Trong quỏ trỡnh thiết kế bỡnh đồ và trắc dọc phải đảm bảo những nguyờn tắc của việc thiết kế cảnh quan đƣờng, tức là phải phối hợp hài hũa giữa bỡnh đồ, trắc dọc và trắc ngang
Phải tớnh toỏn thiết kế cụ thể mặt cắt ngang cho từng đoạn tuyến cú địa hỡnh khỏc nhau
Ứng với mỗi sự thay đổi của địa hỡnh cú cỏc kớch thƣớc và cỏch bố trớ lề đƣờng, rónh thoỏt nƣớc, cụng trỡnh phũng hộ khỏc nhau
Chiều rộng mặt đƣờng : B = 6 (m) Chiều rộng lề đƣờng : 2x1,5 = 3 (m)
Mặt đƣờng bờ tụng asphan cú độ dốc ngang 2%, độ dốc lề đất là 6% Mỏi dốc ta luy nền đắp 1:1,5
Mỏi dốc ta luy nền đào 1:1
Ở những đoạn cú đƣờng cong, tựy thuộc vào bỏn kớnh đƣờng cong nằm mà cú độ mở rộng khỏc nhau
Rónh biờn thiết kế theo cấu tạo, bề rộng đỏy: 0,4m
Thiết kế trắc ngang phải đảm bảo ổn định mỏi dốc, xỏc định cỏc đoạn tuyến cần cú cỏc giải phỏp đặc biệt
Trắc ngang điển hỡnh đƣợc thể hiện trờn bản vẽ trắc ngang điển hỡnh 5.5.2. Tớnh toỏn khối lƣợng đào đắp
Diện tớch đào taluy thỡ tựy theo loại đất mà cú thể cú cỏc cỏch tớnh khỏc nhau theo tỷ lệ mỏi đào (1:1; 1:0,5 1:0,25 hoặc đào thẳng đứng)
Áp dụng phần mềm Nova và Autocad ta tớnh đƣợc khối lƣợng đào, đắp nhƣ sau: Fđào tb = (Fiđào + Fi+1đào )/2 (m2)
Fđắp tb = (Fiđắp + Fi+1đắp)/2 (m2) Vđào = Fđào tb .Li-i+1 (m3)
Vđắp = Fđắp tb. Li-i+1 (m3)
Sau khi tớnh toỏn ta đƣợc khối lƣợng nhƣ sau:
Phƣơng ỏn 1: Vđào= 43.348 m3; Vđắp = 28.562 m3 Phƣơng ỏn 2: Vđào= 34.630 m3; Vđắp = 40.232 m3
CHƢƠNG VI: THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG
6.1. ÁO ĐƢỜNG NHỮNG YấU CẦU KHI THIẾT KẾ ÁO ĐƢỜNG Áo đƣờng là cụng trỡnh xõy dựng trờn nền đƣờng bằng nhiều tầng lớp vật liệu cú cƣờng độ và độ cứng đủ lớn hơn so với nền đƣờng để phục vụ cho xe chạy, chịu tỏc động trực tiếp của xe chạy và cỏc yếu tố thiờn nhiờn (mƣa, giú, biến đổi nhiệt độ). Nhƣ vậy để đảm bảo cho xe chạy an toàn, ờm thuận, kinh tế và đạt đƣợc những chỉ tiờu khai thỏc – vận doanh thỡ việc thiết kế và xõy dựng ỏo đƣờng phải đạt đƣợc những yờu cầu cơ bản sau:
Áo đƣờng phải cú đủ cƣờng độ chung tức là trong quỏ trỡnh khai thỏc, sử dụng ỏo đƣờng khụng xuất hiện biến dạng thẳng đứng, biến dạng trƣợt, biến dạng co, dón do chịu kộo uốn hoặc do nhiệt độ. Hơn nữa cƣờng độ ỏo đƣờng phải ớt thay đổi theo thời tiết khớ hậu trong suốt thời kỳ khai thỏc tức là phải ổn định cƣờng độ.
