69 Bảng 3.6: Phân loại cấp hạng nền đường để tính toán và thiết kế Catalog kết cấu áo đường thành phố Bà Rịa đối với đường làm mới và đường mở rộng, đường cấp cao A1 .... Vì vậy nâng cao
Tính cấp thiết của đề tài
Thành phố Bà Rịa được thành lập từ huyện Châu Thành theo Nghị định số 45/CP ngày 2-6-1994 của Chính phủ và chính thức hoạt động từ ngày 15-8-1994.
Năm 1994, thành phố có vị trí địa lý phía Bắc giáp huyện Châu Đức và một phần huyện Tân Thành; phía Nam giáp thành phố Vũng Tàu; phía Đông giáp huyện Long Điền; và phía Tây giáp huyện Tân Thành Thành phố có tổng diện tích 91,46 km² và đến tháng 8 năm 2018, dân số đạt 153.862 người, bao gồm 11 đơn vị hành chính cấp xã, trong đó có 8 phường và 3 xã.
Trung tâm hành chính tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu đã được chuyển từ thành phố Vũng Tàu về thành phố Bà Rịa, nơi đang quy hoạch một khu công nghiệp khí thấp áp với diện tích khoảng 30 - 40 ha tại xã Long Hương Đồng thời, tỉnh sẽ mở rộng các ngành công nghiệp sử dụng khí đốt, đầu tư vào nhà máy nước Đá Đen, hiện đại hóa nhà máy chế biến hải sản xuất khẩu, và phát triển các lĩnh vực như vật liệu xây dựng, da giày, cơ khí, may mặc, chế biến thực phẩm, cũng như khai thác hiệu quả Trung tâm thương mại Bà Rịa.
Giao thông đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, vì vậy việc xây dựng hạ tầng giao thông cần được ưu tiên để thúc đẩy sự phát triển kinh tế nhanh chóng.
Mạng lưới giao thông đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế, vì vậy thành phố Bà Rịa đã chú trọng quy hoạch và đầu tư xây dựng hệ thống giao thông liên tỉnh, liên huyện, liên xã và giao thông nông thôn một cách đồng bộ và khép kín Những nỗ lực này đã góp phần lớn vào sự phát triển kinh tế - xã hội của thành phố Hiện tại, Bà Rịa đang tiếp tục xây dựng và kêu gọi đầu tư hạ tầng giao thông nhằm thúc đẩy nền kinh tế tỉnh nhà phát triển mạnh mẽ hơn.
Mặt đường trong xây dựng đường ôtô chiếm tỷ trọng lớn về giá trị và khối lượng, ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành và chất lượng khai thác công trình Kết cấu áo đường thường xuyên chịu tác động từ phương tiện giao thông và các yếu tố tự nhiên như mưa, gió, và biến đổi nhiệt độ, gây ảnh hưởng lớn đến hệ thống giao thông Chi phí sửa chữa mặt đường chiếm phần lớn ngân sách duy tu bảo dưỡng hàng năm Do đó, việc nâng cao chất lượng thiết kế mặt đường, giảm giá thành thông qua các kết cấu có cường độ và độ ổn định cao, thời gian khai thác dài, và tận dụng vật liệu địa phương phù hợp với điều kiện tự nhiên và giao thông của từng khu vực là rất quan trọng về mặt kinh tế và kỹ thuật.
Dựa trên lý thuyết và thực tiễn trong thiết kế, xây dựng, khai thác và bảo dưỡng mặt đường ôtô tại thành phố Bà Rịa, bài viết chỉ ra những ưu điểm và nhược điểm của các kết cấu hiện có Nghiên cứu này nhằm lựa chọn các kết cấu áo đường hợp lý, giúp các kỹ sư nhanh chóng xác định phương án phù hợp với điều kiện địa phương, từ đó mang lại ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật quan trọng.
Học viên đã chọn đề tài “Nghiên cứu và đề xuất kết cấu áo đường hợp lý cho thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu” vì những lý do quan trọng liên quan đến sự phát triển hạ tầng giao thông và nhu cầu cải thiện chất lượng đường phố trong khu vực.
Đối tƣợng nghiên cứu
Nghiên cứu các kết cấu áo đường tại thành phố Bà Rịa nhằm đề xuất những giải pháp hợp lý cho từng khu vực, đảm bảo tính phù hợp và hiệu quả cho các tuyến đường đã xây dựng.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Để xây dựng các kết cấu áo đường hợp lý tại thành phố Bà Rịa, cần đảm bảo tính kinh tế-kỹ thuật, giảm chi phí đầu tư xây dựng, tăng tuổi thọ công trình và thuận lợi trong quản lý, khai thác Các giải pháp này phải phù hợp với điều kiện tự nhiên và nhu cầu giao thông của từng khu vực.
Phương pháp nghiên cứu
Để đưa ra một số kết cấu áo đường hợp lý áp dụng cho đường ôtô ở thành phố
Tác giả đã tiến hành nghiên cứu các tiêu chuẩn hiện hành tại Bà Rịa, áp dụng phương pháp lý thuyết kết hợp với khảo sát thực nghiệm, dựa trên điều kiện thực tế của thành phố Bà Rịa.
Rịa là một khu vực quan trọng, đồng thời kế thừa và chọn lọc các kết quả nghiên cứu từ những tác giả khác Các bài báo khoa học đã được công nhận về mặt đường ô tô hiện nay đóng vai trò thiết yếu trong việc phát triển hạ tầng giao thông.
