đồ án thiết kế mặt đường bê tông nhựa

đồ án thiết kế mặt đường bê tông nhựa theo tiêu chuẩn việt nam và theo tiêu chuẩn AASHTO, bình đồ tuyến tỷ lệ 1500, phụ lục, mục lục, dự toán tuyến, đưa ra 3 phương án mặt đường, so sánh lựa chọn, các chỉ tiêu khai thác, kỹ thuật

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐOẠN TUYẾN1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

 Giao thông vận tải được coi là huyết mạch của đời sống kinh tế xã hội.Chính vì thế ngành GTVT rất quan trọng góp phần không nhỏ vào việc định hướng và phát triển kinh tế quốc dân , là một nhu cầu không thể thiếu của xã hội ,nhất là trong điều kiện kinh tế của nước ta hiện nay.Chính nó đã tạo điều kiện thuận lợi nhiều mặt cho sự phát triển kinh tế xã hội,cho nhu cầu của sự phát triển hơn nữa

về cơ sở hạ tầng một xã hội phát triển bền vững ,lâu dài

 Vì vậy phát triển ngành giao thông vận tải là một chiến lược cho sự tăng trưởng

và phát triển của mọi ngành mọi lĩnh vực

 Giao thông vận tải đã cho ra đời rất nhiều công trinh có tầm quan trọng cực lớn như : những công trình cầu, cống, đường ôtô ,đường đô thị , đường nông thôn v.v chính những công trình này đã tạo đà cho nhiều chiến lược phát triển đi đến thành công

1.1.1 Giới thiệu vị trí tuyến đường:

 Khu vực tuyến đi qua thuộc Tỉnh Quảng Bình Với chức năng, ý nghĩa là trung tâm kinh tế, văn hóa, giáo dục của miền Trung - Trung Bộ

1.1.2 Mục đích, ý nghĩa của tuyến:

 Trước đây khi chưa có tuyến đường đi qua hai điểm G và L trên bình đồ thuộc Tỉnh Quảng Bình thì mọi hoạt động kinh tế ,buôn bán trao đổi thông thương , đilại đều bị gián đoạn ,chính vì vậy sự phát triển không đồng đều giữa hai vùng trong Tỉnh Quảng Bình được thể hiện rõ rệt Để nhằm đẩy mạnh sự phát triển kinh tế của hai khu vực trong Tỉnh Quảng Bình, đồng thời tạo đà cho sự phát triển, đưa Tỉnh Quảng Bình đi lên, ngoài ra còn tạo điều kiện thuận lợi cho mọi hoạt động khác như quốc phòng ,du lịch, kiểm soát trật tự xã hội thông suốt giữa các trung tâm chính trị của thành phố

 Những tầm quan trọng vừa nêu chính là một động lực vô cùng lớn trong việc thiết kế đoạn đường ô tô đi qua hai điểm G và L trên bình đồ thuộc địa phận Tỉnh Quảng Bình

1.1.3 Các điều kiện tự nhiên của khu vực tuyến:

1.1.3.1 Địa hình

 Tuyến từ G – L chạy theo hướng Đông –Tây Điểm bắt đầu có cao độ là 104.46 (m) và điểm kết thúc có cao độ là 211.16 (m) Độ chênh cao trên giữa hai đường đồng mức 10m Khoảng cách theo đường chim bay của tuyến là 2907 m

 Địa hình ở đây tương đối phức tạp, vùng tuyến đi qua và khu vực lân cận tuyến

là vùng đồi, tuyến đi ở cao độ tương đối cao, đi ven sườn đồi Nói chung, khi thiết kế tuyến phải đặt nhiều đường cong, nhưng các đoạn đường có độ dốc không lớn

1.1.3.2 Địa mạo :

 Tình hình địa mạo của khu vực tuyến đi qua là vùng có thảm thực vật khá phong phú và đa dạng, cây cối mọc rải rác, không tập trung dày đặc, chủ yếu là cây lá nhỏ, cây sim, cây tranh, không có cây lớn

1.1.3.3 Địa chất :

Theo số liệu khảo sát địa chất cho thấy:

- Địa chất vùng tuyến đi qua khá tốt : đất đồi núi, có cấu tạo không phức tạp (đất cấp III) lớp trên là lớp á cát bụi nặng, lớp dưới là á sét lẫn laterrit Nên tuyến thiết kế không cần xử lí đất nền Nói chung địa chất vùng này rất thuận lợi cho việc làm đường Ở trên đoạn tuyến có một vài mỏ sỏi đỏ và mỏ đá có thể khai thác tại chỗ làm kết cấu áo đường và các công trình trên đường nhằm giảm giá thành xây dựng

- Ở vùng này hầu như không có hiện tượng đá lăn, hiện tượng sụt lở, hang động castơ nên rất thuận lợi

- Qua khảo sát thực tế ta có thể lấy đất từ nền đào gần đó hoặc đất từ thùng đấu ngay bên cạnh đường để xây dựng nền đất đấp rất tốt

1.1.3.4 Địa chất thuỷ văn :

 Tình hình địa chất thuỷ văn trong khu vực khá ổn định, ít biến đổi, mực nước ngầm hoạt động rất thấp và ít biến đổi thuận lợi cho việc xây dựng đường Nước ở các sông suối gần đó có hàm lượng các muối hoà tan ít, các khoáng chất trong nước cũng rất ít đảm bảo cho sinh hoạt của công nhân và phục vụ tốt cho thi công Khi có mưa lớn về mùa lũ thì hàm lượng rác bẩn và phù sa không ảnh hưởng đáng kể

 Ở khu vực này chỉ có nước mặt, hầu như không thấy nước ngầm

1.1.3.5.Khí hậu :

 Khu vực tuyến G - L đi qua là vùng đồi núi, có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nắng nhiều mưa ít Khu vực tuyến chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc phân biệt

thành 2 mùa rõ rệt:

 Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9

 Mùa nắng từ tháng 10 đến tháng 3 Vùng này thuộc khu vực mưa rào, chịu ảnh hưởng của gió mùa khô Vì vậy phải chú ý chọn thời điểm xây dựng vào mùa nắng tốt

