TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG LỜI NÓI ĐẦU Đồ án thiết kế công trình mặt đường đồ án chuyên ngành đồ án thiết kế hình học công trình đường Đồ án sở để sinh viên học tập học phần ngành Cầu Đường Đồ án kết trình tích luỹ kiến thức môn học em học trường Đại học Xây dựng, đặc biệt môn học thiết kế mặt đường.Đây đồ án quan trọng sinh viên ngành Cầu Đường, công việc bước thiết kế sở tuyến đường Hà Nội, ngày tháng năm Sinh viên: Trần Xuân Tuyến GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Chương I : Kiểm Tra Ổn Định Mái Dốc Số Liệu Đầu Vào γ ( T/m3) 1.82 STT 56 φ ( độ ) 15 C ( daN/cm2) 0.25 H ( m) m n (%) 10 Sơ Đồ Tính Xác Định Tâm Trượt - - Vẽ đường thẳng qua điểm C hợp với phương ngang góc  = 39độ,góc nhìn phía bên trái Đường thẳng qua chân trượt E hợp với mái taluy góc  = 30độ, Điểm B giao điểm đường thẳng Đường thẳng qua chân trượt D hợp vs mái taluy góc  = 38 độ, đường thẳng đường trung trực cung tròn CD giao với đường thẳng điểm A Đoạn thẳng AB đường quỹ tích tâm trượt - Ở ta tìm tâm trượt O1, O2, O3, O4, O5, O6, O7 - Xác Định Kod Hệ số ổn định K xác định công thức: i =n ∑ M igiu i =1 i =n i =n i =n ∑ ( Ni tgφi + ci li ) i =1 ∑ M itruot i =1 ∑ ( P cos α tgφ + c l ) i =1 i =n ∑ Ti i i i i i =n ∑ ( P sin α ) i =1 K= = Trong : + Pi : Trọng lượng phân mảnh i i i =1 i i = ϕ + ,c: Góc ma sát, lực dính lớp đất mặt trượt qua ứng với phân mảnh Pi cos α i tgϕ i + : lực ma sát phân tố ci li + : lực dính ứng với phân tố Pi sin α i + : phần trọng lực có phương tiếp tuyến với mặt trượt γi +Pi : trọng lượng phân mảnh Pi = Fi* Trong : - Fi : diện tích phân mảnh i γi - dung trọng đất Xác Định K - Kmin xác định thông qua việc tìm tâm trượt mặt trượt nguy hiểm dựa vào đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG - Việc tính toán thực với nhiều tâm trượt khác tìm thấy K - Thực với tâm trượt O1, O2, O3, O4, O5, O6, O7 tâm tương ứng với bán kính R khác tâm nằm đường quỹ tích tâm trượt AB (các giá trị tính toán thể phụ lục) Phân khối đất trượt thành mảnh (như hình vẽ) có bề rông 0.5m Các yếu tố xác định cách đo trực tiếp Autocad theo tỉ lệ định trước - Từ kết tính toán ta có bảng sau: Bảng thể kết tính hệ số ổn định mái taluy Tâm trượt Kod Kmin O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 4.160 2.307 1.939 1.644 1.588 1.567 1.892 1.567 Kết luận: Kmin = 1.567 > Kod = 1.2 =>Mái dốc đường đảm bảo điều kiện ổn định Nhận Xét Và Đánh Giá - Do sử dụng phương pháp mò tìm tâm trượt nên vị trí tâm trượt nguy hiểm - mức gần Mái dốc đảm bảo ổn định trượt GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG CHƯƠNG II:CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG I-Tải trọng thời gian tính toán -Công trình đường thiết kế cấp IV (số liệu đồ án đường I) nên theo [1] tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn Ptt=100Kn (10T), áp lực tính toán lên mặt đường p = 0,6 Mpa, đường kính vệt bánh xe D=33cm -Thời gian tính toán kết cấu áo đường thời gian đại tu Tđạitu cấp áo đường Với áo đường cấp A1 lớp phải bêtông nhựa hạt trung có Tđạitu = 15 năm, thời gian tính toán kết cấu áo đường 15 năm * Các thông số đất đường -Từ kết thí nghiệm mẫu chế bị => đất sét có tính chất lý sau: • • Mô đun đàn hồi E = 39 Mpa • Góc ma sát Lực dính c = 0,025 Mpa ϕ = 15o -Kết thí nghiệm mẫu lấy từ trường cho E = 38 Mpa II-Lưu lượng thành phần dòng xe -Tuyến đường thiết kế với số liệu thiết kế: • • • • Lưu lượng thiết kế năm thứ 15 :1638 (xe/ng.