TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC XÂY DỰNG VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG TUYẾN ĐƢỜNG

Luận văn tốt nghiệp xem như một môn học cuối cùng của sinh viên chúng em. Quá trình thực hiện luận văn này đã giúp chúng em tổng hợp tất cả kiến thức đã học ở trường trong suốt 4 năm qua, đồng thời tìm hiểu thêm nhiều kiến thức mới. Đây là thời gian quý giá để em làm quen với công tác thiết kế, nắm bắt các kiến thức công việc chủ yếu để sử dụng trong tương lai. Luận văn này là một công trình nhỏ đầu tay của mỗi sinh viên tự mình phải hoàn thiện trước khi ra trường. Khi đó đòi hỏi người sinh viên phải nỗ lực không ngừng để học hỏi. Em hoàn thành luận văn này trước hết nhờ sự chỉ bảo kỹ càng, tận tình của các thầy cô và sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn. Mặc dù rất cố gắng trong quá trình thực hiện luận văn nhưng vì kinh nghiệm và quỹ thời gian hạn chế nên kh

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin cảm ơn Ban lãnh đạo trường ĐH Bách Khoa cùng các Thầy giáo,

Cô giáo trong bộ môn Cầu – Đường đã tạo điều kiện tốt nhất cho em có thể hoàn thành Luận văn tốt nghiệp Xin cảm ơn các thầy cô ĐH Bách Khoa nói chung và Bộ môn Cầu đường nói riêng, những người đã mang lại cho em nền tảng kiến thức, khả năng tư duy, những bài học quý báu trong suốt hơn 4 năm qua làm hành trang cho em khi em bước vào nghề

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Mạnh Tuấn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm Luận văn tốt nghiệp Thông qua quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp, Thầy đã bổ sung nhiều kiến thức mới và hoàn thiện thêm nhưng kiến thức đã học được Thầy cũng đã giúp em nắm bắt được mối liên hệ mật thiết giữa thực tế thi công và lý thuyết thiết kế để em có thể hoàn thành Luận văn một cách đạt yêu cầu nhất

Luận văn tốt nghiệp xem như một môn học cuối cùng của sinh viên chúng em Quá trình thực hiện luận văn này đã giúp chúng em tổng hợp tất cả kiến thức đã học ở trường trong suốt 4 năm qua, đồng thời tìm hiểu thêm nhiều kiến thức mới Đây là thời gian quý giá để em làm quen với công tác thiết kế, nắm bắt các kiến thức công việc chủ yếu để sử dụng trong tương lai

Luận văn này là một công trình nhỏ đầu tay của mỗi sinh viên tự mình phải hoàn thiện trước khi ra trường Khi đó đòi hỏi người sinh viên phải nỗ lực không ngừng để học hỏi

Em hoàn thành luận văn này trước hết nhờ sự chỉ bảo kỹ càng, tận tình của các thầy cô và

sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn

Mặc dù rất cố gắng trong quá trình thực hiện luận văn nhưng vì kinh nghiệm và quỹ thời gian hạn chế nên không tránh khỏi sai sót Em kính mong được sự chỉ dẫn thêm rất nhiều

từ quý thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2014 Sinh viên

Trần Minh An

MỤC LỤC

THIẾT PHẢI XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG 1

1.1 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 1

1.2 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1

1.3 KHÍ HẬU KHU VỰC 1

1.4 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH 2

1.5 TÌNH HÌNH ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN, VẬT LIỆU XÂY DỰNG TẠI CHỖ 2

1.6 TÌNH HÌNH LIÊN QUAN CỦA TUYẾN ĐƯỜNG VỚI CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ CẬN 2

1.7 TÌNH HÌNH DÂN CƯ VÀ YÊU CẦU QUỐC PHÒNG 2

1.8 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG 2

CHƯƠNG 2 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT 3

2.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ VÀ CẤP HẠNG K THUẬT 3

2.2 C C CHỈ TIÊU K THUẬT CHỦ YẾU 4

2.2.1 Độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đường 4

2.2.2 Tầm nhìn xe chạy 6

2.2.3 Bán kính giới hạn của đường cong bằng Rmin 7

2.2.4 Độ mở rộng phần xe chạy trong đường cong bằng 8

2.2.5 Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất 8

2.2.6 Bán kính tối thiểu của đường cong đứng 10

2.2.7 Xác định kích thước mặt cắt ngang 11

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM 13

3.1 QUY ĐỊNH CHUNG 13

3.1.1 Cấu tạo 13

3.1.2 Các yêu cầu cơ bản 13

3.1.3 Các thông số dùng trong thiết kế kết cấu áo đường mềm 13

3.2 X C ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 13

3.2.1 Số liệu đề bài 13

3.2.2 Thông số các loại xe 14

3.2.3 Lưu lượng xe ở năm cuối thời hạn thiết kế 14

3.2.4 Trục xe tính toán tiêu chuẩn 15

3.2.5 Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100kN 15

3.2.6 Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế thông qua trên một làn xe 16

3.3 THIẾT KẾ CẤU TẠO 17

3.3.1 Cấu tạo các lớp trong kết cấu áo đường 17

3.3.2 Đặc trưng đất nền tự nhiên 17

3.3.3 Đặc trưng cường độ vật liệu 18

3.4 THIẾT KẾ KẾT CẤU O ĐƯỜNG PHẦN XE CHẠY 18

3.4.1 Tính toán theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép 18

3.4.2 Xác định bề dày tối thiểu lớp BTN 19

3.4.3 Giải bài toán móng kinh tế 19

3.5 KIỂM TOÁN KẾT CẤU O ĐƯỜNG PHẦN XE CHẠY 24

3.5.1 Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong đất nền và lớp CPTN 24

3.5.2 Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy lớp BTN 29

3.6 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG PHẦN LỀ GIA CỐ 32

3.6.1 Thông số tính toán 32

3.6.2 Thiết kế cấu tạo 32

3.6.3 Tính toán thiết kế 33

3.6.4 Kiểm toán kết cấu 35

3.7 Kết luận 43

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN ĐƯỜNG TRÊN BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 44 4.1 VỊ TRÍ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG TRÊN BÌNH ĐỒ 44

