =0.85 Ứng suất kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối σ ku = σ ku p.k b = 1.74 × 0.6 × 0.85 = 0.8874Mpa SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG - GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ Đối với bê tông nhựa lớp trên: h1 = 5cm E1 = 1800Mpa Ei Lớp kết cấu t= E i +1 Ei hi CPĐD loại II (MPa) 250 CPĐD loại I 300 300 = 1.2 250 28 1600 1600 = 5.89 271.84 BTN nhựa chặt loại I hạt trung (cm) 34 k= h i +1 hi 28 = 0.824 34 = 0.11 62 H tb E tb (cm) 34 (Mpa) 250 62 271.84 69 344.18 Trò số Etb lớp Etb = 344.18 Mpa với bề dày lớp H=69 cm trò số phải xét đến hệ số điều chỉnh β : Từ tỉ số: H 69 = = 2.09 >2 D 33  = 1.114x(H/D)0.12=1.217 ⇒ E dctb = β × E tbi = 1.217 × 344.18 = 418.87(Mpa) H = 2.09 >2 nên tra bảng 3-1 mà phải tính D toán công thức F-1 phục lục F 22TCN 211-06 để tính E ch: Từ tỉ số: Ech 1.05 × E0 E 1+ E1 −0.67 H E  1+ 4×  ÷ ×  ÷  D   E1  + E0 E1 dc Ta có E0= 41.2 Mpa; E1= E tb = 418.87Mpa ⇒ E ch = 198.52 Mpa Thực tế công thức F-1 có độ sai lệch so với toán đồ 3-1 Bằng thực tế E0 kiểm nghiệm với E =0.098 ta có độ sai lệch khoảng 8% nên: ⇒ E chm = 198.52 + 198.52 × 8% = 214.4 Mpa σ ku : ứng suất kéo uống đơn vò đáy lớp bê tông nhựa lớp cách tra toán đồ hình 3-5 với: SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ E1 1800 H1 = = 8.4 = = 0.152 E chm 214.4 D 33 Tra toán đồ σ ku =1.9 k b : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính toán bánh đơn hay bánh đôi Khi kiểm tra với cụm bánh đôi trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn k b =0.85 Ứng suất kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối σ ku = σ ku p.k b = 1.9 × 0.6 × 0.85 = 0.969Mpa b/ Kiểm toán theo điều kiện chòu kéo uốn đáy lớp bê tông nhựa: σ ku ≤ R ttku ku K cd K cdku : hệ số cường đo chòu kéo uốn tuỳ thuộc vào độ tin cậy thiết kế K cdku =0.94 tra bảng 3.7 cho trường hợp đøng cấp III ứng với đô tin cậy 0.9 Rttku : cường độ chòu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa Rttku = k1.k Rku Rku : cường độ chòu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính toán k1 : hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu bò mỏi tác dụng tải trọng trùng phục.Đối với vật liệu bê tông nhựa: 11,11 11,11 k1 = N 0,22 = 1.85.106  0,22 = 0.464 e   k : hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân khí hậu thời tiết Với bê tông nhựa chặt loại I k =1 Cường độ chòu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa lớp dưới: Rttku = k1.k Rku = 0.464 x x = 0.928 MPa Cường độ chòu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa lớp trên: Rttku = k1.k Rku = 0.464 x x 2.8 = 1.299 MPa Kiểm toán: Với lớp bê tông nhựa lớp dưới: σ ku = 0.8874 MPa < 0.928 =0,987 MPa 0.94 Với lớp bê tông nhựa lớp trên: SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ 1.299 =1.382 MPa 0.94 σ ku = 0.969 MPa < Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn lớp bê tông nhựa Kết luận: Các kết kiểm toán theo trình tự tính toán