Kết cấu của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn có kết cấu gồm 03 chương:
Chương 1: Tổng quan các điều kiện tự nhiên và hiện trạng mạng lưới giao thông thành phố Bà Rịa
Chương 2: Những cơ sở lựa chọn kết cấu áo đường cho đường ôtô thành phố
Chương 3: Tính toán, thiết kế và đề xuất kết cấu áo đường hợp lý cho đường ôtô thành phố Bà Rịa.
TỔNG QUAN CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG THÀNH PHỐ BÀ RỊA
Vị trí địa lý
Hình 1.1 Bản đồ vị trí địa lý thành phố Bà Rịa
Thành phố Bà Rịa có tọa độ địa lý từ 10 0 30' đến 10 0 50 vĩ độ Bắc, từ
Vị trí địa lý của Bà Rịa - Vũng Tàu nằm tại kinh độ Đông từ 107 0 10 đến 107 0 17, cách thành phố Hồ Chí Minh 90km về hướng Đông Bắc và thành phố Vũng Tàu 25km về hướng Nam Đây là đầu mối giao thông đường bộ quan trọng, kết nối các đô thị trong hệ thống đô thị hành lang QL 51, bao gồm thành phố Biên Hòa, Nhơn Trạch và đô thị mới Phú Mỹ với thành phố Vũng Tàu Bà Rịa còn là trung tâm kết nối vùng trung du Đông Nam Bộ nhờ vị thế chiến lược của ba tuyến quốc lộ quan trọng: QL 51, QL 56 và QL 55, đồng thời tiếp cận hệ thống cảng biển đang phát triển của Vũng Tàu và Phú Mỹ.
Thành phố Bà Rịa có địa giới hành chính:
- Phía Bắc giáp huyện Châu Đức và một phần huyện Tân Thành;
- Phía Nam giáp thành phố Vũng Tàu;
- Phía Đông giáp huyện Long Điền và Đất Đỏ;
- Phía Tây giáp huyện Tân Thành
Hình 1.2 Bản đồ hành chính thành phố Bà Rịa
Thành phố Bà Rịa có 11 đơn vị hành chính gồm 08 phường và 03 xã Tổng diện tích tự nhiên của toàn thành phố là 9.146,50 ha
+ Khu vực nội thành gồm 8 phường: Phước Hưng, Phước Trung, Phước Hiệp, Phước Nguyên, Long Hương, Long Toàn, Kim Dinh, Long Tâm
+ Khu vực ngoại thành gồm 3 xã: Hòa Long, Long Phước, Tân Hưng.
Địa hình
Hình 1.3: Bản đồ địa hình thành phố Bà Rịa
Thành phố Bà Rịa, nằm ở phía Đông chân núi Dinh, có địa hình biến đổi liên tục với độ cao lớn nhất đạt 49,20 m ở phía Đông Bắc và Tây Bắc, trong khi độ cao thấp nhất chỉ 0,5 m ở phía Nam, khu vực ruộng trũng gần sông Dinh và sông Cỏ May Đất đai của thành phố được chia thành 3 loại theo đặc trưng địa hình.
Đất tại thành phố có độ cao từ 3 đến 14m, chiếm 3/5 diện tích, chủ yếu là đất nông nghiệp và đất xây dựng cho các khu vực nội và ngoại thị.
Hơn 1/3 diện tích khu vực nằm ở phía Nam QL 55 và QL 51 là đất thấp, được chia thành hai loại Phần giáp với các trục giao thông chiếm 1/3 diện tích hiện đang canh tác nông nghiệp, trong khi phần còn lại là vùng đất thấp dần ra bờ sông và bờ biển, chịu ảnh hưởng của thủy triều Khu vực này hiện đang được khai thác cho diêm nghiệp, nuôi trồng thủy sản hoặc rừng.
+ Phần đất còn lại phía Tây có diện tích không lớn là núi đá, 1 phần của triền núi Dinh dốc và lồi lõm.
Thủy văn
Hình 1.4 : Bản đồ thủy văn thành phố Bà Rịa
Thành phố Bà Rịa có hơn 200ha sông rạch nhỏ, trong đó khu vực ngoại thị chiếm trên 140ha Phần lớn các sông suối tập trung ở khu vực rừng phía Nam và chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều không đều từ biển Đông.
Sông Dinh ở phía Tây và rạch Thủ Lựu ở phía Đông là hai nguồn nước quan trọng của thành phố, bắt nguồn từ phía Bắc và chảy ra sông Cỏ May ở phía Nam Tuy nhiên, rạch Thủ Lựu, đặc biệt là phần phía Bắc QL 55, đã bị thu hẹp và ô nhiễm nghiêm trọng.
Tình hình hải văn tại khu vực Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu khá ổn định, nước thủy triều lên xuống theo tần suất 2 lần/ngày, không có sóng thần.
Đặc điểm khí hậu
Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, với chế độ nhiệt độ tương đối ổn định Năm được chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, theo số liệu điều kiện tự nhiên trong QCVN 02: 2009/BXD.
Nhiệt độ không khí tại trạm Vũng Tàu được phân tích qua các chỉ số như nhiệt độ trung bình tháng và năm, nhiệt độ cao nhất và thấp nhất trung bình tháng và năm, cũng như nhiệt độ cao nhất và thấp nhất tuyệt đối trong tháng và năm Bên cạnh đó, biên độ ngày của nhiệt độ trung bình tháng và năm cũng được ghi nhận để cung cấp cái nhìn tổng quan về biến động nhiệt độ tại khu vực này.