1.1.3.6 Thuỷ văn :

 Ở khu vực này chỉ có nước mặt, hầu như không thấy nước ngầm

1.1.4 Các điều kiện xã hội của khu vực tuyến:

1.1.4.1 Dân cư và tình hình phân bố dân cư :

 Dân cư phân bố rãi rác dọc theo tuyến, hai đầu tuyến tập trung khá đông dân cư.Nhà cửa ruộng vườn nằm xa chỉ giới xây dựng, dự kiến việc đền bù, giải toả sẽ được tiến hành nhanh chóng, tạo điều kiện cho công tác thi công đúng kế hoạch

 Do nhận thức được tầm quan trọng của tuyến đường sau khi xây dựng xong nênngười dân rất đồng tình ủng hộ đội thi công

1.1.4.2.Tình hình Kinh tế - Văn hoá - Xã hội trong khu vực :

 Nơi đây là địa hình miền đồng bằng và đồi dân cư phân bố tập trung hai bên tuyến đường Nghề nghiệp chính của họ là làm rừng, trồng cây và chăn nuôi, việc hoàn thành tuyến đường này sẽ giúp cho việc vận chuyển hàng hóa được

dể dàng hơn Giúp cho đời sống và kinh tế vùng này được cải thiện đáng kể

 Về chính trị thì trật tự ổn định, ở đây có nhiều dân sinh sống, mức sống và văn hoá vùng này tương đối cao, đời sống văn hóa, sinh hoạt giải trí cao Việc học của người dân đi lại thật khó khăn vào những mùa mưa,việc vận chuyển nông sản,hàng hóa còn nhiều hạn chế Vì vậy khi tuyến đường được xây dựng sẽ tạo điều kiện phát triển hơn nửa bệnh viện, trường học, khu vui chơi giải trí…trình

độ dân trí càng được gia tăng

1.1.5 Các điều kiện liên quan khác:

1.1.5.1 Điều kiện khai thác, cung cấp vật liệu :

 Qua kiểm tra và khảo sát, ta nhận thấy tình hình cung cấp nguyên vật liệu và các bán thành phẩm đều thuận lợi, cự ly vận chuyển ngắn, đáp ứng đủ cả về số lượng và chất lượng, tạo điều kiện đẩy nhanh tiến độ thi công

1.1.5.2 Điều kiện cung cấp nhân lực và thiết bị thi công :

 Khu vực gần nơi xây dựng tuyến tập trung khá đông dân cư, lực lượng lao độngdồi dào, có thể tận dụng nguồn nhân lực địa phương nhằm giảm chi phí xây dựng

 Các đơn vị thi công đã có đầy đủ các loại máy móc và thiết bị cần thiết cho thi công, các xe máy được bảo dưỡng và đang ở trạng thái sẵn sàng

 Đội ngũ cán bộ có năng lực và trình độ, công nhân kỹ thuật có tay nghề và tính

kỷ luật cao, đảm bảo thi công đạt chất lượng và đúng tiến độ

1.2 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN

 Số liệu về lưu lượng và thành phần dòng xe :

Các số liệu ban đầu :

- Bình đồ tuyến tỉ lệ : 1/10000

- Khu vực thiết kế thuộc tỉnh : tỉnh Quảng Bình

- Đường đồng mức chênh nhau : 10 m

- Lưu lượng xe trung bình ngày đêm ở năm đầu tiên:

Xe tải trung 23 Xe buýt 12

Hệ số tăng xe : q = 7 %

Các chỉ tiêu kĩ thuật của tuyến thuộc Phụ lục I-1:

1.3 CÁC CHỈ TIÊU KHAI THÁC VẬN DOANH CỦA ĐOẠN TUYẾN

i - Độ dốc dọc của đường; khi lên dốc lấy dấu + , khi xuống dốc lấy dấu -

 Sau khi xác định D tra biểu đồ nhân tố động lực ta sẽ xác định được các vận tốccân bằng ứng với từng đoạn dốc

Vận tốc cân bằng của tuyến theo chiều đi và về thuộc phụ lục I-2

1.3.2 Xác định vận tốc hạn chế V hc :

Khi xe vào đường cong nằm:

- Tại nơi có bán kính đường cong nhỏ, tốc độ xe chạy bị hạn chế được xác địnhtheo công thức:

) i ( R 127

Vhc    sc (km/h)

Trong đó:Vhc - Vận tốc hạn chế khi xe chạy vào đường cong (km/h)

 - Hệ số lực ngang (=0.15 khi làm siêu cao)

R - Bán kính đường cong nằm (m)

isc - Độ dốc siêu cao sử dụng trên đường cong tính toán

Bảng 1.2: Vận tốc hạn chế khi vào đường cong nằm phương án I

 i sc (%) V hc (km/h)V tk (km/h) Kết luận

1 Km1 + 350.67 800 0.15 2 131.42 60 Không hạn chế

V 75,60. (km/h) > 60km/h (ứng với Rmin= 250m)

Như vậy, xe chạy không bị hạn chế khi vào đường cong nằm

 Khi xe vào đường cong đứng:

- Khi xe vào đường cong đứng lồi, vì tuyến thiết kế không có dải phân cách nênVhc được xác định theo công thức:

lôi

2 9 , 6 R

5 127

KV 8 , 1

V S

 Trong đó:k = 1,4 - Hệ số sử dụng phanh của xe tải

Rloi - Bán kính đường cong đứng lồi

=0,5-Hệ số bám dọc trên đường lấy trong điều kiện bình thường,mặt đường ẩm, sạch

 Trên phương án tuyến 1, đường cong đứng lồi có bán kính nhỏ nhất R=2500 (m)

Ta tính được V = 70,82 (km/h) > 60 (km/h)

Như vậy, xe chạy không bị hạn chế khi vào đường cong đứng lồi

- Khi xe vào đường cong đứng lõm, Vhc được xác định theo công thức:

lom

R 5 , 6

Trên phương án tuyến 1,đường cong đứng lõm có bán kính nhỏ nhất R=1500(m)

74 98 1500 5 ,



Như vậy, xe chạy không bị hạn chế khi vào đường cong đứng lõm

1.3.3 Tính toán các đoạn tăng tốc, giảm tốc và hãm xe:

Chiều dài đoạn hãm xe tính theo công thức:

 i

V V k

TB g

2 1

2 2

- Trong đó: St,g - Chiều dài đoạn tăng hay giảm tốc (m).

