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

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG

BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT

ĐƯỜNG

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 E ch 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 PHƯƠNG ÁN ĐẦU TƯ PHÂN KỲ 22

i

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

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 N tt 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 9

Hình 2-2 Toán đồ xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp dưới của hệ hai lớp 16

Hình 2-3 Toán đồ tìm ứng suất cắt hoạt động T av (Mpa) do trọng lượng bản thân mặt đường 17

iii

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

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

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 E tb ' 35

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

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

v

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

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)

120 và 100 80 60

Chỉ số IRI yêu cầu (m/km)

- đối với đường xây dựng mới

Độ bằng phảng cũng được đánh giá bằng thước dài 3m (22TCN16-79)

“Quy trình xác định độ bằng phẳng mặt đường” Theo đó: mặt đường cấp cao A1

– 70% số khe hở phải dưới 3mm, 30% khe hở còn lại phải dưới 5mm; mặt đường

cấp cao A2, tất 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:

2

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

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 H tb (mm)

+ Các loại đường cao tốc, đường cấp I, II thì trừ các đoạn có cắm biển hạn chế tốc

độ, nên thiết kế lớp mặt tạo nhám đạt chiều sâu rắc cát trung bình Htb ≥ 0.55m.

+ Nếu không cắm biển hạn chế tốc độ thì tốc độ chạy xe yêu cầu lấy

bằng 1.25 lần tốc độ thiết kế tương ứng với cấp hạng đường thiết kế.

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 E 0 Lực dính C Góc ma sát

Loại II (K95)

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

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

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

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

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

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

2.1.2.3 Phương án thiết kế kết cấu áo đường

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

5

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

+ 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

Loại tầng Số trục xe Mô đun đàn Mô đun đàn Mô đun đàn Cấp đường tính toán hồi yêu cầu hồi yêu cầu hồi yêu cầu

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.

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

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:

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])

-Nguyên tắc thiết kế:

+ Nền bố trí gồm nhiều lớp, lớp trên là các vật liệu có cường độ cao, khả

năng chống biến dạng cao hơn so với lớp dưới để phù hợp với trạng thái phân bố

ứng suất và hạ giá thành xây dựng Nên chọn sao cho tỷ số mô đun đàn hồi lớp trên

so với lớp liền dưới nó nhỏ hơn 3 lần, tỷ số mô đun đàn hồi của lớp móng dưới và

lớp nền tự nhiên trong phạm vi 2.5-10 lần.

+ 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 D max ≤ 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 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 E 0 , 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

dày

Tính về Tính về Tính về

cm độ võng trượt kéo uốn

-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) Đất nền loại sét

Cấp phối đá dăm loại II

Cấp phối đá dăm

gia cố xi măng 5%

Bê tông nhựa chặt 12.5

Bê tông nhựa chặt 9.5

dày Tính về Tính về Tính về

8

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 E ch lớn hơn hoặc bằng trị số mô đun đàn hồi

yêu cầu E yc 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 E ch

như đã tính toán ở trên Coi các lớp đất 1, 2, 3, 4 thuộc vào nền đất đắp, khi đó E ch1 =

E 01 Dựa vào quan hệ trên toán đồ Kogan ta xác định được E ch1 theo biểu thức:

9

Sau khi xác định được E ch1 tiếp tục làm tương tự để xác định E ch2 Coi lớp đất 2, 3, 4 thuộc về nền đất đắp, khi đó E ch2 = E 02 (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 E ch2 như sau:

vào yêu cầu bề dày các lớp trong kết cấu áo đường (2.4 [5]) ta khống chế

bề dày h 3 theo tiêu chuẩn rồi dựa vào E ch cần đạt cho lớp kết cấu tính

ngược ra h 4 Áp dụng quy trình tính toán như đối với 2 lớp phía trên.

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.

vật liệu hạt không gia cố chất liên kết và quy định bề dày tối thiểu cho các loại

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

4 18 0.528 0.545 0.360 108.0 0.432 0.168 0.968 31.9 32

Lưu ý: Đơn vị của bề dày h là cm

10

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 h 3 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 h 3 = 12÷15cm, bề dày h 4 được lựa chọn phụ thuộc h 3 để thỏa

mãn E ch2 Kết quả lựa chọn bề dày h 3 , h 4 được thể hiện ở bảng.