cho thấy kết cấu dự kiến đẩm bảo tất điều kiện cường độ, chấp nhận làm kết cấu thiết kế VI Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đường phương án II: Các đặc trưng tính toán lớp kết cấu: Lớp kết cấu ( từ lên) Bề dày - Đất lẫn sỏi sạn độ ẩm tương đối tính toán 0.62 - Cấp phối đá dăm loại II Mun E (Mpa) Độ Kéo Trượt võng uốn Rku (Mpa) 41.2 30 250 15 600 600 600 0.8 - Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung 350 250 1600 2.0 - Bê tông nhựa chặt loại I hạt mòn 420 300 1800 2.8 - Đá dăm gia cố xi măng 6% (Cường độ chòu nén tuổi 28 ngày ≥ 4Mpa) ϕ c (Mpa) (độ) 0,0304 22.8 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: a/ Chuyển hệ nhiều lớp hệ hai lớp cách đổi kết cấu áo đường hai lớp từ lên theo công thức:  + kt1/  E = Ei  ÷  1+ k  dh tb Với: k= h i +1 E i +1 t = hi Ei Kết tính đổi theo bảng: E Ei t = i +1 Lớp kết cấu Ei (MPa) CPĐD loại II 250 SVTH:MAI VĂN QUYỀN hi (cm) 30 k= h i +1 hi H tb E tb (cm) (Mpa) 30 250 Trang 72 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG Đá gia cố xi măng 6% BTN nhựa chặt loại I hạt trung BTN nhựa chặt loại I hạt mòn GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ 600 600 = 2.4 250 15 15 = 0.5 30 350 350 = 1.02 344.65 7 = 0.156 52 45 345.57 420 420 = 1.215 345.57 5 = 0.096 52 351.7 45 57 344.65 b/ Xét hệ số điều chỉnh β: Tỉ số bề dày kết cấu áo đường kích thước vệt bánh xe: H 57 = = 1.73 D 33 Tra bảng 3.6 β = 1.196 ⇒ E tttb = β × E itb = 1.196 × 351.7 = 420.7(Mpa) c/ Tra toán đồ 3.1 để xác đònh Ech mặt đường: Từ tỉ số: H = 1.73 , D Ta xác đònh được: E0 41.2 = 0.098 dc = E tb 420.7 E ch = 0.468 E dc tb ⇒ E ch = 0.468 × 420.7 = 196.89 Mpa dv d/ Kiểm toán điều kiện: Ech ≥ K cd E yc Vì đường cấp III, xe nên theo bảng 3.3, chọn độ tin cậy thiết kế 0.9, dv theo bảng 3.2 xác đònh hệ số cường độ K cd =1,1 Kết nghiệm toán: dv Ech= 196.89 Mpa > K cd × E yc = 1.1 × 178.6 = 196.46 Mpa Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt đất: a/ Tính E tb lớp kết cấu: Lớp kết cấu CPĐD loại II Ei (((MPa) 250 SVTH:MAI VĂN QUYỀN t= E i +1 Ei hi (cm) 30 k= h i +1 hi H tb E tb (cm) 30 (Mpa) 250 Trang 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG Đá gia cố xi măng 600 6% BTN nhựa chặt loại I 250 hạt trung BTN nhựa chặt loại I 300 hạt mòn GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ 600 = 2.4 250 15 15 = 0.5 30 45 344.65 250 = 0.725 344.65 7 = 0.156 45 52 330.66 300 = 0.907 330.66 5 = 0.096 52 57 327.89 Xét hệ số điều chỉnh β: Tỉ số bề dày kết cấu áo đường kích thước vệt bánh xe: H 57 = = 1.73 D 33 Tra bảng 3.6 β = 1.196 ⇒ Edctb = β × E itb = 1.196 × 327.89 = 392.156(Mpa) b/ Xác đònh ứng suất cắt hoạt động tải tọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây đất Tax : E 392.156 H 57 = 9.52 = = 1.73 tb = E0 41.2 D 33 Với góc nội ma sát đất ϕ = 22.8 T Tra toán đồ hình 3.3 ta ax = 0.0145 p ⇒ Tax= 0.0145 x 0.6 = 0.0087 Mpa c/ Xác đònh ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất Tav