Tải bản đầy đủ

Bài tập lớn nền mặt đường DANH NHÂN

Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG
*************
1. Nội dung: Thiết kế kết cấu áo đường mềm.
2. Các số liệu ban đầu:










Cấp đường: II
Địa hình : Đồng Bằng
Tốc độ thiết kế : 100 km/h.

Loại đất nền đường: Cát mịn
Lưu lượng xe N1 = 1079 xe/ngđ ở năm 2010.
Năm đưa công trình vào khai thác: 2017
Hệ số tăng xe hàng năm: q = 12 %
Chiều cao đất đắp: 1.5m
Thành phần dòng xe và các thông số của xe

Trọng lượng trục Pi (kN)

Loại cụm bánh
Trục
Trục sau
trước
Bánh đơn Bánh đơn

Trục trước

Trục sau

Xe con

Thành
phần
%
20

4

7

Xe tải nhẹ

25

15.2

47.1

Bánh đơn


Bánh đôi

1

Xe tải trung

41

66.9

Bánh đơn

Bánh đôi

1

Xe tải nặng

8

27
52.8

97.7

Bánh đơn

Bánh đôi

2 (L<3m)

Xe Bus

6

35.7

46.3

Bánh đơn

Bánh đôi

1

Loại xe

 Thông số đáy áo đường:
 Môđun đàn hồi :Eo = 40 Mpa
 Góc nội ma sát : ϕ = 35
 Lực dính: C = 0,005 Mpa

SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 1

Số trục
sau
-


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

CHƯƠNG 1

THIẾT KẾ CẤU TẠO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
1.1.

Yêu cầu chung đối với áo đường:

Áo đường là công trình xây dựng trên nền đường , kết cấu áo đường gồm 1
hoặc nhiều tầng lớp vật liệu khác nhau có độ cứng và cường độ lớn hơn so với nền
đường để phục vụ cho xe chạy , trực tiếp phá hoại thường xuyên của các phương tiện
giao thông và của các nhân tố thiên nhiên . Vì vậy để đảm bảo xe chạy an toàn êm
thuận , kinh tế , đảm bảo các chỉ tiêu khai thác có hiệu quả thì kết cấu áo đường cần
đạt các yêu cầu sau :
 Áo đường phải đủ cường độ và cường độ phải ổn định
 Mặt đường phải đảm bảo bằng phẵng nhất định , giảm sức cản lăn , giảm sốc để
nâng cao tốc độ xe chạy , giảm lượng tiêu hao nhiên liệu , tăng tuổi thọ của xe .
Từ đó hạ giá thành vận tải trong quá trình khai thác đường
 Bề mặt áo đường phải có đủ độ nhám thích hợp để nâng cao hệ số bám giữa
bánh xe và mặt đường , tạo điều kiện cho xe chạy oan toàn với tốc độ cao
 Áo đường càng sản sinh ít bụi càng tốt .
1.2.

Nguyên tắc thiết kế cấu tạo áo đường :

 Phải tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đường tạo điều kiện thuận
lợi cho nền đất cùng tham gia chịu lực với áo đường đạt mức tối đa.
 Chọn vật liệu hợp lý , sử dụng tối đa các vật liệu tại chỗ . Nên dùng kết cấu
nhiều lớp , cường độ của lớp giảm dần theo chiều sâu để tận dụng khả năng
chịu lực của vật liệu.
 Phải phù hợp với khả năng thi công thực tế , tăng tốc độ dây chuyền thi công ,
công tác bảo dưỡng tiến hành thuận lợi .
 Áp dụng nguyên tắc phân kỳ đầu tư , dự tính biện pháp tăng cường bề dày thay
đổi kết cấu cho phù hợp với yêu cầu xe chạy tăng dần theo thời gian.
 Chú ý việc thiết kế thoát nước.
 Biến đổi bề dày tối thiểu của các lớp vật liệu để đảm bảo điều kiện làm việc tốt
và thi công thuận lợi.
1.3.

Quy trình tính toán và tải trọng tính toán :

1.3.1. Quy trình tính toán:
Để thiết kế kết cấu áo đường ta phải sử dụng quy trình thiết kế áo đường theo
22TCN 211-06: “Áo đường mềm –Yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế”
- Tính toán độ lún đàn hồi thông qua khả năng biến dạng ( biểu thị bằng trị số
môđun đàn hồi ) của cả kết cấu áo đường và trị số môđun đó phải lớn hơn môđun đàn
hồi yêu cầu .
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 2


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

- Tính toán ứng suất trong nền đất và các vật liệu kém dính xem có vượt quá trị
số giới hạn cho phép không , tức là không cho phép xuất hiện biến dạng dẻo trong nền
đất dưới áo đường hoặc trong bất cứ các lớp vật liệu dính nào .
- Tính toán ứng suất chịu kéo khi uốn phát sinh ở đáy các lớp vật liệu toàn
khối , không vượt quá trị số ứng suất kéo uốn giới hạn cho phép của vật liệu tại đó, tức
là không phát sinh các vết nứt dưới đáy các lớp đó.
1.3. Tải trọng tiêu chuẩn
Trọng lượng trục Pi (kN)

Loại cụm bánh
Trục
Trục sau
trước
Bánh đơn Bánh đơn

Trục trước

Trục sau

Xe con

Thành
phần
%
20

4

7

Xe tải nhẹ

25

15.2

47.1

Bánh đơn

Bánh đôi

1

Xe tải trung

41

66.9

Bánh đơn

Bánh đôi

1

Xe tải nặng

8

27
52.8

97.7

Bánh đơn

Bánh đôi

2 (L<3m)

Xe Bus

6

35.7

46.3

Bánh đơn

Bánh đôi

1

Loại xe

Số trục
sau
-

- Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn: 10T = 100 kN
- Áp lực tính toán lên mặt đường : 6 daN/cm2 = 0,6 MPa
- Đường kính vệt bánh xe: D = 33 cm
1.4.

