de tai tot nghiep v4

CHƯƠNG : THIẾT KẾ CHI TIẾT TUYẾN ĐƯỜNG TT2 3.1 LỰA CHỌN TUYẾN ĐƯỜNG THIẾT KẾ 3.1.1 Căn pháp lý thiết kế tuyến đường Bản đồ địa hình 1/2000 khu vực quy hoạch Đồ án quy hoạch chung thị Trấn Bến Cầu huyện Bến Cầu tỉnh Tây Ninh Các tài liệu tự nhiên, tài liệu địa chất cơng trình , địa chất thủy văn tồn khu vực Các tiêu chuẩn ,quy chuẩn cho cơng tác thiết kế giao thơng -QCXD 01-2008 : Quy chuẩn xây dựng Việt Nam - TCVN 3972-1985: Cơng tác trắc địa xây dựng - TCVN 104-2007: Tiêu chuẩn thiết kế đường thị - TCVN 4054-2005: Tiêu chuẩn thiết kế đường tơ - 22TCN211-2006: Tính tốn thiết kế áo đường mềm - QCVN 07/2010/BXD : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, cơng trình hạ tầng kỹ thuật thị 3.1.2 Vị trí tuyến đường – chức tuyến thiết kế Lựa chọn tuyến đường thiết kế tuyến đường ngang thị trấn theo hướng Đơng – Tây nối liền từ trung tâm thị trấn Bến Cầu trung tâm xã Lợi Thuận Tuyến đường TT2 tuyến đường phố thị phục vụ giao thơng thị, kết nối thị trấn Bến Cầu với khu vực xung quanh làm chức giao thơng đối ngoại thị, nối liền khu dân cư tập trung liên kết khu vực chức khu trung tâm, liên kết với đường phố gom đường nội đảm bảo kết nối giao thơng thị Trục đường có vận tốc thiết giai đoạn tính tốn V tk=60(Km/h) Với chiều dài tuyến thiết kế chi tiết 647m, có lộ giới 31 m Trong có xe lưu thơng hai chiều với bề rộng phần xe chạy bên 9m., dãi phân cách có bề rộng 3m Vỉa hè có bề rộng bên 5m 3.2 XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN ĐƯỜNG TT 3.2.1 Xác định xe thiết kế • Loại xe thiết kế Căn vào chức tuyến tuyến đường thị nối hai trung tâm huyện Bến Cầu trung tâm thị trấn Bến Cầu trung tâm xã Lợi Thuận Căn vào địa hình khu vực thiết kế vùng đồng Trong hệ thống mạng lưới đường thị có loại xe thiết kế là: Xe con: Xe bao gồm loại xe ơtơ có kích thước nhỏ bao gồm xe chở khách chỗ ngồi xe tải nhỏ có mui Xe tải gồm có : Xe tải hai trục Xe tải ba trục Xe bánh gồm có: Xe đạp Xe gắn máy (xe thiết kế xe có dung tích xi lanh 100cm3) Việc lựa chọn loại xe thiết kế tuỳ thuộc vào loại đường, nhu cầu lưu hành đường khả đáp ứng mặt kinh tế – kỹ thuật Theo TCXDVN 104:2007 xe thiết kế loại xe phổ biến dòng xe để tính tốn yếu tố đường Việc lựa chọn loại xe thiết kế người có thẩm quyền đầu tư định Ơ đây, chọn loại xe phổ biến dòng xe xe làm xe thiết kế • Xác định chiều rộng phần xe chạy: (xét xe) Bề rộng phần xe chạy tổng bề rộng xe đường Bề rộng xe phụ thuộc vào bề rộng thùng xe Khoảng cách từ thùng xe tới xe bên cạnh khoảng cách từ bánh xe tới mép mặt đường Mặt cắt ngang xe sau: Hình 3.1 : Sơ đồ xác định chiều rộng phần xe chạy Chiều rộng xe ngồi xác định : B1= x + y + (b+c)/2 Trong đó: b : chiều rộng thùng xe b= 2.5 m c : Khoảng cách bánh xe c=1.85 m x : khoảng cách từ thùng xe đến xe bên cạnh y : khoảng cách từ bánh xe ngồi đến mép phần xe chạy x = y = 0.5 +0.005*V Như chiều rộng phần xe chạy: B1 = 1+ 0.01*V + (2,5+1,85)/2 = 3.375 m Vậy ta chọn bề rộng thiết kế đường tuyến đường thiết kế 3.5 m 3.2.2 Lưu lượng giao thơng thiết kế Theo dự báo nhu cầu giao thơng đến năm 2030 ta tính số lượng xe thơng qua tuyến đường TT2 năm tương lai 4798 (xcqđ/ngđ) Lưu lượng xe thiết kế theo (viết tắt Ngiờ) lưu lượng xe cao điểm năm tương lai Lưu lượng dùng để tính tốn số xe, xét chất lượng dòng (mức phục vụ) tổ chức giao thơng… Tuyến khơng có số liệu thống kê cụ thể khơng có ngun cứu đặc biệt nên theo TCXDVN 104:2007 Ngcđ xác định