Thiết kế đường miền núi đại học bách khoa thành phố hồ chí minh

Trang 1

_ CHUONG7

THIET KE KET CAU AO DUONG MEM 7.1 QUY DINH CHUNG:

7.1.1 Cau tao:

Cấu tạo áo đường mềm hoàn chỉnh gồm co tang mat va tang mong, mdi tang co thé

có nhiều lớp

Tầng mặt ở trên chịu tác dụng trực tiếp của xe (lực thắng đứng và lực ngang) và tác dụng của các nhân tố tự nhiên (nang, mưa, nhiệt độ, .) Tang mat phai du bén trong suốt

thời kỳ sử dụng, phải bằng phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm nước, chống được biến

dạng dẻo ở nhiệt độ cao, chống được nứt, chống bong bật, phải có khả năng chịu bào mòn

tốt, và đảm bảo yêu cầu vệ sinh

Tầng móng ở dưới có tác dụng phân bố ứng suất do tải trọng xe xuống nền đường

Vật liệu tầng móng có thể dùng loại rời rạc nhưng phải bảo đám độ cứng nhất định và có

thể có cường độ giảm dân theo chiều sâu

7.1.2 Các yêu cầu cơ bản:

Tuyến đường được xây dựng vừa phải đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật vừa phải đảm

bảo các yêu cầu kinh tế trong đầu tư lẫn trong quá trình khai thác

Vật liệu sử dụng ở tầng mặt là loại vật liệu đắt tiền nên khi thiết kế cần phải tính tốn sao cho chiều dày các lớp là nhỏ nhất mà vẫn bảo đảm các yêu cầu kĩ thuật

Đối với tầng móng, có thể bó trí nhiều lớp khác nhau với loại có cường độ thấp hơn ở

dưới Ta có thể tận dụng vật liệu sẵn có ở địa phương

7.2 CHỌN LOẠI TANG MAT :

Theo 22 TCN 211-06 Bang 2-1 trang 110, voi thời hạn thiết kế 15 năm, cấp thiết kế

của đường là cấp III thì ta chon tang mat 1a cap cao Al

7.3 TINH SO TRUC XE TINH TOAN: 7.3.1 Số liệu ban đầu:

e Thời gian khai thác :l5 năm e Thành phần xe chạy:

P% | No(xe/ng.d) Loai xe Ký hiệu xe x phân

0

Xe gan may 5

Xe con M - 21 10

Xe tai nhe GaZ - 51A 13

S6 1050 Xe tai vira Zil - 130 32

Xe tải nặng | MaZ - 500 21

Xe tai 3 trục | KraZ - 257 10 Xe buytlén | Zil- 127 9

Lưu lượng xe cuối thời kỳ khai thác: N, = Nox(1+P)'”"

NÑ.= 1050x(1+5.6%)'* =2253 (Xe/ng.d)

(xem muc 2.1 )

Trang 2

sau sau sau (m) |chay p(%)| (xe/ngd) Trước| Sau

Xe may 5 113

Xe con M — 21 8.976 | 9.418 | 1 | Cum banh don 10 225 Xe tải nhẹ 2 trục GAZ — 51A |15.696|36.788| 1 Cum banh déi 13 293 Xe tai vira 2 truc ZIL—130 |25.261|68.180[ 1 Cum banh déi 32 721 Xe tải nặng 2 trục MAZ — 500|41.447|98.100| 1 Cụm bánh đôi 21 473 Xe tải loại 3 trục KRAZ - 257 |45.837|91.000[ 2 | Cụm bánh đôi 1.4 10 225

Xe buýt lớn ZIL-127 47.775|79.755| 1 | Cụm bánh đôi ~ 9 203

Tổng 100 2253

* Loại xe tải nặng 3 trục KRAZ— 257 có các chỉ tiêu sau: Khoảng cách giữa 2 trụcsau 1.4m

Áp lực vệt bánh xe

Đường kính vệt bánh xe

Trọng lượng xe có hàng

Từ đó, ta tính được tải trọng trục trước và trục sau như sau:

Trục trước: Ptrucruoc PT— P¿ucsau = 227.837 — 2 x 91.00 = 45.837 kN

7.3.2 Tính số trục xe quy đỗi về trục tiêu chuẩn 100KN :

Mục tiêu quy đôi ở đây là quy đổi số lần thông qua của các loại tải trọng trục ¡ về số lần thông qua của tải trọng trục tính tốn trên cơ sở tương đương về tác dụng phá hoại đối

với kết câu áo đường

p=5.4daN/cm” D=33cm

P = 23225 Kg x 9.81/ 1000 = 227.837 kN

Theo 22 TCN 211-06 diéu 3.2.3 trang 128 thì :

e_ Việc quy đôi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục sau của

mỗi loại xe khi nó chở nay hàng

e Chỉ cần xét đến (tức là chỉ cần quy đổi) các trục có trọng lượng trục từ 25 trở

lên

e Khi khoảng cách giữa các trục < 3m (giữa các trục của cụm trục) thì quy đổi gộp m

trục có trọng lượng bằng nhau như một trục với việc xét đến hệ số trục C¡

Tổng số trục xe quy đổi từ loại trục xe khác nhau về trục xe tính tốn sẽ thông qua

đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên cả 2 chiều :

SVTH : NGUYEN THIEN DINH

k N=>.CQCŒ,n, i=l It 4,4 P —— trục/ngở, l2] (truc/ngd) (CT 3-1 trang 128 22 TCN 211-06)

o_ C¡ là hệ số trục được xác định như sau :

Trang 3

o_ P„= 100 AN: tai trong trục tính tốn tiêu chuân

o_ n;: số lần tác dụng của loại tải trọng trục ¡ có trọng lượng trục P; cần được quy

