Đề xuất một số kết cấu mặt đường BTXM trên nền đất yếu cho đường giao thông nông thôn tại huyện cầu ngang, tỉnh trà vinh

TR IH C N N NG O -    - MAI TẤN NGHI Ề XUẤT MỘT SỐ LO I KẾT CẤU MẶT NG BÊ TÔNG X MĂN TRÊN NỀN ẤT YẾU O NG GIAO THÔNG NÔNG THÔN T I HUYỆN CẦU NGANG, TỈNH TRÀ VINH CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG M n n : 60.58.02.05 T M TẮT LUẬN VĂN T T Vn SĨ 08/2017 Ỹ THUẬT C ng tr nh Ng ih ng ho n th nh t i c N n n kho h : TS TRẦN TRUNG VIỆT Ph n i n 1: PGS TS VÕ NG C HÀ Ph n i n 2: TS Ỗ HỮU O Lu n v n o v tr H i ng h m Lu n v n t t nghi p th s K thu t x y ng ng tr nh giao thông h t i ih N ng v o ng y th ng n m 2017 C t t u u v t - Trung t m Th ng tin - H li u ih N ng Trang: ĐỀ XUẤT MỘT SỐ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BTXM TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TẠI HUYỆN CẦU NGANG, TỈNH TRÀ VINH H c viên: Mai T n Nghi Mã s : Khóa: K31 Chuyên ngành: K thu t xây d ng công trình giao thơng 60.58.02.05 Tr ng: i h c Bách Khoa - H N Tóm tắt -V i kết qu nghiên cứu, phân tích lu n v n ã vai trò c c kỳ quan tr ng vi c tính tốn mặt ng BTXM i qu khu v ịa ch t yếu xét ến toán ổn ịnh biến d ng t yếu ên i Kết qu ph n tí h ã ho th y vi c tính to n theo Q -3230/Q -BGTVT hi n v n h ph n nh hết c th c tr ng làm vi c kết c u t m BTXM ặc bi t i qu vùng t yếu Kết qu phân tích lu n v n ã r c gi i pháp tính tốn, thiết kế mặt ng BTXM ng GTNT t i huy n Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh: (i) t m BTXM kí h th c 3x4.5m 3.5x5m chiều dày 18cm v i Mác BT M20, l p m ng CP D y 15cm ặt tr c tiếp lên t chiều dày l p cát mịn bề mặt t l n 1.5m; (ii) hiều y n y é 1.5m tiến hành bóc l p cát mịn thay vào l p cát h t trung pha sét dày 50cm, r ng mặt ng 1m v (iii) ắp v ng lên m t l p t cát h t trung pha sét dày 50cm Ngoài ra, lu n v n ũng ã hỉ ra, thiết kế mặt ng BTXM ho ng GTNT t hi u qu cao nh t t có trị s m un n h i E0≥20Mpa Từ khóa: Mặt ng BTXM;M ng l i ng GTNT;ph ơng ph p PTHH;ứng su t; biến d ng PROPOSED SOME CONCRETE PAVEMENT STRUCTURAL FOR RURAL TRANSPORT IN CAU NGANG DISTRICT, TRA VINH PROVINCE Abstract - The thesis has focused analysis and has shown a very important role in calculating BTXM pavement passing through geologically weak areas when considering stability and deformation under weak ground The results of the analysis show that the calculation of QD-3230 / QD-BGTVT has not reflected all the mistakes of the board structure, especially when passing through the weak land Analysis results of the dissertation have presented three Trang: solutions when calculating and designing road surface road BTXM road in Cau Ngang district, Tra Vinh province: (i) 3x4.5m and 3.5x5m thick sheet thickness of 18cm With the Mark M20 BT, the CPDD 15 cm thick foundation is placed directly on the ground when the fine sand layer thickness is greater than 1.5 m on the ground surface; (ii) when this thickness is less than 1.5m, remove the smooth sand layer and replace it with 50cm thick sandy clay sand layer, 1m wider than the one, and (iii) medium phase clay 50 cm thick In addition, the