đồ án thiết kế đường ô tô

TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Thiết kế môn học THIẾT KẾ ĐƯỜNG F1 GVHD: Nguyễn Huy Hùng SVTH: Nguyễn Thanh Phong MSV: 0921242 Lớp: Công trình GTCC – K50 Đề bài: Cho thành phần lưu lượng xe năm thiết kế (STT=42) : STT Thành phần Lưu lượng (xe/ng.đ) 300 + STT 600 + STT 750 + STT 350 + STT 100 +STT Xe đạp 342 Xe máy 642 Xe 792 Xe tải trục 392 Xe tải trục 142 Địa hình đồng Các số liệu khác tự giả định Yêu cầu: I Xác định cấp hạng đường thiết kế II Lập sơ đồ khối miêu tả bước thiết kế hình học tuyến đường III.Tính tốn tiêu kỹ thuật dựng thiết kế hình học IV Thiết kế áo đường (cứng mềm) với số liệu Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 I GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Bài làm XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG ĐƯỜNG THIẾT KẾ Khái niệm: Mạng lưới giao thông thường bao gồm nhiều tuyến đường với tiêu chuẩn kỹ thuật, quy mô khác Vì để dễ dàng cho cơng tác quản lý thiết kế người ta phân chia tuyến đường vào số nhóm gọi phân cấp hạng đường Những đường nhóm có quy mơ tiêu chuẩn kỹ thuật tương tự Căn vào tiêu chuẩn TKĐ ô tô 4054-2005, để phân cấp hạng đường ta quy đổi loại xe khác xe tiêu chuẩn Bảng - Hệ số quy đổi từ xe loại xe Địa hình Xe đạp Xe máy Đồng đồi Núi CHÚ THÍCH II 0.2 0.3 0.2 0.3 1.0 2.5 Xe tải có trục trở lên xe buýt lớn Xe kéo moóc, xe buýt kéo mc 2.5 4.0 3.0 5.0 Việc phân biệt địa hình dựa sở độ dốc ngang phổ biến sườn núi, sườn đồi sau: Đồng đồi III Loại xe Xe tải có trục Xe xe buýt 25 chỗ 1.0 2.0 30%; núi > 30% Đường tách riêng thơ sơ khơng quy đổi xe đạp Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Từ bảng theo địa hình đồng ta có lưu lượng xe quy đổi xe tiêu chuẩn sau STT Loại xe Lưu lượng xe ngày/đêm Hệ số quy đổi xcqđ/ngày đêm trục trục xe máy xe đạp 142 392 642 342 2.5 0.3 0.2 355 784 192.6 68.4 - Xe 792 Lưu lượng xe qui đổi xe tiêu chuẩn năm tương lai: 792 2192 xcqd/ngđ Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Chọn cấp đường ta dựa vào bảng sau: Bảng − Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức đường lưu lượng thiết kế Cấp thiết kế đường Cao tốc Lưu lượng xe thiết kế*) (xcqđ/nđ) > 25 000 Cấp I > 15 000 Cấp II > 000 Cấp III > 000 Cấp IV > 500 Cấp V > 200 Chức đường Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729 : 1997 Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước Quốc lộ Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nước Quốc lộ Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nước, địa phương Quốc lộ hay đường tỉnh Đường nối trung tâm địa phương, điểm lập hàng, khu dân cư Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện Đường phục vụ giao thông địa phương Đường tỉnh, Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 Cấp VI *) < 200 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng đường huyện, đường xó Đường huyện, đường xó Trị số lưu lượng để tham khảo Chọn cấp hạng đường nên vào chức đường theo địa hình Tra bảng 3: ta chọn cấp thiết kế đường : Cấp IV đồng II.LẬP SƠ ĐỒ KHỐI MIÊU TẢ CÔNG VIỆC THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng XÁC ĐỊNH QUY MÔ CẤP HẠNG CỦA TUYẾN ĐƯỜNG THIẾT KẾ Tính tốn tiêu kĩ thuật kế phần xe chạy Thiết kế lềThiết đường Thiết kế rãnh thoát nước Thiết kế mái taluy Tính tốn tiêu kĩ thuật Xác định điểm khống chế, điểm hấp