ĐỒ án THIẾT kế nền mặt ĐƯỜNG 2

Chỉ xác định độ lún cho phép đối với các kết cấu áo đường cấp cao A1, các đường có vận tốc thiết kế ≤ 40 Km/h cũng như các đường chỉ thiết kế áo đường mềm cấp A2 trở xuống thì không đề c

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ VÀ KIỂM TOÁN NỀN ĐƯỜNG 1

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 2

2.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 2

2.1.1 Yêu cầu đối với kết cấu áo đường mềm 2

2.1.1.1 Yêu cầu về độ bằng phẳng 2

2.1.1.2 Yêu cầu về độ nhám 2

2.1.1.3 Yêu cầu về độ lún 3

2.1.2 Số liệu thiết kế 3

2.1.2.1 Số liệu đất nền 3

2.1.2.2 Số liệu hình học và tải trọng xe 4

2.1.2.3 Phương án thiết kế kết cấu áo đường 5

2.2 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 6

2.2.1 Phương án đầu tư tập trung 6

2.2.1.1 Dự kiến kết cấu áo đường 6

2.2.1.2 Xác định bề dày các lớp tầng móng theo các phương án sơ bộ 9

2.2.1.3 Lựa chọn phương án thiết kế kết cấu áo đường 11

2.2.1.4 Yêu cầu vật liệu 13

2.3 KIỂM TOÁN ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU ĐỀ XUẤT 13

2.3.1 Kiểm tra cường độ chung của kết cấu theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi 13

2.3.1.1 Xác định Ech 14

2.3.1.2 Kết luận 14

2.3.2 Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất 15

2.3.2.1 Xác định các đại lượng 15

2.3.2.2 Kết luận 17

2.3.3 Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa 18

2.3.3.1 Xác định giá trị các đại lượng cần kiểm toán 18

2.3.3.2 Kết luận 21

2.4.1 Các yêu cầu chung khi lựa chọn phương án đầu tư phân kì 22

2.4.2 Đề xuất các giai đoạn đầu tư xây dựng phân kỳ tầng mặt 22

2.4.3 Tính toán kết cấu áo đường giai đoạn I 23

2.4.3.1 Số liệu về thành phần dòng xe, lưu lượng xe năm thứ 5 của giai đoạn I 23

2.4.3.2 Tính số trục xe tính toán quy đổi về trục tiêu chuẩn 23

2.4.3.3 Số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe Ntt 25

2.4.3.4 Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm 25

2.4.3.5 Lựa chọn tầng mặt cho giai đoạn 1 26

2.4.4 Kiểm toán phương án kết cấu áo đường cho giai đoạn đầu tư xây dựng phân kỳ 5 năm đầu 26

2.4.4.1 Kiểm tra cường độ chung của kết cấu theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép 26 2.4.4.2 Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính kết 29

2.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG GIAI ĐOẠN II 31

2.5.1 Lựa chọn kết cấu áo đường giai đoạn II 31

2.5.2 Kiểm toán phương án kết cấu áo đường cho giai đoạn đầu tư xây dựng phân kỳ 10 năm còn lại 31

2.5.2.1 Kiểm tra cường độ chung của kết cấu theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép 31 2.5.2.2 Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp vật liệu liền khối trong các lớp betong nhựa 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

MỤC LỤC HÌNH VẼ

Hình 2-1 Sơ đồ tính toán chiều dày các lớp kết cấu áo đường 9Hình 2-2 Toán đồ xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp dưới của hệ hai lớp 16Hình 2-3 Toán đồ tìm ứng suất cắt hoạt động Tav(Mpa) do trọng lượng bản thân mặt đường 17

MỤC LỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2-1 Yêu cầu về độ bằng phẳng tùy thuộc vào tốc độ xe yêu cầu 2

Bảng 2-2 Yêu cầu độ nhám mặt đường phụ thuộc vào tốc độ chạy xe 3

Bảng 2-3 Các đặc trưng tính toán của đất nền 3

Bảng 2-4 Phân bố tải trọng các trục xe và dự báo lưu lượng xe năm thiết kế thứ 15 4

Bảng 2-5 Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN 5

Bảng 2-6 Lựa chọn mô đun đàn hồi yêu cầu 6

Bảng 2-7 Dự kiến cấu tạo kết cấu thiết kế và đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu theo Phương án 1 8