đôi về tai trọng trục tính tốn tiêu chuẩn

Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 AN:

Loại xe kn) C, Ca ni N

Tải nhe Trục trước | 15.696 1 6.4 293 -

“ | Trục sau 36.788 1 1 293 4

Tải vừa Trục trước | 25.261 1 6.4 721 11

lon Truc sau 79.755 1 1 203 15

Tổng 1145

N=}_N,=1145 (IXTC/2làn/ngẩ)

Nig! =N.f,

Đường có 2 làn xe, không dải phan cach > ƒ, = 0,55 (điều 3.3.2 trang 129 _ 22

TCN 211-06)

=> Nit" =0,55x1145 = 631 (TXTC/1 lan/ngd/lan)

7.3.3 Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế:

Theo 22 TCN 211-06 phụ lục A (mục A.2.2 trang 151) ta có:

+) =T — 2 631 (I+5.6%} —1 Xa pũ+p) 0.088 + 5.6%)!" .088(1+ 5.6%) = 2.425x10°(TXTC / lan) voi N; = N= 631 (2XTC/ngd/lan) p=5.6% — - Chiéu day BTNN : N, = 2.10° =10cm N, = 4.10° =12,5cem

Chon chiéu day 11cm

— - Hé sé Suy giảm cường độ do vật kiệu bị mỏi dưới tac dụng của tải trọng trùng phục:

| —= Chiều dày BTNN = 10,531cm

11,11 1111

Ki = K,= 0,22 6 \0

Ne’ (2,425x10°) 7.4 XAC DINH CAC THONG SO:

Ey, =at b.lgNj (1) llan

Với tải trọng trục 107 (LO0KN), dựa vào 22 TCN 211-06 Bang 3.4 trang 131 taco: Nun = 500 ([XTT/ngd/lan) thi £,, =178 (MPa)

Niran = 1000 (TXTT/ngd/lan) thi E,,=192 (MPa)

Thay cac gia tri trén vao (1), giai hé phuong trinh nay ta được :

= = 0,4376

Trang 4

a= 52,48 ; b = 46,51 Với Nuan = 631(TXT77ngđlàn) :

„=532,48+46,51x lg631=182.7094 (MPa) > E =140 (MPa)

Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính tốn 15 năm kể từ khi đưa mặt

đường vào khai thác trên một làn xe là N = 2,425.10” (TX7TŒ/iàn) —> Bề dày tôi thiểu của tang mat cap cao Al 1a 10cm (22 TCN 211-06 Bang 2-2 trang 113) Ta chọn bề dày là

Llem

Module đàn hồi chung của cá kết cầu áo đường phải thỏa điều kiện :

E„> K.E,„ (CT 3-1 trang 128 22 TCN 211-06) f(E)% K.ÖE P% ⁄ ⁄ Ett Etb E ye min

K“® :hés6 dy tra cudng d6 vé 46 vong

Theo 22TCN 251-98, với đường thiết kế cấp III thì hệ số suất đảm bảo K = 1,3 nên độ tin cậy thiệt kê là 90%

—> K7 = 1,1 (theo 22 TCN 211-06 Bang 3-2 trang 130)

=> E., 21,1x182.7094 = 200.98 (MPa)

7.5 THIET KE KET CAU AO DUONG: (Phuong an I)

7.5.1 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:

Theo yêu cầu kĩ thuật của áo đường cấp cao A¡ và điều kiện thi công thực tế, chọn

kết cầu áo đường như sau :

7.5.1.1 Tầng mặt :

+ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thẻ tích, có hạt lớn

nhất danh định là 20zz» (BTNC20), có hàm lượng đá đăm 50% - 57% (loại A), chất

lượng loại I

+ Nhựa lỏng dính bám MC 250 (0,5 /it/m’)

+ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thê tích, có hạt lớn nhất danh định là 25zzw (BTNC25), có hàm lượng đá đăm 50% - 57% (loại A), chất

lượng loại II

+ Nhựa lỏng dính bám MC 250 (0,5 lítZn2)

Thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng :

Bộ lỗ sàng tròn Tỉ lệ lọt sàng % theo khôi lượng

(mm) (*) BTNC20 (Dix = 20mm) BTNC25(Dyax = 25mm) 40 31,5 100 25 100 95 — 100 20 95 — 100 - 15 81 - 89 76 — 84

Trang 5

10 65 — 75 60 — 70 5 43 —57 43 — 57 2,5 31—44 31—44 1,25 22 — 33 22-33 0,63 16- 24 16 —24 0,315 12-18 12-18 0,14 8— 13 8— 13 0,071 5— 10 5—10

(*) Bộ sàng lỗ trịn tiêu chuẩn gơm các sàng lỗ tròn từ 0,63zzzn trở lên, sàng lỗ vuông

tir 0,315mm tro xudng 7.5.1.2 Tang mong :

e Da mat (0,5x1) rai pha 10 lít /nỉ

e Tudi nhya long thắm bám MC 70 (1,2 lit/m’)

e Mong trén : cap phéi da dam co c& hat l6n nhat danh dinh 1a 25mm theo mắt sàng vudng — CPDD 0-4, chat luong loai I

e_ Móng dưới : cấp phối thiên nhiên loại B

Thành phần hạt của hai lớp cấp phối :

Cp phéi da dam (Dmx = 25mm) (theo 22 Cấp phối thiên nhiên loại B

TCN 334-06) (theo 22 TCN 304-03)

