Đề cương môn lý thuyết tính toán trên nền mặt đường

Câu 3: Hãy phân tích sự làm việc của kết cấu áo đường mềm chịu tải trọng bánh xe và từ đó phân tích các chỉ tiêu kiểm toán kết cấu áo đường mềm trong quy trình hiện nay.Trả lời: 1.. Sự l

Câu 1: Hãy nêu phương pháp và phân tích ưu điểm, hạn chế của phương pháp xác định modul đàn hồi theo 22TCN -211-06

Về bản chất, quy trình 22 TCN 211 được lập trên cơ sở vận dụng một cách có chọnlọc và điều chỉnh quy trình thiết kế áo đường mềm của Cộng hòa liên bang Nga cho phùhợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam Điều chỉnh quan trọng nhất so với quy trình Nga

là ở phương pháp xác định mô đun đàn hồi chung của kết cấu: thay vì tuần tự thay thế

từ dưới lên trên mô hình chỉ gồm 1 lớp nằm trên bán không gian đàn hồi bằng bánkhông gian mới tương đương như cách làm của quy trình Nga, quy trình 22 TCN 211quy đổi tất cả các lớp áo đường thành một lớp tương đương, sau đó mới thay mô hìnhbao gồm lớp tương đương đó và bán không gian đàn hồi là nền đường bên dưới thànhbán không gian đàn hồi mới

E mô đun đàn hồi, Mpa;

p áp lực gia tải lên tấm ép, Mpa;

ℓ giá trị độ võng đàn hồi được xác định trên đường quan hệ độ võng đàn hồi - áp lực đãhiệu

chỉnh, mm;

D là đường kính tấm ép, m

µ là hệ số Poisson, được lấy bằng 0,30 đối với cả kết cấu áo đường, 0,25 đối với lớpmóng và

0,35 đối với đất nền đường

Ưu điểm: quy trình 22 TCN 211 quy đổi tất cả các lớp áo đường thành một lớp tương đương,

- Tính toán đơn giản, Kết quả cuối cùng (mô đun đàn hồi chung trên mặt đường) tạmchấp nhận được

-

Hạn chế

- Thực ra khái niệm về độ cứng lăng trụ chỉ gắn với bài toán tấm và vỏ mỏng, trong

đó tương tác và chuyển vị tương đối giữa các điểm nằm trên cùng 1 đường vuông gócvới mặt phẳng tấm (vỏ) được giả thiết là không có Giả thiết đó làm mô hình tính củaquy trình 22 TCN 211 rời xa khỏi lý thuyết môi trường đàn hồi mà nó buộc vẫn phải

theo Mặc dù sau đó, quy trình 22 TCN 211 có đưa thêm hệ số điều chỉnh b đối với trị

số mô đun đàn hồi tương đương của lớp quy đổi nhưng việc hiệu chỉnh đó chưa thểđược xem là thỏa đáng

- Toán đồ hình 3.1 của 22 TCN 211 có sai sót; các đường Ech/E1 = 0,30; 0,40; 0,50;

0,60; 0,70; 0,80; 0,90 đều bị lệch lên trên 1 vạch; sai sót đó cần được xét đến khi tính toán.

- Khi tỷ lệ htd /D > 2, thay vì sử dụng công thức Bacberơ với sai số lớn (và được đưa không đúng trong quy trình 22 TCN 211), sử dụng công thức gần đúng trong quy trình thiết kế áo đường mềm BCH 46-83 của Nga với sai số ít hơn nhiều:

(1)

(2) Trong đó : - Ech là mô đun đàn hồi chung,

- h là chiều dày lớp vật liệu,

- E1 là mô đun đàn hồi lớp,

- E0 là mô đun đàn hồi của bán không gian bên dưới lớp vật liệu.

- Không phù hợp với trình tự kiểm tra chất lượng các lớp kết cấu trong quá trình thicông và nghiệm thu vì không thể tính ngay được mô đun đàn hồi chung sau khi trảithêm mỗi lớp mới trên bề mặt lớp dưới đã biết mô đun đàn hồi chung, khi không quantâm tới việc phía dưới nữa có những lớp nào (điều này là không thể nếu theo cách quyđổi của quy trình 22 TCN 211)

- Kết quả cuối cùng (mô đun đàn hồi chung trên mặt đường) chưa phù hợp với thựctế

-Câu 2: hãy phân tích và bình luận về sự làm việc của kết cấu hệ nhiều lớp chịu tải trọng tĩnh bánh xe, từ đó lưu ý gì khi thiết kế lựa chọn kết cấu áo đường mềm hệ nhiều lớp?