4.2 CÁC YÊU CẦU VỀ HƯỚNG TUYẾN 44

4.3 CHỌN PHƯ NG N TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 45

4.3.1 Tổng quát 45

4.3.2 Sơ lược phương án tuyến trên bình đồ 46

CHƯƠNG 5 THỦY VĂN CÔNG TRÌNH 51

5.1 TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC 51

5.2 X C ĐỊNH C C ĐẶC TRƯNG DÒNG CHẢY LŨ (22 TCN220-95) 51

5.2.1 Lưu lượng đỉnh lũ tính toán (theo 22TCN 220 – 95) 51

5.3 X C ĐỊNH KHẨU ĐỘ THO T NƯỚC NGANG 63

5.3.1 Bố trí chung 63

5.3.2 Thiết kế khẩu độ cống 64

5.3.3 Cao độ tim đường và chiều dài cống thiết kế tại vị trí cống 64

5.3.4 Gia cố thượng lưu và hạ lưu cống 66

5.4 THIẾT KẾ CẦU NHỎ TẠI CỌC C1 66

5.4.1 Số liệu thiết kế 66

5.4.2 Xác định chiều sâu dòng chảy tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu 67

5.4.3 Xác định chiều sâu dòng chảy khi đã xây dựng cầu 68

5.4.4 Xác định khẩu độ và mực nước dâng trước cầu 70

5.4.5 Xác đinh khẩu độ thi công 71

5.4.6 Xác định chiều cao nền đường đầu cầu tối thiểu so với đáy sông 71

5.4.7 Xác định chiều cao mặt cầu tối thiểu so với đáy sông 71

5.4.8 Gia cố thượng lưu và hạ lưu cầu 72

5.5 THIẾT KẾ CẦU NHỎ TẠI CỌC C7 72

5.5.1 Số liệu thiết kế 72

5.5.2 Xác định chiều sâu dòng chảy tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu 73

5.5.3 Xác định chiều sâu dòng chảy khi đã xây dựng cầu 73

5.5.4 Xác định khẩu độ và mực nước dâng trước cầu 74

5.5.5 Xác đinh khẩu độ thi công 74

5.5.6 Xác định chiều cao nền đường đầu cầu tối thiểu so với đáy sông 75

5.5.7 Xác định chiều cao mặt cầu tối thiểu so với đáy sông 75

5.5.8 Gia cố thượng lưu và hạ lưu cầu 76

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ TRẮC DỌC SƠ BỘ 77

6.1 ĐIỀU KIỆN BAN ĐẦU 77

6.2 THIẾT KẾ ĐƯỜNG ĐỎ 77

6.3 ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 78

6.3.1 Chọn đường cong đứng 78

6.3.2 Kết quả bố trí cong đứng trên trắc dọc được thể hiện trong bảng sau 78

CHƯƠNG 7 TRẮC NGANG SƠ BỘ 81

CHƯƠNG 8 KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP SƠ BỘ 83

8.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 83

8.1.1 Mục đích và phương pháp xác định khối lượng đào đắp 83

8.1.2 Số lượng mặt cắt cần tính diện tích 83

8.2 DIỆN TÍCH ĐÀO VÀ ĐẮP TRÊN TỪNG MẶT CẮT TÍNH TOÁN 83

8.2.1 Cao độ tính toán đào đắp 83

8.2.2 Tính toán diện tích đắp 84

8.2.3 Tính toán diện tích đào 85

8.3 KHỐI LƯỢNG ĐÀO VÀ ĐẮP CỦA TỪNG ĐOẠN 86

8.3.1 Khối lượng đất hiệu chỉnh do chênh cao giữa hai mặt cắt 86

8.3.2 Khối lượng đào đắp tổng cộng trên từng đoạn 87

8.3.3 Khối lượng đất đắp trước mố cầu và ở ¼ nón đất ở mố cầu C1 87

8.3.4 Khối lượng đất đắp trước mố cầu và ở ¼ nón đất ở mố cầu C7 88

CHƯƠNG 9 THIẾT KẾ KỸ THUẬT TUYẾN ĐƯỜNG TRÊN BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 101 9.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 101

9.1.1 Vị trí tuyến đường thiết kế kỹ thuật và các đường cong bằng sơ bộ 101

9.1.2 Các loại cọc được cắm trong thiết kế kỹ thuật 101

9.2 THIẾT KẾ YẾU TỐ CONG NẰM TRONG GIAI ĐOẠN K THUẬT 102

9.2.1 Thiết kế độ dốc siêu cao 102

9.2.2 Độ mở rộng phần xe chạy trong đường cong 102

9.2.3 Thiết kế đường cong chuyển tiếp 102

9.3 C C PHƯ NG PH P CẮM ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP VÀ ĐƯỜNG CONG TRÒN 106

9.3.1 Cắm đường cong chuyển tiếp và đường cong tròn trong hệ tọa độ vuông góc 106

9.4 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN Ở ĐOẠN ĐƯỜNG CONG 113

CHƯƠNG 10 THIẾT KẾ KỸ THUẬT TUYẾN ĐƯỜNG TRÊN TRẮC DỌC 119

10.1 VỊ TRÍ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG TRÊN TRẮC DỌC 119

10.2 CÁC YÊU CẦU VỀ THIẾT KẾ 119

10.2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của tuyến đường ứng với cấp hạng thiết kế 119

10.2.2 Cao độ khống chế tại các vị trí bố trí cống thoát nước 3 120

10.2.3 Bố trí đường cong đứng 122

10.3 CHỌN PHƯ NG N TUYẾN TRÊN TRẮC DỌC 123

10.4 X C ĐỊNH TỌA ĐỘ CÁC CỌC TRONG ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 123

10.4.1 Tọa độ các điểm đổi dốc 123

10.4.2 Phương pháp cắm đường cong đứng và các tọa độ trung gian 124

CHƯƠNG 11 THIẾT KẾ TRẮC NGANG 130

11.1 Tính siêu cao 130

11.1.1 Phương pháp quay siêu cao 130

11.1.2 Tính cao độ các điểm đặc trưng trên mặt cắt ngang 130

11.1.3 Các đặc điểm của phương pháp quay siêu cao quanh tim đường: 131

11.1.4 Trình tự các bước tính siêu cao như sau: 133

11.1.5 Kết quả tính toán quay siêu cao 136

11.2 TÍNH TOÁN RÃNH BIÊN 140

11.2.1 Bố trí rãnh biên trên tuyến 140

11.2.2 Xác định lưu lượng nước mưa đổ về rãnh biên 140

11.2.3 Xác định kích thước rãnh 141

11.2.4 Kết quả tính toán rãnh 144

TÀI LIỆU THAM KHẢO 186

Danh mục bảng biểu Bảng 2.1 Thành phần xe chạy 3

Bảng 2.2 Bảng tính lưu lượng xe con quy đổi 3

Bảng 2.3 Bảng xác định độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức bám 5

Bảng 2.4 Bảng xác định độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo 5