thesis has also shown that when designing BTXM pavement for RT road it is most effective when soil base has modulus of elastic modulus E0 ≥ 20Mpa Key words: Concrete pavement; rural transportation network; FEM; Stress; Deformation; Trang: MỞ ĐẦU Lý ch n đề tài: Ðứng tru c yêu cầu phát triển t nu c, Ð ng, Nhà nu c chủ tr ơng xây d ng m t nông nghi p theo hu ng hi n i, d ng th i xây d ng nông thơn m icó kết c u h tầng hi n i, c u kinh tế hình thức tổ chức s n xu t h p lýgắn nông nghi p v i phát triển công nghi p, l y nơng dân làm vị trí then ch t m i s thay ổi cần thiết, v i ý ngh phát huy nhân t ngu i khơi y phát huy m i tiềm n ng nông dân vào công cu c xây d ng nông thôn m i Những n m qu hủ tr ơng l n Ð ng vi c th c hi n li t Chính phủ, hi n h th ng giao thơng nơng th n ã có bu c phát triển n n nh y v t, làm thay ổi không s lu ng mà nâng c p ch t l ng on u ng t i t n thơn xóm t o iều ki n thu n l i phát triển v n h xã h i thu hút l nh v c ầu t khu v c nông thôn, t o công n vi c làm, xóa ói, gi m nghèo m b o an sinh xã h i Trong trình khai thác, sử dụng hi n huy n Cầu Ngang, mặt ng BTXM gi o th ng n ng th n ã c thiết kế, thi công theo tiêu chuẩn quy ịnh B (Q 3230/Q -BGTVT, Q -1951/BGTVT, TCVN-10380:2014) nh ng v n x y v n ề m t ổn ịnh tr t, sụp lún làm nứt, sức mẻ, cong vênh bề mặt t m Bê t ng xi m ng Do tuyến th ng i qu vùng tầng t yếu dày quy ịnh tính tốn hi n n y kh ng xét ến nh h ởng t yếu ên i Trong v i iều ki n ịa ch t khu v ng sông Cửu Long nói chung, tỉnh Trà Vinh nói riêng hầu nh l t yếu iều cho th y, vi c tính tốn theo tiêu chuẩn hi n hành v n h xét hết iều ki n làm vi c ng tr nh v t ên i ặc bi t tuyến ng i qu khu v c có t yếu Từ th c tr ng cho th y vi c phân tích, tính toán mặt ng ê t ng xi m ng t yếu khu v c huy n Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh nhằm ề xu t thêm m t s lo i kết c u mặt ng bê tông xi m ng ể gi m b t phá ho i h hỏng cần thiết Từ ề t i “Đề xuất số kết cấu mặt đường BTXM đất yếu cho đường giao thông nông thôn huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh” c l a ch n Trang: Mục đíc n ên cứu: Phân tích s làm vi c t m BTXM l m ng giao thông n ng th n xét ến nh h ởng t yếu từ ề xu t kết c u phù h p v i iều ki n ịa ch t khu v c huy n Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh ố tượng nghiên cứu: S làm vi c t m BTXM i nh h ởng t yếu Ph m vi nghiên cứu: T m BTXM l m ng giao thông nông thôn iều ki n ịa ch t t i khu v c huy n Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh P ươn p áp n ên cứu: Nghiên cứu lý thuyết tính tốn t m BTXM, ổn ịnh t m BTXM t yếu Kh o s t nh gi hi n tr ng m ng l i giao thông nông thôn t i huy n Cầu Ngang Ý n ĩa k oa c thực tiễn đề tài: ề tài nghiên cứu, phân tích s làm vi c t m BTXM có xét ến nh h ởng t yếu ên i Từ l m sở ể phát triển cho mơ hình phân tích, tính tốn t m BTXM xét ến s làm vi c t V n dụng kết qu nghiên cứu ề xu t m t s gi i pháp cho mặt ng BTXM giao thông nông thôn t i huy n Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh Bố cục luận văn: Lu n v n c th c hi n 70 trang A4, g m ch ơng phần mở ầu phần kết