Thiết kế tuyến đường đi qua 2 điểm D22 - C2 thuộc tỉnh Cao Bằng

áp 0 .44 1 1 .25 0 .91 2 .00 V. Thiết kế trắc ngang & tính khối l-ợng đào đắp Các nguyên tắc thiết kế mặt cắt ngang: Trong quá trình thiết kế bình đồ và trắc dọc phải đảm bảo những nguyên tắc của việc thiết kế cảnh quan đ-ờng, tức là phải phối hợp hài hòa giữa bình đồ, trắc dọc và trắc ngang. Phải tính toán thiết kế cụ thể mặt cắt ngang cho từng đoạn tuyến có địa hình khác nhau. ứng với mỗi sự thay đổi của địa hình có các kích th-ớc và cách bố trí lề đ-ờng, rãnh thoát n-ớc, công trình phòng hộ khác nhau. * Chiều rộng mặt đ-ờng B = 6 (m). * Chiều rộng lề đ-ờng 2x1,5 = 3 (m). * Mặt đ-ờng bê tông áp phan có độ dốc ngang 2%, độ dốc lề đất là 6%. * Mái dốc ta luy nền đắp 1:1,5. * Mái dốc ta luy nền đào 1 : 1. * ở những đoạn có đ-ờng cong, tùy thuộc vào bán kính đ-ờng cong nằm mà có độ mở rộng khác nhau. Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 52 * Rãnh biên thiết kế theo cấu tạo, sâu 0,4m, bề rộng đáy: 0,4m. * Thiết kế trắc ngang phải đảm bảo ổn định mái dốc, xác định các đoạn tuyến cần có các giải pháp đặc biệt. Trắc ngang điển hình đ-ợc thể hiện trên bản vẽ. 2.Tính toán khối l-ợng đào đắp Để đơn giản mà vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết áp dụng ph-ơng pháp sau: - Chia tuyến thành các đoạn nhỏ với các điểm chia là các cọc địa hình, cọc đ-ờng cong, điểm xuyên, cọc H100, Km. - Trong các đoạn đó giả thiết mặt đất là bằng phẳng, khối l-ợng đào hoặc đắp nh- hình lăng trụ. Và ta tính đ-ợc diện tích đào đắp theo công thức sau: Fđào tb = (F i đào + F i+1 đào )/2 (m 2) Fđắp tb = (F i đắp + F i+1 đắp)/2 (m 2) Vđào = Fđào tb .Li-i+1 (m 3) Vđắp = Fđắp tb. Li-i+1 (m 3) Sau khi tính toán ta đ-ợc diện tích nh- sau: Ph-ơng án 1: Sđào=31546.64 m 3; Sđắp=31280.26 m 3 Ph-ơng án 2: Sđào=38075.96 m 3; Sđắp=34265.65 m 3 Tính toán chi tiết đ-ợc thể hiện trong phụ lục . Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 53 1.20. Chương 6: 1.21. THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 1.21.1. 6.1.Quy trỡnh tớnh toỏn, tải trọng tớnh toỏn: a. 61.1.Quy trỡnh tớnh toỏn: áo đ-ờng là công trình xây dựng trên nền đ-ờng bằng nhiều tầng lớp vật liệu có c-ờng độ và độ cứng đủ lớn hơn so với nền đ-ờng để phục vụ cho xe chạy, chịu tác động trực tiếp của xe chạy và các yếu tố thiên nhiên (m-a, gió, biến đổi nhiệt độ). Nh- vậy để đảm bảo cho xe chạy an toàn, êm thuận, kinh tế và đạt đ-ợc những chỉ tiêu khai thác-vận doanh thì việc thiết kế và xây dựng áo đ-ờng phải đạt đ-ợc những yêu cầu cơ bản sau: + áo đ-ờng phải có đủ c-ờng độ chung tức là trong quá trình khai thác, sử dụng áo đ-ờng không xuất hiện biến dạng thẳng đứng, biến dạng