Bảng 2.5 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của tuyến đường 12

Bảng 3.1 Thành phần xe chạy 14

Bảng 3.2 Thông số các loại xe 14

Bảng 3.3 Bảng dự báo lưu lượng xe lưu thông ở năm đầu và năm cuối khai thác 14

Bảng 3.4 Các đặc trưng của trục tính toán tiêu chuẩn 15

Bảng 3.5 Số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 16

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp đặc trưng cường độ vật liệu 18

Bảng 3.7 Xác định giá trị 1 cặp h1 và h2 điển hình 20

Bảng 3.8 Bảng xác định cặp h1 và h2 thỏa điều kiện mô đun đàn hồi yêu cầu 22

Bảng 3.9 Bảng giá thành xây dựng của tầng móng trên CPĐD (VNĐ/100m2) 22

Bảng 3.10 Bảng giá thành xây dựng của tần móng dưới CPTN loại A (VNĐ/100m2) 23 Bảng 3.11 Bảng tổng hợp giá thành xây dựng kết cấu tầng móng (VNĐ/100m2) 23

Bảng 3.12 Bảng tổng hợp các lớp vật liệu tầng móng 23

Bảng 3.13 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp 25

Bảng 3.14 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp 27

Bảng 3.15 Quy đổi 2 lớp BTN về một lớp có cùng Module đàn hồi 30

Bảng 3.16 Quy đổi 2 lớp của tầng móng về 1 lớp 30

Bảng 3.17 Kết cấu áo đường dự kiến của lề gia cố 32

Bảng 3.18 Quy đổi các lớp áo đường về 1 lớp 33

Bảng 3.19 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp 36

Bảng 3.20 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp 38

Bảng 3.21 Quy đổi 2 lớp BTN về một lớp có cùng Module đàn hồi 41

Bảng 3.22 Quy đổi 2 lớp của tầng móng về 1 lớp 41

Bảng 3.23 Bảng chiều dày kết cấu áo đường lựa chọn 43

Bảng 4.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của tuyến đường 44

Bảng 4.2 Bảng yếu tố cong các đường cong trên bình đồ 47

Bảng 4.3 Thông số cọc trên tuyến 48

Bảng 5.1 Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực 53

Bảng 5.2 Bảng tính toán độ dốc lòng sông 54

Bảng 5.3 Bảng tính toán độ dốc trung bình của sườn dốc 56

Bảng 5.4 Bảng tổng hợp các đặc trưng thủy văn (‰) 60

Bảng 5.5 Thời gian tập trung nước trên sườn dốc 61

Bảng 5.6 Hệ số địa mạo thủy văn lòng chính 61

Bảng 5.7 Mô đun đỉnh lũ Ap 62

Bảng 5.8 Lưu lượng tính toán Qp 63

Bảng 5.9 Chọn loại cống và khẩu độ cống 64

Bảng 5.10 Hiệu chỉnh lại cao độ nước dâng trước cống 64

Bảng 5.11 Cao độ thiết kế nhỏ nhất và chiều dài cống tương ứng 65

Bảng 5.12 Bảng gia cố hạ lưu cống 66

Bảng 6.1 Bảng bố trí đỉnh dốc 77

Bảng 6.2 Bảng thông số cong đứng 79

Bảng 8.1 Bảng tính toán khối lượng thi công đất ở mố 88

Bảng 8.2 Bảng tính toán khối lượng thi công đất ở mố 88

Bảng 8.3 Bảng tính toán khối lượng đào đắp 89

Bảng 9.1 Các yếu tố cong sơ bộ trong đoạn tuyến thiết kế kỹ thuật 101

Bảng 9.2 Độ dốc siêu cao ứng với bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế 102

Bảng 9.3 Độ mở rộng tính toán trên các đường cong nằm 102

Bảng 9.4 Chiều dài đoạn chuyển tiếp nhỏ nhất 104

Bảng 9.5 Chiều dài đường cong chuyển tiếp lớn nhất 104

Bảng 9.6 Chiều dài đường cong chuyển tiếp thỏa mãn yêu cầu cảnh quan 105

Bảng 9.7 Lựa chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp đối xứng 105

Bảng 9.8 Bảng yếu tố cong của đường cong nằm trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật 106

Bảng 9.9 Cắm đường cong tròn số 3 theo hệ trục (x’O’y’) trong hệ tọa độ vuông góc 108

Bảng 9.10 Bảng cắm đường cong số 3 theo hệ trục (xOy) trong hệ tọa độ vuông góc 109

Bảng 9.11 Bảng cắm đường cong tròn số 4 theo hệ trục (x’O’y’) trong hệ tọa độ vuông góc 110

Bảng 9.12 Bảng cắm đường cong số 4 theo hệ trục (xOy) trong hệ tọa độ vuông góc111 Bảng 9.13 Bảng cắm đường cong tròn số 5 theo hệ trục (x’O’y’) trong hệ tọa độ vuông góc 112

Bảng 9.14 Bảng cắm đường cong số 5 theo hệ trục (xOy) trong hệ tọa độ vuông góc113 Bảng 9.15 Kết quả tính toán đảm bảo tầm nhìn trong đường cong tròn 115

Bảng 10.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật dùng cho trắc dọc 119

Bảng 10.2 Chiều dài lớn nhất của dốc dọc ứng với vận tốc Vtk = 60km/h 120

Bảng 10.3 Thông số tính toán tại vị trí cống 3 120

Bảng 10.4 Cao độ khống chế các cọc quanh cống 3 theo điều kiện 1 121

Bảng 10.5 Các đoạn dốc thiết kế và đường cong đứng giữa chúng trên trắc dọc 123

Bảng 10.6 Công thức tính toán các thông số trong đường cong đứng 124

Bảng 10.7 Bảng cắm các cọc trung gian trên đường cong đứng số 4 125

Bảng 10.8 Bảng cắm các cọc trung gian trên đường cong đứng số 5 126

Bảng 10.9 Bảng cắm các cọc trung gian trên đường cong đứng số 6 127

Bảng 10.10 Bảng cắm các cọc trung gian trên đường cong đứng số 7 128

Bảng 11.1 Các yếu tố cong của đường cong nằm số 3 136

Bảng 11.2 Kết quả tính cao độ các điểm đặc trưng trên mặt cắt ngang 136

Bảng 11.3 Các yếu tố cong của đường cong nằm số 4 137

Bảng 11.4 Kết quả tính cao độ các điểm đặc trưng trên mặt cắt ngang 137

Bảng 11.5 Các yếu tố cong của đường cong nằm số 5 138

Bảng 11.6 Kết quả tính cao độ các điểm đặc trưng trên mặt cắt ngang 139

Bảng 11.7 Các vị trí đỉnh của rãnh biên tính toán 143

Bảng 11.8 Thiết kế sơ bộ chiều cao rãnh trái chưa xét đến tính toán thủy lực 144

Bảng 11.9 Lưu lượng tính toán sơ bộ của rãnh biên trái 145

Bảng 11.10 Chiều cao rãnh trái xác định từ lưu lượng sơ bộ 147

Bảng 11.11 Thiết kế sơ bộ chiều cao rãnh chưa xét đến tính toán thủy lực 148

Bảng 11.12 Lưu lượng tính toán sơ bộ của rãnh biên phải 150

Bảng 11.13 Chiều cao rãnh phải xác định từ lưu lượng sơ bộ 152

Bảng 11.14 Lưu lượng tính toán sơ bộ của rãnh biên phải lần 2 154

Bảng 11.15 Chiều cao rãnh phải tính lặp lần 2 156

Danh mục hình ảnh Hình 3.1 Sơ đồ tính toán Echung của kết cấu áo đường 20

Hình 3.2 Sơ đồ quy đổi từ hệ nhiều lớp về bán không gian đàn hồi 21

Hình 3.3 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp để kiểm toán nền đất 24