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Bảng 1.1 Nhiệt độ không khí
Độ ẩm không khí tại trạm Vũng Tàu được phân tích qua các chỉ số như độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối trung bình theo tháng và năm Bên cạnh đó, các giá trị độ ẩm tương đối thấp nhất cũng được ghi nhận theo tháng và năm, cung cấp cái nhìn tổng quan về điều kiện khí hậu tại khu vực này.
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Bảng 1.2 Độ ẩm không khí
* Lƣợng mƣa: Lƣợng mƣa trung bình tháng và năm; Lƣợng mƣa ngày lớn nhất;
Số ngày mƣa trung bình tháng và năm, tại trạm Vũng Tàu nhƣ sau:
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Chế độ gió tại khu vực này có sự phân chia rõ rệt giữa hai mùa Mùa khô chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, trong khi mùa mưa bị tác động bởi gió mùa Tây Nam Tần suất lặng gió trung bình hàng năm đạt 20.1%, với mức cao nhất là 35.0% vào tháng 11 và thấp nhất là 6.10% vào tháng 9 Tốc độ gió trung bình ghi nhận là 3.0 m/s.
Vận tốc gió trung bình tháng và năm tại trạm Vũng Tàu nhƣ sau:
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
*) Nắng: Tổng số giờ nắng trung bình trong tháng và năm tại trạm Vũng Tàu nhƣ sau:
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tài nguyên và nguồn cung cấp vật liệu
Về tài nguyên đá, có 1 số mỏ đá ngầm, lanh ke ở khu vực núi Dinh và các xã phía Bắc thành phố
Theo kết quả điều tra mỏ vật liệu, các mỏ có chất lượng và trữ lượng tốt nằm trong tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, gần thành phố Bà Rịa.
- Cát san lấp, đất đắp có thể mua tại các mỏ thuộc Long Điền
- Cát vàng đổ bê tông có thể mua ở Phú Mỹ, Đất Đỏ Hoặc cát nghiền tại các mỏ nghiền khu vực Châu Pha
- Đá các loại có thể mua ở các mỏ đá thuộc khu vực Châu Pha
- Bê tông nhựa trạm trộn tại Châu Pha
- Các cấu kiện chế tạo sẵn có thể mua tại Bà Rịa
- Nhựa đường, xi măng, sắt thép các loại được tính đến tận chân công trình.
Đánh giá chung đặc điểm tự nhiên
Điều kiện tự nhiên của thành phố Bà Rịa đƣợc đánh giá trên các điểm chính nhƣ sau: Điểm mạnh:
Vị trí nằm trong TP Hồ Chí Minh, với các trục kinh tế quốc gia QL 51, 55, 56, đã tạo ra ảnh hưởng mạnh mẽ đến tốc độ đô thị hóa và thúc đẩy kinh tế Địa hình cao, bằng phẳng, không bị ngập lụt cùng với địa chất công trình tốt và quỹ đất xây dựng dồi dào, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển xây dựng.
Có nhiều sông suối, rừng ngập mặn tạo cảnh quan và cải tạo môi trường vì khí hậu
Nguồn vật liệu trên địa bàn tỉnh và khu vực lận cận thành phố Bà Rịa phong phú, tương đối thuận lợi
Khí hậu và tài nguyên đất thuận lợi phát triển xây dựng đô thị Điểm yếu:
Nằm cách xa đô thị trung tâm vùng TP Hồ Chí Minh nên khả năng cạnh tranh và thu hút đầu tƣ bị hạn chế
Phát triển đô thị về phía Nam mang lại nhiều lợi thế, nhưng cũng đối mặt với thách thức từ nền đất thấp, yêu cầu san lấp tốn kém và nguy cơ từ nước biển dâng cao Cần đánh giá tác động của các điều kiện tự nhiên đến hệ thống giao thông vận tải trong khu vực này.
Vị trí địa lý thành phố Bà Rịa có trục kinh tế quốc gia QL 51, 55, 56 đi qua nên thuận lợi cho phát triển giao thông đường bộ
Thành phố Bà Rịa sở hữu địa hình bằng phẳng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công và mở mới các tuyến đường giao thông Bên cạnh đó, điều kiện địa chất tại đây cũng rất thuận lợi cho việc phát triển cơ sở hạ tầng giao thông.
Hiện trạng mạng lưới giao thông Thành phố Bà Rịa
1.2.1 Hệ thống mạng lưới giao thông Thành phố Bà Rịa
Giao thông đối ngoại a) QL:
Thành phố Bà Rịa đóng vai trò là cửa ngõ vào thành phố Vũng Tàu và khu kinh tế ven biển Long Đất, Xuyên Mộc, Hàm Tân Đây là khu vực giao thoa của ba tuyến đường quốc lộ: QL.51, QL.55 và QL.56.
QL.51 là trục giao thông chính của vùng KTTĐPN, kết nối TP.Hồ Chí Minh, TP Biên Hòa và TP Vũng Tàu Đường đạt tiêu chuẩn cấp II với 04 làn xe cơ giới và 02 làn xe thô sơ, mặt đường BTN trong tình trạng khá, đoạn qua Thành phố Bà Rịa – Vũng Tàu dài 8,60 km Dự án nâng cấp mở rộng QL.51 đã được phê duyệt vào tháng 7 năm 2009, với chiều rộng nền đường từ 32,90m đến 39,30m, bao gồm 06 làn xe cơ giới và 02 làn xe hỗn hợp, tùy thuộc vào từng đoạn qua các địa phương.
QL.55 kết nối Thành phố Bà Rịa với Long Đất, Long Điền, đi qua khu dân cư Đất Đỏ đến Xuyên Mộc và tiếp tục đến Phan Thiết Tuyến đường này có giá trị giao thông liên vùng, kết nối Nam Trung Bộ với miền Đông và các tỉnh duyên hải Đông Nam Bộ Đoạn đường qua Thành phố Bà Rịa dài khoảng 3km, với mặt đường BTN rộng 7m và nền đường rộng 9m, đạt chuẩn cấp III và IV đồng bằng, hiện đang trong tình trạng trung bình.
QL.56 là trục đường giao thông quan trọng kết nối Thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu với vùng KTTĐPN và Tây Nguyên Tuyến đường này cho phép di chuyển thẳng lên Long Khánh để đến Đà Lạt, cũng như qua Bình Giã theo đường 765 để tới Xuân Lộc và khu mỏ Bô xít Vai trò của QL.56 không chỉ quan trọng trong tỉnh mà còn ảnh hưởng lớn đến toàn bộ khu vực Tây Nguyên.
Bà Rịa Dài 11,7km, đạt tiêu chuẩn cấp III MN (02 làn xe hỗn hợp), mặt đường BTN tình trạng khá, giao thông thuận tiện b) Đường tỉnh:
Quy hoạch ĐT.991C Hòa Long – Long Tân – Phước Tân dự kiến đạt cấp IV đồng bằng vào năm 2010 Tuy nhiên, đến nay, các đoạn đường mới vẫn chưa được thi công và chỉ dừng lại ở mức dự án.
ĐT.995A TL.44A cũ là tuyến đường quan trọng bao quanh các xã phía Tây Nam huyện Long Đất, bắt đầu từ Thành phố Bà Rịa đến Long Hải, đi qua Phước Hải và lên Đất Đỏ Tuyến đường đạt tiêu chuẩn cấp III đồng bằng, phục vụ cho việc vận chuyển hải sản, vật liệu xây dựng, muối, đồng thời là lộ trình thuận tiện cho du lịch và nghỉ mát tại Long Hải.
- ĐT.995B TL.44B cũ : Từ thành phố Bà Rịa đi Phước Hải, mặt đường BTN đạt chuẩn cấp IV đồng bằng
- ĐT.992A Long Hương – Châu Pha), mặt đường BTN đạt chuẩn cấp IV đồng bằng
- ĐT 995C Long Điền – Bà Rịa – Châu Đức): Mặt đường BTN đạt chuẩn cấp
IV đồng bằng c) Đường huyện:
Bài viết đề cập đến 4 tuyến đường gồm HL.8, HL.3, đường cống Sở Cây Me và đường Suối Chùa, với tổng chiều dài 22,2 km Mặt đường có độ rộng từ 6 đến 12 m, trong đó một số tuyến được tráng nhựa đạt tiêu chuẩn cấp IV và V đồng bằng.
Tuyến HL.2 đã được nâng cấp thành ĐT.995C với mặt đường bê tông nhựa rộng 9m Đồng thời, đoạn HL.10 trong Thành phố cũng đã được nâng cấp thành đường chính đô thị.
Giao thông nội thị a Đường chính Đô thị
Mạng đường chính của thành phố đã được nâng cấp với mặt đường đôi bê tông nhựa rộng từ 8m x 2 đến 12m x 2 Vỉa hè được lát gạch con sâu, có chiều rộng từ 6,5m đến 8m, và lộ giới từ 31 đến 52m Các tuyến đường chính bao gồm Hùng Vương, Hoàng Diệu, Võ Thị Sáu, Bạch Đằng, Cách Mạng Tháng Tám, Trường Chinh, Nguyễn Tất Thành, Phạm Hùng, Nguyễn Hữu Cảnh, Nguyễn An Ninh, và Phạm Văn Đồng.
Gồm các đường: Phan Đăng Lưu, Điện Biên Phủ Mặt đường bê tông nhựa rộng 11m, hè lát gạch con sâu rộng 5m, lộ giới 21m
Mạng lưới đường nội thị và khu vực đã được trang bị đèn chiếu sáng cùng cây xanh, góp phần làm cho bộ mặt Thành phố trở nên khang trang và thoáng mát, đồng thời cải thiện môi trường sống cho cư dân đô thị.
Lộ giới hiện có ĐƯỜNG TRONG RANH
4 ĐT.991C TL.52 qua Xã Hòa
II ĐƯỜNG NỘI THỊ ĐƯỜNG CHÍNH ĐÔ THỊ
9 ĐƯỜNG PHẠM VĂN ĐỒNG 3_3 1182 10.5+10.5 15 8x2 52 ĐƯỜNG KHU VỰC
Bảng 1.6 Mạng lưới giao thông nội ô TP Bà Rịa Đối với các đường xây dựng mới trong các khu vực phát triển của đô thị
Các tuyến đường mới được quy hoạch theo tiêu chuẩn nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững cho đô thị trong tương lai Những con đường như Nguyễn Tất Thành, Phạm Văn Đồng, Phạm Hùng, Nguyễn Văn Cừ, Hoàng Diệu - Võ Thị Sáu, Trần Hưng Đạo, Bạch Đằng và Điện Biên Phủ nối dài có lộ giới từ 31m đến 52m.