tr-ợt, biến dạng co, dãn do chịu kéo uốn hoặc do nhiệt độ. Hơn nữa c-ờng độ áo đ-ờng phải ít thay đổi theo thời tiết khí hậu trong suốt thời kỳ khai thác tức là phải ổn định c-ờng độ. + Mặt đ-ờng phải đảm bảo đ-ợc độ bằng phẳng nhất định để giảm sức cản lăn, giảm sóc khi xe chạy, do đó nâng cao đ-ợc tốc độ xe chạy, giảm tiêu hao nhiên liệu và hạ giá thành vận tải. + Bề mặt áo đ-ờng phải có đủ độ nhám cần thiết để nâng cao hệ số bám giữa bánh xe và mặt đ-ờng để tạo điều kiện tốt cho xe chạy an toàn, êm thuận với tốc độ cao. Yêu cầu này phụ thuộc chủ yếu vào việc chọn lớp trên mặt của kết cấu áo đ-ờng. +Mặt đ-ờng phải có sức chịu bào mòn tốt và ít sinh bụi do xe cộ phá hoại và d-ới tác dụng của khí hậu thời tiết Đó là những yêu cầu cơ bản của kết cấu áo đ-ờng, tùy theo điều kiện thực tế, ý nghĩa của đ-ờng mà lựa chọn kết cấu áo đ-ờng cho phù hợp để thỏa mãn ở mức độ khác nhau những yêu cầu nói trên. Các nguyên tắc khi thiết kế kết cấu áo đ-ờng: + Đảm bảo về mặt cơ học và kinh tế. + Đảm bảo về mặt duy tu bảo d-ỡng. + Đảm bảo chất l-ợng xe chạy an toàn, êm thuận, kinh tế. b. 61.2.Tải trọng tớnh toỏn: Tải trọng trục tiờu chuẩn (trục đơn): P=100 (KN). Áp lực tớnh toỏn của bỏnh xe lờn mặt đường : p=0,6 (MPa). Đường kớnh vệt bỏnh xe tương đương:D= 33 cm Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 54 6.2Xỏc đ ị nh số trụ c xe tớnh toỏn: Lưu lượng xe chạy tớnh toỏn là số ụtụ được quy đổi về loại ụ tụ cú tải trọng tớnh toỏn tiờu chuẩn thụng qua mặt cắt ngang của đường trong một ngày đờm trờn làn xe nặng nhất, chị u đựng lớn nhất ở cuối thời kỳ khai thỏc tớnh toỏn của ỏo đường. Trong đú thành phần dũng xe như sau: + Xe con: 30% + Xe tải nhẹ: 21% + Xe tải trung: 37% + Xe tải nặng: 12% - Hệ số tăng trưởng xe hàng năm: q = 5%. - N0: l-u l-ọng xe năm thứ 15 15 15 15 1387 667( / ) (1 ) (1 ) (1 0.05) t t t N N No xe ngd q q Quy luật tăng xe hàng năm: Nt = N0 (1+q) t L-u l-ợng xe của các năm tính toán Loại xe Xe con Tải nhẹ trục 6.5 T Tải trung trục 8.5T Tải nặng trục 10T N ăm Tphần % (1+q)t 30% 21% 37% 12% 1 1.05 210 147 259 84 2 1.1 220 154 271 88 3 1.15 230 161 283 92 4 1.21 242 169 298 97 5 1.27 254 177 313 101 6 1.34 268 188 330 107 7 1.4 281 196 347 112 8 1.47 294 205 362 117 1 0 1.62 325 228 401 130 1 5 2.08 416 291 513 166 Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 55 Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 56 Dự báo thành phần giao thông ở năm đầu sau khi đ-a đ-ờng vào khai thác sử dụng 1.21.1.b.1 Loại xe Trọng l-ợng trục pi (KN) S ố trục sau Số bánh của mỗi cụm bánh của trục sau Kho ảng cách giữa các trục sau L-ợng xe ni xe/ngày đêm T rục tr-ớc T rục s au Tải nhẹ 6.5T < 25 6 5 1 Cụm bánh