dẫn Phóng tuyến định đỉnh Bố trí đường cong Rải cọc tuyến Hồn thiện bình đồ thiết kế Lên bảng cao độ tự nhiên cọc Tính tốn tiêu kĩ thuật Lập bảng cao độ điểm khống chế, điểm mong muốn tren trắc dọc Vẽ trắc dọc đường đen, đánh dấu vị trí ĐKC, ĐMM Kẻ đường đỏ III CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Tốc độ tính tốn: Bảng − Tốc độ thiết kế cấp đường Cấp thiết kế Địa hình Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h I II III Đồng Đồng Đồng bằng 120 100 80 IV V VI Núi Đồng Núi Đồng Núi Đồng Núi 60 60 40 40 30 30 20 Chú thích: Việc phân biệt địa hình dựa sở độ dốc ngang phổ biến sườn đồi, sườn núi sau: Đồng đồi ≤ 30 %; núi > 30 % Cấp đường lựa chọn: Cấp - Đồng bằng, dựa theo Bảng - Tốc độ thiết kế đường cấp Ta chọn VTK = 60 km/h Tính tốn tiêu kĩ thuật mặt cắt ngang Mặt cắt ngang đường Bề mặt đường Lề đường Phần xe chạy Lề đường Phần gia cố Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng 2.1.Số xe Số xe mặt cắt ngang xác định theo công thức: nlx = N cdgio Z.N lth Trong : nlx : Số xe yêu cầu Ncđgiờ : Lưu lượng xe thiết kế cao điểm Ncdgiờ = (0,1÷ 0,12)Ntbnđ (xcqđ/h/làn) ⇒ chọn Ncdgiờ = 0,12 x 2192 = 263.04 (xcqđ/h/làn) Nlth : Năng lực thông hành tối đa, Nlth = 1000 (xcqđ/h/làn), lấy theo mục 4.2.2 tiêu chuẩn TCVN 4054-05 đường dải phân cách Z : Hệ số sử dụng lực thông hành, với V TK = 60 Km/h ⇒ Z = 0.55, lấy theo mục 4.2.2 tiêu chuẩn TCVN 4054 - 05 Vậy ta có : nlx = 263.04/(0.55 x 1000) = 0.4783 Nhận thấy khả thông xe đường cần xe đủ Tuy nhiên, thực tế xe chạy đường phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác Mặt khác theo tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-05, đường cấp IVVùng đồng bằng, phải bố trí từ xe trở lên Do chọn đường xe 2.2.Chiều rộng xe,chiều rộng mặt đường xe chạy,chiều rộng đường Sơ đồ tính tốn: Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng b x x B Trong đó: B c y b: Chiều rộng thơng xe x: khoảng cách từ sườn thông xe đến xe bên cạnh c: Khoảng cách tim bánh xe y: Khoảng cách từ tim bánh xe đến mép phần xe chạy B: Chiều rộng xe, B = b+c + x + y Với : x = 0,5 + 0,005V (m) (do xe bên cạnh chạy ngược chiều) y = 0,5 + 0,005V (m) ⇒B = b+c + + 0,01V Với vận tốc xe chạy tính tốn V = 60 (Km/h) ⇒ B = b+c + 1,6 (m) Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Tính cho xe có kích thước lớn phổ biến dòng xe tương lai Tính cho xe mc thì: b = 2,5 m; c = 1,8 m Vậy: B = 2,5 + 1,8 + 1,6 = 3,8 (m) Chiều rộng mặt đường xe chạy là: 2B = × 3,8 = 7,6 (m) Chiều rộng đường: 7,6 + × = 9,6 (m) Mặt khác theo quy trình 4054-05 ta có kích thước tối thiểu áp dụng vận tốc thiết kế Vtk=60 Km/h cấp đường IV cho khu vực đồng (bảng 6) sau: - Chiều rộng xe - Chiều rộng mặt đường : 3.5m : 7m - Chiều rộng đường - Chiều rộng lề đường lề gia cố : 9m : 1.0 m (gia cố 0.5 m) Dựa vào tính tốn quy trình thiết kế ⇒ Ta chọn sau: Các yếu tố Kích thước (m) Phần xe chạy × 3.5 Phần lề đường × 1.5 2×1 Phần gia cố Bề rộng đường 10 2.3.