Đồ án Thiết kế đường qua hai điểm L - Q

giá thành xây dựng, tức là phải đòi hỏi tính tối ưu về mặt kinh tế. Vì vậy, khi tính toán lựa chọn kết cấu áo đường ta đưa ra hai hay nhiều phương án lựa chọn rồi tính toán kinh tế so sánh lựa chọn phương án tối ưu và kinh tế nhất. - Ơû đây ta đưa ra hai phương án để lựa chọn về mặt kết cấu, về mặt vật liệu có thể tận dụng vật liệu địa phương nhưng phải đảm bảo trong khoảng: 147 (Mpa) < = 155(Mpa) < 160 (Mpa) 4.1. Phương án 1: - Kết cấu áo đường: + Tầng mặt: ▪ Lớp trên cùng: BTNC hạt mịn ▪ Lớp thứ 2: BTNC hạt trung + Tầng móng: ▪ Tầng móng trên: cấp phối đá dăm loại I. ▪ Tầng móng dưới: cấp phối đá dăm loại II. + Nền đường: á cát nhẹ loại II có độ ẩm là 0.6 và độ chặt K= 0.95, (tra theo Bảng B3/ tr.60/ 22 TCN 211-06): => E = 45(Mpa), φ = 280, c = 0.018 (Mpa) 4.2. Phương án 2: - Kết cấu áo đường: + Tầng mặt: ▪ Lớp trên cùng: BTNC hạt mịn. ▪ Lớp thứ 2: BTNC hạt trung. + Tầng móng: ▪ Tầng móng trên: cấp phối đá dăm loại I ▪ Tầng móng dưới: cấp phối thiên nhiên loại A + Nền đường: á cát nhẹ loại II có độ ẩm là 0.6 và độ chặt K= 0.95 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CHIỀU DÀY KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: 5.1. Phương án 1: BẢNG ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU LÀM ÁO ĐƯỜNG VÀ NỀN ĐẤT Vật liệu Ký hiệu chiều dày(cm) Môđun đàn hồi (Mpa) Ru C Φ Tính Võng Tính Trượt Tính Kéo, uốn (Mpa) (Mpa) (độ) BTNC hạt mịn 5 420 300 1800 2.8 - - BTNC hạt trung 7 350 250 1600 2.0 - - Cấp phối đá dăm loại I 20 300 300 300 - - - Cấp phối đá dăm loại II 25 250 250 250 - - - Đất nền á cát 45 45 45 - 0.018 28 5.2. Phương án 2: BẢNG ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU LÀM ÁO ĐƯỜNG VÀ NỀN ĐẤT Vật liệu Ký hiệu chiều dày(cm) Môđun đàn hồi (Mpa) Ru C Φ Tính Võng Tính Trượt Tính Kéo, uốn (Mpa) (Mpa) (độ) BTNC hạt mịn 5 420 300 1800 2.8 - - BTNC hạt trung 7 350 250 1600 2.0 - - Cấp phối đá dăm loại I 23 300 300 300 - - - Cấp phối thiên nhiên loại A 26 200 200 200 - 0.05 40 Đất nền á cát 45 45 45 - 0.018 28 GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN MÓNG KINH TẾ: - Việc đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên được thực hiên theo biểu thức (3.5) Vì kết cấu áo đường mềm thường có nhiều lớp nên cầ quy đổi về hệ hai lớp để áp dụng toán đồ Hình 3-1. Việc quy đổi được thực hiện đối với hai lớp một từ dưới lên Với k= và t = Trong đó: h1, h2 : chiều dài lớp trên và lớp dưới của áo đường E1, E2 : môdun đàn hồi của vật liệu lớp trên và lớp dưới. - Sau khi quy đổi nhiều lớp áo đường về một lớp thì cần nhân thêm với Etb một hệ số hiệu chỉnh b xác định theo bảng 3-6 6.1. Phương án 1: BẢNG KẾT QUẢ TÍNH ĐỔI TẦNG 2 LỚP TỪ DƯỚI LÊN Lớp kết cấu Ei (MPa) t = hi (cm) k = Htb (cm) Etb’ (Mpa) Cấp phối đá dăm loại II 250 25 25 250 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.2 20 0.8 45 271.473 Bê tông nhựa hạt trung 350 1.28926 7 0.15555 52 281.278 Bê tông nhựa hạt mịn 420 1.49318 5 0.09615 57 291.994 Xét đến hệ số hiệu chỉnh với H/D = 57/33 = 1.72727 Tra bảnng 3.6 ta được = 1.19618 Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 57 cm có =xEtb’=1.19618 x 291.994 = 349.2 (Mpa) Tính Ech của cả kết cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1 = = 1,72727; = = 0.12883 Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ Hình 3.1 được = 0,5264 Vậy Ech= 349.2 x 0,5264 = 183.8 (Mpa) Nghiệm lại điều kiện (3-4) theo mục 3.4.1 ta có: Ech³ Trong đó: Ech : môdun đàn hồi chung của cả kết cấu nền áo đường Eyc : môdun đàn hồi yêu cầu : hệ số cường độ về độ võng (xác định theo Bảng 3-2) Số trục xe tính toán trong một ngày đêm trên 1 làn xe là 148 trục/làn.ngàyđêm tra bảng 3-4 (nội suy giữa Ntt = 100 và Ntt = 200) ta có trị số môdun đàn hồi yêu cầu Eyc = 153 MPa > E = 140 MPa (trị số tối thiểu của môdun yêu cầu) Chọn độ tin cậy thiết kế là 0.95 (đường cấp III, 2 làn xe) theo bảng 3-5 do vậy theo bảng 3-2 xác định được =1,17 .Eyc=1,17 x 153 = 179.01 MPa Kết quả nghiệm toán: Ech = 183.8 (MPa) > .Eyc= 179.01 (MPa) _Với cấu tạo kết cấu dự kiến đảm bảo đạt cường độ theo yêu cầu độ võng đàn hồi cho phép. - Với đơn giá được tính cho 10m dài là: G = G1 + G2, tính theo đơn giá XDCB khu vực sau: Trong đó: G1: giá thành cho lớp móng dưới. G2: giá thành cho lớp móng trên. BẢNG TÍNH GIÁ THÀNH Tên vật liệu Mã hiệu Vị trí Chiều dày(cm) Đơn giá Tổng G2 Vật liệu Nhân công Xe máy Cấp phối đá dăm loại I AD.11222 Móng trên 20 1533600 22446 135966 1692012 Tên vật liệu Mã hiệu Vị trí Chiều dày(cm) Đơn giá Tổng G1 Vật liệu Nhân công Xe máy Cấp phối đá dăm loại II AD.11222 Móng dưới 25 1917000 24870 175286 2117156 GI = G2 + G1 = 1692012 + 2117156 = 3809168 VNĐ 6.2. Phương án 2: BẢNG KẾT QUẢ TÍNH ĐỔI TẦNG 2 LỚP TỪ DƯỚI LÊN Lớp kết cấu Ei (MPa) t = hi (cm) k = Htb (cm) Etb’ (Mpa) Cấp phối thiên nhiên loại A 200 26 26 200 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.5 23 0.88461 49 243.587 Bê tông nhựa hạt trung 350 1.43685 7 0.14285 56 255.507 Bê tông nhựa hạt mịn 420 1.64378 5 0.08928 61 266.966 Xét đến hệ số hiệu chỉnh với H/D = 61/33 = 1.84848 Tra bảnng 3.6 ta được = 1.20272 Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 61 cm có =xEtb’=1.20272 x 266.966 = 321.1 (Mpa) Tính Ech của cả kết cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1 = = 1,84848; = = 0.14013 Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ Hình 3.1 được = 0,5636 Vậy Ech= 321.1 x 0,5636 = 180.9 (Mpa) Nghiệm lại điều kiện (3-4) theo mục 3.4.1 ta có: Ech³ Trong đó: Ech : môdun đàn hồi chung của cả kết cấu nền áo đường Eyc : môdun đàn hồi yêu cầu : hệ số cường độ về độ võng (xác định theo Bảng 3-2) Số trục xe tính toán trong một ngày đêm trên 1 làn xe là 148 trục/làn.ngàyđêm tra bảng 3-4 (nội suy giữa Ntt = 100 và Ntt = 200) ta có trị số môdun đàn hồi yêu cầu Eyc = 153 MPa > E = 140 MPa (trị số tối thiểu của môdun yêu cầu) Chọn độ tin cậy thiết kế là 0.95 (đường cấp III, 2 làn xe) theo bảng 3-5 do vậy theo bảng 3-2 xác định được =1,17 .Eyc=1,17 x 153 = 179.01 MPa Kết quả nghiệm toán: Ech = 180.9 (MPa) > .Eyc= 179.01 (MPa) _Với cấu tạo kết cấu dự kiến đảm bảo đạt cường độ theo yêu cầu độ võng đàn hồi cho phép. Với đơn giá được