Một số tuyến đường liên xã đã được láng nhựa, nâng cấp trở thành đường chính đô thị, đường liên khu vực, đạt chuẩn cấp IV đồng bằng
Các tuyến giao thông nông thôn đã được nâng cấp và mở rộng với các loại mặt đường như nhựa, bê tông xi măng và cấp phối sỏi đỏ Hầu hết các đường giao thông nông thôn hiện nay đều đạt tiêu chuẩn cấp V.
Hệ thống giao thông thủy tại tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, với hơn 110km chiều dài và nhiều sông lớn nhỏ như sông Dinh, Thị Vải, cửa Lấp, Chà Và, cùng 35 bến cảng, đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển hành khách và hàng hóa.
Bà Rịa-Vũng Tàu là khu vực có hệ thống cảng biển phát triển mạnh mẽ và đa dạng, bao gồm cảng Trung ương như cảng dầu khí, cảng dịch vụ dầu khí PTSC, cảng dầu K2, cảng hải quân và cảng Baria Serene Ngoài ra, còn có các cảng địa phương như cảng thương mại Cát Lở, cảng cá Bến Đầm, cảng dầu Sao Mai, cảng thủy sản Cát Lở, cùng với các cảng trung chuyển quốc tế đang được xây dựng.
Hệ thống cảng liên kết như VINAKYOEZ, cảng CHINFON, cảng VINACODII và cảng Sài Gòn PETRO trên sông Thị Vải – Cái Mép đang đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển ngành vận tải biển tại miền Đông Nam Bộ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao thương với các nước trong khu vực và quốc tế.
CƠ SỞ LỰA CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO THÀNH PHỐ BÀ RỊA
2.1 Lựa chọn phương pháp tính toán kết cấu áo đường
Một phương pháp tính toán cường độ áo đường sẽ hình thành cơ sở nghiên cứu giải quyết 03 vấn đề:
- Trạng thái giới hạn và tiêu chuẩn giới hạn định lƣợng tức là giải đáp vấn đề khi nào áo đường hỏng
- Lý thuyết tính toán và phương pháp đánh giá cường độ trên thực tế
- Thông số tính toán và phương pháp thí nghiệm xác định các thông số tính toán
Hiện nay, có nhiều phương pháp tính toán thiết kế kết cấu áo đường trên thế giới và trong nước Dưới đây là tổng quan về các phương pháp này.
2.1.1 Các phương pháp tính toán kết cấu áo đường mềm
Việc tính toán kết cấu áo đường mềm được chia thành hai nhóm chính: nhóm các phương pháp lý thuyết - thực nghiệm và nhóm các phương pháp kinh nghiệm - thực nghiệm.
Nguyên tắc tính toán của nhóm phương pháp lý thuyết - thực nghiệm bao gồm việc lập mô hình và chương trình tính toán, sau đó kiểm tra qua thực nghiệm để xác định điều kiện bền Phương pháp tính toán chủ yếu là xác định ứng suất do xe chạy gây ra trong các lớp vật liệu mặt đường bằng lý thuyết, và so sánh các ứng suất này với cường độ cho phép của vật liệu làm đường, thường dựa trên kinh nghiệm Nhóm phương pháp này có nhiều phương pháp khác nhau.
+ Phương pháp của Trung Quốc trong quy trình JTJ014-97 với giả thiết hệ nhiều lớp đặt trên nền bán không gian vô hạn đàn hồi,
+ Phương pháp hiện hành của Bộ Giao thông Vận tải: quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN211-06,
+ Phương pháp tính của Pháp giải bài toán không gian đàn hồi của Burmister bằng máy tính …
Nguyên tắc của nhóm phương pháp kinh nghiệm - thực nghiệm dựa trên kinh nghiệm thu được từ các đoạn đường thực nghiệm hoặc mạng lưới đường đang khai thác Các tiêu chuẩn trạng thái giới hạn được xác định từ thực nghiệm, quan trắc thực tế và kinh nghiệm sử dụng Hiện nay, có một số phương pháp chính được áp dụng.
+ Phương pháp theo hướng dẫn của AASHTO
+ Phương pháp của viện nghiên cứu đường Anh,
Ngoài ra, còn có nhiều phương pháp thực nghiệm sử dụng thí nghiệm AASHTO, bao gồm phương pháp Shook và Finn, phương pháp Liddle, phương pháp của Viện Công trình Mỹ, phương pháp của Viện Asphalt Mỹ, và phương pháp SHELL.
Tổng quan lý thuyết về một số phương pháp tính toán kết cấu áo đường mềm như sau:
2.1.1.1 Phương pháp tính toán theo quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-
Kết cấu nền áo đường mềm đạt yêu cầu cường độ khi trong suốt thời gian thiết kế, không xảy ra biến dạng dẻo dưới tác động của ô tô nặng nhất và toàn bộ dòng xe Điều này bao gồm việc duy trì tính liên tục của các lớp liền khối và đảm bảo độ võng đàn hồi không vượt quá trị số cho phép.
Theo nguyên tắc trên thì nội dung tính toán chính là tính toán kiểm tra 3 tiêu chuẩn cường độ dưới đây:
Kiểm toán ứng suất cắt trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt trượt kém là cần thiết để đảm bảo rằng giá trị này không vượt quá giới hạn cho phép, nhằm ngăn chặn sự phát sinh biến dạng dẻo hoặc hạn chế tối đa biến dạng dẻo xảy ra.
