Bài giảng Thiết kế đường ô tô: Chương 5

Bài giảng Thiết kế đường ô tô: Chương 5 trình bày các nội dung chính sau: Thiết kế kết cấu áo đường, thiết kế áo đường mềm, thiết kế áo đường cứng. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết của bài giảng.

Trang 1

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.1 Khái niệm

 Mặt đường là phần bề rộng xe chạy, được xây dựng trên

nền đường bằng nhiều tầng lớp vật liệu có độ cứng và

cường độ lớn hơn so với đất nền đường

 Kết cấu áo đường mềm (hay gọi là áo đường mềm) gồm có

tầng mặt làm bằng các vật liệu hạt hoặc các vật liệu hạt có

trộn nhựa hay tưới nhựa và tầng móng làm bằng các loại

vật liệu khác nhau đặt trực tiếp trên khu vực tác dụng của

nền đường hoặc trên lớp đáy móng

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 193

5.1.2 Cấu tạo kết cấu nền áo đường

5.1.3 Yêu cầu đối với kết cấu áo đường mềm và phần lề

đường có gia cố

 Yêu cầu cơ bản:

 Trong suốt thời kỳ sử dụng (theo thời hạn thiết kế) áo

đường phải có đủ cường độ và duy trì được cường độ để

hạn chế tối đa phá hoại của xe cộ và các yếu tố môi

trường tư nhiên Cụ thể là hạn chế các hiện tượng tích

lũy biến dạng tạo ra vệt hằn lún bánh xe trên mặt, hạn

chế nứt nẻ, bào mòn và bong tróc bề mặt, hạn chế nguồn

ẩm xâm nhập vào các lớp kết cấu và khu vực tác dụng

của nền đường

 Bề mặt kết cấu áo đường (KCAĐ) mềm phải đảm bảo

bằng phẳng, đủ nhám, dễ thoát nước mặt và ít gây bụi để

đáp ứng yêu cầu giao thông an toàn, êm thuận

Trang 2

 Yêu cầu về độ bằng phẳng

 Xác định chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI theo TCVN 8865:2011

 Ngoài ra có thể xác định độ bằng phẳng bằng thước dài 3m

theo TCVN 8864:2011

 Yêu cầu về độ nhám

 Xác định độ nhám mặt đường bằng phương pháp rắc cát

theo TCVN 8866:2011

 Yêu cầu về độ lún cho phép của KCAĐ

Trang 3

5.1.4 Đặc điểm chịu lực của KCAĐ

 Lực ngang (lực hãm, lực kéo, lực đẩy

ngang) chủ yếu tác dụng trên phần mặt của

áo đường mà không truyền sâu xuống các

lớp phía dưới nên chỉ gây trạng thái ứng

suất (sx) ở các lớp trên cùng của kết cấu áo

đường, làm cho vật liệu tại đó bị xô trượt,

bong bật, bào mòn dẫn đến phá hoại Do

vậy vật liệu làm tầng mặt phải có khả năng

chống lại lực đẩy ngang (chống trượt)

 Lực thẳng đứng: trái lại thì lực đứng truyền

xuống khá sâu cho mãi tới nền đất Như vậy

về mặt chịu lực kết cấu áo đường cần có

nhiều lớp, và để kinh tế thì cấu tạo các lớp

có chất lượng vật liệu giảm dần từ trên

xuống cho phù hợp với quy luật phân bố

ứng suất thẳng đứng (sz)

Hình 1: Sơ đồ phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường theo chiều sâu

P : tải trọng bánh xe

s x : ứng suất do lực ngang

s z : ứng suất do lực thẳng đứng

5.1.5 Cấu tạo mặt đường

 Kết cấu mặt đường có thể gồm tầng mặt và tầng móng, mỗi

tầng có thể gồm nhiều lớp:

 Tầng mặt ở trên: Chịu tác dụng trực tiếp của xe chạy

 Tầng móng ở dưới: Có tác dụng phân bố ứng suất do tải

trọng xe xuống nền đường

Đáy áo đường

Độ chặt

=

g ktt : Khối lượng thể tích khô thực tế tại hiện trường, thông thường được xác định theo thí nghiệm rót cát (22TCN 346-06)

g kmax : Khối lượng thể tích khô lớn nhất xác định theo thí nghiệm đầm nén trong phòng (22TCN 333-06)

Trang 4

5.1.6 Phân loại mặt đường

 Phân loại theo tính chất cơ học.