Kích cỡ mắt sàng Tỉ lệ lọt sang % Kích cỡ mắt sàng Tỉ lệ lọt sàng %

vudng (mm) theo khối lượng vudng (mm) theo khối lượng 50 37,5 100 25 79 — 90 50,0 100 19 67 — 83 25,0 - 9,5 49 - 64 9,5 30 - 65 4,75 34 — 54 4,75 25 - 55 2,36 25 — 40 2,0 15 - 40 0,425 12-24 0,425 8 - 20 0,075 2-12 0,075 2-8 7.5.1.3 Dat nén tu nhién : Nền á sét có độ ẩm tương đối a= Ww = 60% ; độ chặt K = 95% nh

W: độ âm của đất ở trạng thái tự nhiên

W„n : độ âm giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái đẻo sang trạng thái nhão) xác định

bằng thí nghiệm Casagrande

7.5.2 Đặc trưng cường độ vật liệu:

Theo Bảng B-3 trang 155, C-1 trang 160 và C-2 trang 161 của 22 TCN 211-06 ta có

các đặc trưng của vật liệu làm đường như sau :

Vật liêu Chiều | Module dan héi(MPa)o | Ry C Q mS day | 60°c | 30°C | 15°C(*) | CAP) | (MP) | đô) BTNC 20 loai IA hy 300 | 420 | 1800 | 2,8

BTNC 25 loai IIA hạ 300 | 420 | 1800 | 2,4

CPĐD (Dạ„„=25zmm) | hạ 300 | 300 300

Trang 6

CP thién nhién loai B hy 187.5 | 187.5 | 187.5 0,0425 | 40

Đất nền á sét 42 42 42 0,032 | 24

R¿ : cường độ chịu kéo khi uôn của vật liệu c : lực dính

@ : góc ma sát †rong

(*) Dùng trị số tương ứng với nhiệt độ 15°C vì tầng mặt là lớp bê tông nhựa có bề

day tong cong la 1 lcm > 7cm

7.5.3 Giải bài tốn móng kinh tế:

Trình tự giải như sau :

a/ Chọn cô định bề dày các lớp BTNC theo điều kiện bề dày tối thiểu Ta chọn chiều day dé thi công lớp bê tông nhựa thành 2 lớp : hạ = 4cm, hạ = 7cm

b/_ Cho trước trị số hạ Bằng cách quy tất cả các lớp áo đường, từng cặp một, từ dưới lên trên, rồi hiệu chỉnh thành một lớp tương đương, thử dần giá trị hị để đảm bảo

E stung 2 Kg Ey, = 200.98(MPa) theo công thức :

1 l+ 5a P h, \ E, 3 tụ =E, 1+ Pies h, và sơ đồ sau : Ech = Eye hy E4=420MPa / hạ Ea = 420MPa l

by E,=300MPa E:tnc=B Eis

Eib2

h Em :

` Ei=187.5ắMPa

*XXN E,=42MPa /AX Enin

c/ X4c dinh Grin, từ đó suy ra chiều dày của lớp 1 va lép 2 tương ứng

Cụ thẻ như sau : cho trước hạ = 20cm

Chiều dày (cm) Et Nx Etpk Nk Ewx H Etpk (Mpa)

hạ 4 420 4 420 4 420 " 2 20 300 72 ” 215.269 = 79 |229.868 83 237.343 h, 52 187.5 Xét đến hệ số điêu chỉnh / : 0,12 0,12 8=1114 a D =1,114x =) =1.244 33

Trang 7

module đàn hồi trung bình :

Ey, = B-Ey, = 1.244% 237.343 = 295.344 (MPa)

Tinh Ey, cua ca két cau:

83cm En = Ta co: E 9 42 E, 295.344 hụ =2ha| 2° =2x83x; |2 6E, 6x42 =175.019 cm 0,142 h_ 83 7 = =2,515 33 Dy2 Dz p Tatoo xamié4 72172222, 0/2 „0/2 p p LiI17 Lidl 2227: N2 222227272 |H4= 4cm E4= 420 Mpa TC H3= cm E3=420 Mna H2= 2cm E2 = 300 Mpa 175.019 cm _— H1= 520m E1 = 187.5 Mpa ¬ & B= 42 Mpa WSS WS = « | ì 4 ont Ẻ, | x E, E, 0,71x3 E, xang là E, D — X— x arclg | —— E 2 1 DÀ- E_ 7 hy II 05—0,1x2,515x(1— šƒ0,142) |x 295.344

Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên day 83cm có

Ba = 0, 71xY0,142 x aret (1352175019) 295.344 2 ( = 201.174(Mpa)

, eS BS 33 42 2” \175.019

Tang dan giá trị hạ, tiến hành tương tự như trên ta được bảng sau : E}: >200.98 (MPa)

h2(cem) | h1(em) | H(cm) | Etbk(MPa) | Etbhc(MPa) | Htd | Ech (MPa)

20 52 83 237.343 298.344 | 175.019 | 201.174 21 50 82 239.366 297.429 | 173.316 | 201.045 22 49 82 240.738 299134 | 173.646 | 201.797 23 47 B1 242.848 301312 | 171.944 | 201.658 24 45 80 245.024 303.559 | 170.242 | 201.508 25 43 79 247.268 308877 | 168541 | 201.346 26 41 78 249.584 308270 | 166.841 | 201.172 27 39 77 251.975 310742 | 165.141 | 200.985

Trang 8

Bảng tính tốn giá thành (được tính theo đơn giá XDCB khu vực thành phố Hồ Chí Minh năm 2008) :

e«_ Cấp phối thiên nhiên :