Lưu lượng xe chạy tính toán :

Cường độ xe tính toán là số ôtô được quy đổi về loại ôtô có tải trọng tính toán
thông qua mặt cắt ngang của đường trong 1 ngày đêm trên làn xe nặng nhất chịu đựng
lớn nhất ở cuối thời kỳ khai thác tính toán của áo đường.
Lưu lượng xe tính toán ở năm thứ tương lai:
Nt= N1.(1+q)t-1
Lưu lượng xe tính toán ở năm thứ 15 kể từ khi công trình đưa vào khai thác:
N15= N0.(1+q)22 =1079.(1+0,12)22 =13056 (xe/ng.đ)
-Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn
4.4

 p 
=
f
C
.
C
.
N

N tt I =1 1 2 i  pi ÷÷
 tt 
k

Trong đó:
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 3


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

Ntt là lưu lượng của loại xe i theo cả hai chiều ở cuối thời kỳ khai thác
(xe/ng.đêm);
Ni là lưu lượng của loại xe i theo cả hai chiều ở cuối thời kỳ khai thác
(xe/ng.đêm). Xem bảng sau:
Thành phần dòng xe năm thiết kế thứ 15
Loại xe

Thành phần(%)

Ni(xe/ng.đêm)

Xe con

20

2611

Xe tải nhẹ

25

2364

Xe tải trung

41

5354

Xe tải nặng

8

1044

Xe bus

6

783

C1 là hệ số xét đến số trục xe được xác định theo biểu thức :C1=1+1,2 (m-1)
Với m là số trục của cụm trục i
C2 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 C 2=6,4; với các cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm 2 bánh) thì
lấy C2=1,0; với cụm bánh có 4 bánh thì lấy C2=0,38.
f: là hệ số xét đến số làn xe.
Trường hợp tính toán

f

Đường 1 làn xe

1

Đường 2-3 làn không có dải phân cách giữa

0,55

Đường 4 làn có dải phân cách giữa

0,35

Đường ≥ 6 làn, có dải phân cách giữa

0,30

Bảng tính trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn:
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 4


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

Bảng tính số trục xe quy đổi về trục xe tiêu chuẩn ở năm thứ 15

Loại xe

Xe con

Tải nhẹ

Tải
trung

Tải nặng

Trục
trước

Loại
bánh
Bánh
đơn

Pi (kN)

C1

C2

Ni

C1.C2.Ni.()4,4

4

1

6.4

2611

(*)

Trục sau

Bánh
đơn

7

1

6.4

2611

(*)

Trục
trước

Bánh
đơn

15.2

1

6,4

2364

(*)

Trục sau

Bánh
đôi

47.1

1

1

2364

86

Trục
trước

Bánh
đơn

27

1

6,4

5354

108

Trục sau

Bánh
đôi

66.9

1

1

5354

913

Trục
trước

Bánh
đơn

52.8

1

6,4

1044

402

Trục sau

Bánh
đôi

97.7

2,2

1

1044

2073

Trục
trước

Bánh
đơn

35.7

1

6,4

783

54

Trục sau

Bánh
đôi

46.3

1

1

783

27

Số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100kN; Ntk=3663 trục/ngày đêm
Ghi chú: (*) Vì tải trọng trục dưới 25 kN (2,5 T) nên không xét đến khi quy đổi
- Số trục xe tính toán trên 1 làn xe
Ntt = Ntk . fl (trục/làn.ngày đêm)
Trong đó:
Ntk = 3663 trục/ngày đêm
fl: là hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe. Với đường 2-3 làn xe
không có dải phân cách giữa thì chọn fl = 0,55
Vậy, số trục xe tính toán trên 1 làn xe:
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 5


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

Ntt =3663.0,55 = 2014(trục/làn.ngày đêm)
Số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên lề gia cố, trong trường hợp giữa phần xe
chạy chính và lề không có dải phân cách bên và phần xe chạy chính có hai làn xe thì ta
có thể lấy bằng 50% số trục xe tính toán trên phần xe cơ giới liền kề:
N ttle = Ntk.0,5 = 2014x0,50 =1007 (trục/làn.ngày đêm).

* Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế Ne:
Trường hợp biết số trục dự báo ở năm cuối của thời hạn thiết kế Ntt
(trục/làn.ngày đêm) thì tính Ne theo biểu thức:
Ne =

[(1 + q )t − 1]
×365 ×N tt
q (1 + q )t −1

(I.7.5)

Trong đó:
+ N tt : số trục xe tính toán tiêu chuẩn / 1 làn xe/ ng.đêm ở năm cuối.
Ntt =2014 (trục/làn.ngày đêm)
+ Ne: số trục xe tiêu chuẩn tích lũy ở cuối thời hạn thiết kế.
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy năm thứ 15 ở phần xe chạy là:


[(1 + 0,12)15 − 1]
Ne =
×365 ×2014
0,12(1 + 0,12)14

= 72.2 x105 trục

1.5. Xác định môđuyn đàn hồi yêu cầu:
Tương ứng với tải trọng tiêu chuẩn thiết kế. Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu
được xác định theo bảng 3-4 tà i l iệ u [1] tùy thuộc vào số trục xe tính toán Ntt đã
xác định và tùy thuộc vào loại tầng mặt của kết cấu áo đường thiết kế.
Trị số tối thiểu của mô đun đàn hồi được xác định tùy thuộc vào loại tầng mặt
của kết cấu áo đường thiết kế.
min
Trị số Eyc thiết kế là trị số lớn hơn giữa Eyc xác định theo bảng 3-4 và E yc xác

định theo bảng 3-5 của tài liệu [1]. Ta có:
Eycllxc =207 (MPa)
Eycmin =160 (MPa)
Eycchọn =207 (MPa)
Nhận xét: Môdun đàn hồi phần lề gia cố và phần mặt đường chênh lệch nhau
không nhiều. Mặc khác, để dễ dàng trong quá trình thi công một cách đồng bộ. hơn
nữa, đôi khi xe có thể chạy vào phần lề gia cố trong trường hợp bất lợi. Chính vì thế

SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 6


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

mà ta thiết kế đồng bộ phần chiều dày kết cấu áo đường của cả phần xe chạy và phần
lề gia cố.
1.6. Xác định các điều kiện thi công:
Các đơn vị thi công trong khu vực có đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm, đã
từng tham gia chỉ đạo thi công nhiều công trình quan trọng và có quy mô lớn. Đội ngũ
công nhân lành nghề đã từng tham gia nhiều công trình tương tự đạt chất lượng cao.
Ngoài ra, các đơn vị thi công có đầy đủ máy móc, các trang thiết bị phục vụ thi công
góp phần nâng cao năng suất, rút ngắn thời gian thi công, đảm bảo hoàn thành công
trình đúng tiến độ và đạt chất lượng.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
Trong chương này ta đề ra các cách cấu tạo kết cấu áo đường theo hai phương án
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 7


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

2.1. Phương án 1:
1
2
3
4

1. BTN tạo độ nhám, Dmax 12,5 dày 2 cm
2. BTN chặt loại I Dmax 12.5 dày 7cm
(HL đá dăm ≥ 50%)
3. BTN chặt loại I Dmax19 dày 8cm

