Thiết kế đường miền núi đại học bách khoa thành phố hồ chí minh

Vật liệu tầng móng có thể dùng loại rời rạc nhưng phải bảo đám độ cứng nhất định và có thể có cường độ giảm dân theo chiều sâu.. Các yêu cầu cơ bản: Tuyến đường được xây dựng vừa phải đả

Trang 1

_ CHUONG7

THIET KE KET CAU AO DUONG MEM

7.1 QUY DINH CHUNG:

thời kỳ sử dụng, phải bằng phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm nước, chống được biến

dạng dẻo ở nhiệt độ cao, chống được nứt, chống bong bật, phải có khả năng chịu bào mòn

tốt, và đảm bảo yêu cầu vệ sinh

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 đám độ cứng nhất định và có

thể có cường độ giảm dân 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 dày các lớp là nhỏ nhất mà vẫn bảo đảm các yêu cầu kĩ thuật

Đối với tầng móng, có thể 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, voi thời hạn thiết kế 15 năm, cấp thiết kế

của đường là cấp III thì ta chon tang mat 1a cap cao Al

7.3 TINH SO TRUC XE TINH TOAN:

7.3.1 Số liệu ban đầu:

e Thời gian khai thác :l5 năm

Xe tai nhe GaZ - 51A 13

Xe tải nặng | MaZ - 500 21

Xe tai 3 trục | KraZ - 257 10

Xe buytlén | Zil- 127 9

Lưu lượng xe cuối thời kỳ khai thác: N, = Nox(1+P)'”"

NÑ.= 1050x(1+5.6%)'* =2253 (Xe/ng.d)

(xem muc 2.1 )

Trang 2

LUAN VAN TOT NGHIEP CHUONG 7: THIET KE KET CAU AO DUONG MEM

dụng:

sau sau sau (m) |chay p(%)| (xe/ngd) Trước| Sau

Xe con M — 21 8.976 | 9.418 | 1 | Cum banh don 10 225

Xe tải nhẹ 2 trục GAZ — 51A |15.696|36.788| 1 Cum banh déi 13 293

Xe tai vira 2 truc ZIL—130 |25.261|68.180[ 1 Cum banh déi 32 721

Xe tải nặng 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

Xe buýt lớn ZIL-127 47.775|79.755| 1 | Cụm bánh đôi ~ 9 203

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

Khoảng cách giữa 2 trụcsau 1.4m

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: Ptrucruoc PT— P¿ucsau = 227.837 — 2 x 91.00 = 45.837 kN

7.3.2 Tính số trục xe quy đỗi về trục tiêu chuẩn 100KN :

Mục tiêu quy đôi ở đây là quy đổi số lần thông qua của các loại tải trọng trục ¡ về số lần thông qua của tải trọng trục tính toán trên cơ sở tương đương về tác dụng phá hoại đối

với kết câu áo đường

p=5.4daN/cm”

D=33cm

P = 23225 Kg x 9.81/ 1000 = 227.837 kN

Theo 22 TCN 211-06 diéu 3.2.3 trang 128 thì :

e_ Việc quy đôi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục sau của

mỗi loại xe khi nó chở nay hàng

e Chỉ cần xét đến (tức là chỉ cần quy đổi) các trục có trọng lượng trục từ 25 trở

lên

e Khi khoảng cách giữa các trục < 3m (giữa các trục của cụm trục) thì quy đổi gộp m

trục có trọng lượng bằng nhau như một trục với việc xét đến hệ số trục C¡

Tổng số trục xe quy đổi từ loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán sẽ thông qua

đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên cả 2 chiều :

SVTH : NGUYEN THIEN DINH

Trang 3

o_ P„= 100 AN: tai trong trục tính toán tiêu chuân

o_ n;: số lần tác dụng của loại tải trọng trục ¡ có trọng lượng trục P; cần được quy

đôi về tai trọng trục tính toán tiêu chuẩn

Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 AN:

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

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

Chon chiéu day 11cm

— - Hé sé Suy giảm cường độ do vật kiệu bị mỏi dưới tac dụng của tải trọng trùng phục:

| —= Chiều dày BTNN = 10,531cm

11,11 1111

Ki = K,= 0,22 6 \0

Ne’ (2,425x10°) 7.4 XAC DINH CAC THONG SO:

Ey, =at b.lgNj (1) llan Với tải trọng trục 107 (LO0KN), dựa vào 22 TCN 211-06 Bang 3.4 trang 131 taco: Nun = 500 ([XTT/ngd/lan) thi £,, =178 (MPa)