gần sau: Ngiờ = (0.12-0.14) Nngđ Đây tuyến đường trung tâm thị trấn lưu lượng xe tập trung cao điểm lớn Vậy chọn hệ số lớn 0,14% : Ngcd = 0.14 x Nngđ = 0.14 x 4798 = 671 (xcqđ/h) 3.2.3 Cấp hạng kỹ thuật tốc độ thiết kế Theo TCXDVN 104:2007 việc xác định cấp kỹ thuật chủ yếu dựa vào chức đường phố thị, điều kiện xây dựng, điều kiện địa hình, cấp thị thời hạn tính tốn thiết kế đường, ta kiến nghị đường có cấp kỹ thuật 60km/h Tốc độ thiết kế tốc độ dùng để tính tốn yếu tố hình học chủ yếu đường điều kiện hạn chế Tốc độ thiết kế kiến nghị phải phù hợp với loại đường, điều kiện địa hình, việc sử dụng đất bên đường Tốc độ thiết kế mong muốn nên dùng nơi khả thi, nơi có điều kiện hạn chế đặc biệt thị cải tạo cho phép áp dụng trị số chấp nhận Tốc độ thiết kế tuyến đường TT2 gọi cấp kỹ thuật đường : Vtk=60km/h 3.2.4 Khả thơng hành tuyến đường Khả thơng hành đường phố suất dòng lớn theo mà phương tiện thơng qua mặt cắt (làn, nhóm làn) điều kiện đường, giao thơng, mơi trường định Suất dòng lớn theo giờ: số lượng xe lớn cao điểm tính thơng qua 15 phút cao điểm (lưu lượng xe 15 phút cao điểm x 4), (xcqđ/h) Khả thơng hành lớn (Pln) khả thơng hành xác định theo điều kiện lý tưởng quy ước định Trị số khả thơng hành lớn dùng để xác định khả thơng hành tính tốn Khả thơng hành thực tế Khi điều kiện lý tưởng khác giá trị khả thơng hành lớn khác Khi tính tốn áp dụng theo điều kiện nước ngồi Theo bảng TCXDVN 104:2007 trị số khả thơng hành lớn cho đường TT2 đường nhiều có phân cách.vậy khả thơng hành lớn tuyến đường TT2 là: Pln=1800 (xcqđ/h.làn) Khả thơng hành tính tốn (Ptt) khả thơng hành xác định điều kiện phổ biến đường thiết kế Khả thơng hành tính tốn xác định cách chiết giảm khả thơng hành lớn theo hệ số hiệu chỉnh phổ biến kể tới thơng số thiết kế khơng đạt điều kiện lý tưởng Các hệ số hiệu chỉnh chủ yếu xét đến bề rộng xe; mức độ trở ngại hai bên đường; thành phần dòng xe Khi tính tốn sơ bộ, lấy Ptt = (0,7 - 0,9)Pln Khả thơng hành tính tốn cho đường TT2 là: Ptt=0,8*1800 =1440(xcqđ/h.làn) Trị số khả thơng hành tính tốn sử dụng để tính số xe đánh giá mức phục vụ đường, phố thiết kế 3.2.5 Mặt cắt ngang Mặt cắt ngang đường thị gồm nhiều phận cấu thành : phần xe chạy, hè đường, lề đường, phần phân cách Việc lựa chọn quy mơ mặt cắt ngang phải dựa vào loại đường phố chức , kết hợp với điều kiện xây dựng, điều kiện tự nhiên, kiến trúc cảnh quan thị giải pháp xây dựng theo giai đoạn, đặc biệt trọng đến vấn đề an tồn giao thơng ngun tắc nối mạng lưới đường  Phần xe chạy: Phần xe chạy phần mặt đường dành cho phương tiện lại bao gồm xe xe phụ Số xe : số xe mặt cắt ngang số xe xác định theo loại n lx = N yc Z.Ptt đường quy hoạch kết hợp với cơng thức tính tốn (làn xe) Tuyến đường trung tâm thị trấn TT2 có lưu lượng người tham gia giao thơng lớn 4798 lượt người/ngày đêm Theo TCXDVN 104 : 2007 chọn số xe cao điểm 14% tổng lượng xe ngày đêm Lưu lượng lớn (lượt/h cao điểm) tuyến TT2: Nyc = 0.14*4798 = 671(xe/gcđ) Ta chọn trường hợp bất lợi lượt người dân xe để chọn số lượng xe quy đổi.Vậy lưu lượng lớn (lượt/h cao điểm) tuyến TT2 : 671 (xcqđ/gcđ) Căn theo TCXDVN 104 : 2007, số xe tuyến đường xác định theo cơng thức: n lx = N yc Z.Ptt (làn xe) Trong : nlx - Số xe u cầu (làn xe) Nyc - Lưu lượng xe thiết kế theo năm tính tốn (xcqđ/giờ) Z - Hệ số sử dụng khả thơng hành, chọn Z= 0,8 Ptt - Khả thơng hành tính tốn xe (xcqđ/giơ ̀.làn), Ptt= 0,7÷0,9 Pln, chọn Ptt= 0,8Pln, đường