đôi 291 Tải trung 8.5T 2 5.8 8 5 1 Cum bánh đôi 513 Tải nặng 10T 4 8.2 1 00 1 Cụm bánh đôi 166 Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 KN Loại xe Pi (KN) C 1 C 2 n i C1*C2*ni*(pi/1 00)4.4 Tải nhẹ 65 KN Trục tr-ớc <25 KN 1 6 .4 2 91 4.17 Trục sau 65K N 1 1 2 91 43.72 Tải trung 85KN Trục tr-ớc 25.8 KN 1 6 .4 5 13 8.46 Trục sau 85 KN 1 1 5 13 251 Tải nặng 100 KN Trục tr-ớc 48.2 KN 1 6 .4 1 66 42.8 Trục sau 100 KN 1 1 1 66 166 Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 57 Tổng N= C1*C2*ni*(pi/100) 4.4 = 516.15 C1=1+1.2x(m-1), m Là số trục xe C2=6.4 cho các trục tr-ớc và C2=1 cho các trục sau loại mỗi cụm bánh có 2 bánh (cụm bánh đôi) * Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe Ntt Ntt =Ntk x fl Vì đ-ờng thiết kế có 2 làn xe không có dải phân cách nên lấy f=0.55 . Vậy: Ntt =516.15 x 0.55=283.88(trục/làn.ngày đêm) Tính số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong thời hạn thiết kế, tỷ lệ tăng tr-ởng q=5% tt t N q q Ne *365* ]1)1[( Bảng tính l-u l-ợng xe ở các năm tính toán Năm 1 5 10 15 L-u l-ợng xe Ntt(trục/lànngđ) 106 .4 143 .4 172 .5 283 .88 Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ (trục) 0.0 38x106 0.2 98x106 0.7 92x106 2.2 35x106 Theo tiêu chuẩn ngành áo đ-ờng mềm - các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế 22TCN 211- 2006 (T39). Trị số mô đun đàn hồi đuợc xác định theo bảng phụ lục III. Bảng xác định mô đun đàn hồi yêu cầu của các năm Năm tính toán Ntt Cấp mặt đ-ờng Eyc (Mpa) Eyc min (M pa) Echon (Mp a) 1 106 A2 122.7 8 120 122. 78 5 143. A1 152.6 140 150. Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 58 4 6 A2 127.6 120 127. 6 10 172. 5 A1 156.4 140 156. 4 A2 131.4 120 131. 4 15 283. 88 A1 170.9 140 171 1.21.2. 6.3 Tớnh toỏn Ech của cỏc phương ỏn kết cấu ỏo đường - so sỏnh với Eyc: Vỡ kết cấu ỏo đường đó đề xuất gồm cỏc lớp vật liệu với bề dày giả thiết nờn tớnh Ech của cả kết cấu rồi so sỏnh với Eyc ở cuối thời kỳ khai thỏc của mỗi loại ỏo đường. Nếu Ech> dv cdK .Eyc thỡ kết cấu thoả món về điều kiện độ vừng cho phộp. Trong đú : dvcdK :Hệ số cường độ về độ vừng đựơc chọn tuỳ thuộc vào độ tin cậy Để tiện cho việc sử dụng toỏn đồ đó được lập sẵn, ta phải chuyển nhiều lớp về hệ hai lớp bằng cỏch đổi lần lượt cỏc lớp kết cấu ỏo đường hai lớp một từ dưới lờn. Từ đú ta sẽ xỏc đị nh được ETB của cỏc lớp mặt đường. Cỏch xỏc đị nh chiều dày và ETB của lớp vật liệu qui đổi từ 2 lớp về 1 lớp như sau h h 1 2 1E E2 0E H D chE Etb 0E Hỡnh I.7.1 Caựch chuyeồn heọ hai lụựp veà heọ 1 lụựp Ech D Ta cú : H = h1 + h2 3 31 2 1 .1 k tk EETb Trong đú: 2 1 h h k ; 2 1 E E t với + h1, h2 : Là chiều dày lớp trờn và lớp dưới của ỏo đường + E1, E2 : Là mụđun đàn hồi lớp trờn và dưới của vật liệu. Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 59 Sau khi qui đổi nhiều lớp vật liệu ỏo đường về một lớp thỡ cần nhõn thờm Etb với hệ số điều chỉ nh β xỏc đị nh theo cụng thức 12,0)/.(114,1 DH ttTBE = .Etb ’ H : chiều dày toàn bộ ỏo đường (cm) D : đường kớnh vệt bỏnh xe tương đương (D = 33cm) Eyc: Môđun đàn hồi yêu cầu phụ thuộc số trục xe tính toán Ntt và phụ thuộc loại tầng của kết cấu áo đ-ờng thiết kế. Emin: Môđun đàn hồi tối thiểu phụ thuộc tải trọng tính toán, cấp áo đ-ờng, l-u l-ợng xe tính toán(bảng3-5 TCVN 4054-2005) Echon: Môđun đàn hồi chọn tính toán Echọn= max(Eyc, Emin) Vì là đ-ờng miền núi cấp III nên ta chọn độ tin cậy là 0.9=> Kdv dc= 1,1 VậyEch=Kdv dcx Eyc=171x1.1=188(Mpa) 6.4 Mụđun đàn hồi tớnh toỏn của cỏc lớp mặt đường: Cỏc đặc trưng tớnh toỏn của bờ tụng nhựa phải xỏc đị nh tựy thuộc vào từng trường hợp cụ thể. Nhiệt độ tớnh toỏn của bờtụng nhựa : -Khi tớnh điều kiện chị u kộo khi uốn : t = 100C -Khi tớnh theo điều kiện độ vừng đàn hồi: t = 300C -Khi tớnh toỏn điều kiện ổn đị nh trượt : t = 600C Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 60 Bảng các đặc tr-ng của vật liệu kết cấu áo đ-ờng ST T Tên vật liệu E (Mpa) Rn (Mpa) C (Mpa) (độ) Tí nh kéo uốn (1 00) T ính võng ( 300) Tí nh tr-ợt (6 00) 1 BTN chặt hạt mịn 18 00 4 20 30 0 2. 8 2 BTN chặt hạt thô 16 00 3 50 25 0 2. 0 3 Cấp phối đá dăm loại I 30 0 3 00 30 0 4 Cấp phối đá dăm loại II 25 0 2 50 25 0 6 Cấp phối sỏi cuội 20 0 2 00 20 0 0. 038 Nề n đất á sét 42 0. 032 2 4 Tra trong TCN thiết kế áo đ-ờng mềm 22TCN 211-06 6.5.Nguyên tắc cấu tạo - Thiết kế kết cấu áo đ-ờng theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đ-ờng, kết cấu mặt đ-ờng phải kín và ổn định nhiệt. - Phải tận dụng tối đa vật liệu địa ph-ơng, vận dụng kinh nghiệm về xây dựng khai thác đ-ờng trong điều kiện địa ph-ơng. - Kết cấu áo đ-ờng phải phù hợp với thi công cơ giới và công tác bảo d-ỡng đ-ờng. - Kết cấu áo đ-ờng phải đủ c-ờng độ, ổn định, chịu bào mòn tốt d-ới tác dụng của tải trọng xe chạy và khí hậu. Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 61 - Các vật liệu trong kết cấu phải có c-ờng độ giảm dần từ trên xuống d-ới phù hợp với trạng thái phân bố ứng suất để giảm giá thành. - Kết cấu không có quá nhiều lớp gây phức tạp cho dây chuyền công nghệ thicông. 6.6 Ph-ơng án đầu t- tập trung (15 năm). 