Trả lời:

a, Khi kết cấu hệ nhiều lớp mặt đường chịu tác dụng của tải trọng tĩnh bánh xebao gồm lực theo phương đứng ( tải trọng xe) và lực tác dụng theo phương ngang (masát giữa bánh xe và mặt đường) dưới tác dụng của tải trọng đó thì thì các lớp vật liệutrong phạm vi chịu tác dụng của tải trọng sẽ phát sinh ra ứng suất phân bố theo phươngngang (kéo) và ứng suất theo phương đứng (nén):

ứng suất phân bố theo chiều sau các lớp áo đường theo biểu đồ sau:

σ x:ứng suất phân bố theo phương ngang;

σ z:ứng suất phân bố theo phương đứng;

Qua biểu đồ trên ta thấy:

σ x: tắt dần rất nhanh, thường chỉ tác dụng trên lớp mặt

σ z: tắt dần nhanh hơn, có phạm vi tác dụng trong khoảng 1,0-1,2 m

b, từ đặc điểm làm việc của kết cấu mặt đường hệ nhiều lớp trên Khi thiết kế lựa chọn kết cấu áo đường mềm nhiều lớp ta cần chú ý những vấn đề sau:

- Các lớp nên có kết cấu xuôi giảm dần từ trên xuống dưới theo cường độ

- Vật liệu là lớp mặt cần có khả năng chịu nén và kéo cao do nó phải chịu cả ứng suất nén và kéo

- Vật liệu làm lớp móng chỉ cần có khả năng chịu nén cao, không cần chịu kéo cao

Câu 3: Hãy phân tích sự làm việc của kết cấu áo đường mềm chịu tải trọng bánh xe và từ đó phân tích các chỉ tiêu kiểm toán kết cấu áo đường mềm trong quy trình hiện nay.

Trả lời:

1 Sự làm việc của kết cấu áo đường mềm chịu tải trọng bánh xe:

Khi chịu tác dụng của tải trọng bánh xe, các lớp vật liệu áo đường bị biến dạng.Quá trình biến dạng của lớp áo đường xảy ra như sau (xem hình):

Sơ đồ hình thành chậu võng và phá huỷ áo đường mềm do tải trọng Dcv- đường kính chậu võng; 1- vùng đất đùn trồi; 2- vùng áo đường bị nén; 3- vùng áo đường bị kéo; 4- diện tích truyền áp lực xuống nền; 5- vùng đất bị

nén; Dqđ-đường kính vệt tải trọng quy đổi.

- Nền đất dưới lớp mặt đường bị nén ép lại dưới tải trọng trong phạm vi chiều sâuvùng tác động, gây võng cho lớp mặt đường Chiều dày và độ cứng lớp mặt đường cànglớn thì độ võng càng nhỏ và ngược lại Khi độ võng mặt đường vượt quá giá trị chophép sẽ gây phá huỷ kết cấu mặt đường;

- Lớp bê tông nhựa là vật liệu liền khối, sẽ bị uốn trong phạm vi chậu võng Nửaphía trên của lớp bê tông nhựa xuất hiện ứng suất nén uốn, còn ở nửa dưới lớp vật liệuxuất hiện ứng suất kéo uốn Khi giá trị ứng suất kéo uốn vượt quá cường độ kéo uốncho phép của vật liệu, sẽ gây ra nứt trong lớp vật liệu;

- Trong lớp nền và trong lớp móng kém dính sẽ xuất hiện ứng suất cắt, khi giátrị ứng suất cắt vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây ra hiện tượng biến dạng dẻo trong lớpvật liệu kém dính và trong lớp nền

