Mặt đường Bê tông cốt thép liên tục

Mặt đường Bê tông cốt thép liên tục

MÆT ®­êng bª t«ng cèt thÐp liªn tôc

Sơ đồ Các công nghệ móng / mặt đường ô tô

Vân đề khe nối trong

cấu trúc & khai

thác mặt đư

ờng btxm

MÆt ®­êng bª t«ng xi m¨ng

m¨t ®­êng btxm cèt thÐp liªn tôc

Phần 1: Đặt vấn đề

Mặt đường BTXM cốt thép liên tục được xây dựng đầu tiên ở Mỹ năm 1930 và phát triển mạnh năm 1960 Hiện nay, công nghệ xây dựng mặt đường BTXM ít mối nối được áp dụng khá phổ biến ở nhiều nước

Những năm gần đây ở nước ta, loại mặt đường BTXM phân tấm (JCP) đã được sử dụng nhiều trên các Quốc lộ như : QL1A, QL3, QL18, QL12A, Đường Hồ Chí Minh, QL6 Mặt đường BTXM phân …

tấm vẫn tồn tại những khe nối ngang ảnh hưởng lớn đến mực độ êm thuận khi xe chạy ở tốc độ cao Việc nghiên cứu và phát triển xây dựng mặt đường BTXM sử dụng ít khe hoặc bỏ khe nối là cần thiết ở VN.

Công nghệ mặt đường BTXM cốt thép liên tục có ưu điểm vừa giảm hoặc bỏ được khe nối ngang nhưng lại có công nghệ thi công thuận tiện, đơn giản, dễ kiểm soát chất lượng là một hương nghiên …

cứu phát triển ở nước ta.

Phần 2: Giới thiệu về mặt đường BTCT lt

Cốt thép được bố trí liên tục

suốt chiều dài đường không phải

để chịu kéo uốn do tải trọng bánh

xe và do nhiệt độ gây ra mà chỉ để

hạn chế việc phát sinh số lượng

khe nứt và hạn chế việc mở rộng

khe nứt nhằm không cho nước

thấm qua khe nứt và bảo đảm mặt

đường khai thác bình thường Do

Phần 2: Giới thiệu về mặt đường BTCT lt

Ưu điểm chính của loại mặt đường BTXM cốt thép liên

tục là hoàn toàn bỏ khe nối ngang, không cần lớp cách ly.

II.2 ưu, nhược điểm

II.3 Phạm vi sử dụng

Vì không có khe nối nên mặt đường có độ bằng phẳng cao, thường sử dụng để làm mặt đường cao tốc và đường cấp cao.

PhÇn 2: Giíi thiÖu vÒ mÆt ®­êng BTCTlt

- BÒ réng khe nøt kh«ng ®­îc qu¸ 0,04 inch (1,0 mm); (nhiÒu n­

íc yªu cÇu kh«ng qu¸ 0,2 - 0,5 mm

)

Theo AASHTO, tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ xuÊt hiÖn khe nøt ngang

cho phÐp ph¶i khèng chÕ theo c¸c

tiªu chuÈn sau:

- Kho¶ng c¸ch khe nøt ph¶i n»m trong kho¶ng 3,5-8,0 feets

Phần 3: chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

III.1 Chiều dầy tấm

Nhìn chung bề dày tấm bằng với chiều dày của mặt

đường BTXM mối nối thông

thường Tính toán thiết kế tư

ơng tự như mặt đường

BTXM có mối nối thông thư

ờng.