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

nghệ thi công sẵn có của nhà thầu, tận dụng được các vật liệu tại chỗ hoặc vận

chuyển từ các khu vực gần với địa điểm thi công nhằm giảm giá thành, chi phí

xây dựng Dựa trên tiêu chí này ta cần lựa chọn giữa hai phương án thiết kế

móng số 1 và số 2 sao cho giá thành thiết kế và thi công là phù hợp nhất Tham

khảo giá vật liệu xây dựng của tỉnh Nghệ An quý II năm 2018 ta có:

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

11

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 Cấp phối đá dăm loại I Cấp phối đá dăm loại II Tổng giá

h 3 Đơn giá Giá thành h 4 Đơn giá Giá thành thành

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

Giải Cấp phối đá dăm GCXM 5% Cấp phối đá dăm loại II Tổng giá

h 3 Đơn giá Giá thành h 4 Đơn giá Giá thành thành

Dựa vào kết quả tính toán giá thành với các giải pháp bề dày các lớp theo

phương án 1 và 2, kiến nghị lựa chọn giải pháp có giá thành thấp nhất trong 2

phương án để đưa vào thiết kế Ta thấy giá thành của phương án 2 rẻ hơn, qua kiểm

toán sơ bộ thấy giải pháp 1 thỏa mãn Vậy chọn giải pháp 1 của phương án 2:

Bảng 2-14 Phương án chọn

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

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

Lớp móng trên Cấp phối đá dăm gia cố xi măng 5% 600 MPa 12 cm

12

2.2.1.4 Yêu cầu vật liệu

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 (Tham khảo TCVN 8819 :2011 [6])

Phạm vi sử dụng các loại cấp phối đá dăm (CPĐD) – Mục 5 Yêu cầu thành phần hạt CPĐD – Bảng 1 Yêu cầu các chỉ tiêu cơ lý CPĐD – Bảng 2

Các yêu cầu về thi công, nghiệm thu sau thi công và công tác đảm bảo an toàn, vệ sinh môi trường được quy định – Mục 7,8,9

(Tham khảo TCVN 8859 :2011 [8]) 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 E ch lớn hơn hoặc bằng trị số mô đun đàn hồi yêu cầu

E yc nhân thêm với hệ số dự trữ cường độ về độ võng K cddv được xác định

tùy chọn theo độ tin cậy mong muốn:

(2-10)

13

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Thực hiện quy đổi từ dưới lên, sau quy đổi 2 lớp coi như 1 lớp với

thông số bề dày H’ = h1+h2, mô đun đàn hồi E’ tb Sau khi quy đổi thì cần nhân

thêm với E tb mộ hệ số điều chỉnh β xác định theo Bảng 3-6 [5] để được E tb dc :

Trong đó: E 1 là mô đun đàn hồi trung bình đã điều chỉnh E 1 = E tb dc

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

măng 5%

14

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

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:

T ax - 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])

T av - 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])

K cd tr – 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

măng 5%

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Tra theo biểu đồ Hình 3-3 [5], với góc nội ma sát của đất nền φ = 24° ta tra

T ax 0.015 0.6 0.009 MPa

Hình 2-2 Toán đồ xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp dưới

của hệ hai lớp

c Ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo

đường gây ra trong nền đất T av

Ta có bề dày tổng cộng của các lớp nằm trên lớp tính toán H = 51cm và trị số góc ma sát trong của đất nền φ = 24° Tra biểu đồ Hình 3-4 [5] ta được

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Hình 2-3 Toán đồ tìm ứng suất cắt hoạt động T av (Mpa) do trọng lượng bản

chịu cắt trượt trong nền đất.

2.3.3 Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các

lớp bê tông nhựa.

Kết cấu được coi là đủ cường độ khi thỏa mãn điều kiện:

R u ku – cường độ chịu kéo uốn tính toán VL liền khối (3.6.3 [5])

K cd ku – hệ số cường độ về chịu kéo uốn tùy thuộc vào độ tin cậy (Bảng 3-7 [5]) 2.3.3.1 Xác định giá trị các đại lượng cần kiểm toán

a Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa

Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối σ ku được xác định:

Trong đó:

p – áp lực bánh của tại trọng trục tính toán p = 0.6 MPa

k b – hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng tính toán là bánh đôi hoặc bánh đơn :

k b = 0.85 – cụm bánh đôi (tải trọng trục tiêu chuẩn)

k b = 1.0 – cụm bánh đơn (tải trọng trục đặc biệt nặng nhất)

E 3

D E 2

18