CH-ơng 3 Tớnh toỏn c-ờng độ và bề dày kết cấu ỏo đ-ờng
3.2 Tải trọng trục tớnh toỏn và cỏch quy đổi số trục xe khỏc về số tải trọng trục
kiểm toỏn theo điều kiện cõn bằng tr-ợt và khả năng chịu kéo uốn.
3. Đối với ỏo đ-ờng cấp thấp B1 và B2 khụng yờu cầu kiĨm tra theo tiêu chn chịu kộo uốn và điều kiện tr-ợt.
4. Khi tớnh toỏn kết cấu ỏo đ-ờng chịu tải trọng rất nặng (tải trọng trục trờn 120 kN ở đ-ờng cụng nghiệp hoặc đ-ờng chuyờn dụng) thỡ cần tớnh tr-ớc theo điều kiện chịu cắt tr-ợt và điều kiện chịu kộo uốn, sau đú quy đổi tất cả cỏc trục xe chạy trờn đ-ờng về xe tiờu chuẩn 120 kN đĨ tính theo độ võng đàn hồị
5. Khi tính tốn kết cấu áo lỊ cú gia cố thỡ phải tớnh theo cỏc tiờu chuẩn nh- đối với kết cấu ỏo đ-ờng của phần xe chạy liền kề.
3.1.5. Cỏc thụng số tớnh toỏn c-ờng độ và bề dày ỏo đ-ờng mềm
Cần phải xỏc định đ-ợc cỏc thụng số tớnh toỏn d-ới đõy t-ơng ứng với thời kỳ bất lỵi nhất vỊ chế độ thuỷ nhiệt (tức là thời kỳ nền đất và c-ờng độ vật liệu của cỏc lớp ỏo đ-ờng yếu nhất):
- Tải trọng trơc tính toỏn và số trục xe tớnh toỏn (cỏch xỏc định xem ở Khoản 3.2);
- Trị số tính toỏn của mụ đun đàn hồi Eo, lực dớnh C và gúc nội ma sỏt t-ơng đ-ơng với độ ẩm tớnh toỏn bất lợi nhất của nền đất. Độ ẩm tớnh toỏn bất lợi nhất đ-ợc xỏc định tuỳ theo loại hỡnh gõy ẩm của kết cấu nền ỏo đ-ờng nh- chỉ dẫn ở Phụ lục B;
- Trị số tớnh toỏn của mụ đun đàn hồi E, lực dớnh C và gúc nội ma sỏt của cỏc loại vật liệu làm ỏo đ-ờng; c-ờng độ chịu kéo n cđa lớp vật liƯu (xem h-ớng dẫn ở Phơ lơc C).
Xột đến cỏc điều kiện nhiệt ẩm, mựa hố là thời kỳ bất lợi vỡ m-a nhiều và nhiệt độ tầng mặt ca Do vậy khi tớnh toỏn c-ờng độ theo tiờu chuẩn độ lỳn đàn hồi, chỉ tiờu của bờ tụng nhựa và cỏc loại hỗn hợp đỏ nhựa đ-ợc lấy t-ơng ứng với nhiệt độ tớnh toỏn là 300C. Tuy nhiờn, tớnh toỏn theo tiờu chuẩn chịu kộo uốn thỡ tỡnh trạng bất lợi nhất đối với bờ tụng nhựa và hỗn hợp đỏ dăm nhựa lại là mựa lạnh (lỳc đú cỏc vật liệu này cú độ cứng lớn), do vậy lỳc này lại phải lấy trị số mụ đun đàn hồi tớnh toỏn của chỳng t-ơng đ-ơng với nhiệt độ 10 – 150C. Khi tớnh toỏn theo điều kiện cõn bằng tr-ợt thỡ nhiệt độ tớnh toỏn của bờ tụng nhựa và cỏc loại hỗn hợp đá nhựa nằm phía d-ới vẫn lấy bằng 300C, riêng với lớp nằm trên cùng lấy bằng 600C.