Mặt đƣờng phải đảm bảo đƣợc độ bằng phẳng nhất định để giảm sức cản lăn, giảm súc khi xe chạy, do đú nõng cao đƣợc tốc độ xe chạy, giảm tiờu hao nhiờn liệu và hạ giỏ thành vận tải.
Bề mặt ỏo đƣờng phải cú đủ độ nhỏm cần thiết để nõng cao hệ số bỏm giữa bỏnh xe và mặt đƣờng để tạo điều kiện tốt cho xe chạy an toàn, ờm thuận với tốc độ cao. Yờu cầu này phụ thuộc chủ yếu vào việc chọn lớp trờn mặt của KCAĐ. Mặt đƣờng phải cú sức chịu bào mũn tốt và ớt sinh bụi do xe cộ phỏ hoại và dƣới tỏc dụng của khớ hậu thời tiết
Đú là những yờu cầu cơ bản của kết cấu ỏo đƣờng, tựy theo điều kiện thực tế, ý nghĩa của đƣờng mà lựa chọn kết cấu ỏo đƣờng cho phự hợp để thỏa món ở mức độ khỏc nhau những yờu cầu núi trờn.
Cỏc nguyờn tắc khi thiết kế kết cấu ỏo đƣờng:
Đảm bảo về mặt cơ học và kinh tế, đảm bảo về mặt duy tu bảo dƣỡng, đảm bảo chất lƣợng xe chạy an toàn, ờm thuận, kinh tế.
6.2. TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG
6.2.1. Cỏc thụng số tớnh toỏn 6.2.1.1. Địa chất thủy văn 6.2.1.1. Địa chất thủy văn
Đất nơi tuyến đƣờng đi qua thuộc loại đất ỏ sột cú cỏc đặc trƣng tớnh toỏn sau: Đất nền thuộc loại III cú: E0 = 42 Mpa
C = 0,032 (Mpa), = 240, a =
nh
w w
6.2.1.2. Tải trọng tớnh toỏn tiờu chuẩn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vỡ cấp đƣờng thiết kế thuộc đƣờng cấp III nằm trong hệ thống cỏc cấp đƣờng thuộc mạng lƣới giao thụng núi chung nờn theo điều 3.2.1 của tiờu chuẩn ngành 22 TCN 211 – 06, Tải trọng trục tớnh toỏn là 10T khi nú trở đầy hàng húa.
Cú ỏp lực là p = 0,6 (Mpa) = 6 (daN/cm2) và tỏc dụng trờn diện tớch vệt bỏnh xe cú đƣờng kớnh D = 33cm.
6.2.1.3. Lƣu lƣợng xe tớnh toỏn
Lƣu lƣợng xe tớnh toỏn trong kết cấu ỏo đƣờng mềm là số ụtụ đƣợc quy đổi về loại ụtụ cú tải trọng tớnh toỏn tiờu chuẩn thụng qua mặt cắt ngang của đƣờng trong 1 ngày đờm ở cuối thời kỳ khai thỏc (ở năm tƣơng lai tớnh toỏn): 15 năm kể từ khi đƣa đƣờng vào khai thỏc.