Từ các phân tích về sự làm việc của kết cấu áo đường như trên cho thấy, khitính toán cường độ kết cấu áo đường, cần xem xét các chỉ tiêu: độ võng cho phép củamặt đường, chỉ tiêu ứng suất trượt trong đất nền, chỉ tiêu ứng suất kéo uốn trong lớp mặtdính kết và đôi khi cả chỉ tiêu ứng suất cắt trong lớp mặt đường kém dính Đối với áođường cấp cao A1,A2 cần kiểm tra cả ba chỉ tiêu trên, bắt đầu từ chỉ tiêu độ lún đàn hồi,sau đó đến chỉ tiêu trượt và cuối cùng là chỉ tiêu chịu ứng suất kéo uốn Đối với áođường bê tông xi măng thì chỉ cần kiểm tra điều kiện ứng suất kéo uốn và cân bằngtrượt Đối với áo đường cấp B1,B2 thì chỉ kiểm tra độ lún đàn hồi

2 Các chỉ tiêu kiểm toán kết cấu áo đường mềm trong quy trình hiện nay:

Các chỉ tiêu tính toán kết cấu áo đường mềm phụ thuộc quan điểm lựa chọntrạng thái giới giạn khi thiết kế kết cấu

Theo Quy trình thiết kế của Việt nam và một số nước, lựa chọn các chỉ tiêu theotrạng thái giới hạn về cường độ và trạng thái giới hạn về biến dang Từ các phân tích về

sự làm việc của kết cấu áo đường như trên cho thấy, khi tính toán cường độ kết cấu áođường, cần xem xét các chỉ tiêu sau:

1) Độ võng đàn hồi của mặt đường: w ≤ [w];

2) Chỉ tiêu ứng suất cắt trong đất nền và lớp vật liệu kém dính: τ ≤ [C]; C];

3) Chỉ tiêu ứng suất kéo uốn trong lớp mặt dính kết và đôi khi cả chỉ tiêu ứngsuất cắt trong lớp mặt đường kém dính: σku ≤ [Rku] ku ≤ [C]; Rku]

Đối với áo đường cấp cao A1,A2 cần kiểm tra cả ba chỉ tiêu trên, bắt đầu từchỉ tiêu độ lún đàn hồi, sau đó đến chỉ tiêu trượt và cuối cùng là chỉ tiêu chịu ứng suấtkéo uốn Đối với áo đường bê tông xi măng thì chỉ cần kiểm tra điều kiện ứng suất kéouốn và cân bằng trượt Đối với áo đường cấp B1,B2 thì chỉ kiểm tra độ lún đàn hồi

Đối với kết cấu tăng cường chỉ kiểm tra độ võng đàn hồi; đối với tải trục xenặng, kiểm tra ứng suất kéo uốn lớp bê tông nhựa và trượt trong nền

Áo đường mềm nhiều lớp có cấu tạo rất đa dạng Để so sánh các phương án kếtcấu khác nhau người ta đánh giá qua trị số mô đun đàn hồi tương đương (mô đun đànhồi chung) của kết cấu, là mô đun đàn hồi của bán không gian đồng nhất khi chịu tácdụng của tải trọng tính toán sẽ có cùng độ biến dạng giống như của áo đường nhiều lớp

Giữa mô đun đàn hồi chung của kết cấu mặt đường, dưới tác dụng của tải trọngbánh xe phân bố đều với áp lực q, trên đường tròn đường kính Dqd, với độ võng cóquan hệ tỉ lệ nghịch bậc nhất:

trong đó: q - áp lực tác dụng xuống mặt đường;

Dqd - đường kính diện tích truyền tải trọng;

W - độ võng mặt đường

Từ đó cho thấy, việc xác định độ võng kết cấu áo đường đồng nghĩa với việc xácđịnh mô đun đàn hồi tương đương (mô đun đàn hồi chung) của kết cấu áo đường Môđun đàn hồi chung của kết cấu cần thỏa mãn không nhỏ hơn mô đun đàn hồi yêu cầucủa kết cấu được đưa ra theo điều kiện tải trọng tính toán và lưu lượng khai thác

Câu 4:Hãy nêu và phân tích các yêu cầu và các giả thiết về tải trọng, về vật liệu, về sơ đồ tính được áp dụng trong tính toán kết cấu áo đường mềm theo qui trình hiện nay.

