Đang tải... (xem toàn văn)
hai phương án và kiểm toán 3 trạng thái, trang thái độ võng đàn hồi, trạng thái trượt, trạng thái kéo uốn. 5.2. HAI PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG 5.2.1. Chọn loại tầng mặt, cấu tạo tầng mặt và vật liệu Căn cứ vào: Mục 2.2 tài liệu 1 Cấp thiết kế của đường: đường cấp III Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế (Chỉ để tham khảo, không có ý nghĩa đến việc chọn loại tầng mặt (bảng 2.1 tài liệu 1). Chọn: Loại tầng mặt cấp cao A1 Căn cứ vào bảng 3.4 – tài liệu 1: trị số mô đun đàn hồi yếu cầu tương ứng với trục xe tính toán (xengày đêmlàn) ở cuối thời hạn thiết kế (15 năm). (xengày đêmlàn). Chọn:Có thể chọn loại tầng mặt cấp cao A1. Vậy ta chọn loại tầng mặt cấp cao A1 có thời hạn thiết kế là 15 năm, thời gian sửa chữa vừa là 5 năm. Các loại vật liệu làm tầng mặt: +Mặt trên: BTNC 9.5; BTNC1 2.5; BTNP 9.5; BTNP 12.5. +Mặt dưới: BTNC 12.5; BTNC 19; BTNP 12.5; BTNP19. Căn cứ vào bảng 2.2 – tài liệu 1 với (trục xe làn) bề dày tối thiểu của tầng mặt cấp cao A1 là 8 (cm)
Phần 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 5.1 ĐẶC ĐIỂM LƯU LƯỢNG XE VÀ TẢI TRỌNG THIẾT 5.1.1 Số liệu thiết kế - Đường cấp III địa hình đồi núi - Vận tốc thiết kế: 60 (Km/h) - Số xe yêu cầu: xe - đất cát độ chặt k = 0.98, E0=42 (MPa) -Lưu lượng xe thiết kế :căn vào số liệu dự báo điều tra kinh tế, giao thông Lưu lượng xe tuyến C - D vào năm tính tốn tương lai (năm thứ 15): 1350 xe/ngđ, có thành phần dòng xe sau: Xe con: 17% Xe tải trục: 42% Xe buýt nhỏ: 25% Xe tải trục: 16% Tỷ lệ tăng xe năm: q = 10% Các số liệu lập thành bảng sau: Bảng 5.1 Bảng dự báo thành phần xe Loại xe Xe Xe tải trục Xe buýt nhỏ Xe tải trục Trọng lượng trục Pi (kN) Trục trước 25.3 33.4 40.0 Trục sau 60.5 76.8 85.0 Số trục sau 1.0 1.0 2.0 Số cụm bánh trục sau cụm bánh đôi cụm bánh đôi cụm bánh đôi 5.1.2 Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy xe - Tổng số trục xe thiết tính theo công thức: 4.4 P N TK = c1ìc ìn i ì i ữ 100 Khoảng cách trục sau (m) 193.624 → thỏa điều kiện độ võng đàn hồi 5.3.2.2 Kiểm tra kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn giới hạn cắt trượt Tax + Tav ≤ Điều kiện kiểm toán: C tt tr K cd Trong đó: Tax : ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng bánh xe tính toán gây đất lớp vật liệu dính (MPa); Tav : ứng suất cắt hoạt động lớn trọng lượng thân lớp vật liệu nằm gây điểm xét (MPa); C tt : lực dính tính tốn đất vật liệu dính (MPa); tr K cd = 1.00 : hệ số cường độ chịu cắt trượt Trình tự tính tốn: - Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng bánh xe liệu [1] Tax dựa vào hình 3.3 tài Hình 5.8 Qui đổi mơ đun đàn hồi trung bình mơ đun chung lớp Bảng 5.10 Kết tính mơ đun đàn hồi trung bình theo cường độ cắt trượt Lớp kết cấu CPTN loại A Ei 200 t=E2/E1 hi 15 1.500 CPĐD loại I 300 