6.6.1Cơ sở lựa chọn Ph-ơng án đầu t- tập trung 1 lần là ph-ơng án cần một l-ợng vốn ban đầu lớn để có thể làm con đ-ờng đạt tiêu chuẩn với tuổi thọ 15 năm (bằng tuổi thọ lớp mặt sau một lần đại tu). Do yêu cầu thiết kế đ-ờng là nối hai trung tâm kinh tế, chính trị văn hoá lớn, đ-ờng cấp III có Vtt= 60(km/h) cho nên ta dùng mặt đ-ờng cấp cao A1 có lớp mặt Bê tông nhựa với thời gian sử dụng là 15 năm 6.6.2 Sơ bộ lựa chọn kết cấu áo đ-ờng Tuân theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đ-ờng, tận dụng nguyên vật liệu địa ph-ơng để lựa chọn kết cấu áo đ-ờng; do vùng tuyến đi qua là vùng đồi núi, là nơi có nhiều mỏ vật liệu đang đ-ợc khai thác sử dụng nh- đá, cấp phối đá dăm, cấp phối sỏi cuội cát, xi măng... Theo tiêu chuẩn ngành 22TCN 211-06 Ne> 2.10 6 thì bề dày tối thiểu tầng mặt cấp cao A1 = 10cm, .Kết hợp với Ech yc nên lựa chọn kết cấu áo đ-ờng cho toàn tuyến Đ22-C2 nh- sau Ph-ơng án I: BTN chặt hạt mịn 4 cm E1 = 420 (Mpa) BTN chặt hạt thô 7 cm E2 = 350 (Mpa) CPDD loại I E3 = 300 (Mpa) CP sỏi cuội E4 = 220 (Mpa) Đất nền E0 = 42 (Mpa) Ph-ơng án II: BTN chặt hạt mịn 4cm 4 cm E1 = 420 (Mpa) Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 62 BTN chặt hạt thô 7 cm 7 cm E2 = 350 (Mpa) CPDD loại I E3 = 300 (Mpa) CPDD loại II E4 = 250 (Mpa) Đất nền E0 = 42 (Mpa) Kết cấu đ-ờng hợp lý là kết cấu thoả mãn các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật. Việc lựa chọn kết cấu trên cơ sở các lớp vật liệu đắt tiền có chiều dày nhỏ tối thiểu, các lớp vật liệu rẻ tiền hơn sẽ đ-ợc điều chỉnh sao cho thoả mãn điều kiện về Eyc . Công việc này đ-ợc tiến hành nh- sau : Lần l-ợt đổi hệ nhiều lớp về hệ hai lớp để xác định môđun đàn hồi cho lớp mặt đ-ờng. Ta có: Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 63 Ech = 188(Mpa) BTN chặt hạt mịn 4c m E1 = 420 (Mpa) BTN chặt hạt thô 7 cm E2 = 350 (Mpa) Lớp 3 E3 = 300 (Mpa) Lớp 4 E4 = 220 (Mpa) Nền á sét E0 = 42 (Mpa) Đổi 2 lớp BTN về 1 lớp 1 4 33 h D = 0.12 1 188 0.44 420 Ech E . Tra toán đồ hình 3-1.tiêu chuẩn nghành 22TCN211-06 1 1 0.42 Ech E Ech1 = 176.4(Mpa) 212.0 33 72 D h 1 2 176.4 0.504 350 Ech E Tra toán đồ hình 3-1.tiêu chuẩn nghành 22TCN211 – 06 2 2 2 0.451 157.85 Ech Ech E (Mpa) Để chọn đ-ợc kết cấu hợp lý ta sử dụng cách tính lặp các chỉ số H3 và H4 . Kết quả tính toán đ-ợc bảng sau : Chiều dày các lớp ph-ơng án I G iải pháp h 3 2 3 Ech E 3H D 3 3 Ech E E ch3 3 4 Ech E 4 Eo E 4H D H 4 H 4 c Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 64 họn 1 1 3 0 .586 0 .394 0 .452 1 35.6 0 .54 0 .168 1 .245 4 1.08 4 2 2 1 4 0 .499 0 .424 0 .377 1 13.1 0 .514 0 .191 1 .210 3 9.93 4 0 3 1 5 0 .499 0 .455 0 .361 1 08.3 0 .492 0 .191 1 .124 3 7.09 3 8 T-ơng tự nh- trên ta tính cho ph-ơng án 2: Chiều dày các lớp ph-ơng án II G iải pháp h 3 3 2 E Ech D H3 3 3 E Ech E ch3 4 3 E Ech 4E Eo D H 4 H 4 H 4 c họn 1 1 3 0 .499 0 .394 0 .377 1 13.1 0 .451 0 .168 1 .04 3 4.32 3 5 2 1 4 0 .499 0 .424 0 .351 1 05.3 0 .421 0 .168 0 .935 3 0.86 3 1 