Bảng 2-8 Dự kiến cấu tạo kết cấu thiết kế và đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu theo Phương án 2 8

Bảng 2-9 Tính toán lựa chọn bề dày các lớp tầng móng phương án 1 10

Bảng 2-10 Tính toán lựa chọn bề dày các lớp tầng móng phương án 2 11

Bảng 2-11 Đơn giá vật liệu xây dựng cơ bản tỉnh Nghệ An quý II năm 2018 [9], [10] 11

Bảng 2-12 Giá thành tính toán cho phương án 1 12

Bảng 2-13 Giá thành tính toán cho phương án 2 12

Bảng 2-14 Phương án chọn 12

Bảng 2-15 Kết cấu áo đường lựa chọn thiết kế 12

Bảng 2-16 Yêu cầu vật liệu đối với kết cấu áo đường 13

Bảng 2-17 Kết quả quy đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tim E’tb 14

Bảng 2-18 Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên 15

Bảng 2-19 Lớp kết cấu bê tông nhựa kiểm tra kéo uốn 19

Bảng 2-20 Kết quả quy đổi tầng 2 lớp về 1 lớp từ dưới lên 19

Bảng 2-21 Kết quả tính đổi tầng 2 lớp móng về 1 lớp 20

Bảng 2-22 Cường độ kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối 21

Bảng 2-23 Phân bố tải trọng các trục xe và dự báo lưu lượng xe năm thiết kế thứ 5 của giai đoạn I đầu tư xây dựng phân kỳ 23

Bảng 2-24 Các đặc trưng của tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn 24

Bảng 2-26 Các lớp áo đường cho đầu tư phân kỳ 5 năm đầu 26

Bảng 2-27 Kết quả quy đổi hệ nhiều lớp về 2 lớp từ dưới lên để tìm 28

Bảng 2-28 Kết quả quy đổi hệ nhiều lớp về 2 lớp từ dưới lên để tìm 29

Bảng 2-29 Các lớp áo đường cho đầu tư phân kỳ 10 năm còn lại 31

Bảng 2-30 Lựa chọn module đàn hồi yêu cầu 32

Bảng 2-31 Kết quả quy đổi hệ nhiều lớp về 2 lớp từ dưới lên để tìm 33

Bảng 2-32 Kết quả quy đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm ' tb E 35

Bảng 2-33 Kết quả quy đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm ' tb E 36

Bảng 2-34 Kết quả quy đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm ' tb E 37

CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ VÀ KIỂM TOÁN NỀN ĐƯỜNG

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM

2.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ

2.1.1 Yêu cầu đối với kết cấu áo đường mềm

Kết cấu áo đường mềm trên các làn xe chạy và kết cấu phần lề gia cố cần được thiết kế đạt các yêu cầu mục 1.3.1 [5]:

+ Áo đường phải có đủ cường độ và duy trì được cường độ để hạn chế tối đa các trường hợp phá hoại của xe cộ và yếu tố tự nhiên

+ Bề mặt kết cấu áo đường phải đảm bảo bằng phẳng, đủ nhám, dễ thoát nước mặt và ít gây bụi để đáp ứng yêu cầu giao thông an toàn, êm thuận, kinh tế, giảm thiểu tác động xấu đến môi trường xung quanh

2.1.1.1 Yêu cầu về độ bằng phẳng

Áo đường phần xe chạy cho ô tô và lề gia cố có xe thô sơ phải đảm bảo bề mặt đạt độ bằng phảng yêu cầu ở thời điểm bắt đầu đưa đường vào khai thác, đánh giá bằng chỉ số IRI:

Bảng 2-1 Yêu cầu về độ bằng phẳng tùy thuộc vào tốc độ xe yêu cầu Tốc độ chạy xe yêu cầu (Km/h) - đối với đường xây dựng mới Chỉ số IRI yêu cầu (m/km)

cả các khe hở phải dưới 5mm; mặt đường cấp thấp B1,B2 tất cả các khe hở dưới 10mm

Áo phần lề gia cố cho xe máy, xe thô sở cũng phải đạt yêu cầu về độ bằng phẳng như phần xe chạy cho ô tô liền kề