V1,V2 - Tốc độ trước và sau khi tăng tốc hay giảm tốc (km/h) Dtb - Trung bình nhân tố động lực giữa V1 và V2.

Chiều dài đoạn tăng tốc giảm tốc thuộc phụ lục I-3 và phụ lục I-4:

1.3.4 Vận tốc trung bình V TB và thời gian xe chạy trên tuyến:

 Thời gian xe chạy trung bình trên tuyến được tính theo công thức:







n 1

i TB

n 1 i i TB





 (km/h)

- Thời gian trung bình xe chạy theo chiều đi và chiều về:

2chieu đi 2 vê tb

T T

T  

Tính toán được thể hiện trong Phụ lục I-5 và phụ lục I-6

Vậy tốc dộ xe chạy trung bình cả chiều đi và chiều về của phương án I :

Vtb = 62,41 (Km/h)

Vậy thời gian xe chạy trung bình cả chiều đi và chiều về của phương án I :

Ttb = 4.65405 (phút)

1.3.5 Xác định lượng tiêu hao nhiên liệu:

Lượng tiêu hao nhiên liệu khi xe chạy trên 100 km đường xác định theo công thức:



 V 10

N q

100 (lít/100km)

- Trong đó: qc - Tỷ suất tiêu hao nhiên liệu (g/mã lực.giờ), phụ thuộc vào sốvòng quay của động cơ và mức độ mở bướm xăng, khi tính toán xem bướm

xăng mở hoàn toàn, theo [6] thì qc = 250 ÷ 300, chọn qc = 270 (g/mã lực.giờ).

V - Tốc độ xe chạy trên tuyến (km/h).

 - Tỷ trọng nhiên liệu,  = 0,8(g/l).

Nc - Công suất của động cơ xác định theo công thức:

 ( ) 270

13

V i f G V K

-Trong đó: - Hệ số hiệu dụng của động cơ, đối với xe tải lấy  = 0,85

k - Hệ số sức cản không khí, đối với xe tải lấy k = 0,07.

 - Diện tích cản khí (m2), xe tải trung  = 6 (m2)

G - Trọng lượng của ô tô, với xe tải trung lấy G = 9200 (kg).

Q di  ve

Kết quả tính toán thể hiện trong Phụ lục I-7 và Phụ lục I-8.

Vậy lượng tiêu hao nhiên liệu trung bình của phương án I cả chiều đi và chiều

về là: Q tb = 2.4805 (lít/xe)

1001 100

CHƯƠNG II:

CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 2.1 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM (THEO 22TCN 211-06)

2.1.1 Cơ sở thiết kế kết cấu áo đường

2.1.1.1 Quy trình tính toán và tải trọng tính toán

- Áo đường mềm được tính toán thiết kế theo tiêu chuẩn ngành 22TCN 211- 06:

Áo đường mềm các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế

- Tải trọng tính toán: (Theo Bảng 3.1-22TCN 211-06)

+ Tải trọng trục tiêu chuẩn :100 kN

+ áp lực tính toán lên măt đường P = 0,6 MPa

+ Đường kính vệt bánh xe : 33 cm

2.1.1.2 Các thông số tính toán

 Đặc trưng tính toán của đất nền

 Từ các số liệu khảo sát đất nền thấy đất nền là đất Á cát bụi nặng, loại hình gây

ẩm loại I (ẩm vừa)

Bảng đặc trưng vật liệu của đất nền có trong Phụ lục II-4;

+ Xác định các thông số tính toán đối với các loại vật liệu dùng làm các lớp kết

cấu áo đường:

Bảng tổng hợp đặc trưng vật liệu làm áo đường có trong Phụ lục II-5;

 Lưu lượng xe tính toán :

Lưu lượng xe trung bình ngày đêm ở năm đầu tiên sau khi đưa đường vào sửdụng:

Trong đó: N1:là lưu lượng xe tại thời điểm năm đầu tiên đưa đường vào khai thác

Nt : là lưu lượng xe chạy năm thứ t

q : Hệ số tăng trưởng hàng năm : q = 7 %

Bảng 2.1: lưu lượng xe tính toán năm đầu tiên.

Năm Xe con Xe tải nhẹ Xe tải trung Xe tải nặng Rơ mooc Xe buýt Tổng

Bảng tính số trục xe quy đổi về trục xe tiêu chuẩn 100kN có trong Phụ lục II-2

 Tính số trục xe tính toán trên 1 làn xe sau khi quy đổi về trục chuẩn

t

N q

q

q

N 365

) 1 (

1 1

 Lựa chon cấp hạng áo đường

Với số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong thời hạn thiết kế là 0.77.106 (trục/làn) và cấp đường III chúng ta có thể chọn loại tầng mặt cấp cao A2 tuy nhiên xét đến tầm quan trọng của tuyến đường đang thiết kế là tuyến đường nối liền 2 vị trí quan trọng về văn hoá ,kinh tế của tỉnh thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng Bình Bản thân sinh viên khi làm phương án loại mặt đường cấp cao A2 đã thấy nhiều vấn đề trong việc đề xuất các giai đoạn xây dựng và duy tu,bảo dưỡng không thống nhất được với số năm để quy đổi các lợi ích và chi phí kinh tế trong 2 phương án đầu tư tập trung và đầu tư phân kì Nên đề xuất sử dụng loại mặt đường cấp cao A1

 Xác định được môđun đàn hồi yêu cầu dựa vào lưu lượng trục xe quy đổi đường cấp III ( tra bảng 3-4,3-5 [2] ).