3 1 5 0 .499 0 .455 0 .321 9 6.30 0 .385 0 .168 0 .86 2 8.38 2 9 Sử dụng đơn giá xây dựng cơ bản để so sánh giá thành xây dựng ban đầu cho các giải pháp của từng ph-ơng án kết cấu áo đ-ờng sau đó tìm giải pháp có chi phí nhỏ nhất. Ta có bảng giá thành vật liệu nh- sau: Tên vật liệu Đơn giá (ngàn đồng/m3) Cấp phối đá dăm loại I 180.000 Cấp phối đá dăm loại II 170.000 Cấp phối sỏi đồi 150.000 Ta đ-ợc kết quả nh- sau : Giá thành kết cấu (ngàn đồng/m3) Ph-ơng án I: G iải pháp h3 (cm) Giá thành (đ) h4 (cm) Giá thành (đ) Tổng Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 65 1 13 23400 42 63000 86400 2 14 25200 40 60000 85200 3 15 27000 38 57000 84000 Ph-ơng án II: Giải pháp h3 (cm) Giá thành (đ) h4 (cm) Giá thành (đ) Tổng 1 13 22100 35 52500 74600 2 14 23800 31 46500 70300 3 15 25500 29 43500 69000 Kết luận: Qua so sánh giá thành xây dựng mỗi ph-ơng án ta thấy giải pháp 3 của ph-ơng án II là ph-ơng án có giá thành xây dựng nhỏ nhất nên giải pháp 3 của ph-ơng án II đ-ợc lựa chọn. Vậy đây cũng chính là kết cấu đ-ợc lựa chọn để tính toán kiểm tra. Ta có kết cấu áo đ-ờng ph-ơng án chọn: : Kết cấu áo đ-ờng ph-ơng án đầu t- tập trung Lớp kết cấu E yc= 188(Mpa) hi Ei BTN chặt hạt mịn 4 420 BTN chặt hạt thô 7 350 CPĐD loại I 15 300 CPĐD loại II 29 250 Nền đất á sét: Enền đất = 42Mpa 6.7 Kết cấu áo đ-ờng ph-ơng án đầu t- tập trung 6.7.1 Kiểm tra kết cấu theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi - Theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi, kết cấu áo đ-ờng mềm đ-ợc xem là đủ c-ờng độ khi trị số môdun đàn hồi chung của cả kết cấu lớn hơn trị số môđun đàn hồi yêu cầu: Ech > Eyc x Kcđ dv (chọn độ tin cậy thiết kế là 0.9 =>Kcd dv=1.1). Bảnng: Chọn hệ số c-ờng độ về độ võng phụ thuộc độ tin cậy Độ tin 0,98 0,95 0,90 0,85 0,80 Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 66 cậy Hệ số Kcđ dv 1,29 1,17 1,10 1,06 1,02 Trị số Ech của cả kết cấu đ-ợc tính theo toán đồ hình 3-1. Để xác định trị số môdun đàn hồi chung của hệ nhiều lớp ta phải chuyển về hệ hai lớp bằng cách đổi hai lớp một từ d-ới lên trên theo công thức: Etb = E4 [ K1 Kt1 3/1 ]3 Trong đó: t = 4 3 E E ; K = 4 3 h h Xác định Etbi Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 67 Vật liệu E i t i h i K i ht bi E tbi 1.BTN chặt hạt mịn 4 20.00 1 .51 4 0 .08 5 5 2 85.75 2.BTN chặt hạt thô 3 50.00 1 .31 7 0 .159 5 1 2 76.7 3.CP đá dăm loại I 3 00.00 1 .20 1 5 0 .52 4 4 2 66.3 4.CP đá dăm loại II 2 50.00 2 9 2 9 + Tỷ số 55 1.67 33 H D nên trị số Etb của kết cấu đ-ợc nhân thêm hệ số điều chỉnh = 1.1916 (tra bảng 3-6/42. 