Qui trình hiện nay tính toán kết cấu áo đường mềm + 22_TCN_211 _06_Ao_duong_mem

Tải trọng của đường bộ

Tải trọng của đường bộ là khả năng chịu tải khai thác của cầu và đường để đảmbảo tuổi thọ công trình theo thiết kế Khả năng chịu tải khai thác của đường được xácđịnh theo hồ sơ thiết kế mặt đường và tình trạng kỹ thuật thực tế của đường, được cơquan có thẩm quyền công bố hoặc được thể hiện bằng biển báo hiệu “hạn chế trọnglượng trên trục xe”

Các yêu cầu và các giả thiết về tải trọng

Kết cấu áo đường được thiết kế theo quy trình thiết kế áo đường mềm

22TCN 211: 2006 Các đặc trưng của tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn như sau: + Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn P = 100 kN

+ Áp lực tính toán lên mặt đường p = 0,6 MPa

+ Đường kính vệt bánh xe là D = 33 cm

Các yêu cầu và các giả thiết về vật liệu

+ Nền đất và các lớp vật liệu kém dính kết, cần tính toán cường độ kết cấu áođường và kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt

Kết cấu nền áo đường có tầng mặt là loại A1, A2 và B1 được xem là đủ cường độkhi thoả mãn biểu thức (3.7):

Tax + Tav 

C tt

K cd tr ; (3.7)trong đó:

Tax : ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây ra trongnền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính (MPa); Tax được xác định theo mục 3.5.2

Tav : ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên nógây ra cũng tại điểm đang xét (MPa) Tav được xác định theo mục 3.5.3

K cd tr là hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kếXác định trị số lực dính tính toán Ctt

Trị số Ctt được xác định theo biểu thức

Ctt = C K1 K2 K3 trong đó:

C: lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính xác định từ kết quả thí nghiệm cắtnhanh với các mẫu tương ứng với độ chặt, độ ẩm tính toán (MPa); với đất nền phải tiêubiểu cho sức chống cắt trượt của cả phạm vi khu vực tác dụng của nền đường;

K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dínhchịu tải trọng động và gây dao động Với kết cấu nền áo đường phần xe chạy thì lấyK1=0,6; với kết cấu áo lề gia cố thì lấy K1 = 0,9 để tính toán;

K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu; cácyếu tố này gây ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn, do vậy K2 được xácđịnh tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng trong 1 ngày đêm như ởBảng 3-8

Bảng 3-8: Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính toán

Số trục xe tínhtoán (trục/ngàyđêm/làn)

Dưới100

Dưới1000

Dưới5000

Trên5000

,0

0,8

0,65

0,6 Ghi chú Bảng 3-8:

1 Số trục xe tính toán được xác định theo mục 3.3.3;

2 Khi kiểm toán điều kiện chịu cắt trượt của kết cấu áo lề có gia cố thì lấy

hệ số K2 = 1,0; riêng với kết cấu áo lề có tầng mặt loại cấp thấp B1 thìđược lấy K2 = 1,23

K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dínhtrong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử (đất hoặc vật liệuđược chặn giữ từ các phía …); ngoài ra hệ số này còn để xét đến sự khác biệt về điềukiện tiếp xúc thực tế giữa các lớp kết cấu áo đường với nền đất so với điều kiện xemnhư chúng dính kết chặt (tạo ra sự làm việc đồng thời) khi áp dụng toán đồ Hình 3-2 và3-3 cho cả trường hợp nền đất bằng đất kém dính Cụ thể trị số K3 được xác định tuỳthuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường như dưới đây:

- Đối với các loại đất dính (sét, á sét, á cát …) K3 = 1,5;

- Đối với các loại đất cát nhỏ K3 = 3,0;

- Đối với các loại đất cát trung K3 = 6,0;

- Đối với các loại đất cát thô K3 = 7,0

+ Trong các lớp vật liệu liền khối , cần tính toán cường độ kết cấu áo đường vàkết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn

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

R tt ku = k1 k2 Rku ; trong đó:

Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán (xem mục 3.1.5) và ởtuổi mẫu tính toán (với vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ) dưới tác dụng của tải trọngtác dụng 1 lần xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục C

k2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khíhậu thời tiết Với các vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ lấy k2 = 1,0; còn với bê tôngnhựa loại II, bê tông nhựa rỗng và các loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8;với bê tông nhựa chặt loại I và bê tông nhựa chặt dùng nhựa polime lấy k2 = 1,0

k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tảitrọng trùng phục; k1 được lấy theo các biểu thức dưới đây:

- Đối với vật liệu bê tông nhựa:

Câu 5: Các chỉ tiêu kiểm toán kết cấu áo đường mềm gồm những chỉ tiêu nào?