nhiều có dãi phân cách Ptt= 1800 Pln= 0,8 x 1800 (xcqđ/giờ.làn) nlx= = (làn xe) Với số xe tính tốn nlx= 0,467 Theo bảng 10 TCXDVN 104:2007 tuyến đường thiết kế có tính chất đường thị ta chọn đường có xe bề rộng xe 4,5 m Tuyến đường thiết kế đường phố thứ yếu thị phục vụ cho giao thơng thị có tốc độ trung bình : V = 60 (Km/h) Phương tiện tham gia giao thơng đường: xe giới,xe thơ sơ,người Tuyến đường nơi bố trí cơng trình ngầm hệ thống nước, cơng trình đường đường dây, đường ống Trên mặt cắt ngang đường bố trí dải xanh,dải phân cách Mặt cắt ngang tuyến đường thiết kế để đảm bảo điều kiện giao thơng theo u cầu thiết kế quy định quy trình quy phạm.Mặt đường rộng đảm bảo giao thơng an tồn thuận tiện.Trên mặt cắt ngang đường có bố trí dải phân cách hai dòng xa chạy ngược chiều.Ngồi mặt cắt ngang tuyến cón bố trí dải xanh hai bên đường góp phần tạo nên kiến trúc cảnh quan tuyến đồng thời giảm nhiễm mơi trường tiếng ồn phương tiện tham gia giao thơng ảnh hưởng tới sống người dân hai bên đường Hệ thống cơng trình ngầm bố trí dười lòng đường : Hệ thống đường ống nước,hệ thơng thơng tin liên lạc,hệ thống đường điện cao hạ thế… Các phận mặt cắt ngang tuyến đường : Bề rộng mặt cắt ngang : B = 31 (m) +Độ dốc ngang phần xe chạy Để đảm bảo cho đường ln khơ ráo, đủ cường độ, cấu tạo áo đường người ta thường cấu tạo theo độ dốc mái nhằm nước nhanh theo chiều ngang đường, gọi độ dốc ngang mặt đường Tương tự, lề đường có độ dốc phía ngồi độ dốc mặt đường dốc nhiều Các độ dốc ngang phụ thuộc nhiều vào vật liệu cấu tạo mặt đường lề đường Trên đường phố có dải phân cách rộng, hướng có làn, ta thiết kế đường có độ dốc ngang mái Theo TCXDVN 104:2007 bảng 12 với phần mặt đường phần lề gia cố bê tơng bê tơng nhựa Độ dốc ngang phần xe chạy thiết kế với độ dốc 2% +Lề đường Lề đường phần cấu tạo tiếp giáp với phần xe chạy có tác dụng bảo vệ kết cấu mặt đường, cải thiện tầm nhìn, tăng khả thơng hành, tăng an tồn chạy xe, bố trí nước… Theo TCXDVN 104:2007 bảng 13 tuyến đường TT2 có tốc độ thiết kế 60km/h ta chọn lề đường bên 0,75m +Phần phân cách Phần phân cách dùng để phân tách giao thơng chạy suốt có tốc độ cao với giao thơng địa phương, tách xe giới với xe thơ sơ, tách xe chun dụng với loại xe khác Ngồi chức phân luồng, dải phân cách có thêm số chức khác như: chống chói cho xe ngược chiều, bố trí cơng trình như: chiếu sáng, trang trí, biển báo, quảng cáo… Theo TCXDVN 104:2007 bảng 14 tuyến đường TT2 đường phố gom ta chọn dải phân cách có bề rộng 3m Cấu tạo dải phân cách: chọn dải phân cách có bó vỉa trồng bên để đảm bảo chức thiết kế +Dải mép Dải mép (dải an tồn) phần bề rộng dải phân cách phần xe chạy có tác dụng bảo vệ mặt đường, dẫn hướng- an tồn Dải mép vạch sơn để dẫn hướng, phạm vi phần xe chạy cho người lái, tăng an tồn giao thơng Kết cấu dải mép thiết kế kết cấu phần xe chạy Theo TCXDVN 104:2007 bảng 13 tuyến đường TT2 có tốc độ thiết kế 50km/h ta chọn dải mép bên 0,25m +Hè đường-đường Hè đường phận tính từ mép ngồi bó vỉa tới giới đường đỏ Hè đường có nhiều chức như: bố trí đường bộ, bố trí xanh, cột điện, biển báo… Bề rộng hè đường xác định theo chức đặt quy hoạch xây dựng thiết kế Theo TCXDVN 104:2007 bảng 15 tuyến đường TT2 điều kiện xây dựng loại II ta chọn hè đường bên 5m Hình 3.2:Mặt cắt ngang điển hình 3.3 TẦM NHÌN Vì đường chiều có giải phân cách nên ta khơng tính tầm nhìn chiều 3.3.1 Tầm nhìn chiều Tính tốn: S 01 Tầm nhìn chiều :Là ơtơ chạy xe gặp chướng ngại vật (tĩnh) đường ơtơ phải dừng lại trước chướng ngại vật khoảng cách an tồn chướng ngại vậ t v1=50Km/h xe xe L1 Sh L0 S1 Hình 4.1 : Sơ đồ xác đònh cự li tầm nhìn xe chạ y S0 Hình 3.3: sơ đồ xác định cự li tầm nhìn xe chạy S0 Cự ly tầm nhìn xe chạy xác định theo cơng thức 2-37 trang 37 sách Đường Và Giao Thơng Đơ Thị NGUYỄN KHẢI: S 01 = l1 + S h + l0 = v K × v2 + + l0 3.6 245× ( ϕ ± i ) l1: Cự li thời gian người lái xe phản ứng tâm lý l1=vt1= x1 ==16.67 (m) t1 : thời gian phản ứng tâm lý (s), t1=1s Chiều dài hãm phanh: Sh = == 40,94 Trong đó: K : Hệ số xét đến hiệu hãm phanh lấy sau: K = 1.2 xe K = 1.3 ÷ 1.4 xe tải → Do ta chọn k = 1.3 i : Độ dốc dọc (chọn i = 0.05) φ : Hệ số bám, φ = 0.5 lấy với trường hợp bình thường mặt đường khơ xe chạy bình thường l0 : Khoảng cách an tồn, lấy l0 = 10 m v K × v2 S = l1 + S h + l0 = + + l0 3.6 245× ( ϕ ± i ) Vậy = + + l0 = + + 10 = 67.61 m Theo TCXDVN 104:2007: bảng 19 với đường có vận tốc thiết kế Vtk=60(Km/h) Tầm nhìn dừng xe tối thiểu : 75m Tầm nhìn vượt xe tối thiểu : 350m  Ta chọn tầm nhìn xe chạy tình sau: Tầm nhìn dừng xe tối thiểu : 75m Tầm nhìn vượt xe tối thiểu : 350m 3.3.2 Tầm nhìn xe chạy nút giao nhau: Quy hoạch thiết kế nút giao thơng phải đảm bảo tầm nhìn cho người lái đủ để phán đốn tình xảy kịp xử lý Sơ đồ để xác định tầm nhìn, giới xây dựng góc giao sơ đồ tầm nhìn chiều xác định từ nhánh dẫn : Theo quy trình 4054:2005 giao hai đường cấp tốc độ thiết kế phải nhỏ 60% tốc độ thiết kế tuyến đường có V=60(Km/h) VA=0.6xV=0.6x60=36 (km/h) Trong v : Vận tốc xe vào nút (km/h) V : Vận tốc xe đường (km/h) Theo quy trình 4054:2005 xe khơng ưu tiên phải cách điểm xung đột tầm nhìn hãm xe : S1A= ==31.36 m chiếm 21.95% ) tốc độ tăng trưởng q=10% ( lấy theo hệ số tương đồng với thị phát triển Thành Phố Hồ Chí Minh ) Bảng 3.4 : Giả định số lượng xe loại Tỷ lệ xe (%) Số lượng xe loại Hệ số quy đổi Số lượng xe quy đổi Xe máy 17,07 819 0.3 246 Xe 60,98 2926 1.0 2926 Xe tải trục 6.8 326 2.5 815 Xe tải trục 7.15 343 2.5 858 Xe tải trục 288 2.5 720 96 3.0 288 Loại xe Xe tải trục Xe tải trục Xe tải trục 10 Tải trọng trục tính tốn P = 100KN, áp lực tính tốn lên mặt đường p = 0.6 Mpa, đường kính vệt bánh xe D = 33 cm Để phục vụ cho việc tính tốn thiết kế kết cấu áo đường cần quy đổi số trục khai thác trục xe tính tốn tiêu chuẩn loại 100 KN (10 tấn)  Tính số trục xe quy đổi trục tiêu chuẩn 100kN: 4.4  p  N = ∑ C1C2 ni  i ÷  100  i =1 k N : Tổng số tải trọng trục quy đổi từ k loại trục xe khác trục xe tính tốn thơng qua đoạn đường thiết kế ngày đêm hai chiều xe chạy Ptt : Tải trọng trục xe tính tốn (tiêu chuẩn nặng nhất) Pi : Tải trọng trục loại xe thứ i có trọng lượng trục Pj ni : Số lần tác dụng loại tải trọng trục i có trọng lượng trục Pi cần quy đổi tải trọng trục tính tốn Trong tính tốn thường lấy ni số lần loại xe i thơng qua mặt cắt ngang đường thiết kế ngày đêm C1 : Hệ số trục C1 = 1+1.2× ( m -1) (m số trục cụm trục i) C1 = khoảng cách hai trục xe ≥ m C2 : Hệ số xét đến ảnh hưởng số bánh xe cụm bánh Cụm bánh đơn : C2 = 6.4 Cụm bánh đơi : C2 = Cụm bánh : C2 = 0.38 Chỉ quy đổi trục có trọng lượng từ 25 kN trở lên Bảng 4.8:Tính số trục xe quy đổi số trục xe tiêu chuẩn 100Kn ST T Loại Xe Xe tải trọng trục C1 C2 Pi Ptt ni Trước 6.4 13 100 815 Sau 6.4 40 100 815 Xe tải trọng trục Trước 6.4 18 100 858 Sau 6.4 50 100 858 260 Xe tải trọng trục Trước 6.4 20 100 720 Sau 6.4 60 100 720 