ĐỒ ÁN: Thiết kế đường miền núi đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP CHƯƠNG 7: THIẾT KÉ KÉT CÁU ÁO ĐƯỜNG MÈM CHƯƠNG 7 THIET KE KET CAU AO DUONG MEM 7.1.. Vật liệu tầng móng có thể dùng loại rời rạc nhưng phải bảo đảm độ cứng nhất định

Trang 1

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP CHƯƠNG 7: THIẾT KÉ KÉT CÁU ÁO ĐƯỜNG MÈM

CHƯƠNG 7

THIET KE KET CAU AO DUONG MEM

7.1 QUY DINH CHUNG:

Tầng móng ở dưới có tác dụng phân bố ứng suất do tải trọng xe xuống nền đường

Vật liệu tầng móng có thể dùng loại rời rạc nhưng phải bảo đảm độ cứng nhất định và có thể có cường độ giảm dần theo chiều sâu

7.1.2 Các yêu cầu cơ bản:

Tuyến đường được xây dựng vừa phải đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật vừa phải đảm bảo các yêu cầu kinh tế trong đầu tư lẫn trong quá trình khai thác

Vật liệu sử dụng ở tầng mặt là loại vật liệu đắt tiền nên khi thiết kế cần phải tính toán

sao cho chiều day các lớp là nhỏ nhất mà vẫn bảo đảm các yêu cầu kĩ thuật

Đối với tầng móng, có thê bó trí nhiều lớp khác nhau với loại có cường độ thấp hơn ở

dưới Ta có thể tận dụng vật liệu sẵn có ở địa phương

7.2 CHỌN LOẠI TANG MAT :

Theo 22 TCN 211-06 Bang 2-1 trang 110, với thời hạn thiết kế 15 năm, cấp thiết kế

của đường là cap III thi ta chon tang mặt là cấp cao Al

7.3 TÍNH SỐ TRỤC XE TÍNH TOÁN:

7.3.1 Số liệu ban đầu:

e Thời gian khai thác :I5 năm

e Thành phần xe chạy:

Xe tai nhe GaZ - SIA 13

Trang 2

Xe tải nhẹ 2 trục GAZ - 51A | 15.696|36.788| 1 | Cụm bánh đôi — 13 293

Xe tai viva 2 truc ZIL—130 |25.261/68.180| 1 Cụm bánh đôi — 32 721

Xe tải năng 2 trục MAZ - 500|41.447|98.100| 1 Cụm bánh đôi — 21 473

Xe tải loại 3 trục KRAZ - 257 |45.837|91.000| 2 | Cụm bánh đôi 1.4 10 225

Tổng 100 2253

* Loại xe tải nặng 3 trục KRAZ — 257 có các chỉ tiêu sau:

Khoảng cách giữa 2 trục sau

Áp lực vệt bánh xe Đường kính vệt bánh xe Trọng lượng xe có hàng

Từ đó, ta tính được tải trọng trục trước và trục sau như sau:

Trục trước:

1.4m p= 5.4daN/cm?

D=33cm

P = 23225 Kg x 9.81/ 1000 = 227.837 kN

7.3.2 Tính số trục xe quy đối về trục tiêu chuẩn 10016 :

Mục tiêu quy đôi ở đây là quy đôi sô lân thông qua của các loại tải trọng trục ¡ vê sô lân thông qua của tải trọng trục tính toán trên cơ sở tương đương vê tác dụng phá hoại đôi với kêt câu áo đường

Theo 22 TCN 21 1-06 điều 3.2.3 trang 128 thì :

e _ Việc quy đổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục sau của

mỗi loại xe khi nó chở nay hàng

Trang 3

©_ P„= 100 kN: tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn

o nụ: số lần tác dụng của loại tải trọng trục ¡ có trọng lượng trục P; cần được quy đổi về tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn

Bảng tính số trục xe quy đồi về số trục tiêu chuẩn 100 kN :

=> NXT —0,55x1145=631 (TXTC/I lan/ngd/lan) Ilan

7.3.3 Tinh số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế:

Theo 22 TCN 211-06 phu luc A (mục A.2.2 trang 151) ta có:

Chon chiéu day 11cm

— - Hệ số suy giảm cường độ do vật kiệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng

Nitan = 1000 (TXTT/ngd/lan) thi E, =192 (MPa)

Thay các giá trị trên vào (1), giải hệ phương trình này ta được :

y

SVTH : NGUYEN THIEN ĐỊNH Trang 41

Trang 4

a=52,48; b=46,51

Với Nhàn = 631(7XTT/ngd/lan) :

E,, =52,48+46,51x lg 631 =182.7094 (MPa) > E ymin =140 (MPa)

Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm kể từ khi đưa mặt

đường vào khai thác trên một làn xe là N, = 2,425.10° ([XTC/lan) —> Bề dày tôi thiểu của

tầng mặt cap cao Al 1a 10cm (22 TCN 211-06 Bang 2-2 trang 113) Ta chọn bề dày là llem

7.5 THIET KE KET CAU AO DUONG: (Phuong an I)

7.5.1 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:

Theo yêu cầu kĩ thuật của áo đường cap cao A; va điều kiện thi công thực tế, chọn kết cầu áo đường như sau :

7.3.1.1 Tầng mặt :

+ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thê tích, có hạt lớn nhat danh dinh 1a 20mm (BTNC20), có hàm lượng đá dăm 50% - 57% (loại A), chất lượng loại I

+ Nhựa lỏng dính bám MC 250 (0,5 //4n?)

+ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thê tích, có hạt lớn nhất đanh định 14 25mm (BTNC25), có hàm lượng đá đăm 50% - 57% (loại A), chat lượng loại II

Bộ lỗ sàng tròn Tỉ lệ lọt sàng % theo khôi lượng

Trang 5

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

CHUONG 7: THIET KE KET CAU AO DUONG MEM

(*) B6 sang 16 tron tiéu chuẩn gồm các sang 16 tron tir 0,63mm tro lén, sàng lỗ vuông

tir 0,315mm tro xuéng

7.5.1.2 Tang mong :

¢ = Tu6i nhựa lỏng thắm bám MC 70 (1,2 lít/m?)

e Móng trên : cấp phối đá đăm có cỡ hạt lớn nhất danh định 14 25mm theo mit sang

vuông — CPĐD 0-4, chất lượng loại I

e Móng dưới : cấp phối thiên nhiên loại B

Thành phần hạt của hai lớp cấp phối :

Cấp phối đá đăm (D„ax = 25m) (theo 22 Cấp phối thiên nhiên loại B

TCN 334-06) (theo 22 TCN 304-03) Kích cỡ mắt sàng Tỉ lệ lọt sàng% | Kích cỡ mắt sàng Tỉ lệ lọt sàng %

vuông (wn) theo khối lượng vudng (mm) theo khối lượng

W: độ ẩm của đất ở trạng thái tự nhiên

Wan : d6 4m giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái đẻo sang trạng thái nhão) xác định

bằng thí nghiệm Casagrande

7.5.2 Đặc trưng cường độ vật liệu:

Theo Bang B-3 trang 155, C-1 trang 160 va C-2 trang 161 cla 22 TCN 211-06 ta cd các đặc trưng của vật liệu làm đường như sau :

Vật liêu Chiéu | Module dan héi (MPa) 6 Ra c 0

CỐ day | 60°C | 30°C | 15°C(*) | (MP) | (MP) | (đô) BTNC 20 loai IA hy 300 | 420 | 1800 | 2.8

Trang 6

7.5.3 Giải bài toán móng kinh tế:

Trình tự giải như sau :

a/ Chọn có định bề dày các lớp BTNC theo điều kiện bề dày tối thiểu Ta chọn chiều

dày để thi công lớp bê tông nhựa thành 2 lớp : hạ =4em , hạ = 7em

b/ Cho trước trị số hạ Bằng cách quy tất cả các lớp áo đường, từng cặp một, từ dưới lên

trên, rồi hiệu chỉnh thành một lớp tương đương, thử dần giá trị hị để đảm bảo Evung ‘chung 2 KE, = 200.98( MPa) theo cong thức :

c/ Xac dinh Grin, tit do suy ra chiéu dày của lớp I và lớp 2 tương ứng

Cu thé như sau : cho trước hạ = 20œzn

Trang 7

Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 83cm có

module đàn hồi trung bình :

Evie = B-Ey, = 1.244 237.343 = 295.344 (MPa)