22TCN 211-06) Etb tt = Etb = 1.19x285.75= 340.04(Mpa) + Từ các tỷ số 1.67 H D ; tt tb Eo E 42 0.124 340.5 Tra toán đồ hình 3-1 ta đ-ợc: 0.56 tb Ech E Ech = 0.56x340.5= 190.68 (Mpa) Vậy Ech = 190.68(Mpa) > Eyc x K dv cd = 188 (Mpa) Kết luận: Kết cấu đã chọn đảm bảo điều kiện về độ võng đàn hồi. 6.7.2 Kiểm tra c-ờng độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt trong nền đất Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo trong nền đất, cấu tạo kết cấu áo đ-ờng phải đảm bảo điều kiện sau: ax + av ≤ cd trK Ctt Trong đó: + ax: là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng xe gây ra trong nền đất tại thời điểm đang xét (Mpa) + av: là ứng suất cắt chủ động do trọng l-ợng bản thân kết cấu mặt đ-ờng gây ra trong nền đất (Mpa) + Ctt: lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính (Mpa) ở trạng thái độ ẩm , độ chặt tính toán. Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 68 +Kcd tr: là hệ số c-ờng độ về chịu cắt tr-ợt đ-ợc chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế (0,9), tra bảng 3-7 ta đ-ợc Kcd tr = 0,94 a. Tính Etb của cả 5 lớp kết cấu - Việc đổi tầng về hệ 2 lớp Etb = E2 [ K1 Kt1 3/1 ]3 ; Trong đó: t = 1 2 E E ; K = 1 2 h h : Bảng xác định Etb của 2 lớp móng Lớp vật liệu E i H i K t E tbi Ht bi Cấp phối đá dăm loại I 3 00 1 5 0 .52 1 .20 2 66.3 44 Cấp phối đá dăm loại II 2 50 2 9 - Xét tỷ số điều chỉnh β = f(H/D=55/33=1.67) nên β = 1.1916 Do vậy: Etb = 1.1916x285.75= 340.5 (Mpa) b. Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn gây ra trong nền đất Tax 1.67 H D ; 1 340.5 8.1 2 42 tbEE E Eo Tra biểu đồ hình 3-3.22TCN211- 06 (Trang46), với góc nội ma sát của đất nền φ = 24o ta tra đ-ợc P Tax = 0.0125. Vì áp lực trên mặt đ-ờng của bánh xe tiêu chuẩn tính toán p = 6daN/cm2 = 0.6 Mpa Tax=0.0125 x 0.6 = 0.0075 (Mpa) c. Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng l-ợng bản thân các lớp kết cấu áo đ-ờng gây ra trong nền đất,với góc nội ma sát của đất nền φ = 24o ta tra đ-ợc Tav: Tra toán đồ hình 3 - 4 ta đ-ợc Tav = - 0.00125(Mpa) d. Xác định trị số Ctt theo công thức; Ctt = C x K1 x K2x K3 C: là lực dính của nền đất á sét C = 0,032 (Mpa) Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 69 K1: là hệ số xét đến khả năng chống cắt tr-ợt d-ới tác dụng của tải trọng trùng phục, K1=0,6 K2: là hệ số an toàn xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu, Với Ntt = 283.88 < 1000(trục/làn,ngđ), ta có K2 = 0.8 K3: hệ số gia tăng sức chống cắt tr-ợt của đất hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với mẫu thử. K3 = 1.5 Ctt = 0.032 x 0.6 x 0.8 x 1.5 = 0.023 (Mpa) Đ-ờng cấp III, độ tin cậy = 0.9. tra bảng 3-7: 0.94cdK e. Kiểm tra điều kiện tính toán theo theo tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt trong nền đất Tax + Tav= 