Bảng thành phần và lƣu lƣợng xe Loại xe Thành phần α (%) Xe con 25 Xe tải trục 6,5 T 25 Xe tải trục 8,5 T 39 Xe tải trục 10T 11 Tỷ lệ tăng trƣởng xe hàng năm : q = 7 % Trong đú : q: Hệ số tăng trƣởng hàng năm Nt: Lƣu lƣợng xe chạy năm thứ t N1: Lƣu lƣợng xe năm thứ nhất Quy luật tăng xe hàng năm
Nt = N1(1+q)t-1 Ta cú N15 = 1398 ( xe/ng đ)
Lƣợng xe ni (xe/ngày đờm)
ni = Thành phần dũng xe.Nt 100
Dự bỏo thành phần giao thụng ở năm 15 sau khi đƣa đƣờng vào khai thỏc sử dụng xem phụ lục 1.4.1
Số trục xe quy đổi về số trục tiờu chuẩn 100 KN xem phụ lục 1.4.2
C1 = 1 + 1,2x(m - 1), m là số trục xe trong 1 cụm
C2 : Hệ số xột đến tỏc dụng của số bỏnh xe trong một cụm bỏnh
C2 = 6,4 cho cỏc trục trƣớc, C2 = 1 cho cỏc trục sau loại mỗi cụm bỏnh cú 2 bỏnh (cụm bỏnh đụi)
Tớnh số trục xe tớnh toỏn tiờu chuẩn trờn 1 làn xe Ntt Ntt = Ntk x fl
Trong đú:
fl: Hệ số phõn phối số trục xe tớnh toỏn trờn mỗi làn
Vỡ đƣờng thiết kế cú 2 làn xe khụng cú dải phõn cỏch nờn lấy fl = 0,55
Vậy: Ntt = 523 x 0,55 = 288 (trục/làn.ngày đờm) Ntt = 288 (trục/làn.ngày đờm)
Lƣu lƣợng xe ở cỏc năm tớnh toỏn xem phụ lục 1.4.3 Cụng thức tớnh trục xe tiờu chuẩn tớch luỹ
0 [(1 ) 1].365.N1 q q N t
Bảng xỏc định mụ đun đàn hồi yờu cầu của cỏc năm xem phụ lục 1.4.4
Căn cứ theo bảng 2 – 1 (chọn loại tầng mặt 22 TCN 211 – 06), thời hạn thiết kế của tuyến đƣờng là 15 năm, và xột theo vai trũ của tuyến đƣờng nờn ta chọn cấp mặt đƣờng là cấp cao A1.
Eyc: Mụđun đàn hồi yờu cầu phụ thuộc số trục xe tớnh toỏn Ntt và phụ thuộc loại tầng của kết cấu ỏo đƣờng thiết kế. (Bảng 3.4 của 22 TCN 211 – 06)
Emin: Mụđun đàn hồi tối thiểu phụ thuộc tải trọng tớnh toỏn, cấp ỏo đƣờng, lƣu lƣợng xe tớnh toỏn (bảng 3 – 5/TCN 211 – 06)
Echọn: Mụđun đàn hồi chọn tớnh toỏn Echọn = max(Eyc, Emin)
Vỡ là đƣờng miền nỳi cấp III nờn ta chọn độ tin cậy là : K = 0,9 (Bảng 3 – 3 của 22TCN 211 – 06)
Vậy Ech = Kdvcđ x Eyc = 1,1x166 = 182,6 (Mpa)
Bảng 6.1: Cỏc đặc trƣng của vật liệu kết cấu ỏo đƣờng (22 TCN 211 – 06) STT Tờn Vật Liệu E (Mpa) Rn (Mpa) C (Mpa) (độ) vừng (300) trƣợt (600) kộo uốn (100) 1 BTN chặt hạt mịn 420 300 1800 2,8 2 BTN chặt hạt trung 350 250 1600 2,0 3 Cấp phối đỏ dăm loại I 300 300 300
4 Đỏ dăm nƣớc 280 280 280
5 Cấp phối đỏ dăm loại II 250 250 250 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6.2.2. Nguyờn tắc cấu tạo
Thiết kế kết cấu ỏo đƣờng theo nguyờn tắc thiết kế tổng thể nền mặt đƣờng, kết cấu mặt đƣờng phải kớn và ổn định nhiệt
Phải tận dụng tối đa vật liệu địa phƣơng, vận dụng kinh nghiệm về xõy dựng khai thỏc đƣờng trong điều kiện địa phƣơng
Kết cấu ỏo đƣờng phải phự hợp với thi cụng cơ giới và cụng tỏc bảo dƣỡng Kết cấu ỏo đƣờng phải đủ cƣờng độ, ổn định, chịu bào mũn tốt dƣới tỏc dụng của tải trọng xe chạy và khớ hậu
Cỏc vật liệu trong kết cấu phải cú cƣờng độ giảm dần từ trờn xuống dƣới phự hợp với trạng thỏi phõn bố ứng suất để giảm giỏ thành
Khụng cú quỏ nhiều lớp gõy phức tạp cho dõy chuyền cụng nghệ thi cụng Số trục xe tớch lũy và dựa vào mụđun đàn hồi yờu cầu.