3.2 Tải trọng trục tớnh toỏn và cỏch quy đổi số trục xe khỏc về số tải trọng trục tính tốn tính tốn
3.2.1. Tải trọng trục tớnh toỏn tiờu chuẩn:
Khi tớnh toỏn c-ờng độ của kết cấu nền ỏo đ-ờng theo 3 tiờu chuẩn nờu ở mơc 3.1.2, tải trọng trơc tớnh toỏn tiờu chuẩn đ-ợc quy định là trục đơn của ụ tụ cú trọng l-ợng 100 kN đối với tất cả cỏc loại ỏo đ-ờng mềm trờn đ-ờng cao tốc, trờn đ-ờng ụ tụ cỏc cấp thuộc mạng l-ới chung và cả trờn cỏc đ-ờng đụ thị từ cấp khu vực trở xuống. Riờng đối với kết cấu ỏo đ-ờng trờn cỏc đ-ờng trục chớnh đụ thị và một số đ-ờng cao tốc hoặc đ-ờng ụ tụ thuộc mạng l-ới chung cú điều kiện xe chạy đề cập ở mục 3.2.2 d-ới đõy
thỡ tải trọng trục tớnh toỏn tiờu chuẩn đ-ợc quy định là trục đơn trọng l-ợng 120 kN. Cỏc tải trọng tớnh toỏn này đ-ợc tiờu chuẩn hoỏ nh- ở Bảng 3.1.
Bảng 3.1: Cỏc đặc tr-ng của tải trọng trục tớnh toỏn tiờu chuẩn Tải trọng trục tớnh toỏn tiờu chuẩn, P (kN) áp lực tớnh toỏn lờn mặt đ-ờng, p (Mpa) Đ-ờng kớnh vệt bỏnh xe, D (cm) 100 0.6 33 120 0.6 36
3.2.2. Tải trọng trục tớnh toỏn trờn đ-ờng cú nhiều xe nặng l-u thụng
1. Trờn những đ-ờng cú l-u thụng cỏc loại trục xe nặng khỏc biệt nhiều so với loại trục tiờu chuẩn ở Bảng 3.1 (nh- cỏc đ-ờng vựng mỏ, đ-ờng cụng nghiệp chuyờn dụng…) thỡ kết cấu ỏo đ-ờng phải đ-ợc tớnh với tải trọng trục đơn nặng nhất cú thể cú trong dũng x Trong tr-ờng hợp này t- vấn thiết kế phải tự điều tra thông qua chứng chỉ xt x-ởng cđa xe hoặc cõn đo để xỏc định đ-ợc cỏc đặc tr-ng p và D t-ơng ứng với trục đơn nặng nhất đú để dựng làm thụng số tớnh toỏn. Cỏch cõn đo xỏc định p và D cú thể tham khảo thực hiƯn theo mơc 2.1.5 Quy trỡnh 22 TCN 251- 98. Đối với cỏc xe cú nhiều trục thỡ việc xỏc định ra tải trọng trơc nỈng nhất tính toỏn cú thể tham khảo ở Phụ lục
2. Nếu tải trọng trục đơn của xe nặng nhất khụng v-ợt quỏ 20% trị số tải trọng trục tớnh toỏn tiờu chuẩn ở Bảng 3.1 và số l-ợng cỏc trục này chiếm d-ới 5% tỉng số trục xe tải và xe buýt cỏc loại chạy trờn đ-ờng thỡ vẫn cho phép tính tốn theo tải trọng trục tiờu chuẩn tức là cho phộp quy đổi cỏc trục đơn nặng đú về trục xe tiờu chuẩn để tớnh toỏn; ng-ợc lại thỡ phải tớnh với tải trọng trục đơn nỈng nhất theo chỉ dẫn ở điĨm 4 mơc 3.1.4.