Độ dốc ngang mặt đường, lề đường - Độ dốc ngang mặt đường lề gia cố : 2% - Độ dốc ngang phần lề không gia cố : 6% Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 10 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng -Khi khoảng cách trục < 3,0m (giữa trục cụm trục) quy đổi gộp m trục có trọng lượng trục với việc xét đến hệ số trục C biểu thức (2.1) (2.2) Theo quy định trên, việc quy đổi thực theo biểu thức sau: k N= P C1.C2 ni ( I ) 4,4 ∑ Ptt i =1 (2.1) Trong đó: N tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác trục xe tính tốn thơng qua đoạn đường thiết kế ngày đêm chiều (trục/ngày đêm); ni số lần tác dụng loại tải trọng trục i có trọng lượng trục p i cần quy đổi tải trọng trục tính toán Ptt (trục tiêu chuẩn trục nặng nhất) Trong tính tốn quy đổi thường lấy ni số lần loại xe i thông qua mặt cắt ngang điển hình đoạn đường thiết kế ngày đêm cho chiều xe chạy; C1 hệ số số trục xác định theo biểu thức (2-2): C1=1+1,2 (m-1); (2-2) Với m số trục cụm trục i C2 hệ số xét đến tác dụng số bánh xe cụm bánh: C = 6,4 cho trục trước trục sau loại cụm bánh có bánh C = 1,0 cho trục sau loại cụm bánh cú bánh (cụm bánh đôi) Với lượng xe/ ngày đêm loại xe (ni) tính sau: ni = Thà nhphầ n%× Lượngxe quy đổ i nă m tương lai Hệsốquổ i Trong đó, hệ số quy đổi lấy theo bảng (TCVN 4054-05) Bảng số liệu tải trọng trục xe Trọng lượng trục Loại xe Pi (KN) Trục Trục Số trục sau Số bánh cụm bánh trục sau Khoảng cách trục sau (m) Lượng xe ni xe ( /ngàyđờm) Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 32 TKMH Thiết kế đường F1 trước GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng sau 792 1/ Xe loại 2/ Xe tải loại Nhẹ 5.6 18.0 56.0 Cụm bánh đôi - 392 Vừa 6.9 25.8 69.6 Cụm bánh đôi - 142 Nặng 3x10 48.2 100 Cụm bánh đôi - 20 Nặng 2x9.4 45.4 90 Cụm bánh đôi 3 Bảng tính số trục xe quy đổi số trục tiêu chuẩn 100 kN Loại xe Pi (kN) C1 C2 ni Trục trước 18,0 6,4 392 1.326 Trục sau 56,0 1 392 30.57 Trục trước 25,8 6,4 142 2.342 Trục sau 69,6 1 142 28.825 Trục trước 48,2 6,4 20 5.159 Trục sau 100,0 1 20 20 Trục trước 45,2 6,4 Trục sau 90,0 2,2 4,4  P  C1.C2 ni  i ÷  100  Xe tải loại Nhẹ 5.6 Vừa 6.9 Nặng 3x10 Nặng 3x9.4 Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 33 TKMH Thiết kế đường F1 Xe kéo romoc GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Trục trước 23,1 6,4 20 * Trục sau 73,2 2” 20 11  Kết tính N = 105.222 trục xe tiêu chuẩn/ ngày đêm Ghi chú: * Vì tải trọng trục 25 kN (2,5 tấn) nên không xét đến quy đổi 2.3 Số trục xe tính tốn xe tren kết cấu lề có gia cố Số trục xe tính tốn Ntt tổng số trục xe quy đổi trục xe tính tốn tiêu chuẩn (hoặc trục xe nặng tính tốn) thơng qua mặt cắt ngang đoạn đường thiết kế ngày đêm xe chịu đựng lớn vào thời kỳ bất lợi cuối thời hạn thiết kế quy định tuỳ thuộc loại tầng mặt dự kiến lựa chọn cho kết cấu áo đường Xác định Ntt theo biểu thức (2-3): Ntt = Ntk fl (trục/làn.ngày đêm); (2-3) Trong đó: Ntk: tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác trục xe tính tốn ngày đêm chiều xe chạy năm cuối thời hạn thiết kế Trị số N tk xác định theo biểu thức (2-1) n i loại tải trọng trục i lấy số liệu năm cuối thời hạn thiết kế lấy số trục i trung bình ngày đêm khoảng thời gian mùa mưa trung bình ngày đêm năm (nếu n i trung bỡnh năm lớn ni trung bỡnh mưa) ; fl: hệ số phõn phối số trục xe tính tốn xe xác định sau : Trên phần xe chạy cú xe thỡ lấy f l = 1,0; Trên phần xe chạy có xe khơng có dải phân cách lấy fl =0,55; Trên phần xe chạy có xe có dải phân cách thỡ lấy f l =0,35; Trên phần xe chạy có xe trở lờn cú dải phân cách lấy f l=0,3; Ở chỗ nút giao chỗ vào nút, kết cấu áo đường phạm vi chuyển phải tính với hệ số f l = 0,5 tổng số trục xe quy đổi qua nút  Vỡ đường thiết kế có xe