tính cho 10m dài là: G = G1 + G2, tính theo đơn giá XDCB khu vực sau: Trong đó: G1: giá thành cho lớp móng dưới. G2: giá thành cho lớp móng trên. BẢNG TÍNH GIÁ THÀNH Tên vật liệu Mã hiệu Vị trí Chiều dày(cm) Đơn giá Tổng G2 Vật liệu Nhân công Xe máy Cấp phối đá dăm loại I AD.11222 Móng trên 23 1763640 25813 156361 1945814 Tên vật liệu Mã hiệu Vị trí Chiều dày Phân lớp Đơn giá Tổng G1 Vật liệu Nhân công Xe máy Cấp phối Thiên nhiên loại A AD21224 Móng dưới 26 12 411360 53611 23182 1295639 AD21225 14 479760 58078 269648 GII = G2 + G1 = 1945814 + 1295639 = 3241453 VNĐ 6.3. So sánh 2 phương án kết cấu áo đường theo điều kiện kinh tế: - GI = 3809168 (VNĐ) > GII = 3241453(VNĐ), từ đó, ta chọn kết cấu áo đường theo phương án II để tính toán. KIỂM TRA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: 7.1. Kiểm tra cường độ kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: - Như tính toán trên: Kết quả nghiệm toán: Ech = 180.9 (MPa) > .Eyc= 179.01 (MPa) _ Kết cấu đảm bảo đạt cường độ theo tiêu chuẩn đàn hồi. 7.2. Kiểm tra cường độ kết cấu áo đường theo điều kiện trượt trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính: Việc đổi tầng về hệ 2 lớp được thực hiện như bảng sau: BẢNG KẾT QUẢ TÍNH ĐỔI TẦNG 2 LỚP TỪ DƯỚI LÊN ĐỂ TÍNH Etb’ Lớp kết cấu Ei (MPa) t = hi (cm) k = Htb (cm) Etb’ (Mpa) Cấp phối thiên nhiên loại A 200 26 26 200 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.5 23 0.88461 49 243.587 Bê tông nhựa hạt trung 350 1.02632 7 0.14285 56 244.382 Bê tông nhựa hạt mịn 420 1.22758 5 0.08928 61 248.658 Xét đến hệ số hiệu chỉnh với H/D = 61/33 = 1.84848 Tra bảnng 3.6 ta được = 1.2027 Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 61 cm có =xEtb’= 1.2027 x 248.658 = 299.068 (Mpa) * Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất Tax : °Việc thực hiện Tax được thức hiên thông qua viêc xác định theo toán đồ Hình 3-2 (khi ) hoặc toán đồ Hình 3-3 (khi ) = =1,84848; = = = 6064596 Theo biểu đồ Hình 3-3, với góc nội ma sát của đất nền j =28o ta tra được = 0.0127 Với áp lực lên mặt đường của bánh xe tiêu chuẩn tính toán: p = 6 (daN/cm2)= 0,6 (MPa). Tax= 0,0127 x 0,6 = 0,0076 (MPa) * Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra cho nền đất Tav : °Xác định Tax với toán đồ Hình 3-4 tùy thuộc vào bề dày tổng cộng H của các lớp nằm trên lớp tính toán và chỉ số ma sát trong j của đất hoặc vật liệu lớp đó Tra toán đồ Hình 3-4 (toán đồ ứng suất cắt hoạt động do bản thân mặt đường) được: Tav = -0.002 (MPa). °Xác định trị số Ctt (lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính ở trạng thái độ ẩm, độ chặt tính toán) theo biểu thức 3-8: Ctt= C. K1.K2.K3 Trong đó: K1: hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây dao động K2: hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu K3: hệ số xét đến 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 Theo mục 3.5.4 có K1 = 0,6 (kết cấu áo đường phần xe chạy); K2 = 0,8 (vì số trục xe tính toán ở đây là 148 (trục) < 1000 (trục)) và K3 = 1,5 (đất nền là á cát) Vậy Ctt = 0,018 x 0,6 x 0,8 x 1,5 = 0,01296 (MPa) °Kiểm tra