Tại sao phải kiểm toán các chỉ tiêu này?

Trả lời:

1 Các chỉ tiêu kiểm toán KCAD mềm

- Theo quy trình thiết kế của VN khi kiểm toán kết cấu áo đường mềm cần kiểm toán các chỉ tiêu sau:

+ Chỉ tiêu độ võng đàn hồi của mặt đường: w < [C]; w];

+ Chỉ tiêu ứng suất cắt trong nền đất và lớp vật liệu kém dính: τ < [C]; C];

+ Chỉ tiêu ứng suất kéo uốn trong lớp vật liệu liền khối σku ≤ [Rku] ku < [C]; Rku]

- Tùy thuộc vào từng loại mặt đường mà người ta ưu tiên lựa chọn chỉ tiêu nào để kiểm toán:

+ Đối với mặt đường cấp cao A1, A2 cần phải kiểm toán cả 3 chỉ tiêu theo thứ tự:chỉ tiêu độ võng đàn hồi, chỉ tiêu trượt và chỉ tiêu chịu ứng suất kéo uốn

+ Đối với mặt đường cấp B1, B2 và kết cấu tăng cường chỉ cần kiểm toán chỉ tiêu

độ võng đàn hồi

+ Độ võng đàn hồi có quan hệ tỉ lệ nghịch bậc nhất với mô đun đàn hồi chung củakết cấu vì vậy chỉ tiêu này tương đương với chỉ tiêu về mô đun đàn hồi yêu cầu

2 Sự cần thiết phải kiểm toán KCAD mềm theo 3 chỉ tiêu

- Khi bánh xe tác dụng lên mặt đường sẽ sinh ra các vùng biến dạng như sau:

+ Tại vùng 4: Nền đất phía dưới mặt đường bị nén ép lại làm lớp mặt đường bị

võng xuống Khi độ võng mặt đường vượt quá giới hạn sẽ gây phá hủy kết cấu mặt đường

+ Tại vùng 3: Lớp vật liệu liền khối bị uốn trong phạm vi chậu võng chia ra làm 2

phần: 1 phần chịu nén uốn và một phần chịu kéo uốn Khi ứng suất kéo uốn vượt qua cường độ kéo uốn của vật liệu thì sẽ gây nứt trong lớp vật liệu liền khối

+ Tại vùng 1: Trong lớp nền đất và lớp vật liệu kém dính xuất hiện ứng suất cắt

Khi giá trị ứng suất cắt vượt quá giới hạn lực dính cho phép sẽ gây ra hiện tượng trượt trồi trong lớp nền và lớp vật liệu kém dính

- Như vậy khi tính toán kết cấu mặt đường cần phải xem xét cả 3 chỉ tiêu trên

Câu 6: Tại sao theo quy trình 22TCN 211-06 phải quy định cần kiểm toán chỉ

tiêu biến dạng dẻo trong lớp nền và trong lớp vật liệu kém dính? Phương pháp xác địnhchỉ tiêu này?

Trả lời:

1 Quy định về kiểm toán chỉ tiêu biến dạng dẻo trong lớp nền và lớp vật liệu kém dính:

- Khi bánh xe tác dụng lên mặt đường sẽ sinh ra các vùng biến dạng như sau:

- Vùng 1: Khi tải trọng bánh xe tác dụng lên đường trong lớp nền đất và trong lớpvật liệu kém dính sẽ xuất hiện ứng suất cắt Khi ứng suất cắt vượt quá giới hạn lực dính cho phép, sẽ gây ra hiện tượng biến dạng dẻo khi đó nền và lớp vật liệu kém dính sẽ biến dạng rất lớn và mất khả năng chống đỡ cho các lớp kết cấu bên trên và tải trọng xe

sẽ gây hư hỏng kết cấu mặt đường Chính vì vậy trong quy trình 22TCN 211-06 yêu cầucần phải kiểm toán chỉ tiêu này

2 Phương pháp kiểm toán chỉ tiêu

Trong tiêu chuẩn 22TCN211-06 xác định chỉ tiêu về biến dạng dẻo có thể tiếnhành như sau:

- Xác định ứng suất cắt do tải trọng gây ra trong nền và trong lớp vật liệu kémdính: bao gồm ứng suất cắt do tải trọng bánh xe và do trọng lượng bản thân của các lớpvật liệu nằm phía trên gây ra:

T = Tax + Tav

trong đó:

+ Tax - ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây ra trongnền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính (MPa) Xác định thông qua toán đồ hình 3.2 vàhình 3.3 trong 22TCN211-06

+ Tav - 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 dựa vào toán đồ hình 3.4 trong22TCN211-06

- Xác định ứng suất cắt giới hạn của nèn hoặc của lớp vật liệu rời rạc:

Câu 7: Hãy phân tích phương pháp tính toán kết cấu chỉ tiêu độ võng đàn hồi

theo 22tcn 211-06? PP có ưu điểm, hạn chế gì?

 Điều kiện tính toán : Ech  K cd dv Eyc

Bảng :Xác định hệ số cường độ về độ võng phụ thuộc độ tin cậy

8

0,95

0,90

0,85

0,80

Hệ số cường

độ K cd dv

1,29

1,17

1,10

1,06

1,02

Vì kết cấu áo đường mềm thường có nhiều lớp nên cần quy đổi về hệ 2 lớp để ápdụng dạng toán đồ Kogan Việc quy đổi được thực hiện đối với 2 lớp một từ dưới lêntheo sơ đồ dưới đây:

Quy đổi các lớp mặt đường về một lớp có mô đun đàn hồi trung bình, tiếnhành như sau: sử dụng giả thiết lớp tương đương theo G Pokrovski (1936) Domặt đường làm việc trong điều kiện quan hệ giữa biến dạng và tải trọng là gầnvới tuyến tính, nên trong tính toán có thể sử dụng quy luật của lý thuyết tấm trênnền đàn hồi: khi chịu cùng một lực tác dụng thì độ võng các tấm sẽ bằng nhaunếu độ cứng uốn trụ của chúng là như nhau:

Sau khi quy đổi nhiều lớp áo đường về một lớp thì cần nhân thêm với Etb một hệ số điều

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

Hệ

số b

1,033

1,069

1,107

1,136

1,178

1,198

1,210

 Ưu điểm, hạn chế của pp:

Tính toán đơn giản dễ sử dụng Tuy nhiên còn nhiều hạn chế:

Do lớp móng làm bằng vl địa phương rất dày => E nhỏ

Lớp mặt mỏng => E lớn Theo công thức ; Etb =∑Ei.h/∑hi =>

Tra theo toán đồ : Etb nhỏ thì Ech nhỏ ( ko đúng với thực tế)Vậy tính toán đây đưa kết cấu về an toàn, so với cách tínhtheo pp khác Ech

nhỏ hơn khoảng 10 – 15% Ct phụ thuộc nhiều vào chiều dày kết cấu

* Cỏc nguyờn tắc khi thiết kế cấu tạo ỏo đường mềm:

Cấu tạo của kết cấu mặt đường mềm đường ụ tụ và sõn bay, thường bao gồm tầngmặt và tầng múng, trong mỗi tầng cú thể cú một hoặc nhiều lớp Tầng mặt thường đượclàm từ cỏc lớp vật liệu cú cường độ cao (như bờ tụng nhựa hạt mịn, hạt trung, hạt thụ,

…, đõy là cỏc lớp vật liệu cú chất kết dớnh Tầng múng cú thể bao gồm lớp múng trờn

và lớp dưới Vật liệu cỏc lớp múng cú thể được làm từ vật liệu cú chất kết dớnh (đỏ dămthấm nhập, cỏt, đỏ gia cố xi măng…) hoặc từ cỏc lớp vật liệu rời như cấp phối đỏ dăm,

đỏ thải, cấp phối sỏi đồi Cấu tạo chung mặt dường mềm (xem hỡnh 4.1)

Lực ma sỏt giữa cỏc lớp cú tỏc dụng gắn chặt cỏc lớp, làm cho mặt đường nhiềulớp làm việc như một lớp, cú tỏc dụng làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu mặtđường Do vậy, khi tớnh toỏn mặt đường mềm, cần xột tới lực ma sỏt giữa cỏc lớp, tronglựa chọn giải phỏp kết cấu cũng cần chỳ ý làm tăng tớnh dớnh kết giữa cỏc lớp vật liệuvới nhau