đ) ⇒ N15=1638 (xe/ng.đ) Hệ số tăng xe q=6% Thành phần dòng xe :        Xe : 29% (khi tính toán bỏ qua) Xe tải nhẹ : 15% Xe tải trung : 15% Xe tải nặng : 10% Trục : 9% Contener : 9% Bus : 13% Cấp hạng áo đường A1 III-Quy đổi trục xe tiêu chuẩn 1.Xác định lưu lượng xe theo thời gian N t = (1 + q )t * N -Công thức xác định: ⇒ N0 = Nt (1 + q )t N15 (1 + q)15 = == 683 (xe/ng.đ) GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG -Bảng tính lưu lượng xe năm thứ 0, 5, 10, 15 Năm 10 15 Nt (xe/ng.đ) 683 915 1224 1638 Số xe tải nhẹ 102 137 183 246 Số xe tải trung 102 137 183 246 Số xe tải nặng 68 91 122 164 Số xe tải Trục 61 82 110 147 Contener 61 82 110 147 Bus 89 119 159 213 2.Số xe trục quy đổi số trục tiêu chuẩn 100KN 2.1.Dự báo thành phần giao thông năm cuối thời kì thiết kế: Loại xe Tải nhẹ Tải trung Tải nặng Trục Contener Bus Trọng lượng trục Pi(kN) Trục trước Trục sau 18.00 56,00 25,80 70.00 48.2 100 45.2 94.2 45.2 94.2 40 95.8 Số trục sau Số bánh cụm bánh trục sau Khoảng cách cách trục sau(m) 1 Bánh đôi Bánh đôi Bánh đôi Bánh đôi Bánh đôi Bánh đôi < 3m < 3m < 3m < 3m * < 3m (*) phần đầu kéo romooc có khoảng cách >3m 2.2.Tính số trục xe quy đổi trục tiêu chuẩn 100kN -Theo [1] mục 3.2.3 theo biểu thức (3.1) (3.2) cụ thể: Lưu lượng xe chạy loại xe tải trục khác quy đổi loại xe có tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn thông qua mặt cắt ngang đường cuối thời kỳ khai thác theo công thức:   C ni  Pi  ∑ C    Ptt  = i =1 k N tk GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 4.4 (trục/ng.đ) Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Trong đó:  Ntk : Là tổng số trục xe quy đổi từ k loại xe khác trục xe tính toán thông qua đoạn đường thiết kế ngày đêm hai chiều(trục /ngày đêm)  ni: Là số lần tác dụng loại tải trọng trục i có trọng lượng trục Pi cần quy đổi tải trọng trục tính toán Ptt (trục tiêu chuẩn trục nặng nhất) o C1: Là hệ số trục xác định theo biểu thức (3-2): C1=1 + 1,2(m-1) o Với m trục cụm trục i:  m=1 khoảng cách trục L 50%( Bê tông Asphalt 9,5) Đá dăm cỡ hạt danh định 19mm lớn 25mm, hàm lượng > 35% ( Bê tông asphalt 19) Cát vàng có hàm lượng < 20%( Bê tông asphalt 9,5) Eyc = 1,1 185.4 = 203,94 (MPa) *Vậy : Điều kiện độ võng đàn hồi đảm bảo Phương án 2: Ta có kết cấu áo đường STT Lớp vâât liêâu hi (cm) E (Mpa) BT asphalt 9.5 420 BT asphalt 19 350 Đá gia cố Xm 6% 14 600 Cấp phối đá dăm loại II 22 250 Nền cát * 39 GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG E2 E t= hi(c m) H2 H K= htb=h2+h1 (cm) E tb' (Mp 36 250 Lớp VL Ei(Mpa) CPĐD loại II 250 Đá gia cố XM 6% 600 =2.4 14 = 0.3889 50 328.13 BT Asphalt 9.5 350 =1.067 = 0,16 58 331.09 BT Asphalt 19 420 =1,268 = 0,1034 64 338.83 36 a) -Ta có : H/D = 65/33=1,969 tra bảng 3.6 [1] ta hệ số β = 1,206 -Kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp có = β = 1,206 338,83 = 408,7 Mpa -Xác định mô đun đàn hồi chung mặt đường Ech +Có H/D = 64/33 = 1,939 Eo / = 0,0955 +Kết hợp tra toán đồ Kôgan ta được: Ech/ = 0,4911 Ech = 0,4911 408,7 = 200,7 (Mpa) -Điều kiện kiểm nghiệm ( Eyc – Ech) /( Eyc) = (1,1 185,4 – 200,7)/( 1,1 185,4).100%= 1,6% 