Kiểm toỏn kết cấu ỏo đường theo tiờu chuẩn độ vừng đàn hồi

5.1. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

5.2.1. Kiểm toỏn kết cấu ỏo đường theo tiờu chuẩn độ vừng đàn hồi

- Công thức kiểm toán:

yc dv

cd

ch K E

E ≥ ì

Trong đó

Ech: Là mô đun đàn hồi chung trên lớp mặt của kết cấu áo đường

dv

Kcd

: Hệ số dự trữ cường độ về độ vừng phụ thuộc độ tin cậy khi thiết kế . Với đường cấp III miền núi độ tin cậy khi thiết kế lựa chọn là 0.9 thì

1 .

=1

dv

Kcd

Eyc: mô đun đàn hồi yêu kết cấu áo đường phải đạt được phụ thuộc vào số tải trọng trục tính toán và cấp hạng kỹ thuật của đường.Eyc=140.4Mpa

+Ech : Mô đun đàn hồi chung quy đổi trên lớp mặt của kết cấu nền mặt đường được xác định bằng cách tra toán đồ Kogan hình sau :

Toán đồ Kogan xác định Echcủ hệ hai lớp Trong đó :

H : Chiều dày kết cấu áo đường : H=50cm

D : Đường kính vệt bánh xe qui đổi với áp lực p=0.6Mpa tương ứng với tải trọng trục tiêu chuẩn 10T : D=33cm

E0 : Mô đun đàn hồi cua đất nền E0=45Mpa, ϕ =280

, C=0.018(Mpa) E1 : Mô đun đàn hồi chung của các lớp kết cấu áo đường

0.502

Xác định E1

Sơ đồ tính toán

Quy đổi dần 2 lớp kết cấu áo đường về một lớp từ dưới lên trên

E2

E1

H=h1+h2

Etb

h1h2

3 3 1

1 1

1















 +

ì

= +

k t E k

Etb

1 2 1 2

E t E

h k h

=

=

Kết quả tính toán ta lập thành bảng sau :

Etb=277.51Mpa

Lớp kết cấu Ei(Mpa) t h(cm) k Htb(cm

)

Etb(Mpa)

CPĐD loại II 250 28

1.2 0.536 43 266.75

CPĐD loại I 300 15

1.312 0.163 50 277.51

Bê tông nhựa trung 350 7

Mô đun đàn hồi trung bình của hai lớp còn được nhân với hệ số điều chỉnh β

phụ thuộc vào tỷ lệ D Htb

Trong đó Htb =50cm

D =33cm là đường kính vệt bánh xe tương đương với tải trọng trục tiêu chuẩn 10T

179 . 1 515

. 33 1

50 = → =

=

⇒ β

D H

Mpa E

Etbdc = ì tb =1.179ì277.51=327.25

⇒ β

-Xác đinh Ech

Ta có 33 1.515 50

1375 . 25 0 . 277

45

1 0

=

=

=

=

D H E E

Tra toán đồ Kogan (Hình 3-1,/T38-22TCN211-06) Mpa E E

E

ch

ch 0.502 0.502 277.25 164.28

1

=

ì

=

→

=

Ta cú EycìKcddv =140.4ì1.1=154.44<Ech =164.28Mpa→ Đạt

5.2.2Kiểm toán kết cấu áo đường mềm theo tiêu chuẩn mặt trượt sụt nền đất và các lớp vật liệu kém dính.

Công thức kiểm tra

tr cd tt av

ax K

≤ C +τ τ

Trong đó

τax: Lực cắt do tải trọng gây ra

τay: Lực cắt do trọng lượng bản thân gây ra Ctt: Lực dính tính toán của đất nền

tr

Kcd

:Hệ số dự trữ cường độ về cắt trượt ,đường thiết kế với độ tin cậy 0.95 => Kcdtr=1

+ Xác đinh Ctt

Ctt=k1k2k3C Trong đó

-k1: Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu chịu tải trọng động và gây dao động, với kết cấu nền mặt đường trong phần xe chạy k1=0.6

-k2: Hệ số xét đén các yếu tố tạo nên sự làm việc không đồng nhất của kết cấu.