Tính Ea, của cả kết cấu :

Tăng dần giá trị hạ, tiến hành tương tự như trên ta được bảng sau :

h2 (cm) | h1(cm) | H(cm) | Etbk (MPa) | Etbhc (MPa) Htd Ech (MPa)

Trang 8

Bảng tính toán giá thành (được tính theo đơn giá XDCB khu vực thành phó Hồ Chí

Minh năm 2008) :

e _ Cấp phối đá dăm : Giá tiền được tính với tỷ lệ chiều dày lớp so với 10cm

Chiều dày (cm) | Mã hiệu Vật liệu Nhân công Máy G; (VNĐ)

* Chú thích : đơn vị tiền ở các bảng trên là VNĐ/I00mˆ

Dựa vào bảng trên ta chọn được Gmin =7710942 (VNĐ/1 00m”)

ung voi h)=4lcem; h.=26cm SVTH : NGUYEN THIEN ĐỊNH Trang 46

Trang 9

Vậy kết cầu thỏa điều kiện Pu

= BTNC 20 loaiIA day 4cm

BTNC 25 loai ITA day Tcm

= Cápphốiđádăãmdày 26cm

"_ Cấp phối thiên nhiên dày 4lem

7.6 THIẾT KÉ KÉT CÁU ÁO ĐƯỜNG: (Phương án II)

Trình tự thiết kế tương tự như trình tự thiết kế ở phương án I

7.6.1 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:

o_ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thể tích,

có hạt lớn nhất danh định là 25mm (BTNC25), có hàm lượng đá dăm 50% -

57% (loại A), chất lượng loại II

W: độ âm của đất ở trạng thái tự nhiên

Wan : 46 4m giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão) xác định bằng thi nghiém Casagrande

Thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng :

Trang 10

7.6.2 Đặc trưng cường độ vật liệu:

Theo Bang B-3 trang 155, C-1 trang 160 va C-2 trang 161 cla 22 TCN 211-06 ta cd các đặc trưng của vật liệu lam đường như sau :

Trang 11

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP CHUONG 7: THIET KE KET CAU AO ĐƯỜNG MÈM

Công thức tính Eụ, :

Chọn chiều dày để thi công lớp bê tông nhựa thành 2 lớp : hạ =4em

hạ = 7em Cho trước hạ = 5cm

Chiều dày (cm) Eụx ho | Eve hà | Eu H Eux (Mpa)

Bạy, = /Ø.E„ =1.266x214.275= 271.336 (MPa) Tinh E,, cua ca kết cấu :

42

Trang 12

h2(cm) | ht (cm) | H(cm) | Etbk (MPa) (uP Htd (MPa)

Chiều An ló = hia at ia An cô

day (cm) Phan lop | Ma hiéu Vậtliệu | Nhân công Máy G4 (VND)

Trang 13

* Chú thích : đơn vị tiền ở các bảng trên là VNĐ/I00mˆ

Dựa vào bảng trên ta chọn được G„¡a = 13033296 (VWĐ/1002)

“ Cấp phối thiên nhiên day 80cm

> KEE, với chi phí xây dựng nhỏ nhất là :

Trang 14

Vật liệu Chiều dày Vật liệu Chiều dầy

IBTNC 25 loại IA Jom BTNC 25 loại HA 7cm

Cấp phối da dam loại I 26cm BTNR25 5cm

Cấp phối thiên nhiên loại B 41cm _ Cấp phối thiên nhiên loại B 80cm

Gmin= 7710942(VND/1m?) Gmin= 13033296(VNĐ/1m2)

Gain PAIX<Gmin PA2 Vậy ta chọn Phuong an I dé thiét kê

7.1 KIEM TRA KET CAU AO DUONG:

7.7.1 Kiểm tra cường độ áo đường theo điều kiện không bị trượt trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính (t = 60°C):

Theo 22 TCN 211-06 điều 3.5.1 trang 137 thì để đảm bảo không phát sinh biến dạng

déo cục bộ trong nén dat và các lớp vật liệu dính, cầu tạo kết cầu áo đường phải thỏa điều

7.7.1.1 Kiếm tra trượt trong nền đất :

-Đề đảm bảo không phát sinh biến đạng đẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu dính

thì kết cầu áo đường phải thỏa mãn điều kiện:

Choy”