5

6

(HL đá dăm ≥ 50%)
4. Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25 dày 15cm
5. Cấp phối đá dăm loại I Dmax 37.5 dày 30cm

7

6. Đất nền Á Cát đầm chặt K98 dày 30cm
7. Đất nền Á Cát đầm chặt K95 dày 58cm

Thiết kế kết cấu áo đường mềm:
Lớp mặt: đường chúng ta là đường cấp II, Vtk=100 (km/h), Ne = 72.2 x105 trục
căn cứ vào bảng 2-1(TCVN 211-06), ta chọn loại tầng mặt là cấp cao A1.
- Với tầng mặt A1 trên cùng ta chọn lớp BTN nhám cao dày 2cm ( theo muc
2.2.3 TC 211-06).
-Lớp mặt trên: ta chọn lớp BTNC loại 1 Dmax 12.5 hàm lượng đá dăm >50%
(tham khảo bảng 1 mục 4.1.2 TCVN 8819:2011 BTNC loại 1 Dmax 12.5 thích
hợp dùng cho lớp mặt trên).
Chọn bề dày lớp kết cấu: theo bảng 1 mục 4.1.2 TCVN 8819:2011 bề dày thích
hợp từ 5-7 cm, do số trục xe tích lũy cua ta lớn nên ta chọn 7cm.
-Lớp mặt trên: ta chọn lớp BTNC loại 1 Dmax 19 hàm lượng đá dăm >50%
(tham khảo bảng 1 mục 4.1.2 TCVN 8819:2011 BTNC loại 1 Dmax 19 thích hợp dùng
cho lớp mặt dưới).
Chọn bề dày lớp kết cấu: theo bảng 1 mục 4.1.2 TCVN 8819:2011 bề dày thích
hợp từ 5-7 cm, do số trục xe tích lũy cua ta lớn nên ta chọn 8cm.
Lớp móng: theo bảng 2-3(TCVN 211-06) ta chọn lớp móng trên và lớp móng
dưới như sau:

SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 8


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

-Lớp móng trên: cấp phối đá dăm loại I Dmax=25mm (tham khảo điều 6.2.2.a
TCVN 8859:2011 cấp phối loại Dmax=25mm thích hợp dùng cho lớp móng trên cho
tầng mặt A1).
Chọn bề dày lớp kết cấu: theo bảng 2-4(TCVN 211-06) ) bề dày tối thiều của lớp
cấp phối đá dăm Dmax ≤ 25 mm là 8 cm, tham khảo điều 7.2.3.c chiều dày mỗi lớp cấp
phối đá dăm sau khi lu lèn không được vượt quá 15cm, chọn bề dày lớp cấp phối đá
dăm loại II Dmax=25mm là 15cm.
-Lớp móng dưới: : cấp phối đá dăm loại I Dmax=37.5mm (tham khảo điều 6.2.2.a
TCVN 8859:2011 cấp phối loại Dmax=37.5mm thích hợp dùng cho lớp móng dưới cho
tầng mặt A1).
Chọn bề dày lớp kết cấu: theo bảng 2-4(TCVN 211-06) ) bề dày tối thiều của lớp
cấp phối đá dăm Dmax ≤ 37.5 mm là 12 cm, tham khảo điều 7.2.3.c chiều dày mỗi lớp
cấp phối đá dăm sau khi lu lèn không được vượt quá 15cm, chọn bề dày lớp cấp phối
đá dăm loại II Dmax=37.5mm là 30cm.
Kiểm tra chênh lệch E của các lớp đáy móng:
E2 300
=
= 1 < 1,5
E1 300

2.2.

Đạt

Phương án 2: Phương án đầu tư một lần:

Thiết kế kết cấu áo đường mềm:
+ Lớp mặt: đường chúng ta là đường cấp II, Vtk=100 (km/h), Ne = 72.2 x105 trục
căn cứ vào bảng 2-1(TCVN 211-06), ta chọn loại tầng mặt là cấp cao A1.
- Với tầng mặt A1 trên cùng ta chọn lớp BTN nhám cao dày 2cm ( theo mục 2.2.3
TC 211-06).
- Lớp mặt trên: ta chọn lớp BTNC
loại bê
1 Dtông
lượng
max 12.5
1. Lớp
nhựahàm
nhám
cao đá
dàydăm
2cm>50%
2. 8819:2011
Lớp BTN chặt
loạiloại
1 D1maxDmax
12,5 12.5
(HL đá
dăm
>50%)
(tham khảo bảng 1 mục 4.1.2 TCVN
BTNC
thích
hợp
dày 7 cm
dùng cho lớp mặt trên).
3. Lớp BTN chặt loại 1 D 19 (HL đá dăm >35%) dày 8
Chọn bề dày lớp kết cấu: theo bảng 1 mục 4.1.2 TCVN max
8819:2011 bề dày thích
cm
hợp từ 5-7 cm, do số trục xe tích lũy cua ta lớn nên ta chọn 7cm.
4. Lớp BTN rỗng Dmax 25 (HL đá dăm >50%) dày 16
cm
5. Lớp CPĐD loại 1 Dmax 37,5 dày 32 cm
6. Đất Á Cát được đầm nén đến độ chặt
cm
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT
Trang: 9

K98 dày 30

7. Đất Á Cát được đầm nén đến độ chặt K95 dày 55 cm


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

1
2
3
4
5

6

7

- Lớp mặt dưới: ta chọn lớp BTNC loại 1 Dmax 19 hàm lượng đá dăm >35%
(tham khảo bảng 1 mục 4.1.2 TCVN 8819:2011 BTNC loại 1 Dmax 19 thích hợp dùng
cho lớp mặt dưới).
Chọn bề dày lớp kết cấu: theo bảng 1 mục 4.1.2 TCVN 8819:2011 bề dày thích
hợp từ 6-8 cm, do số trục xe tích lũy cua ta lớn nên ta chọn 8cm.
+ Lớp móng: theo bảng 2-3(TCVN 211-06) ta chọn lớp móng trên và lớp móng
dưới như sau:
- Lớp móng trên: ta chọn lớp BTNR Dmax 37.5 hàm lượng đá dăm >50% (tham khảo
bảng 2 mục 4.1.3 TCVN 8819:2011 BTNC loại 1 Dmax 19 thích hợp dùng cho lớp
móng).
Chọn bề dày lớp kết cấu: theo bảng 2 mục 4.1.3 TCVN 8819:2011 bề dày thích
hợp từ 12-16 cm, do số trục xe tích lũy cua ta lớn nên ta chọn 16cm.
- Lớp móng dưới: cấp phối đá dăm loại I Dmax= 37.5mm (tham khảo điều 6.2.2.a
TCVN 8859:2011 cấp phối loại Dmax= 37.5mm thích hợp dùng cho lớp móng dưới cho
tầng mặt A1).
Chọn bề dày lớp kết cấu: theo bảng 2-4(TCVN 211-06) ) bề dày tối thiều của lớp
cấp phối đá dăm Dmax ≤ 25 mm là 12 cm, tham khảo điều 7.2.3.c chiều dày mỗi lớp cấp
phối đá dăm sau khi lu lèn không được vượt quá 18cm, chọn bề dày lớp cấp phối đá
dăm loại II Dmax=25mm là 32cm.
Kiểm tra chênh lệch E của các lớp đáy móng:
E2/E1=320/300 = 1.07 < 1.5 => Đạt
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 10