487 Xe tải trọng trục 10 Trước 6.4 48 100 288 73 Sau 2.2 100 100 288 634 Tổng số trục xe tính tốn(trục/ngđ.2 chiều) • Số trục xe tính tốn tiêu chuẩn xe: Ntt = Ntk fL Theo mục 3.3.2 trang 129 ( 22TCN 211-06 ) ta có : Đường 2÷3 xe : fL = 0.55 Đường xe + dải phân cách : fL = 0.35 N 93 1551 Đường xe + dải phân cách : fL = 0.3  Ở đường có xe có dải phân cách nên chọn fL = 0.35 Vậy Ntt=1551 x 0.35=543(trục/làn.ngày đêm) • Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn tính tốn 15 năm Ne = * 365 * Ntt = * 365 * 543 = 1.66x106 (trục) Với tuyến đường TT2 có Vtk = 60 Km/h ta kiến nghị lựa chọn mặt đường cấp cao A2 có Eycmin = 120 Mpa, để thiết kế, sử dụng bê tơng nhựa chặt loại cho lớp mặt Mơ đun đàn hồi u cầu kết cấu áo đường thiết kế ứng với số trục xe tính tốn Ntt ; Eyc = 126 Mpa ( tra bảng 3.4 sách 22TCN 211 - 06 + nội suy Độ tin cậy thiết kế ứng với đường cấp III chọn 0.95 Mơ đun đàn hồi đất 40 MPa có độ ẩm tương đối 0,65 lực dính c = 0,032 MPa, góc ma sát 240  Phương án : • Dự kiến kết cấu áo đường : Các lớp kết cấu dự kiến dựa sở quy định chi tiết chiều dày tối thiểu tiêu chuẩn 22TCN 211-06 Sử dụng kết cấu áo đường mềm có bề dày lớp vật liệu sau : Bảng : Bảng kết cấu dự kiến E (Mpa ) Vật liệu sử dụng (từ lên) Bề dày lớp ( cm ) Đất sét độ ẩm tương đối tính tốn 0.6 Tính độ võng Tính trượt C Tính kéo uốn Rku 42 Cấp phối đá dăm loại II 20 240 240 240 Cấp phối đá dăm loại I 15 290 290 290 Bê tơng nhựa hạt trung 350 250 2600 ( Mpa ) φ ( độ ) 0.032 24 Bê tơng nhựa hạt mịn • 420 300 1800 2.8 Tính tốn kiểm tra cường độ chung kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi : Cơng thức kiểm tra Ech > Kdctb.Eyc Việc đổi tầng lớp từ lên thực theo biểu thức 3.5 (22TCN 21106 ): E’tb = E1( Với k = t = ; Kết tính đổi tầng bảng sau: Bảng Kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm E’tb Lớp kết cấu ( từ lên ) Ei ( Mpa ) t hi ( cm ) k Etb’ ( cm ) ( Mpa ) 20 240 Cấp phối đá dăm loại II 240 Cấp phối đá dăm loại I 290 1.208 15 0.75 35 260.65 Bê tơng nhựa hạt trung 350 1.343 0.2 42 274.34 Bê tơng nhựa hạt mịn 420 1.531 0.119 47 287.91 - Xét đến hệ số điều chỉnh β = f ( 20 Htb Với = = 1.4242 Tra Bảng 3.6 22TCN211 – 06, hệ số điều chỉnh β = 1.165 Vậy kết cấu có mơ đun đàn hồi trung bình : EtbDC = β.Etb’=287.91*1.165 = 335.5(Mpa) - Tính Ech kết cấu: sử dụng tốn đồ Hình 3.1 22TCN211-06 : Ta có : H/D = 1,424 Eo/Edctb =0.125 Từ tỷ số tra tốn đồ Hình 3-1 = 0.49 Vậy: Ech= 0.49*335.5 = 164,40 Mpa Nghiệm lại điều kiện (3-4) theo mục 3.4.1(22TCN 211-06) phải có : Ech ≥ Kcddv Eyc Từ số trục xe tính tốn ngày đêm xe 543 trục /làn.ngày đêm, tra bảng 3-4 (22TCN 211-06) tìm Eyc= 139,84 MPa Kiểm tra Eyc so với giá trị Eyc tối thiểu với cấp đường tương ứng theo bảng 3-5, E yc lớn lấy Eyc =139,84 MPa để kiểm tốn Chọn độ tin cậy thiết kế theo cấp đường từ bảng 3-3: K= 0.95 Từ độ tin cậy tìm hệ số cường độ độ võng: Kdvcd= 1.170 => Kdctb.Eyc =163.62 (MPa) Kết nghiệm tốn : Ech = 164.4 > Kdctb.Eyc = 163,62 Kết luận : với cấu tạo kết cấu dự kiến đảm bảo u cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất: Cơng thức kiểm tra : Tax + Tav a) Tính Etb lớp kết cấu:  Việc đổi tầng hệ lớp thực bảng sau cơng thức : 1  k.t / 3 E tb ' E 1    k  Bảng 5: Kết tính đổi lớp từ lên để tìm E’tb Ei Lớp kết cấu ( từ lên ( Mpa ) t = E2/E1 hi ( cm ) k= h2/h1 20 Htb Etb’ ( cm ) ( Mpa ) 20 240 Cấp phối đá dăm loại II 240 Cấp phối đá dăm loại I 290 1.283 15 0.75 35 260.65 Bê