Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
6 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG PHẦN LỀ GIA CỐ

6 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG PHẦN LỀ GIA CỐ

Tải bản đầy đủ - 0trang

Chương 3. Thiết kế áo đường mềm



Ne 



(1  p) t  1

(1  0.045)15  1

TXTC



365



N



�365 �541  2.217 �106  TXTC / làn 

1LX

p(1  p) t 1

0.045 �(1  0.045)151



3.6.2 Thiêt kê câu tao

Theo mục 2.7.1 22TCN 211-06 ta chọn kết cấu áo đường của lề gia cố như sau:

-



Để thuận tiện cho công tác thi công, lớp mặt của áo đường lề gia cố được chọn



cùng loại với lớp mặt của phần xe chạy liền kề.

-



Móng trên : CPĐD loại I, Dmax=25mm, chiều dày 24cm.



-



Lớp móng dưới : CPTN loại A, chiều dày được xác định theo điều kiện đảm bảo



môđun đàn hồi yêu cầu chung của kết cấu nền đường.

-



Đất nền được tính tốn như trong kết cấu áo đường phần xe chạy.

Bảng 3.22 Kết cấu áo đường dự kiến của lề gia cố



mặt trên

mặt dưới

móng

trên

Tầng

móng

móng dưới

3.6.3 Tinh toan thiêt kê

Tầng mặt



BTNC12.5

BTNC19

CPDD I

CPTN



loại

A

A

Dmax=25mm



bề dày

6.5

7

24



3.6.3.1 Tính toán theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép

Vật liệu được kiểm tra theo độ võng đàn hồi ở 300C.

Module đàn hồi chung của cả kết cấu áo đường phải thỏa điều kiện :

Ech �K cddv �E yc



(công thức 3.4 trang 128, 22TCN 211-06)



dv

Trong đó : K cd : là hệ số dự trữ cường độ về độ võng



Với đường thiết kế cấp III, ta chọn độ tin cậy thiết kế là 90%. Độ tin cậy là tỉ số diện

tích mặt đường khơng bị hư hỏng trong suốt thời hạn tính tốn quy định của loại mặt

đường đó. Theo bảng 3-2 mục 3.4.2, 22TCN 211-06, độ tin cậy thiết kế là 90%

� K cddv  1.1



E yc  a  b �lg  N1TXTC

LX 



Modun đàn hồi yêu cầu :



(1)



Với tải trọng trục 10T (100kN), dựa vào 22TCN 211-06 (bảng 3.4) ta có:

N1TXTC

 500

LX



(TXTC/ngđ/làn) thì Eyc = 178 (MPa)



N1TXTC

 1000

LX



(TXTC/ngđ/làn) thì Eyc = 192 (Mpa)



Thay 2 giá trị trên vào (1) giải hệ phương trình ta được:

SVTH: Trần Minh An-81000023



-35-



Chương 3. Thiết kế áo đường mềm

178  a  b lg 500

a  52.48





��



192  a  b lg1000

b  46.51







Ta tìm được trị số module đàn hồi yêu cầu:

Eyc = 52.48 + 46.51×lg(514) = 179.60 MPa

Theo mục 3.4.322TCN 211 – 06, trị số module đàn hồi tối thiểu đối với đường cấp

III tầng mặt cấp cao A1 phần lề gia cố là : Emin = 120 MPa < Eyc = 179.60 MPa.

Vậy ta chọn Eyc= 179.60 MPa để thiết kế.



[3]3.4.3



Module đàn hồi chung của cả kết cấu áo đường :

Ech �K cddv �E yc  1.1�179.60  197.56 MPa



3.6.3.2 Tính chiều dày lớp CPTN

Chọn chiều dày h1 = 23cm

Bảng 3.23 Quy đổi các lớp áo đường về 1 lớp

Chiều dày

(cm)

h4

6.5

h3

7

h2

24

h1

23



Etbk



hk



Etbk



hk



Etbk



420

420

275

200



6.5

7



420

420

236.3

1



6.5



420



54



256.2

7



47



H



Etb



H/D



β



Etbdc



60.5



271.3

4



1.83



1.20



326.1

1



Xét đến hệ số điều chỉnh  do Etb tính theo cơng thức trên sai khác nhiều so với E của

phương pháp hệ bán không gian đàn hồi nhiều lớp :

