Đề cương môn lý thuyết tính toán trên nền mặt đường

Câu 1: Hãy nêu phương pháp phân tích ưu điểm, hạn chế phương pháp xác định modul đàn hồi theo 22TCN -211-06 Về chất, quy trình 22 TCN 211 lập sở vận dụng cách có chọn lọc điều chỉnh quy trình thiết kế áo đường mềm Cộng hòa liên bang Nga cho phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam Điều chỉnh quan trọng so với quy trình Nga phương pháp xác định mô đun đàn hồi chung kết cấu: thay thay từ lên mô hình gồm lớp nằm bán không gian đàn hồi bán không gian tương đương cách làm quy trình Nga, quy trình 22 TCN 211 quy đổi tất lớp áo đường thành lớp tương đương, sau thay mô hình bao gồm lớp tương đương bán không gian đàn hồi đường bên thành bán không gian đàn hồi Phương pháp: Đặt ép cứng bề mặt làm phẳng, gia tải lên ép kích thủy lực Hệ thống chất tải Ứng với cấp lực, đo xác định độ võng đàn hồi ép Trên sở số liệu đo, vẽ biểu đồ quan hệ áp lực độ võng đàn hồi, xác định mô đun đàn hồi chung kết cấu ép Mô đun đàn hồi xác định theo công thức: E = 1000 x Π pxDx (1 − η ) x l Trong đó: E mô đun đàn hồi, Mpa; p áp lực gia tải lên ép, Mpa; ℓ giá trị độ võng đàn hồi xác định đường quan hệ độ võng đàn hồi - áp lực hiệu chỉnh, mm; D đường kính ép, m µ hệ số Poisson, lấy 0,30 kết cấu áo đường, 0,25 lớp móng 0,35 đất đường Ưu điểm: quy trình 22 TCN 211 quy đổi tất lớp áo đường thành lớp tương đương, - Tính toán đơn giản, Kết cuối (mô đun đàn hồi chung mặt đường) tạm chấp nhận Hạn chế - Thực khái niệm độ cứng lăng trụ gắn với toán vỏ mỏng, tương tác chuyển vị tương đối điểm nằm đường vuông góc với mặt phẳng (vỏ) giả thiết Giả thiết làm mô hình tính quy trình 22 TCN 211 rời xa khỏi lý thuyết môi trường đàn hồi mà buộc phải theo Mặc dù sau đó, quy trình 22 TCN 211 có đưa thêm hệ số điều chỉnh β trị số mô đun đàn hồi tương đương lớp quy đổi việc hiệu chỉnh chưa thể xem thỏa đáng - Toán đồ hình 3.1 22 TCN 211 có sai sót; đường E ch/E1 = 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,70; 0,80; 0,90 bị lệch lên vạch; sai sót cần xét đến tính toán - Khi tỷ lệ htd /D > 2, thay sử dụng công thức Bacberơ với sai số lớn (và đưa không quy trình 22 TCN 211), sử dụng công thức gần quy trình thiết kế áo đường mềm BCH 46-83 Nga với sai số nhiều: (1) (2) Trong : - Ech mô đun đàn hồi chung, - h chiều dày lớp vật liệu, - E1 mô đun đàn hồi lớp, - E0 mô đun đàn hồi bán không gian bên lớp vật liệu - Không phù hợp với trình tự kiểm tra chất lượng lớp kết cấu trình thi công nghiệm thu tính mô đun đàn hồi chung sau trải thêm lớp bề mặt lớp biết mô đun đàn hồi chung, không quan tâm tới việc phía có lớp (điều theo cách quy đổi quy trình 22 TCN 211) - Kết cuối (mô đun đàn hồi chung mặt đường) chưa phù hợp với thực tế - Câu 2: phân tích bình luận làm việc kết cấu hệ nhiều lớp chịu tải trọng tĩnh bánh xe, từ lưu ý thiết kế lựa chọn kết cấu áo đường mềm hệ nhiều lớp? Trả lời: a, Khi kết cấu hệ nhiều lớp mặt đường chịu tác dụng tải trọng tĩnh bánh xe bao gồm lực theo phương đứng ( tải trọng xe) lực tác dụng theo phương ngang (ma sát bánh xe mặt đường) tác dụng tải trọng thì lớp vật liệu phạm vi chịu tác dụng tải trọng phát sinh ứng suất phân bố theo phương ngang (kéo) ứng suất theo phương đứng (nén): ứng suất phân bố theo chiều sau lớp áo đường theo biểu đồ sau: :ứng suất phân bố theo phương ngang; :ứng suất phân bố theo phương đứng; Qua biểu đồ ta thấy: : tắt dần nhanh, thường tác dụng lớp mặt : tắt dần nhanh hơn, có phạm vi tác dụng khoảng 1,0-1,2 m b, từ đặc điểm làm việc kết cấu mặt đường hệ nhiều lớp Khi thiết kế lựa chọn kết cấu áo đường mềm nhiều lớp ta cần ý vấn đề sau: - Các lớp nên có kết cấu xuôi giảm dần từ xuống