Tra toán đồ hình 3.4 ta Tav =-0.0011 d/ Trò số lực dính tính toán đất C tt Ctt= c k1.k2.k3 c : lực dính tính toán đất c =0.0304 k1 : hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt đất chòu tải trọng động gây giao động k1 =0.6 với kết cấu áo đường cho phần xe chạy k : hệ số xét đến yếu tố tạo làm việc không đồng kết cấu, yếu tố ảnh hưởng nhiều lưu lượng xe chạy lớn Do k xác đònh tuỳ thuộc vào số trục xe qui đổi mà kết cấu phải chòu đựng ngày đêm Tra bảng 3.8 ta k =0.8 k : hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt đất điều kiện chúng làm việc kết cấu khác với mẫu thử, hệ số xét đến khác biệt điều kiện tiếp xúc thực tế lớp kết cấu áo đường với đất SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ so với điều kiện xem chúng dính kết chặt Trò số xác đònh tuỳ thuộc loại đất khu vực tác dụng đường Đối với đất dính k =1.5 Vậy Ctt = 0.0304 x 0.6 x 0.8 x 1.5 = 0.022 MPa Ctt e/ Kiểm toán điều kiện: Tax + Tav ≤ tr k cd Với đường cấp II, độ tin cậy yêu cầu 0.9 theo bảng 3.7: kcd =0.94 C 0.022 Tax + Tav = 0.0087 − 0.0011 = 0.0076Mpa ≤ trtt = = 0.0234Mpa 0.94 k cd tr Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt đất Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn lớp bê tông nhựa đá gia cố xi măng: a/ Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tông nhựa: - Đối với bê tông nhựa lớp dưới: Qui đổi lớp bê tông nhựa lớp: h1 = 12cm E1 = 1600 × + 1800 × = 1683.33Mpa 7+5 Quy đổi lớp cấp phối đá dăm đá gia cố xi măng: Lớp kết cấu CPĐD loại II Đá gia cố xi măng 6% Ei (((MPa) 250 600 t= E i +1 Ei 600 = 2.4 250 hi (cm) 30 15 k= h i +1 hi 15 = 0.5 30 H tb E tb (cm) 30 (Mpa) 250 45 344.65 Trò số Etb cấp phối đá dăm II đá gia cố xi măng Etb = 344.65 Mpa (tính bảng phía dưới) với bề dày lớp H = 45cm trò số phải xét đến hệ số điều chỉnh β : H 45 = = 1.364 D 33 Tra bảng 3.6 β = 1.155 ⇒ E dctb = β × E tbi = 1.155 × 344.65 = 398.1(Mpa) Với E0 41.2 = = 0.1035 dc E tb 398.1 SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG Tra toán đồ hình 3.1 GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ E chm = 0.415 Edc tb ⇒ E chm = 0.415 × 398.1 = 165.21Mpa σ ku : ứng suất kéo uống đơn vò đáy lớp bê tông nhựa lớp cách tra toán đồ hình 3.5 với: E1 1683.33 H1 12 = = 10.19 = = 0.364 E chm 165.21 D 33 Tra toán đồ σ ku =1.7 k b : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính toán bánh đơn hay bánh đôi Khi kiểm tra với cụm bánh đôi trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn k b =0.85 Ứng suất kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối σ ku = σ ku p.k b = 1.7 × 0.6 × 0.85 = 0.867Mpa - Đối với bê tông nhựa lớp trên: h1 = 5cm , E1 = 1800Mpa Lớp kết cấu CPĐD loại II Đá gia cố xi măng BTN nhựa chặt loại I hạt trung Ei t= (MPa) 250 600 1600 E i +1 Ei hi 2.4 (cm) 30 15 4.64 h i +1 hi H tb E tb 0.5 (cm) 30 45 (Mpa) 250 344.65 0.156 52 446.5 k= Trò số E tb lớp E tb = 446.5 Mpa với bề dày lớp H = 52 cm trò số phải xét đến hệ số điều chỉnh