ĐỒ án THIẾT kế nền mặt ĐƯỜNG CHƯƠNG 1 THIẾT kế kết cấu áo ĐƯỜNG

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘIBỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ NỀN MẶT ĐƯỜNG CHƯƠNG 1.. Yêu cầu về độ bằng phẳng của mặt đường theo chỉ số IRI Tốc độ thiết kế Vtk Chỉ số IRI yêu cầu đường xây d

Trang 1

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG

BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT

ĐƯỜNG _

Hà Nội, 20/04/2022

Trang 2

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ NỀN MẶT ĐƯỜNG

CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

Mặt đường là bộ phận trực tiếp chịu sự phá hoại thường xuyên của cácphương tiện giao thông và các yếu tố của môi trường tự nhiên, nó ảnh hưởngtrực tiếp đến chất lượng vận hành và khai thác của đường cũng như giá thànhxây dựng công trình

Yêu cầu đối với áo đường

Đối với đường cấp IV đồng bằng và đồi, tốc độ thiết kế V=60 Km/h

- Độ nhám: Lớp trên cùng phải có một lớp tạo nhám để đảm bảo chiềusâu rắc cắt trung bình Htb (mm) đạt tiêu chuẩn quy định theo Bảng28[TCVN4054-05]

Bảng 1-1 Yêu cầu về độ nhám của mặt đường

Tốc độ thiết kế Chiều sâu rắc cát Đặc trưng độ

- Độ bằng phẳng: Phải đảm bảo đủ thông qua chỉ số độ gồ ghề quốc tếIRI (m/km) được quy định ở Bảng 29 [TCVN4054-2005]

Bảng 1-2 Yêu cầu về độ bằng phẳng của mặt đường theo chỉ số IRI

Tốc độ thiết kế Vtk Chỉ số IRI yêu cầu (đường xây dựng

Độ bằng phẳng cũng được đánh giá bằng thước dài 3,0 m theo22TCN16-79 Đối với mặt đường cấp cao A1 70% số khe hở phải dưới 3 mm và30% số khe hở còn lại phải dưới 5 mm

Tính toán kết cấu áo đường mềm theo TCVN 4054-2005 và 22 TCN221-06

Sử dụng đơn giá xây dựng cơ bản tỉnh Quảng Ninh 2018

1.1. Xác định các số liệu phục vụ tính toán

1.1.1 Tải trọng

7

Trang 3

+ Tải trọng trục tiêu chuẩn 100 kN;

+ Áp lực tính toán lên măt đường P = 0.6 Mpa;

Xe tải nặng :10% (trục trước 48.2KN, trục sau 100KN, bánh đôi)

Hệ số tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm q = 0,05 (5%)

Chỉ xét đến các trục có trọng lượng trục từ 25 kN trở lên nên ta chỉ xét

tới các loại xe tải trong thành phần dòng xe

Sự phân bổ tải trọng lên các trục của các loại xe

P trục trước P trục Số trục Số bánh của mỗi K/c giữa

Việc tính toán quy đổi được thực hiện theo biểu thức (3.1)

Trang 4

8

Trang 5

C1 hệ số trục được xác định theo biểu thức sau :C1= 1 + 1,2(m-1);

Với m = số trục của cụm trục iC2 hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong 1 cụm bánh:

Ntk = 262 (trục xe tiêu chuẩn/ ngày đêm)

Vậy 15 = 262 x 0,55= 144.1 (trục/ làn.ng đ).

Trang 6

9

Trang 7

+ Thời hạn thiết kế là 15 năm ;

+ Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trên một làn xe trong thời hạn thiết

kế là 0.57 × 10 6 (trục xe tiêu chuẩn / làn)

Tham khảo bảng 2-1 [22TCN211-06] lựa chọn tầng mặt đường cấp caoA1 tuy nhiên xét đến :

- Chức năng của tuyến đường là đường trục chính nối các trung tâm kinh tế chính trị của địa phương, = 60 /ℎ.

- Tuyến đường có lưu lượng xe lớn 1260 xe/ng đêm

- Bề rộng nền đường lớn B = 9 m

Do vậy kiến nghị lựa chọn tầng mặt đường cấp cao A1

+ Bê tông nhựa chặt (Đá dăm ≥ 50%) làm lớp mặt trên ;

+ Bê tông nhựa chặt (Đá dăm ≥ 35%) làm lớp mặt dưới.