Bảng Mô đun đàn hồi yêu cầu các giai đoạncó trong Phụ lục II-3:

 Phương pháp xây dựng kết cấu mặt đường:

+ Nguyên tắc cấu tạo.

Thiết kế kết cấu áo đường theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đường, kết cấu mặt đường phải kín và ổn định nhiệt

Phải tận dụng tối đa vật liệu địa phương, vận dụng kinh nghiệm về xây dựng khai thác đường trong điều kiện địa phương

Kết cấu áo đường phải phù hợp với thi công cơ giới và công tác bảo dưỡng đường

Kết cấu áo đường phải đủ cường độ, ổn định, chịu bào mòn tốt dưới tác dụng của tải trọng xe chạy và khí hậu

Các vật liệu trong kết cấu phải có cường độ giảm dần từ trên xuống dưới phù hợp với trạng thái phân bố ứng suất để giảm giá thành

Kết cấu không có quá nhiều lớp gây phức tạp cho dây chuyền công nghệ thi công

Lớp móng dưới(Sub-Base)

Hình 2.1: Sơ đồ kết cấu áo đường

 Xác định trị số mơ đun đàn hồi E ch2

Với đường ơtơ cấp III ta kiên nghị chọn hệ số độ tin cậy thiết kế là 0,9 Do đĩ hệ

số cường độ dv

cd

K =1.10 ( cho cả 3 phương án mĩng xác định ở Bảng 3-2 TCN 211-06 )

Ta cĩ mơdun đàn hồi chung tối thiểu của kết cấu nền áo đường năm thứ 15

N = 216 (trục/ làn/ng.đ) , Echmin= 177 (Mpa) để tính tốn

Kết cấu tầng mặt của áo đường được chọn như sau:

Biểu thức:

3 1 3 2

1 1

E t E

; (Mpa) 13 , 378 714

0 1

2 , 1 714 , 0 1 350

3 3 1

364 , 0 33 12 min

Tra tốn đồ Kơgan: ch2

tb

E

E =0,362Ech2=136,9 Mpa

 Như vậy tầng mặt cĩ Ech2 = 136,9 Mpa

2.1.2 Phương án đầu tư tập trung (15 năm).

2.1.2.1 Dự kiến kết cấu áo đường

Phương án 1 :

-Chọn móng trên bằng cấp phối đá dăm loại I Dmax25 và móng dưới bằng cấp phối

đá dăm loại II Dmax37.5

án áo đường có chi phí rẻ nhất

2.1.2.2 Cấu tạo tầng móng chọn phương án móng

Móng đường phải đảm bảo các yêu cầu về cường độ, công nghệ thi công đơn giản, tập trung được vật liệu tại chỗ, hạ giá thành, phù hợp với cấp áo đường và tầng mặt

2.1.2.3 Đề xuất 3 phương án móng.

Phương án móng1:

Bảng 2.5: kết cấu tầng móng PA móng 1.

h4 chọn

(cm) (đ/Km dài)Giá thành (cm)h4 (đ/Km dài)Giá thành

1 14 1,021.419.072 26 1,756.899.613 2,778.318.685

2 15 1,063.694.126 24 1,652.753.371 2,716.447.497

3 17 1,148.244.233 22 1,548.607.128 2,696.851.361Kiến nghị chọn giải pháp 3 có h3 = 17 cm, h4 = 22 cm có giá thành nhỏ hơn là 2,696.851.416 (đ/Km dài) để đưa vào so sánh

1 2 3

4

PHU ONG ÁN I

E = K E = 1,1.160.96=177 Mpachmin cddv yc E = 177.76Mpach

ÐAT NEN A CAT BUI NANG: a=0.55 , k98 , E =48 Mpa, C=0.024 Mpa , f =28°

Lớp Loại vật liệu Ech2 =136.9 (MPa) hi (cm) Ei (Mpa)

(cm) (đ/Km dài) (cm) (đ/Km dài)

Ta chọn giải pháp 3 với h3 = 17 cm, h4 =20 cm, có giá thành nhỏ hơn là

2.476.279.829 (đ/Km dài) để đưa vào so sánh

1 2 3

4

PHU ONG ÁN II

E = K E = 1,1.160.96=177 Mpachmin cddv yc E = 177.87Mpach

ÐAT NEN A CAT BUI NANG: a=0.55 , k98 , E =48 Mpa, C=0.024 Mpa , f =28°

Lớp Loại vật liệu Ech2 =136.9(MPa) hi (cm) Ei (Mpa)

h4 chọn

E = K E = 1,1.160.96=177 Mpachmin cddv yc E = 177.35Mpach

ÐAT NEN A CAT BUI NANG: a=0.55 , k98 , E =48 Mpa, C=0.024 Mpa , f =28°

Hình 2.4: Kết cấu áo đường phương án móng 3

2.1.2.4 Kết cấu áo đường phương án đầu tư tập trung:

Bảng 2.14: KCAD PA đầu tư tập trung PA móng 1.

H1= 5cm BTN chặt 9,5 (đá dăm 50%) E1 = 420(Mpa)H2 =7cm BTN chặt 12,5 (đá dăm 30%) E2 = 350(Mpa)H3=17cm Cấp phối đá dăm loại I, Dmax25 E3 = 300(Mpa)H4 = 22cm Cấp phối đá dăm loại II, Dmax37.5 E4 = 250(Mpa)

Nền đất Á cát bụi nặng E0= 48(Mpa)

Bảng 2.15: KCAD PA đầu tư tập trung PA móng 2.

H1= 5cm BTN chặt 9,5 (đá dăm 50%) E1 = 420(Mpa)H2 =7cm BTN chặt 12,5 (đá dăm 30%) E2 = 350(Mpa) H3=17 cm Cấp phối đá dăm loại I, Dmax25 E4 = 300(Mpa)

H4 = 20cm Cát vàng gia cố XM 6% E3 = 280(Mpa)

(cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày ≥ 2Mpa)Nền đất Á cát bụi nặng E0= 48(Mpa)

Bảng 2.16: KCAD PA đầu tư tập trung PA móng 3.