khơng có dải phân cách nên : fl = 0,55 → Vậy Ntt = 105.222 x 0,55 = 57.872 (trục/làn.ngày đờm) 2.4 Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế : Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 34 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế N e tức tính theo biểu thức sau: Ne = [(1 + q)t − 1] 365.N t q(1 + q)t −1 Trong đó: Nt số trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm năm đầu đưa đường vào khai thác sử dụng (trục/ngày đêm) q tỉ lệ tăng trưởng lượng giao thơng trung bình năm, q=10% t thời hạn thiết kế, t=15 năm [(1 + q)t − 1] Ne = 365.N t = 0,176x106( trục) t −1 q(1 + q) XÁC ĐỊNH MÔĐUN ĐÀN HỒI YÊU CẦU: Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu xác định theo bảng sau tuỳ thuộc số trục xe tính toán N tt xác định theo biểu thức tuỳ thuộc loại tầng mặt kết cấu áo đường thiết kế Số trục xe tính tốn áo lề có gia cố phải tuân theo quy định Bảng Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu (bảng 3.4 – TCN 211-06) Loại tải Trị số mô đun đàn hồi yờu cầu Eyc (MPa), tương ứng với trọng số trục xe tính tốn (xe/ngày đêm/làn) Loại tầng mặt trục tiêu 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 7000 chuẩn Cấp cao A1 133 147 160 178 192 207 224 235 Cấp cao A2 91 110 122 135 153 10 Cấp thấp 64 82 94 B1 Cấp cao A1 127 146 161 173 190 204 218 235 253 Cấp cao A2 90 103 120 133 146 163 12 Cấp thấp 79 98 111 B1 Với Ntt = 57.872 trục /làn.ngày đêm → loại tầng mặt lựa chọn cấp cao A1, ta tra E yc = 146 MPa > 130 MPa (trị số tối thiểu môđun đàn hồi yêu cầu quy định bảng 3-5, TCN 211-06) → chọn Eyc = 146 MPa CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 35 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Phương án : (Lớp kết cấu từ lên) - Lớp 3: Bê tông nhựa chặt (đá dăm ≥ 35% ) dày (cm) - Lớp 2: Cấp phối đá dăm loại I dày 16 (cm) - Lớp 1: Cấp phối đá dăm loại II dày 22 ( cm) BẢNG CÁC THÔNG SỐ CỦA VẬT LIỆU Lớp Tên vật liệu (Lớp kết cấu từ lên) Cấp phối đá dăm loại II Cấp phối đá dăm loại I Bê tông nhựa chặt (đd ≥ 35%) Bề Mô đun đàn hồi E (MPa) dày Tính Tính Kéo lớp võng trượt uốn (cm) 22 250 250 250 16 300 300 300 350 250 1600 Rku C (MPa) (MPa) ϕ (độ) 2,0 Với đất đất sét lẫn sỏi (đất đỏ bazan lẫn sỏi) có mơ đun đàn hồi E = 57 MPa, lực dính C = 0,032 MPa, gúc nội ma sát ϕ = 240 4.1 Kiểm tra kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: Chuyển hệ nhiều lớp hệ lớp cách đổi lớp kết cấu áo đường lớp từ lên theo công thức Đặng Hữu : Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 36 TKMH Thiết kế đường F1 E E 3 E h E h E h tb1 H h E GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng E H E tb E Trong đó:  + k t1/3  Etb1 = E1  ÷  1+ k  Với : H1 = h1+h2 K = h2/h1; t = E2/E1  + k t1/3  Etb = Etb1  ÷  1+ k  Và : Với : H = H1+h3 K = h3/H1 t = E3/Etb2 Kết tính tốn để tỡm Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) Cấp phối đá dăm loại II 250 t= hi (cm) 22 k= Htb (cm) Etb’ (Mpa) 22 250 Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 37 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Cấp phối đá dăm loại I 300 300 =1,200 250 16 16 =0,730 22 38 270,31 Bê tông nhựa chặt (đd ≥ 35%) lớp 350 350 =1,295 270,31 8 =0,211 38 46 283,22 H 46 Xét đến hệ số điều chỉnh β = f  ÷ Với = = 1,394 33 D Bảng Hệ số điều chỉnh β (bảng 3.6 – TCVN 4054-2005) Tỷ số H/D 