Trang 15

Cụ là lực dính tính toán của đất hoặc của vật liệu kém dính

Kí, là hệ số về cường độ chịu cắt trượt được chọn tùy thuộc độ tin cậy

thiết kế Với độ tin cậy 90% thì K” = 0,94 ( Bảng 3-7 tiêu chudn 22TCN211-06 ADM)

-Tính Tạx

Tra đô thị 3.3 trang 233 sách công trình giao thông phanI => p =0.009582

Vậy: Tax = 0,009582*0,6 = 0.005749 (Mpa)

ø là góc nội ma sát của các lớp vật liệu (độ) tra tiêu chuẩn ø = 24°

h là chiều dây lớp vật liệu nằm trên điểm dang xét h = 78 cm

C là lực dính của đất nền hoặc của vật liệu kém dính (C=0,032)

Ki là hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng và gây dao động ( Với áo đường K; = 0,6 theo sách công trình giao thông phần I trang 235)

Trang 16

K; là hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết

cấu Số truc xe quy déi = 631 < 1000 = K; =0,8( theo bảng 3-8 sách công trình giao

thông phần I trang 235)

K: là hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất nền hoặc vật liệu

kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với mẫu thử K; = 1,5

Vậy: Cụ =C.K¡K¿Kạ = 0,032*0,6*0,8*1,5 = 0,02304 (Mpa)

-Kiém tra:

C, _ 0,02304 K” ed 0,94

T+ T,, = 0.005749 + (—0.001716) = 0.004033 Mpa < a = 0,0245Mpa

Vay: Dat nền thỏa mãn điều kiện không bị trượt

7.7.1.2 Trong lớp cấp phối thiên nhiên: (ø = 40°)

Choy”

Chiều dày lớp vật liệu (cm) | E;(MPa) | h/(cm) [Eu(MPa)| H(cm) | Eu(MPa) Lớp 4 4 300 4 300

Lớp 3 7 300 33 300 37 300 Lop 2 26 300

Ele = Bx E,,= 1,129 x 300 = 338.82 (Mpa)

Modun đàn hồi chung trên mặt lớp cấp phối sỏi cuội:

HOM yyy Fo 42-224; hy =2H x3] 2 = 241x318 — 14.304cm D 33 E, 187.5 6E, 6x42

Theo công thức 8.8 ta tính được modun đàn hồi chung trên mặt lớp sỏi cuội:

Trang 17

CHƯƠNG 7: THIẾT KÉ KÉT CÁU ÁO ĐƯỜNG MÈM

Tra đồ thị trang 233 sách công trình giao thông phần I (toán đồ hình 3.2)

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

ø là góc nội ma sát của lớp vật liệu (độ) tra tiêu chuẩn œ =40°

h là chiều đầy lớp vật liệu nằm trên điểm đang xét h = 37 cm

Vậy: T,, = 10 x(5—0.3x40)x 37 = -0.059 (daN/cm”) = -0.00259 (Mpa)

-Tinh Cy

Trị số Cụ được xác định theo biểu thức sau:

Cu = C.KiK2K3

Trong do:

C là lực dính của cấp phối thiên nhién ( C = 0,0425 )

Ki là hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng và gây dao động ( Kị = 0,6 )

K; là hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng đều của kết

cầu Số trục xe quy đổi = 631 < 1000 =.K; =0,8

K; là hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất nền hoặc vật liệu

kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với mẫu thử K; = I,5

Vậy: Cu = C.K¡K¿K: = 0,0425*0,6*0,8*1,5 = 0.0306 (Mpa)

-Kiểm tra:

T,, +T,,, = 0.0204 + (—0.00259) = 0.01781Mpa < Cu — 0.0306 _ 0.0325 Mpa K", 0.94

-Vay lớp cấp phối thiên nhiên thỏa mãn điều kiện không bị trượt

7.7.2 Tính Toán Cường Độ Áo Đường Theo Điều Kiện Kéo Uốn ở 15” tại đáy lớp

mặt:

1/ Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị tại đáy tầng mặt áo đường:

-Dùng công thức bình quân gia quyền để đổi hai lớp bê tông nhựa về một lớp tương đương:

› E,h i 1 800x4+1800x7 x 1 x 1 ( )

ay) 4+7

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	3,47 MB