Đất nền đường Móng đường

Cấu tạo chung kết cấu

Phần 3: chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

II.2.1 Cốt thép dọc:

Lượng cốt thép dọc thường từ 0.5%-0.7% diện tích tiết diện mặt đường BTXM, để khống chế phát sinh các vết nứt ngang cách nhau trong khoảng từ 1m đến 2,5m (3,5 – 8 feet) Theo các báo cáo tổng hợp của Mỹ cũng như các nước Châu Âu đã sử dụng loại mặt đường BTXM cốt thép liên tục thì hàm lượng cốt thép dọc không nên dưới 0.6% diện tích tiết diện BTXM Cốt thép dọc có thể được bố trí ít hơn ở những vị trí mà theo kinh nghiệm cho thấy có thể đảm bảo được yêu cầu Tại những vùng có nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình hàng tháng nhỏ nhất là -12o C ( 10o F) hay nhỏ hơn nữa thì cần lượng cốt thép dọc là 0,7%

III.2 Cốt thép

Phần 3: chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

Cốt thép phải là cốt thép có gờ tuân theo tiêu chuẩn AASHTO, theo những chỉ dẫn kỹ thuật ở phần I: M31, M42 hoặc M53 Khả năng chịu kéo của thép phải theo yêu cầu Hiệp hội thí nghiệm và vật liệu của Mỹ (ASTM),

đạt cấp 60 Khoảng cách cốt thép dọc không nhỏ hơn 10cm hay 5/2 lần đường kính cốt liệu hạt lớn nhất và không lớn hơn 23cm

Cốt thép nên được đặt khoảng 1/3 – 1/2 chiều dày mặt đường tính từ mặt đường xuống Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần thiết tối thiểu là 1.5- 5

cm Với những mặt đường có chiều dày lớn hơn 28cm, một số nước đã bắt

đầu thử nghiệm sử dụng 2 lớp cốt thép dọc, loại mặt đường này có thời gian

sử dụng chưa đủ để có thể đánh giá được hiệu quả của nó Do đó, công nghệ này mới chỉ mang tính chất thử nghiệm

chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

Theo hướng dẫn thiết AASHTO 1993, hàm lượng thép dọc phải đảm bảo

3 điều kiện sau:         

- Khoảng cách các vết nứt (X) có công thức sau

79 , 1 6

, 4 20

, 5

19 , 2 15

, 1 7

6

) 1000 1

(

* )

1 (

*

) 1000

1 (

) 1

(

*

) 2

1 (

*

) 1000

1 ( 32 , 1

Z P

+ +

+

Φ + +

4

19 2 53

6

) 1

(

*

) 1000

1 (

) 1

(

*

) 1000

1 ( 00932

0

P

f CW

w

t

+ +

Φ + +

chØ dÉn thiÕt kÕ mÆt ®­êng BTCTlt

  - øng suÊt cña cèt thÐp (σs):

74 2 494

0 14

3

09 4 425

0

) 1 (

* )

* 1000 1

(

* ) 1000 1

(

) 1000 1

(

* )

100 1

(

* 300 47

P z

f DT

w

t D

s

+ +

σw : øng suÊt do t¶i träng b¸nh xe

chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

.2 Cốt thép ngang:

Lượng cốt thép ngang thường bằng 1/5-1/8 lượng cốt thép dọc Khoảng cách cốt thép ngang không nên nhỏ hơn 90cm không lớn hơn 150cm (36-60 inchs) Nếu bố trí cốt thép ngang, thì nên chọn loại φ12, φ14, φ16, cốt thép ngang cũng nên là thép có gờ tuân theo những quy trình như đã đề cập đối với cốt thép dọc

Mặc dù có thể bỏ qua các cốt thép ngang, nhưng chúng lại có thể làm giảm được sự mở rộng của các vết nứt dọc và do đó giảm được nguy cơ bê tông bị phá huỷ Khi sử dụng cốt thép ngang, có thể sử dụng công thức sau

để xác định số lượng cốt thép ngang cần thiết:

Phần 3: chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

Với mặt đường BTXMCT liên tục, nói chung là không cần sử dụng cốt thép bọc chất chống gỉ Tuy nhiên ở những vùng thép bị gỉ nghiêm trọng do tác dụng mạnh của các loại muối thì nên dùng cốt thép chống gỉ Khi đó, nên tăng thép liên kết lên 15% để tăng khả năng liên kết giữa bê tông và cốt thép