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

Thay cac gia tri trén vao (1), giai hé phuong trinh nay ta được :

Trang 4

a= 52,48 ; b = 46,51 Với Nuan = 631(TXT77ngđlàn) :

„=532,48+46,51x lg631=182.7094 (MPa) > E =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” (TX7TŒ/iàn) —> Bề dày tôi thiểu của tang mat cap cao Al 1a 10cm (22 TCN 211-06 Bang 2-2 trang 113) Ta chọn bề dày là

K“® :hés6 dy tra cudng d6 vé 46 vong

Theo 22TCN 251-98, với đường thiết kế cấp III thì hệ số suất đảm bảo K = 1,3 nên độ tin cậy thiệt kê là 90%

—> K7 = 1,1 (theo 22 TCN 211-06 Bang 3-2 trang 130)

=> E., 21,1x182.7094 = 200.98 (MPa)

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 cấp cao A¡ và điều kiện thi công thực tế, chọn

kết cầu áo đường như sau :

7.5.1.1 Tầng mặt :

+ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thẻ tích, có hạt lớn

nhất danh định là 20zz» (BTNC20), có hàm lượng đá đăm 50% - 57% (loại A), chất

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

Trang 5

10 65 — 75 60 — 70

5 43 —57 43 — 57 2,5 31—44 31—44 1,25 22 — 33 22-33 0,63 16- 24 16 —24 0,315 12-18 12-18

0,14 8— 13 8— 13 0,071 5— 10 5—10

(*) Bộ sàng lỗ tròn tiêu chuẩn gôm các sàng lỗ tròn từ 0,63zzzn trở lên, sàng lỗ vuông

tir 0,315mm tro xudng

7.5.1.2 Tang mong :

e Da mat (0,5x1) rai pha 10 lít /nỉ

e Tudi nhya long thắm bám MC 70 (1,2 lit/m’)

e Mong trén : cap phéi da dam co c& hat l6n nhat danh dinh 1a 25mm theo mắt sàng vudng — CPDD 0-4, chat luong loai I

e_ Móng dưới : cấp phối thiên nhiên loại B

Thành phần hạt của hai lớp cấp phối :

Nền á sét có độ ẩm tương đối a= Ww = 60% ; độ chặt K = 95%

nh

W: độ âm của đất ở trạng thái tự nhiên

W„n : độ âm 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 Bảng B-3 trang 155, C-1 trang 160 và C-2 trang 161 của 22 TCN 211-06 ta có

các đặc trưng của vật liệu làm đường như sau :

Vật liêu Chiều | Module dan héi(MPa)o | Ry C Q

mS day | 60°c | 30°C | 15°C(*) | CAP) | (MP) | đô) BTNC 20 loai IA hy 300 | 420 | 1800 | 2,8

Trang 6

(*) Dùng trị số tương ứng với nhiệt độ 15°C vì tầng mặt là lớp bê tông nhựa có bề

day tong cong la 1 lcm > 7cm

7.5.3 Giải bài toán móng kinh tế:

Trình tự giải như sau :

a/ Chọn cô định bề dày các lớp BTNC theo điều kiện bề dày tối thiểu Ta chọn chiều day dé thi công lớp bê tông nhựa thành 2 lớp : hạ = 4cm, hạ = 7cm

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

E stung 2 Kg Ey, = 200.98(MPa) theo công thức :

*XXN E,=42MPa /AX Enin

c/ X4c dinh Grin, từ đó suy ra chiều dày của lớp 1 va lép 2 tương ứng

Cụ thẻ như sau : cho trước hạ = 20cm

Trang 7

module đàn hồi trung bình :

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

Tinh Ey, cua ca két cau:

0,142

Ba = 0, 71xY0,142 x aret (1352175019) 295.344 2 ( = 201.174(Mpa)

Tang dan giá trị hạ, tiến hành tương tự như trên ta được bảng sau :

E}: >200.98 (MPa) h2(cem) | h1(em) | 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 phố Hồ Chí Minh năm 2008) :

e«_ Cấp phối thiên nhiên :

(cm) Phân lớp | Mã hiệu Vậtliệu | Nhân công Máy G1 (VND)

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

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

10 AD22311 | 1187100 127477 145745 | 1460322

Bảng tông hợp giá thành :

E? >200.98 (MPa) h1 (cm) | G1(VND) h2 (cm) G2 (VND) “ VND) Ech (MPa)

* Chú thích : đơn vị tién 6 cdc bang trén 1a VND/100m*

Dua vao bang trén ta chon duoc Gmin =7710942 (VND/100m’)