6.2.3. Phƣơng ỏn đầu tƣ tập trung (15 năm) 6.2.3.1. Cơ sở lựa chọn 6.2.3.1. Cơ sở lựa chọn
Phƣơng ỏn đầu tƣ tập trung 1 lần là phƣơng ỏn cần một lƣợng vốn ban đầu lớn để cú thể làm con đƣờng đạt tiờu chuẩn với tuổi thọ 15 năm (bằng tuổi thọ lớp mặt sau một lần đại tu). Do yờu cầu thiết kế đƣờng là nối hai trung tõm kinh tế, chớnh trị văn hoỏ lớn, đƣờng cấp III cú Vtt = 60 km/h cho nờn ta dựng mặt đƣờng cấp cao A1 cú lớp mặt Bờ tụng nhựa với thời gian sử dụng là 15 năm.
6.2.3.2. Sơ bộ lựa chọn kết cấu ỏo đƣờng
Tuõn theo nguyờn tắc thiết kế tổng thể nền mặt đƣờng, tận dụng nguyờn vật liệu địa phƣơng để lựa chọn kết cấu ỏo đƣờng; do vựng tuyến đi qua là vựng đồi nỳi, là nơi cú nhiều mỏ vật liệu đang đƣợc khai thỏc sử dụng nhƣ đỏ, cấp phối đỏ dăm, đỏ dăm nƣớc, cấp phối sỏi cuội cỏt, xi măng...
Theo tiờu chuẩn ngành 22TCN 211 – 06, theo bảng 2 – 2 bề dày tối thiểu mặt đƣờng cấp cao A1, mà trục xe tớch lũy ta tớnh trong 15 năm cú Ne = 2,65x106 > 2x106 thỡ bề dày tối thiểu tầng mặt cấp cao A1 = 10 cm. Kết hợp với Echyc và dựa vào 22TCN 211–06 tiờu chuẩn thiết kế ỏo đƣờng mềm lờn ta lựa chọn kết cấu ỏo đƣờng cho toàn tuyến M1 –N1 thuộc huyện Yờn Bỡnh tỉnh Yờn Bỏi nhƣ sau:
Phƣơng ỏn I: Phƣơng ỏn II:
BTN hạt mịn 4cm E1 = 420Mpa BTN hạt mịn 4cm E1 = 420Mpa BTN hạt trung 7cm E2 = 350Mpa BTN hạt trung 7cm E2 = 350Mpa
CPDD loại I E3 = 300Mpa CPDD loại I E3 = 300Mpa
CPDD loại II E4 = 250Mpa Đỏ dăm nƣớc E4 = 280Mpa
Kết cấu đƣờng hợp lý là kết cấu thoả món cỏc yờu cầu về kinh tế và kỹ thuật. Việc lựa chọn kết cấu trờn cơ sở cỏc lớp vật liệu đắt tiền cú chiều dày nhỏ tối thiểu, cỏc lớp vật liệu rẻ tiền hơn sẽ đƣợc điều chỉnh sao cho thoả món điều kiện về Eyc. Cụng việc này đƣợc tiến hành nhƣ sau:
Lần lƣợt đổi hệ nhiều lớp về hệ hai lớp để xỏc định mụđun đàn hồi cho lớp mặt đƣờng.