100 xe K2= 0,8  K3 : Hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt đất , K 3=1,5 đất sét ⇒ Ctt = C.K1.K2.K3 = 0,025 0,6 0,8 1,5 = 0,018 (Mpa) Ctt K tr Như : Tax + Tav = 0,00914(MPa) < cd = 0.018 / 0,94 = 0.0191 (MPa) → Kết cấu đảm bảo điều kiện chống trượt 3.3-Kiểm tra điều kiện kéo uốn lớp vật liệu liền khối (BTN nhiệt độ 15oC) σ ku ≤ - Điều kiện kiểm tra: Trong : • Rttku ku K cd ku cd K : hệ số cường độ chịu kéo uốn chọn tùy thuộc độ tin cậy tr thiết kế giống với trị số K cd ; • • ku R tt : cường độ kéo uốn tính toán vật liệu liền khối; σku : ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe  Bê tông nhựa lớp -Đối với lớp phía (kể từ mặt lớp cấp phối đá dăm loại I trở lên) lớp: H1=6+8= 14 cm ; E1 = =2360 Mpa -Tính Echm lớp phía lớp đá gia cố xi măng: -Theo tính toán ta có giá trị lớp Đá gia cố xi măng 6% cấp phối đá dăm loại I, II = 343,25 Mpa +Với chiều dày hai lớp Htb=22 + 15 + 14 = 51 cm +Giá trị phải kể đến hệ số điều chỉnh Tra bảng 11 – ta có hệ số H β = f  ÷  D  với Htb / D = 51/33 = 1,5454 β = 1,174 +Vậy = β = 343,25 1,174 = 402,88 Mpa - Lại có : Htb / D = 51/33 = 1,5454; Eo / = 39 / 402,88 = 0,0968 ⇒ Ech.m Etbdc +Tra toán đồ Kôgan = 0,4358 + Vậy Ech.m = 402,88 0,4358 = 175,57 Mpa - σku xác định theo công thức : Trong đó: • σ ku = σ ku p.kb σku : ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe; GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG • • • kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính toán bánh đôi bánh đơn Ta sử dụng cụm bánh đôi nên kb = 0,85; σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vị; p : áp lực bánh tải trọng trục tính toán, p = 0,6 (MPa) -H1 / D = 14 / 33 = 0,4242 ; E1 / Ech.m = 1600 / 175,57 = 9,1 +Tra toán đồ hình 3-5 [3] ta Vậy : σ ku = 1,59 (MPa) σ ku = σ ku p.kb = 1,59 0,6 0,85 = 0,81 (MPa)  Bê ˆong nhựa lớp -Số liệu : H1 = (cm) ; E1 = 1800 (Mpa) -Xác định trị số lớp phía Ta có bảng giá trị sau: E2 E t= hi(cm ) H2 H K= htb=h2+h1(cm ) E tb' (M 22 250 Lớp VL Ei(Mpa) CPĐD loại II 250 CPĐD loại I 300 =1,2 15 = 0,6818 37 269.54 Đá gia cố xi măng 6% 600 =2.226 14 = 0,3784 51 343.25 BT Asphalt 19 1600 =4.66 = 0,1569 59 445.63 22 pa) H β = f  ÷  D  với H/D = 59 / 33 = 1,7878 -Xét đến hệ số điều chỉnh +Tra Bảng 3-6 [1] β = 1,194 Vậy = β = 445,63 * 1,194= 532,08 (Mpa) + H/D = 59 / 33 = 1,7878 Eo / = 39 / 532,08 = 0,0733 ⇒ +Tra toán đồ Kôgan Ech.m Etbdc = 0,42378 Vậy Ech.m = 532,08 0,43278= 230,27 (Mpa) -σku xác định theo công thức: σ ku = σ ku p.kb +h/D = /33 = 0,1818 E1/Ech.m = 1800/ 230,27 = 7,82 +Tra toán đồ hình 3.5 [1] ta +Vậy : -Xác định ku R tt σ ku = σ ku p.kb σ ku = 1,87 (MPa) = 1,87 0,6.0,85 = 0,954 (MPa) : GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page 13 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG R ku + Cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính toán : tt =k1.k2 Trong :  -Theo 3.6.3 [1] với bê tông nhựa chặt k2= 1,0;   Rku R - ku :Cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính toán; k1: Hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu bị mỏi tác dụng tải trọng trùng phục; k1 = 11,11 / Ntl0,22 = 11,11 / (2.81 x 106)0,22 = 0,43 ku  Với bê tông nhựa : Rtt =k1k2 Rku =0,43 × 1,0 × 2,8=1,204 (Mpa) ku  Với bê tông nhựa : Rtt =k k Rku =0,43 × 1,0 × 2,0=0,86 (Mpa) -Biểu thức kiểm toán : σ ku Rttku ku ≤ K cd +Đường cấp IV ứng với độ tin cậy 0,9 nên hệ số K dcku = 0,94  Với bê tông nhựa chặt lớp : σ ku = 0,954 (Mpa) < = 1,28(Mpa)  Với bê tông nhựa chặt lớp : σ ku = 0,81 (Mpa) < = 0.914 (Mpa) -Vậy : Các lớp mặt bê tông nhựa đảm bảo điều kiện kéo uốn GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page 14 [...]