β : H 52 = = 1.576 D 33 Tra bảng 3.6 β = 1.184 ⇒ E dctb = β × E tbi = 1.184 × 446.5 = 528.69(Mpa) Với E0 41.2 = = 0.078 dc E tb 528.69 Tra toán đồ hình 3.1 SVTH:MAI VĂN QUYỀN E chm = 0.396 Edc tb Trang 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ ⇒ E chm = 0.396 × 528.69 = 209.36Mpa σ ku : ứng suất kéo uống đơn vò đáy lớp bê tông nhựa lớp cách tra toán đồ hình 3.5 với: E1 1800 H1 = = 8.6 = = 0.152 E chm 209.36 D 33 Tra toán đồ σ ku =1.87 Ứng suất kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối σ ku = σ ku p.k b = 1.87 × 0.6 × 0.85 = 0.9537Mpa b/ Kiểm toán theo điều kiện chòu kéo uốn đáy lớp bê tông nhựa: R ttku σ ku ≤ ku K cd K cdku : hệ số cường đo chòu kéo uốn tuỳ thuộc vào độ tin cậy thiết kế ku K cd =0.94 tra bảng 3.7 cho trường hợp đøng cấp III ứng với đô tin cậy 0.9 R ttku : cường độ chòu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa R ttku = k1 k R ku R ku : cường độ chòu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính toán k1 : hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu bò mỏi tác dụng tải trọng trùng phục.Đối với vật liệu bê tông nhựa: 11,11 11,11 k1 = N 0,22 = 1.85.106  0,22 = 0.464 e   k : hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân khí hậu thời tiết Với bê tông nhựa chặt loại I, k =1 Cường độ chòu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa lớp dưới: R ttku = k1 k R ku = 0.464 x x = 0,928 MPa Cường độ chòu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa lớp trên: R ttku = k1 k R ku = 0.464 x x 2.8 = 1.2992 MPa Kiểm toán: Với lớp bê tông nhựa lớp dưới: σ ku = 0,867 MPa < 0.928 =0,987 MPa 0.94 Với lớp bê tông nhựa lớp trên: SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG σ ku = 0.9537 MPa < GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ 1.2992 =1.382 MPa 0.94 Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn lớp bê tông nhựa c/ Kiểm tra điều kiệm chòu kéo uốn đáy lớp móng đá gia cố xi măng: Đổi lớp phía kể từ mặt lớp đá gia cố xi măng trở lên lớp ta có: h1 = 5+7 = 12cm E1 = 1600 × + 1800 × = 1683.33Mpa 7+5 m Tính Ech lớp phía lớp đá gia cố xi măng E =250 Mpa H=30 cm (của lớp cấp phối đá dăm) Với E 41.2 H 30 = 0.1648 = = 0.909 dc0 = E tb 250 D 33 Tra toán đồ hình 3.1 E chm = 0.411 Edc tb ⇒ E chm = 0.411× 250 = 102.75Mpa σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vò đáy lớp đá gia cố xi măng cách tra toán đồ hình 3.6 với: H1 15 + + = = 0.818 D 33 E1 1683.33 = = 2.806 E2 600 E2 600 = = 5.84 E3 102.75 Tra toán đồ σ ku =0.41 Ứng suất kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối σ ku = σ ku p.k b = 0.41× 0.6 × 0.85 = 0.209Mpa Kiểm toán theo điều kiện chòu kéo uốn đáy lớp đá gia cố xi măng: σ ku ≤ R ttku ku K cd Rttku : cường độ chòu kéo uốn tính toán lớp bê tông nhựa Rttku = k1.k Rku SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ k1 : hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu bò mỏi tác dụng tải trọng trùng phục.