- Kiểm toán ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy các lớp vật liệu liền khối nhằm hạn chế sự phát sinh nứt dẫn đến phá hoại các lớp đó
Kiểm toán độ võng đàn hồi được thực hiện thông qua khả năng chống biến dạng, được biểu thị bằng trị số mô đun đàn hồi Ech của kết cấu nền áo đường so với trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc Tiêu chuẩn này nhằm hạn chế sự phát triển của hiện tượng mỏi trong vật liệu các lớp kết cấu dưới tác động của xe cộ, từ đó đảm bảo khả năng phục vụ của kết cấu trong suốt thời gian thiết kế Bên cạnh đó, cần xác định lưu lượng xe tính toán và mô đun đàn hồi yêu cầu để đảm bảo tính chính xác trong quá trình kiểm toán.
Thiết kế đường cần dựa vào lưu lượng xe con, được quy đổi từ các loại xe khác, thông qua một mặt cắt trong một đơn vị thời gian Đây là một thông số quan trọng để xác định kết cấu áo đường hợp lý.
Số trục xe tính toán N tt là tổng số trục xe quy đổi về trục xe tiêu chuẩn hoặc trục xe nặng nhất, được xác định theo quy định Số trục này sẽ thông qua mặt cắt ngang của đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên một làn xe, chịu đựng lớn nhất vào thời kỳ bất lợi nhất, ở cuối thời hạn thiết kế, tùy thuộc vào loại tầng mặt dự kiến cho kết cấu áo đường.
Xác định Ntt theo biểu thức sau:
N tt = N tk f l (trục/làn.ngày đêm (2.1)
N tk là tổng số trục xe được quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán trong một ngày đêm, áp dụng cho cả hai chiều xe chạy, tại năm cuối của thời hạn thiết kế.
N tk được xác định theo biểu thức 2-5, trong đó n i của mỗi loại tải trọng trục i được lấy từ số liệu năm cuối của thời hạn thiết kế Số liệu này được tính bằng số trục i trung bình ngày đêm trong mùa mưa hoặc trung bình ngày đêm trong cả năm, nếu n i trung bình cả năm lớn hơn n i trung bình trong mùa mưa.
- f l : Là hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe, đƣợc xác định cụ thể nhƣ sau:
+ Xe chạy chỉ có 01 làn xe thì lấy f l = 1,0
+ Xe chạy có 02 làn xe hoặc 03 làn, không có dải phân cách thì lấy f l = 0,55 + Xe chạy có 4 làn xe và có dải phân cách giữa thì lấy f 1 = 0,35
+ Xe chạy có 6 làn xe trở lên và có dải phân cách giữa thì lấy f l = 0,3
Tại các nút giao và khu vực vào nút, kết cấu áo đường trong phạm vi chuyển làn cần được tính toán với hệ số f l = 0,5 của tổng số trục xe quy đổi dự kiến sẽ qua nút.
Số trục xe tính toán N tt để thiết kế kết cấu áo lề gia cố giữa phần xe chạy chính và lề không có dải phân cách bên được xác định là 35 - 50% số trục xe tính toán của làn xe cơ giới liền kề, tùy thuộc vào cách bố trí phần xe chạy chính Nếu phần xe chạy chỉ có 2 làn xe trở xuống, nên chọn trị số lớn trong khoảng quy định Ngược lại, nếu phần xe chạy có 4 làn xe trở lên và có dải phân cách giữa, thì nên lấy trị số nhỏ.
Theo nguyên tắc, số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế Ne cần được tính toán dựa trên kết quả dự báo hàng năm, theo biểu thức đã được quy định.
- N i : Là số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn ở năm i và t là thời hạn thiết kế khi áp dụng quy định, lấy t = 10 năm
Trong trường hợp dự báo được tỷ lệ tăng trưởng lượng giao thông trung bình năm q thì có thể tính Ne theo biểu thức sau:
- N 1 : Là số trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm của năm đầu đƣa tuyến đường vào khai thác sử dụng trục/ngày đêm
Trường hợp biết số trục dự báo ở năm cuối của thời hạn thiết kế N t trục/ngày đêm thì cũng có thể tính Ne theo biểu thức sau: t t t e N q q
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ ĐỀ XUẤT KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG HỢP LÝ CHO THÀNH PHỐ BÀ RỊA
ĐƯỜNG HỢP LÝ CHO THÀNH PHỐ BÀ RỊA
3.1 Phương pháp tính toán được sử dụng
Theo mục 2.1.3 “Lựa chọn phương pháp tính toán kết cấu áo đường cho thành phố Bà Rịa”, việc tính toán áo đường cần tuân theo quy trình thiết kế áo đường cứng 22TCN223-95 cho mặt đường bê tông xi măng và quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN211-06 của Bộ GTVT để thiết kế áo đường bê tông nhựa.
3.2 Xây dựng các dữ liệu cần thiết cho việc tính toán đề xuất kết cấu áo đường hợp lý cho thành phố Bà Rịa
3.2.1 Lưu lượng và tải trọng xe
Lưu lượng xe là yếu tố quan trọng trong việc thiết kế kết cấu áo đường hợp lý Tuy nhiên, tại thành phố Bà Rịa, dữ liệu về số lượng xe và dự báo cho các năm tới đã đầy đủ Do đó, để xác định môđun đàn hồi cần thiết cho từng loại đường, tác giả đề xuất không dựa vào số liệu xe trong tương lai mà nên sử dụng môđun đàn hồi tối thiểu theo Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 221-06 làm cơ sở cho việc tính toán kết cấu áo đường.