theo cường độ Vật liệu lớp mặt cần có khả chịu nén kéo cao phải chịu ứng suất nén kéo Vật liệu làm lớp móng cần có khả chịu nén cao, không cần chịu kéo cao Câu 3: Hãy phân tích làm việc kết cấu áo đường mềm chịu tải trọng bánh xe từ phân tích tiêu kiểm toán kết cấu áo đường mềm quy trình Trả lời: Sự làm việc kết cấu áo đường mềm chịu tải trọng bánh xe: Khi chịu tác dụng tải trọng bánh xe, lớp vật liệu áo đường bị biến dạng Quá trình biến dạng lớp áo đường xảy sau (xem hình): Sơ đồ hình thành chậu võng phá huỷ áo đường mềm tải trọng Dcv- đường kính chậu võng; 1- vùng đất đùn trồi; 2- vùng áo đường bị nén; 3- vùng áo đường bị kéo; 4- diện tích truyền áp lực xuống nền; 5- vùng đất bị nén; Dqđ-đường kính vệt tải trọng quy đổi - Nền đất lớp mặt đường bị nén ép lại tải trọng phạm vi chiều sâu vùng tác động, gây võng cho lớp mặt đường Chiều dày độ cứng lớp mặt đường lớn độ võng nhỏ ngược lại Khi độ võng mặt đường vượt giá trị cho phép gây phá huỷ kết cấu mặt đường; - Lớp bê tông nhựa vật liệu liền khối, bị uốn phạm vi chậu võng Nửa phía lớp bê tông nhựa xuất ứng suất nén uốn, nửa lớp vật liệu xuất ứng suất kéo uốn Khi giá trị ứng suất kéo uốn vượt cường độ kéo uốn cho phép vật liệu, gây nứt lớp vật liệu; - Trong lớp lớp móng dính xuất ứng suất cắt, giá trị ứng suất cắt vượt giới hạn cho phép gây tượng biến dạng dẻo lớp vật liệu dính lớp Từ phân tích làm việc kết cấu áo đường cho thấy, tính toán cường độ kết cấu áo đường, cần xem xét tiêu: độ võng cho phép mặt đường, tiêu ứng suất trượt đất nền, tiêu ứng suất kéo uốn lớp mặt dính kết tiêu ứng suất cắt lớp mặt đường dính Đối với áo đường cấp cao A1,A2 cần kiểm tra ba tiêu trên, tiêu độ lún đàn hồi, sau đến tiêu trượt cuối tiêu chịu ứng suất kéo uốn Đối với áo đường bê tông xi măng cần kiểm tra điều kiện ứng suất kéo uốn cân trượt Đối với áo đường cấp B1,B2 kiểm tra độ lún đàn hồi Các tiêu kiểm toán kết cấu áo đường mềm quy trình nay: Các tiêu tính toán kết cấu áo đường mềm phụ thuộc quan điểm lựa chọn trạng thái giới giạn thiết kế kết cấu Theo Quy trình thiết kế Việt nam số nước, lựa chọn tiêu theo trạng thái giới hạn cường độ trạng thái giới hạn biến dang Từ phân tích làm việc kết cấu áo đường cho thấy, tính toán cường độ kết cấu áo đường, cần xem xét tiêu sau: 1) Độ võng đàn hồi mặt đường: w ≤ [w]; 2) Chỉ tiêu ứng suất cắt đất lớp vật liệu dính: τ ≤ [C]; 3) Chỉ tiêu ứng suất kéo uốn lớp mặt dính kết tiêu ứng suất cắt lớp mặt đường dính: σku ≤ [Rku] Đối với áo đường cấp cao A1,A2 cần kiểm tra ba tiêu trên, tiêu độ lún đàn hồi, sau đến tiêu trượt cuối tiêu chịu ứng suất kéo uốn Đối với áo đường bê tông xi măng cần kiểm tra điều kiện ứng suất kéo uốn cân trượt Đối với áo đường cấp B1,B2 kiểm tra độ lún đàn hồi Đối với kết cấu tăng cường kiểm tra độ võng đàn hồi; tải trục xe nặng, kiểm tra ứng suất kéo uốn lớp bê tông nhựa trượt Áo đường mềm nhiều lớp có cấu tạo đa dạng Để so sánh phương án kết cấu khác người ta đánh giá qua trị số mô đun đàn hồi tương đương (mô đun đàn hồi chung) kết cấu, mô đun đàn hồi bán không gian đồng chịu tác dụng tải trọng tính toán có độ biến dạng giống áo đường nhiều lớp Giữa mô đun đàn hồi chung kết cấu mặt đường, tác dụng tải trọng bánh xe phân bố với áp lực q, đường tròn đường kính Dqd, với độ võng có quan hệ tỉ lệ nghịch bậc nhất: đó: q - áp lực tác dụng xuống mặt đường; Dqd - đường kính diện tích truyền tải trọng; W - độ võng mặt đường Từ cho thấy, việc xác định độ võng kết cấu áo đường đồng nghĩa với việc xác định mô đun đàn hồi tương đương (mô đun đàn hồi chung) kết cấu áo đường Mô đun đàn hồi chung kết cấu cần thỏa mãn không nhỏ mô đun đàn hồi yêu cầu kết cấu đưa theo điều