tơng nhựa hạt trung 250 0.9591 0.2 42 258.85 Bê tơng nhựa hạt mịn 300 1.159 0.119 47 263.04 Xét đến hệ số điều chỉnh β = f ( Với = = 1.4242 => β =1.165 => Edctb=β x Etb' = 1.165 x 263 =306,52 (MPa) b) Xác định ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây đất Tax: Ta có : = = 1.4242 = = = 7.30 ϕ = 24o Từ kết , tra biểu đồ hình 3-2 ứng với góc nội masat đất ta có : = 0.0203 Vì áp lực mặt đường bánh xe tiêu chuẩn tính tốn p = daN/cm2 = 0.6 MPa nên ta có: Tax= 0.0203 x 0.6 = 0.0122 MPa c) Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất Tav: với H = 47, ϕ = 24o Tra tốn đồ Hình 3-4 ta được: Tav = - 0.001034 Mpa d) Xác định trị số lực dính tính tốn Ctt : Với Ctt= C k1.k2.k3 Trong : c = 0.032 Mpa, k1 = 0.6 k2 = 0.9016 ( tra bảng 3-8) k3 = 1.5 => Ctt=0.032*0.6*0.9016*1.5= 0.026 (Mpa) Xác định độ tin cậy u cầu tính cắt trượt K = 0.95  Hệ số cường độ cắt trượt = ( nội suy từ bảng tra) = = 0.026 MPa Kết kiểm tốn cho thấy Tax + Tav = 0.0122 – 0.001 < = = 0.036 nên điều kiện (3.7) bảo đảm Kết luận : kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện chống trượt  Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tơng nhựa : Cơng thức kiểm tra : σku ≤ Với : σku = Rttku K cdku σ ku p.k b Rttku = k1 k2 Rku Bảng kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb’ Lớp kết cấu ( từ lên ) Ei ( Mpa ) hi t ( cm ) k 20 htb Etb’ ( cm ) ( Mpa ) 20 240 Cấp phối đá dăm loại II 240 Cấp phối đá dăm loại I 290 1.2083 15 0.75 35 260.65 Bê tơng nhựa hạt trung 1600 6.138 0.2 42 384.64 a) Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tơng nhựa Đối với lớp bê tơng nhựa lớp : Tìm Ech.m mặt lớp bê tơng nhựa lớp Modun đàn hồi lớp kết cầu lớp bê tơng nhựa Etb’= 260.65 (MPa) Tổng bề dày lớp lớp bê tơng nhựa lớp : H’= 20 + 15 = 35 cm => = = 1.0606 => hệ số điều chỉnh β = 1.114 Tra bảng (3.6): β = 1.114 Mơ đun đàn hồi trung bình lớp kết cấu dược tính sau: Etb = β* Etb’ = 1.114*260.65 = 290.36 Mpa Ta thấy: với = = 1.0606 ≤ 2, áp dụng tốn đồ 3.1 tra tốn đồ 3.1 ta = = 0.155 Tra tốn đồ 3.1 ta = 0.465 → Echm = 0.465*290.3 = 135.03 Mpa Tìm σ ku đáy lớp bê tơng nhựa bẳng cách tra tốn đồ Hình 3.5 với: h1 = 7cm ;E1=1600 (MPa); h1/D = = 0.21 ; = = 11.85 Tra tốn đồ hình -5 Ta σ ku = 1.858 chọn kb=0.85 Vậy σku = 1.858*0.6*0.85 = 0.9476 ( Mpa) Đối với lớp bê tơng nhựa lớp Tìm Ech.m mặt lớp lớp bê tơng nhựa lớp Modun đàn hồi lớp kết cấu lớp bê tơng nhựa Etb’= 384.6(MPa) Tổng bề dày lớp lớp bê tơng nhựa nhựa lớp : H = 42 cm Với  H/D = = 1.27  Hệ số điều chỉnh : β= 1.1398  = Etb’x β = 438.43 (MPa) = = 0.0958 Tra tốn đồ Hình 3-1 ta = 0.41 Vậy : = 0.41 x 438.43 = 179.76 (MPa) Tìm đáy lớp bê tơng nhựa lớp bẳng cách tra tốn đồ Hình 3.5 với: H1 = 7cm; E1 = 1600 MPa ; h1/D = =0.21 ; = = 8.9 Tra tốn đồ 3-5 Ta = 1.856, chon kb= 0.85 với p = 0.6 MPa theo (3.11) ta có: σku = 1.856*0.6*0.85 = 0.9466 (Mpa) b) Kiểm tốn theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bê tơng nhựa theo biểu thức (3.9) 22 TCN 211-06 : Cơng thức kiểm tra: σ ku ≤ Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bê tơng nhựa theo (3-12) Rkutt = K1.K2.Rku = 1.257*1*2.8 = 3.5196 Mpa k1= = = 0.476 ( với Ne số trục xe tính tốn tích lũy suốt thời hạn thiết kế) Theo mục 3.6.3 trường hợp lấy k2 = Vậy : + Đối với lớp bê tơng nhựa lớp dưới: =k1.k2.Rku=0.476x1x2=0.952 (MPa) + Đối với lớp bê tơng nhựa lớp =k1.k2.Rku=0.476x1x2.8=1.332 (MPa) c) Kiểm tốn điều kiện (3-9) với hệ số cường độ kéo uốn = ( lấy ) Đối với lớp bê tơng nhựa lớp : Ta thấy σku = 0.9476 Mpa ≤ = = 0.952 Vậy kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện kéo uốn Đối với lớp bê tơng nhựa lớp : σku = 0.9466 Mpa ≤ = = 1.332 Vậy kết cấu đảm bảo đạt u cầu theo cường độ tiêu chuẩn chịu uốn đáy lớp bê tơng nhựa lớp Kết luận: Kết cấu hồn tồn đáp ứng u cầu ba trạng thái giới hạn nên lấy để thiết kế u cầu cường độ sau: Đất sét có Eo sau hồn thiện đường 45 Mpa Cấp phối đá dăm loại II dày 20 cm, có Echm sau hồn thiện đường 84.96 Mpa Cấp phối đá dăm loại I dày 15 cm, có Echm sau hồn thiện đường 126.57 Mpa Cấp phối bê tơng nhựa hạt trung dày cm, có Echm sau hồn thiện đường 143.93 Mpa Cấp phối bê tơng nhựa hạt mịn dày cm, có Echm sau hồn thiện đường 159.46Mp  Phương án : • Dự kiến kết cấu áo đường : Sử dụng kết cấu áo đường mềm cho phương án có bề dày lớp vật liệu sau : Bảng : Bảng kết cấu dự kiến E (Mpa ) Vật liệu sử dụng (từ lên) Bề dày lớp ( cm ) Tính độ võng Tính trượt Tính kéo uốn Cấp phối đá dăm loại II 32 250 250 250 Cấp phối đá dăm loại I 16 300 300 300 Rku C φ ( Mpa ) ( độ ) 0.038 21 (MPa) • Bê tơng nhựa hạt trung 350 250 1600 Bê tơng nhựa hạt mịn 420 300 1800 2.8 Tính tốn kiểm tra cường độ chung kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi : Cơng thức kiểm tra Ech > Kdctb.Eyc Việc đổi tầng lớp từ lên thực theo biểu thức 3.5 (22TCN 21106 ): E’tb = E1( Với k = t = ; Kết tính đổi tầng bảng sau: Bảng Kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm E’tb Lớp kết cấu ( từ lên ) Ei ( Mpa ) t=E2/E1 hi ( cm ) k Etb’ ( cm ) ( Mpa ) 32 250 Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.2 16 0.5 48 266 Bê tơng nhựa hạt trung 350 1.316 0.167 56 277.1 Bê tơng nhựa hạt mịn 420 1.516 0.107 62 289.2 - Xét đến hệ số điều chỉnh β = f ( 32 Htb Với = = 1.879 Tra Bảng 3.6 22TCN211 – 06, hệ số điều chỉnh β = 1.204 Vậy kết cấu có mơ đun đàn hồi trung bình : EtbDC = β.Etb’=289.2*1.204 = 348.25(Mpa) - Tính Ech kết cấu: sử dụng tốn đồ Hình 3.1 22TCN211-06 : Ta có : H/D = 1,879 Eo/Edctb =0.161 Từ tỷ số tra tốn đồ Hình 3-1 = 0.52 Vậy: Ech= 0.52*348.25 = 181.09 Mpa Nghiệm lại điều kiện (3-4) theo mục 3.4.1(22TCN 211-06) phải có : Ech ≥ Kcddv Eyc Từ số trục xe tính tốn ngày đêm xe 543 trục /làn.ngày đêm, tra bảng 3-4 (22TCN 211-06) tìm Eyc= 139,84 MPa Kiểm tra Eyc so với giá trị Eyc tối thiểu với cấp đường tương ứng theo bảng 3-5, E yc lớn lấy Eyc =139,84 MPa để kiểm tốn Chọn độ tin cậy thiết kế theo cấp đường từ bảng 3-3: K= 0.95 Từ độ tin cậy tìm hệ số cường độ độ võng: Kdvcd= 1.170 => Kdctb.Eyc =163.62 (MPa) Kết nghiệm tốn : Ech = 164.4 > Kdctb.Eyc = 163,62 Kết luận : với cấu tạo kết cấu dự kiến đảm bảo u cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất: Cơng thức kiểm tra : Tax + Tav c) Tính Etb lớp kết cấu:  Việc đổi tầng hệ lớp thực bảng sau cơng thức : 1  k.t / 3  E tb ' E 1    k  Bảng 5: Kết tính đổi lớp từ lên để tìm E’tb Lớp kết cấu ( từ lên Ei ( Mpa ) t = E2/E1 hi ( cm ) k= h2/h1 32 Htb Etb’ ( cm ) ( Mpa ) 32 250 Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm loại I 600 2.4 16 0.5 48 344.6 Bê tơng nhựa hạt trung 250 0.725 0.167 56 329.9 Bê tơng nhựa hạt mịn 300 0.909 0.107 62 326.9 Xét đến hệ số điều chỉnh β = f ( Với = = 1.879 => β =1.204 => Edctb=β x Etb' = 1.204 x 326.9 =393.64 (MPa) d) Xác định ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây đất Tax: Ta có : = = 1.879 = = = 7.03 ϕ = 21o Từ kết , tra biểu đồ hình 