Hình 3.4 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp để kiểm toán lớp CPTN 27

Hình 3.5 Minh họa biểu đồ ứng suất kéo uốn ở đáy lớp BTN 30

Hình 3.6 Sơ đồ quy đổi từ hệ nhiều lớp về bán không gian đàn hồi 35

Hình 3.7 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp để kiểm toán nền đất 36

Hình 3.8 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp để kiểm toán lớp CPTN 39

Hình 3.9 Minh họa biểu đồ ứng suất kéo uốn ở đáy lớp BTN 42

Hình 5.1 Mô tả cách xác định độ dốc trung bình 54

Hình 5.2 Mặt cắt ngang sông tại vị trí xây dựng cầu 67

Hình 5.3 Khẩu độ thi công cầu 71

Hình 5.4 Mặt cắt ngang sông tại vị trí xây dựng cầu 72

Hình 5.5 Khẩu độ thi công cầu 74

Hình 8.1 Chuyển cao độ thiết kế về cao độ thi công 84

Hình 8.2 Mặt cắt tính toán diện tích đắp 84

Hình 8.3 Kích thước rãnh thiết kế 85

Hình 8.4 Mặt cắt tính toán diện tích đào 85

Hình 8.5 Mô hình khối lượng đắp ở mố cầu 87

Hình 9.1 Sơ đồ cắm cong trong hệ tọa độ vuông góc 106

Hình 9.2 Cắm đường cong nằm số 4 trong hệ tọa độ vuông góc 109

Hình 9.3 Cắm đường cong nằm số 5 trong hệ tọa độ vuông góc 111

Hình 9.4 Sơ đồ xác định phần đào đảm bảo tầm nhìn ở đoạn đường cong 114

Hình 10.1 Mặt cắt ngang tại vị trí cống 3 121

Hình 10.2 Đường cong đứng số 4 124

Hình 10.3 Đường cong đứng số 5 126

Hình 10.4 Đường cong đứng số 6 127

Hình 10.5 Đường cong đứng số 7 128

Hình 11.1 Mặt cắt ngang trong đoạn đường có quay siêu cao 130

Hình 11.2 Sự biến thiên của độ dốc ngang theo xCi 131

Hình 11.3 Quá trình quay siêu cao tương ứng với từng lý trình 133

Hình 11.4 Mặt cắt ngang tại cọc NĐ 134

Hình 11.5 Mặt cắt ngang tại cọc C0 134

Hình 11.6 Mặt cắt ngang tại cọc Ci 134

Hình 11.7 Mặt cắt ngang tại cọc Cg 135

Hình 11.8 Mặt cắt ngang tại cọc TC 135

Hình 11.9 Sơ đồ xác định bề rộng lưu vực tính rãnh trong mỗi mặt cắt 140

CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC XÂY DỰNG VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG TUYẾN

ĐƯỜNG 1.1 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Công trình được xây dựng trên vùng Hồng Kim thuộc địa bàn tỉnh Thuận Hải trước đây Thuận Hải là một tỉnh cũ ở khu vực Nam Trung Bộ Việt Nam Tỉnh Thuận Hải thành lập từ tháng 2 năm 1976, hợp nhất từ 3 tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, Bình Tuy Đến ngày 26 tháng 2 năm 1991, tỉnh Thuận Hải được chia ra làm hai tỉnh là riêng là Ninh Thuận và Bình Thuận Hiện nay Hồng Kim thuộc địa bàn tỉnh Bình Thuận Vị trí, địa hình và điểm đầu, điểm cuối khu vực tuyến được cung cấp thông qua bản đồ địa hình số

13

1.2 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Nhiệm vụ chính: Thiết kế sơ bộ một phương án tuyến

Công trình được thiết kế xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu giao thông liên tỉnh, là đường trục chính nối giữa các khu kinh tế, chính trị, văn hóa của tỉnh cũng như các tỉnh lân cận Xe cộ lưu thông được xác định gồm nhiều thành phần: xe máy, xe con, các loại

xe tải với các cấp tải trọng khác nhau Mức tăng xe hằng năm dự kiến là 4.5%

Chính vì lượng mưa thay đổi theo mùa gây nên hiện tượng: mùa khô thiếu nước cho sản xuất và sinh hoạt, mùa mưa lượng mưa lớn tập trung gây lũ lụt một số vùng Lượng mưa lớn cũng gây xói mòn và rửa trôi đất đai Dựa theo tình hình khí hậu trên, nên thi công vào mùa khô nhằm đảm bảo tiến độ thi công đường không bị ảnh hưởng

1.4 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH

Địa hình tỉnh Bình Thuận chủ yếu là đồi núi thấp, đồng bằng ven biển nhỏ hẹp, địa hình hẹp ngang kéo dài theo hướng đông bắc-tây nam, phân hóa thành 4 dạng địa hình chính gồm đất cát và cồn cát ven biển, đồng bằng phù sa, vùng gò đồi, vùng núi thấp

1.5 TÌNH HÌNH ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN, VẬT LIỆU XÂY DỰNG TẠI CHỖ

Bình Thuận có 10 loại đất với 20 loại tổ hợp đât khác nhau, có kiểu rừng gỗ lá rộng, kiểu rừng rụng lá, kiểu rừng hỗn giao lá kim chiếm ưu thế, kiểu rừng hỗn giao và tre nứa thuần loại

Bình Thuận có hệ thống sông ngòi khá dày đặc với nhiều sông suối bắt đầu từ cao nguyên Di Linh (tỉnh Lâm Đông) chảy ra biển Tính chung các đoạn sông qua Bình Thuận có tổng chiều dài 663km, trong đố có một số sông lớn như: sông Cà Ty(76km), sông La Ngà(74km), sông Quao(63km)…