 Mặt đường cứng: Là kết cấu có độ cứng rất lớn, cường

độ chống biến dạng (môđun đàn hồi) lớn so với đất nền

có khả năng chịu uốn lớn, do đó mặt đường cứng làm

việc theo nguyên lý tấm trên nền đàn hồi và phân bố áp

lực của tải trọng xe chạy xuống nền đất trên một diện tích

rộng khiến cho nền đất ít tham gia chịu tải ( mặt đường

bêtông ximăng )

 Mặt đường mềm: Là kết cấu với các tầng, lớp đều có khả

năng chịu uốn nhỏ dưới tác dụng của tải trọng xe chạy

chỉ chịu nén và chịu cắt trượt là chủ yếu Ngoài ra, cường

độ và khả năng chống biến dạng của nó có thể phụ thuộc

vào sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm

 Phân loại theo tầng mặt: có 4 loại

Trang 5

 Tầng mặt đường cấp cao A1:

 Là loại kết cấu áo đường đáp ứng yêu cầu xe chạy

không xuất hiện biến dạng dư, (áo đường chỉ làm

việc trong giai đoạn đàn hồi), mức độ dự trữ cường độ

cao Mức độ an toàn xe chạy cao, tốc độ xe chạy lớn

 Tuổi thọ áo đường cao : từ 15-25 năm

 Thường dùng cho với các tuyến đường có tốc độ thiết kế

V > 60km/h

 Vật liệu làm mặt đường cấp cao A1 : là bê tông nhựa

chặt (BTNC) loại I Theo TCVN 8819-2011 Mặt đường bê

tông nhựa nóng – Yêu cầu thi công và nghiệm thu

 Đáp ứng điều kiện xe chạy không xuất hiện biến dạng dư, vật liệu

làm việc trong giai đoạn đàn hồi nhưng mức độ dự trữ cường độ nhỏ

hơn áo đường cấp cao chủ yếu A1 Lưu lượng xe chạy không cao

chi phí duy tu bảo dường thường xuyên lớn hơn cấp cao A1

 Tuổi thọ của mặt đường cấp cao A2 từ 8 - 12 năm

 Áp dụng với các tuyến đường có tốc độ thiết kế V< 60km/h

 Các loại vật liệu làm mặt đường cấp cao A2 :

Trang 6

 Tầng mặt đường cấp thấp B1:

 Đáp ứng yêu cầu lưu lượng xe chạy thấp, tốc độ xe chạy

không cao, chi phí duy tu sửa chữa, bảo dưỡng lớn

 Tuổi thọ từ (3 – 5) năm

 Áp dụng với các tuyến đường có tốc độ thiết kế V< 40 km/h

 Các loại vật liệu làm mặt đường cấp thấp B1 :

•Cấp phối đá dăm theo TCVN 8859-2011

•Đá dăm nước (Đá dăm Macadam) theo TCVN 9504:2012

•Cấp phối thiên nhiên theo TCVN 8857:2011

Với điều kiện phía trên chúng phải có lớp bảo vệ rời rạc được

thường xuyên duy tu bảo dưỡng

 Tầng mặt đường cấp thấp B2:

 Tầng mặt đường cấp thấp B2 có lớp mặt trên là Đất cải

thiện hay bằng đất, đá tại chỗ gia cố hoặc phế thải công

nghiệp gia cố chất liên kết vô cơ với điều kiện là phía trên

chúng phải có lớp hao mòn và lớp bảo vệ được duy tu

bảo dưỡng thường xuyên

 Cho phép xuất hiện biến dạng dư, lưu lượng xe chạy rất

thấp, sinh bụi nhiều

 Tuổi thọ mặt đường không cao (từ 1 - 3 năm)