lại điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất (biểu thức 3.7) Tax + Tav £ Trong đó: Tax ; Tav ; Ctt (như trên) K : là hệ số về cường độ về chịu cắt trượt được chọn tùy thuôc vào độ tin cậy thiết kế như ở Bảng 3-7 Với đường cấp III độ tin cậy (bảng 3-3) là 0.95 do vậy theo bảng 3-7 =1,0 và với các trị số Tax và Tav tính được ở trên ta có: Tax + Tav =0,0076 – 0,002 = 0.00562 (MPa) ==0.01296 (MPa) _Kết quả kiểm toán cho thấy 0.00562 < 0.01296 nên điều kiện 3.7 được đảm bảo. 7.3. Kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa: - Tính ứng suất uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức 3-10: sku = Trong đó: p : áp lực bánh của tải trọng trục tính toán kb : hệ số xét đến phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng tính toán là bánh đôi hoặc bánh đơn; khi kiểm tra với cụm bánh đôi (là trường hợp tính với tải trọng tiêu chuẩn) thì lấy kb = 0,85, còn khi kiểm tra với cụm bánh đơn của tải trọng trục đặc biệt nặng nhất (nếu có) thì lấy kb = 1,0. : ứng suất kéo uốn đơn vị; xác định theo toán đồ Hình 3-5 và Hình 3-6 _Đối với bê tông nhựa lớp dưới: h1=12 cm; E1 == 1683.33 (MPa) - Trị số của 2 lớp cấp phối đá dăm loại I và cấp phối thiên nhiên loại A là = 243.587 (MPa) với bề dày 2 lớp là H’ = 23 + 26 = 49 (cm), trị số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh β. Với ==1,48485 tra bảng 3-6 được b= 1.175 Vậy theo (3-7): =1,175 x 243.587 = 286.215 (MPa) Với = = 0,157, tra toán đồ Hình 3-1 ta được = 0.527 Vậy được: Ech.m = 286.215 x 0.527 = 150.835 (MPa) Ech.m : môđun đàn hồi chung của nền đất và các lớp nằm phía dưới đáy lớp vật liệu liều khối được kiểm tra; Xác định theo cách quy đổi nền đất và các lớp nằm phía dưới lớp đang xét từ dưới lên rồi áp dụng toán đồ hình 3-1. Tìm ở đáy lớp bê tơng nhựa lớp dưới bằng cách tra tốn đồ Hình 3-5 với: ==0,364 ; ==11.16 Kết quả tra tốn đồ được = 2.0018 và với p= 0.6MPa theo 3.11 ta có: =2.0018 x 0,6 x 0,85 = 1.0209 (MPa) _ Đối với bê tông nhựa hạt mịn lớp trên: h1= 5cm, E1= 1800MPa Trị số của Etb’ của 3 lớp phía dưới nó được xác định như Bảng sau: Lớp kết cấu Ei (MPa) t = hi (cm) k= Htb (cm) Etb’ (Mpa) Cấp phối thiên nhiên loại A 200 0 26 0 26 200 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.5 23 0.88461 49 243.587 Bê tông nhựa hạt trung 1600 6.56848 7 0.14285 56 332.326 Xét đến hệ số hiệu chỉnh với H/D = 56/33 = 1.69697 tra bảng 3-6 được b= 1.1977 = 332.326 x 1,1977 = 398.027 (MPa) Aùp dụng toán đồ Hình 3-1 để tìm ở đáy bê tông nhựa hạt nhỏ: Với = 56/33 = 1.69697 và = = 0.113 Tra toán đồ Hình 3-1 ta được = 0.4916. Vậy có =0.4916 x 398.027 = 195.67 (MPa) Tìm ở đáy bê tông nhựa lớp trên bằng cách tra toán đồ Hình 3.5 với: =5/33= 0.152; = 1800/195.67= 9.199 Kết quả tra toán đồ được = 2.2792 và p= 0.6 (MPa). Ta có: =2.2792 x 0.6 x 0.85 = 1.162392 (MPa) * Kiểm tra theo điều kiên kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức (3.9): °Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu toàn khối được xác định theo biểu thức 3.11: = k1 . k2 . Rku Trong đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán và ở tuổi mẫu tính toán (với vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ) dưới tác dụng của tải trọng tác dụng 1 lần xác định theo chỉ dẫn ở Phụ luc C. k2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu thời tiết. Với các vật liêu gia cố chất liên kết vô cơ lấy k2 = 1,0; còn với bê tông nhựa loại II , bê tông nhựa rỗng và các loại hổn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với bê tông nhựa chặt loại I và bê tông nhựa chặt dùng nhựa polime lấy k2 = 1,0. k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục; k1 lấy theo các biểu thức (3.12); (3.13); (3.14) Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa theo (3-12) k1 = = = 0.596 Theo mục 3.6.3 trong trường hợp này lấy k2=1,0 Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp dưới là: = 0.596 x 1 x 2.0 = 1.192 (MPa) Và của lớp bê tông nhựa lớp trên là: = 0.596 x 1 x 2.8 = 1.669 (MPa) °Kiểm toán theo điều kiện (3.9) với hệ số =1,0 lấy theo Bảng 3-7 cho trường hợp đường cấp III với độ tin cậy 0.95 Với lớp bê tông nhựa lớp dưới: = 1.0209 (MPa) < = 1.192 (MPa) Với lớp bê tông nhựa lớp trên: = 1.1624 (MPa) < = 1.669 (MPa) _Vậy thiết kế dự kiến đạt được điều kiện (3.9) đối với 2 lớp bê tông nhựa. TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO LỀ GIA CỐ: 8.1. Tính toán tải trọng tiêu chuẩn: - Theo Điều 3.3.3, thì số trục xe tính toán Ntt để thiết kế kết cấu lề gia cố trong trường hợp giữa phần xe chạy chính và lề không có dải phân cách bên được lấy bằng 35÷ 50% số trục xe tính toán của làn xe cơ giới liền kề tùy thuộc việc bố trí phần xe chạy chính. - Như vậy, số trục xe tính toán để thiết kế kết cấu lề gia cố là: + Số trục xe tiêu chuẩn trong năm cuối của thời kỳ khai thác cho 1 lề: Ntt = 269 * 0.5 = 134 (trục/lề.ngđ) + Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế Ne = 533053 (trục) 8.2. Mođun đàn hồi chung của kết cấu lề gia cố: - Với số trục xe tính toán Ntt chạy trên 1 lề trong 1 ngày đêm là Ntt = 134 trục/ ngđ.làn, môđun đàn hồi yêu cầu chung của lề gia cố là: (*) Trong đó: a, b: hệ số phụ thuộc vào loại tải trọng tiêu chuẩn và loại mặt đường. Theo Bảng 3-4, ta có: Thay vào phương trình (*), ta được: => = 60.63 + 43.19* log134 = 152.5(MPa). - Theo Bảng 3-5, ứng với đường cấp III và loại mặt đường cấp cao A1, ta có: = 120(MPa). Vậy ta chọn = 152.5(MPa) để tính toán. 8.3. Chọn sơ bộ kết cấu áo đường lề gia cố: - Theo Điều 2.7.1, thì lớp mặt trên cùng của lề gia cố phải cùng loại với lớp mặt trên cùng của làn xe liền kề nhưng bề dày có thể cấu tạo mỏng hơn. Và số lớp và bề dày các lớp của lề gia cố có thể giảm bớt so với làn xe liền kề. - Kết cấu áo đường: + Tầng mặt: ▪ Lớp trên cùng: BTNC hạt nhỏ ▪ Lớp thứ 2: BTNC hạt trung + Tầng móng: cấp phối đá dăm loại I. + Nền đường: á cát nhẹ loại II có độ ẩm là 0.6 và độ chặt K= 0.95, (tra theo Bảng B3) E = 45(Mpa), φ = 280, c = 0.018 (Mpa). BẢNG ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU LÀM ÁO ĐƯỜNG VÀ NỀN ĐẤT Vật liệu Ký hiệu chiều dày(cm) Môđun đàn hồi (Mpa) Ru C Φ Tính Võng Tính Trượt Tính Kéo, uốn (Mpa) (Mpa) (độ) BTNC hạt mịn 5 420 300 