TÍNH TOÁN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG

HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG THEO THÔNG TƯ 3230 CỦA BỘ GIAO THÔNG BAN HÀNH QUY ĐỊNH TẠM THỜI VỀ THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG THÔNG THƯỜNG CÓ KHE NỐI TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG “Quy định tạm thời về thiết kế mặt đường bê tông xi măng thông thường có khe nối trong xây dựng công trình giao thông”

TÍNH TỐN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TƠNG XI MĂNG 1.1 Số liệu đầu vào - Cấp đường IV - Khu vực tuyến qua Miền bắc - Bề rộng xe chạy Bm = 5.5 6% - Suất tăng trưởng trung bình năm xe nặng gr = - Thời hạn phục vụ thiết kế t= 15 Năm - Tải trọng trục tiêu chuẩn Ps = 145 kN - Trị số gradien nhiệt độ lớn Tg = 0.86 oC/cm - Hệ số phân bố vệt bánh xe theo chiều ngang η = 0.58 (Tra Bảng A.2 Hệ số phân bố ngang vệt bánh xe η= 0,54-0,62 ) Trọng lượng N ADTT kpi= n Loại xe trục (xe/3000 (xe/ngày pi (%) (Pi/Ps)^16 (trục) Pi (kN) xe) chiều) Trục 90 0.19 0.00 A Trục 120 18.49 0.00 Trục 30 0.00 200 33.33 B Trục 200 60 0.00 200 33.33 Trục 60 0.00 200 33.33 Trục 90 0.19 0.00 Trục 120 18.49 0.00 C Trục 140 217.80 0.00 Trục 140 217.80 0.00 Trục 90 0.19 0.00 Trục 120 18.49 0.00 D Trục 0 120 18.49 0.00 Trục 110 4.59 0.00 Trục 110 4.59 0.00 Trục 90 0.19 0.00 Trục 150 656.84 0.00 0 E Trục 120 18.49 0.00 Trục 110 4.59 0.00 Trục 110 4.59 0.00 200 600 100  n  N S1 = ADTT    3000  Ne = [ ∑ (k ni p i ) = 0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 lần trục/ngày.làn I ] N S1 (1 + g r ) − 365 η gr t (ki.Pi) = 1.04E+02 lần/làn Trong đó: n- tổng số trục đơn thơng qua 3000 xe điều tra (loại xe có trục, bánh) kpi hệ số tính đổi trục đơn Pi phổ trục xe nặng trục đơn tính mỏi tiêu chuẩn Ps pi - % số trục đơn có trọng lượng trục Pi phổ trục xe nặng điều tra ADTT lưu lượng xe tải xe khách loại nặng ngày đêm trung bình năm theo chiều năm đưa đường vào khai thác + Hệ số phân phối lượng giao thông cho xe thiết kế = 0.6250 + Hệ số phân phối xe cho chiều xe chạy = 0.50 + ADTT = 5.625 xe/ngày.làn 1.2 Dự kiến kết cấu mặt đường - Dự kiến tầng mặt BTXM dầy 0.2 m = 3.5 MPa - Cường độ kéo uốn thiết kế f r = - Mô đun đàn hồi tính tốn Ec 25 GPa = 0.15 - hệ số poisson µc = - hệ số dãn nở nhiệt αc 1E-05 /°C = - Tấm BTXM dự kiến có kích thước B = 2.75 m; L= 5.00 m - khe dọc có liên kết - khe ngang khơng bố trí truyền lực - Lớp móng cấp phối sỏi suối hb: 0.2 m - có mơ đun đàn hồi lớp móng Eb = 25 MPa - Nền đất có mơ đun đàn hồi Eo = 40 MPa 1.3 Kiểm tốn kết cấu dự kiến Mơ đun đàn hồi với lớp móng ∑ (h E ) = ∑ h n E x = i i n i h 12 E = h 12 25 MPa Tổng chiều dày lớp vật liệu hạt n = hx = ∑h i 0.2 m i =1 α = 0,86 + 0,26 lnhx = 0.442 Mô đun đàn hồi tương đương lớp móng đất kể từ đáy BTXM trở xuống E E t =  x  Eo α   E o  = 32.504 MPa Độ cứng uốn