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

CHƯƠNG 3 :
TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ VÀ CHIỀU DÀY KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

3.1. Xác định các đặc trưng tính toán của nền đường và các lớp vật liệu mặt
đường:
Đối với trường hợp nền đắp hoặc nền đào có áp dụng các giải pháp chủ động
cải thiện điều kiện nền đất trong phạm vi khu vực tác dụng (như thay đất, đầm nén
lại...) thì có thể xác định trị số độ ẩm tương đối tính toán theo loại hình gây ẩm (hay
loại hình chịu tác động của các nguồn ẩm) đối với kết cấu nền áo đường. Đất nền
đường trong trường hợp thi công có các đặc điểm sau:
- Khoảng cách từ mực nước ngầm hoặc mực nước đọng thường xuyên ở phía
dưới đến đáy khu vực tác dụng không ảnh hưởng đến nền đường, ở những đoạn đắp
thấp cũng không chịu ảnh hưởng. Tuy nhiên, vào mùa mưa thì nước đọng hai bên
đường trong thời gian rất lâu (trên ba tháng), cho nên nền đường chịu tác dụng của
nguồn ẩm này.
- Kết cấu áo đường làm bằng bê tông nhựa chặt thuộc loại vật liệu kín nước,
tầng móng làm bằng cấp phối đá dăm không làm bằng các vật liệu gia cố chất liên kết
- Nền đất trong khu vực tác dụng được đầm nén đạt yêu cầu K98.
- Đất nền đường là loại đất bazan Tây Ngyên
Theo yêu cầu của đề bài thì các đặc trưng tính toán của đất nền ta lấy như sau:
E = 51 MPa; φ = 20 độ; c = 0,02 Mpa
Bảng 3.1: Các thông số tính toán của vật liệu mặt đường phương án 1

STT

1
2
3
4

Loại vật liệu
Bê tông nhựa chặt loại I (đá dăm ≥
50%)
Bê tông nhựa chặt loại I(đá dăm ≥50%)
Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25
Cấp phối đá dăm loại I Dmax 37.5

SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Mô đun đàn hồi E
(Mpa)
Tính
Tính
Tính
kéo uốn võng trượt

Cường độ
chịu kéo uốn
(Mpa)

1800

420

300

2,8

1800
300
300

420
300
300

300
300
300

2,8

Trang: 11


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

Bảng 3.2. Các thông số tính toán của vật liệu mặt đường phương án 2

STT

1
2
3
4

Mô đun đàn hồi E
(Mpa)
Tính
Tính
Tính
kéo uốn võng trượt

Loại vật liệu
Bê tông nhựa chặt loại I (đá dăm ≥
50%)
Bê tông nhựa chặt loại I (đá dăm ≥35%)
Bê tông nhựa rỗng (đá dăm ≥50%)
Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25

Cường độ
chịu kéo uốn
(Mpa)

2200

420

300

2,8

2000
1200
300

350
320
300

250
250
300

2,0
1,2

3.2. Tính toán theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi:
Điều kiện tính toán: Theo tiêu chuẩn này kết cấu được xem là đủ cường độ khi
trị số mô đun đàn hồi chung của cả kết cấu nền áo đường (hoặc của kết cấu áo lề có
gia cố) Ech lớn hơn hoặc bằng trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc nhân thêm với một
hệ số dự trữ cường độ về độ võng Kcddv được xác định tuỳ theo độ tin cậy mong
muốn
dv
Ech ≥ K cd .Eyc

Hệ số cường độ về độ võng K

(2.1)
dv
cd

được chọn tuỳ thuộc vào độ tin cậy thiết kế

như ở Bảng 3-2 của tài liệu [4].
Để xác định được Ech thì trước tiên ta phải qui đổi hệ nhiều lớp về hệ hai lớp:
Trình tự quy đổi hệ nhiều lớp về hệ hai lớp như sau :
+ Việc quy đổi hệ nhiều lớp về hệ hai lớp được tiến hành từ dưới lên trên, cứ
hai lớp vật liệu kế nhau ghép lại và quy đổi về một lớp có chiều dày H = h 1 + h2 và có
12
12
trị số môđun đàn hồi trung bình Etb .Sau đó lại xem lớp H (với Etb ) là lớp dưới và tiếp
123
tục quy đổi lớp này với lớp kế trên nó tạo thành lớp có hiều dày (H+h 3) và Etb .

+ Xác định Etb quy đổi từ 2 lớp về 1 lớp theo công thức:

Hình I.7.10: Sơ đồ tính toán đổi hai lớp thành một lớp
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 12


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

Etb

12

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

1 + k .t 1 / 3 
= E1. 

 1+ k 

3

(2.2)

Trong đó:
k=

h2
;
h1

t=

E2
E1

+ h1, h2 : Chiều dày lớp dưới và lớp trên của áo đường.
+ E1, E2: Mô đun đàn hồi của vật liệu lớp dưới và lớp trên.
Sau khi quy đổi nhiều lớp áo đường về một lớp thì cần nhân thêm với Etb
một hệ số điều chỉnh β xác định theo bảng 3-6 của tài liệu [1] tùy thuộc vào tỷ số H/D
để được trị số Et bdc:
Etbdc = β.E’tb

(2.3)

Nếu H/D > 2 thì tính β theo công thức:
β = 1,114.(H/D)0,12
Trị số E

dc
tb

(2.4)

sau khi tính được sẽ dùng để tính toán tiếp trị số Ech của cả kết cấu

theo toán đồ hình 3-1 của tài liệu [1]:
H

D
Từ  E
 dc0

 Etb

tra toán đồ Kôgan ⇒

Ech.m
⇒ Ech.m
Etbdc

+ H = Σhi: Chiều dày của toàn bộ áo đường.
+ D: Đường kính vệt bánh xe tính toán; D = 33 cm.
3.2.1. Phương án 1:
Bảng 3.3 : Kết quả tính đổi 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb
Ei
(MPa)

Lớp kết cấu

t=
E2/E1

hi
(cm)

30

E'tb
(MPa)
300

0.5

45

300

8

0.18

53

317

7

0.13

60

327

Cấp phối đá dăm loại I Dmax37.5

300

Cấp phối đá dăm loại I Dmax25

300

1

15

BTN chặt loại I Dmax19(đádăm≥50%)

420

1.4

BTN chặt loại I Dmax12.5 (đádăm≥50%)

420

1.3

H
D

Xét đến hệ số điều chỉnh β = f ( ) ; với

k=
h2/h1

30

Htb
(cm)

H 60
=
=1.82
D 33

Tra bảng 3-6 [tài liệu 1] ta được β=1,2.Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu hai
lớp với lớp trên dày 50 (cm) có môđun đàn hồi trung bình:
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 13


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

Edctb = β. Etb' = 1,2x 327= 392 (MPa)

Tính Ech.m của cả kết cấu:
Dựa vào :

H 60
=
=1.82 và
D 33

E
E

0
tb
dc

=

51
=0.13
392

Tra toán đồ (Hình 3-1), [Tài liệu 1] ta được:
Ech.m
=0.54 → Ech.m= 0.54x 392 = 212 (MPa)
E1

Nghiệm lại theo điều kiện (2.1), phải có:
dv

Ech ≥ K cd .Eyc
Đường cấp II, 2 làn xe nên theo bảng 3-3 của tài liệu [1], chọn độ tin cậy thiết
kế là 0,85.Từ đó, theo bảng 3-2 của tài liệu [1] ta xác định được Kcddv = 1,06
dv

Vậy K cd .Eyc = 1.06x197 = 209 (MPa) < Ech.m = 212 (Mpa).
Cho thấy với cấu tạo kết cấu dự kiến đảm bảo đạt yêu cầu cường độ theo tiêu
chuẩn độ võng đàn hồi cho phép.
3.2.2. Phương án 2:
Bảng 3.4 : Kết quả tính đổi 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb
Ei
(MPa)

hi
(cm)

Htb
(cm)

Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25

300

32

32

BTN rỗng Dmax37.5 (đá dăm ≥ 50%)

320

16

BTN chặt loại I Dmax19 (đá dăm ≥ 35%)

350

BTN chặt loại I Dmax12.5 (đá dăm ≥ 50%)

420

Lớp kết cấu

H
D

Xét đến hệ số điều chỉnh β = f ( ) ; với

k=
h2/h1

t=
E2/E1

E'tb
(MPa)
300

48

0.5

1.067

307

8

56

0.167

1.14

313

7

63

0.125

1.34

324

H 63
=
= 1.91
D 33

Tra bảng 3-6 [tài liệu 1] ta được β=1,2. Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu hai
lớp với lớp trên dày 63 (cm) có môđun đàn hồi trung bình:
Edctb = β. Etb' = 1,2x 324 = 389 (MPa)

Tính Ech.m của cả kết cấu:
Dựa vào :

E0
51
H 63
=
=1.91 và tb =
= 0.13
Edc 389
D 33

Tra toán đồ (Hình 3-1), [Tài liệu 1] ta được:
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 14


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

Ech.m
=0.55 → Ech.m= 0.55x389 = 214.0 (MPa)
E1

Nghiệm lại theo điều kiện (2.1), phải có:
dv

Ech ≥ K cd .Eyc
Đường cấp III, 2 làn xe nên theo bảng 3-3 của tài liệu [1], chọn độ tin cậy thiết
kế là 0,85. Từ đó, theo bảng 3-2 của tài liệu [1] ta xác định được K cddv = 1,06
dv

Vậy K cd .Eyc = 1.06x197 = 209 (MPa) < Ech.m = 214 (Mpa).
Cho thấy với cấu tạo kết cấu dự kiến đảm bảo đạt yêu cầu cường độ theo tiêu
chuẩn độ võng đàn hồi cho phép.
3.3. Tính toán cường độ kết cấu nền áo đường theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt
trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính kết :
Kết cấu nền áo đường có tầng mặt là loại A1, A2 và B1 được xem là đủ cường
độ khi thoả mãn biểu thức:
Ctt

Tax + Tav ≤ K tr
cd
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); Tax được xác định theo mục 3.5.2[1]
Tav : ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bn thân các lớp vật liệu nằm trên nó gây ra
cũng tại điểm đang xét (MPa). Tav được xác định theo mục 3.5.3[1]
K trcd là hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế như ở
Bảng 3-7[1]. Với độ tin cậy là 0,85 ta có K trcd =0,9.
Ctt : Lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng thái độ ẩm,
độ chặt tính toán.Trị số Ctt được xác định theo biểu thức:
Ctt = C. K1. K2 . K3
Trong đó:
C: lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính xác định từ kết quả thí nghiệm cắt
nhanh với các mẫu tưng ứng với độ chặt, độ ẩm tính toán (MPa); với đất nền phi tiêu
biểu cho sức chống cắt trượt của c phạm vi khu vực tác dụng của nền đường.
K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu
ti trọng động và gây dao động. Với kết cấu nền áo đường phần xe chạy thì lấy K 1=0,6;
với kết cấu áo lề gia cố thì lấy K1 = 0,9 để tính toán.
K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu; các yếu
tố này gây ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn, do vậy K 2 được xác định
tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phi chịu đựng trong 1 ngày đêm như ở Bảng 38[1].
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 15


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dính trong
điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử (đất hoặc vật liệu được
chặn giữ từ các phía); ngoài ra hệ số này còn để xét đến sự khác biệt về điều kiện tiếp
xúc thực tế giữa các lớp kết cấu áo đường với nền đất so với điều kiện xem như chúng
dính kết chặt (tạo ra sự làm việc đồng thời) khi áp dụng toán đồ Hình 3-2 và 3-3 cho
các trường hợp nền đất bằng đất kém dính. Cụ thể trị số K 3 được xác định tuỳ thuộc
loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường như dưới đây:
Đối với các loại đất dính (sét, á sét, á cát)

K3 = 1,5;

Đối với các loại đất cát nhỏ

K3 = 3,0;

Đối với các loại đất cát trung

K 3 = 6,0;

Đối với các loại đất cát thô

K 3 = 7,0.