 Áp dụng với mặt đường giao thông nông thôn (GTNT)

hoặc đường tạm

Trang 7

5.1.7 Nội dung tính toán kết cấu áo đường mềm

5.1.7.1 Đặc điểm của tải trọng xe tác dụng lên mặt đường

 Tải trọng tác dụng lên mặt đường lớn hay nhỏ phụ thuộc vào

trọng lượng của trục sau ôtô

 Các xe tải nói chung thường có trọng lượng trục sau chiếm

(0,65  0,7) trọng lượng toàn bộ của xe

 Điều kiện của bánh xe tác dụng lên mặt đường phụ thuộc

vào tính chất cơ học của bánh xe

 Kích thước và độ cứng của lốp là nhân tố quan trọng quyết

định vệt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường

 Vệt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường trên thực tế đo được

là hình elip Để tiện tính toán áp lực bánh xe lên mặt đường và

tiện mô phỏng thực nghiệm đo ép cường độ mặt đường người

ta xem vệt tiếp xúc đó gần đúng là một hình tròn

 Tải trọng ôtô tác dụng lên mặt đường trong một khoảng thời

gian tương đối ngắn gọi là tải trọng tức thời và lặp đi lặp lại

nhiều lần qua một điểm gọi là tải trọng trùng phục

 Tải trọng ôtô tác dụng lên mặt đường là tải trọng động và

không đồng đều (xe lớn, xe nhỏ)

 Các hiện tượng phá hoại KCAĐ mềm

Hình 5.1: Các hiện tượng phá hoại KCAĐ mềm ở trạng thái giới hạn

dưới tác dụng của tải trọng xe chạy

Trang 8

5.1.7.2 Các tiêu chuẩn cường độ

 Nội dung tính toán chính của KCAĐ là tính toán kiểm tra 3 tiêu

chuẩn cường độ sau đây:

 Kiểm toán ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vât liệu

chịu cắt trượt kém để không xảy ra biến dạng dẻo;

 Kiểm toán ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy các lớp vật

liệu liền khối để hạn chế phát sinh vết nứt dẫn tới phá hoại

lớp đó;

 Kiểm toán độ võng đàn hồi thông qua khả năng chống biến

dạng biểu thị bằng trị số mô đun đàn hồi Echcủa kết cấu

nền áo đường so với trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc

Tiêu chuẩn này nhằm hạn chế hiện tượng mỏi cho KCAĐ

5.1.7.3 Tải trọng tính toán tiêu chuẩn

 Khi tính toán cường độ, tải trọng tính toán tiêu chuẩn được

quy định là trục đơn của ôtô có tải trọng trục là:

 10T đối với tất cả các loại áo đường mềm thuộc mạng

lưới chung, đường đô thị cấp khu vực trở xuống;

 12T đối với áo đường trục chính đô thị, loại đường cao

tốc, đường công nghiệp, đường trục chính toàn thành

5.1.7.3 Tải trọng tính toán tiêu chuẩn

 Trên những đường có các loại xe khác biệt nhiều so với loại

xe tiêu chuẩn ở bảng 3-1 thì áo đường phải tính toán theo

tải trọng của loại xe nặng nhất (đường vùng mỏ, đường

công nghiệp)  Tự cân đo để xác định p và D của vệt bánh

xe ứng với trục đơn nặng nhất để làm thông số tính toán

 Nếu tải trọng loại xe nặng nhất không vượt quá tải trọng tính

toán tiêu chuẩn 20% và số lượng của chúng chiếm dưới 5%

số xe tải và xe buýt chạy trên đường thì vẫn cho phép tính

toán theo tải trọng tiêu chuẩn

Trang 9

5.1.7.4 Quy đổi về tải trọng tính toán tiêu chuẩn

 Mục tiêu quy đổi là quy đổi số lần thông qua của các loại tải trọng trục i

về số lần thông qua của tải trọng trục tính toán trên cơ sở tương

đương về tác dụng phá hoại đối với KCAD

 Việc quy đổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm

trục sau của mỗi loại xe khi nó chở đầy hang với quy định sau:

 Cụm trục có thể gồm m trục có trọng lượng mỗi trục như nhau với

các cụm bánh đơn hoặc cụm bánh đôi (m=1,2,3);

 Chỉ cần quy đổi các trục có trọng lượng từ 25kN trở lên

 Bất kể loại xe gì khi khoảng cách giữa các trục ≥3m thì việc quy đổi

thực hiện riêng rẽ đối với từng trục

 Khi khoảng cách giữa các trục <3m (giữa các trục và cụm trục) thì

quy đổi gộp m trục có trọng lượng bằng nhau như một trục với việc

xét đến hệ số trục C1như quy định

 Số trục xe quy đổi về tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn

N - là tổng số trục xe quy đổi từ k 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 (trục/ngày đêm);

n i - là số lần tác dụng của loại tải trọng trục i có trọng lượng trục P I cần

được quy đổi về tải trọng trục tính toán Ptt

C 1 - là hệ số số trục được xác định theo biểu thức :

C1=1+1,2 (m-1) Với m là số trục của cụm trục i.