1800 2.8 - - BTNC hạt trung 7 350 250 1600 2.0 - - Cấp phối đá dăm loại I 40 300 300 300 - - - Đất nền á cát 45 45 45 - 0.018 28 8.4. Kiểm tra cường độ kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: BẢNG KẾT QUẢ TÍNH ĐỔI TẦNG 2 LỚP TỪ DƯỚI LÊN Lớp kết cấu Ei (MPa) t = hi (cm) k = Htb (cm) Etb’ (Mpa) Cấp phối đá dăm loại I 300 40 40 300 Bê tông nhựa hạt trung 350 1.16666 7 0.175 47 307.123 Bê tông nhựa hạt mịn 420 1.36752 5 0.10638 52 316.969 Xét đến hệ số hiệu chỉnh với H/D = 52/33 = 1.57575 Tra bảnng 3.6 ta được = 1.18406 Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 52 cm có =xEtb’=1.57575 x 316.969 = 375.3 (Mpa) Tính Ech của cả kết cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1 = = 1,57575; = = 0.11990 Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ Hình 3.1 được = 0.4788 Vậy Ech= 375.3 x 0.4788 = 179.6 (Mpa) Nghiệm lại điều kiện (3-4) theo mục 3.4.1 ta có: Ech³ Số trục xe tính toán trong một ngày đêm trên 1 làn xe là 134 trục/làn.ngàyđêm tra bảng 3-4 (nội suy giữa Ntt = 100 và Ntt = 200) ta có trị số môdun đàn hồi yêu cầu Eyc = 152.5 MPa > E = 140 MPa (trị số tối thiểu của môdun yêu cầu) Chọn độ tin cậy thiết kế là 0.95 (đường cấp III, 2 làn xe) theo bảng 3-5 do vậy theo bảng 3-2 xác định được =1,17 .Eyc=1,17 x 152.5 = 176.6 MPa Kết quả nghiệm toán: Ech = 179.6 (MPa) > .Eyc= 176.6 (MPa) _Với cấu tạo kết cấu dự kiến đảm bảo đạt cường độ theo yêu cầu độ võng đàn hồi cho phép. 8.5. Kiểm tra cường độ kết cấu áo đường theo điều kiện trượt trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính: Việc đổi tầng về hệ 2 lớp được thực hiện như bảng sau: BẢNG KẾT QUẢ TÍNH ĐỔI TẦNG 2 LỚP TỪ DƯỚI LÊN ĐỂ TÍNH Etb’ Lớp kết cấu Ei (MPa) t = hi (cm) k = Htb (cm) Etb’ (Mpa) Cấp phối đá dăm loại I 300 40 40 300 Bê tông nhựa hạt trung 350 0.83333 7 0.175 47 292.165 Bê tông nhựa hạt mịn 420 1.02681 5 0.10638 52 292.912 Xét đến hệ số hiệu chỉnh với H/D = 52/33 = 1.57575 Tra bảnng 3.6 ta được = 1.1840 Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 52 cm có =xEtb’= 1.1840 x 292.912 = 346.826 (Mpa) * Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất Tax : °Việc thực hiện Tax được thức hiên thông qua viêc xác định theo toán đồ Hình 3-2 (khi ) hoặc toán đồ Hình 3-3 (khi ) = =1,57575; = = = 7.70725 Theo biểu đồ Hình 3-3, với góc nội ma sát của đất nền j =28o ta tra được = 0.0152 Với áp lực lên mặt đường của bánh xe tiêu chuẩn tính toán: p = 6 (daN/cm2)= 0,6 (MPa). Tax= 0,0152 x 0,6 = 0,0091 (MPa) *Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra cho nền đất Tav : °Xác định Tax với toán đồ Hình 3-4 tùy thuộc vào bề dày tổng cộng H của các lớp nằm trên lớp tính toán và chỉ số ma sát trong j của đất hoặc vật liệu lớp đó Tra toán đồ Hình 3-4 (toán đồ ứng suất cắt hoạt động do bản thân mặt đường) được: Tav = -0.0017 (MPa). °Xác định trị số Ctt (lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính ở trạng thái độ ẩm, độ chặt tính toán) theo biểu thức 3-8: Ctt= C. K1.K2.K3 Theo mục 3.5.4 có K1 = 0,9 (kết cấu áo đường phần lề gia cố); K2 = 1 và K3 = 1,5 (đất nền là á cát) Vậy Ctt = 0,018 x 0,9 x 1 x 1,5 = 0,0243 (MPa) °Kiểm tra lại điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất (biểu thức 3.7) Tax + Tav £ Trong đó: Tax ; Tav ; Ctt (như trên) K : là hệ số về cường độ về chịu cắt trượt được chọn tùy thuôc vào độ tin cậy thiết kế như ở Bảng 3-7 Với đường cấp III độ tin cậy (bảng 3-3) là 0.95 do vậy theo bảng 3-7 =1,0 và với các trị số Tax và Tav tính được ở trên ta có: Tax + Tav =0,0091 – 0,0017 = 0.00742 (MPa) ==0.0243 (MPa) _Kết quả kiểm toán cho thấy 0.00742 < 0.0243 nên điều kiện 3.7 được đảm bảo. 8.6. Kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa: Tính ứng suất uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức 3-10: sku = _ Đối với bê tông nhựa lớp dưới: h1=12 cm; E1 == 1683.33 (MPa) - Trị số của lớp cấp phối đá dăm loại I là = 300 (MPa) với bề dày H’ = 40 (cm), trị số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh β. Với ==1,21212 tra bảng 3-6 được b= 1.1316 Vậy theo (3-7): =1,1316 x 300 = 339.482 (MPa) Với = = 0,1326, tra toán đồ Hình 3-1 ta được = 0.4177 Vậy được: Ech.m = 339.482 x 0.4177 = 141.802 (MPa) Tìm ở đáy lớp bê tơng nhựa lớp dưới bằng cách tra tốn đồ Hình 3-5 với: ==0,364 ; == 11.871 Kết quả tra tốn đồ được = 2.0067 và với p= 0.6MPa theo 3.11 ta có: =2.0067 x 0,6 x 0,85 = 1.023417 (MPa) _ Đối với bê tông nhựa hạt mịn lớp trên: h1= 5cm, E1= 1800MPa Trị số của Etb’ của 2 lớp phía dưới nó được xác định như Bảng sau: Lớp kết cấu Ei (MPa) t = hi (cm) k= Htb (cm) Etb’ (Mpa) Cấp phối đá dăm loại I 300 0 40 0 40 300 Bê tông nhựa hạt trung 1600 5.33333 7 0.175 47 411.709 Xét đến hệ số hiệu chỉnh với H/D = 47/33 = 1.42424 tra bảng 3-6 được b= 1.1653 = 411.709 x 1,1653 = 479.753 (MPa) Aùp dụng toán đồ Hình 3-1 để tìm ở đáy bê tông nhựa hạt nhỏ: Với = 47/33 = 1.42424 và = = 0.0938 Tra toán đồ Hình 3-1 ta được = 0.4052. Vậy có =0.4052 x 479.753 = 194.396 (MPa) Tìm ở đáy bê tông nhựa lớp trên bằng cách tra toán đồ Hình 3.5 với: =5/33= 0.152; = 1800/194.396= 9.2594 Kết quả tra toán đồ được = 2.2797 và p= 0.6 (MPa). Ta có: =2.2792 x 0.6 x 0.85 = 1.162647 (MPa) * Kiểm tra theo điều kiên kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức (3.9): °Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu toàn khối được xác định theo biểu thức 3.11: = k1 . k2 . Rku k2 = 1,0. k1 = = = 0.6107 Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp dưới là: = 0.6107 x 1 x 2.0 = 1.2214 (MPa) Và của lớp bê tông nhựa lớp trên là: = 0.6107 x 1 x 2.8 = 1.7709946 (MPa) °Kiểm toán theo điều kiện (3.9) với hệ số =1,0 lấy theo Bảng 3-7 cho trường hợp đường cấp III với độ tin cậy 0.95 Với lớp bê tông nhựa lớp dưới: = 1.023417 (MPa) < = 1.2214 (MPa) Với lớp bê tông nhựa lớp trên: = 1.162647 (MPa) < = 1.709946 (MPa) _Vậy thiết kế dự kiến đạt được điều kiện (3.9) đối với 2 lớp bê tông nhựa. CHƯƠNG IX: CHI PHI XÂY DỰNG-VẬN DOANH KHAI THÁC SO SÁNH PHƯƠNG ÁN TUYẾN – & — °Chi phí xây dựng phương án tuyến gồm các chi phí sau: + Chi phí xây dựng nền đường. + Chi phí xây dựng mặt đường. + Chi phí xây dựng cầu, cống. + Chi phí xây dựng các công trình phục vụ khai thác đường