ứng với hị =4lcm; hạ =26cm

Trang 9

Vậy kết cầu thỏa điều kiện Fy„g 3 K aE „e với chỉ phí xây dựng nhỏ nhất là :

=» BTNC 20 loai IA dày 4cm

=» BTNC 25 loai IJA day Tcm

" Cấpphốiđádăãmdày 26cm

=m_ Cấp phối thiên nhiên dày 4lcn

7.6 THIET KE KET CAU ÁO ĐƯỜNG: (Phương án II)

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

7.6.1 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:

e Tầng mặt:

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

hạt lớn nhất danh định là 20zz (BTNC20), có hàm lượng đá đăm 50% -

57% (loại A), chất lượng loại I

Nhựa lỏng đính bám MC 250 (0,5 /2)

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 25w (BTNC25), có hàm lượng đá đăm 50% -

57% (loại A), chất lượng loại II

Nhựa lỏng dính bám MC 250 (0,5 72)

e Tang mong:

o_ Móng trên : bê tông nhựa rỗng rải nóng có độ rỗng còn dư từ lớn hơn 6%

đến 10% thể tích, có hạt lớn nhất danh định là 25zwz» (BTNR25) Nhựa lỏng thắm bám MC 70 (1,0 /⁄2)

o_ Móng dưới : cấp phối thiên nhiên loại B

e Dat nén tu nhién:

Nền á sét có độ âm tương đối a= Ww = 60% ; độ chặt K = 95%

nh

W: độ âm của đất ở trạng thái tự nhiên

W„n : độ âm giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão) xác định bằng thí nghiệm Casagrande

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

Trang 10

| 0,071 5— 10 5— 10 | 0-4 |

(*) Bộ sàng lỗ tròn tiêu chuân gôm các sảng lỗ tròn từ 0,63zzw trở lên, sàng lỗ vuông

tir 0,315mm tro xudng

Thành phần hạt của lớp cấp phối thiên nhiên loại B :

Kích cỡ mắt sàng vuông(w) Tỉ lệ lọt sảng % theo khôi lượng

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 có các đặc trưng của vật liệu làm đường như sau :

Vật liêu Chiều | Module đàn hồi (MPa) ở | Ray c Ọ

co dày | 60°C | 30°C | 15°C (*) | CP) | (MP) | @Õ) BTNC 20 loai IA hy 300 | 420 1800 2,8

Trang 11

Công thức tính Eụ :

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

E„„ = 8.E„ =1.266x214.275 = 271.336 (MPa)

Tinh E,, của cả kết câu :

33

D/2 „ D⁄2

Trang 12

LUAN VAN TOT NGHIEP

e Bê tông nhựa rỗng :

Chiều ¬ “ha “cha ¬

dày (cm) Phân lớp Mã hiệu Vật liệu Nhân công Máy G4 (VND)

e_ Cấp phối thiên nhiên :

Trang 13

14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 Bảng tông hợp giá thành :

* Chú thích : đơn vị tiễn ở cdc bang trén 14 VND/100m*

Dựa vào bảng trên ta chọn được G„„„ = 13033296 (VNĐ/100m2)

“ Cấp phối thiên nhiên dày 80cm:

Trang 14

SO SANH 2 PUONG AN

Cấp phối thiên nhiên loại B 4lcm |Cấp phối thiên nhiên loại B 80cm

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

Gimn PAI im PA2 Vậy ta chọn Phương án I đề thiết kê

7.7 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 nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính

o Cy (MPa) : luc dinh tính toán của đất nên hoặc vật liệu kém dính ở trạng thái độ

âm, độ chặt tính toán

o_ K7” : hệ số cường độ về chịu cắt trượt tùy thuộc vào độ tin cậy thiết kế Theo 22

TCN 211-06 Bang 3-7 trang 137, với độ tin cậy 0,9 thì K” = 0,94

7.7.1.1 Kiểm tra trượt trong nên đất :

-Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu dính

thì kết cầu áo đường phải thỏa mãn điều kiện:

D/2 ,„ D/2

oy” LILLE LAL AD ~~

Trang 15

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

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

T;x là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây Tạv là ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu

thiết kế Với độ tin cậy 90% thì K7 = 0,94 ( Bảng 3-7 tiêu chuân 22TCN211-06 AÐM)

Tra đô thị 3.3 trang 233 sách công trình giao thong phanI => = = 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 g = 24°

h là chiều dầy lớp vật liệu nằm trên điểm đang xét h = 78 cm

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	3,39 MB