cong tiết diện BTXM Dc = E c h c3 12 − µ c2 ( )= bán kính độ cứng tương đối BTXM  σ ps = 1,47 10 − 3.r 0,70 hc− Ps0,94   13  Dc    r = 1,21  (8 − ); E  t    E c h c3 Dc =   12 − µ c ( 16.3 (MN.m) D  r = 21  c   Et  ) 1/3 = 0.9613 m + Tính ứng suất tải trọng xe với Ps = 145 kN σps = 1,47.10^(-3).0.9611^(0,7).0.20^(-2).145^(0,94) = 3.8455 Mpa + Tính ứng suất tải trọng xe với Ps = Pmax = 145 kN σps = 1,47.10^(-3).0.9611^(0,7).0.20^(-2).145^(0,94) = 3.8455 Mpa Tính toán ứng suất kéo uốn gây mỏi tải trọng xe chạy vị trí canh dọc σpr σpr = kr kf kc σps kr = 1.00 (lề đất) kc = 1.00 (Cấp đường IV) 0,057 kf = Ne σpr = x 1.303 x x 3.845 = 5.0117 = 1.303 σpmax = kr kc σpm = 3.8455 Mpa - Tính ứng suất kéo uốn gradien nhiệt gây mỏi cạnh dọc trường hợp BTXM lớp đàn hồi L r t = CL = − = 1.734 Sht cos t + Cht sin t cos t sin t + Sht Cht Sht = e t − e −t = = 0.6896  B L = 1,77 e − , 48 hc C L − 0,131 (1 − C L )  Sht cos t + Cht sin t CL = −  cos t sin t + Sht Cht  L  t =  3r e = 2.7183 2.743 Cht = et + e −t = 2.919 BL = 1,77.e −4 , 8.h c CL − 0,131(1 − CL ) σ t max = *** at = kt = *** at = kt = 0.841 fr σ t max σ t max bt =  σ  at  t max   f r 0.871 fr α c h c E c T g    bt bt =  σ  at  t max   f r    bt B L = 0.4575 = 0.010 Mpa 1.323 ct =  − ct  =  -20.51 1.287 ct =  − ct  =  -25.10 0.058 0.071 ứng suất nhiệt gây mỏi σtr = kt σmax = -0.2018 Mpa 1.3.8 Kiểm toán điều kiện giới hạn Tuyến đường thiết kế thuộc cấp IV nên lấy độ tin cậy γr = * Theo điều kiện (8-1) γr (σpr + σtr) ≤ f r = 5.00 MPa * Theo điều kiện (8-2) γr (σpmax + σtmax) ≤ f r = 4.01 MPa 1.04 > fr = 3.5 MPa > fr = 3.5 MPa Bảng 9: Chọn độ tin cậy hệ số độ tin cậy thiết kế γr Cấp hạng đường Đường cao tốc Yêu cầu an toàn Thời hạn phục vụ thiết kế yêu cầu (năm) Độ tin cậy yêu cầu (%) Hệ số độ tin cậy thiết kế γ r Đường cấp I, cấp II Đường cấp III Đường từ cấp IV trở xuống Trung bình Rất cao Cao 30 20 15 ÷ 10 85 1,08 ÷ 1,13 80 ÷ 70 1,04 ÷ 1,07 95 1,33 ÷ 1,50 90 1,16 ÷ 1,23 Bảng 11 Trị số mơ đun đàn hồi tính tốn loại BTXM Cường độ kéo uốn (MPa) Cường độ nén (MPa) Mô đun đàn hồi (GPa) 10 1GPa = 1000 MPa 1.5 15 11 18 2.5 15 21 20 23 Đá silic Sa thạch Cuội sỏi Granit Đá vôi 12 12 11 10 Bảng 10: Hệ số dãn nở nhiệt αc BTXM Loại đá cốt liệu thô BTXM αc.(10-6/°C) 3.5 25 25 ...1.2 Dự kiến kết cấu mặt đường - Dự kiến tầng mặt BTXM dầy 0.2 m = 3.5 MPa - Cường độ kéo uốn thiết kế f r = - Mơ đun đàn hồi tính tốn Ec 25 GPa = 0.15 - hệ số poisson... kế γr Cấp hạng đường Đường cao tốc Yêu cầu an toàn Thời hạn phục vụ thiết kế yêu cầu (năm) Độ tin cậy yêu cầu (%) Hệ số độ tin cậy thiết kế γ r Đường cấp I, cấp II Đường cấp III Đường từ cấp IV... có liên kết - khe ngang khơng bố trí truyền lực - Lớp móng cấp phối sỏi suối hb: 0.2 m - có mơ đun đàn hồi lớp móng Eb = 25 MPa - Nền đất có mơ đun đàn hồi Eo = 40 MPa 1.3 Kiểm toán kết cấu dự