Địa chất khu vực tương đối tốt, có thể sử dụng để làm đất nền, đất đắp tuyến đường Tận dụng vận chuyển dọc và ngang kết hợp đào rãnh nhằm làm giảm khối lượng và dự toán công trình

1.6 TÌNH HÌNH LIÊN QUAN CỦA TUYẾN ĐƯỜNG VỚI CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ CẬN

Tuyến đường được xây dựng thiết kế mới qua địa hình đồi núi Các công trình giao thông khác như đường bộ và đường sắt không có ở khu vực này

Lưu lượng sông suối vị trí tuyến đi qua nhỏ, các công trình thủy điện, cấp thoát nước cách xa khu vực xây dựng

1.7 TÌNH HÌNH DÂN CƯ VÀ YÊU CẦU QUỐC PHÒNG

Dân cư khu vực chủ yếu tập trung ở hai đầu tuyến đường Các vị trí tuyến đi qua chủ yếu là đồi, rừng xen lẫn ít nhà cửa và các khu vực đất trồng trọt Vì vậy công tác giải phóng mặt bằng khá thuận lợi

Xem xét cấp phép đảm bảo về an ninh quốc phòng

1.8 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG

Xây dựng tuyến đường nằm trong mục tiêu phát triển cơ sở hạ tầng của tỉnh, đáp ứng nhu cầu đi lại cho nhân dân, giao thông vận chuyển hàng hóa được thông suốt Từ đó thu hút các dòng vốn đầu tư nhằm tạo điều kiện toàn khu vực phát triển mạnh kinh tế, văn hóa, xã hội và du lịch

CHƯƠNG 2 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT

2.1 SỐ LIỆU THIẾT Ế VÀ CẤP HẠNG Ỹ THUẬT

Tuyến đường xây dựng mới có số năm khai thác là 15 năm Các số liệu cơ bản như sau:

 Dự báo lưu lượng xe con qui đổi ở năm cuối thời hạn thiết kế:

Bảng 2.2 Bảng tính lưu lượng xe con quy đổi

Thành phần xe Phần

trăm

Số lượng xe năm đầu(xe/ngđ)

Số lượng xe năm cuối (xe/ngđ)

Hệ số quy đổi từ các loại xe ra xe con được lấy trong bảng 2, TCVN4054:2005

Lưu lượng xe con qui đổi dự báo ở năm cuối thời k khai thác: Nt = 5600 xcqđ/ngđ Theo TCVN 4054 – 2005, căn cứ vào chức năng và địa hình của tuyến đường đi qua ta

 Cấp III miền núi

Một số thông số kỹ thuật của tuyến đường dựa trên cấp hạng kỹ thuật : [4]4.1.2

Các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến được chọn theo loại xe có thành phần lưu thông cao nhất

là xe tải nặng 2 trục nhãn hiệu ( chiếm 37%)

F = 0.8 × B × H : đối với xe con hiện đại

F = 0.9 × B × H : đối với xe buýt và xe tải

 V=60km/h : vận tốc thiết kế

 f = 0.02 ứng với vận tốc thiết kế V=60km/h

Bảng 2.3 Bảng xác định độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức bám

Trong đó : - Dmax là nhân tố động lực ứng với từng loại xe (theo biểu đồ)

- fv : là hệ số sức cản lăn của mặt đường

fv = f0 (1 + 4,5.10-5.V2) Khi V= 60 Km/h thì f không thay đổi nhiều so với f0 nên có thể lấy f v = f 0 = 0.02

Bảng 2.4 Bảng xác định độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo

2.2.2 Tầ

2.2.2.1 Tầm nhìn hãm xe trước chướng ngại vật cố định S1

Tầm nhìn chướng ngại vật cố định là tầm nhìn để người lái xe thấy chướng ngại vật, hãm phanh dừng lại cách vật cố định một khoảng an toàn lat

S1 =

23.6 254( d ) at

V- vận tốc xe chạy (km/h)

K = 1.2 hệ số xét đến hiệu quả hãm phanh của xe con

d = 0.5 hệ số bám dọc trong điều kiện ẩm ướt với vận tốc V=60 km/h

f = 0.02 hệ số lực cản lăn

i : độ dốc đoạn đường xe thực hiện hãm phanh, lấy dấu (+) khi xe lên dốc, lấy dấu (-) khi xe xuống dốc, ở đây ta xét lúc xuống dốc bất lợi nhất nên độ dốc dọc s là i = imax = - 7%

 S1 =

2

53.6 254 (0.02 0.5 0.07)

Tầm nhìn để hai xe chạy ngược chiều mà hai tài xế cùng nhìn thấy nhau, cùng hãm phanh

và cùng dừng lại cách nhau một đoạn an toàn lat = 5m

Trong đó: Vi vận tốc các xe lúc vượt nhau (km/h)

k1 = 1.2 hệ số hãm phanh của xe con

lat = 5m khoảng cách an toàn

l4 = 3m chiều dài của xe con

Trong thiết kế sơ bộ, sử dụng giá trị được quy định trong TCVN 4054 – 2005, ta chọn

giá trị thiết kế S vx = 350m đối với tuyến cấp III miền núi có tốc độ thiết kế Vtk = 60km/h

n

i

g  

2.2.3.1 Bán kính giới hạn của đường cong bằng khi có siêu cao

Ta có: Rmin=

)(

127 (0.15 0.07)  = 128.85 (m)  Chọn Rmin = 128.8 (m)

Theo TCVN 4054-2005 : Ứng với Vtk= 60 Km/h ,Rmin = 125 (m) [4]5.3.1

Chọn R min = 130 m

2.2.3.2 Bán kính giới hạn của đường cong bằng khi không có siêu cao

Theo điều kiện an toàn khi đi vào đoạn cong (chống trượt ngang, lật ngang…), bán kính của đoạn cong phải đảm bảo lớn hơn:

2 0sc

min

n

VR

Theo (Bảng 11 [4]), bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao là 1500m

Vậy chọn bán kính tối thiểu của đường cong khi không có siêu cao: R = 1500m

2.2.3.3 Bán kính giới hạn của đường cong bằng khi đảm bảo tầm nhìn vào ban đêm

Thông thường góc phát sáng theo phương ngang của xe là nhỏ, khoảng 2o, và không xét trường hợp vượt xe vào ban đêm nên bán kính đường cong bằng tính như sau:

min

90 90 150

2149 2

l 0.052

2

Trong đó :

 l = 7.33 (m) :khoảng cách từ đầu xe đến trục sau của xe đối với xe phổ biến nhất được chọn là xe tải nặng