2.1.1.2 Yêu cầu về độ nhám

Bê tông nhựa phải đạt được yêu cầu tối thiểu quy định thông qua các chỉ tiêu chiều sâu rắc cát trung bình phụ thuộc vào tốc độ chạy xe yêu cầu như bảng dưới:

Bảng 2-2 Yêu cầu độ nhám mặt đường phụ thuộc vào tốc độ chạy xe Tốc độ chạy xe yêu cầu (Km/h) Chiều sâu rắc cát trung bình Htb (mm)

2.1.1.3 Yêu cầu về độ lún

Trường hợp kết cấu áo đường trên đoạn nền đường qua vùng đất yếu có khả năng phát sinh độ lún lớn và kéo dài thì phải đảm bảo các yêu cầu thiết kế về độ lún cho phép

Chỉ xác định độ lún cho phép đối với các kết cấu áo đường cấp cao A1, các đường có vận tốc thiết kế ≤ 40 Km/h cũng như các đường chỉ thiết kế áo đường mềm cấp A2 trở xuống thì không đề cập tới độ lún cố kết còn lại khi thiết kế (Các loại mặt đường này thường thiết kế theo nguyên tắc phân kỳ nên sẽ xử lý lún trong giai đoạn đầu

tư sau này làm giảm chi phí xử lý nền)

2.1.2 Số liệu thiết kế

2.1.2.1 Số liệu đất nền

Đất nền khu vực tuyến đi qua thuộc loại đất sét có chế độ thủy nhiệt thuộc loại

II (ẩm vừa) (B.1.2 [5]) Đất ở khu vực này ẩm ướt theo mùa có nước đọng hai bên đường nhỏ hơn 3 tháng tuy nhiên khoảng cách từ mép ngoài phần xe chạy đến mặt taluy ở ngang mức nước ngập lớn nhất = 2.0m, mực nước ngầm cách 0.5m Đối với loại đất này

ta có thể tham khảo các xác định mô đun đàn hồi và các trị số đặc trưng về lực dính và góc ma sát tùy thuộc vào độ ẩm tương đối ở Bảng B-3 [5]

Bảng 2-3 Các đặc trưng tính toán của đất nền Loại đất Độ chặt Độ ẩm Mô đun đàn hồi E0

(MPa)

Lực dính C (MPa)

Góc ma sát trong Sét

Loại II

0.95

2.1.2.2 Số liệu hình học và tải trọng xe

Thiết kế sơ bộ kết cấu áo đường cho một tuyến đường cấp III địa hình miền núi có 2 làn xe Theo kết quả điều tra dự báo tại năm cuối của thời hạn thiết kế 15 năm

và tải trọng trục xe như bảng dưới, hệ số tăng xe 7%

Bảng 2-4 Phân bố tải trọng các trục xe và dự báo lưu lượng xe năm thiết kế thứ 15 Loại xe

Trọng lượng trục (kN) Số trục

sau

Số bánh

xe mỗi cụm sau

Khoảng cách giữa các trục

Lượng

xe 2 chiều ni

(xe/ngđ)

Trục trước Trục sau

Xe tải nhẹ 18 56 1 Bánh đôi < 3.0 400

Xe tải trung 25.8 69.6 1 Bánh đôi < 3.0 240

Xe tải nặng 48.2 100 1 Bánh đôi < 3.0 400 Tính số trục xe tính toán quy đổi về trục tiêu chuẩn 100 kN

Cụm bánh chỉ có 1 bánh C2 = 6.4 Cụm bánh đôi C2 = 1.0 Cụm bánh có 4 bánh C2 = 0.38 Kết quả tính thể hiện ở bảng dưới

Bảng 2-5 Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN Loại xe Pi (kN) C1 C2 ni

4.4

1 2

100

i i

Trong đó: fi – hệ số phân phối trục xe tính toán (3.3.2 [5])

- Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế:

365 1

2.1.2.3 Phương án thiết kế kết cấu áo đường

Theo số liệu tính toán thiết kế hình học ta có:

+ Cấp đường : III

+ Địa hình : Miền núi

+ Vận tốc thiết kế : 60 Km/h

+ Thời hạn thiết kế : 15 năm

+ Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế: Ne = 1.1×106

+ Hệ số tin cậy : 0.9

Tham khảo Bảng 2-1 [6] lựa chọn tầng mặt đường cấp cao A1 Để phù hợp với chi phí đầu tư hiện tại và sự phát triển trong tương lai, kiến nghị 2 phương án đầu tư xây dựng tuyến đường:

+ Phương án 1: Để phù hợp với mức độ phát triển nhanh chóng của khu vực mà tuyến đường đi qua Lưạ chọn giải pháp đầu tư tập trung, xây dựng mặt đường cấp cao A1

+ Phương án 2: Do chi phí đầu tư ban đầu không đủ để đáp ứng xây dựng mặt đường cấp cao A1 nên chuyển sang giải pháp đầu tư phân kỳ Tức là trong những năm đầu khi lưu lượng xe lưu thông qua tuyến đường chưa lớn thì sử dụng mặt đường cấp cao A2 Trong những năm tiếp theo khi lưu lượng xe tăng lên sẽ chuyển sang làm mặt đường A1

2.2 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM

2.2.1 Phương án đầu tư tập trung

Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu phụ thuộc vào số trục xe tính toán và loại tầng mặt của kết cấu áo đường thiết kế Tham khảo Bảng 3.4 và Bảng 3.5 [5] ta xác định được:

Bảng 2-6 Lựa chọn mô đun đàn hồi yêu cầu

Cấp đường Loại tầng mặt

Số trục xe tính toán

Ntt

Mô đun đàn hồi yêu cầu

Eyc

Mô đun đàn hồi yêu cầu tối thiểu

Eyc(min)

Mô đun đàn hồi yêu cầu lựa chọn

Eyclc

2.2.1.1 Dự kiến kết cấu áo đường

a Nguyên tắc thiết kế kết cấu áo đường - (2.1 [5])

+ Thiết kế kết cấu áo đường phải chú trọng các biện pháp nâng cao cường độ và

sự ổn định cường độ của khu vực tác dụng để tạo điều kiện cho nền đất tham gia chịu lực cùng với áo đường đến mức tối đa, từ đó làm giảm bề dày áo đường và hạ giá thành xây dựng

+ Phải chọn và bố trí đúng các tầng, lớp vật liệu trong kết cấu áo đường sao cho phù hợp với chức năng từng tầng, lớp đồng thời phù hợp với khả năng cung ứng vật liệu, khả năng thi công và khả năng khai thác, duy tu bảo dưỡng sau này

+ Nên đề xuất nhiều phương án cấu tạo kết cấu áo đường phù hợp với các yêu cầu bảo vệ môi trường, bảo đảm an toàn giao thông và bảo vệ sức khỏe, an toàn cho người thi công

+ Cần xét đến phương án đầu tư phân kỳ trên cơ sở phương án quy hoạch phát triển trong tương lai để tăng cường khả năng phục vụ phù hợp với sự gia tăng lưu lượng

b Nguyên tắc thiết kế và lựa chọn kết cấu tầng mặt - (2.2 [5])

Kết cấu áo đường chia làm 2 tầng là tầng mặt và tầng móng Tầng mặt gồm 2 lớp là lớp mặt trên và mặt dưới với lớp mặt trên là loại Bê tông nhựa chặt có kích cỡ hạt lớn nhất danh định là 9.5mm (BTNC 9.5) [6] và lớp mặt dưới là loại Bê tông nhựa chặt

có kích cỡ hạt lớp nhất danh định là 12.5mm (BTNC 12.5) [6] Với số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm trên 1 làn xe là: Ne = 1.1×106 thì bề dày tối thiểu của tầng mặt là 9cm, lựa chọn bề dày tầng mặt là 9cm (Bảng 2-2 [5]) với lớp mặt BTNC 9.5 trên dày 4cm, lớp mặt dưới BTNC 12.5 dày 5cm Do vật liệu làm tầng mặt có giá thành cao nên ta cố định thiết kế và thay đổi chiều dày các lớp dưới để phù hợp với yêu cầu

c Nguyên tắc thiết kế và lựa chọn kết cấu tầng móng - (2.3 [5])

+ Cỡ hạt vật liệu lớn nhất lớp móng phía trên nên nhỏ hơn so với cỡ hạt lớn nhất vật liệu lớp móng dưới