Do



H 60.5

=

= 1.83 < 2

D

33



nên   1.20



[3]CT3-6



Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 80cm có module đàn

hồi trung bình :



Etb ,hc   .Etb  1.2 �271.34  326.11 MPa



Tính Ech của cả kết cấu :



Ech ,m







E �

�h � �

1.05  0.1�� �

��

1 3 o �

�Etb ,hc







D ��

E







tb

,

hc











 198.22 MPa

E

�D �

Eo

1.35htd � tb ,hc 2



0, 71�3

�arctg �

� �arctg � �

�

Etb ,hc

� D � Eo 

�htd �



Trong đó :

SVTH: Trần Minh An-81000023



-36-



Chương 3. Thiết kế áo đường mềm

Eo

51



 0.156

Etb , hc 326.11



htd  2h. 3



Etbhc

326.11

 2 �60.5 �3

 123.59 cm

6 Eo

6 �51



h 60.5



 1.83

D

33

D

2



D

2



p

D

2



D



D

2



E hc,m

p



p



z



H4; E 4

H3; E 3



Htd



H2; E 2



Hi



E tbhc



E0



H1; E1



Eo



Eo



Eo



Hình 3.6 Sơ đồ quy đổi từ hệ nhiều lớp về bán không gian đàn hồi

dv

Ech ,m  198.22 MPa  E yc �K cd

 197.56 MPa



Kết luận: Bề dày lớp CPTN được chọn là h1 = 23 cm.

Cho h1=22cm, Tính tốn hồn tồn tương tự ta có: Ech= 197.13MPa < Ech,yc = 197.56MPa.

Vậy h1 = 23cm là bề dày lớp CPTN nhỏ nhất làm cho kết cấu đạt mô đun đàn hồi yêu

cầu.

3.6.4 Kiêm toan kêt câu

3.6.4.1 Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong đất nền và lớp CPTN

Vật liệu được kiểm tra chịu cắt trượt ở 300C, riêng lớp mặt được kiểm tra ở 600C.

Theo mục 3.5.1 22TCN 211-06 thì để đảm bảo khơng phát sinh biến dạng dẻo cục bộ

trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính, cấu tạo kết cấu áo đường phải thỏa điều kiện



sau:



C

 ax   av � tttr

K cd



SVTH: Trần Minh An-81000023



-37-



Chương 3. Thiết kế áo đường mềm





τax (Mpa) : ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính tốn gây ra



trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính.





τav (Mpa) : ứng suất cắt hoạt động do trong lượng bản thân các lớp vật liệu nằm



trên nó gây ra cũng tại điểm đang xét.





Ctt (Mpa) : lực dính tính tốn của đất nền hoặc các lớp vật liệu kém dính ở trạng



thái độ ẩm độ chặt tính tốn.





K cdtr



: hệ số cường độ chịu cắt trượt tùy vào cường độ thiết kế. Theo bảng 3-7 trong



tr

22TCN 211-06, với độ tin cậy là 90% thì K cd  0.94



3.6.4.1.1 Kiểm tra ứng suất cắt trong nền đất

a. Tính ứng suất cắt hoạt động lớn nhất :

Bảng 3.24 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp

Chiều dày

(cm)

h4

6.5

h3

7

h2

24

h1

23



Etbk



hk



Etbk



hk



Etbk



300

300

275

200



6.5

7



300

300

236.3

1



6.5



300



54



244.0

0



47



H



Etb



H/D



β



Etbdc



60.5



249.6

5



1.83



1.20



300.0

4



Xét đến hệ số điều chỉnh  do Etb tính theo cơng thức trên sai khác nhiều so với E của

phương pháp hệ bán không gian đàn hồi nhiều lớp :

H 60.5

=

= 1.83 < 2

33

Do D

nên:   1.20

� Etbhc   .Etb  1.20 �249.65  300.04 MPa



SVTH: Trần Minh An-81000023



-38-



Chương 3. Thiết kế áo đường mềm

D

2



D



D

2



p



p



H4; E 4

E tbhc



H2; E 2



H



H



H3; E 3



H1; E1



Eo



Eo



Hình 3.7 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp để kiểm tốn nền đất