C 2 - là hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong 1 cụm bánh: với các

cụm bánh chỉ có 1 bánh thì lấy C2= 6,4; với các cụm bánh đôi (1 cụm

bánh gồm 2 bánh) thì lấy C2= 1,0; với cụm bánh có 4 bánh C2= 0,38.

4 2 1

1

, ) (

.

tt

I i k

P n C C



 Số trục xe tính toán (Ntt) là tổng số trục xe đã được quy đổi về xe

tính toán tiêu chuẩn sẽ thông qua mặt cắt ngang đoạn đường thiết

kế trong 1 ngày đêm trên làn xe chịu tải lớn nhất vào thời kỳ bất

lợi nhất ở cuối thời hạn thiết kế

 Ntk là tổng số trục xe quy đổi từ k loại xe khác nhau về trục xe

tính toán trong 1 ngày đêm trên cả 2 chiều xe chạy ở năm cuối

thời hạn thiết kế

 Hệ số f1là hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe

Trang 10

 Hệ số f1của các làn xe trên phần xe chạy xác định như sau:

 Ở chỗ nút giao nhau và chỗ vào nút, kết cấu áo đường trong

phạm vi chuyển làn phải được tính với hệ số f1=0.5 của tổng

số trục xe quy đổi sẽ qua nút

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

 Trong trường hợp dự báo được tỷ lệ tăng trưởng giao thông

bình quân năm q

Trong đó

N1: là số trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm của năm đầu

đưa đường vào khai thác sử dụng (trục/ngày đêm)

t : là thời hạn thiết kế, xác định tùy thuộc vào loại tầng mặt thiết

kế (theo bảng 2-1 tiêu chuẩn 22TCN 211-06) Với tầng mặt cấp

cao A1 lấy t=15 năm

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

 Trong trường biết số trục dự báo ở năm cuối của thời hạn thiết

kế Nt(trục/ngày đêm)

Trong đó

q : tỷ lệ tăng trưởng giao thông bình quân năm

Nt: số trục xe dự báo ở năm cuối của thời hạn thiết kế (trục/ngày

đêm)

t : là thời hạn thiết kế, xác định tùy thuộc vào loại tầng mặt thiết

kế (theo bảng 2-1 tiêu chuẩn 22TCN 211-06) Với tầng mặt cấp

cao A1 lấy t=15 năm

Trang 11

5.1.7.5 Các trạng thái tính toán áo đường mềm

 Tính toán áo đường mềm theo 22TCN 211-06 theo 3 điều kiện

 Tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp

vật liệu liền khối

 Ghi chú:

 Đối với áo đường cấp cao A 1 và A 2 đều phải tính toán kiểm tra theo 3

tiêu chuẩn cường độ Về thứ tự tính toán, bắt đầu tính theo tiêu

chuẩn 1, sau đó kiểm toán theo điều kiện 2 và 3.

 Đối với áo đường cấp B 1 , B 2 không yêu cầu kiểm tra theo tiêu chuẩn

2 và 3.

5.1.7.6 Tính toán cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi

 Kết cấu áo đường mềm được xem là đủ cường độ khi trị số

mô đun đàn hồi chung Echcủa kết cấu nền áo đường lớn hơn

hoặc bằng trị số mô đun đàn hồi yêu cầu chung Eyc

 Hệ số cường độ về độ võng trong (3.4) được chọn tùy

thuộc vào độ tin cậy thiết kế như Bảng 3-2

Nguyên tắc chọn độ tin cậy: Đường có tốc độ càng cao, thời hạn thiết kế

càng dài thì chọn độ tin cậy càng cao.