0.0075-0.00125= 0.00625(Mpa) cd tr tt K C = 0.023 0.94 =0.0245 (Mpa) Kết quả kiểm tra cho thấy 0.00625 Nên đất nền đ-ợc đảm bảo 6.8.Tính kiểm tra c-ờng độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp BTN và cấp phối đá dăm 6.8.1 Tính ứng suất kéo lớn nhất ở lớp đáy các lớp BTN theo công thức: * Đối với BTN lớp d-ới: бku= ku x P xkbed Trong đó: p: áp lực bánh của tải trọng trục tính toán kb: hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng xuất trong kết cấu áo đ-ờng d-ới tác dụng của tải trọng tính toán là bánh đôI => kb= 0.85 ku: ứng suất kéo uốn đơn vị h1=11 cm; E1= 1600 7 1800 4 1672.7 4 7 (Mpa) Trị số Etb của 2 lớp CPĐD I và CPĐD II có Etb = 266.3 (Mpa) với bề dày lớp này là H = 44 cm. Trị số này còn phải xét đến trị số điều chỉnh β Với D H = 33 44 = 1.33 Tra bảng 3-6 đ-ợc β = 1.162 Edctb = 266.3x1.162 = 309.44(Mpa) Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 70 Với 42 0.136 309.44 nd dc tb E E , tra toán đồ 3-1, ta xác định đ-ợc chm dc tb E E 0.462 => Echm = 142.96(Mpa) Tìm ku ở đáy lớp BTN lớp d-ới bằng cách tra toán đồ 3-5 1 11 0.334 33 H D ; 1 1672.7 11.70 142.96chm E E Kết quả tra toán đồ đ-ợc =1.68 và với p=6(daN/cm2) ta có : бku =1.68 x0.6x0.85=0.857(Mpa) *Đối với BTN lớp trên: H1= 4 cm ; E1= 1800(Mpa) Trị số Etb của 4 lớp d-ới nó đ-ợc xác định ở phần trên Etb = E2 [ K1 Kt1 3/1 ]3 ;Trong đó: t = 2 1 E E ; K = 2 1 h h Lớp vật liệu E i H i K T E tbi Ht bi BTN chặt hạt thô 1 600 7 0 .159 6 .01 3 64.94 51 Cấp phối đá dăm loại I 3 00 1 5 0 .52 1 .20 2 66.3 44 Cấp phối đá dăm loại II 2 50 2 9 29 Xét đến hệ số điều chỉnh β = f( 545.1 33 51 D H ) = 1.18 Etb dc=1.18x364.94= 430.63 (Mpa) áp dụng toán đồ ở hình 3-1 để tìm Echm ở đáy của lớp BTN hạt nhỏ: Với 545.1 33 51 D H Và 42 0.098 430.63 nendat dc tb E E Tra toán đồ 3-1 ta đ-ợc dcEtb Echm = 0.424 Vậy Echm = 0.424x430.63= 182.587(Mpa) Tìm ku ở đáy lớp BTN lớp trên bằng cách tra toán đồ hình 3-5 với Tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Xây dựng Ngành: Xây dựng cầu đ-ờng Svth: Nguyễn Thế Hiếu – Mssv: 100504 Lớp: CĐ1001 Trang: 71 1 4 0.12 33 H D ; 1 1800 9.85 182.587chm E E Tra toán đồ ta đ-ợc: ku = 2.15 với p = 0.6 (Mpa) бku = 2.15 x0.6 x0.85 = 1.098 (Mpa) b. Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp BTN * Xác định c-ờng độ chịu kéo uốn tính toán của lớp BTN theo: бku ≤ ku cd tt ku R R (1.1) Trong đó: Rttku:c-ờng độ chịu kéo uốn tính toán Rcdku: c-ờng độ chịu kéo uốn đ-ợc lựa chọn Rku tt=k1 x k2 x Rku Trong đó: K1: hệ số xét đến độ suy giảm c-ờng độ do vât liệu bị mỏi (đối với VL BTN thì) K1= 0.22 6 0.22 11.11 11.11 (2.843*10 )EN =0.423 K2: hệ số xét đến độ suy giảm nhiêt độ theo thời gian k2=1 Vậy c-ờng