kiện tải trọng tính toán lưu lượng khai thác Câu 4:Hãy nêu phân tích yêu cầu giả thiết tải trọng, vật liệu, sơ đồ tính áp dụng tính toán kết cấu áo đường mềm theo qui trình Qui trình tính toán kết cấu áo đường mềm + 22_TCN_211 _06_Ao_duong_mem Tải trọng đường Tải trọng đường khả chịu tải khai thác cầu đường để đảm bảo tuổi thọ công trình theo thiết kế Khả chịu tải khai thác đường xác định theo hồ sơ thiết kế mặt đường tình trạng kỹ thuật thực tế đường, quan có thẩm quyền công bố thể biển báo hiệu “hạn chế trọng lượng trục xe” Các yêu cầu giả thiết tải trọng Kết cấu áo đường thiết kế theo quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211: 2006 Các đặc trưng tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn sau: + Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn P = 100 kN + Áp lực tính toán lên mặt đường p = 0,6 MPa + Đường kính vệt bánh xe D = 33 cm Các yêu cầu giả thiết vật liệu + Nền đất lớp vật liệu dính kết, cần tính toán cường độ kết cấu áo đường kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt Kết cấu áo đường có tầng mặt loại A1, A2 B1 xem đủ cường độ thoả mãn biểu thức (3.7): Tax + Tav ≤ C tt K cdtr ; (3.7) đó: Tax : ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng bánh xe tính toán gây đất lớp vật liệu dính (MPa); Tax xác định theo mục 3.5.2 Tav : ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp vật liệu nằm gây điểm xét (MPa) Tav xác định theo mục 3.5.3 tr cd K hệ số cường độ chịu cắt trượt chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế Xác định trị số lực dính tính toán Ctt Trị số Ctt xác định theo biểu thức Ctt = C K1 K2 K3 đó: C: lực dính đất vật liệu dính xác định từ kết thí nghiệm cắt nhanh với mẫu tương ứng với độ chặt, độ ẩm tính toán (MPa); với đất phải tiêu biểu cho sức chống cắt trượt phạm vi khu vực tác dụng đường; 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; yếu tố gây ảnh hưởng nhiều lưu lượng xe chạy lớn, K2 xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng ngày đêm Bảng 3-8 Bảng 3-8: Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính toán Số trục xe tính D D D T toán (trục/ngày ưới ưới ưới rên đêm/làn) 100 1000 5000 500 Hệ số K2 ,0 ,8 ,65 ,6 Ghi Bảng 3-8: Số trục xe tính toán xác định theo mục 3.3.3; Khi kiểm toán điều kiện chịu cắt trượt kết cấu áo lề có gia cố lấy hệ số K2 = 1,0; riêng với kết cấu áo lề có tầng mặt loại cấp thấp B1 lấy K2 = 1,23 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 (đất vật liệu chặn giữ từ phía …); hệ số để 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 (tạo làm việc đồng thời) áp dụng toán đồ Hình 3-2 3-3 cho trường hợp đất đất dính Cụ thể trị số K3 xác định tuỳ thuộc loại đất khu vực tác dụng đường đây: - Đối với loại đất dính (sét, sét, cát …) K3 = 1,5; - 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 + Trong lớp vật liệu liền khối , cần tính toán cường độ kết cấu áo đường kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn Cường độ chịu kéo uốn tính toán vật liệu liền khối xác định theo biểu thức : Rttku = k1 k2 Rku ; đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính toán (xem mục 3.1.5) tuổi mẫu tính toán (với vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ) tác dụng tải trọng tác dụng lần xác định theo dẫn Phụ lục C k2 : hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân khí hậu thời tiết Với vật liệu gia cố chất liên kết vô lấy k = 1,0; với bê tông nhựa loại II, bê tông nhựa rỗng loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k = 0,8; với bê tông nhựa chặt loại I bê tông nhựa chặt dùng nhựa polime lấy k2 = 1,0 k1 : hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu bị mỏi tác dụng tải trọng trùng phục; k1 lấy theo biểu thức đây: - Đối với vật liệu bê tông nhựa: k1 = - 11,11 N 0e ,22 ; Đối với vật liệu đá (sỏi cuội) gia cố chất liên kết vô k1 = 2,86 N e0,11 - Đối với vật liệu đất gia cố chất liên kết vô k1 = 2,22 N e0,11 ; Câu 5: Các tiêu kiểm toán kết cấu áo đường mềm gồm tiêu nào? Tại phải kiểm toán tiêu này? Trả lời: - Các tiêu kiểm toán KCAD mềm Theo quy trình thiết kế VN kiểm toán kết cấu áo đường mềm cần kiểm toán tiêu sau: + Chỉ tiêu độ võng đàn hồi mặt đường: w < [w]; + Chỉ tiêu ứng suất cắt đất lớp vật liệu dính: τ < [C]; + Chỉ tiêu ứng suất kéo uốn lớp vật liệu liền khối σku < [Rku] Tùy thuộc vào loại mặt đường mà người ta ưu tiên lựa chọn tiêu để kiểm toán: + Đối với mặt đường cấp cao A1, A2 cần phải kiểm toán tiêu theo thứ tự: tiêu độ võng đàn hồi, tiêu trượt tiêu chịu ứng suất kéo uốn + Đối với mặt đường cấp B1, B2 kết cấu tăng cường cần kiểm toán tiêu độ võng đàn hồi + Độ võng đàn hồi có quan hệ tỉ lệ nghịch bậc với mô đun đàn hồi chung kết cấu tiêu tương đương với tiêu mô đun đàn hồi yêu cầu Sự cần thiết phải kiểm toán KCAD mềm theo tiêu Khi bánh xe tác dụng lên mặt đường sinh vùng biến dạng sau: - + Tại vùng 4: Nền đất phía mặt đường bị nén ép lại làm lớp mặt đường bị võng xuống Khi độ võng mặt đường vượt giới hạn gây phá hủy kết cấu mặt đường + Tại vùng 3: Lớp vật liệu liền khối bị uốn phạm vi chậu võng chia làm phần: phần chịu nén uốn phần chịu kéo uốn Khi ứng suất kéo uốn vượt qua cường độ kéo uốn vật liệu gây nứt lớp vật liệu liền khối + Tại vùng 1: Trong lớp đất lớp vật liệu dính xuất ứng suất cắt Khi giá trị ứng suất cắt vượt giới hạn lực dính cho phép gây tượng trượt trồi lớp lớp vật liệu dính Như tính toán kết cấu mặt đường cần phải xem xét tiêu - - Câu 6: Tại theo quy trình 22TCN 211-06 phải quy định cần kiểm toán tiêu biến dạng dẻo lớp lớp vật liệu dính? Phương pháp xác định tiêu này? Trả lời: Quy định kiểm toán tiêu biến dạng dẻo lớp lớp vật liệu dính: - Khi bánh xe tác dụng lên mặt đường sinh vùng biến dạng sau: - Vùng 1: Khi tải trọng bánh xe tác dụng lên đường lớp đất lớp vật liệu dính xuất ứng suất cắt Khi ứng suất cắt vượt giới hạn lực dính cho phép, gây tượng biến dạng dẻo lớp vật liệu dính biến dạng lớn khả chống đỡ cho lớp kết cấu bên tải trọng xe gây hư hỏng kết cấu mặt đường Chính quy trình 22TCN 211-06 yêu cầu cần phải kiểm toán tiêu Phương pháp kiểm toán tiêu Trong tiêu chuẩn 22TCN211-06 xác định tiêu biến dạng dẻo tiến hành sau: - Xác định ứng suất cắt tải trọng gây lớp vật liệu dính: bao gồm ứng suất cắt tải trọng bánh xe trọng lượng thân lớp vật liệu nằm phía gây ra: T = Tax + Tav đó: + Tax - ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng bánh xe tính toán gây đất lớp vật liệu dính (MPa) Xác định thông qua toán đồ hình 3.2 hình 3.3 22TCN211-06 + Tav - ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp vật liệu nằm gây điểm xét (MPa) Xác định dựa vào toán đồ hình 3.4 22TCN211-06 - Xác định ứng suất cắt giới hạn nèn lớp vật liệu rời rạc: [T] = +K tr cd C tt K cdtr - hệ số cường độ chịu cắt trượt chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế + Ctt - lực dính tính toán, xác định theo công thức Ctt = C K1 K2 K3 Câu 10: Khi kiểm toán tiêu ứng suất kéo uốn, bạn có lưu ý lựa chọn chiều dày lớp kéo uốn? Trả lời: Ứng suất chịu kéo uốn xuất đáy lớp vật liệu toàn khối tải trọng xe chạy gây không vượt ứng suất kéo uốn cho phép lớp vật liệu kết cấu áo đường làm việc trạng thái bình thường Nghĩa : σku ≤ Rku (13-8) Trong đó: σku : ứng suất kéo uốn lớn xuất lớp vật liệu toàn khối tải trọng xe chạy gây [daN/cm2] Rku : cường độ chịu kéo uốn cho phép