H1= 5cm BTN chặt 9,5 (đá dăm 50%) E1 = 420(Mpa)

H2 =7cm BTN chặt 12,5 (đá dăm 30%) E2 = 350(Mpa)

H3=18cm Cấp phối đá dăm loại I, Dmax25 E3 = 300(Mpa)

H4 =24cm Cấp phối thiên nhiên loại A E4 = 200(Mpa)

Nền đất Á cát bụi nặng E0= 48(Mpa)

2.1.2.5 Tính toán kiểm tra kết cấu áo đường.

Kiểm tra theo 3 tiêu chuẩn lần lượt cả 3 phương án móng

-Tính toán kiểm tra theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi

-Tính toán kiểm tra theo tiêu chuẩn cân bằng giới hạn trượt

-Tính toán kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo khi

uốn.-2.1.2.5 1 Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi phương án chọn:

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

3 / 1

1 1

1

k

t k E

t=

1

2

E E

hi(cm)

Cấp phối đá dăm loại

64 1 33

2.1.2.5 2 Kiểm tra điều kiện trượt của nền phương án chọn ở nhiệt độ (60 o C) :

Điều kiện kiểm tra: ax av tr tt

CD: là hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tùy thuộc vào độ tin cậy thiết

kế Với đường cấp IV ,hai làn xe chọn độ tin cậy bằng 0.9 KTR

CD=0.94 ( Bảng 3.7 22TCN211-06)

- Xác định lực tính toán Ctt

Tri số Ctt xác định theo biểu thức : Ctt = C.K 1 K 2 K 3

Trong đó : C :lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính: C= 0.024 (MPa)K1, K2, K3, tra mục 3.5.4 [22TCN 211-06]

t=

1

2

E E

hi(cm)

Cấp phối đá dăm loại

71 , 292

64 , 1 33

 Tra toán đồ hình 3.4 [22TCN 211-06]  Tav = - 0,0018 (MPa)

Vậy: Tax+Tav=0,01008- 0,0018= 0,00828 (MPa) < tt tr

cd

C

K = 0 94

0173 0

=0,0184(MPa)

Kết luận :Nền đất phương án móng 3 đảm bảo điều kiện chống trượt.

2.1.2.5 3 Kiểm tra điều kiện trượt trong lớp cấp phối thiên nhiên :

Bảng 2.19: đặc trưng lớp đất nền và lớp cấp phối thiên nhiên PA chọn.

(Mpa)

2 1

E t E

(cm)

2 1

h k h

(cm)

E'tb(MPa)Nền đất á cát bụi nặng 48

Tra toán đồ hình 3.1 được 0,455

E t E

cm

2 1

h k h

MPa

BTNC 12,5 (Đá dăm 35%) 250 0,833 7 0,389 25 285,39

BTNC 9,5 (Đá dăm 50%) 300 1,051 5 0,2 30 287,79Xét đến hệ số điều chỉnh 3330 0,911,093

55 , 314

91 , 0 33

Tri số Ctt xác định theo biểu thức : Ctt = C.K 1 K 2 K 3

Trong đó : C :lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính; C= 0.05 (MPa)

Kết luận :Nền đất phương án móng 3 đảm bảo điều kiện chống trượt

2.1.2.5 4 Kiểm tra ứng suất kéo uốn của lớp bêtông nhựa ở nhiệt độ thấp (15 o C)

Điều kiện kiểm tra:

ku tt

cd

R K

Trong đó:Kku cd: hệ số cường độ về chịu kéo uốn được chọn tùy thuộc độ tin cậy thiết kế giống như với trị số Ktr cd; Kcd ku=0.94

 Xác định ku theo công thức : ku ku .p k b

Trong đó: 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

kb : 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 Ta

sử dụng cụm bánh đôi nên kb = 0,85;

ku

 : ứng suất kéo uốn đơn vị;

p : áp lực bánh của tải trọng trục tính toán, p = 0,6 (MPa)

 Xác định R ku tt :

Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối được xác định theo biểu thức

R tt ku R k k ku .1 2

Trong đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán và ở tuỗi mẫu

tính toán dưới tác dụng của tải trọng tác dụng 1 lần;

k2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu thời tiết Với bê tông nhựa chặt loại I lấy k2 = 1,0.k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục, k1 được lấy theo biểu thức dưới đây:

10 77 , 0 (

11 , 11 11

, 11

22 , 0 6 22

, 0

Cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa dưới :

1 2

42

=>  = 1,14Vậy E tb dc .E tb' = 1,14 x 239,57 = 273,11 (MPa)

Ta có:

176 , 0 11 , 273 48

273 , 1 33 42

 = 0,508

Vậy được : Ech.m = E tb dcx0,508= 273,11 x 0,508= 138,74 (MPa).

Xác định ku theo công thức : ku ku .p k b

133 , 12 74 , 138

33 , 1683

364 , 0 33

*Đối với bê tông nhựa lớp trên :

h1 = 5 (cm) ; E1 = 1800 Trị số Etb của 3 lớp phía dưới nó được tính toán

h K h

(cm)

Etb (MPa)

Cấp phối thiên nhiên loại A 200 - 24 - 24 200Cấp phối đá dăm loại I,Dmax25 300 1,5 18 0,75 42 239,57BTN chặt 12,5 (đá dăm 30%) 1600 6,68 7 0,1667 49 342,17

H f

49

=>  = 1,1755Vậy dc '

tb tb

E  E =1,1755 x342,17=402,05 (Mpa)

1194 , 0 05 , 402 48

485 , 1 33

 = 0,464

Vậy được : Ech.m = E tb dcx0,45 = 402,05 x0.464=186,55 (MPa)