Phƣơng ỏn I: Ech = 182,6 (Mpa) BTN chặt hạt mịn 4 cm E1 = 420 (Mpa) BTN chặt hạt trung 7 cm E2 = 350 (Mpa) CPDD loại I E3 = 300 (Mpa) CPDD loại II E4 = 250 (Mpa) Đất nền E0 = 42 (Mpa)
Đổi 2 lớp BTN về 1 lớp theo ph-ơng pháp đổi tầng ta có:
E = 420, h = 4 cm 1 1
E = 0 E ch 1
E = 182,6 Mpach
Tra toỏn đồ hỡnh 3 – 1. Tiờu chuẩn ngành 22TCN 211 – 06
Tra toỏn đồ hỡnh 3–1. Tiờu chuẩn ngành 22TCN 21 – 06
E = 350, h = 7 cm 2
E = 0 E ch 2
E = 171,36 Mpach 1
Để chọn đƣợc kết cấu hợp lý ta sử dụng cỏch tớnh lặp cỏc chỉ số H3 và H4 (giả định H3 rồi tỡm H4) E = 300, h = ?3 3 E = 0 42 E = 154,35 Mpach E = 250, h = ?4 4 2 ⇒ ⇒
Chiều dày các lớp móng của 2 ph-ơng án xem phụ lục 1.4.6
Thiết lập đơn giỏ cơ bản của cỏc lớp vật liệu, nhằm tớnh đƣợc giỏ trị sản phẩm từ đú cú cơ sở để so sỏnh giữa cỏc phƣơng ỏn và lựa chọn ra phƣơng ỏn cú giỏ trị đầu tƣ là thấp nhất: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giỏ vật liệu ỏp dụng theo thụng bỏo giỏ VLXD khu vực thành phố Yờn Bỏi thỏng 08/2013 số: 603/CB – SXD ngày 08 thỏng 9 năm 2013 của liờn sở Tài chớnh – Sở Xõy dựng UBND tỉnh Yờn Bỏi, vận chuyển bằng đƣờng sụng, đƣờng bộ và vận chuyển khỏc về chõn cụng trỡnh.
Nhõn cụng: Áp dụng theo nghị định 103/2012/NĐ – CP ngày 04 thỏng 12 năm 2012 của Thủ tƣớng chớnh phủ quy định mức lƣơng tối thiểu vựng đối với ngƣời làm việc ở doanh nghiệp.
Giỏ ca mỏy: Lấy theo thụng tƣ số 06/2010/TT – BXD ngày 26 thỏng 05 năm 2010 của Bộ xõy dựng về hƣớng dẫn phƣơng phỏp xỏc định giỏ ca mỏy và thiết bị thi cụng xõy dựng cụng trỡnh, giỏ xăng dầu lấy theo giỏ hiện hành.
Định mức:
Theo định mức dự toỏn xõy dựng cụng trỡnh (phần xõy dựng) số 1776/BXD – VP/Q ngày 16 thỏng 8 năm 2007 của Bộ xõy dựng
Theo định mức dự toỏn xõy dựng cụng trỡnh (phần lắp đặt) số 1777/BXD – VP/Q ngày 16 thỏng 8 năm 2007 của Bộ xõy dựng
Đơn giỏ chi tiết xem phụ lục 1.4.7
Bảng giỏ xõy dựng:
STT Tờn vật liệu Giỏ thành
1 BTN chặt hạt mịn 2.944.372 (đ/m3) 2 BTN chặt hạt trung 2.817.188 (đ/m3) 3 Cấp phối đỏ dăm loại I 352.490 (đ/m3) 4 Cấp phối đỏ dăm loại II 325.137 (đ/m3) 5 Đỏ dăm nƣớc 350.301 (đ/m3)
Bảng giỏ thành kết cấu chi tiết xem phụ lục 1.4.8
Kết luận: Chọn giải phỏp 3 của phƣơng ỏn I. Vậy đõy chớnh là kết cấu đƣợc lựa chọn để tớnh toỏn kiểm tra.
Bảng 6.2: Kết cấu ỏo đƣờng phƣơng ỏn chọn đầu tƣ tập trung Lớp kết cấu E yc= 182,6 (Mpa) hi Ei BTN chặt hạt mịn 4 420 BTN chặt hạt trung 7 350 CPĐD loại I 17 300 CPĐD loại II 32 250 Nền đất: Eđất nền = 42 Mpa Trỡnh tự kiểm toỏn:
Ta kiểm tra độ vừng đàn hồi (biến dạng thẳng đứng) của cả kết cấu ỏo đƣờng dƣới tỏc dụng của tải trọng xe chạy tớnh toỏn (tải trọng động và trựng phựng) khụng vƣợt quỏ độ vừng đàn hồi giới hạn cho phộp.