+ Kết cấu móng có thể thiết kế thay đổi từng đoạn phù hợp với điều kiện nền đất

và tình hình vật liệu cung ứng sẵn có

- Tầng móng thiết kế theo 2 phương án :

+ Phương án 1: Móng trên lựa chọn cấp phối đá dăm loại I với cỡ hạt lớn nhất

Dmax ≤ 25mm và bề dày tối thiểu 15cm (Bảng 2-3 [5]) lớp móng dưới chọn cấp phối đá dăm loại II

+ Phương án 2: Móng trên lựa chọn cấp phối đá dăm gia cố xi măng 5%, lớp móng dưới chọn cấp phối đá dăm loại II

d Kết quả lựa chọn thiết kế kết cấu áo đường mềm

- Các thông số tính toán cường độ và bề dày áo đường mềm (3.1.5 [5]):

+ Các thông số tính toán phải được xác định tương ứng với thời kỳ bất lợi nhất

về chế độ thủy nhiệt (thời kỳ nền đất và cường độ vật liệu của các lớp áo đường yếu nhất) Cụ thể: nhiệt độ tính toán là 30℃ khi tính các điều kiện cường độ theo tiêu chuẩn

độ lún đàn hồi; đối với các tiêu chuẩn chịu kéo uốn thì tính ở nhiệt độ từ 10 ÷ 15℃; tính

toán điều kiện cân bằng trượt thì nhiệt độ tính toán cho các lớp vẫn là 30℃, riêng với lớp nằm trên cùng tính ở nhiệt độ 60℃

+ Trị số tính toán của mô đun đàn hồi E0, lực dính C và góc nội ma sát φ tương đương với độ ẩm tính toán bất lợi nhất của nền đất (Phụ lục B [5])

+ Trị số tính toán của mô đun đàn hồi E, lực dính C và góc nội ma sát φ của các loại vật liệu làm áo đường (Phụ lục C [5])

+ Bề dày tối thiểu được xác định bằng 1.5 lần cỡ hạt lớn nhất trong lớp kết cấu

và không vượt quá trị số ở Bảng 2-4 [5]

Bảng 2-7 Dự kiến cấu tạo kết cấu thiết kế và đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu

theo Phương án 1

Lớp kết cấu

(từ dưới lên)

Bề dày

φ (độ)

Tính về

độ võng

Tính về trượt

Tính về kéo uốn

Cấp phối đá dăm loại II 250 250 250 - - - Cấp phối đá dăm loại I 300 300 300 - - -

Bê tông nhựa chặt 12.5 5 420 300 2200 2.8 - -

Bê tông nhựa chặt 9.5 4 420 300 2200 2.8 - -

Bảng 2-8 Dự kiến cấu tạo kết cấu thiết kế và đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu

theo Phương án 2

Lớp kết cấu

(từ dưới lên)

Bề dày

Tính về kéo uốn

Cấp phối đá dăm gia cố

Bê tông nhựa chặt 12.5 5 420 300 2200 2.8 - -

Bê tông nhựa chặt 9.5 4 420 300 2200 2.8 - -

Lưu ý : Cột số 2 thao khảo chiều dày dựa vào Bảng 2-4 [5]

Cột 3, 4, 5 của hàng 5, 6 tham khảo các thông số các đặc trưng tính toán của bê tông nhựa và hỗn hợp đá nhựa Bảng C-1 [5]

Cột 3, 4, 5 của hàng 3, 4 tham khảo các thông số các đặc trưng tính toán của vật liệu làm mặt đường Bảng C-2 [5]

2.2.1.2 Xác định bề dày các lớp tầng móng theo các phương án sơ bộ

Theo tiêu chuẩn tính toán, kết cấu được coi là đủ cường độ khi trị số mô đun đàn hồi chung của cả kết cấu nền áo đường Ech lớn hơn hoặc bằng trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc nhân thêm với một hệ số dự trữ cường độ về độ võng (3.4 [5]):