Xác định ku theo công thức : ku ku .p k b

65 , 9 55 , 186 1800

152 , 0 33

126,1

cd

ku tt ku

1,576

cd

ku tt ku

K

R

Kết luận:Các lớp bê tông nhựa phương án móng 3 đảm bảo điều kiện chịu kéo uốn

2.1.3 Phương án đầu tư phân kỳ(2 giai đoạn):

- Phương án đầu tư phân kỳ là một phần của phương án tổng thể, luôn luôn phải được xét đến vì phương án đầu tư phân kỳ phù hợp với quy luật tăng trưởng củalưu lượng xe chạy cũng như phù hợp với thời gian bỏ vốn

- Trên cơ sở kết cấu của phương án đầu tư tập trung một lần đã chọn ta nghiên cứu khả năng đầu tư phân kỳ theo hai giai đoạn Các phương án móng được sử dụng như phương án đầu tư 1 lần

Ta có bảng lựa chọn cấp hạng áo đường và môđun đàn hồi yêu cầu

Môđun đàn hồi yêu cầu ở các năm tính toán cho phần xe chạy có trong Phụ lục II-3

2.1.3.1 Giai đoạn I (7 năm ):

+Lớp mặt láng nhựa chiều dày là 3cm :

Xác đinh trị số môđun đàn hồi Ech của tầng mặt năm thứ 7: tt

yc

-Với đường ôtô cấp III , V= 60 km/h ta kiên nghị chọn hệ số độ tin cậy thiết kế là0,9 Do đó hệ số cường độ dv

cd

K =1.10 -Ta có môđun đàn hồi chung tối thiểu của kết cấu nền áo đường

N = 154 (trục/ngđ.làn) ,Ech = 137,92 (Mpa) để tính toán

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

-3 3 / 1 1

1

1

Bảng 2.22: Kiểm tra độ võng đàn hồi Giai đoạn I (7 năm ):

E

E ch dc

tb

E E

Ech(Mpa)

Eyc(Mpa)

Kếtluận

- β: Tra bảng 3-6 (TL[2])

- Từ: H/D và o

dc tb

E

E Tra toán đồ Kôgan  ch

dc tb

E E

Kết luận : Kết cấu áo đường của phương án thoả mãn điều kiện độ võng đàn hồi

- Đổi các lớp kết cấu áo đường về 1 lớp (như phần trên) có:

- Chú ý khi tính toán theo điều kiện cân bằng trượt thì nhiệt độ tính toán của cácloại vật liệu lấy ở nhiệt độ 600

3 Láng nhựa Không tính toán

Bảng 2.23: Kiểm tra điều kiện trượt của nền đường Giai đoạn I (7 năm )

dc=β.Etb(Mpa) Etb

dc/E0 T ax

P

P(Mpa)

ax

T

(Mpa)

H(cm) (độ)

Tav(daN/cm2)

Tax+Tav

C(Mpa)

Ctt(Mpa) Kcd

E

E =5,69 và  = 280 Tra toán đồ H3-2 (TL[2])

Xác định được:T ax

P

- Từ: H =42cm và  = 280 : Tra toán đồ H3-4 (TL[2]) xác định được : av

- Ứng suất cắt hoạt động trong đất : Tax+Tav

- Ứng suất cắt cho phép của nền đất: [] = tr

cd

tt

K C

- Trị số lực dính tính toán Ctt: Ctt=C.K1.K2.K3 theo 3.5.4 của [2]

- Với độ tin cậy đường cấp IV là 0,9 nên theo Bảng 3-7 (TL[2]) ta có hệ số Kcdtr=0,94

Do đó ta có: Tax+Tav =0,015(Mpa) ≤ [τ] = ] = 0 , 0184

94 0

0173 , 0

Kết luận : Nền đất đảm bảo điều kiện chống trượt

- Xác định mô đun đàn hồi chung Ech.m trên lớp CPTN:

Etb = 91 (MPa) Với: h4/D =0,7273 Tra bảng 3-6 (TL[2])  β= 1,066

 Ech.m =1,066 x 91 = 97,006 (MPa).(làm E0 để kiểm tra cho lớp cptn)

- Ta tính Etb cho các lớp phía trên lớp cấp phối thiên nhiên :

Bảng 2.24: Kiểm tra điều kiện trượt của lớp cấp phối thiên nhiên

Giai đoạn I(7 năm)

ax

T

(Mpa)

H(cm) (độ)

Tav(daN/cm2)

C(Mpa)

Ctt(Mpa) Kcd

2.1.3.2 Giai đoạn II (8 năm sau ):

Để nâng cấp mặt đường A2 trở thành mặt đường A1 ta rải 2 lớp BTN lên kết cấu

cũ do cường độ kết cấu áo đường bị giảm còn 90% sau 7 năm sử dụng nên ta tăngchiều dày lớp BTN chặt 9,5(đá dăm>50%)thành 6(cm), và tăng lớp BTNC

- Cường độ áo đường giảm 10% nên Môđun đàn hồi Ech của kết cấu áo đường còn lại là: '

1

1

Bảng 2.25: Kiểm tra độ võng đàn hồi cho phép Giai đoạn II(8 năm sau)

3 BTN chặt 9,5

E E

ch dc tb

E E

Ech(Mpa)

Eyc(Mpa)

Kếtluận

 Ech = 0,469x 378,96=177,73 (Mpa) > min

ch

 = 177 (Mpa)

Kết luận : Kết cấu áo đường thoả mãn điều kiện độ võng đàn hồi

 Kiểm tra điều kiện chịu kéo uốn của lớp bê tông nhựa lớp dưới:

7 , 1685

.





m ch

tb

E E

Tra toán đồ hình 3.5 xác định được ứng suất kéo uốn đơn vị ở lớp mặt

8433 , 1

10 77 , 0 (

11 , 11 11

,

11

22 , 0 6 22

, 0

ku

tt ku

Hệ số K cd ku = 0,94 (Bảng 3.7 [211-06]) cho trường hợp đường có cấp thiết kế là

cấp IV với độ tin cậy 0,9

*Kiểm tra với lớp bê tông nhựa dưới :

 1,198

94,0

126,194

k

R

 Vậy điều kiện chịu kéo uốn được thỏa mãn

 Kiểm tra điều kiện chịu kéo uốn của lớp bê tông nhựa lớp trên:

Quy đổi hệ 2 lớp (BTNC12.5 và lớp móng củ) về một lớp tương đương có chiều dày là h=8 cm:

Ta có : H/D =8/33=0,242 ,E0= 124,87

242 , 0 33

8

078 , 0 1600

87 , 124

Tìm ku ở đáy lớp bê tông nhựa lớp trên bằng cách tra toán đồ hình 3.6 với:

15 , 9 8 , 196 1800

182 , 0 33

10 77 , 0 (

11 , 11 11

,

11

22 , 0 6 22

, 0

576,1123

k

R

mãn

2.1.4 LUẬN CHỨNG KINH TẾ KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẦU TƯ

KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG.