Ta có :





h 60.5



 1.83  2

D

33

nên dùng toán đồ 3-2 trong 22TCN 211-06







E1 Etbhc 300.04





 5.883

E2

E0

51







Nền đường là đất dính bazan có φ=170



Theo tốn đồ 3-2 trong 22TCN 211-06:



 ax

 0.018

p



τ

τ ax =× pax = 0.018× 0.6 = 0.0108 MPa

p



b. Tính ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân :

 av  10



5



�(5  0.3 )h ( MPa)



(công thức 8.6 sách thiết kế đường ơ tơ – Nguyễn Đình Hn)

Trong đó :





φ = 170 : góc nội ma sát của nền bazan







h = 60.5cm : chiều dày lớp vật liệu nằm trên nền bazan

τav = 10-5 ×(5 – 0.3×17)×60.5 = – 0.000006 MPa



SVTH: Trần Minh An-81000023



-39-



Chương 3. Thiết kế áo đường mềm

c. Tính lực dính tính tốn của đất nền Ctt :

Ctt  C �K1 �K 2 �K3

(công thức 3.8 mục 3.5.4, 22TCN 211-06)

Trong đó :





C = 0.036 MPa : lực dính của đất nền.







K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt của đất hay vật liệu kém dính



khi chúng chịu tải trọng động hay dao động. Với kết cấu áo đường phần xe chạy lấy K 1 =

0.6 (theo điều 3.5.4 trong 22TCN 211-06).





K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu. Hệ số



này phụ thuộc vào số trục xe quy đổi mà kết cấu chịu đựng trong một ngày đêm.

N1TXTC

 541

LX







(TXTC/ngđ/làn) K2 = 0.8



K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hay chất kém kết dính



trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử. Hệ số này phụ

thuộc vào loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường. Đất nền là á sét nên K 3=1.5

(theo điều 3.5.4 trong 22TCN 211-06).

Ctt = C.K1.K2.K3 = 0.036×0.6×0.8×1.5 = 0.0389 MPa

Ctt 0.0389



 0.04136 MPa

tr

K

0.94

c

d

Ta có : τax + τav = 0.0108 + (–0.00006) = 0.01074 MPa <



Vậy đất nền thỏa mãn điều kiện không trượt.

3.6.4.1.2 Kiểm tra ứng suất cắt trong lớp CPTN

a. Tính ứng suất cắt hoạt động lớn nhất :

Bảng 3.25 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp

Chiều dày (cm)

Etbk

hk

Etbk

hk

Etbk

H/D

β

Etbdc

h4

6.5

300

6.5

300

h3

7

300

37.5 283.83 1.14

1.12 284.00

31

280.52

h2

24

275

Xét đến hệ số điều chỉnh  do Etb tính theo cơng thức trên sai khác nhiều so với E của

phương pháp hệ bán không gian đàn hồi nhiều lớp :

H 37.5

=

= 1.14 < 2

33

Do D

nên hệ số hiệu chỉnh β tra theo bảng 3.6, mục 3.4.4, 22TCN



211-06:



=>   1.12



SVTH: Trần Minh An-81000023



-40-



Chương 3. Thiết kế áo đường mềm

� Etbhc   .Etb  1.11�283.83  317.89 MPa  300 MPa



Sau khi quy đổi 3 lớp về 1 lớp, Etbhc >Ei max=300 MPa nên:





Tính lại Etb bằng cơng thức bình qn giai quyền :

E hc

tb 







275 �234  300 � 6.5  7 

 284.0 MPa

24  7  6.5



Tính module đàn hồi chung trên lớp mặt tự nhiên cấp phối thiên nhiên :







�h � � Eo �

3

1.05  0.1�� �

��

1



�E1







E1 �

�D � �









Ech 

 93.80 MPa

�D �

Eo

1.35htd � E1 2



0, 71�3

�arctg �

� � �arctg �h �

E1

� D � Eo 

�td �

h 23



 0.697

D 33

Trong đó :

E0

51



 0.255

E

200

1





htd  2h 3







E1

200

 2 �37.5 �3

 39.92cm

6 E0

6 �51

D



D

p



p



H3; E 3

H2; E 2



H



H4; E 4

E tbhc

E hc,m



H1; E1



Eo



Hình 3.8 Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp để kiểm tốn lớp CPTN





Tính τax :