Trang 12

 Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eycxác định theo Bảng 3.4 tùy

thuộc số trục xe tính toán Ntt

 Trị số trong ngoặc là mô đun đàn hồi yêu cầu tối thiểu cho kết cấu lề gia cố

a Xác định trị số mô đun đàn hồi chung E ch của KCAD

 Đối với hệ 2 lớp: sử dụng toán đồ Kogan (Hình 3-1)

Lập tỉ số

Trong đó

H là bề dày lớp áo đường có mô đun E1

D là đường kính tương đương của vệt bánh xe tính toán

E0là mô đun đàn hồi của nến đất

Hình 5-2: Sơ đồ cơ bản hệ 2 lớp

Trang 13

Hình 3-1: Toán đồ để xác định mô đun đàn hồi chung của hệ 2 lớp Ech

(Trị số ghi trên đường cong là tỷ số E ch /E 1 )

E0/E1= 0.45 H/D = 1.7 Tra được Ech/E1 =0.80

 Ech= 0.8*78 = 62.4MPa

 Đối với hê 2 lớp: sử dụng toán đồ Kogan

 Trong tường hợp tỷ số H/D >2 thì có thể dùng công thức

gần đúng đề tính toán Ech

 Đối với hệ nhiều lớp: Vì kế cấu áo đường mềm thường có

nhiều lớp nên cần quy đổi về hệ 2 lớp để áp dụng toán đồ

Kogan Việc quy đổi được thực hiện đối với 1 lớp một từ dưới

lên Ví dụ như sơ đồ sau:

Hình 5-3: Sơ đồ đổi hệ 4 lớp về hệ 2 lớp

Trang 14

 Đối với hệ nhiều lớp:

Cách 1: Sử dụng công thức đổi tầng của GS Đặng Hữu

Trong đó

= ℎ + ℎ ; =ℎ

ℎ ; =

 : là hệ số hiệu chỉnh, tính theo công thức:

 Đối với hệ nhiều lớp:

Cách 2: Dùng phương pháp trung bình số học theo chiều

dày các lớp hi Thường áp dụng cho các lớp mặt có tính

chất cơ lý và biến dạng gần như nhau

b Xác định trị số mô đun đàn hồi chung móng E chm của KCAD

 Dùng toán đồ Kogan cho hệ 2 lớp dưới cùng để xác định Echm

trên mặt các lớp móng theo trình tự như sơ đồ bên dưới:

Trang 15

c Xác định các đặc trưng tính toán của đất nền

 Các đặc trưng tính toán của đất nền gồm:

 Mô đun đàn hồi đất nền E0

 Lực dính và góc ma sát của đất nền c, 

 Các đặc trưng tính toán của đất nền được xác định thông qua

khảo sát và thí nghiệm hiện trường hoặc thí nghiệm trong

phòng Trong phạm vi môn học các đặc trưng này được tham

khảo theo Bảng B-3 (phục lục B tiêu chuẩn 22TCN 211-06)

d Xác định các đặc trưng tính toán của lớp Bê tông nhựa

 Các đặc trưng tính toán gồm:

 Mô đun đàn hồi E

•Tính về độ võng : dùng E tương ứng nhiệt độ t = 30oC

•Tính về trượt : dùng E tương ứng t=60oC

•Tính về kéo uốn : dùng E tương ứng t = 10oC-60oC

 Cường độ chịu kéo uốn Rku

 Các đặc trưng này xác định thông qua thí nghiệm trong phòng

theo hướng dẫn của tiêu chuẩn 22TCN 211-06 Trong phạm

vi môn học các đặc trưng này được tham khảo theo Bảng C-1

(phục lục C tiêu chuẩn 22TCN 211-06)

Trang 16

e Xác định các đặc trưng tính toán của các lớp móng

 Các đặc trưng tính toán gồm:

 Mô đun đàn hồi E

 Cường độ chịu kéo uốn Ru

 Lực dính và góc ma sát của đất nền c, 

 Các đặc trưng này xác định thông qua thí nghiệm trong phòng

theo hướng dẫn của tiêu chuẩn 22TCN 211-06 Trong phạm

vi môn học các đặc trưng này được tham khảo theo Bảng C-2

(phục lục C tiêu chuẩn 22TCN 211-06)

Trang 17

5.1.7.7 Tính toán cường độ theo tiêu chuẩn cắt trượt

 Tính toán cường độ theo tiêu chuẩn cắt trượt cho nền đất và các lớp vật

liệu kém dính kết

 Điều kiện tính toán: kết cấu nền áo đường có tầng mặt là loại A1, A2 được

xem là đủ cường độ khi thỏa mãn biểu thức (3.7)

Trong đó

Tax: 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 (MPa)

T av : ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vât liệu nằm trên nó gây

ra tại điểm đang xét (MPa)

K tr

cd là hệ số cường độ về chịu cắt trượt, chọn theo độ tin cậy thiết kế như Bảng 3-7

C tt : lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng thái độ ẩm

và độ chặt tính toán.