2.1.4.1 Tính các chi phí xây dựng tập trung quy đổi về năm gốc

Công thức tính toán :

CK

Trong đó:

Eqđ:Tiêu chuẩn để qui đổi các chi phí bỏ ra ở các thời kỳ khác nhau, Eqđ=0.08Kqđ: Chi phí tập trung từng đợt qui đổi về năm gốc (đồng)

Ctx: Chi phí thường xuyên hàng năm (đồng)

tss: Thời hạn so sánh phương án tuyến tss = 15 (năm)

Để luận chứng đánh giá chọn phương án tối ưu về mặt kinh tế người ta dựa vào các chỉ tiêu sau:

-Giá thành xây dựng ban đầu K0

- Chi phí sửa chữa thường xuyên: Ct

- Chi phí hàng năm do công tác vận chuyển: Cvct

- Hiệu quả kinh tế mang lại cho nền kinh tế quốc dân do việc làm đường mới

- Tổng chi phí xây dựng và khai thác tính đổi về năm gốc: Ptđ

- Các chỉ tiêu về khối lượng của các vật liệu đắt tiền như sắt thép, ximăng, nhựađường

- Mức độ phức tạp khi thi công và tính năng kỹ thuật của các phương án

- Khả năng cơ giới hoá thi công v.v

Trong các chỉ tiêu trên thì chỉ tiêu Ptđ là chỉ tiêu tổng quát nhất; nó phản ánh được tất cả các chỉ tiêu khác Do vậy ở đây ta chỉ luận chứng và so sánh hai phương án đã chọn thông qua Ptđ

Các chi phí xây dựng tập trung gồm có:

+ K0: Giá thành xây dựng KCAD ban đầu, K0 lấy theo dự toán

+ Kct: Chi phí cải tạo, lấy theo %K0

+ Kđt: Chi phí đại tu, lấy theo %K0

+ Ktrt: Chi phí trung tu, lấy theo %K0

i ct)E1(

i tr)E1(k

Trong đó:

nct, nd, ntr: số lần cải tạo, đại tu và trung tu của phương án

tct, td, ttr: thời gian cải tạo, đại tu và trung tu của phương án

kct, kd, ktr: chi phí cải tạo, đại tu và trung tu của phương án

k0 : giá thành xây dựng ban đầu

Etd = Etc = 0,10

Thời gian xảy ra các lần trung tu, đại tu và tỉ lệ %K 0 có trong Phụ lục II-6;

 Chi phí xây dựng của các phương án như sau:

Ta sử dụng Đơn giá Tỉnh Quảng Bình ở phụ lục IV.1để tính chi phí xây dựng như sau

 Chi phí xây dựng kết cấu đường :

 Phương án đầu tư xây dựng tập trung

Chi tiết tính toán ở phụ lục IV.2 Tính toán cho 1Km đường với bề rộng mặt B=9 (m)

Tổng chi phí xây dựng mặt đường phương án tập trung Ko= 6,773.123.528 (đồng/km)

 Phương án đầu tư xây dựng phân kỳ

Chi tiết tính toán ở phụ lục IV.3 Tính toán cho 1Km đường với bề rộng mặt B=9 (m)

Tổng chi phí xây dựng mặt đường phương án phân kỳ:

+ 7 năm đầu: K0 = 3.307.588.437 (đồng/km)

+ 8 năm sau : Ko = 5,574.743.199 (đồng/km)

 Tính các chi phí xây dựng tập trung (K 0 , K dt , K trt ) của từng PA :

 Phương án đầu tư 1 lần :

Hình 2.5: Sơ đồ đầu tư vốn tập trung phương án một lần

Phương án tập trung (15 năm) Với lớp BTNC loại I sẽ có 2 lần trung tu ở năm thứ 5 , 10 và không phải đại tu ở năm thứ 15

* Xác định Ko : K0 là chi phí xây dựng ban đầu(đồng/Km)

*Xác định Kđt : Kđt là chi phí đại tu, Kđ= 0

* Xác định Ktr : Với mặt đường bê tông nhựa loại I: Ktr = 0,051.K0

i ct)E1(

i tr

) E 1 ( k

895 785 120 , 7 0,10)

(1

0 345,429.30 0,10)

(1

0 345,429.30

528 6,773.123.

 Phương án đầu tư phân kỳ:

Hình 2.6: Sơ đồ đầu tư vốn tập trung phương án phán kỳ.

- Giai đoạn I (7 năm đầu) với lớp láng nhựa theo Phụ lục II-6 ta có 2 lần trung

tu vào năm thứ 2,5 và năm thứ 5 Năm thứ 7 tiến hành khôi phục mặt đường vàxây dựng thêm lớp áo đường mới

- Giai đoạn II (8 năm tiếp theo) lớp mặt sử dụng là BTN loại I do đó sẽ có chiphí trung tu ở năm thứ 5 tức là năm thứ 12 tính từ đầu giai đoạn khai thác

* Xác định Ko: K0 là chi phí xây dựng ban đầu(đồng/Km)

K0 là chi phí xây dựng 8 năm sau(đồng/Km)

* Xác định Ktr: Với mặt đường bê tông nhựa loại II: Ktr = 0,088.K0 (đồng/Km)

i ct)E1(

i tr

) E 1 (

k

(đồng/Km)855 675 717 , 3 0,10)

(1

3 291,067.78 0,10)

(1

3 291,067.78

437 3,307.588.