Tổng hợp các kết quả thu nhập, điều tra khảo sát thì các tuyến đường đang khai thác với tải trọng trục xe nhƣ sau:
Hệ thống đường QL: đa số các đoạn tuyến đang khai thác với tải trọng trục thiết kế 10 tấn/trục và 12 tấn/trục
Hệ thống đường tỉnh lộ: Hiện nay các tuyến đường đang khai thác với tải trọng trục 10 tấn/trục
Hệ thống đường xã, phường: Các tuyến đường khai thác với tải trọng trục từ 3,5 tấn/trục đến 10 tấn/trục
Hiện tại, mạng lưới đường vẫn đảm bảo khả năng phục vụ lưu thông mà không gặp tình trạng tắc nghẽn, kể cả trong khu vực đô thị Tuy nhiên, số lượng xe cộ, đặc biệt là xe có tải trọng trên 10 tấn, đang gia tăng liên tục.
Sự phát triển và quy hoạch kinh tế xã hội, cùng với sự gia tăng các khu đô thị và công nghiệp, đã dẫn đến lưu lượng xe, đặc biệt là xe tải nặng, tăng lên đáng kể Điều này gây ra nguy cơ phá hoại kết cấu áo đường Do đó, việc xác định chính xác tải trọng tính toán là rất quan trọng để tìm ra kết cấu áo đường hợp lý.
3.2.2 Cấp tải trọng của các loại đường nên sử dụng
3.2.2.1 Tải trọng xe tính toán
Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn cho ôtô là 100kN (10T) và 120kN (12T) áp dụng cho tất cả các loại áo đường mềm trong nghiên cứu Đối với áo đường cứng và đường chuyên dụng trong khu công nghiệp, tải trọng trục ôtô được sử dụng để tính toán là 120kN (12T).
Khi tính toán cường độ áo đường, các loại xe được quy đổi về xe có tỉa trọng trục tiêu chuẩn nhƣ sau:
N là tổng số trục xe được quy đổi từ k loại trục xe khác nhau, tính toán dựa trên đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm, bao gồm cả hai chiều trục/ngày đêm.
Số lần tác dụng của tải trọng trục i, ký hiệu là n i, thể hiện số lần mà tải trọng trục có trọng lượng Pi cần được quy đổi về tải trọng trục tính toán P tt cho trục tiêu chuẩn hoặc trục nặng nhất Trong quá trình tính toán quy đổi, n i thường được xác định dựa trên số lần mà mỗi loại xe i sẽ đi qua mặt cắt ngang điển hình của đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm cho cả hai chiều xe chạy.
- C 1 : Là hệ số số trục đƣợc xác định theo biểu thức sau:
C 1 =1+1,2 (m - 1); (0.2) Với m là số trục của cụm trục i
Hệ số C2 được xác định dựa trên số lượng bánh xe trong một cụm bánh Cụ thể, nếu cụm bánh chỉ có một bánh, hệ số C2 sẽ là 6,4 Đối với cụm bánh đôi (gồm 2 bánh), hệ số C2 là 1,0 Trong trường hợp cụm bánh có 4 bánh, hệ số C2 sẽ giảm xuống còn 0,38.
3.2.2.2 Phân cấp hạng tải trọng và lưu lượng xe:
Dựa trên số liệu điều tra lưu lượng xe thực tế tại địa phương, tác giả đã tính toán số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời gian thiết kế bằng các công thức 2-3 và 2-4, đồng thời tham khảo phân cấp lưu lượng xe từ các nước và một số đề tài trong nước Từ đó, tác giả đề xuất Bảng phân cấp tải trọng và lưu lượng xe, với hệ số tăng trưởng q% trong thời gian thiết kế 15 năm cho mặt đường cấp cao A1 Đối với các tuyến đường xã, nền đường giao thông nông thôn chủ yếu sử dụng đất đào tại chỗ hoặc vật liệu địa phương Việc lựa chọn kết cấu áo đường phụ thuộc vào quy mô xây dựng, cấp hạng đường, tải trọng trục tiêu chuẩn, cấp hạng lưu lượng tính toán, cũng như điều kiện phát triển kinh tế xã hội Do đó, tác giả cũng đề xuất thêm loại mặt đường cấp cao A2 và cấp thấp B1 cho đường nông thôn, với thời hạn thiết kế t = 10 năm và hệ số tăng trưởng q = 10%.
Bảng 3.1: Phân cấp tải trọng và lưu lượng xe
Tải trọng trục tiêu chuẩn (tấn)
Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong thời hạn thiết kế Ne
Số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn trung bình ngày đêm ở cuối thời hạn thiết kế Nt trục/ngày đêm
Môđun đàn hồi yêu cầu (MPa)
- Đường phố chính đô thị
- Đường phố chính đô thị
3.2.2.3 Tải tọng trục tiêu chuẩn và các mô đun đàn hồi tính toán: a) Tải trọng trục tiêu chuẩn tính toán
Khi tính toán cường độ của kết cấu áo đường theo 03 tiêu chuẩn cường độ được quy định trong 22TCN 211 - 06
Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn cho ôtô được quy định là 100kN (10T) và 120kN (12T) cho tất cả các loại áo đường mềm trong nghiên cứu Đối với áo đường cứng và đường chuyên dụng trong khu công nghiệp, tải trọng trục ôtô được sử dụng để tính toán là 120kN (12T) Tải trọng tính toán này đã được tiêu chuẩn hóa như trình bày trong Bảng 3.2.