800 250 300 β - Xét hệ số điều chỉnh số H =1.5 D H =1.75 D với H 53 = =1.606 D 33 β ta 1.000 30 246.631 0.500 45 385.063 0.111 50 369.779 0.06 53 365.567 0.811 BTNC 9.5 loại I Etb' 15 0.649 BTNC 12.5 loại I Htb 15 3.244 Sỏi cuội gia cố xi măng k=h2/h1 =1.186 tra bảng 3.6 (22TCN211-06) nội suy tỉ Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 53 (cm) có mơ đun đàn hồi trung bình điều chỉnh: - Tính Với E ch ' E dc tb = β× E tb = 1.186 × 365.567 = 433.562 (MPa) kết cấu: sử dụng tốn đồ hình 3.1 (22TCN211-06) H = 1.606 D ϕ = 26 E dc 433.562 Tax tb = = 10.323 = 0.014 E 42 → p Tax = 0.6 × 0.014 = 0.0084 Vậy ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng bánh xe (MPa) - Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng thân liệu [1] Với Tav dựa vào hình 3.4 tài H = 53(cm) ϕ = 26 Tav = −0.0014(MPa) Suy ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng thân - Xác định lực dính tính tốn C tt = c × k1 × k × k Trong đó: c lực dính đất nền; k1 = 0.6 dành cho phần xe chạy; k2 phụ thuộc vào sô trục xe tính tốn tra bảng 3.8 tài liệu [1] N tt = f L × N tk = 0.55 × 530.031 = 291.517 < 1000 k2=0.8 ; k2 =1.5 đất cát C tt = 0.018 × 0.6 × 0.8 ×1.5 = 0.013(MPa) Vậy lực dính tính toán: - Xác định hệ số cường độ chịu cắt trược: Với độ tin cậy thiết kế 0.95 tra bảng 3.7 tài liệu [1] ta được: tr K cd = 1.00 Tax + Tav ≤ - Kiểm toán từ điều kiện C tt tr K cd 0.007 < 0.013 (Thỏa điều kiện) 5.3.1.2 Kiểm tra kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn giới hạn kéo uốn σ ku ≤ Điều kiện kiểm tốn: Trong đó: tt R ku ku k cd σ ku ứng suất kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe R ku tt K : cường độ chịu kéo uốn tính toán vật liệu liền khối tr ku K cd = 1.00 → K cd = 1.00 ku cd : hệ số cường độ chịu kéo uốn có giá trị giống với Trình tự tính tốn - Kiểm tra lớp đáy tầng mặt: + Môđun đàn hồi trung bình (E1) lớp mặt qui đổi theo cơng thức bảng sau: E1 = ∑E ×h i h1 i = 1800 × + 1600 × = 1675(MPa) Với lớp bê tông nhựa chặt (lớp trên) có E = 1800 (MPa) dày 3(cm) Lớp bê tơng nhựa chặt (lớp dưới) có E = 1600 (MPa) dày 5(cm) h1 =3+5=8 (cm) +Mô đun đàn hồi trung bình tính tương tự bảng 5.5 5.6 Hình 5.9 Qui đổi mơ đun đàn hồi trung bình mơ đun chung lớp Bảng 5.11 Kết mơ đun đàn hồi trung bình kiểm tra tầng mặt Lớp kết cấu CPTN loại A Ei 200 t=E2/E1 hi 15 1.500 CPĐD loại I 300 800 β Xét hệ số điều chỉnh H = 1.25 D H = 1.5 D với H 45 = = 1.364 D 33 β ta =1.155 Htb Etb' 1.000 30 246.631 0.500 45 385.063 15 3.244 Sỏi cuội gia cố xi măng k=h2/h1 15 tra bảng 3.6 (22TCN211-06) tỉ số Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 45 (cm) có mơ đun đàn hồi trung bình điều chỉnh: + Tính Với Vậy E ch.m ' E dc tb = β× E tb = 1.155 × 385.063 = 444.748 (Mpa) sử dụng tốn đồ hình 3.1 (22TCN211-06) H D = 1.364 E E ch.m dc0 = 42 = 0.094 = dc E tb 444.748 → E tb 