lu n, kiến nghị  Ch ơng 1: Tổng quan mặt ng ê t ng xi m ng v lý thuyết tính tốn  Ch ơng 2: Hi n tr ng mặt ng giao thông nông thôn t i huy n Cầu Ngang  Ch ơng 3: ề xu t kết c u mặt ng BTXM ho ng giao thông n ng th n ịa bàn huy n Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh Trang: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN 1.1 MỞ ĐẦU Trong h ơng n y lu n v n t p trung gi i thi u tổng quan mặt ng BTXM nói chung, v i l ng h hỏng th ng gặp mặt ng BTXM Phần củ h ơng lu n v n gi i thi u lý thuyết tính tốn mặt ng BTXM hi n n y ng c sử dụng, v i u nh iểm ph ơng pháp Từ i ến kết lu n l a ch n ph ơng ph p phù h p iều ki n hi n Vi t Nam nói chung t i huy n Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh nói riêng 1.2 MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 1.2.1 Lịch sử phát triển lo i mặt đường BTXM: Mặt ng BTXM xu t hi n vào cu i kỷ 19, bắt ầu Anh vào n m 1950.Trong su t 100 n m qu mặt ng BTXM ã c tiếp tục xây d ng phát triễn hầu hết n c gi i Mặt ng BTXM (mặt ng cứng) v i mặt ng mềm lo i h nh hính c sử dụng ho gi o th ng ng b Mặt ng BTXM có mặt t t c c p ng v ng tr nh ặc bi t nh s n y ến c ng ng chuyên dụng… 1.2.2 u n ược đ ểm mặt đường BTXM 1.2.2.1 Ưu điểm Tuổi th mặt ng BTXM t ơng i cao, C ng mặt ng BTXM o v kh ng th y ổi theo nhi t nh mặt ng nh a, Có kh n ng h ng bào mịn, h s bám giữ bánh xe mặt ng cao, an tồn cho xe ch y, có màu sáng nên thu n l i cho vi c tham gia giao thông v o n êm Chi phí tu, b o ỡng th p 1.2.2.2 Nhược điểm Khi mặt ng ê t ng xi m ng ị h hỏng r t khó sửa chữa, Chi phí xây d ng n ầu i v i mặt ng BTXM o v i mặt ng BTN lo i mặt ng khác 1.2.3 Nhữn đặc đ ểm cần lưu ý k thiết kế xây dựng mặt đường BTXM 1.2.3.1 Về kết cấu mặt đường BTXM Trang: 1.2.3.2 Về vật liệu: 1.2.3.3 Về công nghệ thi công 1.2.3.4 Về khai thác, tu bảo dưỡng cải tạo nâng cấp 1.3 CÁC DẠNG HƯ HỎNG CỦA MẶT ĐƯỜNG BTXM  Bong tróc l p vữa bề mặt trơ c t li u ( )  Vỡ góc  Nứt d c  Nứt ngang  Gãy,vỡ t m 1.3.1 Kết luận Vi h hỏng t m BTXM nhiều nguyên nhân gây nên, o thiết kế, thi công, khai thác hay t kh ng ủ sức chịu t i C h hỏng làm cho tuổi th kết c u mặt ng BTXM gi m i g y kh kh n cho vi l u th ng ủ ph ơng ti n ng Vì v y vi c khắc phục nguyên nhân từ giai o n thiết kế góp phần l m t ng tuổi th t m BTXM ch t l ng khai thác thông qua vi c l a ch n mô hình phân tích, tính tốn phù h p v i iều ki n th c tế tuyến ng 1.4 ĐẶC ĐIỂM ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN 1.4.1 Khái niệm Ðu ng giao thông nông thôn tuyến ng thu c huy n, xã n i liền t i thị tr ng, khu v c kinh tế phi nông nghi p dịch vụ xã h i khác 1.4.2 Phân lo i  Ð ng huy n  Ðu ng xã Theo Th ng t s 54/2009/TT-BNNPTNT, ngày 21/8/2009 hu ng d n th c hi n B tiêu chí qu c gia nơng thơn m i:  Ð ng th n l ng n i thơn dến xóm  Ð ng x m l ng n i h gi nh ( ng chung liên gia)  Ð ng s n xu t (trục n i ng) l ng n i từ ng ru ng ến khu n 1.4.3 Yêu cầu ng gi o th ng n ng th n c thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 10380-2014 v i lo i mặt ng phổ biến lo i A B v i bề r ng mặt ng t ơng ứng 3,5 3m v i bề r ng Trang: móng 4m Kết