Khi nối cốt thép dọc, đoạn nối chồng bằng ít nhất 25 lần đường kính thanh, trong đó kiểu nối thường là nối đan chéo hoặc là xếp nghiêng Nếu nối kiểu đan chéo, không quá 1/3 số thanh được xếp trên mặt phẳng nằm ngang và khoảng cách nhỏ nhất giữa các thanh đan nên là 4 feet

Cần có chi tiết bố trí cốt thép hoặc những chỉ dẫn kỹ thuật cụ thể để

đảm bảo đủ cốt thép tại những điểm không liên tục như các khe dừng thi công, khe chuyển tiếp v.v

chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

  - Hàm lượng cốt thép ngang cần thiết :

Trong đó:

Pt: Cốt thép ngang %Ws: Tổng chiều rộng mặt đường( ft)F: Hệ số ma sát nền

Fs: ứng suất làm việc cho phép của thép, Psi

Có thể sử dụng phương trình sau để tính khoảng cách cần thiết giữa các cốt thép ngang

100

.

2

.

s

s t

f

F W

+ D: BÒ dµy tÊm

100

D P

A Y

t s

=

đường và ngăn việc hình thành các rãnh tụ

Các lớp móng có khả năng chống lại được sự xói mòn dưới tác dụng của áp lực nước lớn sẽ hạn chế được sự biến dạng của mặt đường dưới tác dụng của tải trọng xe chạy

Mặt đường trên những lớp móng được gia cố hoặc móng bằng đá dăm nhìn chung là tốt hơn so với mặt đường đặt trên lớp móng sỏi không được gia cố

3.  Các lớp móng đường

chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

Không nên thi công các Mặt đường BTXMCT liên tục trên những nền

đất bị biến dạng do dãn nở, băng giá hoặc vùng đất lún

Cần đặt mặt đường BTXMCT liên tục lên trên những nền đồng nhất, và

chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

Các khe nối chuyển tiếp: Các biện pháp xử lý khe nối chuyển tiếp thông dụng là dùng dầm thép cánh rộng để định hướng chuyển động và dầm neo để khống chế sự chuyển động của tấm mặt đường Bảnvẽ

a.      Sử dụng dầm thép để định hướng chuyển động:

5 Các khe nối

Phần 3: chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

b.  .Hệ dầm neo:

Được sử dụng cho mối nối chuyển tiếp, thường gồm từ 3 đến 5 dầm ngang hình chữ nhật bằng bê tông kiên cố Các dầm này được ngàm vào nền đường trước khi thi công phần mặt đường Mối nối kiểu này phụ thuộc vào sức kháng bị động của đất nền, do đó mối nối này không hiệu quả đối khi sử dụng tại vùng đất cố kết Bản vẽ QL12A

III.5 Các khe nối

Phần 3: chỉ dẫn thiết kế mặt đường BTCTlt

III.5 Các khe nối

•Mối nối ngừng thi công: cần đặt các tấm ván khuôn ngang qua mặt đư

ờng sao cho cốt thép dọc vẫn được liên tục qua khe nối Cốt thép dọc qua khe nối phải tăng ít nhất là 1/3 lần bằng cách bố trí các thanh chịu cắt cùng kích cỡ và dài 1m giữa các cốt thép dọc Picture QL12A

•Nên sử dụng mặt đường BTXM phân tấm cho đoạn chuyển tiếp, làn phụ

và phần vai đường của mặt đường BTXM cốt thép liên tục và liên kết dọc với mặt đường sẽ tốt hơn

• Việc sử dụng mặt đường BTXM phân tấm làm đoạn chuyển tiếp sẽ

định hướng được sự chuyển động và giảm nguy cơ phá hoại đối với mặt đường BTXMCT liên tục tại đoạn đầu đoạn chuyển tiếp