Bảng 3.2: Các đặc trưng của tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn theo 22TCN 211-06
Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn, P (kN) Áp lực tính toán lên mặt đường, p (Mpa) Đường kính vệt bánh xe,
120 0,6 36 b Mô đun đàn hồi đất nền
Trị số mô đun biến dạng của đất nền đường một số vị trí thử nghiệm theo bảng sau:
Bảng 3.3: Bảng chỉ tiêu cơ lý của đất nền tương đương độ chặt 95
Loại đất Độ ẩm tương đối
Mô đun đàn hồi (Mpa)
Góc ma sát độ Đất á sét 0,6 - 0,7 30 - 37 0,028 - 0,038 17 - 20 Đất á cát 0,6 - 0,7 36 - 43 0,01 - 0,018 19 - 22 Đất sỏi sạn 0,6 - 0,7 50 - 57 0,012 - 0,015 18 - 20
Bảng 3.3: Bảng chỉ tiêu cơ lý của đất nền tương đương độ chặt 9
Loại đất Độ ẩm tương đối
Mô đun đàn hồi (Mpa)
Góc ma sát độ Đất á sét 0,6 - 0,64 40 0,035 - 0,038 19 - 20 Đất á cát 0,6 - 0,64 48 0,015 - 0,018 20 - 22 Đất sỏi sạn 0,6 - 0,64 60 0,016 - 0,018 21 - 20
Bảng 3.4: Bảng chỉ tiêu cơ lý của đất nền tự nhiên
Loại đất Độ ẩm tương đối
Mô đun đàn hồi (Mpa)
Góc ma sát độ Đất á sét 0,7 - 0,8 25 - 30 0,02 - 0,028 14 - 17 Đất á cát 0,7 - 0,85 30 - 36 0,005 - 0,01 15 - 19 Đất sỏi sạn 0,7 - 0,8 45 - 50 0,008 - 0,01 18 - 20
3.2.3 Phân cấp hạng nền đường
Cấp hạng nền đường được phân loại dựa trên khả năng chịu tải của đất nền, nhằm phục vụ cho việc tính toán kết cấu áo đường.
Năng lực chịu tải của nền đường gồm có các chỉ tiêu:
- Mô đun đàn hồi E 0 (MPa)
- Góc nội ma sát φ (0) của lớp phía trên cùng của nền đường
Năng lực chịu tải của đất nền đường phụ thuộc vào loại đất nền, độ chặt đầm nén và độ ẩm tương đối của đất nền đường
Trong đề tài này, tác giả đề xuất cấp hạng nền đường được chia như sau:
- Đường làm mới, mặt đường cấp cao A1: 7 cấp từ N1 đến N7 được trình bày ở bảng 3.5
- Đường làm mới, mặt đường cấp cao A2, B1 và đường Giao thông nông thôn:
4 cấp từ N1 đến N4 đƣợc trình bày ở bảng 3.6
- Đường nâng cấp, cải tạo, tăng cường: 7 cấp từ N8 đến N13 được trình bày ở bảng 3.7
Bảng 0.6 phân loại cấp hạng nền đường nhằm phục vụ cho việc tính toán và thiết kế Catalog kết cấu áo đường tại thành phố Bà Rịa, áp dụng cho cả đường mới xây dựng và đường mở rộng, cũng như các loại đường cấp cao.
Mô đun đàn hồi E (Mpa) 30 35 40 45 50 55 60
0,04- 0,045 Góc nội ma sát độ) 15 -17 17-19 19-20 20-22 22-24 24-25 25-27 Chỉ số CBR (%) 4,784 5,736 6,711 7,709 8,726 9,762 10,814
Bảng 0.7 phân loại cấp hạng nền đường nhằm phục vụ cho việc tính toán và thiết kế Catalog kết cấu áo đường tại thành phố Bà Rịa, áp dụng cho cả đường mới và đường mở rộng, bao gồm các loại đường cấp cao A2 và B1 (đường TNT).
Mô đun đàn hồi E (Mpa) 30 35 40 45
0,028- 0,032 Góc nội ma sát độ) 15 -17 17-19 19-20 20-22 Chỉ số CBR (%) 4,784 5,736 6,711 7,709
Bảng 0.8 phân loại cấp hạng nền đường nhằm phục vụ cho việc tính toán và thiết kế Catalog kết cấu áo đường tại thành phố Bà Rịa, đặc biệt đối với các dự án cải tạo, nâng cấp và tăng cường đường.
Mô đun đàn hồi E (Mpa) 65 70 75 80 85 90
0,057- 0,059 Góc nội ma sát độ) 27-30 30-33 33-36 36-38 38-41 41-44 Chỉ số CBR (%) 11,881 12,964 14,06 15,169 16,291 17,424
Mối liên hệ giữa Mođun đàn hồi E 0 với chỉ số sức chịu tải CBR tham khảo theo
- Các loại đất với hệ số tương quan R 2 =0,91)
- Cát đắp với hệ số tương quan R 2 =0,89)
Việc lựa chọn kết cấu mặt đường phù hợp với yêu cầu thực tế không chỉ dựa trên các vấn đề đã phân tích mà còn cần xử lý nền đường đạt tiêu chuẩn trước khi quyết định Một số lưu ý quan trọng khi chọn cấp hạng đường là cần xem xét các yếu tố liên quan để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho giao thông.