3-2 ứng với góc nội masat đất ta có : = 0.01354 Vì áp lực mặt đường bánh xe tiêu chuẩn tính tốn p = daN/cm2 = 0.6 MPa nên ta có: Tax= 0.01354 x 0.6 = 0.008124 MPa c) Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất Tav: với H = 47, ϕ = 24o Tra tốn đồ Hình 3-4 ta được: Tav = - 0.000806 Mpa e) Xác định trị số lực dính tính tốn Ctt : Với Ctt= C k1.k2.k3 Trong : c = 0.038 Mpa, k1 = 0.6 k2 = 0.9016 ( tra bảng 3-8) k3 = 1.5 => Ctt=0.038*0.6*0.9016*1.5= 0.0308 (Mpa) Xác định độ tin cậy u cầu tính cắt trượt K = 0.95  Hệ số cường độ cắt trượt = ( nội suy từ bảng tra) = = 0.0308 MPa Kết kiểm tốn cho thấy Tax + Tav = 0.00812 – 0.0081=0.007318 < = = 0.0308 (MPa) nên điều kiện (3.7) bảo đảm Kết luận : kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện chống trượt  Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tơng nhựa : Cơng thức kiểm tra : Rttku σku ≤ Với : σku = K cdku σ ku p.k b Rttku = k1 k2 Rku Bảng kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb’ Lớp kết cấu ( từ lên ) Ei ( Mpa ) hi t ( cm ) k 32 htb Etb’ ( cm ) ( Mpa ) 32 250 Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.2 16 0.5 48 266 Bê tơng nhựa hạt trung 1600 6.015 0.167 56 370.7 Bê tơng nhựa hạt mịn 1800 4.856 107 62 450.4 d) Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tơng nhựa Đối với lớp bê tơng nhựa lớp : Tìm Ech.m mặt lớp bê tơng nhựa lớp Modun đàn hồi lớp kết cầu lớp bê tơng nhựa Etb’= 266 (MPa) Tổng bề dày lớp lớp bê tơng nhựa lớp : H’= 32 + 16 = 48 cm => = = 1.45 => hệ số điều chỉnh β = 1.1704 Tra bảng (3.6): β = 1.1704 Mơ đun đàn hồi trung bình lớp kết cấu dược tính sau: Etb = β* Etb’ = 1.1704*266 = 311.31 Mpa Ta thấy: với = = 1.1704 ≤ 2, áp dụng tốn đồ 3.1 tra tốn đồ 3.1 ta = = 0.179 Tra tốn đồ 3.1 ta = 0.486 → Echm = 0.486*311.31 = 151.3 Mpa Tìm σ ku đáy lớp bê tơng nhựa bẳng cách tra tốn đồ Hình 3.5 với: h1 = 14cm ;E1=1600 (MPa); h1/D = = 0.42 ; = = 11.14 Tra tốn đồ hình -5 Ta σ ku = 1.1.368 chọn kb=0.85 Vậy σku = 1.368*0.6*0.85 = 0.6977 ( Mpa) Đối với lớp bê tơng nhựa lớp Tìm Ech.m mặt lớp lớp bê tơng nhựa lớp Modun đàn hồi lớp kết cấu lớp bê tơng nhựa Etb’= 370.7(MPa) Tổng bề dày lớp lớp bê tơng nhựa nhựa lớp : H = 56 cm  H/D = = 1,7 Với  Hệ số điều chỉnh : β= 1.1938  = Etb’x β = 442.48 (MPa) = = 0.1266 Tra tốn đồ Hình 3-1 ta = 0.437 Vậy : = 0.437 x 442.48 = 193.36 (MPa) Tìm đáy lớp bê tơng nhựa lớp bẳng cách tra tốn đồ Hình 3.5 với: H1 = 6cm; E1 = 1800 MPa ; h1/D = =0.21 ; = = 9.31 Tra tốn đồ 3-5 Ta = 1.27, chon kb= 0.85 với p = 0.6 MPa theo (3.11) ta có: σku = 1.27*0.6*0.85 = 0.6477 (Mpa) e) Kiểm tốn theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bê tơng nhựa theo biểu thức (3.9) 22 TCN 211-06 : Cơng thức kiểm tra: σ ku ≤ Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bê tơng nhựa theo (3-12) Rkutt = K1.K2.Rku = 0.476*1*2.8 = 0.952 Mpa k1= = = 0.476 ( với Ne số trục xe tính tốn tích lũy suốt thời hạn thiết kế) Theo mục 3.6.3 trường hợp lấy k2 = Vậy : + Đối với lớp bê tơng nhựa lớp dưới: =k1.k2.Rku=0.476x1x2=0.952 (MPa) + Đối với lớp bê tơng nhựa lớp =k1.k2.Rku=0.476x1x2.8=1.332 (MPa) f) Kiểm tốn điều kiện (3-9) với hệ số cường độ kéo uốn = ( lấy ) Đối với lớp bê tơng nhựa lớp : Ta thấy σku = 0.9476 Mpa ≤ = = 0.952 Vậy kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện kéo uốn Đối với lớp bê tơng nhựa lớp : σku = 0.9466 Mpa ≤ = = 1.332 Vậy kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện kéo uốn