Lớp mặt trên Lớpmặt duới Lớp móngtrên Lớp móng duới

Lớp đáy áo

đuờng

Nền đất đắphoặc nền tự nhiên

Hỡnh 4.1 Cấu tạo điển hỡnh kết cấu mặt đường mềmCỏc quan điểm chung

Chọn loại tầng mặt mặt đường xuất phỏt từ ý nghĩa, cấp hạng kỹ thuật của đường,lưu lượng xe thiết kế Cỏc lớp mặt phải cú cường độ thớch hợp để chịu lực nộn và lựckộo do tảitrọng bỏnh xe truyền xuống, do vậy vật liệu làm cỏc lớp mặt nờn chọn cỏc loạivật liệu liền khối, cú cường độ chịu nộn, chịu kộo và chịu cắt cao Cỏc lớp múng cú thể

là vật liệu cú cường độ thấp hơn, cho phộp tận dụng vật liệu tại chỗ

Trừ cỏc trường hợp cần bố trớ kết cấu ngược, cũn lại phải lựa chọn cỏc lớp vậtliệu cú mụ đun đàn hồi giảm dần từ trờn xuống dưới, cũn gọi là kết cấu xuụi

Lựa chọn chiều dày cỏc lớp hợp lý, vừa đảm bảo yờu cầu kỹ thuật, vừa đảm bảoyờu cầu kinh tế, trong đú cần lưu ý chiều dày tối thiếu của cỏc lớp vật liệu, nhất là cỏclớp mặt đường

Sự làm việc của kết cấu hệ nhiều lớp, với các điều kiện biên thực tế là hết sứcphức tạp Để phát huy có hiệu quả sức chịu tải của cả hệ và tuổi thọ công trình thì cầnphân tích kỹ càng đặc điểm làm việc của từng lớp của hệ, lựa chọn đưa ra cường độ vàchiều dày từng lớp một cách hợp lý, khi đó hệ sẽ phát huy được sức chịu lực cao nhất vàđảm bảo điều kiện độ bền của vật liệu và làm tăng tuổi thọ của kết cấu mặt đường, giảmđược giá thành xây dựng.

 x - ứng suất phân bố theo phương ngang;

 z - ứng suất phân bố theo phương đứng

qE1,h1

Em,hm x z

E0

zHình 4.2 Biểu đồ phân bố ứng suất theo chiều sâu

Việc lựa chọn kết cấu hợp lý về cường độ là cần thỏa mãn điều kiện, các lớp phíatrên chịu áp lực lớn hơn thì cần có cường độ cao hơn, các lớp phía dưới cường độ có thểgiảm dần theo chiều sâu

Để lựa chọn chiều dày và mô đun đàn hồi các lớp trong kết cấu mặt đường hợp

lý, cần xuất phát từ điều kiện biên sau: cường độ lớp mặt được thiết kế lựa chọn tùythuộc điều kiện cấp hạng đường và điều kiện xe chạy, cường độ lớp nền đất đã biết từ sốliệu khảo sát thực tế

Như vậy, việc lựa chọn cường độ các lớp trung gian sẽ phải căn cứ vào điều kiện

phía trên là cường độ lớp mặt, phía dưới là cường độ nền tự nhiên đã biết

* Các quy định về chiều dày tối thiểu, tối đa lớp BTN

Chiều dày tối thiểu các lớp vật liệu, được xác định theo tính toán các trạng tháigiới hạn về cường độ của kết cấu Tuy nhiên, để đảm bảo điều kiện làm việc hiệu quảcủa các lớp trong kết cấu hệ nhiều lớp, cũng như xuất phát từ điều kiện thi công thực tế,

bề dày các lớp vật liệu không được nhỏ hơn một giá trị nhất định

Theo quy trình thiết kế mặt đường mềm quy định:

thi

Chiều dàythường

Bê tông nhưa, đá dăm trộn

Hạt trung

543

5-84

8(

24

Bảng 4.4

Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy

trong thời hạnthiết kế 15

Chiều dày tốithiểu tầng mặt