vật liệu [daN/cm2] Trong lớp vật liệu toàn khối kết cấu áo đường làm bẳng bê tông nhựa lớp vật liệu gia cố chất kết dính vô cơ, hữu cơ…Ứng suất sinh kết cấu áo đường bị võng tác dụng tải trọng trùng phục, tức thời không làm phá hoại cấu trúc vật liệu dẫn đến phát sinh vết nứt Chiều dày lớp mặt điều kiện tiếp xúc có ảnh hưởng lớn đến ứng suất kéo uốn đáy lớp vật liệu liền khối Để đảm bảo không phát sinh phá hoại cần bố trí lớp vật liệu có cường độ chịu kéo uốn cao lớp có biện pháp đảm bảo dính bám tốt lớp Như vậy, chiều dày lớp uốn kéo tăng ứng suất uốn kéo tăng Kiểm toán ứng suất kéo uốn phát sinh vật liệu liền khối nhằm hạn chế phát sinh nứt dẫn đến phá hoại lớp Câu 11: Có phương pháp xác định mô đun đàn hồi chung tính toán? So với phương pháp toán đồ có ưu điểm hạn chế nào? Trả lời: Các phương pháp xác định mô đun đàn hồi chung - Có phương pháp xác định mô đun đàn hồi chung: + Phương pháp 1:Quy đổi hệ nhiều lớp hệ lớp xác định mô đun đàn hồi chung cách sử dụng toán đồ Kogan + Phương pháp 2: Dùng giả thiết lớp tương đương để tính toán mô đun đàn hồi chung kết cấu Phương pháp 1: Quy đổi lớp kết cấu áo đường hệ lớp sau dùng toán đồ Kogan để xác định mô đun đàn hồi chung Có cách quy đổi hệ lớp sau: - Phương pháp tính đổi hai lớp từ lên theo quy trình BCH 46-83 - Phương pháp quy đổi mô đun đàn hồi lớp mặt móng mô đun đàn hồi trung bình có cách sau: + Quy đổi mô đun đàn hồi trung bình theo phương pháp bình quân gia quyền ( giới thiệu quy trình thiết kế áo đường mềm sân bay Nga) + Quy đổi mô đun đàn hồi trung bình lớp kết cấu dựa vào giả thiết lớp tương đương ( sử dụng quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN211-06 VN) - Trong trường hợp tổng chiều dày kết cấu > lần D qd tra toán đồ Ko gan sử dụng công thức Barbero: a b Phương pháp 2: - Dùng giả thiết lớp tương đương để quy đổi lớp kết cấu áo đường lớp có mô đun mô đun đường Sau áp dụng toán Boussineqk để xác định mô đun đàn hồi chung kết cấu - Công thức quy đổi lớp tương đương: + Theo G.Pokrovski ; theo Ivanov ; theo Korsunski Khi mô đun đàn hồi chung hệ lớp tính theo công thức: Với n = ( E1/E0) 0,4, E1 mô đun đàn hồi lớp - Hoặc mô đun đàn hồi chung hệ lớp tính theo công thức So sánh phương pháp tính mô đun chung lớp kết cấu: - Với phương pháp quy đổi hệ nhiều lớp hệ lớp sử dụng toán đồ tồn nhược điểm sau: + Trong việc quy đổi mô đun đàn hồi trung bình phương pháp bình quân gia quyền hay phương pháp mô đun đàn hồi chung không nói nên tầm quan trọng việc bố trí lớp vật liệu điều không phù hợp với hệ nhiều lớp + Việc tra toán đồ dẫn đến nhiều công tác làm thủ công nên sai số lớn Khó lập trình thành phần mềm tính toán - Với phương pháp việc đưa công thức giải tích giúp việc lập trình thuận lợi nhiều kết xác việc dùng toán đồ Câu 12 : nêu thiết kế cấu tạo áo đường mềm cần lưu ý điều Trả lời : Khi tải trọng tác dụng vào mặt đường( theo phương đứng ngang( hãm xe)) lớp mặt chịu ứng suất kéo, ứng suất nén Các lớp móng chủ yếu chịu nén chịu kéo ko đáng kể, chủ yếu chịu nén ứng suất phân bố theo chiều sau lớp áo đường theo biểu đồ sau Như thiết kế cấu tạo áo đường mềm, ta cần lưu ý - Các lớp nên có kết cấu xuôi giảm dần từ xuống theo cường độ Vật liệu lớp mặt cần có khả chịu nén kéo cao phải chịu ứng suất nén kéo Vật liệu làm lớp móng cần có khả chịu nén cao, không cần chịu kéo cao Ngoài ra, ta phải ý tới cấp phối vật liệu để tính toán chiều dầy tối thiểu chiều dầy tối đa cho lớp kết cấu Câu 13 : Bạn hiểu giả thiết lớp tương đương pocrovski áp dụng tính toán mô đun đàn hồi chung hệ hai lớp áo đường mềm? Trả lời : - Nếu ứng suất điểm phát sinh lớp hệ hai lớp quy đổi tương tự với ứng suất hệ nhiều lớp chịu tải trọng bánh xe tác dụng, tức hai hệ có cường độ tương đương D q htd E0 D q = E1 h1 Eo Eo M Z M Z Hay nói cách khác điểm M hình vẽ, chuyển hệ có E1 , h1 tương đương với hệ có Eo htđ ( dầy lên ) chuyển vị - Coi lớp dính chặt với Nhận xét : Do lớp móng thường vật liêu chỗ, có mô đun đàn hồi nhỏ chiều dày lớn Khi tính mô đun đàn hồi trung bình, nhận giá trị nhỏ, vậy, mô đun đàn hồi chung nhận có giá trị nhỏ hơn, so với tính toán mô đun đàn hồi chung theo phương pháp khác Chiều dày kết cấu lớn, khác biệt giá trị mô đun đàn hồi chung so với phương pháp tính khác lớn Câu 14: Nêu sở xác định mô đun đàn hồi yêu cầu? Trong 22TCN211-06 giới thiệu mô đun đàn hồi yêu cầu nào? Phụ thuộc tham số nào? Trả lời: Cơ sở xác định mô đun đàn hồi yêu cầu - Để xác định mô đun đàn hồi yêu cầu cần phải dựa sở biến dạng cho phép kết cấu áo đường, ảnh hưởng tải trọng trục xe, tải trọng trùng phục gây cho kết cấu áo đường Những ảnh hưởng giải thích công thức Ivanov sau: E yc = π q.km (1 − µ ) λcp Trong đó: q- áp lực tác dụng xuống mặt đường, Mpa phụ thuộc vào tải trọng xe đường kính vệt bánh xe; µ- hệ số poisson vật liệu mặt đường, KCAĐ lấy µ = 0,3; λcp- độ võng tương đối cho phép, hệ lớp xác định thực nghiệm sau: λcp = Wcp Dqd = a.arctg ( h Dqd 2,5 E1 ) E0 Trong đó: a- hệ số phụ thuộc vào loại vật liệu, lưu lượng khai thác, xác định thực nghiệm; Wcp- độ võng cho phép mặt đường ( độ võng tĩnh động), xác định thực nghiệm thực tế, phụ thuộc vào lưu lượng giao thông loại mặt đường; Dqd- đường kính vệt bánh xe quy đổi; km- hệ số xét đến tượng mỏi vật liệu, phụ thuộc vào lưu lượng trục xe tiêu chuẩn ngày đêm, áp dụng công thức thực nghiệm Ivanov sau: km = a + b.logN Trong đó: a,b- xác định thực nghiệm ( theo Ivanov lấy a=1; b=1) N- lưu lượng trục xe tiêu chuẩn ngày đêm 3.Mô đun đàn hồi yêu cầu theo 22TCN211-06: - Theo 22TCN 211-06 mô đun đàn hồi yêu cầu mô đun đàn hồi tĩnh Mô đun đàn hồi xác định qua bảng 3.4 quy trình 22TCN211-06 - Ta thấy trị số mô đun đàn hồi yêu cầu tùy thuộc vào loại tải trọng trục tiêu chuẩn, số trục xe tính toán, loại tầng mặt kết cấu áo đường Câu 15 : Hãy bình luận phương pháp tính toán áo đường mềm theo quy trình AAHSTO? Khả ứng dụng vào Việt Nam có thuận lợi khó khăn gì? Trả lời : Bình luận phương pháp tính toán áo đường mềm theo quy trình AAHSTO: Phương pháp tính toán áo đường mềm theo quy trình AAHSTO phương pháp tính toán thông qua thực nghiệm , có độ xác cao, sát với thực tế , tính toán áo đường , Mỹ có quy trình tính toán với tải trọng động Trên sở thực tế, họ Các phương trình Tiêu chuẩn trạng thái giới hạn ( số phục vụ PSI) Dự báo số lần tải trọng bánh đơn tương đương ESAL 80KN Chọn độ tin cậy Tính mô đun đàn hồi chung bình để tính toán Một số hệ số thực nghiệm khác Họ có trục xe tính toán 8T, khác với việt Nam (10 T, 12T), hay Nga 10T 11T 13T, họ tính toán chiều dầy tương đương kết cấu, xong quy đổi lớp (mặt , móng ) công thức thực nghiệm - Khả ứng dụng vào Việt Nam có thuận lợi khó khăn • - • - - Thuận lợi : Nếu đưa ứng dụng phương pháp tính toán áo đường mềm theo AASHTO vào Việt Nam, điều thuận lợi kết xác, sát với thực tiễn, quy trình lập lên theo thực nghiệm, đúc rút từ thực tế, kết xác Khó khăn: Chính AASHTO rút từ thực tế, nên khác theo địa hình nước, mặt khác, công thức có số thực nghiệm mà ta bắt buộc phải thay đổi cho phù hợp với nước nhà Các quy trình thí nghiệm vật liệu, hay nghiệm thu chưa có, gây khó khăn cho việc quản lý chất lượng Câu 16: Hãy phân tích phân bố ứng suất bánh xe gây theo chiều sâu từ nêu nguyên tắc lựa chọn chiều dày cường độ lớp kết cấu hệ nhiều lớp AĐM? Sự phân bố ứng suất bánh xe gây theo chiều sâu