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 Hệ số β 1,033 1,069 1,107 1,136 1,178 1,198 1,210 Tra Bảng β =1,16 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 46 cm có mơ đun đàn hồi trung bình Etbdc = βEtb’= 1,16x283,22 = 328,54 (Mpa) Tớnh Ech kết cấu: sử dụng tốn đồ Hình 3.1 E 57 H 46 = 0,174 = = 1,394 ; dc0 = Etb 328,54 D 33 Từ tỷ số tra tốn đồ Hình 3-1 = 0,5355 Vậy Ech= 328,54 x 0,5355 = 175,93 Mpa Nghiệm lại điều kiện phải có: Ech ≥ K dv cd E yc Đường cấp IV, xe nên chọn độ tin cậy thiết kế 0,85(theo bảng 3–3 tiêu chuẩn 211-06) vậy, theo Bảng 3.2 xác định K cddv =1,06 K cddv Eyc=1,06 x 146= 154,76 MPa Kết nghiệm toán: dv Ech= 175,93 MPa > K cd E yc = 154,76 MPa Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 38 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Cho thấy với cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép 4.2.Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất a) Tính Etb lớp kết cấu: Việc đổi tầng hệ lớp thực tương tự Kết tính tốn để tìm Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) t= hi (cm) Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm loại I 300 300 =1,200 250 16 Bê tông nhựa chặt (đd ≥ 35%) lớp 250 250 =0,925 270,31 k= Htb (cm) Etb’ (Mpa) 22 250 0,730 38 270,31 0,211 46 266,69 22   Xết đến hệ số điều chỉnh β = f  ÷ Với = = 1,394 33 D Bảng Hệ số điều chỉnh β Tỷ số H/D 0,50 0,75 1,00 1,25 Hệ số β 1,033 1,069 1,107 1,136 H 46 1,50 1,178 1,75 1,198 2,00 1,210 Tra Bảng β = 1,16 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 46 cm có mơ đun đàn hồi trung bình Etbdc =βEtb’ = 1,16x266,69 = 309,36 MPa - Xác định ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây đất τ ax : = 46 = 1,394; 33 = = 309,36 = 5,427 57 Theo toán đồ Hình 3-2, với góc nội ma sát đất ϕ = 24o ta tra được: Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 39 TKMH Thiết kế đường F1 τ ax p GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng = 0,0278 Vỡ áp lực mặt đường bánh xe tieu chuẩn tính tốn p = daN/cm = 0,6 MPa τ ax = 0,0278x0,6 = 0,0167 MPa - Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất τ av : Tra tốn đồ Hình 3-4 ta τ av = -0,001MPa - Xác định trị số Ctt theo cơng thức: Ctt= C k1.k2.k3 Trong đó: C: lực dính đất = 0,032(MPa); 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 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 sau: Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính tốn Dưới Dưới Dưới Trên (trục/ngày đêm/làn) 100 1000 5000 5000 Hệ số K2 1,0 0,8 0,65 0,6 Theo tính tốn số trục xe tính tốn = 840 (trục/ngày đêm/làn) → K2 = 0,8 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 Cụ thể trị số K 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 Vỡ đất sét có lẫn sỏi → K3 = 1,5 Vậy Ctt = 0,032x0,6x0,8x1,5 = 0,023 MPa Kiểm toán lại điều kiện tính tốn cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 40 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Với đường cấp IV, độ tin cậy 0,85 theo Bảng 3-7 kcdtr = 0,9 với trị số τ ax τ av tính ta có: τ ax + τ av = 0,0167 - 0,001 = 0,0157 MPa C tt 0, 023 = = 0,0256 MPa 0,9 K cdtr Kết kiểm toán cho thấy 0,0256 > 0,0157 → Ctt > τ ax + τ av nên điều kiện theo tiêu K cdtr chuẩn chịu cắt trượt đất bảo đảm 4.3.Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tơng nhựa * Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tông nhựa theo biểu thức: σ ku = σ ku p.kb Trong đó: p : áp lực bánh tải trọng trục tính tốn kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính tốn bánh đơi bánh đơn; kiểm tra với cụm bánh đôi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) lấy kb = 0,85; kiểm tra với cụm bánh đơn tải trọng trục đặc biệt nặng (nếu có) lấy kb = 1,0 σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vị; Kết tính tốn để tìm Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) t= hi (cm) Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm loại I 300 300 = 1,200 250 16 Bê tông nhựa chặt (đd ≥ 35%) lớp 1600 1600 =5,919 270,31 k= Htb (cm) Etb’ (Mpa) 22 250 16 =0,73 22 38 270,31 =0,174 46 46 401,47 22 Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 41 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng - Đối với lớp bê tông nhựa: h3= cm; E3 = 1600 MPa Trị số Etb’ lớp phía xác định bảng Xét đến hệ số điều chỉnh õ với = 38 = 1,152 ; Tra bảng hệ số điều chỉnh õ ta õ = 33 1,125 → Etbdc = 401,47 x 1,125 = 451,65 MPa Áp dụng tốn đồ Hình 3-1 để tỡm Echm đáy lớp bê tông nhựa hạt nhỏ: Với = 57 38 = 1,152 = = 0,1262 451, 65 33 Tra tốn đồ Hình 3-1 Quy trình 211-06 ta = 0,413 Vậy có Echm =0,413 x 451,65 = 186,53 MPa Tìm σ ku đáy lớp bê tơng nhựa lớp bẳng cách tra tốn đồ Hình 3.5 với = = 0,242; 33 = 1600 = 8,58 186,53 Kết tra toán đồ σ ku = 2,04 với p = 0,6 MPa Ta có: σ ku = 2,04 x 0,6 x 0,85 = 1,04 MPa * Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bê tông nhựa theo biểu thức: σku ≤ Rttku K cdku Trong đó: σku : ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe Rttku : cường độ chịu kéo uốn tính tốn vật liệu liền khối K cdku : hệ số cường độ chịu kéo uốn chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế giống với trị số K cdtr Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bê tơng nhựa Rttku = k1 k2 Rku ; Trong đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính tốn Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 42 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng 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 vơ lấy k2 = 1,0; với bê tông nhựa loại II, bê tông nhựa rỗng loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với bê tông nhựa chặt loại I bê tông nhựa chặt dựng 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 (đối với vật liệu bê tông nhựa): k1 = 11,11 = = 0.779 N 0,22 e Trong trường hợp lấy k2 = 1,0; Vậy cường độ chịu kéoo uốn tính tốn lớp bê tông nhựa là: Rttku = k1.k Rku = 0,779 x 1,0 x 2,0 = 1,5586 MPa Kiểm toán điều kiện theo biểu thức với hệ số K dcku =0,9 lấy theo trường hợp đường cấp IV ứng với độ tin cậy 0,85 - Với lớp bê tông nhựa : σ ku = 1,04 MPa < = 1.7318 MPa Vậy kết cấu bê tông nhựa chặt hạt trung đảm bảo điều kiện kéo uốn 4.4.Kết luận: Các kết kiểm tốn theo trình tự tính tốn cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm tất điều kiện cường độ, chấp nhận làm kết cấu thiết kế KẾT CẤU LỀ GIA CỐ: 5,1 Xác định số trục xe tính tốn: Đối với kết cấu lề gia cố, theo quy trình số trục xe tính tốn lấy (35-50)% số trục xe tính tốn đường.Ta chọn N’tt = 35% x Ntt = 0,35 x 57.872 = 20(trục/làn.ngàyđêm) 5,2, Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế: Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế Ne tức tính theo biểu thức sau: Ne = [(1 + q ) t − 1] 365.N t q (1 + q ) t −1 Nt số trục xe quy đổi trục tiêu chuẩn năm cuối thời hạn thiết kế q tỉ lệ tăng trưởng lượng giao thơng trung bình năm ,q=10% t thời hạn thiết kế ,t=15 năm Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 43 TKMH Thiết kế đường F1 Ne = GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng [(1 + q ) t − 1] 365.N t = 0,176x106(trục) q (1 + q ) t −1 5,3 Xác định môđun yêu cầu: Chọn loại mặt đường thiết kế cấp cao A1,với N’ tt = 20 trục /làn.ngày đêm → ta tra bảng 3.4 (22TCN 211-06) Eyc = 127 Mpa 5.4 Phương án - Lớp 3: Bê tông nhựa chặt (đá dăm > 35%) dày (cm) - Lớp 2: Cấp phối đá dăm loại I dày 14 (cm) - Lớp 1: Cấp phối đá dăm loại II dày 16 ( cm) BẢNG CÁC THÔNG SỐ CỦA VẬT LIỆU E (Mpa) Bề Tính Rku Tính Tính Lớp kết cấu (từ lên) dày độ (Mpa) trượt kéo uốn (cm) võng Đất : đất ỏ sột lẫn sỏi 57 Cấp phối đá dăm loại II Cấp phối đá dăm loại I Bê tông nhựa chặt (đá dăm > 35%) 17 250 250 250 15 300 300 300 350 250 1600 C (MPa) φ (độ) 0,032 24 2,0 *** Tính tốn kiểm tra cường độ chung kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: * Việc đổi tầng lớp từ lên thực theo biểu thức (3.5): 1 + k t1/  Etb ' = E1    1+ k  Với k = t = Kết tính tốn xác định Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) t = E2/E1 hi (cm) k= h2/h1 Htb (cm) Etb' (MPa) Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 44 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng 250 Cấp phối đá dăm loại II Cấp phối đá dăm loại I BTN chặt (đd > 35%) 17 0,50 1,033 250 300 1,2 15 0,88 32 272,68 350 1,284 0,188 38 284,07 Xét đến hệ số điều chỉnh õ = f(): Với = Tỷ số H/D Hệ số β 17 38 = 1,152 33 Bảng Hệ số điều chỉnh β 0,75 1,00 1,25 1,50 1,069 1,107 1,136 1,178 1,75 1,198 2,00 1,210 Tra Bảng õ = 1,1246 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 45 cm có mơ đun đàn hồi trung bình Etbdc =õ x Etb’=1,1246 x 284,07 = 319,47(Mpa) Tính Ech kết cấu: sử dụng tốn đồ Hình 3.1 Với = 38 = 1,152; 33 = 57 = 0,178 319, 47 Từ tỷ số tra tốn đồ Hình 3-1 = 0,4922 Vậy Ech= 0,4922x319,47 = 157,24 Mpa Nghiệm lại điều kiện phải có: Ech ≥ K dv cd E yc Ta chọn độ tin cậy thiết kế 0,85 → theo Bảng xác định K cddv =1,06 K cddv Eyc = 1,06 x 127 = 134,62 MPa Kết nghiệm toán: dv Ech= 157,24 Mpa > K cd E yc = 134,62 Mpa Cho thấy với cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép Kết luận: Dựa vào kết cấu lề gia cố ta chọn với lưu lượng (35% x Ntt) độ tin cậy thiết kế chọn 0,85 kết cấu thiết kế dự kiến đảm bảo yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép Nên ta chấp nhận làm kết cấu thiết kế Phần V: Tự giả định thiết kế km đường ( em thiết kế lại km6-km7) dự án Đông Thành – Vĩnh Hảo – Tiên Kiều Em làm đợt TTTN vừa qua Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 45 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong 46 ... chỗ 1.0 2.0 30%; núi > 30% Đường tách riêng thô sơ khơng quy đổi xe đạp Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Từ bảng theo địa hình đồng ta có lưu lượng... 792 Lưu lượng xe qui đổi xe tiêu chuẩn năm tương lai: 792 2192 xcqd/ngđ Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng Chọn cấp đường ta dựa vào bảng sau: Bảng... đường tỉnh, đường huyện Đường phục vụ giao thông địa phương Đường tỉnh, Sinh viên: Nguyễn Thanh Phong TKMH Thiết kế đường F1 Cấp VI *) < 200 GVHD: Ths Nguyễn Huy Hùng đường huyện, đường xó Đường