Hình 2-1 Sơ đồ tính toán chiều dày các lớp kết cấu áo đường

- Nguyên lý tính toán: Sử dụng bài toán lan truyền tải trọng

Sau khi biết được các phương án móng, ta có các số liệu về mô đun đàn hồi từng lớp đất, biết được bề dày các lớp tầng móng và mô đun đàn hồi chung Ech như đã tính toán ở trên Coi các lớp đất 1, 2, 3, 4 thuộc vào nền đất đắp, khi đó Ech1 = E01 Dựa vào quan hệ trên toán đồ Kogan ta xác định được Ech1 theo biểu thức:

Sau khi xác định được Ech1 tiếp tục làm tương tự để xác định Ech2 Coi lớp đất

2, 3, 4 thuộc về nền đất đắp, khi đó Ech2 = E02 (lúc này ta không cần quan tâm đến lớp 1

và tạm coi lớp 1 không còn trong tổng thể kết cấu áo đường nữa) Dựa vào quan hệ trên toán đồ Kogan ta xác định Ech2 như sau:

Sau khi xác định được Ech2 ta coi đó là Ech của hệ kết cấu tầng móng, lúc này

ta phải lựa chọn h3, h4 sao cho khi tính ra Echtt ≥ Ech2 Dựa vào yêu cầu bề dày các lớp trong kết cấu áo đường (2.4 [5]) ta khống chế bề dày h3 theo tiêu chuẩn rồi dựa vào Ech

cần đạt cho lớp kết cấu tính ngược ra h4 Áp dụng quy trình tính toán như đối với 2 lớp phía trên

4 0.121

184 0.44 420

Kogan ch

ch ch

a Xác định bề dày các lớp tầng móng theo phương án 1

Lớp 3 là cấp phối đá dăm loại I, lớp 4 là cấp phối đá dăm loại II

Bề dày h3 được lựa chọn trong khoảng đầm nén hiệu quả cho các loại vật liệu hạt không gia cố chất liên kết và quy định bề dày tối thiểu cho các loại vật liệu (2.4.3 [5]

và Bảng 2-4 [5]) Như vậy h3 = 15 ÷ 18cm, bề dày h4 được chọn phụ thuộc vào h3 để thỏa mãn Ech2 Kết quả được thể hiện ở bảng dưới:

Bảng 2-9 Tính toán lựa chọn bề dày các lớp tầng móng phương án 1

b Xác định bề dày các lớp tầng móng theo phương án 2

Lớp 3 là cấp phối đá dăm gia cố xi măng 5%, lớp 4 là cấp phối đá dăm loại II

Bề dày h3 được xác định trong khoảng đầm nén hiệu quả dành cho vật liệu có gia cố chất liên kết là không quá 15cm (2.4.3, [5]) và bề dày tối thiểu cho loại vật liệu

đá dăm D = 37.5mm là lớn hơn 12cm (Bảng 2-4 [5]) Như vậy h3 = 12÷15cm, bề dày

h4 được lựa chọn phụ thuộc h3 để thỏa mãn Ech2 Kết quả lựa chọn bề dày h3, h4 được thể hiện ở bảng

Bảng 2-10 Tính toán lựa chọn bề dày các lớp tầng móng phương án 2

2018 ta có:

Bảng 2-11 Đơn giá vật liệu xây dựng cơ bản tỉnh Nghệ An quý II năm 2018 [9], [10]

Mã hiệu Danh mục đơn giá Vật liệu Nhân

công Máy Đơn giá AD.11222 Cấp phối đá dăm

loại I 32 276 600 819 192 2 430 079 35 526 601 AD.11212 Cấp phối đá dăm loại II 32 276 600 726 749 2 430 616 35 433 965 AD.12320

Cấp phối đá dăm gia cố xi măng 5%, trạm trộn 30m3/h

41 711 373 5 409 624 4 487 371 51 608 368 Lưu ý: Đơn vị sử dụng trong bảng giá là đ/100m3

Để tiện cho so sánh và tính toán một cách đơn giản nhất, kiến nghị xác định giá cho một lớp móng dày bằng bề dày xác định, dài 1000m rộng 1m