giảm dần từ xuống tắt nhanh độ sâu định Theo Kogan, điều kiện lý tưởng để thay đổi cường độ lớp trung gian lựa chọn cường độ lớp mặt lớp nền, cần thỏa mãn quy luật sau: Dựa vào phân bố ứng suất trên, nguyên tắc lựa chọn chiều dày cường độ lớp kết cấu hệ nhiều lớp AĐM tuân theo đường cong lý thuyết Kogan (xem hình vẽ dưới), với Ei hi cường độ chiều dày lớp tương ứng chọn Kết cấu xem hợp lý, lựa chọn lớp có mô đun đàn hồi chiều dày Ei,hi bám sát theo đường cong Kogan Trong trường hợp bố trí lớp móng có cường độ cao lớp mặt (là kết cấu ngược) sơ đồ làm việc hệ nhiều lớp bị phá vỡ, không theo sơ đồ làm việc hình trên, có nghĩa khả chịu lực hệ bất hợp lý, cường độ kết cấu bị giảm Rõ ràng nhận thấy, kết cấu đạt hợp lý chiều dày lớp vật liệu không nên dày Đây vấn đề đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - kinh tế Khi chọn chiều dày lớp vật liệu lớn dẫn đến tình trạng dư thừa cường độ số lớp, mà tác dụng làm tăng cường độ chung hệ kết cấu Trong thực tế xây dựng đường, để lựa chọn chiều dày cường độ lớp vật liệu cách hợp lý, việc thỏa mãn điều kiện theo đường cong lý thuyết Kogan nêu trên, cần xem xét lựa chọn chiều dày lớp vật liệu xuất phát từ điều kiện thiết bị thi công thực tế, điều kiện vật liệu địa phương, để có phương án cấu tạo hợp lý, đáp ứng yêu cầu kỹ thuậtfkinh tế kết cấu lựa chọn Câu 17: Hãy nêu khái niệm chiều sâu hoạt tải kết cấu áo đường? Phương pháp xác định chiều sâu hoạt tải? Chiều sâu hoạt tải kết cấu áo đường chiều sâu chịu tác dụng tải trọng gây ứng suất, biến dạng Mọi tham số, tiêu lý đất vùng ảnh hưởng đến kết tính toán kết cấu bên Chiều sâu hoạt tải xác định theo công thức thực nghiệm Iacunhin: q: tải trọng phân bố; D qd: Đường kính tải trọng tác dụng Với kết cấu mặt đường mềm đường ô tô, có mô đun đàn hồi chung từ 150 ÷180 Mpa, chiều sâu 1,0-1,2m tính từ mặt nền, áp lực σz 0,01÷0,02 MPa, chiếm 1÷2% độ lớn giá trị áp lực bánh xe tác động lên mặt đường 0,6 MPa Vì vậy, độ sâu xem hết phạm vi tác động tải trọng bánh xe Đối với mặt đường mềm sân bay, chiều sâu tác dụng hoạt tải đạt tới 2,5 ÷3m Khi tính toán thiết kế xác định chiều dày lớp kết cấu mặt đường, tham số cường độ (mô đun đàn hồi hay hệ số nền), cần xét trọng phạm vi tác dụng hoạt tải Câu 18: thiết kế chiều dày chiều dày lớp bê tông nhựa bạn cần lưu ý vấn đề j? Trả lời: Khi thiết kế chiều dầy lớp BTN ta cần ý: - - - Chiều dầy tối thiểu: 1,5 lần hạt cốt liệu lớn Lớp BTN cần ý đảm khả chịu ứng suất cắt trình khai thác lớp BTN sinh ứng suất cắt ứng suất cắt vượt cường độ chống cắt vật liệu bê tông nhựa làm cho vật liệu xuất biến dạng trượt dạng sóng dạng hằn bánh xe.Ta có toán đồ ứng suất cắt phụ thuộc vào tỉ lệ H/D sau: Ta thấy giá trị max ứng suất cắt có giá trị max tỉ lệ H/D trong khoảng (0,2-0,4) nên thiết kế ta nên ý chọn chiều dầy lớp mặt tránh khoảng (0,2-0,4)D Có thể tăng khả chịu ứng suất cắt mặt đường BTN cách thiết kế thành phần BTN hợp lý: chọn tỉ đá dăm, tăng cường chất lượng Bitum, thêm phụ gia dính bám Tuổi thọ lớp BTN mặt đường chủ yếu phụ thuộc lớn vào ứng suất kéo uốn BTN ứng suất kéo uống lớp bê tông nhựa có ảnh hưởng tỉ lệ h/Dqđ Khi h/Dqđ =(0,25-0,4) thi ứng suất kéo uốn đáy lớp BTN đạt giá trị lớn nên thiết kế chiều dầy lớp BTN ta nên chon h không nằm khoảng (0,25-0,4)Dqđ - Câu 19: nêu yêu cầu cấu tạo áo đường mềm nhiều lớp? lựa chọn cường độ vật liệu cần ý vấn đề j? ý nghĩa đường cong Kogan lựa chọn chiều dầy lớp vật liệu: Trả lời: A, yêu cầu cấu tạo áo đường mềm nhiều lớp: Đảm bảo điều kiện chịu lực kết cấu Hệ áo đường chọn nhiều lớp, chiều dầy lớp có chiều dầy vừa phải để đảm bảo tận dụng hết khả chịu lực vật liệu Bảo đảm điều kiện dính