III.6 Đoạn BTXM chuyển tiếp, làn phụ và vai đường

Phần 4: ứNG DụNG THí ĐIểM ở VIệT NAM

Viện KHCN GTVT đã tiến hành áp dụng thí điểm lần đầu tiên vào tháng 4/2003 trên QL12A Quảng Bình với chiều dài đoạn thí điểm là 1km (Km26+600-Km27+600) Hiện nay đang tiến hành thiết kế KT-TC phần mặt

đường tại 02 trạm thu phí trên QL18 sử dụng mặt đường BTXM cốt thép liên tục

1 Kết cấu mặt đường đã ứng dụng trên QL12A

•Các thông số chính sử dụng tính toán+ Tải trọng trục tính toán : 8,2 tấn;

+ Thời gian khai thác : 30 năm;

+ Cường độ chịu nén của BTXM : 350 daN/cm2 (5000psi);

+ Cường độ kéo uốn của BTXM : 45 daN / cm2;

+ Độ chênh nhiệt độ là : 25oC (77o F)

PhÇn 4: øNG DôNG THÝ §IÓM ë VIÖT NAM

Phần 4: ứNG DụNG THí ĐIểM ở VIệT NAM

Mặt bằng bố trí các vị trí khe chuyển tiếp

- Bố trí hai đoạn chuyển tiếp BTCT phân tấm:20m (4tấm BTCT)

- Bố trí mỗi tấm dài 240m một đầu dùng hệ dầm, đầu dùng khe giãn đặc biệt

Phần 5: Kết luận

•Mặt đường BTXM cốt thép liên tục hiện nay tuy đã và đang được sử dụng phổ biến cho đường cấp cao ở các nước trên thế giới, nhưng đối với Việt Nam thì loại mặt đường này vẫn còn mới mẻ Việc nghiên cứu, thí

điểm nhằm xây dựng một tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế cho loại mặt đường này là cần thiết

•Viện KH&CN- GTVT dựa trên cơ sở nghiên cứu, những báo cáo tổng kết đánh giá, quy trình quy phạm về thiết kế xây dựng mặt đường BTXM cốt thép của các nước đã sử dụng loại mặt đường BTXM cốt thép liên tục và

đặc biệt là các kết quả nghiên cứu ứng dụng thí điểm loại mặt đường này trên QL12A và 02 trạm thu phí trên QL18 sắp tới, sẽ tiến đến xây dựng hoàn thiện Quy trình thiết kế mặt đường BTXM cốt thép liên tục trình Bộ GTVT phê duyệt

Khe däc

6000 1600

500

DÇm neo

800 800

h×nh ¶nh vÒ c«ng t¸c thÝ ®iÓm (mü) Back

Cấu tạo khe chuyển tiếp back

Lớp móng

Lớp móng

mặt đường BTxm íT MốI NốI m350

Mặt đường BTCT liên tục (CRCP)

Lớp móng

Khe dãn rộng 25mm

10 25 3000

171

chi tiết 2

tl: X 1/4 - Y 1/2

Chèn matis Dầm thép chữ I 356x171x6.7, l=3500

Dầm thép chữ I 356x171x6.7, l=3500

171 10

Sắt góc Miếng đệm chống dính

Mặt đường BTCT liên tục (CRCP)

Mặt đường BTCT liên tục (CRCP)

Miếng đệm chống dính

Đệm gỗ dày 25mm Sắt góc

25

25

Đệm gỗ dày 25mm Miếng đệm chống dính Sắt góc

Đệm gỗ dày 25mm Miếng đệm chống dính

Chèn matis

Chèn matis

Sắt góc

25

h×nh ¶nh vª c«ng t¸c thÝ ®iÓm (QL12A)

hình ảnh về công tác thí điểm (QL12A) Back

Hình 18 : Khe thi công trước khi đổ bê tông

hình ảnh về công tác thí điểm (QL12A)

Hình 19 : Khe thi công sau khi đổ bê tông

h×nh ¶nh vÒ c«ng t¸c thÝ ®iÓm (mü)