Bảng 2-12 Giá thành tính toán cho phương án 1 Giải

đ/m3 h4

cm

Đơn giá đ/100m3 Giá thành

đ/m3 h4

cm

Đơn giá đ/100m3 Giá thành

Lựa chọn kết cấu áo đường như bảng dưới với Ech = 184 MPa

Bảng 2-15 Kết cấu áo đường lựa chọn thiết kế Lớp Loại vật liệu Mô đun đàn hồi Bề dày Lớp mặt trên Bê tông nhựa chặt 9.5 420 MPa 4 cm Lớp mặt dưới Bê tông nhựa chặt 12.5 420 MPa 5 cm Lớp móng trên Cấp phối đá dăm gia cố xi măng 5% 600 MPa 12 cm Lớp móng dưới Cấp phối đá dăm loại II 250 MPa 30 cm

2.2.1.4 Yêu cầu vật liệu

Bảng 2-16 Yêu cầu vật liệu đối với kết cấu áo đường

Tầng mặt

Yêu cầu cấp phối hỗn hợp cốt liệu bê tông nhựa chặt – Bảng 1 Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đối với bê tông nhựa chặt – Bảng 3 Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm – Bảng 5

Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho cát – Bảng 6 Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho bột khoáng – Bảng 7 Các yêu cầu khác về thiết kế, sản xuất, thi công và giám sát quá trình thi công bê tông nhựa chặt – Mục 6,7,8,9

2.3 KIỂM TOÁN ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU ĐỀ XUẤT

Theo thiết kế sơ bộ ta có phương án đầu tư tập trung Theo đó ta cần đánh giá, kiểm tra kết cấu áo đường với ba điều kiện:

- Kiểm tra cường độ chung của kết cấu theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép (3.4 [5])

- Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính (3.5 [5])

- Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp vật liệu liền khối (3.6 [5])

2.3.1 Kiểm tra cường độ chung của kết cấu theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi

Điều kiện tính toán: Kết cấu được coi là đủ cường độ khi trị số mô đun đàn hồi chung của cả kết cấu nền áo đường Ech lớn hơn hoặc bằng trị số mô đun đàn hồi yêu cầu

Eyc nhân thêm với hệ số dự trữ cường độ về độ võng Kcddv được xác định tùy chọn theo

độ tin cậy mong muốn:

1.1 167.38 184.11

dv

ch cd yc

2.3.1.1 Xác định Ech

Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp:

3 1/3

1

1 1

1 : ,1

Trong đó: E1 là mô đun đàn hồi trung bìnhđã điều chỉnh E1 = Etbdc

Kết quả quy đổi hệ nhiều lớp về một lớp được thể hiện ở bảng dưới Bảng 2-17 Kết quả quy đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tim E’tb

Loại kết cấu (MPa) Ei 2

1

E t E

 hi

(cm)

2 1

h k h

 Htb

(cm)

E’tb

(MPa)

Cấp phối đá dăm gia cố xi

măng 5%

600 2.400 12 0.400 42 329.87

Bê tông nhựa chặt 12.5 420 1.273 5 0.119 47 338.77

Bê tông nhựa chặt 9.5 420 1.240 4 0.085 51 344.72

Xét hệ số điều chỉnh: 51 1.545 1.182

33

HfD

2.3.2 Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất

Kết cấu nền áo đường có tầng mặt loại A1 được xem là đủ cường độ khi thỏa mãn điều kiện:

Tax - ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây

ra trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính (MPa), xác định theo (Mục 3.5.2 [5])

Tav - ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên nó gây ra cũng tại điểm đang xét (MPa), xác định theo (Mục 3.5.3 [5])

Kcdtr – hệ số cường độ chịu cắt trượt (Bảng 3-7 [5]) 2.3.2.1 Xác định các đại lượng

a Mô đun đàn hồi trung bình của các lớp kết cấu

Việc quy đổi tần về hệ 2 lớp được thực hiện như bảng dưới:

Bảng 2-18 Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên Loại kết cấu (MPa) Ei 2

1

E t E

 hi

(cm)

2 1

h k h

 Htb

(cm)

E’tb

(MPa)

Cấp phối đá dăm gia cố xi

Bê tông nhựa chặt 12.5 300 0.909 5 0.119 47 326.59

Bê tông nhựa chặt 9.5 300 0.919 4 0.085 51 324.46

Xét hệ số điều chỉnh: 51 1.182

33

HfD

    

 

Mô đun đàn hồi trung bình của hệ: Etb Etb'  1.182 270 383.38   MPa

b Ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán Tax