Đồ án Thiết kế tuyến đường nằm trong khu vực huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam

phần phần trăm của xe i trong dòng xe hỗn hợp. Lưu lượng xe chạy hổn hợp tính toán ở năm đầu tiên được xác định (xe/ngđ) + Xe con: (xe/ngđ). + Xe tải nhẹ: (xe/ngđ). + Xe tải trung: (xe/ngđ). + Xe tải nặng: (xe/ngđ). Căn cứ vào lưu lượng xe ở năm đầu tiên công trình được đưa vào khai thác ta tính toán lưu lượng xe chạy ở các năm cần thiết: Bảng I.7.2 Năm tính toán Lưu lượng xe hổn hợp năm thứ nhất Lưu lượng xe hổn hợp năm tính toán Xe con Xe tải nhẹ Xe tải trung Xe tải nặng 1 263,85 263,85 39,58 76,52 124,01 23,75 4 263,85 351,18 52,68 101,84 165,05 31,61 5 263,85 386,30 57,95 112,03 181,56 34,77 8 263,85 514,17 77,13 149,11 241,66 46,28 10 263,85 622,14 93,32 180,42 292,41 55,99 15 263,85 1002 150,3 290,57 470,93 90,18 Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100 KN N= (I.7.2) Trong đó :+C1=1+1,2(m-1);với m là số trục của cụm trục i +C2=6,4 cho các trục trước và trục sau mỗi cụm bánh chỉ có 1 bánh;C2=1 cho các cụm bánh đôi +ni là số lần tác dụng của của loại tải trọng trục i có trọng lượng trục Pi cần được quy đổi về tải trọng trục tính toán Ptt Bảng tính trục xe quy đổi về trục tính toán năm 15 Bảng I.7.3 Loại xe PI(KN) C1 C2 nI(xe/ngđ) C1. C2. nI.(Pi/Ptt)4,4(trục/ngđ) Tải nặng Trục trước 25,4 1 6,4 90,18 18 Trục sau 90 2,2 1 90,18 125 Tải trung Trục trước 25,8 1 6,4 470,93 8 Trục sau 69,6 1 1 470,93 96 Tải nhẹ Trục trước 18 1 6,4 290,57 Trục sau 56 1 1 290,57 23 Vậy tổng số trục xe quy đổi về trục tính toán năm thứ 15là 270 trục/ngđ.2chiều -Số trục xe tiêu chuẩn tính toán trên 1 làn xe: Ntt =N.fl Vì đường thiết kế là đường cấpIV có hai làn xe không có dải phân cách =>fl =0,55 Khi đó Ntt=270.0,55=148,5 (trục/làn.ngđ ) -Số trục xe tiêu chuẩn tích luỷ trong thời hạn tính toán là 15 năm +Kết cấu mặt đường : Ne==0,45.106 (trục) Bảng tính trục xe quy đổi về trục tính toán năm 10 Bảng I.7.4 Loại xe PI(KN) C1 C2 nI(xe/ngđ) C1. C2. nI.(Pi/Ptt)4,4(trục/ngđ) Tải nặng Trục trước 25,4 1 6,4 55,99 12 Trục sau 90 2,2 1 55,99 78 Tải trung Trục trước 25,8 1 6,4 292,41 5 Trục sau 69,6 1 1 292,41 60 Tải nhẹ Trục trước 18 1 6,4 180,42 Trục sau 56 1 1 180,42 15 Vậy tổng số trục xe quy đổi về trục tính toán năm thứ 10 là 170 trục/ngđ.2chiều -Số trục xe tiêu chuẩn tính toán trên 1 làn xe: Ntt =N.fl Vì đường thiết kế là đường cấpIV có hai làn xe không có dải phân cách =>fl =0,55 Khi đó Ntt=170.0,55=93,5 (trục/làn.ngđ ) -Số trục xe tiêu chuẩn tích luỷ trong thời hạn tính toán 10 năm Ne==0,23.106 (trục) 7.3.Xác định môđun đàn hồi yêu cầu: Đối với tuyến thiết kế là đường cấp IV đồng bằng :Theo bảng 3-5 của TCN211-06 + Áo đường cấp cao thứ yếu A2 có = 100(MPa) + Áo đường lề đường cấp cao thứ yếu A2 có = 80(MPa) + Áo đường cấp cao chủ yếu A1 có = 130 (MPa) + Áo đường lề đường cấp cao thứ yếu A1 có = 110(MPa) Từ số trục xe chạy tính toán (xe/làn.ngày đêm) tra bảng 3-4 của tài liệu [3] được các giá trị mô đun đàn hồi tính toán () tương ứng của các loại mặt đường Bảng I.7.5 