CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH
4.1. CÁC CƠ SỞ TÍNH TOÁN
4.1.1. Cấu tạo điển hình mặt đường mềm
Cấu tạo của kết cấu mặt đường mềm đường ô tô và sân bay, thường bao gồm tầng mặt và tầng móng, trong mỗi tầng có thể có một hoặc nhiều lớp. Tầng mặt thường được làm từ các lớp vật liệu có cường độ cao (như bê tông nhựa hạt mịn, hạt trung, hạt thô, …, đây là các lớp vật liệu có chất kết dính. Tầng móng có thể bao gồm lớp móng trên và lớp dưới. Vật liệu các lớp móng có thể được làm từ vật liệu có chất kết dính (đá dăm thấm nhập, cát, đá gia cố xi măng…) hoặc từ các lớp vật liệu rời như cấp phối đá dăm, đá thải, cấp phối sỏi đồi. Cấu tạo chung mặt dường mềm (xem hình 4.1).
Lực ma sát giữa các lớp có tác dụng gắn chặt các lớp, làm cho mặt đường nhiều lớp làm việc như một lớp, có tác dụng làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu mặt đường. Do vậy, khi tính toán mặt đường mềm, cần xét tới lực ma sát giữa các lớp, trong lựa chọn giải pháp kết cấu cũng cần chú ý làm tăng tính dính kết giữa các lớp vật liệu với nhau.
Kết cấu áo đuờng áo đuờng Tầng mặtTầng móng Nền đất trong phạm vi biến dạng
Lớp mặt trên Lớp mặt duới Lớp móng trên Líp mãng duíi Lớp đáy áo đuờng Nền đất đắp hoặc nền tự nhiên
Hình 4.1. Cấu tạo điển hình kết cấu mặt đường mềm 4.1.2. Quan điểm chung khi thiết kế cấu tạo
Các quan điểm chung
Chọn loại tầng mặt mặt đường xuất phát từ ý nghĩa, cấp hạng kỹ thuật của đường, lưu lượng xe thiết kế. Các lớp mặt phải có cường độ thích hợp để chịu lực nén và lực kéo do tải trọng bánh xe truyền xuống, do vậy vật liệu làm các lớp
mặt nên chọn các loại vật liệu liền khối, có cường độ chịu nén, chịu kéo và chịu cắt cao. Các lớp móng có thể là vật liệu có cường độ thấp hơn, cho phép tận dụng vật liệu tại chỗ.
Trừ các trường hợp cần bố trí kết cấu ngược, còn lại phải lựa chọn các lớp vật liệu có mô đun đàn hồi giảm dần từ trên xuống dưới, còn gọi là kết cấu xuôi.
Phân loại mặt đường ô tô
Bảng 4.1 Loại tầng
mặt
Vật liệu và cấu tạo tầng mặt Phạm vi sử dụng
Cấp cao A1 - Bê tông xi măng liền khối - Bê tông nhựa chặt
- Trên các tuyến đường cấp 60 trở lên, đường cao tốc, đường trục chính ở các độ thị, đường
trong xí nghiệp lớn.
Cấp cao A2 - Bê tông nhựa rải nguội và ấm, trên có láng nhựa
- Thấm nhập nhựa - Đá dăm láng nhựa
- Đá dăm, cấp phối đá dăm, đất, đá gia cố chất kết dính vô cơ trên có láng nhựa.
- Đường cấp 40 trở lên (tốc độ tính toán 40 - 80 km/
giờ). Đường đô thị các loại (kể cả làng xóm có dân cư).
Cấp thấp B1 - Đá dăm, cấp phối đá dăm có lớp bảo vệ rời rạc.
- Cấp phối tự nhiên (có lớp hao mòn, bảo vệ).
- Đường cấp 20 trở lên (tốc độ tính toán 20 - 40 km/
giờ).
Cấp thấp B2 - Đất cải thiện hạt, vật liệu địa phương, phế liệu công nghiệp (có hoặc không có gia cố chất liên kết) trên có lớp hao mòn, bảo vệ bằng nhựa.
- Đường không vào cấp nào:
đường liên xã, đường tạm.
Căn cứ vào đặc trưng làm việc của các lớp vật liệu, người ta phân ra tầng mặt mặt đường thành các loại khác nhau, theo quy trình thiết kế mặt đường mềm, tầng mặt được phân theo loại cấp cao A1, cấp cao A2 và cấp thấp B1 và B2. Trên bảng 4.2 trình bày loại vật liệu và phạm vi sử dụng trong tầng mặt cho các lớp vật liệu này.
Đảm bảo quan điểm thiết kế tổng thể nền mặt đường và nguyên tắc tạo một kết cấu kín (hạn chế nước mặt thấm từ trên xuống hoặc nước mao dẫn từ dưới lên).
Lựa chọn chiều dày các lớp hợp lý, vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế, trong đó cần lưu ý chiều dày tối thiếu của các lớp vật liệu, nhất là các lớp mặt đường.
Căn cứ lựa chọn loại tầng mặt đường ô tô
Căn cứ cấp hạng kỹ thuật, chức năng và tầm quan trọng của tuyến đường, thời hạn thiết kế và tham khảo số trục xe thiết kế tích lũy trên một làn xe trong suốt thời kỳ phục vụ, để chọn loại tầng mặt. Có thể tham khảo quy định nêu trong [ ]3 như sau.
Bảng 4.2 Cấp thiết kế
theo TCVN 4054
Loại
tầng mặt Vật liệu và cấu tạo
Thời hạn thiết kế,
năm
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong suốt thời hạn thiết kế / làn Cấp