(1

3 284,311.90 0,10)

(1

4 330,758,84 199

Tổng chi phí xây dựng ban đầu, chi phí trung tu, đại tu tính đổi về năm gốc Ktđ

Phương án đầu tư phân kỳ Ktđ=Ktđ1+Ktđ2 (đồng/Km)

d t

t td t

vc t

E

C

Trong đó :

+ Etđ = 0,1: hệ số hiệu quả kinh tế tính đổi

+ Ts: số năm tính toán (tính từ đầu năm đầu tiên)

+ Ctd: chi phí hàng năm cho việc duy tu sửa chữa thường xuyên ở năm thứ t :

t =0,55%xK0Chi phí vận tải hằng năm: Ct vc= Qt.St

+ St: Chi phí vận chuyển 1tấn.Km hàng ở năm thứ t được xác định:

-: hệ số sử dụng hành trình, lấy  = 0,65

- : hệ số lợi dụng tải trọng  =0,90,95; lấy  =0,95

- Gtb: trọng tải trung bình trên các ôtô tham gia vận chuyển (T)

Gtb= (6070)%.G chọn Gtb= 60%.GVậy : xe con 2,38T ; xe tải nhẹ 7,4T; xe tải trung 11.16T ; xe tải nặng 16,9T ;

xe rơ mooc 21.64T,xe buýt 11.38T

Như vậy ta có: Gtb =0,6x(0,25x2.38+0,28x7,4+0.23x11.16+0,09x16,9 +0,03x21,64 + 0.12x11.38)= 5,262 T

+ V : tốc độ xe chạy trung bình trên đường Km/giờ, V = 0,7.Vkt

+ Vkt: tốc độ kỹ thuật trung bình của ôtô xác định theo Bảng 5-2 trang 125tk đường ô tô tập 4[7]

V = 0,7Vkt (Vkt ứng với địa hình đồi)

Loại mặt đường A1 : VKT = 35 (km/h)  Vtb = 35.0,7 = 24,5(km/h)

Loại mặt đường A2 : VKT = 30 (km/h)

 Vtb = 30.0,7 = 21 (km/h) Khi đó thay các giá trị trên vào ta có :

.G.V

P.G

x24,5 5,262 0,95x0,65x

261260 5,262

0,95x0,65x

26126





Phương án đầu tư phân kỳ:

GĐI:

.G.V

P.G

x21 5,262 0,95x0,65x

261260 5,262

0,95x0,65x

26126

x24,5 5,262 0,95x0,65x

261260 5,262

0,95x0,65x

26126





T.km)

+ Qt: lượng hàng hoá vận chuyển năm thứ t : Qt =365...Gtb.Nt

Với Nt số xe tải hổn hợp ở năm thứ t

Bảng 2.26: số xe tải hổn hợp ở năm đầu tiên.

Năm Xe tải nhẹ Xe tải trung Xe tải nặng Rơ mooc Tổng

Tổng số xe tích lũi ở năm tính toán: Ntkt =Ntk 0 (1+q) t-1

 Phương án đầu tư xây dựng 1 lần

Kết quả tính toán chi tiết có trong Phụ lục II-7;

Ta có chi phí khai thác thường xuyên cho phương án tập trung là:

27.181.447.145(vnđ/km).

 Phương án đầu tư xây dựng phân kỳ

Trong 7 năm đầu:

Kết quả tính toán chi tiết có trong Phụ lục II-8;

Ta có chi phí khai thác thường xuyên cho phương án phân kỳ 7 năm đầu là: 12.976.640.229 (vnđ/km)

Trong 8 năm tiếp theo:

Kết quả tính toán chi tiết có trong Phụ lục II-9;

Ta có chi phí khai thác thường xuyên cho phương án phân kỳ 8 năm sau là: 14.887.093.956 (vnđ/km)

 Tính tổng chi phí xây dựng và khai thác quy đổi về năm gốc Ptđ cho từng PA:

*Phương án xây dựng tập trung

Xây dựng Khai thácPhương án III.3 7.120.785.895 27.181.447.145 34.302.233.040

*Phương án xây dựng phân kỳ 7 năm đầu:

Xây dựng Khai thácPhương án III.3 3.717.675.855 12.976.640.229 16.694.316.084

*Phương án xây dựng phân kỳ 8 năm sau:

Phương án Chi phí(vnđ/km). Tổng(vnđ/km).

Xây dựng Khai thácPhương án III.3 3.121.046.850 14.887.093.956 18.008.140.806

Tổng chi phí xây dựng và quy đổi về năm gốc P td ph ương án phân kỳ ng án phân k ỳ

Xây dựng Khai thácPhương án III.3 6,838,722,705 27.863.734.185 34.702.456.890

So sánh lựa chọn phương án đầu tư tập trung,đầu tư phân kỳ.

* Về cấu tạo KCAĐ :

Trong 2 phương án đưa ra đều thỏa mãn các yêu cầu tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi,cân bằng giới hạn trượt và kéo uốn

* Về mặt kinh tế :

Trong chi phí tính toán cho 2 phương án thì phương án phân kỳ có kết quả chi phíxây dựng nhỏ hơn so với phương án tập trung Tuy nhiên chi phí khai thác duy tu bảo dưỡng lại lớn hơn so với phương án đầu tư tập trung Và khi xét về tổng chi phí xây dựng và chi phí khai thác duy tu bảo dưỡng thì phương án tập trung có chi phí nhỏ hơn phương án phân kỳ

*Kiến nghị lựa chọn phương án:

Qua các phân tích ở trên, kiến nghị lựa chọn phương án đầu tư tập trung để tiến hành thiết kế kỹ thuật và thi công Có Tổng chi phí xây dựng và quy đổi về năm gốc Ptd phương án tập trung:

Phương án Xây dựngChi phí(vnđ/km).Khai thác Tổng(vnđ/km)

Phương án III.3 7.120.785.895 27.181.447.145 34.302.233.040