 V = Vtk = 60 Km/h

 R = Rmin = 130 (m)

 e w =

27.33 0.05 60

Ứng với R = Rmin = 130m và vận tốc thiết kế V = 60km/h thì chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất:

min,1

60

58.947.[ ] 47 0.6 130

2.2.5.2 Điều kiện 2: Đủ để bố trí đoạn nối siêu cao

Đoạn nối mở rộng của được thực hiện về phía lưng và phía bụng đường cong [4]5.4.3 Siêu cao được thực hiện bằng cách quay phần xe chạy ở phía lưng đường cong quanh tim đường để phần xe chạy có cùng một độ dốc, sau đó vẫn tiếp tục quay quanh tim đường tới lúc đạt độ dốc siêu cao

Đường có Vtk = 60km/h nên đoạn nối siêu cao được thực hiện trong đường cong chuyển tiếp Theo 22TCN 273 – 01, độ dốc phụ thêm tối đa cho phép do có bố trí siêu cao ip = 0.5%

Theo TCVN 4054 – 05, độ dốc siêu cao với R = 130m, Vtk = 60km/h là isc= 7% [4]5.5.4

Độ dốc ngang thiết kế in = 2 , chiều rộng mặt đường Bmd = 6m

Chênh lệch cao độ h tính như sau:

2.2.6 B tối thiểu ủ ƣ ứ

2.2.6.1 Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi

Rlồimin được xác định theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn trên mặt cắt dọc Đối với đường có vận tốc thiết kế là 60 km/h không có dải phân cách thì:

Rlôìm in =

2 2 18

S

h =

2150

8 1.0 = 2813m [2]-(4.10) Với S2 = 150m : chiều dài đảm bảo nhìn thấy xe ngược chiều (xem mục 2.2.2.2)

h1 = 1.0 m : chiều cao mắt người lái xe so với mặt đường

2.2.6.2 Bán kính giới hạn của đường cong đứng lõm

Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm cho cả tuyến đường theo 2 điều kiện sau đây:

2.2.6.2.1 Đảm bảo không gãy nhíp xe do lực ly tâm

Rlõmmin1=

][13

602

Trong đó : V= Vtk=60 km/h

[a] = 0.5 ÷ 0.7 m/s2 gia tốc ly tâm cho phép, chọn [a] = 0.5 m/s2

2.2.6.2.2 Bảo đảm tầm nhìn về ban đêm:

Rmin 2lõm =

2 1 1

2 2(0.61 75 )

Trong đó: S1 = 75m là tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định

hd = 0.61m là độ cao đèn xe ôtô so với mặt đường

 là góc chiếu sáng của đèn xe ôtô theo phương đứng, chọn  = 2o

Vậy bán kính giới hạn của đường cong đứng lõm Rlõmm in= max{ Rmin1lõm ; Rlõmmin 2} = 1466m Theo TCVN 4054 – 2005 thì Rlommin = 1000m trong trường hợp tối thiểu giới hạn và Rlommin = 1500m trong trường hợp tối thiểu thông thường

Do đó, tùy vào địa hình mà ta bố trí sao cho Rlõm ≥ 1500m để đảm bảo thuận lợi cho xe

 Lưu luợng xe thiết kế giờ cao điểm Ngcđ = 10%Nt = 0.15600 = 560 xe/ngđ

 z = 0.77 hệ số sử dụng năng lực thông hành với Vtt= 60 km/h và vùng đồi núi

 Nlth = 1000 xc/ngđ : không có dải phân cách, ôtô chạy chung với xe thô sơ

Theo TCVN 4054 – 2005, với vận tốc 60 km/h thì số làn xe là nlx = 2 làn

2.2.7.2 Bề rộng làn xe, bề rộng mặt đường

Bề rộng của một làn xe phụ thuộc vào kích thước xe, vận tốc xe chạy và vị trí của làn xe trên mặt đường, kích thước xe càng lớn thì chiều rộng của một làn xe càng lớn, xe kích thước càng lớn thì vận tốc xe càng nhỏ và ngược lại Vì vậy, khi tính bề rộng của làn xe chúng ta phải xét hai trường hợp xe con và xe tải:

Bi = i i

i i

a c

x y 2

Theo TCVN 4054 – 2005, đường cấp III miền núi với V = 60 km/h thì chiều rộng phần

xe chạy: B = 6m Bề rộng mặt đường trên đoạn th ng

Bmd = B + 2Blgc = 6 + 2×1.5 = 9m [4]4.1.2

Bề rộng mặt đường khi có siêu cao: Bmdsc = Bmd + = 9 + 2x0.5 = 10m

Bảng 2.5 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của tuyến đường STT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Tính toán TCVN Thiết kế

2

Tầm nhìn xe:

- Hãm xe trước chướng ngại vật cố định m 59.46 75 75

4 Chiều dài tối thiểu đường cong chuyển tiếp m 59.35 70 70

6 Bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi theo

2500 (4000)

2815 (4000)

7

Bán kính tối thiể ƣ ứng lõm theo

1000 (1500)

1470 (1500)

15 Chiều dài lớn nhất dốc dọc có imax 7% m - 500 500

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

3.1 QUY ĐỊNH CHUNG

3.1.1 Cấu t o

Cấu tạo áo đường mềm hoàn chỉnh gồm có tầng mặt và tầng móng, mỗi tầng có thể có

nhiều lớp

Tầng mặt ở trên chịu tác dụng trực tiếp của xe (lực th ng đứng và lực ngang) và tác

dụng của các nhân tố tự nhiên (nắng, mưa, nhiệt độ, ) Tầng mặt phải đủ bền trong suốt

thời k sử dụng, phải bằng ph ng, có đủ độ nhám, chống thấm nước, chống được biến

dạng dẻo ở nhiệt độ cao, chống được nứt, chống thấm bông bật, phải có khả năng chịu

bào mòn tốt và đảm bảo yêu cầu vệ sinh

3.1.2 Các yêu cầ ơ ản

Kết cấu áo đường được sử dụng vừa phải đảm bảo các yêu cầu kỹ 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 tính toán phải thiết kế sao

cho chiều dày các lớp là nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

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

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

3.1.3 Các thông số dùng trong thi t k k t cấ ư ng m m

Tải trọng trục tính toán và số trục xe tính toán

Trị số tính toán của môđun đàn hồi E, lực dính c và góc nội ma sát φ của các loại vật

liệu làm áo đường, cường độ chịu kéo uốn của lớp vật liệu (phụ lục C 22TCN 211-06)

Trị số tính toán của môđun đàn hồi E0, lực dính C và góc nội ma sát φ tương ứng với độ

ẩm tính toán bất lợi nhất của nền đất (độ ẩm tính toán bất lợi nhất được xác định tùy theo

loại hình gây ẩm của kết cấu áo đường (theo phụ lục B 22TCN 211-06)