Đối với vật liệu đá gia cố xi măng: 2.86 2.86 k1 = N 0,11 = (1.85.106 )0,11 = 0.585 e k : hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân shậu thời tiết Với đá gia cố xi măng: k =1 Cường độ chòu kéo uốn tính toán lớp đá gia cố xi măng: Rttku = k1.k Rku =0.585x x 0.8 = 0,468 MPa Như vậy: σ ku = 0.209 MPa < Rttku 0.468 = =0.498 MPa K cdku 0.94 Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn lớp đá gia cố xi măng Kết luận: Các kết kiểm toán theo trình tự tính toán cho thấy kết cấu dự kiến đẩm bảo tất điều kiện cường độ, chấp nhận làm kết cấu thiết kế VII So sánh chọn lựa hai phương án áo đường: Cả hai phương án tuyến có số liệu đầu vào giống điều kiện đòa chất, khí hậu, thuỷ văn lưu lượng xe thiết kế nên bước thiết kế ta chọn phương án áo đường để sử dụng chung cho hai phương án tuyến Vì ta so sánh hai phương án áo đường chiều dài tuyến km đường Xác đònh chi phí xây dựng mặt đường: Phân tích đơn giá theo hạng mục công việc:  Mã hiệu Thành phần chi phí Đơn Định vị mức Đơn giá (ĐM) AD CPĐD loại 11212 Vật liệu 100m3 Vật liệu Thành tiền Nhân công 14,445,518 179,182 Máy 1,179,496.5 m3 142 Nhân công 4/7 công 3.9 Máy ủi 110CV ca 0.42 937,087 393,576.54 Máy san 110CV ca 0.08 817,979 65,438.32 SVTH:MAI VĂN QUYỀN 14,445,518 179,182 Trang 79 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG Mã hiệu Thành phần chi phí GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ Đơn Định vị mức Đơn giá (ĐM) AD Máy Máy lu rung 25T Máy lu bánh lốp 16T Máy lu 10T ca ca ca 0.21 0.34 0.21 1,538,836 604,875 404,491 323,155.56 205,657.5 84,943.11 Ô tô tưới nước m3 ca 0.21 480,273 100,857.33 Máy khác % CPĐD loại 100m 11222 Vật liệu Nhân công 4/7 0.5 5,868.14 14,445,518 202,154 1,153,131.61 m công 142 4.4 Máy rải 50-60m /h ca 0.21 1,830,434 384,391.14 Máy lu rung 25T ca 0.21 1,538,836 323,155.56 Máy lu bánh lốp 16T ca 0.42 604,875 254,047.5 Máy lu 10T ca 0.21 404,491 84,943.11 ca ca 0.21 0.5 480,273 100,857.33 5,736.97 Ô tô tưới nước m Máy khác AD Vật liệu Thành tiền Nhân công 14,445,518 202,154 Đá dăm gia cố XM 6% 100m2 22,860,817 1,332,376 2,964,287.595 Cấp phối đá dăm m2 Xi măng kg Vật liệu khác % Nhân công 4/7 công Trạm trộn ca Máy ủi 110CV ca Máy lu 8.5T ca Máy đầm bánh lốp 16T ca Máy san 110CV ca Máy khác % BTNC loại I hạt trung 100m2 1.42 10,172,900 14,445,518 9902 827 8,188,954 226,344.7 29 1,332,376 0.51 2,047,057 1,043,999.07 0.95 937,087 890,232.65 0.245 353,953 86,718.485 0.37 734,405 271,729.85 0.75 817,979 613,484.25 58,123.29 8,341,000 19 8,341,000 23226 Vật liệu m2 Nhân công 4/7 công 2.92 Máy rải 130-140CV ca 0.0695 2,601,798 Máy lu 10T ca 0.12 404,491 Máy đầm báh lốp 16T ca 0.064 604,875 Máy khác % BTNC loại I AD hạt mòn 100m2 6,543,000 23234 Vật liệu Nhân công 4/7 Máy rải 130-140CV SVTH:MAI VĂN QUYỀN 14.54 6,543,000 m công 2.22 ca 0.0504 2,601,798 134,156 273,437.4 134,156 180,824.96 48,538.92 38,712 5,361.52 101,996 222,749.17 101,996 131,130.62 Trang 80 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG Mã hiệu Thành phần chi phí GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ Đơn giá Đơn Định vị mức (ĐM) Máy lu 10T Máy đầm báh lốp 16T ca ca 0.12 0.064 Máy khác % Vật liệu Thành tiền Nhân công 404,491 604,875 Máy 48,538.92 38,712 4,367.63 So sánh chọn phương án áo đường đưa vào thi công  Đònh mức Hạng mục công việc Đơn vị Khối Lượng Đơn giá Phương án I Thành tiền 1,524,839,406 AD11212 Cấp phối đá dăm loại m3 2040 158041.97 322,405,618.8 AD11222 Cấp phối đá dăm loại m3 1680 158008.04 265,453,507.2 AD23226 Bê tông nhựa hạt trung m 6000 87485.93 524,915,580 AD23234 Bê tông nhựa hạt mòn m 6000 68677.45 412,064,700 Phương án II 1,446,851,107 AD11222 Cấp phối đá dăm loại m3 1680 158,008.04 AD23226 Đá dăm gia cố XM 6% Bê tông nhựa hạt trung m3 m2 900 6000 271574.8 87,485.93 265,453,507.2 244,417,320 524,915,580 AD23234 Bê tông nhựa hạt mòn m2 6000 68,677.45 412,064,700 Cả hai phương án đảm bảo điều kiện chòu lực, phù hợp với khu vực tuyến qua, phương án II tiết kiệm nhiên phương án I thi công đơn giản tận dụng vật liệu có đòa phương Kiến nghò chọn phương án I VIII Thiết kế kết cấu lề đường gia cố Dựa vào mức tăng xe hàng năm, tương lai tuyến xẽ mở rộng thêm nên chọn cấu tạo lớp lề gia cố giống kết cấu đường SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 81 [...]... liệu Nhân công 4/7 0 .5 5,868.14 14,4 45, 518 202, 154 3 1, 1 53 , 131 .61 m công 142 4.4 3 Máy rải 50 -60m /h ca 0.21 1, 830 , 434 38 4 ,39 1.14 Máy lu rung 25T ca 0.21 1 , 53 8, 836 32 3, 155 .56 Máy lu bánh lốp 16T ca 0.42 604,8 75 254 ,047 .5 Máy lu 10T ca 0.21 404,491 84,9 43. 11 ca ca 0.21 0 .5 480,2 73 100, 857 .33 5, 736 .97 3 Ô tô tưới nước 5 m Máy khác AD Vật liệu Thành tiền Nhân công 3 14,4 45, 518 202, 154 Đá dăm gia cố XM... TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG Đá gia cố xi măng 6% BTN nhựa chặt loại I hạt trung BTN nhựa chặt loại I hạt mòn GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ 600 600 = 2.4 250 15 15 = 0 .5 30 35 0 35 0 = 1.02 34 4. 65 7 7 = 0. 156 52 45 3 45. 57 420 420 = 1.2 15 3 45. 57 5 5 = 0.096 52 35 1 .7 45 57 34 4. 65 b/ Xét hệ số điều chỉnh β: Tỉ số giữa bề dày kết cấu áo đường và kích thước vệt bánh xe: H 57 = = 1. 73 D 33 Tra bảng 3. 6 được β = 1.196... chặt loại I 30 0 hạt mòn GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ 600 = 2.4 250 15 15 = 0 .5 30 45 34 4. 65 250 = 0.7 25 34 4. 65 7 7 = 0. 156 45 52 33 0.66 30 0 = 0.907 33 0.66 5 5 = 0.096 52 57 32 7.89 Xét hệ số điều chỉnh β: Tỉ số giữa bề dày kết cấu áo đường và kích thước vệt bánh xe: H 57 = = 1. 73 D 33 Tra bảng 3. 6 được β = 1.196 ⇒ Edctb = β × E itb = 1.196 × 32 7.89 = 39 2. 156 (Mpa) b/ Xác đònh ứng suất cắt hoạt động do tải... 1 ,33 2 ,37 6 2,964,287 .59 5 Cấp phối đá dăm m2 Xi măng kg Vật liệu khác % Nhân công 4/7 công Trạm trộn ca Máy ủi 110CV ca Máy lu 8.5T ca Máy đầm bánh lốp 16T ca Máy san 110CV ca Máy khác % BTNC loại I hạt trung 100m2 1.42 10,172,900 14,4 45, 518 9902 827 8,188, 954 1 226 ,34 4.7 29 1 ,33 2 ,37 6 0 .51 2,047, 057 1,0 43, 999.07 0. 