3.3.1. Phương án 1:
Kiểm tra tính trượt của đất nền bazan:
Đất nền là loại bazan có độ ẩm tương đối
a= 0,55; modul đàn hồi Eo=40 Mpa; c=0,005 Mpa; ϕ =350
Trong tính toán trượt, đối với lớp có BTN ta xét môduyn đàn hồi ở nhiệt độ là 600C
1. BTN tạo độ nhám, Dmax 12,5 dày 2 cm
1
2
3

2. BTN chặt loại I Dmax 12.5 dày 7cm
(HL đá dăm ≥ 50%)

4

3. BTN chặt loại I Dmax19 dày 8cm
5

(HL đá dăm ≥ 50%)
4. Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25 dày 15cm

6

5. Cấp phối đá dăm loại I Dmax 37.5 dày 30cm
6. Đất nền bazan đầm chặt K98 dày 30cm

7

7. Đất nền bazan đầm chặt K95 dày 58cm
Ctt

- Công thức kiểm tra : Tax + Tav ≤ K tr
cd
- Chuyển hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp bằng cách đổi các lớp kết cấu áo đường lần
lượt hai lớp một từ dưới lên theo công thức
E2
H2
3
H
1 + k.t1/ 3 
Etb = E1 . 
H1
E1

 1+ k 

Bảng 3.5: Tính đổi Etb của các lớp vật liệu phương án 1
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 16


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường
Ei
(MPa)

Lớp kết cấu

t=
E2/E1

hi
(cm)

30

E'tb
(MPa)
300

0.5

45

300

8

0.18

53

300

7

0.13

60

300

Cấp phối đá dăm loại I Dmax37.5

300

Cấp phối đá dăm loại I Dmax25

300

1

15

BTN chặt loại I Dmax19(đádăm≥50%)

300

1

BTN chặt loại I Dmax12.5 (đádăm≥50%)

300

1

Hệ số

k=
h2/h1

30

Htb
(cm)

H 60
=
= 1.82⇒ β = 1.2
D 33

Etbdc = β. Etb = 1.2x300= 360 (Mpa)

* Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe gây ra τax
E dctb 360
Ta có H/D=1.82 ;
=
= 7.06 ; ϕ = 350 Ta tra trên biểu đồ 3.2 ta được
E0
51

τ ax
= 0.0165 ⇒ τax = 0.6x0.0165 = 0.0099 (Mpa)
P
* Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp áo đường gây ra T av
Tra toán đồ H3-4 [1] xác định được: τav= -0.0006 (Mpa).
Ứng suất cắt hoạt động trong đất là:
τ = τax + τav = 0.0099 – 0.0006= 0.0093 (Mpa).
Ứng suất cắt cho phép của nền đất:
[τ] =

C tt
K cdtr

Ctt = C. K1. K2 . K3
Trong đó:
C= 0,005.
K1= 0,6.
K2= 0,8.
K3= 1,5.
⇒ Ctt = 0.005x0.6x0.78x0.15=0.00351
Ta có hệ số độ tin cậy K=0,85→ Hệ số cường độ về cắt trượt Kcdtr =0,9
Ctt

0.00351

[τ] = K tr = 0,9 =0.0039(Mpa).
cd
Vậy: τ = 0.0039 (Mpa) < [τ] = 0.0156 (Mpa)=> nền đất đảm bảo điều kiện chống
trượt.

3.3.2. Phương án 2:
Kiểm tra tính trượt của đất nền bazan:
Đất nền là loại bazan có độ ẩm tương đối
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 17


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

a= 0,55; modul đàn hồi Eo=40 Mpa; c=0,005 Mpa; ϕ =350
Trong tính toán trượt, đối với lớp có BTN ta xét môduyn đàn hồi ở nhiệt độ là 600C
Bảng 3.6: Tính đổi Etb của các lớp vật liệu phương án 2
Ei
hi
Htb
Lớp kết cấu
(MPa) (cm) (cm)
Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25
300
32
32

k=
h2/h1

t=
E2/E1

E'tb
(MPa)
300

BTN rỗng Dmax37.5 (đá dăm ≥ 50%)

250

16

48

0.5

0.833

283

BTN chặt loại I Dmax19 (đá dăm ≥ 35%)

250

8

56

0.167

0.883

278

BTN chặt loại I Dmax12.5 (đá dăm ≥ 50%)

300

7

63

0.125

1.079

280

Hệ số

H 63
=
=1.91 ⇒ β = 1.2
D 33

Etbdc = βxEtb = 1.2x280= 336 (Mpa)

* Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe gây ra τax
Ta có H/D=1.82 ;

Edctb 336
=
= 6.6 ; ϕ = 350
E0
51

Ta tra trên biểu đồ 3.2 ta được

τ ax
= 0.018 ⇒ τax = 0.6x0.018 = 0.011 (Mpa)
P
* Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp áo đường gây ra T av
Tra toán đồ H3-4 [1] xác định được: τav= -0.0006 (Mpa).
Ứng suất cắt hoạt động trong đất là:
τ = τax + τav = 0.011 – 0.0006= 0.0104 (Mpa).
Ứng suất cắt cho phép của nền đất:
Ctt

[τ] = K tr
cd
Ctt = C. K1. K2 . K3
Với: C = 0,005; K1= 0,6; K2= 0,65; K3= 1,5
⇒ Ctt = 0.005x0.6x0.65x1.5=0.02925
Ta có hệ số độ tin cậy K=0,85→ Hệ số cường độ về cắt trượt Kcdtr =0,9
Ctt

0.02925

[τ] = K tr =
=0.0325 (Mpa).
0.9
cd
=> τ = 0.0104 (Mpa) < [τ] = 0.0325 (Mpa)
Vậy, nền đất đảm bảo điều kiện chống trượt.
3.4. Tính cường độ kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn chịu kéo khi uốn:
3.4.1. Phương án 1:
3.4.1.1. Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy lớp BTN trên cùng:
-Kiểm tra lớp bê tông nhựa lớp trên cùng:
h1=7 cm , E1= 1800Mpa ( lấy E1 của BTN ở 100C, tra bảng C-1)
Mô đun đàn hồi của các lớp kết cấu dưới lớp BTN đang xét E tb = 425 ( bảng 3.5)
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 18


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường
Ei
(MPa)

Lớp kết cấu

t=
E2/E1

hi
(cm)

Cấp phối đá dăm loại I Dmax37.5

300

Cấp phối đá dăm loại I Dmax25

300

1

15

BTN chặt loại I Dmax19(đádăm≥50%)

1800

6

8

k=
h2/h1

30

E'tb
(MPa)
300

0.5

45

300

0.18

53

300

30

Htb
(cm)

Xét tới hệ số điều chỉnh β =f(H/D=53/33=1,61) = 1,19
tb
→ Edc =425x 1,19= 506 (Mpa)
tb