0.40 E ch.m = 0.40 × E dc tb = 0.40 × 444.748 = 177.90 +Tìm ứng suất kéo uốn đơn vị Tra hình 3.5 tài liệu [1] với σ ku h1 D = 33 = 0.242 E = 1675 = 9.415 E ch.m 177.90 → σ ku Tra toán đồ + Ứng suất kéo uốn lớn Trong đó: p =0.6 (MPa); (MPa) σku = σku × p × k b k b = 0.85 → σ ku = 2.10 × 0.6 × 0.85 = 1.071 (cụm bánh đôi) (MPa) +Cường độ chịu kéo uốn tính tốn R ku tt = k1 × k × R ku Trong đó: k1 = Đối với bê tông nhựa: 11.11 11.11 = = 0.546 0.22 0.22 Ne ( 0.89 ×106 ) = 2.10 k2 = (bê tông nhựa chặt loại I) R ku = 2(MPa) ku → R tt = 0.546 ×1× = 1.092 (MPa) σ ku ≤ +Kiểm toán đáy tầng mặt: tt R ku ku k cd 1.071 < 1.092 = 1.092 1.00 (MPa) Vậy thỏa điều kiện kéo uốn đáy tầng mặt (1) - Kiểm toán tầng móng trên: Ta có: Mơ đun đàn hồi trung bình tầng mặt E1=1675(MPa), Chiều dày h1=8+15=23(cm) Mô đun đàn hồi lớp tầng móng E2= 800 (MPa) +Tìm Ech.m Hình 5.10 Qui đổi mơ đun đàn hồi trung bình mô đun chung lớp Bảng 5.12 Kết mơ đun đàn hồi trung bình kiểm tra tầng mặt Lớp kết cấu CPTN loại A Ei 200 t=E2/E1 hi 15 1.500 CPĐD loại I 300 β Xét hệ số điều chỉnh H = 0.75 D H = 1.0 D với H 30 = =0.909 D 33 Với Vậy (MPa) H D =0.909 E E ch dc0 = 42 =0.156 = dc E tb 269.568 → E tb 0.39 E ch.m =0.4×E dc tb =0.4×269.568=107.827 (MPa) σ ku +Tìm ứng suất kéo uốn đơn vị h1= 8+15=23 (cm) Tra hình 3.6 tài liệu [1] với Suy σ ku = 0.54 Etb' 1.000 30 246.631 tra bảng 3.6 (22TCN211-06) tỉ số =1.093 ' E dc tb =β×E tb =1.093×246.631=269.568 Htb 15 β ta k=h2/h1 h 23 = =0.697 D 33 E1 1675 =2.094 = E 800 E2 800 = =7.419 E ch.m 107.827 + Ứng suất kéo uốn lớn Trong đó: p =0.6 (MPa); σ ku =×p×k σ ku k b = 0.85 → σ ku = 0.54 × 0.6 × 0.85 = 0.275 b (cụm bánh đôi) (MPa) +Cường độ chịu kéo uốn tính tốn R ku tt = k1 × k × R ku Trong đó: k1 = Đối với sỏi cuội gia cố liên kết chất vô cơ: k2 = 2.86 2.86 = = 0.634 0.11 0.11 Ne ( 0.89 ×106 ) (đối với vật liệu gia cô chất vô cơ) R ku = 0.8(MPa) Suy R ku tt = 0.634 × 1× 0.8 = 0.507 (MPa) σ ku ≤ +Kiểm toán kết cấu tầng móng: R ttku ku k cd 0.275 < 0.507 = 0.507 1.00 (MPa) Vậy thỏa điều kiện kéo uốn tầng móng (2) Từ (1) (2) suy thỏa điều kiện kéo uốn 5.4 SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG VỀ GIÁ THÀNH XÂY DỰNG VÀ CHỈ TIÊU KHAI 5.4.1 Phương án ... 0.8 15 300 300 300 15 250 250 250 BTNC 9 .5 loại I ≥ (đá dăm 50 %) BTNC 12 .5 loại I (đá dăm ≥ 35% ) CPĐD GCXM ≤ Dmax 25mm CPĐD loại I Dmax=25mm CPĐD loại II Dmax=37.5mm Đất cát K=0.98 42 Hình 5. 1... 600 350 420 β - Xét hệ số điều chỉnh số H =1 .5 D H =1. 75 D với 1.000 30 274.241 0 .50 0 45 364.416 0.111 50 362. 957 0.08 54 366.993 1. 157 BTNC 9 .5 loại I Etb' 15 0.960 BTNC 12 .5 loại I Htb 15 2.188... 300 800 350 - Xét hệ số điều chỉnh số H =1 .5 D H =1. 75 D 420 β với 30 246.631 0 .50 0 45 3 85. 063 0.111 50 381. 456 0.06 53 383 .57 2 H 53 = =1.606 D 33 β ta 1.000 1.101 BTNC 9 .5 loại I Etb' 15 0.909