SVTH: Trần Minh An-81000023



-41-



Chương 3. Thiết kế áo đường mềm

E1

284

h 23



 3.03



 0.697  2

E

93.80

0 D

33

2

Cấp phối thiên nhiên loại A có φ=40 ,

,

nên trị số



 ax

 0.008

p

được tra trên toán đồ 3-2 trong 22TCN 211-06 :

τ

τ ax =× pax = 0.008× 0.6 = 0.0048 MPa

p



b.Tính ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân của các lớp vật

liệu nằm trên lớp cấp phối thiên nhiên:

 av  105 �(5  0.3 )h



(công thức 8.6 sách thiết kế đường ơ tơ – Nguyễn Đình Huân)

Trong đó :





φ = 400 : góc nội ma sát của nền á sét







h = 37.5cm : chiều dày lớp vật liệu nằm trên lớp cấp phối thiên nhiên

 av  105 �(5  0.3 �40) �37.5  0.00263 MPa



c.Tính lực dính tính tốn của lớp cấp phối thiên nhiên Ctt :

công thức 3.8 mục 3.5.4 22TCN 211-06)



Ctt = C.K1.K2.K3

Trong đó :





C = 0.05 MPa : lực dính của lớp CPTN.







K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt của đất hay vật liệu kém dính



khi chúng chịu tải trọng động hay dao động. Với kết cấu áo đường lề gia cố lấy K1 = 0.9

(theo điều 3.5.4 trong 22TCN 211-06).





K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu. Hệ số



này phụ thuộc vào số trục xe quy đổi mà kết cấu chịu đựng trong một ngày đêm.

N1TXTC

 541

LX







(TXTC/ngđ/làn) K2 = 0.8



K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hay chất kém kết dính



trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử. Hệ số này phụ

thuộc vào loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường. Đất nền là á sét nên K 3=1.5

(theo điều 3.5.4 trong 22TCN 211-06).

Ctt = C.K1.K2.K3 = 0.05×0.9×0.8×1.5 = 0.054 MPa



SVTH: Trần Minh An-81000023



-42-



Chương 3. Thiết kế áo đường mềm

Ctt 0.054



 0.057 MPa

tr

K

0.94

c

d

Ta có : τax + τav = 0.0048 + (–0.00263) = 0.00218 MPa <



Vậy lớp cấp phối thiên nhiên thỏa mãn điều kiện không trượt.

3.6.4.2 Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy ớp BTN

Vật liệu được kiểm tra ứng suất kéo uốn ở 150C.

Theo điều 3.6.1 trong 22TCN 211-06, kết cấu được xem là đủ cường độ chịu kéo uốn khi

thỏa mãn điều kiện sau :

Trong đó:





R ku

ku � ttku

K cd



 ku : ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác



dụng của tải trọng bánh xe.







Rttku

ku

K cd



: cường độ chịu kéo uốn tính tốn của vật liệu liền khối.

: hệ số cường độ chịu kéo uốn được chọn tùy thuộc độ tin cậy thiết kế, giống



tr

dv

như hệ số K cd  K cd  0.94



Tính ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất :  ku   ku �p �kb (CT 3.10 trong 22TCN 211-06)

 p=0.6 MPa : áp lực của tải trọng trục tính tốn.

 kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng

của tải trọng tính tốn là bánh đôi hoặc bánh đơn. Khi kiểm tra với cụm bánh đơi

(trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) thì lấy kb=0.85

: ứng suất kéo uốn đơn vị

3.6.4.2.1 Kiểm tra ở đáy lớp BTNC19

a. Tính ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất tại đáy kết cấu áo đường

-



Quy đổi 2 lớp mặt BTN thành 1 lớp có modun đàn hồi tương đương:

Bảng 3.26 Quy đổi 2 lớp BTN về một lớp có cùng Module đàn hồi

Lớp

h4

h3



hi (cm)

6.5

7



Ei (MPa)

1800

1800



H (cm)



Etb (MPa)



13.5



1800



- Quy đổi hệ 2 lớp (gồm tầng móng và nền đất) về hệ 1 lớp:

Bảng 3.27 Quy đổi 2 lớp của tầng móng về 1 lớp

SVTH: Trần Minh An-81000023



-43-



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

6 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG PHẦN LỀ GIA CỐ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×