Với E0/ Edc =40/506 = 0,08 tra toán đồ Hình 3-1 ta được

Echm
=0,45
Etbdc

→ Echm = 0.45x 506=227.7 Mpa
Tra toán đồ H 3-5 [1] với H1/D=8/33=0.242 ;

E1
1800
=
= 7.91
Echm 227.7

→ σku = 1.95
⇒ σku =1.95x0.6 x0.85 = 0.99 Mpa.
Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp BTN theo biểu thức 3.9
22TCN211-06
Rttku
công thức ktra : σku ≤ ku
K cd
ku
Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp BTN : Rtt = k1 . k2 . Rku

-Đối với vật liệu bê tông nhựa:

k1 =

11,11
11,11
=0.52
0,22 =
Ne
(4.66.106 ) 0,22

- k2=1,0 (BTN loại 1)
+Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp BTN lớp trên là :
Rttku =1.0.x0.52.x2.8= 1.46 MPa

Kiểm toán điều kiện 3.9 với hệ số cđ kéo uốn là Kcdku=0.90
σku =0.99 < 1.46 /0.9=1.62→đạt

3.4.1.2. Kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn ở đáy lớp BTN thứ 2
- Do tính chất lớp 1.2 cùng loại vật liệu nên ta đưa 2 lớp đó về lớp tương đương và
kiểm tra như lớp mặt và kiểm tra kéo uốn tại đáy lớp 2
- Đổi các lớp phía trên lớp cần tính toán về 1 lớp ta có : h1=15cm
Lớp vật liệu
BTN chặt loại 1Dmax19(đádăm≥50%)
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Ei
1800

t

hi (cm)

k

8
Trang: 19

Htb

Etb(Mpa)

8

1800


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.
BTN chặt loại 1Dmax12.5(đádăm≥50%)

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường
1800

1

7

0.88

13

1800

Xét tới hệ số điều chỉnh β =f(H/D=15/33=0.46) = 1.03
tb
→ Edc =1800x 1.03 = 1854 MPa.Suy ra E1 = 1854 MPa
- Tính Echm của các lớp phía dưới lớp BTN thứ 2:
Ei
(MPa)

Lớp kết cấu
Cấp phối đá dăm loại I Dmax37.5

300

Cấp phối đá dăm loại I Dmax25

300

t=
E2/E1

hi
(cm)

k=
h2/h1

30
1

15

0.5

Htb
(cm)
30

E'tb
(MPa)
300

45

300

Xét tới hệ số điều chỉnh β =f(H/D=45/33=1.36) = 1.16
tb
→ Edc =300x 1.16= 348 MPa
tb

Với E0/ Edc =40/348 = 0.115; tra toán đồ Hình 3-1 ta được

Echm
=0.49
Etbdc

→ Echm = 0.49x348=170.5 Mpa
Tra toán đồ H 3-5 [1] với H1/D=15/33=0.455 ;

E1
1854
=
=10.87
Echm 170.5

→ σku =1.68
⇒ σku =1.68x0.6 x0.85 = 0.86 Mpa.
Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp BTN rỗng theo biểu thức 3.9
(22TCN211-06)
Rttku
công thức ktra : σku ≤ ku
K cd

Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp tương đương
-Đối với vật liệu BTN:

k1 =

Rttku = k1 . k2 . Rku

11,11
11,11
=0.52
0,22 =
Ne
(4.66 × 106 ) 0,22

- k2=1.0
+Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp BTN là :
Rttku =1.0x 0.52x2.8 = 1.46 Mpa

Kiểm toán điều kiện 3.9 với hệ số cường độ kéo uốn là Kcdku=0.90
* Đối với lớp đá dăm gia cố XM σku =0.86< 1.46 /0.90=1.62→đạt
3.4.2. Phương án 2:
3.4.2.1. Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy lớp BTN trên cùng:
- Kiểm tra lớp bê tông nhựa lớp trên cùng:
h1=7 cm, E1= 2200 Mpa ( lấy E1 của BTN ở 100C, tra bảng C-1)
Mô đun đàn hồi của các lớp kết cấu dưới lớp BTN:
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 20


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường
Ei
(MPa)

hi
(cm)

Htb
(cm)

Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25

300

32

32

BTN rỗng Dmax37.5 (đá dăm ≥ 50%)

1200

16

48

0.5

4

513

BTN chặt loại I Dmax19 (đá dăm ≥ 35%)

2000

8

56

0.167

3.899

650

Lớp kết cấu

k=
h2/h1

t=
E2/E1

300

Xét tới hệ số điều chỉnh β =f (H/D=56/33=1,697) = 1,2
tb
→ Edc =1.2x650= 780 Mpa
tb

Với E0/ Edc =51/780 = 0.065 ; tra toán đồ Hình 3-1 ta được

Echm
=0,387
Etbdc

→ Echm = 0.387x780 = 302 Mpa
Tra toán đồ H 3-5 [1] với H1/D= 7/33 = 0.21 ;

E1
2200
=
= 7.285
Echm
302

→ σku = 2.05
⇒ σku =0.85x0.6 x2.05 = 1.05 Mpa.
Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp BTN theo biểu thức 3.9
22TCN211-06
Rttku
công thức ktra : σku ≤ ku
K cd
ku
Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp BTN : Rtt = k1 . k2 . Rku

- Đối với vật liệu bê tông nhựa:

k1 =

11,11
11,11
= 0.38
0,22 =
Ne
(4.66.106 ) 0,22

- k2=1,0 (BTN loại 1)
+ Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp BTN lớp trên là :
Rttku =0.38x1x2.8 = 1.064 MPa

Kiểm toán điều kiện 3.9 với hệ số cđ kéo uốn là Kcdku=0.90
σku =1.05 < 1.064 /0.9=1.18 → đạt
3.4.2.2. Kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn ở đáy lớp BTN thứ 2
- Do tính chất lớp 1 và 2 cùng loại vật liệu nên ta đưa 2 lớp đó về lớp tương đương và
kiểm tra như lớp mặt và kiểm tra kéo uốn tại đáy lớp 2
- Đổi các lớp phía trên lớp cần tính toán về 1 lớp ta có: h1=15cm ;
2200 × 7 + 2000 × 8
= 2093 Mpa
15
2.8 × 7 + 2.0 × 8
E1 =
= 2.373 Mpa
15
E1 =

- Tính Echm của các lớp phía dưới lớp BTN thứ 2:
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 21

E'tb
(MPa)


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường
Ei
(MPa)

hi
(cm)

Htb
(cm)

Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25

300

32

32

BTN rỗng Dmax37.5 (đá dăm ≥ 50%)