c u mặt ng gi o th ng n ng th n th ng có lo i chính:  Kết c u mặt ng bê tông xi m ng:  Kết c u mặt du ng d t gia c xi mang vôi: Bảng 1.1: Các loại mặt đường GTNT Lo i mặt đường Ph m vi sử dụng Bê tông xi m ng c p A, c p B Ðá d m láng nh a c p A, c p B Ð t, sỏi ong gia c vôi + láng nh a c p A, c p B Cát, sỏi s n gia c xi m ng + láng c p A, c p B, c p C nh a Ðá lát, g ch lát c p A, c p B, c p C Ðá d m, c p ph i dá d m, dá th i c p A, c p B, c p C Sỏi ong; Cát sỏi; G ch vỡ, t nung, c p A, c p B, c p C xỉ lò cao 1.4.4 Kết luận V i yêu cầu v ặ iểm nh ã nêu vi c thiết kế mặt ng GTNT ln có ặc thù r t riêng i to n thiết kế v i chi phí rẻ lu n lu n c quan tâm Chính v y ln có u cầu i v i nhà thiết kế ph i l a ch n gi i pháp cho phù h p v i tình hình kinh tế ị ph ơng tuyến ng, song l i m b o yêu cầu k thu t ề y lu n l m t i to n kh i v i nhà thiết kế.Vi c l a ch n giá thành rẽ yêu cầu k thu t ũng l m t nguyên nh n g y h hỏng m ng l i ng GTNT n c ta hi n 1.5 CÁC LÝ THUYẾT TÍNH TỐN MẶT ĐƯỜNG BTXM Vi c tính tốn, phân tích t m BTXM hi n có nhiều lý thuyết khác nhau, phổ biến nh t hi n n y l h i tr ng phái: (i) xem t m BTXM nh m t dầm n h i [Nguyễn Thùy Anh, 2012; o n V n Du n 2010; Vũ Th nh Thủy, 2010], (ii) ph ơng ph p phần tử hữu h n [Yang, 2004; Nguyễn Tu n Anh, 2014] 1.5.1 Tính tốn TXM t eo b toán “tấm đ n ” Trang: 1.5.1.1 Mơ hình Winkler Theo m h nh n y lún tỷ l v i t i tr ng tác dụng Ý Vi n s ng i Ng FuKsser ề xu t v o n m 1801 v c E.Winkler ứng dụng ể tính tốn dầm n h i v o n m 1867 MÔ HÌNH Winkler Tải trọng qx,y) Tấm Lò xo 1.5.1.2 Mơ hình bán khơng gian đàn hồi , đồng đẳng hướng Nền t xem nh m t n kh ng gi n n h i ng nh t ẳng h ng (s u y g i tắt n kh ng gi n n h i) ặt tr ng l m un n h i (Eo) h s poisson (μo) Biến d ng củ t i kết c u chịu tác dụng không ph m vi i kết c u c ph m vi kết c u M h nh n y c G.Proctor K.Wiegh r t ề xu t từ n m ầu k XX s u ã c nhà khoa h c N.Gersevanop, B.Zemochkin, O.Shekter (1939), M.Gorbunov-Poss ov (1941) … QUAN HỆ GIỮA ĐỘ VÕNG NGOÀI VÀ TẢI TRỌNG CỦA NỀN THEO MÔ HÌNH BÁN KHÔNG GIAN ĐÀN HỒI Tải trọng qx,y) Tấm Phản lực đất R(x,y) Hình 1.7: Quan h t i tr ng ngo i v võng theo mô h nh n kh ng gi n n h i 1.5.1.3 Nhận xét T m v t thể c gi i h n hai mặt phẳng kho ng cách chúng, g i bề dày t m, nhỏ nhiều so v i h i kí h th c cịn l i Mặt ng n h v h iều hai mặt phẳng g i mặt trung bình t m Giao tuyến mặt trung bình v i mặt bên ... giao thông h t i ih N ng v o ng y th ng n m 2017 C t t u u v t - Trung t m Th ng tin - H li u ih N ng Trang: ĐỀ XUẤT MỘT SỐ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BTXM TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN... xuất số kết cấu mặt đường BTXM đất yếu cho đường giao thông nông thôn huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh? ?? c l a ch n Trang: Mục đíc n ên cứu: Phân tích s làm vi c t m BTXM l m ng giao thông n ng th... phân tích, tính tốn t m BTXM xét ến s làm vi c t V n dụng kết qu nghiên cứu ề xu t m t s gi i pháp cho mặt ng BTXM giao thông nông thôn t i huy n Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh Bố cục luận văn: Lu