Năm tính toán Số trục xe(trục/làn/ngđ) Loại áo đường (MPa) 10 93,5 A2 121 15 148,5 A1 154 Các trị số Eyc tương ứng với số trục xe chay tính toán đều lớn hơn nên ta chọn Eyc để tính toán thiết kế kết cấu áo đường. Từ số trục xe chạy tính toán (xe/làn.ngày đêm) bằng 50% số trục xe tính toán của mặt đường tra bảng 3-4 của 22TCN 211-06 được các giá trị mô đun đàn hồi tính toán () tương ứng của các loại lề đường Bảng 1.7.6 Năm tính toán Số trục xe(trục/làn/ngđ) Loại áo đường (MPa) 10 46,75 A2 108 15 74,25 A1 140 7.4.Xác định phân kỳ đầu tư : Hiện nay do nguồn vốn đầu tư cho các ngành xây dựng cơ bản còn hạn hẹp mặt khác các công trình xây dựng giao thông đang cần được đầu tư xây dựng nhiều nên việc tập trung vốn vào một lúc là rất khó khăn. Mặt khác để tận dụng hết khả năng làm việc của vật liệu và để khắc phục hiện tượng trên ta có thể xét phân kỳ đầu tư công trình theo từng giai đọan. Việc đầu tư xây dựng phân kỳ theo từng giai đoạn sẽ đáp ứng được cường độ xe chạy trên tuyến tăng dần theo thời gian và khả năng thông xe cũng như Eyc của kết cấu áo đường trong thời kỳ sử dụng. Đối với đường cấp cao chủ yếu A1 ta có thể phân kỳ đầu tư thành hai giai đoạn, làm ngay một lần lớp móng và phân kỳ xây dựng lớp mặt bằng nhựa. Dựa vào thời hạn thiết kế qui định của mặt đường cấp cao chủ yếu A2 là 10 đến 12 năm. Từ đó ta chọn năm thứ 10 là năm đầu tư phân kỳ (vì đây là năm trung tu lần thứ hai của mặt đường A2 có lớp mặt trên là bêtông nhựa loại II). 7.5.Xác định các điều kiện cung cấp vật liệu, bán thành phẩm và cấu kiện: - Đất đắp nền đường điều phối đất từ nền đào sang đắp ở nền đắp, nếu thiếu lấy đất từ thùng đấu hoặc mỏ để đắp. - Đá các loại, cấp phối đá dăm lấy tại mỏ đá (cự ly trung bình khoảng 3Km). - Cát lấy tại điểm khai thác tại sông Thu Bồn (cự ly trung bình 10Km). - Xi măng, sắt thép lấy tại các đại lý vật tư ở thị trấn Hà Lam (cự ly vận chuyển trung bình 5km). - Bê tông nhựa nóng lấy ở trạm trộn bê tông nhựa Bình An Thăng Bình (cự ly trung bình 7km). - Các bán thành phẩm và cấu kiện đúc sẵn, lấy tại xí nghiệp đúc bê tông li tâm trực thuộc Công ty QL&SC Đường Bộ Quảng Nam, cách chân công trình 18km. Năng lực sản xuất của xí nghiệp đáp ứng đầy đủ về số lượng, chất lượng theo yêu cầu đặt ra. Tất cả các loại vật tư, vật liệu, các bán thành phẩm và cấu kiện đúc sẵn phục vụ công tác thi công đều đáp ứng được đầy đủ về số lượng và chất lượng, chủng loại yêu cầu. Trước khi thi công đều được kiểm tra, thí nghiệm thành phần, các chỉ tiêu cơ lý ... nếu đạt yêu cầu mới được đem vào sử dụng. 7.6.Xác định các điều kiện thi công: Các đơn vị thi công trong khu vực có đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ năng lực, kinh nghiệm, nhiệt huyết trong công tác, đã từng tham gia chỉ đạo thi công nhiều công trình quan trọng và có quy mô lớn. Đội ngũ công nhân lành nghề được tham gia thi công nhiều công trình tương tự đạt chất lượng cao. Ngoài ra các đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy móc, 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. Những điều kiện thuận lợi trên là rất cơ bản để xây dựng tuyến đường. 