95 937 ,087 890, 232 . 65 0.2 45 35 3 , 9 53 86,718.4 85 0 .37 734 ,4 05 271,729. 85 0. 75 817,979 6 13, 484. 25. .. 0.42 937 ,087 39 3 ,57 6 .54 Máy san 110CV ca 0.08 817,979 65, 438 .32 SVTH:MAI VĂN QUYỀN 14,4 45, 518 179,182 Trang 79 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG Mã hiệu Thành phần chi phí GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ Đơn Định vị mức Đơn giá (ĐM) AD Máy Máy lu rung 25T Máy lu bánh lốp 16T Máy lu 10T ca ca ca 0.21 0 .34 0.21 1 , 53 8, 836 604,8 75 404,491 32 3, 155 .56 2 05, 657 .5 84,9 43. 11 Ô tô tưới nước 5 m3 ca 0.21 480,2 73 100, 857 .33 ... tiền 1 ,52 4, 839 ,406 AD11212 Cấp phối đá dăm loại 2 m3 2040 158 041.97 32 2,4 05, 618.8 AD11222 Cấp phối đá dăm loại 1 m3 1680 158 008.04 2 65, 4 53 ,50 7.2 AD 232 26 Bê tông nhựa hạt trung m 2 6000 874 85. 93 52 4,9 15, 580 AD 232 34 Bê tông nhựa hạt mòn m 2 6000 68677. 45 412,064,700 Phương án II 1,446, 851 ,107 AD11222 Cấp phối đá dăm loại 2 m3 1680 158 ,008.04 AD 232 26 Đá dăm gia cố XM 6% Bê tông nhựa hạt trung m3 m2 900... 6 13, 484. 25 2 58 ,1 23. 29 8 ,34 1,000 19 8 ,34 1,000 232 26 Vật liệu m2 Nhân công 4/7 công 2.92 Máy rải 130 -140CV ca 0.06 95 2,601,798 Máy lu 10T ca 0.12 404,491 Máy đầm báh lốp 16T ca 0.064 604,8 75 Máy khác % 2 BTNC loại I AD hạt mòn 100m2 6 ,54 3, 000 232 34 Vật liệu Nhân công 4/7 Máy rải 130 -140CV SVTH:MAI VĂN QUYỀN 14 .54 6 ,54 3, 000 m công 2.22 ca 0. 050 4 2,601,798 134 , 156 2 73, 437 .4 134 , 156 180,824.96 48 , 53 8.92 38 ,712... : H 45 = = 1 .36 4 D 33 Tra bảng 3. 6 được β = 1. 155 ⇒ E dctb = β × E tbi = 1. 155 × 34 4. 65 = 39 8.1(Mpa) Với E0 41.2 = = 0.10 35 dc E tb 39 8.1 SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG Tra toán đồ hình 3. 1 được GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ E chm = 0.4 15 Edc tb ⇒ E chm = 0.4 15 × 39 8.1 = 1 65. 21Mpa σ ku : ứng suất kéo uống đơn vò ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dưới bằng cách tra toán đồ hình 3 .5 với:... 1600 × 7 + 1800 × 5 = 16 83. 33Mpa 7 +5 Quy đổi 2 lớp cấp phối đá dăm và đá gia cố xi măng: Lớp kết cấu CPĐD loại II Đá gia cố xi măng 6% Ei (((MPa) 250 600 t= E i +1 Ei 600 = 2.4 250 hi (cm) 30 15 k= h i +1 hi 15 = 0 .5 30 H tb E tb (cm) 30 (Mpa) 250 45 34 4. 65 Trò số Etb của 2 cấp phối đá dăm II và đá gia cố xi măng là Etb = 34 4. 65 Mpa (tính ở bảng phía dưới) với bề dày 2 lớp này là H = 45cm trò số này còn... gia cố xi măng thì E = 250 Mpa và H =30 cm (của lớp cấp phối đá dăm) Với E 41.2 H 30 = 0.1648 = = 0.909 và dc0 = E tb 250 D 33 Tra toán đồ hình 3. 1 được E chm = 0.411 Edc tb ⇒ E chm = 0.411× 250 = 102.75Mpa σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vò ở đáy lớp đá gia cố xi măng bằng cách tra toán đồ hình 3. 6 với: H1 15 + 7 + 5 = = 0.818 D 33 E1 16 83. 33 = = 2.806 E2 600 E2 600 = = 5. 84 E3 102. 75 Tra toán đồ được σ ku