bám lớp vật liệu để đảm bảo hệ làm việc lớp B, lựa chọn cường độ lớp vật liệu cần ý: Từ phân bố ứng suất lớp áo đường tải trọng bánh xe :ứng suất phân bố theo phương ngang; :ứng suất phân bố theo phương đứng; Qua biểu đồ ta thấy: : tắt dần nhanh, thường tác dụng lớp mặt : tắt dần nhanh hơn, có phạm vi tác dụng khoảng 1,0-1,2 m - Ta có lưu ý chọn cường độ lớp vật liệu sau? Các lớp nên có kết cấu xuôi giảm dần từ xuống theo cường độ Vật liệu lớp mặt cần có khả chịu nén kéo cao phải chịu ứng suất nén kéo Vật liệu làm lớp móng cần có khả chịu nén cao, không cần chịu kéo cao C, ý nghĩa đường cong Kogan lựa chọn chiều dầy lớp vật liệu: Đường cong kogan dùng để xác định moodun đàn hồi chung hệ lớp tính toán kết cấu áo đường hệ nhiều lớp ta tính mô đun đàn hồi chung hệ để xét khả đảm bảo điều kiện chịu lực kết cấu cách đưa dần lớp thành hệ nhiều lớp theo toán đồ kogan từ điều chỉnh lựa chọn chiều dầy lớp cho hợp lý Nhưng toán đồ kogan áp dụng h/D2 ta phải sử dụng công thức khác để tính mô đun đàn hồi chung kết cấu để lựa chọn chiều dầy lớp áo đường cho phù hợp - Câu 20 : Hãy so sánh ưu điểm hạn chế phương pháp xác định mô đun đàn hồi chung mà bạn biết? Trong xây dựng nên dùng kết cấu áo đường mềm? Trả lời: Có loại phương pháp xác định mô đun đàn hồi chung là: * Phương pháp Nga tính quy đổi lớp từ dưới lên trên: Mô đun đàn hồi chung tính theo sơ đồ hệ lớp, tính cặp hai lớp từ lên, cặp hai lớp, mô đun đàn hồi chung xác định theo toán đồ Kogan xem lớp lớp phía * Phương pháp Việt Nam 22TCN211-06: Phương pháp quy đổi lớp mặt móng đường lớp, có mô đun đàn hồi trung bình, phương pháp giới thiệu quy trình thiết kế mặt đường mềm Việt Nam Quy đổi lớp mặt đường lớp có mô đun đàn hồi trung bình, tiến hành sau: sử dụng giả thiết lớp tương đương theo G Pokrovski (1936), hai hệ xem tương đương ứng suất điểm phát sinh lớp hệ hai lớp quy đổi tương tự với ứng suất hệ nhiều lớp chịu tải trọng bánh xe tác dụng, tức hai hệ có cường độ tương đương Do mặt đường làm việc điều kiện quan hệ biến dạng tải trọng gần với tuyến tính, nên tính toán sử dụng quy luật lý thuyết đàn hồi: chịu lực tác dụng độ võng độ cứng uốn trụ chúng * Phương pháp phương pháp giải tích: sử dụng giả thiết lớp tương đương G Pokrovski, xem kết cấu hai lớp với lớp mặt có E 1, h1 lớp có E0 kết cấu đồng với Edn hai kết cấu tương đương, chịu tải trọng tác dụng (cùng áp lực q đường kính vệt bánh xe D), độ võng chúng phải Do vậy, độ võng tính theo công thức: Và độ võng tính theo công thức: Bằng nhau, sau số biến đổi, ta nhận mô đun đàn hồi lớp đồng nhất, mô đun đàn hồi chung hệ hai lớp sau: Phương pháp cho lời giải xác, tính toán phức tạp đơn giản cách lập trình Phương pháp phương pháp quy việc tra toán đồ, nhiên toán đồ kogan áp dụng h/D2 ta phải sử dụng công thức khác để tính mô đun đàn hồi chung kết cấu để lựa chọn chiều dầy lớp áo đường cho phù hợp Trong xây dựng, kết cấu áo đường mềm thích hợp áp dụng đất yếu Câu 21: Hãy nêu yêu cầu cấu tạo kết cấu áo đường mềm nhiều lớp? Khi lựa chọn cường độ lớp vật liệu, cần ý vấn đề gì? ... dớnh kt gia cỏc lp vt liu vi ầnLớp g m ết cấ u áo đ uờ o đ uờ mặt Lớp mặt ần g m móng ón duới Lớp Lớp móng duới Lớp đáy áo đuờng N Nền ề n đắp đ ấtự nhiên t t r đất Hỡnh 4.1 Cu to in hỡnh kt cu... hp lý, ngoi vic tha iu kin theo ng cong lý thuyt Kogan nh nờu trờn, cn xem xột la chn chiu dy cỏc lp vt liu xut phỏt t iu kin thit b thi cụng thc t, iu kin vt liu a phng, cú phng ỏn cu to hp lý, ... cng cỏc lp kt cu h nhiu lp AM tuõn theo ng cong lý thuyt Kogan (xem hỡnh v di), vi Ei hi l cng v chiu dy cỏc lp tng ng c chn Kt cu c xem l hp lý, nu la chn cỏc lp cú mụ un n hi v chiu dy Ei,hi