7.7.Quan điểm cấu tạo - thiết kế: - Phải tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đường. Tức là phải sử dụng các biện pháp tổng hợp để nâng cao cường độ đất nền, tạo điều kiện để nền đất tham gia chịu lực cùng với kết cấu áo đường đến mức tối đa, đồng thời phải sử dụng các biện pháp tổng hợp khác nhau để hạn chế tác dụng của nhiệt và ẩm đến cường độ và độ bền của mỗi tầng, lớp trong kết cấu áo đường. - Cấu tạo lớp mặt và trong một số trường hợp còn có lớp bảo vệ trên lớp mặt nhằm hạn chế tác hại của ngoại lực đến lớp chịu lực chủ yếu của tầng mặt. - Phải chú ý sử dụng tối đa các vật liệu tại chổ, phế thải công nghiệp. Đồng thời phải chú ý vận dụng các kinh nghiệm về xây dựng và khai thác áo đường trong từng điều kiện cụ thể của từng địa phương. - Phải phù hợp với khả năng thi công thực tế, tăng nhanh tốc độ dây chuyền thi công, cơ giới hóa, công nghiêp hóa trong quá trình xây dựng áo đường, góp phần giảm giá thành xây dựng. - Áp dụng nguyên tắc phân kỳ đầu tư trong thiết kế cấu tạo áo đường, dự tính biện pháp tăng cường bề dày, thay đổi kết cấu để nâng cấp áo đường để phù hợp với lưu lượng xe chạy tăng dần theo thời gian. - Kết cấu nên được phân chia thành nhiều tầng lớp để phù hợp với điều kiện chịu lựcvà tận dụng vật liệu rẽ tiền để làm lớp dưới . - Chiều dày của mỗi lớp vật liệu không nhỏ hơn chiều dày tối thiểu để thi công dể dàng và vật liệu không bị gãy vỡ cục bộ trong quá trình lu lèn và chịu tải trọng sau này * Dựa vào năng lực của đội ngũ cán bộ kỹ thuật và thiết bị máy móc hiện có của đơn vị thi công, đồng thời có lợi thế là ở gần trạm trộn bêtông nhựa như trên nên ta kiến nghị ưu tiên chọn lớp mặt là lớp bêtông nhựa. 7.8.Đề xuất các phương án cấu tạo kết cấu áo đường: 7.8.1.Phương án đầu tư xây dựng một lần: Phương án đầu tư xây dựng một lần có thời gian đại tu là 15 năm. Kết cấu áo đường là loại cấp cao chủ yếu A1 gồm các loại sau: 7.8.1.1: Đề xuất các phương án: * Phương án Ia : -Kết cấu mặt đường và lề gia cố: * Phương án Ib : -Kết cấu mặt đường và lề gia cố: * Phương án Ic : -Kết cấu mặt đường và lề gia cố: 7.8.1.2: Phân tích cácđiều kiện chọn phương án: *Kết cấu lớp mặt: Kết cấu lớp mặt như sau: - Bêtông nhựa : * Ưu điểm: + Cường độ cao, có khả năng chịu nén, kéo và chịu cắt đều tốt, ở trạng thái bất lợi nhiệt độ cao môđun đàn hồi Eđh = 120220 (MPa). Đặc biệt chịu lực ngang rất tốt và hạn chế gây bong bật của bánh xe do có chất atphan. + Mặt đường sử dụng vật liệu theo nguyên lý cấp phối, do đó kết cấu mặt đường đặc chắc kín nước hạn chế nước thấm xuống nền đường. + Mặt đường dễ tạo phẳng, độ cứng không quá lớn cho phép xe chạy với tốc độ cao mà vẫn êm thuận, ít gây tiếng ồn. + Mặt đường có độ bào mòn nhỏ, ít sinh bụi. +Tuyến đường đang thiết kế nằm gần trạm trộn bêtông nhựa Bình An Thăng Bình cách chân công trình khoảng 10Km nên việc cung cấp vật liệu bêtông nhựa cho công trình là rất thuận lợi. + Các đơn vị thi công trong khu vực có một đội ngũ cán bộ kỹ thuật năng lực, các trang thiết bị máy móc đầy đủ nhằm phục vụ cho việc thi công mặt đường bêtông nhựa, do đó có khả năng cơ giới hóa hầu hết các thao tác trong thi công, góp phần đẩy nhanh tiến độ thi công, nhanh chóng đưa công trình vào sử dụng. *Nhược điểm: +Mặt đường có màu sẩm khó định hướng xe chạy về ban đêm +Cường độ giảm khi nhiệt độ cao +Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường giảm khi mặt đường bị ẩm ướt +Mặt đường bị hoá già dưới tác dụng của thời gian tải trọng và các yếu tố bất lợi của khí hậu thời tiết *Kết cấu lớp móng: Kết cấu lớp móng áo đường gồm các loại sau: - Cấp phối đá dăm loại I Dmax25. - Cấp phối đá dăm loại I Dmax37,5. - Cấp phối đá dăm loại II Dax37,5. -Cấp phối đá dăm gia cố ximăng 4% -Cát gia cố ximăng 8% -Cấp phối đá dăm: *Ưu điểm: +Kết cấu chặt kín,cường độ cao (Eđh=200-300Mpa) +Sử dụng được vật liệu địa phương +Thi công đơn giản , có thể cơ giới hoá toàn bộ khâu thi công +Tương đối ổn định nước giá thành hợp lý *Nhược điểm: +Công lu lèn lớn +Hao mòn ,sinh bụi nhiều khi khô hanh + Cường độ giảm nhiều khi bị ẩm ướt -Các loại móng áo đường gia cố các chất vô cơ như đá gia cố chất liên kết vô cơ, đất gia cố vôi và cát gia cố ximăng yêu cầu về thời gian bảo dưỡng dài trong quá trình thi công Cấp phối đá dăm có cường độ cao hơn cấp phối tiêu chuẩn, là một cấp phối liên tục, ổn định nước hơn vì thành phần hạt mịn là bột đá ít hút nước, ngoài ra công nghệ thi công được tiêu chuẩn hóa, cơ giới hóa cao. Trong khu vực có mỏ đá của địa phương đã đựơc kiểm tra chất lượng đảm bảo có khả năng cung cấp các loại cấp phối đá dăm cho công trình, do đó chọn cấp phối đá dăm làm lớp móng cho kết cấu áo đường. - Lớp trên: Cấp phối đá dăm loại I Dmax25 - Lớp dưới: Cấp phối đá dăm loại I Dmax37,5 cấp phối đá dăm loại II Dmax37,5 -Các loại móng áo đường gia cố chất kết dính vô cơ: *Ưu điểm: +Cường độ cao :có cường độ chịu nén cao ,có khả năng chịu kéo khi uốn +Ổn định nước và nhiệt :cường độ hầu như không giảm khi độ ẩm và nhiệt độ mặt đường thay đổi +Có thể cơ giới hoá toàn bộ khâu thi công * Nhược điểm: +Chịu tải trọng động kém +Yêu cầu phải có thiết bị chuyên dụng +Khống chế thời giant hi công(không quá 2 giờ) +Không thông xe được ngay sau khi thi công =>Từ các đặc điểm nêu trên chọn kết cấu áo đường cho phương án đầu tư xây dựng một lần là phương án Ia 7.8.2.Phương án đầu tư xây dựng phân kỳ : 7.8.2.1.Kết cấu cho 10 năm đầu:(Cấp cao A2) * Phương án IIa : -Kết cấu mặt đường và lề gia cố *Phương án IIb : -Kết cấu mặt đường và lề gia cố * Phương án IIc : -Kết cấu mặt đường và lề gia cố *Kết cấu cho 10 năm đầu: Kết cấu lớp mặt gồm: - Bêtông nhựa chặt loại II Dmax 20 Từ các đặc điểm nêu ở phần trên, chọn kết cấu áo đường cho10 năm đầu là phương án IIa 7.8.2.2.Kết cấu cho 5 năm sau (Cấp cao A1): Kết cấu cho 5 năm sau được nâng cấp từ mặt đường cấp thấp A2 lên mặt đường cấp cao A1. Thời điểm này lưu lượng xe tăng lên, để đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu áo đường đồng thời để thuận lợi cho thi công, tiết kiệm vật