... -Tra toán đồ 3-2[1] ta được : Tax / p = 0,0114-Với tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn P=100 kN nên theo bảng 3.1 [1] ta có áp lực tính toán lên mặt đường p = 0,6 Mpa ⇒ Tax = 0,0114 0,6 = 0,00684 MPa  Xác định ứng suất cắt do trọng lượng bản thân Tav -Với H = 65 cm;ϕ = 15o tra toán đồ Hình 3-4 [1] ta được: Tav = 0.0023 τ = Tax + Tav = 0,00684 + 0,0023 = 0,00914 Mpa  Xác định lực dính tính toán Ctt... • 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 Ta sử dụng cụm bánh đôi nên kb = 0,85; σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vị; p : áp lực bánh của tải trọng trục tính toán, p = 0,6 (MPa) -H1 / D = 14 / 33 = 0,4242 ; E1 / Ech.m = 1600 / 175,57 = 9,1 +Tra toán đồ hình 3-5 [3] ta được Vậy : σ ku = 1,59 (MPa) σ ku = σ ku p.kb... 408,7 Mpa -Xác định mô đun đàn hồi chung của mặt đường Ech +Có H/D = 64/33 = 1,939 và Eo / = 0,0955 +Kết hợp tra toán đồ Kôgan ta được: Ech/ = 0,4911 Ech = 0,4911 408,7 = 200,7 (Mpa) -Điều kiện kiểm nghiệm ( Eyc – Ech) /( Eyc) = (1,1 185,4 – 200,7)/( 1,1 185,4).100%= 1,6% 100 xe K2= 0,8  K3 : Hệ... - Lại có : Htb / D = 51/33 = 1,5454; Eo / = 39 / 402,88 = 0,0968 ⇒ Ech.m Etbdc +Tra toán đồ Kôgan = 0,4358 + Vậy Ech.m = 402,88 0,4358 = 175,57 Mpa - σku xác định theo công thức : Trong đó: • σ ku = σ ku p.kb σku : ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng của tải trọng bánh xe; GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page 12 TRƯỜNG... tông nhựa dưới là : Rtt =k k Rku =0,43 × 1,0 × 2,0=0,86 (Mpa) 1 2 -Biểu thức kiểm toán : σ ku Rttku ku ≤ K cd +Đường cấp IV ứng với độ tin cậy 0,9 nên hệ số K dcku = 0,94  Với bê tông nhựa chặt lớp trên : σ ku = 0,954 (Mpa) < = 1,28(Mpa)  Với bê tông nhựa chặt lớp dưới : σ ku = 0,81 (Mpa) < = 0.914 (Mpa) -Vậy : Các lớp mặt bê tông nhựa đảm bảo về điều kiện kéo uốn GVHD : Th.S Nguyễn Hữu Khải SVTH :... Khải SVTH : Trần Xuân Tuyến 57CD3 9442.57 Page 13 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG R ku + Cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán là : tt =k1.k2 Trong đó :  -Theo 3.6.3 [1] với bê tông nhựa chặt k2= 1,0;   Rku R - ku :Cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán; k1: Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục; k1 = 11,11 / Ntl0,22 = 11,11 ... ÁO ĐƯỜNG I-Tải trọng thời gian tính toán -Công trình đường thiết kế cấp IV (số liệu đồ án đường I) nên theo [1] tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn Ptt=100Kn (10T), áp lực tính toán lên mặt đường. .. )  C2: hệ số xét đến tác dụng số bánh xe cụm bánh: với cụm bánh có bánh lấy C 2=6,4;với cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm bánh) lấy  C2=1,0; với cụm bánh có bánh lấy C2= 0,38 -Bảng tính trục quy... 100 45.2 94.2 45.2 94.2 40 95.8 Số trục sau Số bánh cụm bánh trục sau Khoảng cách cách trục sau(m) 1 Bánh đôi Bánh đôi Bánh đôi Bánh đôi Bánh đôi Bánh đôi < 3m < 3m < 3m < 3m * < 3m (*) phần đầu