; (3.7)

Trang 18

a Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất T ax

 Việc xác định Taxđược thực hiện thông qua việc xác định

(biết p sẽ tính được Tax) theo toán đồ Hình 3-2 (khi = 0 ÷ 2)

hoặc toán đồ Hình 3-3 (khi = 0 ÷ 4)

 Trình tự xác định được chỉ dẫn bằng các mũi tên trên toán

đồ và lưu ý cũng phải chọn trị số  ở trạng thái bất lợi

Hình 3-2: Toán đồ để xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp

dưới của hệ hai lớp (H/D = 02,0).

Hình 3-3: Toán đồ để xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp

dưới của hệ hai lớp (H/D = 04,0).

Trang 19

Khi kiểm tra trượt trong nền đất dưới đáy áo đường, để áp

dụng toán đồ tìm Taxphải đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp: lúc

này trị số Etbtính được đóng vai trò E1và trị số mô đun đàn

hồi của nền đất E0đóng vai trò của E2

Khi kiểm tra trượt trong lớp vật liệu kém dínhthì trị số E2phải

được thay bằng trị số mô đun đàn hồi chung móng Echmở trên

mặt lớp đó (trong khi c và  vẫn dùng trị số tính toán của lớp

đó), còn trị số E1phải được thay bằng trị số mô đun đàn hồi

trung bình Etbcủa các lớp nằm trên nó

b Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân T av

 Xác định Tavđược thực hiện với toán đồ Hình 3-4 tuỳ thuộc

vào bề dày tổng cộng H của các lớp nằm trên lớp tính toán và

trị số ma sát trong  của đất hoặc vật liệu lớp đó

 Chú ý rằng trị số T av có thể mang dấu âm hoặc dương và phải

dùng dấu đó trong công thức (3.7)

Trang 20

Hình 3-4: Toán đồ tìm ứng

suất cắt hoạt động T av do trọng lượng bản thân mặt đường (ở toán đồ này Tavđược tính bằng MPa).

-5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

c Xác định trị số lực dính tính toán C tt

 Trị số Cttđược xác định theo biểu thức

Ctt= C.K1.K2.K3

Trong đó:

C: lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính

K 1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt

Với kết cấu nền áo đường phần xe chạy thì lấy K 1 =0,6; với kết cấu áo lề

gia cố thì lấy K 1 = 0,9 để tính toán

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

cấu, xác định theo Bảng 3-8

K3: hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt, xácđịnh tùy thuộc vào

loại đất

c Xác định trị số lực dính tính toán C tt

Trang 21

5.1.7.8 Tính toán cường độ theo tiêu chuẩn kéo uốn

 Tính toán cường độ theo tiêu chuẩn kéo uốn cho các lớp vật liệu

sku: ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền

khối dưới tác dụng của tải trọng bánh xe

Rku

tt: cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối

Rku : hệ số cường đô chịu kéo uốn, được tùy chọn theo độ tin cậy

thiết kế giống như trị số Rtr

cdtheo Bảng 3-7

; (3.9)

a Xác định trị sốsku

 Trị số skuđược xác định theo biểu thức

Trong đó:

p: là áp lực bánh của tải trọng trục tính toán

k b : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong KCAD

Khi kiểm tra với cụm bánh đôi thì lấy k b =0.85

Khi kiểm tra với cụm bánh đơn thì lấy k b =1.0

: ứng suất kéo uốn đơn vị; trị số này xác định theo toán đồ Hình 3-5

cho trường hợp tính ở đáy các lớp liền khối trong tầng mặt tùy thuộc

vào tỷ số h1/D và E1/Echmvà xác định theo toán đồ Hình 3-6 cho trường

hợp tính ở đáy các lớp liền khối trong tầng móng

a Xác định trị sốsku

 Các ký hiệu dùng trong toán đồ tra : ứng suất kéo uốn

đơn vị

 h1: là tổng bề dày các lớp kết cấu kể từ đáy lớp được kiểm

tra kéo uốn trở lên đến bề mặt áo đường

 E1: là mô đun đàn hồi trung bình của các lớp nằm trong

phạm vi h1

 D là đường kính vệt bánh xe tính toán

 Ech.mlà mô đun đàn hồi chung của nền đất và các lớp nằm

phía dưới đáy lớp vật liệu liền khối được kiểm tra

Trang 22

Hình 3-5: Toán đồ xác định ứng

suất kéo uốn đơn vị ở các lớp của tầng mặt (số trên đường cong là tỷ số

E 1 /E chm )

Hình 3-6: Toán đồ xác định ứng

suất kéo uốn đơn vị ở các lớp liền khối của tầng móng (số trên đường cong là E 1 /E 2 ;

số trên đường tia là E 2 /E 3 )

b Xác định trị số R ku

tt :

 Cường độ chịu kéo uốn tính toán Rku

ttđược xác định theobiểu thức

Trong đó:

Rku: cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán

k2: hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian

k1: hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi

Trang 23

tt :

 Hệ số k2lấy như sau:

 Với các vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ lấy k2=1,0

 Với BTN loại II, BTN rỗng và các loại hỗn hợp vât liệu hạt

trộn nhựa lấy k2=0,8

 Với BTN chặt loại I và BTN chặt dùng nhựa polime lấy k2=1,0

tt :

 Hệ số k1lấy như sau:

Ví dụ: Thiết kế sơ bộ kết cấu áo đường mềm của phần xe chạy cho

một tuyến đường cấp III đồng bằng 4 làn xe, có dải phân cách giữa và

có dải phân cách bên tách riêng làn dành cho xe đạp và xe thô sơ

Theo kết quả điều tra dự báo tại năm cuối của thời hạn thiết kế 15 năm

như ở Bảng 1, với quy luật tăng trưởng xe trung bình năm q = 6% năm

Loại xe Trọng lượng trục P i (kN) Số trục

sau

Số bánh của mỗi cụm bánh

ở trục sau Khoảng cách sau (m)

Lượng xe 2 chiều n i (xe/ngày đêm) Trục trước Trục sau

1

1 1

Cụm bánh đôi

Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi

- 1,40

-1800 500 50 600 150 50

Bảng 1: Dự báo thành phần xe ở năm cuối thời hạn thiết kế

Trang 24

Trình tự thiết kế:

1 Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn:

 Với đường cấp II đồng bằng 4 làn xe  trục tiêu chuẩn P=100kN

 Việc quy đổi thực hiện theo công thức

Với

C1=1+1,2(m-1)

m là số trục xe

C2= 6.4 cho các trục trước và trục sau loại mỗi cụm có 1 bánh

C2=1 cho các trục sau loại mỗi cụm bánh đôi (cụm có 2 bánh)

 Kết quả tính toán được lập thành bảng sau:

4 2 1

1

, ) (

.

tt I i k

P n C

1 Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn Ntk

khi khoảng cách các trục sau >3m)

2 Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe Ntt:

 Thực hiện theo công thức

Ntt= Ntk.fL= 487*0.35 = 170 (trục/làn.ngày đêm)

Trong đó:

Ntk= 487 (trục/ng.đêm 2 chiều)

Vì đường thiết kế có 4 làn xe và có dãi phân cách giữa  Hệ số

phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe là fL= 0.35

Trang 25

3 Tính số trục xe tích lũy trong thời hạn tính toán Ne:

 Thực hiện theo công thức

4 Xác định mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc

 Tra bảng 3-4 với loại tầng mặt A1, tải trọng trục thiết kế P=100kN,

số trục xe tính toán cho 1 làn Ntt= 170 (trục/làn.ngày đêm)

 Eyc= 156 MPa

4 Xác định mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc

 Tra bảng 3-5 với

 Loại tầng mặt A1

 Đường cấp III

 Emin= 140 MPa

Kết luận: mô đun đàn hồi

yêu cầu của KCAD là

Eyc= max(Eyc; Emin)

Eyc= 156 MPa

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	2,95 MB