Chiều dày

(cm) Phân lớp | Mã hiệu Vậtliệu | Nhân công Máy G1 (VND) 18 AD21227 | 1028000 111350 575521 52 18 AD21227 | 1028000 111350 575521 | 4952554 16 AD21226 | 914000 103904 504908 18 AD21227 | 1028000 111350 575521 50 16 AD21226 | 914000 103904 504908 | 4760495 16 AD21226 | 914000 103904 504908 17 971000 107627 | 540214.5 49 16 AD21226 | 914000 103904 504908 | 4664466 16 AD21226 | 914000 103904 504908 16 AD21226 | 914000 103904 504908 47 16 AD21226 | 914000 103904 504908 | 4479936 15 856800 100350.5 | 477161 15 856800 100350.5 | 477161 45 15 856800 100350.5 | 477161 | 4302935 15 856800 100350.5 | 477161 15 856800 100350.5 | 477161 43 14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0| 4125934 14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 41 14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 | 3914105 13 AD21225 | 742600 93074 | 386809.4 13 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 39 13 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0| 3852933 13 AD21224 | 685600 89351.0 | 386360

e Cấp phối đá dăm : Giá tiền được tính với tỷ lệ chiều đày lớp so với 10cm

Chiều dày (cm) | Mã hiệu | Vậtliệu | Nhân công Máy | G;(VNĐ) 10 AD22311 | 1187100 127477 145745 | 1460322 Bảng tông hợp giá thành : E? >200.98 (MPa) h1 (cm) | G1(VND) h2 (cm) G2 (VND) “ VND) Ech (MPa) 52 4952554 20 2920644.000| 7873198 201.174 50 4760495 21 3066676.200 | 7827171 201.045 49 4664466 22 3212708.400 | 7877173 201.797 47 4479936 23 3358740.600 | 7838676 201.658 45 4302935 24 3504772.800 | 7807707 201.508 43 4125934 25 3650805.000 | 7776738 201.346 41 3914105 26 3796837.200 | 7710942 201.172 39 3852933 27 3942869.400 | 7795802 200.985

* Chú thích : đơn vị tién 6 cdc bang trén 1a VND/100m*

Dua vao bang trén ta chon duoc Gmin =7710942 (VND/100m’) ứng với hị =4lcm; hạ =26cm

Trang 9

Vậy kết cầu thỏa điều kiện Fy„g 3 K aE „e với chỉ phí xây dựng nhỏ nhất là :

=» BTNC 20 loai IA dày 4cm =» BTNC 25 loai IJA day Tcm

" Cấpphốiđádăãmdày 26cm =m_ Cấp phối thiên nhiên dày 4lcn

7.6 THIET KE KET CAU ÁO ĐƯỜNG: (Phương án II) Trinh tự thiết kế tương tự như trình tự thiết kế ở phương án I

7.6.1 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường: e Tầng mặt:

o_ Bê tông nhựa chặt hạt nhỏ rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thẻ tích, có

hạt lớn nhất danh định là 20zz (BTNC20), có hàm lượng đá đăm 50% -

57% (loại A), chất lượng loại I

Nhựa lỏng đính bám MC 250 (0,5 /2)

o_ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng cịn dư 3% - 6% thể tích,

có hạt lớn nhất danh định là 25w (BTNC25), có hàm lượng đá đăm 50% -

57% (loại A), chất lượng loại II

Nhựa lỏng dính bám MC 250 (0,5 72)

e Tang mong:

o_ Móng trên : bê tông nhựa rỗng rải nóng có độ rỗng còn dư từ lớn hơn 6%

đến 10% thể tích, có hạt lớn nhất danh định là 25zwz» (BTNR25) Nhựa lỏng thắm bám MC 70 (1,0 /⁄2)

o_ Móng dưới : cấp phối thiên nhiên loại B

e Dat nén tu nhién:

Nền á sét có độ âm tương đối a= Ww = 60% ; độ chặt K = 95%

nh

W: độ âm của đất ở trạng thái tự nhiên

W„n : độ âm giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão) xác định bằng thí nghiệm Casagrande

Thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng :

Bộ lỗ sàng tròn Tỉ lệ lọt sàng % theo khối lượng

(mm) C*) BTNC20 BTNC25 BTNR25

(Dinax = 15mm) (Dinax = 25mm) (Dinax = 31.5mm)

40 31,5 100 100 25 100 95 — 100 95 — 100 20 95 — 100 - - 15 81-89 76 — 84 - 10 65 — 75 60 — 70 50 — 70 5 43 — 57 43 — 57 30 — 50 2,5 31-44 31-44 20 — 35 1,25 22-33 22-33 13 - 25 0,63 16— 24 16— 24 9-16 0,315 12-18 12-18 6 — 13 0,14 8— 13 8 — 13 4—9

Trang 10

| 0,071 5— 10 5— 10 | 0-4 |

(*) Bộ sàng lỗ trịn tiêu chn gơm các sảng lỗ tròn từ 0,63zzw trở lên, sàng lỗ vuông

tir 0,315mm tro xudng

Thành phần hạt của lớp cấp phối thiên nhiên loại B :

Kích cỡ mắt sàng vuông(w) Tỉ lệ lọt sảng % theo khôi lượng

50,0 100 25,0 - 9,5 30 - 65 4,75 25-55 2,0 15 - 40 0,425 8-20 0,075 2-8

7.6.2 Đặc trưng cường độ vật liệu:

Theo Bang B-3 trang 155, C-1 trang 160 va C-2 trang 161 cla 22 TCN 211-06 ta có các đặc trưng của vật liệu làm đường như sau :

Vật liêu Chiều | Module đàn hồi (MPa) ở | Ray c Ọ co dày | 60°C | 30°C | 15°C (*) | CP) | (MP) | @Õ) BTNC 20 loai IA hy 300 | 420 1800 2,8