Kiểm tra ứng suất cắt tại mọi điểm trong nền đất dƣới ỏo đƣờng và trong cỏc lớp vật liệu kộm dớnh do tải trọng xe chạy tớnh toỏn gõy ra tại cỏc vị trớ đú khụng vƣợt quỏ ứng suất cắt giới hạn của đất hoặc vật liệu.
Kiểm tra ứng suất kộo uốn tại đỏy cỏc lớp vật liệu tầng mặt do tải trọng xe chạy tớnh toỏn gõy ra khụng vƣợt trị số ứng suất của vật liệu.
6.2.4. Tớnh toỏn kiểm tra kết cấu ỏo đƣờng phƣơng ỏn chọn 6.2.4.1. Kiểm tra kết cấu theo tiờu chuẩn độ vừng đàn hồi 6.2.4.1. Kiểm tra kết cấu theo tiờu chuẩn độ vừng đàn hồi
Theo tiờu chuẩn độ vừng đàn hồi, kết cấu ỏo đƣờng mềm đƣợc xem là đủ cƣờng độ khi trị số mụđun đàn hồi chung của cả kết cấu lớn hơn trị số mụđun đàn hồi yờu cầu:
Ech Eyc x Kcđđv
Chọn độ tin cậy thiết kế là 0,9 tra bảng 3 – 3 đƣợc: Kcđđv = 1,1 Trị số Ech của cả kết cấu đƣợc tớnh theo toỏn đồ hỡnh 3 – 1
Bảng: Chọn hệ số cƣờng độ về độ vừng phụ thuộc độ tin cậy
Độ tin cậy 0,98 0,95 0,90 0,85 0,80
Hệ số Kcđdv 1,29 1,17 1,10 1,06 1,02
Để xỏc định trị số mụdun đàn hồi chung của hệ nhiều lớp ta phải chuyển về hệ hai lớp bằng cỏch đổi hai lớp một từ dƣới lờn trờn theo cụng thức:
⇒ ⇒ ⇒ Nền đất Nền đất Nền đất Nền đất ETB2 = E4 [ K 1 Kt 1 1/3 ]3 ; Trong đó: ETB1 = ETB2 [ k t k 1 . 1 1/3 ]3 Trong đó: ETB = ETB1 [ k t k 1 . 1 1/3 ]3
Trong đó:
Bảng 6.3: Xác định Etbi
Các lớp vật liệu Ei (Mpa) ti hi (cm) Ki htbi (cm) Etbi (Mpa)
BTN chặt hạt mịn 420 1,52 4 0,071 60 284,6
BTN chặt hạt trung 350 1,312 7 0,143 56 276,3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CP đá dăm loại I 300 1,2 17 0,531 49 266,7
CP đá dăm loại II 250 32 32 250
+ Tỷ số:
Nên trị số Etb của kết cấu đ-ợc nhân thêm hệ số điều chỉnh = 1,202 (tra bảng 3 – 6/42. 22TCN 211 – 06). Nhõn thờm hệ số điều chỉnh để thiờn về an toàn vỡ khi quy đổi hai lớp kết cấu khỏc nhau và khụng đồng nhất về một lớp.
ETBđc = Etb = 1,202 x 284,6 = 342,1(Mpa) + Từ các tỷ số:
Tra toán đồ hình 3 – 1 ta đ-ợc:
Vậy Ech = 186,1 (Mpa) > Eyc x Kdvcd = 182,6 (Mpa). Thoả mãn trong phạm vi cho phép ≤ 5% 10%
Kết luận: Kết cấu đã chọn đảm bảo điều kiện về độ võng đàn hồi.
6.2.4.2. Kiểm tra c-ờng độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt trong nền đất