liệu ta chọn kết cấu như sau Kết cấu mặt đường và lề gia cố 7.9.Xác định các thông số tính toán của nền đường và các lớp mặt đường: 7.9.1.Môđun tính toán của đất nền đường : Đất nền sau khi thi công xong lớp đáy móng dày 80cm đạt được yêu cầu sau -30cm trên cùng đảm bảo sức chịu tải CBR =6 -50 cm tiếp theo đảm bảo sức chịu tải CBR =4 Đất nền đường của tuyến là loại đất á sét lẫn sỏi sạn, có độ ẩm tương đối tính toán : W/Wnh = 0,6. tra bảng B-3 tài liệu [ 3] có môđun đàn hồi đất nền E0 = 57 MPa , Lực dính C = 0,032 MPa, góc ma sát trong φ = 240. 7. 9.2. Môđun đàn hồi tính toán của các lớp mặt đường: Các đặc trưng tính toán của bê tông nhựa phải xác định tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể. Nhiệt độ tính toán của bêtông nhựa : -Khi tính điều kiện chịu kéo khi uốn : t = 100C -Khi tính theo điều kiện độ võng đàn hồi: t = 300C -Khi tính toán điều kiện ổn định trượt : t = 600C Bảng I.7.7. STT VẬT LIỆU E (MPa) Ru C φ VÕNG UỐN TRƯỢT MPa MPa (độ) 1 BTNC loại I Dmax20 420 1800 300 2,8 - 2 BTNC loại I Dmax25 350 1600 250 2,0 - 3 BTNR Dmax25 320 1200 250 1,6 - 4 BTNC loại II Dmax20 280 1200 200 1,2 - 5 Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25 300 - - - - - 6 Cấp phối đá dăm loạiI Dmax 37,5 300 - - - - - 7 Cấp phối đá dăm loại II Dmax 37,5 250 - - - - - 5 CPÂD gia cäú Ximàng 4% 4000 6 - 8 Đất nền á sét lẫn sỏi sạn 57 - - - 0,032 24 7.10.Tính toán Ech của các phương án kết cấu áo đường - so sánh với Eyc: Vì kết cấu áo đường đã đề xuất gồm các lớp vật liệu với bề dày giả thiết nên tính Ech của cả kết cấu rồi so sánh với Eyc ở cuối thời kỳ khai thác của mỗi loại áo đường. Nếu Ech>.Eyc thì kết cấu thoả mãn về điều kiện độ võng cho phép. Trong đó : :Hệ số cường độ về độ võng đựơc chọn tuỳ thuộc vào độ tin cậy Đường cấp IV đồng bằng 2 làn xe theo bảng 3-3 tài liệu [3]chọn độ tin cậy bằng 0,90 do đó theo bảng 3-2 tài liệu [3] ta có =1,10 Để tiện cho việc sử dụng toán đồ đã được lập sẵn, ta phải chuyển nhiều lớp về hệ hai lớp bằng cách đổi lần lượt các lớp kết cấu áo đường hai lớp một từ dưới lên. Từ đó ta sẽ xác định được ETB của các lớp mặt đường. Cách xác định chiều dày và ETB của lớp vật liệu qui đổi từ 2 lớp về 1 lớp như sau :(hình 1.7.3): Ta có : H = h1 + h2 (I.7.3). Trong đó: ; với + h1, h2 : Là chiều dày lớp trên và lớp dưới của áo đường + E1, E2 : Là môđun đàn hồi lớp trên và dưới của vật liệu. Sau khi qui đổi nhiều lớp vật liệu áo đường về một lớp thì cần nhân thêm Etb với hệ số điều chỉnh β xác định theo công thức = b.Etb’ H : chiều dày toàn bộ áo đường (cm) D : đường kính vệt bánh xe tương đương (D = 33cm) 7.10.1Các phương án đầu tư 1 lần : * Phương án Ia : -Kết cấu mặt đường và lề gia cố: Kết quả đổi tầng hai lớp một từ dưới lên lên để tính ETB Lớp kết cấu Ei(MPa) t=E2/E1 hi(cm) k=h2/h1 HTB(cm) Etb’(MPa) Cấp phối đá dăm loại II Dmax 37,5 250 15 15 250 Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25 300 1,2 15 1 15 274,241 BTNchặt loại I Dmax 25 350 1,2763 7 0,4667 37 297,018 BTNchặt loại I Dmax 20 420 1,4141 5 0,1351 42 310,194 Tỷ số ; trị số Etb’ của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,114.