BTNC 25 loai IIA hạ 300 | 420 1800 24

BTNR 25 hạ 250 | 320 1200 1.6

CP thiên nhiên loại B hy |187.5| 187.5 | 187.5 0,0425 | 40

Dat nén a sét 42 42 42 0,032 | 24

Rku : cường độ chịu kéo uốn của vật liệu c : lực dính

@ : góc ma sát †rong

(*) Dùng trị số tương ứng với nhiệt độ 15°C vì tầng mặt là lớp bê tơng nhựa có bề dày tông cộng là 11cm > 7cm

7.6.3 Giải bài tốn móng kinh tế

Ech Eye hy E,=420MPa / hạ Ea = 420MPa |

hbo E,=320MPa \ Etnc=B E2

Eib2

h Ew

` Ei=187.5MPa

*XXN B= 42MPa (XX Exén

Trang 11

Cơng thức tính Eụ :

Chọn chiều dày để thi công lớp bê tông nhựa thành 2 lớp : hạ = 4c

hạ = 7cm Cho trước hạ = 5cm

Chiều dày (cm) Et Nx Ewk Nx Ewx H Eux (Mpa)

ha 4 420 4 420 4 420 hạ 7 420 7 420 96 244.275 hạ 5 320 g5 194.028 92 | 207.323 hy 80 187.5 Xét đến hệ số điều chỉnh / : 0,12 0,12 TH =1] =1.266 D 33

Vậy kết cầu nhiều lớp được đưa về kết cầu 2 lớp với lớp trên dày 96czz có modun đàn

hồi trung bình :

E„„ = 8.E„ =1.266x214.275 = 271.336 (MPa)

Tinh E,, của cả kết câu :

Tacó: - #2 E, 271.336 42 _01548 C cm 1 76 _ 2.909 D 33 D/2 „ D⁄2 L444 D⁄2 † D/2 Tr= Hư D/2 t D/2 p a p / (TITTY bod dd

— i HẠ= 4cm W0 00020 Eq= 420 Mpa” = =a fas a V/V 220 Ecn

Hạ = Zom Bạ= 420 Múpa

_————ễ i

H>= Sem Eo= S20 Mpa ——— ————————————————— a} 196.790 cm 96 cm 3 Hy = 80 cm E, = 187.5 Mpa —— VIN = ME En=42hp a Es Bò Eo

Trang 12

En = 05-04) (0 b bì 0,71x3 52 x Si E, D 2 — xX arctg a Ey +—x | D Nig

Tăng dân giá trị hạ, tiến hành tương tự như trên ta được bảng sau :

E?„ > 200.98 (MPa) = 201.089 (MPa) Etbhc Ech

h2 (em) | h1 (em) | H(em) | Etbk (MPa) | (ype) Htd (MPa) 5 80 96 214.275 271.336| 196.790 | 201.089 10 70 91 222505 | 279.955 | 188.495 | 201.480 11 68 90 224287 | 281.823 | 186.838 | 201.536 12 66 89 226.119 | 283.745 | 185.181 | 201.585 13 64 88 228004 | 285.722 | 183.524 | 201.626 14 62 87 2290942 | 287.756 | 181.868 | 201.659 15 60 86 231937 | 289.850 | 180.213 | 201.683

Bảng tính tốn giá thành (được tính theo đơn giá XDCB khu vực thành phơ Hơ Chí Minh năm 2008) :

e Bê tông nhựa rỗng :

Chiều ¬ “ha “cha ¬

dày (cm) Phân lớp Mã hiệu Vật liệu Nhân công Máy G4 (VND)

5 5 AD23213 | 4938500 | 75671 197948 | 5212119 10 5 AD23213 | 4938500 | 75671 197948 | 2a 5 AD23213 | 4938500 | 75671 197948 6 AD23214 | 5924500 | 90976 | 219790 " 5 AD23213 | 4938500 | 75671 | 197948 | 144/385 6 AD23214 | 5924500 | 90976 | 219790 12 6 AD23214 | 5924500 | 90976 | 219790 | 2 0532 7 AD23215 | 6910500 | 106280 | 241632 l3 6 AD23214 | 5924500 | 90976 | 219790 | LẺ 6/8 7 AD23215 6910500 106280 241632 14 7 AD23215 6910500 106280 241632 14516824 5 AD23213 | 4938500 | 75671 197948 15 5 AD23213 | 4938500 | 75671 197948 | 15636357 5 AD23213 | 4938500 | 75671 197948

e_ Cấp phối thiên nhiên :

17 971000 | 107627 | 540214.5 17 971000 | 107627 | 5402145 80 17 971000 | 107627 | 5402145 | 7821177 17 971000 | 107627 | 540214.5 14 AD21225 | 799600 | 96797 | 449414.0 18 AD21227 | 1028000 | 111350 | 575521 70 18 AD21227 | 1028000 | 111350 | 575521 | °067429

SVTH : NGUYEN THIEN DINH Trang 50

Trang 13

17 971000 107627 | 540214.5 17 971000 107627 | 540214.5 18 AD21227 | 1028000 | 111350 575521 18 AD21227 | 1028000 | 111350 575521 68 6475366 16 | AD21226 | 914000 | 103904 | 504908 16 | AD21226 | 914000 | 103904 | 504908 18 | AD21227 | 1028000 | 111350 | 575521 16 | AD21226 | 914000 | 103904 | 504908 66 16 AD21226 | 914000 | 103904 | 504908 | 8283307 16 | AD21226 | 914000 | 103904 | 504908 16 | AD21226 | 914000 | 103904 | 504908 16 | AD21226 | 914000 | 103904 | 504908 64 6091248 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 62 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 5914247 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 °° 14 | AD21225 | 799600 | 96797 | 4494140| S9 20 14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 Bảng tông hợp giá thành : h1(cm) (VND) h2(cm) | G4 (VND) | G3 + G4 (VND) | Ech (MPa) 80 7821177 5 5212119 13033296 201.089 70 6667425 10 10424238 17091663 201.480 68 6475366 11 11447385 17922751 201.536 66 6283307 12 12470532 18753839 201.585 64 6091248 13 13493678 19584926 201.626 62 5914247 14 14516824 20431071 201.659 60 5737246 15 15636357 21373603 201.683