Dự kiến tầng mặt cấp cao A1 đặt trên lớp móng là cấp phối đá dăm loại I thì tổng bề dày tầng mặt lấy theo bảng 2-2 22TCN211-06

Do tổng số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong 15 năm trên 1 làn xe

Ne= 0.57.106 > 0.5106 nên bề dày tối thiểu của 2 lớp bê tông nhựa là 8cm

Đề xuất chọn bề dày 10 cm (tăng chiều dày tầng mặt để giảm chiều dày tầng móng để thuận tiện cho việc lu lèn)

Đất nền

10

Trang 8

Theo kết quả khảo sát, đất nền có loại hình chế độ thủy nhiệt vàđiều kiện gây ẩm loại II, có một số lớp đất như sau:

Bảng 1-5 Các đặc trưng cơ lí của vật liệu làm đường

4 Cấp phối đá dăm loại I 300

5 Cấp phối đá dăm loại II 250

Dùng toán đồ Kogan để tra mô đun đàn hồi Trước khi tra phải quy đổi về hệ 2lớp

1.2. Thiết kế kết cấu áo đường

1.2.1 Đề xuất phương án kết cấu tầng mặt áo đường

Kết cấu tầng mặt áo đường thường được làm bằng vật liệu đắt tiền nênthường chọn giá trị nhỏ để đảm bảo kinh tế, trên cở sở tổng bề dày 2 lớp mặtđường không được nhỏ hơn 8 cm Để thuận tiện cho thi công kiến nghị chọn:

Lớp 1: Bê tông nhựa chặt (Đá dăm ≥ 50%) E 1 = 420 MPa; h1= 4cm.

Lớp 2: Bê tông nhựa chặt (Đá dăm ≥ 35%) E 2 = 350 MPa; h2= 6cm.

1.2.2 Chọn loại tầng móng

Trang 9

11

Trang 10

Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu đựơc xác định theo bảng 3-4 và bảng 3-5( 22TCN211-06)tuỳ thuộc vào Ntt và tuỳ thuộc vào tầng mặt của kết cấu áođường thiết kế

15 = 144.1 (trục/ làn.ngđ) Tra bảng 3-4 Eyc= 152.59 Mpa

Trị số mô đun đàn hồi xác đình theo bảng 3-4 không được nhỏ hơn trị

số tối thiểu quy định ở Bảng 3-5

Với đường cấp IV và loại tầng mặt của kết cầu áo đường thiết kế là cấpcao A1 ta có trị số Eycmin= 130 (MPa)

Vậy Eyc(15)=152.59 (MPa)

Điều kiện tính toán

Theo tiêu chuẩn 22 TCN211-06 kết cấu áo đường được xem là đủ cường

cường độ về độ võng được xác định tuỳ theo độ tin cậy mong muốn.

Ech K cd dv E yc

Xác định hệ số cường độ và chọn độ tin cậy mong muốn

Dựa theo Bảng 3-3 (22TCN211-06) với đường cấp IV Vtk = 60 Km/h ta lựachọn độ tin cậy thiết kế là 0,9

Trang 11

Xác định môđun yêu cầu của lớp móng

+ Xác định môđun yêu cầu của lớp mặt:

Lớp Loại vật liệu Ech1= 167.85 (MPa) hi (cm) Ei (MPa)

Trang 12

13

Trang 13

bằng cấp phối đá dăm loại II.Tầng mặt bằng 2 lớp bê tông nhựa chặt loại 1 cótổng bề dày là 10cm

Phương án II : Chọn móng trên bằng đá gia cố xi măng và móng dưới

bằng cấp phối đá dăm loại II Tầng mặt bằng 2 lớp bê tông nhựa chặt loại 1 cótổng bề dày là10cm

Bảng 1-6 Phương Án I

(MPa)

Trang 14

14

Trang 15

ℎ4

= 104.1

=>Tính toán tương tự cho các trường hợp sau Ta có bảng dưới đây:

15

Trang 16

Cấp phối đá

AD.11212 100m3 9.230.000 959.400 2.408.234 23.406.170 dăm loại II

Trang 17

Lớp Loại vật liệu E ch3 =148.75 (MPa) hi (cm) Ei (MPa)

16

Trang 18

=>Tính toán tương tự cho các trường hợp sau Ta có bảng dưới đây:

Đơn giá xây dựng tỉnh Quảng Ninh quý II năm 2018:

18

Trang 19

Bảng giá thành các giải pháp của phương án móng IIGiải pháp

Đá gia cố 6% xi măng Cấp phối đá dăm loại II Tổng giá

Kiến nghị chọn giải pháp có giá thành trên 100m2 là rẻ nhất và tiện

cho thi công nhất: giải pháp 3 có h3= 14cm; h4=25cm, có giá thành là

11.617.654 đồng/100m2 là rẻ nhất

=>kết luận: Qua so sánh giá thành 2 phương án móng chọn phương án I: lớp

trên là cấp phối đá dăm loại I có chiều dày h3=16cm; lớp dưới là cấp phối đá dăm loại II có chiều dày h4= 30 cm; giá thành là 9,565,546 đồng/100m2 để

đưa vào xây dựng

Kết cấu áo đường phương án đầu tư tập trung được trình bày dưới đây:

Ech = 148.75Lớp mặt trên H1 = 4 cm; BTN(Đá dăm ≥ 50%) , E 2 = 420 (MPa) Lớp mặt dưới H2 = 6 cm; BTN(Đá dăm ≥ 35%) E 2 = 350(MPa)

Lớp móng trên H 3 = 16 cm; Cấp phối đá dăm loại I, E 3 = 300(MPa)

Lớp móng dưới H 4 = 30 cm; Cấp phối đá dăm loại II, E 4 = 250 (MPa)

Nền đất Nền đất á sét ; E 0 = 46 (MPa)

1.3. Tính toán kiểm tra kết cấu áo đường.

1.3.1 Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới hạn

Để kiểm tra tính ổn định của kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võngđàn hồi giới hạn, điều kiện là:

Ech K cd E yc

- Chuyển hệ nhiều lớp thành hệ 2 lớp bằng cách đổi nhiều lớp kết cấu áođường lần lượt 2 lớp 1 từ dưới lên theo công thức:

Trang 20

19

Trang 21

3 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.200 18 0.720 43 270.19

4 Cấp phối đá dăm loại II 250 0.000 25 0.000 25 250.00

Với H/D = 53/33 = 1,606 nên trị số Etbtt của kết cấu được nhân thêm hệ

số điều chỉnh tra bảng được = 1,186 (3-6:22TCVN211-06)

= 53

Với E1 = Etb Mà K cd dv Eyc = 1,1 x 152,59=167,84 (MPa)

Ta thấy điều kiện: E ch1 = 177,65 > K cd E yc = 167,84

1.3.2 Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất

- Để kiểm tra tính ổn định của kết cấu áo đường theo điều kiện cân bằng giới hạn về trượt trong nền đất, điều kiện là:

Trang 22

20

Trang 23

độ tin cây thiết kế Với đường cấp IV, hai làn xe chọn độ tin cậy bằng 0.9

cd = 0,94

Ctt = Lực dính tính toán của nền đường hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng thái độ ẩm, độ chặt tính toán.

Đổi các lớp kết cấu áo đường về 1 lớp có bảng tính toán

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau:

STT Lớp vật liệu (từ trên xuống) Etr t = hi k = Htb E'tb

(MPa) E 2 /E 1 (cm) h 2 /h 1 (cm) (MPa)

1 BTN chặt loại I (đá dăm ≥ 50%) 300 1.121 4 0.082 53 270.01

Với H/D =53/33 =1,606 nên trị số Etbtt của kết cấu được nhân thêm hệ

số điều chỉnh tra bảng được = 1,186

- Xác định ứng suất cắt hoạt động Tav do trọng lượng bản thân mặt đường

Từ H = 61 cm, = 270 → Tra toán đồ Hình 3-4(22TCN211-06) (toán đồtìm ứng suất cắt chủ động do trọng lượng bản thân mặt đường) có:

av= -0,0016 (MPa)

-Ứng suất cắt hoạt động trong đất:

ax+ av = 0,0088 - 0,0016 = 0,0072 (MPa)-Xác định trị số Ctt theo công thức 3-8 (22TCN211-06) ta có:

21

Trang 24

Ctt = C k1 k2 k3Trong đó:

k1: Hệ số xết đến sự giảm khả năng chống cắt dưới tác dụng của tải

k2: Hệ số an toàn xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu.K2 được xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi theo bảng 3-8 [22TCN211-06]

k2 = 0,8(Ntt =410,77 trục <1000 trục/ngđ/làn)

1.3.3 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn các lớp

bê tông nhựa

kế giống như với trị số K tr cd ;

= cường độ kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối;

- ku= ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng của tải trọng bánh xe

Trang 25

22

Trang 26

- c1 Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức

(3-10) [22TCN211-06]

h = 10 cm; E 1 =2200.4+2000.6 = 2080 MPa.

10

Đối với BTN lớp dưới:

STT Lớp vật liệu (từ trên xuống) Eku t = hi k = Htb E'tb

(MPa) E 2 /E 1 (cm) h 2 /h 1 (cm) (MPa)

Trang 27

23

Trang 28

Kết quả toán đồ ta được ku = 2.466 và với p= 0,6 MPa

theo 3.10[2] ta có:

ku = ku p.k b =2,46 x 0,6 x 0,85 = 1.258 (MPa)

- Đối với BTN lớp trên:

STT Lớp vật liệu (từ trên xuống) Eku t = hi k = Htb E'tb

(MPa) E 2 /E 1 (cm) h 2 /h 1 (cm) (MPa)

Trang 29

- Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy suốt thời hạn thiết kế:(A-3, phụ lục A22TCVN211-06)

Tiêu đề	Đồ Án Thiết Kế Nền Mặt Đường Chương 1 Thiết Kế Kết Cấu Áo Đường
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Văn Bích
Trường học	Đại Học Xây Dựng Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật Giao thông và Đường bộ
Thể loại	Đồ án thiết kế
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	1,67 MB