3.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

3.2.1 Số liệ bài

- Tuyến đường cấp III, thiết kế mới ở vùng đồi núi với tốc độ Vtk = 60km/h

- Thời hạn thiết kế 15 năm

- Số làn xe: 2 làn

- Lưu lượng xe chạy ở năm đầu: N0 1200(xe/ng.đ)

- Mức tăng xe hằng năm: p = 4.5%

Số bánh của mỗi cụm bánh

ở trục sau

Khoảng cách giữa các trục sau (m)

thành phần xe phần trăm Số lượng xe năm đầu(xe/ngđ) Số lượng xe năm cuối (xe/ngđ) quy đổi hệ số

số xe con quy đổi

3.2.4 Trục xe tính toán tiêu chuẩn

Với đường ô tô các cấp thuộc mạng lưới chung, khi tính toán cường độ của kết cấu áo

đường theo 3 tiêu chuẩn nêu ở mục 3.1.2 trong 22TCN 211-06 thì tải trọng trục tính toán

tiêu chuẩn được quy định là trục đơn của ô tô có trọng lượng 100kN

Bảng 3.4 Các đặc trưng của trục tính toán tiêu chuẩn Tải trọng trục tính toán

tiêu chuẩn (kN)

p lực tính toán lên mặt đường p (Mpa)

Đường kính vệt bánh xe D

(cm)

3.2.5 Tính số trụ q ổi v trục tiêu chuẩn 100kN

Mục tiêu quy đổi ở đây là quy đổi số lần thông qua của tải trọng trục i về số lần thông

qua của tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn trên cơ sở tương đương về tác dụng phá hoại

đối với kết cấu áo đường

Theo 22TCN 211-06 điều 3.2.3 :

 Việc quy đổi phải được thực hiện đối với từng cụm trước và cụm sau của mỗi loại xe

khi nó chở đầy hàng

 Chỉ cần xét đến (tức là chỉ cần quy đổi) các trục có trọng lượng P ≥25kN, những trục

P <25kN thì mức độ phá hoại (độ võng) gây ra đối với kết cấu áo đường là không

đáng kể

 Khi khoảng cách 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 C1 xác định theo biểu

thức : C1= 1+1.2 (m-1)

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

đoạn đường tính toán trong một ngày đêm trên cả hai chiều:

0.44

1 2 1

.

k

i i

 C2 = 1.0 với các cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm 2 bánh)

 Ptt = 100 kN : tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn

 ni : số lần tác dụng của tải trọng trục i có trọng lượng trục Pi cần được quy đổi về tải

trọng trục tính toán tiêu chuẩn Trong trường hợp này, do không có loại xe nào có 2

trục trở lên cần tính toán riêng lẻ nên ta lấy ni là số xe lưu thông ở cuối thời k khai

3.3 THIẾT KẾ CẤU TẠO

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

đường là cấp III, ta chọn là cấp cao A1 (BTNC rải nóng)

3.3.1 Cấu t o các l p trong k t cấ ƣ ng

Theo yêu cầu kỹ thuật của áo đường cấp cao A1 và điều kiện thi công thực tế, ta chọn kết

cấu áo đường như sau :

3.3.1.1 Tầng mặt:

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

nhất danh định 12.5mm (BTNC 12.5)

 Tưới nhựa lỏng dính bám 2 lớp bê tông nhựa: Tưới nhũ tương nhữa CSS-1h khi thi

công áo đường trong mùa mưa (lớp móng dễ bị ẩm ướt) và chờ trong thời gian 4h sau khi

tưới, lượng tưới 0.6 lít/m2 [6]8.4.4.2

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

nhất danh định 19mm (BTNC 19)

 Tưới nhựa lỏng thấm bám giữa lớp BTNC và lớp CPDD (Tưới nhựa lỏng MC-70 khi

thi công áo đường, lượng tưới 1.2 lít/m2

[5]7.2.5) 3.3.1.2 Tầng móng:

Cấp phối đá dăm có cỡ hạt lớn nhất danh định 25mm, cỡ hạt lớn nhất 37.5mm theo

3.3.2 Đ ƣ ất n n tự nhiên

Theo các yêu cầu nêu ở mục 2.5 22TCN 211-06 :

Nền đất badan

 Module đàn hồi của BTNC lấy ở 3 nhiệt độ theo mục 3.1.5 22TCN 211-06

 Mudule đàn hồi của nền đất lấy theo bảng B3, mục B2, phụ lục B, 22TCN 211-06

 Mudule đàn hồi của đá dăm nước (CPĐD) và CPTN lấy theo bảng C2, mục C2,

3.4 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG PHẦN XE CHẠY

3.4.1 Tính toán theo tiêu chuẩ võ ồi cho phép

Vật liệu được kiểm tra theo độ võng đàn hồi ở 300C

Module đàn hồi chung của cả kết cấu áo đường phải thỏa điều kiện :

dv

E K E (công thức 3.4 trang 128, 22TCN 211-06) Trong đó : dv

cd

K : là hệ số dự trữ cường độ về độ võng Theo TCVN 8867:2011, mục 6.2.3 với đường thiết kế cấp III thì hệ số suất đảm bảo

K = 1.3 nên độ tin cậy thiết kế là 90% (sách CTGT 1, bảng 8-8, tr.231) với giả thuyết các

đại lượng tính toán tuân theo quy luật phân phối chuẩn Độ tin cậy ở đây là tỉ số diện tích

mặt đường không bị hư hỏng trong suốt thời hạn tính toán quy định của loại mặt đường

đó

Theo bảng 3-2 mục 3.4.2, 22TCN 211-06, độ tin cậy thiết kế là 90% K cd dv  1.1

Modun đàn hồi yêu cầu : lg 1TXTC

E   a b N (1) Với tải trọng trục 10T (100kN), dựa vào 22TCN 211-06 (bảng 3.4) ta có:

Theo TCVN 22TCN 211 – 06, trị số module đàn hồi tối thiểu đối với đường cấp

III tầng mặt cấp cao A1 là Emin = 140MPa < Eyc = 193.71 MPa

Module đàn hồi chung của cả kết cấu áo đường :

1.1 193.71 213.08

dv

E K E    MPa

3.4.2 X ịnh b dày tối thiểu l p BTN

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

vào khai thác trên 1 làn xe: Ne = 4.433×106 (TXTC/làn)

- Chọn cố 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 : h4 = 6.5cm , h3 = 7cm

- Cho trước trị số h2 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 h1 để đảm bảo

213.08( )

dv

E K E  MPa theo công thức :