* Chú thích : đơn vị tiễn ở cdc bang trén 14 VND/100m*

Dựa vào bảng trên ta chọn được G„„„ = 13033296 (VNĐ/100m2) ứng với hị =80cm; hạ = 5cm

Vậy kết cầu thỏa điều kiện Z„„ chung > K7 „với chỉ phí xây dựng nhỏ nhất là :

=» BTNC 20 loaiIA day 4cm

=" BTNC 25 loai IIA day 7cm

=» BTNR 25 day Scm

“ Cấp phối thiên nhiên dày 80cm:

Trang 14

SO SANH 2 PUONG AN Phuong an 1 Phuong an 2

Vật liệu Chiều dày Vật liệu Chiều dầy

IBTNC 20 loại IA 4cm BBTNC 20 loại IA 4cm

IBTNC 25 loai IA 7cm |BTNC 25 loại IA 7cm

Cấp phối đá dăm loại I 26cm |BTNR25 5cm

Cấp phối thiên nhiên loại B 4lcm |Cấp phối thiên nhiên loại B 80cm

Gmin= 7710942(VND/1m’) Gin= 13033296(VNĐ/1m?)

Gimn PAI im PA2 Vậy ta chọn Phương án I đề thiết kê

7.7 KIEM TRA KET CAU AO DUONG:

7.7.1 Kiểm tra cường độ áo đường theo điều kiện không bị trượt trong nền đất và

trong lớp vật liệu kém dính (t = 60°C):

Theo 22 TCN 211-06 điều 3.5.1 trang 137 thì để đảm bảo không phát sinh biễn dạng dẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu dính, cấu tạo kết cầu áo đường phải thỏa điều

kiện sau :

Tix t lay © <7

K cả

trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính

o Cy (MPa) : luc dinh tính toán của đất nên hoặc vật liệu kém dính ở trạng thái độ âm, độ chặt tính tốn

o_ K7” : hệ số cường độ về chịu cắt trượt tùy thuộc vào độ tin cậy thiết kế Theo 22

TCN 211-06 Bang 3-7 trang 137, với độ tin cậy 0,9 thì K” = 0,94

7.7.1.1 Kiểm tra trượt trong nên đất :

-Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu dính

thì kết cầu áo đường phải thỏa mãn điều kiện:

D/2 ,„ D/2

oy” LILLE LAL AD ~~

7 A =acm Hạ =7cm E =300 Mpa H; = 26cm Etc 2 ’ ) H; = 41 cm E= 187.5 Mp G We W=V= - Eo; Co to=42 ; Co 3; E chung móng Œ 8== an =

Trang 15

-Trong đó:

ra trong nên đât

T +T < ax av nam trén no gay nén C,, tr K cd

Cy là lực dính tính tốn của đất hoặc của vật liệu kém dính

KƑ, là hệ số về cường độ chịu cắt trượt được chọn tùy thuộc độ tin cậy T;x là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính tốn gây Tạv là ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu

thiết kế Với độ tin cậy 90% thì K7 = 0,94 ( Bảng 3-7 tiêu chuân 22TCN211-06 AÐM)

-Tính Tax

Lớp 4 4 300 4 300 4 300 Lớp 3 7 300 7 300 - 78 236.494 LỚP 2 26 300 67 227 013 74 233.344 Lớp † 41 187.5 0,12 78 0,12 Tacé: #=1,114/—| =1,114x|/—] =1,235 D 33 EX = Bx E,,= 1,235 x 236.494 = 292.103(Mpa) 5 - a = 2.364 ` — 240 P202] ee L5 = 232.103 = 6.955 E 42 x a: à T,

Tra đô thị 3.3 trang 233 sách cơng trình giao thong phanI => = = 0.009582

Vậy: Tax = 0,009582*0,6 = 0.005749 (Mpa) -Tinh Tay

Ứng suất cắt chủ động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên gây ra, với bề đày tổng cộng các lớp vật liệu h = 78cm, được tính theo công thức:

T„„ =10°(5— 0,3ø)h

Trong đó:

ø là góc nội ma sát của các lớp vật liệu (độ) tra tiêu chuẩn g = 24°

h là chiều dầy lớp vật liệu nằm trên điểm đang xét h = 78 cm

Vậy: 7„, =10 *x(S— 0,3x24)x 78 = -0.001716 (Mpa)

-Tính Cụ

Trị số Cụ được xác định theo biểu thức sau:

Cu = C.K) KoK;3

Trong do: ¬

C là lực dính của đât nên hoặc của vật liệu kém dính ( C = 0,032 )

K¿ là hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu

kém dính chu tải trọng và gây dao động ( Với áo đường K; = 0,6 theo sách công trình giao thơng phần I trang 235)

Trang 16

K¿ là hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết

cấu Số trục xe quy đổi = 631 <1000 — K¿ =0,8( theo bảng 3-8 sách cơng trình giao

thong phan I trang 235)

K; la hé so xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất nền hoặc vật liệu

kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cầu khác với mẫu thử K¿ = I,5

Vậy: C¡ = C.K¡K¿K: = 0,032*0,6*0,8*1,5 = 0,02304 (Mpa) -Kiém tra: T +T,,, = 0.005749 + (—0.001716) = 0.004033Mpa < = — 9.02304 _ 0,0245 Mpa Ke, 0,94