(1,273)0,12=1,147 Vậy : ETB = Etb’ x β = 310,194 x 1,147 = 355,70(MPa). Dùng toán đồ hình 3-1 của tài liệu [3] - Xác định môduyn đàn hồi chung của mặt đường Từ các tỷ số: Ech = 0,485 x ETB = 0,485x 355,70 = 172,51 MPa. Khi đó : +Kết cấu mặt đường có .Eyc=1,10.154=169,4 MPa +Kết cấu lề gia cố có .Eyc=1,10.140=154 MPa Do Eyc của lề gia cố gần bằng với giá trị tính toán của lề gia cố và để đơn giản cho thi công ta chọn kết cầu lề gia cố cùng bề dày và kết cấu như mặt đừờng =>Ech > :.Eyc nên kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép. 7.10.2:Các phương án đầu tư phân kỳ : 7.10.2.1.Kết cấu cho 10năm đầu: *Phương án IIa: -Kết cấu mặt đường và lề gia cố Kết quả đổi tầng hai lớp một từ dưới lên lên để tính ETB Lớp kết cấu Ei(MPa) t=E2/E1 hi(cm) k=h2/h1 HTB(cm) ETB(MPa) Cấp phối đá dăm loại I Dmax 37,5 300 17 17 300 Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25 300 1 15 0,8824 32 300 BTNchặt loại II Dmax 20 280 0,9333 8 0,25 40 295,926 Tỷ số ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,114.(1,212)0,12=1,140 Vậy : ETB = Etb’ x β = 295,926 x 1,140= 337,356(MPa). Dùng toán đồ hình 3-1 của tài liệu [3]- Xác định môduyn đàn hồi chung của mặt đường Từ các tỷ số: Ech = 0,49 x ETB = 0,49x 337,356 = 165,304 MPa. +Kết cấu mặt đường có .Eyc=1,10.121=133,1 MPa +Kết cấu lề gia cố có .Eyc=1,10.108=118,8 MPa Do Eyc của lề gia cố gần bằng với giá trị tính toán của lề gia cố và để đơn giản cho thi công ta chọn kết cầu lề gia cố cùng bề dày và kết cấu như mặt đừờng =>Ech > :.Eyc nên kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép. 7.10.2.2.Kết cấu cho 5 năm sau: Kết cấu mặt đường và lề gia cố Kết quả đổi tầng hai lớp một từ dưới lên lên để tính ETB Lớp kết cấu Ei(MPa) t=E2/E1 hi(cm) k=h2/h1 HTB(cm) ETB(MPa) Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25 300 15 15 300 BTNR Dmax 25 320 1,0667 7 0,4667 22 306,27 BTNchặt loại I Dmax 20 420 1,3713 5 0,2273 27 325,548 Tỷ số ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,114.(0,818)0,12=1,087 Vậy : ETB = Etb’ x β = 325,548 x 1,087= 354,03(MPa). Mặt đường A2 sau 10 năm khai thác môđun đàn hồi còn lại là E0=0,90. 165,304 =148,77 MPa Dùng toán đồ hình 3-1 của tài liệu [3] - Xác định môduyn đàn hồi chung của mặt đường. Từ các tỷ số: Ech’ = 0,65x ETB = 0,65x 354,03 = 230,12 MPa. +Kết cấu mặt đường có .Eyc=1,10.154=169,4 MPa +Kết cấu lề gia cố có .Eyc=1,10.140=154 MPa Do Eyc của lề gia cố gần bằng với giá trị tính toán của lề gia cố và để đơn giản cho thi công ta chọn kết cầu lề gia cố cùng bề dày và kết cấu như mặt đừờng =>Ech’ > :.Eyc nên kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi 7.11.Tính toán kiểm tra theo tiêu chuẩn ứng suất gây trượt trong các lớp vật liệu kém dính và trong nền đất: Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo cục bộ trong n ền đất dưới áo đường và trong các lớp kém dính nào của áo đường,phải thoả mãn điều kiện Tax+Tav≤ (I.7.4) 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). +Tav: ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên nó gây ra cũng tại điểm đang xét (MPa) + là cường độ về chịu cắt trượt được chọn tuỳ thuộc và độ tin cậy thiết kế .Theo bảng 3-7 tài liệu [3] tương ứng độ tin cậy 0,90 là =0,94 +Ctt:Lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng thái độ ẩm độ chặt tính toán *Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất . +Việc xác định Tax đựợc thực hiện thông qua việc xác định Tax/p (biết p sẽ tính được Tax) theo toán đồ hình 3-2 tài liệu [3] (khi H/D=0÷2,0)hoặc toán đồ hình 3-3 (khiH/D=0÷0,4) Các toán đồ này được lập theo sơ đồ tính toán hệ hai lớp có sự làm việc đồng thời giữa các lớp áo đường phía trên và nền đất phía dưới với hệ số Poisson μ1=0,25 đối vật liệu áo đường và μ2=0,35 đối với nền đất ,trong đ ó th ể hiện mối quan hệ giữa tỉ số H/D(bề dày tương đối của áo đường )tỷ số mô đun đàn hồi giữa lớp trên và lớp dưới E1/E2 với tỷ số Tax/p đối với các trường hợp góc ma sát trong của nền đất φ khác nhau.Trình tự xác định Tax/p được chỉ dẩn bằng các mủi tên trên tán đồ và lưu ý cũng phải chọn φ ở trạng thái tính toán bất lợi +Khi kiểm tra trược trong nền đất dưới áo đường để áp dụng toán đồ Tax phải đổi hệ nhiều lớp về hệ hai lớp ;lúc này trị số Etb tính được đóng vai trò E1và trị số mô đun đàn hồi của nền đất E0 đóng vai trò của E2 phải được thay bằng trị số mô đun đàn hồi Ech ở trên mặt lớp đó (trong khi C và φ vẫn dùng trị số tính toán của lớp đó ),còn trị số E1 phải được thay bằng trị số mô đun đàn hồi trung bình Etb của các lớp nằm trên nó *Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân Tav Xác định Tav được 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 φ của đất hoặc vật liệu lớp đó. *Xác định trị số lực dính tính toán Ctt Trị số lực dính Ctt được xác định theo biểu thức : Ctt =K1.K2.K3 ; (I.7.5) Trong đó : +C:lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính xác định từ kết quả thí nghiệm tương ứng với độ chặt và độ ẩm tính toán (MPa) +K1 :Hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trược khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây dao động .Với kết cấu áo đường phần xe chạy thì lấy K1=0,6;với kết cấu áo lề gia cố thì K1 =0,9. +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 K2 được xác định tuỳ thuộc vào số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng trong 1 ngày đêm như ở bảng 3-8 tài liệu [3] +K3 :hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trược của đất hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẩu thử :ngoài ra hệ số này để xét đến sự khác biệt về điều kiện tiếp xúc thực tế giữua các lớp kết cấu áo đường với nền đất so với điều kiện xem như chúng dính chặt khi áp dụng toán đồ hình 3-2và 3-3 tài liệu [3] cho cả trường hợp nền đất là đất kém dính .Cụ thể K3 được xác định tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụngcủa 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 K3 =6,0 -Đối với các loại đất cát thô K3 =7,0 7.11.1.Kiểm tra nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trượt: 7.11.1.1 Phương án đầu tư 1 lần: Phương án Ia: -Kết cấu mặt đường và lề gia cố: Bảng I.7.11 Kết quả đổi tầng hai lớp một từ dưới lên lên để tính ETB Lớp kết cấu Ei(MPa) t=E2/E1 hi(cm) k=h2/h1 HTB(cm) ETB(MPa) Cấp phối đá dăm loại II Dmax 37,5 250 15 15 250 Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25 300 1,2 15 1 30 274,24 BTNchặt loại I Dmax 25 250 0,9116 7 0,2333 37 269,54 BTNchặt loại I Dmax 20 300 1,113 5 0,1351 42 273,05 Tỷ số ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,114.(1,273)0,12=1,147 Vậy : ETB = Etb’ x β = 273,05 x 1,147 = 313,11(MPa). Từ các số liệu Tra toán đồ có : P = 0,6 MPa :áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường => Tax = 0,0192 (MPa.) Từ H = 42cm, φ = 240 tra toán đồ H .3-4 xác định được Tav= -0,0008 (MPa.) Ứng suất cắt hoạt động trong đất là : Tax+Tav=0,0192-0.0008=0,0184( MPa) Lực dính tính toán của nền đất:Ctt=C.K1.K2K3 +K1=0,6 Theo tài liệu [3] +K2=0,8 do số trục tính toán <1000 (trục/ngày đêm /làn) +K3=1,5 do đất nền là đất á sét +C=0,032 :lực dính của đất nền =>Ctt =0,032.0,6.0,8.1,5=0,02304 (MPa) Hệ số cường độ về chịu cắt trược =0,94 tưong ứng với độ tin cậy đã chọn ở trên =>=0,0245 > Tax+Tav=0,0184 ( MPa) Thoả điều kiện trược 7.11.1.2.Phương án đầu tư phân kỳ: Phương án IIa:Kết cấu 10 năm đầu -Kết cấu mặt đường: Bảng I.7.12 Kết quả đổi tầng hai lớp một từ dưới lên lên để tính ETB Lớp kết cấu Ei(MPa) t=E2/E1 hi(cm) k=h2/h1 HTB(cm) ETB(MPa) Cấp phối đá dăm loại I Dmax 37,5 300 17 17 300 Cấp phối đá dăm loại I Dmax 25 300 1 15 0,8824 32 300 BTNchặt loại II Dmax 20 200 0,6667 8 0,25 40 277,81 Tỷ số ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,114.(1,2120,12=1,14 Vậy : ETB = Etb’ x β = 277,81 x 1,14= 316,71(MPa). Từ các số liệu Tra toán đồ có : P = 0,6 MPa :áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường => Tax = 0,0204(MPa.) Từ H = 42cm, φ = 240 tra toán đồ H .3-4 xác định được Tav= -0,0008 (MPa.) Ứng suất cắt hoạt động trong đất là : Tax+Tav=0,0294-0,0006=0,0196( MPa) Lực dính tính toán của nền đất:Ctt=C.K1.K2K3 +K1=0,6 Theo TCN211-06 +K2=1 do số trục tính toán <100 (trục/ngày đêm /làn) +K3=1,5 do đất nền là đất á sét +C=0,032 :lực dính của đất nền =>Ctt =0,032.0,6.1,0.1,5=0,0288 (MPa) Hệ số cường độ về chịu cắt trược =0,94 tưong ứng với độ tin cậy đã chọn ở trên =>=0,031 > Tax+Tav=0,0196 (MPa) 7.11.2.Kiểm tra điều kiện trượt của bêtông nhựa so với móng: Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo cục bộ trong nền đất dưới áo đường và trong các lớp kém dính kết nào của áo đường, phải thỏa mãn điều kiện sau : τax+ τav≤K’.c (1.7.6) Trong đó: + τax : ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng xe chạy gây ra trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính (Mpa). + τav: ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân của các lớp vật liệu nằm trên lớp tính toán gây ra (Mpa). + c:lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính ở trạng thái tính toán, xác định theo phụ lục II của [4]. + K’ :hệ