Các yếu tố này gây ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe lớn và ngược lại . Với số trục xe tiêu chuẩn/ ngày đêm =290 <1000 thì k2=0.8

-k3: Hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc của vật liệu mặt đường do điều kiện làm việc thực tế khác với điều kiện tiến hành thí nghiệm trong phòng với tác dụng tương hỗ của môi trường đất xung quanh.Ngoài ra hệ số này còn xét đến điều kiện tiếp xúc thực tế giữa các lớp vật liệu kết cấu áo đường và nền đất. Trị số k3 phụ thuộc vào loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường.

Đất nền là á cát => k3=1.5

C: Lực dính của đất nền C=0.018Mpa Ctt =0.6ì0.8ì1.5ì0.018=0.013Mpa

Hệ số dự trữ cường độ về cắt trượt phụ thuộc vào độ tin cậy khi tính toán thiết kế.

Đường cấp III miền núi thiết kế với độ tin cậy 0.9 thì : 0

.

=1

tr

Kcd

+ Xác định lực cắt do tải trọng gây ra τax

Tra toán đồ

Toán đồ tra ứng suất cắt trượt do tải trọng gây ra với hệ hai lớp với (H/D=0-2)

Trong đó :

H : Chiều dày lớp kết cấu áo đường.H=50cm D=33cm

E1 : Mô đun đàn hồi trung bình quy đổi của các lớp kết cấu áo đường E2 : MMoo đun đàn hồi đất nền

Xác định E1

Mô hình tính toán

- Quy đổi các lớp kết cấu áo đường về một lớp tương tự như khi kiểm toán theo điều kiện kéo uốn

Sơ đồ quy đổi hệ hai lớp về 1 lớp 0.016

E2

E1

H=h1+h2

Etb

h1h2

3 3 1

1 1

1















 +

ì

= +

k t E k

Etb

1 2 1 2

E t E

h k h

=

=

Kết quả tính toán ta lập thành bảng sau :

Lớp kết cấu Ei(Mpa) t h(cm) k Htb(cm

)

Etb(Mpa)

CPĐD loại II 250 28

1.2 0.536 43 266.75

CPĐD loại I 300 15

0.937 0.163 50 264.36

Bê tông nhựa trung 250 7

Etb=264.36Mpa

Mô đun đàn hồi trung bình của hai lớp còn được nhân với hệ số điều chỉnh β

phụ thuộc vào tỷ lệ D Htb

Trong đó Htb =50cm

D =33cm là đường kính vệt bánh xe tương đương với tải trọng trục tiêu chuẩn 10T

179 . 1 515

. 33 1

50 = → =

=

⇒ β

D H

Mpa E

Etbdc = ì tb =1.179ì264.36=311.74

⇒ β

Ta có 













=

=

=

=

=

515 . 33 1 50 28

928 . 45 6

74 . 311

0 0 1

D H E E ϕ

Tra toán đồ (Hình 3-2/T43 ,22TCN211-06)

ta xác định được p ax Mpa

ax =0.016→τ =0.016ì0.6=0.0096 τ

+ Xác đinh lực cắt do trọng lượng bản thân gây ra .τav

0 20 40 60 80 100 Chiều dầy mặt h= (cm) ϕ =5°

ϕ =10°

ϕ =13°

ϕ =20°

ϕ =30°

ϕ =40°

Tav (MPa )

+Tav 0.003 0.002 0.001

0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001

Toán đồ tìm ứng suất cắt hoạt động .τav do trọnglượng bản thân mặt đường gây ra

Chiều dày mặt đường 50cm và nền đường có φ=280 Tra toán đồ ta được τay=-0.0018Mpa

Vậy ta có

K dat C

Mpa K Mpa

C

tr cd tt ay ax

ay ax

tr cd tt

→

<

+

⇒







=

−

= +

=

=

τ τ

τ

τ 0.0096 0.0018 0.0076 013

. 0 0 . 1

013 . 0

5.2.3.Kiểm toán kết cấu mặt đường theo trạng thái giới hạn về ứng suất chịu