Vay: Đất nền thỏa mãn điều kiện không bị trượt

7.7.1.2 Trong lớp cấp phối thiên nhiên: (ø = 40°)

P¿/7_ P72 Choo” et A CHF AEA Pee Fe E=300Mpa F=300Mpa B T == H= Hi g-1z7 5 Ms Hà nh | Eo=42Mpa y ¥ „ CO oA oA A C,,

-Điêu kiện khơng trượt: T.,+T,, S$ Ku -Tính T;x

Quy đổi các lớp mặt và lớp móng trên của áo đường thành lớp tương đương như sau:

Modun đàn hồi chung trên mặt lớp cấp phối sỏi cuội:

A _ Al _j 949 fo _ 42 _ 0224 ; h„=2Hx;| “— =2x41x4 t5 =5 = 74.304cm

D 33 E, 187.5 6E, 6x42

Theo công thức 8.8 ta tính được modun đàn hồi chung trên mặt lớp sỏi cuội:

Trang 17

105-01x[ 7 Ì» l9 x E,

D E,

Hen = 0,71x3/—* E x arctg 139% Tha 42" y aretg Đ 135xh,) 2xE

E, D ax E, hig [1.05 -0.1«1.242x(1- 0.224) |x187.5

Boy = 0.71x 4/0.224 x arct 135x74.304) 2x187.5 : : + “ x arct 33 108.631 Mpa

:| 33 ) zx42 tam)

he

A373 yg, D 33 Fn = 388-82 3 119 E„ 108.631

Tra đồ thị trang 233 sách cơng trình giao thơng phần I (tốn đồ hình 3.2)

> a 0.034

P

Vay: Tax = 0.034*0.6 = 0.0204(Mpa) - Tinh Tay

T,, =10~(5-0,39)h

Trong do:

ø là góc nội ma sát của lớp vật liệu (độ) tra tiêu chuẩn gy =40°

h là chiều dầy lớp vật liệu nằm trên điểm đang xét h = 37 cm

Vậy: T,, =10~ x(5—0.3x40)x37= -0.059 (daN/cm’) = -0.00259 (Mpa)

-Tính Cụ

Trị số Ca được xác định theo biểu thức sau:

Cụ — C.KiKoK3

Trong do:

C là lực dính của cấp phối thiên nhiên ( C = 0,0425 )

K¿ là hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu

kém dính chịu tải trọng và gây dao động ( K; = 0,6 )

K;¿ là hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng đều của kết

cầu Số trục xe quy đổi = 631 < 1000 —Kạ =0,8

K;¿ là hệ số xét đến sự gia tang sirc chống cắt trượt của đất nền hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết câu khác với mẫu thử K; = 1,5

Vậy: Ci = C.KiKoK3 = 0,0425*0,6*0,8*1,5 = 0.0306 (Mpa)

-Kiém tra:

C,, _ 0.0306

K” 0.94

-Vậy lớp cấp phối thiên nhiên thỏa mãn điều kiện khơng bị trượt

7.7.2 Tính Toán Cường Độ Áo Đường Theo Điều Kiện Kéo Uốn ở 15” tại đáy lớp

mặt:

1/ Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị tại đáy tầng mặt áo đường:

-Dùng cơng thức bình qn gia quyền đẻ đổi hai lớp bê tông nhựa về một lớp tương

đương:

T+ T,,, = 0.0204 + (—0.00259) = 0.01781 Mpa < = 0.0325Mpa

EA,

_ DEA; _1800x4+1800x7 ~1800(Mpa)

Ba = » A, 4+7

Trang 18

-Modul đàn hồi chung ở trên mặt lớp móng trên:

Chiều dày lớp vật liệu (cm) | E; (MPa) H (cm) Ewx (MPa)

Lớp 2 26 300 Lớp 1 41 187.5 0,12 0,12 B=1,114~x A =l,114x 67 = 1,213 D 33 Ex’ =1,13x 227.013 = 275.323 (Mpa) Ew hụ =2hạ|_ “°— =2x61x‡|^ S2” = 138.013 (cm) 6xE, 6x42 h was-o1' DA CÈ) ch DỊ \E ch E 1,35h 2E„ 0,713 /—~aretg 139! +" arctg Đ Es D 7o hyg 67 227.013 -Vay: E = 174.341 (Mpa) Hạ Hs Hạ Hạ

-Ứng suất kéo uốn đơn vị tại đáy tầng mặt áo đường:

É _ 1800 _10225Mpa và ” — ÌÌ _ 033333 D 33

E„ 174341

Tra toán đồ hình 3-5 (22-TCN 221-06 trang 52)

> ơ„ =l,56

-Ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối được xác định theo biểu thức: Cy = đ„P k,

Trong đó:

P: là áp lực tải trọng trục tính tốn = 0,6 Mpa

ky = 0,85 là hệ số sét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cầu áo đường

dưới tác dụng của tải trọng tính tốn là bánh đơi (sách 22TCN 221-06 trang 51)

Ø,„ là Ứng suât kéo uôn don vi

Vậy: Ø„ = Ø¿„Pk, = 1,86*0,6*0,85 = 0.949 Mpa

2/ Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị cho phép tại đáy tầng mặt áo đường:

R; = kik Rey

Trang 19

-Trong đó:

Rku là cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ cho phép Với BTN 25 loại HA R¿y = 2,4 Mpa

k¡ là hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng

của tải trọng trùng phục Bê tông nhựa &, = THỊ _ ID 2z — 0,4376 Ne (2.425x10°)