1200

16

48

Lớp kết cấu

k=
h2/h1

t=
E2/E1

300
0.5

4

Xét tới hệ số điều chỉnh β =f (H/D=48/33=1.45) = 1.17
→ Edctb =1.17x513= 600 MPa
Với E0/ Edctb =40/600 = 0.067; tra toán đồ Hình 3-1 ta được

Echm
= 0.392
Etbdc

→ Echm = 0.392x600=235 Mpa
Tra toán đồ H 3-5 [1] với H1/D=15/33=0.45 ;

E1
2093
=
=8.91
Echm
235

→ σku =1.4
⇒ σku =0.85x0.6 x1.4= 0.714 Mpa.
Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp BTN chặt theo biểu thức 3.9
(22TCN211-06)
công thức ktra : σku ≤

Rttku
K cdku

Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp tương đương: Rttku = k1 . k2 . Rku
- Đối với vật liệu BTN:

k1 =

11,11
11,11
=0.38
0,22 =
Ne
(4.66 ×106 ) 0,22

- k2= 1.0
+ Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp BTN là:
Rttku =0.38x1x2.373 = 0.902 Mpa

Kiểm toán điều kiện 3.9 với hệ số cđ kéo uốn là Kcdku=0.90
σku = 0.714 < 0.902 /0.9=1.002 → đạt
3.4.2.3. Kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn ở đáy lớp BTN thứ 3
- Do tính chất lớp 1 và 2 cùng loại vật liệu nên ta đưa 2 lớp đó về lớp tương đương và
kiểm tra như lớp mặt và kiểm tra kéo uốn tại đáy lớp 2
- Đổi các lớp phía trên lớp cần tính toán về 1 lớp ta có: h1= 7+8+16 = 31cm
2200 × 7 + 2000 × 8 + 1200 ×16
= 1632 Mpa
31
2.8 × 7 + 2.0 × 8 + 1.2 ×16
Rku =
= 1.77 Mpa
31
E1 =

Với E0/E1=40/300 = 0.134; tra toán đồ Hình 3-1 ta được
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Echm
= 0.437
E1

Trang: 22

E'tb
(MPa)
513


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

→ Echm = 0.437x300=131 Mpa
E1'
1632
Tra toán đồ H 3-5 [1] với H1/D=31/33= 0.939 ;
=
= 12.458
Echm
131
→ σku = 63

⇒ σku =0.85x0.6 x0.63= 0.32 Mpa.
Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy lớp BTN rỗng theo biểu thức 3.9
(22TCN211-06)
Rttku
công thức ktra : σku ≤ ku
K cd
ku
Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp tương đương: Rtt = k1 . k2 . Rku

- Đối với vật liệu BTN:

k1 =

11,11
11,11
=0.38
0,22 =
Ne
(4.66 ×106 ) 0,22

- k2= 1.0
+ Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp BTN là:
Rttku =0.38x1x1.77 = 0.673 Mpa

Kiểm toán điều kiện 3.9 với hệ số cđ kéo uốn là Kcdku=0.90
σku = 0.32 < 0.673 /0.9= 0.747 → đạt

CHƯƠNG 4:

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU NỀN ÁO ĐƯỜNG

Để chọn phương án kết cấu áo đường cần phải đánh giá hiệu quả kinh tế của
việc đầu tư vốn.
Cơ sở của phương pháp luận chứng hiệu quả kinh tế trong thiết kế áo đường là
so sánh hệ số hiệu quả kinh tế tiêu chuẩn E tc có xét đến đặc điểm xây dựng và khai
thác đường.
SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 23


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

Để đánh giá hiệu quả của việc đầu tư vốn cần so sánh giữa các phương án khác
nhau về kết cấu, cấp hạng tầng mặt, các chỉ tiêu khai thác vận tải, về thời hạn đầu tư
phân kỳ sao cho phương án chọn phải có tổng chi phí xây dựng và khai thác 1 km kết
cấu áo đường quy đổi về năm gốc và có giá trị nhỏ nhất.
Hiệu quả kinh tế của việc đầu tư vốn để thực hiện phương án chọn được xác
định bằng cách so sánh giữa số vốn đầu tư và số lợi nhuận thu được hằng năm trong
thời gian khai thác do giảm giá thành vận tải và các chi phí sửa chữa khác vì chất
lượng áo đường và điều kiện xe chạy đã được cải thiện so với nguyên trạng thông qua
việc tính toán hệ số hiệu quả kinh tế.
Ngoài ra cần phải xét đến các chỉ tiêu về khối lượng và khả năng cung cấp
nguyên vật liệu, về khả năng công nghệ thi công và khả năng đảm bảo tiến độ thi
công.
4.1. Tính chi phi xây dựng ban đầu cho mỗi phương án :
Giả thiết: + Nền đường là nền đường đắp với chiều cao đắp 1,5m.
+ Cấp đất cấp III.
+Đất dùng để đắp được vận chuyển từ đoạn đào tới, chỉ tốn chi phí vận
chuyển, khoảng cách vận chuyển 2km.

4.1.1. Phương án 1:
4.1.1.1.Tính khối lượng cho các lớp kết cấu nền áo đường
Ta có mặt cắt ngang đường như sau:

SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 24


Bài tập lớn Thiết kế nền mặt đường.

GVHD: ThS: Nguyễn Thanh Cường

Lớp BTN nhám cao, dày 2cm
Lớp BTNC loại 1 Dmax 12,5 dày 7cm
Lớp BTNC loại 1 Dmax 19 dày 8cm
Lớp CPĐD loại 1 Dmax 25 dày 15cm
Lớp CPÐD loại 1 Dmax 37,5 dày 30cm

350

200

K95
62

K95

50

,5
1:1

50

1:1
,5

30cm K98
350

200

58cm K95

Tính thể tích cho từng lớp kết cấu( tính cho 1 km đường)
Lớp BTNC tạo nhám dày 2cm:
V1 = 0, 02.1000.11 = 220m3

Lớp BTNC loại 1 Dmax=12.5mm dày 7cm:
V2 = 0, 07.1000.11 = 770m3

Lớp BTNC loại 1 Dmax=19mm dày 8cm:
V3 = 0,08.1000.11 = 880m3

Lớp CPDĐD loại 1 Dmax=25mm dày 15cm:
V4 = 0,15.1000.11 = 1650m3

Lớp CPDĐD loại 1 Dmax=37.5mm dày 30cm:
V5 = 0,3.1000.11 = 3300m3

4.1.1.2. Tính chi phí ban đầu cho phương án 1:
Lớp BTNC tạo nhám dày 2cm

SVTH: Nguyễn Văn Hiếu – K612GT

Trang: 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×