- Xác định Gmin, từ đó suy ra chiều dày của lớp 1 và lớp 2 tương ứng

1

3 1 1 1

1

.1

i tb

h h E

E h h E E

0.12 1.114

E h

tbhc td

 Tính Module đàn hồi chung trên bề mặt của áo đường

Quy đổi từ hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp, rồi tiếp tục quy đổi hệ 2 lớp về hệ bán không gian

đàn hồi

Bảng 3.7 Xác định giá trị 1 cặp h1 và h2 điển hình Chiều dày

Xét đến hệ số điều chỉnh  do Etb tính theo công thức trên sai khác nhiều so với E của

phương pháp hệ bán không gian đàn hồi nhiều lớp :

       

Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 79.5cm có module đàn

hồi trung bình : E tbhc .E tb 1.24 244.17 302.27MPa

Tính Ech trên mặt của cả kết cấu :

302.27

o tbhc

2.41 33

 Tăng giá trị h2, giảm giá trị h1 và tiến hành tương tự ta có

Tra đơn giá xây dựng cơ bản 104/2006/QĐ-UBND

Bảng 3.8 Bảng xác định cặp h1 và h2 thỏa điều kiện mô đun đàn hồi yêu cầu

Bảng 3.10 Bảng giá thành xây dựng của tần móng dưới CPTN loại A (VNĐ/100m2)

Chiều dày Phân lớp Giá thành mỗi phân lớp G2 (VNĐ)

3.5 KIỂM TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG PHẦN XE CHẠY

3.5.1 Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu cắ ượ ất n n và l p CPTN

Vật liệu được kiểm tra chịu cắt trượt ở 300C, riêng lớp mặt được kiểm tra ở 600C

Theo mục 3.5.1 22TCN 211-06 thì để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo cục bộ

trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính, cấu tạo kết cấu áo đường phải thỏa điều kiện

sau: tt

cd

C K

  

 τax (Mpa) : ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây ra

trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính

 τav (Mpa) : ứng suất cắt hoạt động do trong lượng bản thân các lớp vật liệu nằm

trên nó gây ra cũng tại điểm đang xét

 Ctt (Mpa) : lực dính tính toán của đất nền hoặc các lớp vật liệu kém dính ở trạng

thái độ ẩm độ chặt tính toán

 tr

cd

K : hệ số cường độ chịu cắt trượt tùy vào cường độ thiết kế Theo bảng 3-7 trong

22TCN 211-06, với độ tin cậy là 90% thì tr 0.94

Bảng 3.13 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp Chiều dày

tbhc

E E

τ

τ = × p = 0.01367 × 0.6 = 0.0082 MPap

3.5.1.1.2 Tính ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân :

 φ : góc nội ma sát của nền đất bazan

 h : chiều dày lớp vật liệu nằm trên nền đất bazan

 C : lực dính của đất nền

 K 1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt của đất hay vật liệu kém dính

khi chúng chịu tải trọng động hay dao động Với kết cấu áo đường phần xe chạy lấy K1 =

0.6 (theo điều 3.5.4 trong 22TCN 211-06)

 K 2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu Hệ số

này phụ thuộc vào số trục xe quy đổi mà kết cấu chịu đựng trong một ngày đêm

1TXTC LX 1082

N  (TXTC/ngđ/làn) K2 = 0.65

 K 3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hay chất kém kết dính

trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử Hệ số này phụ

thuộc vào loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường Đất nền là bazan nên K3=1.5

(theo điều 3.5.4 trong 22TCN 211-06)

tt c

3.5.1.2 Kiểm tra ứng suất cắt trong lớp CPTN

3.5.1.2.1 Tính ứng suất cắt hoạt động lớn nhất :

Hình 3.4 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp để kiểm toán lớp CPTN

Bảng 3.14 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp

Xét đến hệ số điều chỉnh  do Etb tính theo công thức trên sai khác nhiều so với E của

phương pháp hệ bán không gian đàn hồi nhiều lớp : Do H = 37.5 = 1 14 < 2

Sau khi quy đổi 3 lớp về 1 lớp, Etbhc >Eimax=300 MPa nên:

 Tính lại Etb bằng công thức bình quân giai quyền :

hc tb

Eo

H1; E1

H2; E2

H3; E3H4; E4 D

Ehc,m

3 11

1 3

51 0.255 200

τ

τ = × p = 0.03786 × 0.6 = 0.0227 MPa

p

3.5.1.2.2 Tính ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân của các lớp vật liệu

nằm trên lớp cấp phối thiên nhiên:

 K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt của đất hay vật liệu kém dính

khi chúng chịu tải trọng động hay dao động Với kết cấu áo đường phần xe chạy lấy K1 =

0.6 (theo điều 3.5.4 trong 22TCN 211-06)

 K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu Hệ

số này phụ thuộc vào số trục xe quy đổi mà kết cấu chịu đựng trong một ngày đêm

1TXTC 1082

LX

N  (TXTC/ngđ/làn) K2 = 0.65

 K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hay chất kém kết dính

trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử Hệ số này phụ

thuộc vào loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường Đất nền là á sét nên K3=1.5

(theo điều 3.5.4 trong 22TCN 211-06)

tt c

C

MPa

Vậy lớp cấp phối thiên nhiên thỏa mãn điều kiện không trượt

3.5.2 Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn l p BTN

Vật liệu được kiểm tra ứng suất kéo uốn ở 150C

Theo điều 3.6.1 trong 22TCN 211-06, kết cấu được xem là đủ cường độ chịu kéo uốn

khi thỏa mãn điều kiện sau :

ku tt

ku ku cd

RK

 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

 p=0.6 MPa : áp lực của tải trọng trục tính toán

 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 Khi kiểm tra với cụm bánh đôi (trường

hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) thì lấy kb=0.85

 ̅̅̅̅̅ : ứng suất kéo uốn đơn vị

3.5.2.1 Kiểm tra ở đáy lớp BTNC19

3.5.2.1.1 Tính ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất tại đáy kết cấu áo đường

Hình 3.5 Minh họa biểu đồ ứng suất kéo uốn ở đáy lớp BTN

- Quy đổi 2 lớp mặt BTN thành 1 lớp có modun đàn hồi tương đương:

Bảng 3.15 Quy đổi 2 lớp BTN về một lớp có cùng Module đàn hồi

Xét đến hệ số điều chỉnh  do Etb tính theo công thức trên sai khác nhiều so với E của

phương pháp hệ bán không gian đàn hồi nhiều lớp :

Do H 60 1.82 2

D  33   nên:  1.20

Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 60cm có module đàn

hồi trung bình : Etbhc  .Etb 1.20 228.10 274.03MPa

+ Tính Ech,m:

Etbhc

p

H3+H4

D p