N¿ là số trục xe tính tốn tích lũy trong thời hạn thiết kế thông qua trên một

làn

K¿ là hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian Bê tông nhựa chặt

loai IT cé ky = 0,8 ( sch 22TCN 221-06 trang 54)

Vay: Ri =k,k,R,, =0.4376*0.8*2.4 = 0.840 Mpa 3/ Kiém tra:

— ku

Ta có: CO, = Ø,„Pk, = 0.949 Mpa > mu _ 0.840 _ 0.894 Mpa Re 0.94

Vậy bê tông nhựa loại IA không thỏa mãn điều kiện về kéo uốn Do đó ta phải nâng

lớp h; thành nhựa loại IA và kiểm tra lại:

Ri” =kk,R,„ = 0,4316x1x2,8 =1,225Mpa

—— R™ 1.225

o, =o, Pk,=0.949 Mpa<x Âu kuÍ FĐ p Re —*-=——— = 1.303 Mpa 0.94 p Đạt cường độ về khả năng chịu kéo uốn

7.8 PHAN LE GIA CO:

7.8.1 Số Truc Xe Tinh Toán:

Theo TCVN 22TCN221 - 06 thì số trục xe tính tốn trên kết cấu áo lề gia cô được lấy

bằng 35% - 50% số trục xe tính toán của làn xe cơ giới liền kề Với đường cấp II ta chọn:

Nà = 0,5N¡ = 0,5*#631 = 316 (trục/làn.ngày đêm)

7.8.2 Xác Định Modul Đàn Hồi Yêu Cầu:

-Modul đàn hồi yêu cầu được xác định bằng cách tra bảng hoặc được tính theo biểu thức:

Ey, = a+ blogNi

-Xac dinh a,b:

160=a+blog200

Từ Ni = 407 ta co:

178 =a+blog500

=> a = 55,92 b = 45,23

-Vay: Ey = a + blogN# = 55,92 + 45,23 *log316= 168.986 (Mpa)

Theo TCVN 22TCN 211 — 06, trị số module đàn hồi tối thiểu đối với đường cấp III

tầng mặt cấp cao A1 là 140MPa Vậy ta chọn E.„.= 168.986 MPa để thiết kế [3]8.4.3

Hệ số xét đến sự suy giám cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông nhựa do vật liệu bi

mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục &, = Wl = 0.5097 [3]3.6.3

egc

Module đàn hồi chung yêu cầu phải thõa mãn:

E > KZ.E, =1.1x168.986 =185.884MPa chục yege

Trang 20

7.8.3 Dự kiến kết cầu lề gia cố

-Tầng mặt gồm hai lớp:

+ lớp trên: bê tông nhựa chặt 20 rải nóng loại IA

+ lớp dưới: bê tông nhựa chặt 25 rải nóng loại IA -Tầng móng trên: cấp phối đá đăm loại I

-Tang móng dưới: cấp phối thiên nhiên loại B

7.8.4 Tinh toán cường độ lề gia cố theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép:

Chiều dày (em) Ets Nk Ets Nk Ea Hạc | Ets (Mpa)

ha 4 420 4 420 4 420

ha 7 420 7 420

64 264.777

age 26 300 53 238 304 60 256.070 Nige 27 187.5 :

Module đàn hôi chung yêu cầu phải thõa mãn:

Ege 2 Kip Eyoge = 1.1*168.986 = 185.884.MPa

H/D B Ew" (E1) Huạc Echge (MPa)

1.939393 1.2062 319.363 138.518

7.8.5 Kiếm tra khả năng chống trượt của kết cấu áo đường lề gia cố

>Kiểm tra điều kiện trong nền đất và lớp CPTN khi bê tông nhựa ở 60°C

7

Ứng suất cất | Eo= | ọ=| H/D | EtbhcEo|T TT 1% | =>Ttay= | Txt Tav

Trong nên đất 42 24 | 1939 | 7604 | 0013 | 0.008 -0.001 0.006

Trong lớp CPTN 42 40 | 1.121 | 6364 | 0.003 | 0.002 -0.003 -0.001

Lựcdinhính toán | | KI | K2 K3 | C#= | Kedtr= | Ct/Kcdr- | Piếu kiện (7.8)

Trong nền đất | 0.032 | 0.9 1 1.5 0.043 0.94 0.046 Théa

Trong lớp CPTN 0.0425 | 0.9 1 1.5 0.057 | 0.94 0.061 Thỏa 2

>Kiém tra cường độ áo đường lề gia cố theo điều kiện kéo uốn ở 15°C tại đáy lớp mặt theo (7.12): US kéo phát sinh

_ | Emat/Echmtr _ 1 _ RE Diéu kién

Emat | Echmtr | H/D = - 0, = 9, pk, = (7.8)

1800.000 | 156.348 | 0.333 11.513 2.010 1.025 1.427 Théa

Trang 21

*Kết cấu áo đường:

-Lớp Ha dày 4cm : BTNC 20 hạt nhỏ rải nóng loại IA -Lớp H; dày 7cm: BTNC 25 hạt trung rải nóng loại IA

-Lớp Hạ dày 26cm : Cấp phối đđá đăm Dmax=25 -Lớp Hị dày 41 cm : Cấp phối đất thiên nhiên loại b

*Kết cấu lề gia cố rộng 1 mứt:

-Lớp H¿ dày 4cm : BTNC 20 hạt nhỏ rải nóng loại IA

-Lớp Hạ dày 7cm : BTNC 25 hạt trung rải nóng loại IA

-Lớp Hạ dày 26cm : Cấp phối đ đá đăm D„;„=25

-Lớp Hị dày 27cm : Đất thiên nhiên loại B

Lê gia cố Phần xe chạy

i ee ES

26cm 26cm

2/cm 41cm

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	3,39 MB