3. Trờn cỏc đ-ờng cao tốc hoặc đ-ờng ụ tụ cỏc cấp cú l-u thụng cỏc trục đơn của xe nặng v-ợt quỏ 120 kN thoả mÃn cỏc điều kiện để cập ở điểm 2 nờu trờn thỡ đ-ợc dựng tải trọng trục tớnh toỏn tiờu chuẩn là 120 kN (tức là nếu trờn đ-ờng cú cỏc trục đơn nặng trờn 120 kN và d-ới 144 kN với số l-ỵng chiếm d-ới 5% tỉng số trơc xe tải và xe buýt chạy trờn đ-ờng thỡ lỳc đú đ-ợc chọn tải trọng trơc tính toỏn là 120 kN).
3.2.3. Quy đổi số tải trọng trục xe khỏc về số tải trọng trục tớnh toỏn tiờu chuẩn (hoặc quy đổi về tải trọng tớnh toỏn cđa xe nỈng nhất)
Mơc tiờu quy đổi ở đõy là quy đổi số lần thụng qua của cỏc loại tải trọng trục i về số lần thụng qua của tải trọng trục tớnh toỏn trờn cơ sở t-ơng đ-ơng về tỏc dụng phỏ hoại đối với kết cấu ỏo đ-ờng:
1. Việc quy đổi phải đ-ợc thực hiện đối với từng cơm trơc tr-ớc và cơm trơc sau của mỗi loại xe khi nú chở đầy hàng với cỏc quy định sau:
- Cụm trục có thĨ gồm m trơc có trọng l-ợng mỗi trục nh- nhau với các cụm bỏnh đơn hoặc cụm bỏnh đụi (m =1, 2, 3 );
- Chỉ cần xột đến (tức là chỉ cần quy đổi) cỏc trục cú trọng l-ỵng trơc từ 25 kN trở lên;
- Bất kĨ loại xe gỡ khi khoảng cỏch giữa cỏc trục 3,0m thì viƯc quy đỉi đ-ợc thực hiện riờng rẽ đối với từng trục;
- Khi khoảng cỏch giữa các trơc 3,0m (giữa cỏc trục của cụm trục) thỡ quy đổi gộp m trơc có trọng l-ỵng bằng nhau nh- một trơc với viƯc xét đến hƯ số trục C1 nh- ở biĨu thức (3.1) và (3.2).
2. Theo cỏc quy định trờn, việc quy đổi đ-ợc thực hiện theo biểu thức sau:
N = 4,4 2 1 1. . .( ) tt I i k i P P n C C ; (3.1) trong đó:
N là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khỏc nhau về trục xe tớnh toỏn sẽ thụng qua đoạn đ-ờng thiết kế trong một ngày đờm trờn cả 2 chiều (trục/ngày đờm);
ni là số lần tỏc dụng của loại tải trọng trục i cú trọng l-ợng trục pi cần đ-ợc quy đổi về tải trọng trục tớnh toỏn Ptt (trơc tiêu chn hc trơc nỈng nhất). Trong tớnh toỏn quy đổi th-ờng lấy ni bằng số lần của mỗi loại xe i sẽ thụng qua mặt cắt ngang điển hỡnh của đoạn đ-ờng thiết kế trong một ngày đờm cho cả 2 chiỊu xe chạy;
C1 là hệ số số trục đ-ợc xỏc định theo biểu thức (3-2):
C1=1+1,2 (m-1); (3-2) Với m là số trơc cđa cơm trơc i (xem điĨm 1 cđa mơc 3.2.3);
C2 là hệ số xột đến tỏc dụng của số bánh xe trong 1 cơm bánh: với các cơm bánh chỉ cú 1 bỏnh thỡ lấy C2=6,4; với cỏc cụm bỏnh đụi (1 cụm bỏnh gồm 2 bỏnh) thỡ lấy C2=1,0; với cụm bỏnh cú 4 bỏnh thỡ lấy C2=0,38.