TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng Thiết kế môn học THIẾT KẾ ĐƯỜNG F1 GVHD: Nguyễn Huy Hùng SVTH: Nguyễn Thị Phương Dung Lớp: Cơng trình GTCC – K49 Đề bài: Cho thành phần lưu lượng xe năm thiết kế (STT=07) : STT Thành phần Xe đạp Xe máy Xe Xe tải nhẹ Xe tải trung Xe tải nặng Lưu lượng (xe/ng.đ) 310 + STT 400 + STT 600 + STT 300 + STT 100 + STT 50 - STT 317 407 607 307 107 43 Địa hình đồi núi Các số liệu khác tự giả định Yêu cầu: I Xác định cấp hạng đường thiết kế II Lập sơ đồ khối miêu tả bước thiết kế hình học tuyến đường III.Tính tốn tiêu kỹ thuật dùng thiết kế hình học IV Thiết kế áo đường (cứng mềm) với số liệu Page TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng Bài làm XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG ĐƯỜNG THIẾT KẾ I Khái niệm: Mạng lưới giao thông thường bao gồm nhiều tuyến đường với tiêu chuẩn kỹ thuật, quy mô khác Vì để dễ dàng cho cơng tác quản lý thiết kế người ta phân chia tuyến đường vào số nhóm gọi phân cấp hạng đường Những đường nhóm có quy mơ tiêu chuẩn kỹ thuật tương tự Căn vào tiêu chuẩn TKĐ ô tô 4054-2005, để phân cấp hạng đường ta quy đổi loại xe khác xe tiêu chuẩn Bảng - Hệ số quy đổi từ xe loại xe Địa hình Xe đạp Đồng đồi Núi CHÚ THÍCH II Xe máy 0.2 0.3 0.2 0.3 1.0 2.5 Xe tải có trục trở lên xe buýt lớn Xe kéo moóc, xe buýt kéo moóc 2.5 4.0 3.0 5.0 Việc phân biệt địa hình dựa sở độ dốc ngang phổ biến sườn núi, sườn đồi sau: Đồng đồi III Loại xe Xe tải có trục Xe xe buýt 25 chỗ 1.0 2.0 30%; núi > 30% Đường tách riêng thô sơ khơng quy đổi xe đạp Page TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng Từ bảng theo địa hình đồi núi ta có lưu lượng xe quy đổi xe tiêu chuẩn sau STT Thành phần Xe đạp Xe máy Xe Xe tải nhẹ Xe tải trung Xe tải nặng Lưu lượng (xe/ng.đ) 317 407 607 307 107 43 Tổng xcqđ/ng.đ Page Hệ số quy đổi 0.2 0.3 1.0 2.5 3.0 5.0 Lưu lượng quy đổi (xcqđ/ng.đ) 63.4 122.1 607 768 321 215 2097 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng Chọn cấp đường ta dựa vào bảng sau: B¶ng Bảng phân cấp kỹ thuật đờng ô tô theo chức đờng lu lợng thiết kế Cấp thiết kế đờng Cao tốc Lu lợng xe thiết kÕ*) (xcq®/n®) > 25 000 CÊp I > 15 000 CÊp II > 000 CÊp III > 000 CÊp IV > 500 CÊp V > 200 CÊp VI < 200 *) Chức đờng Đờng trục chính, thiÕt kÕ theo TCVN 5729 : 1997 §êng trơc chÝnh nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nớc Quốc lộ Đờng trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nớc Quốc lộ Đờng trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nớc, địa phơng Quốc lộ hay đờng tỉnh Đờng nối trung tâm địa phơng, điểm lập hàng, khu dân c Quốc lộ, đờng tỉnh, đờng huyện Đờng phục vụ giao thông địa phơng Đờng tỉnh, đờng huyện, đờng xà Đờng huyện, đờng xà Trị số lu lợng để tham khảo Chọn cấp hạng đờng nên vào chức đờng theo địa hình Tra bng 3: ta chn cp thiết kế đường : Cấp IV đồi núi Page TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng II.LẬP SƠ ĐỒ KHỐI MIÊU TẢ CÔNG VIỆC THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG Page TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG XÁC ĐỊNH QUY MÔ CẤP HẠNG CỦA TUYẾN ĐƯỜNG THIẾT KẾ Tính tốn tiêu kĩ thuật THIẾT KẾ TRẮC NGANG Thiết kế phần xe chạy Thiết kế lề đường Thiết kế rãnh thoát nước Thiế kế mái taluy Tính tốn tiêu kĩ thuật Xác định điểm khống chế, điểm hấp dẫn Phóng tuyến định đỉnh THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ Bố trí đường cong Page TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng Rải cọc tuyến Hồn thiện bình đồ thiết kế Lên bảng cao độ tự nhiên cọc Tính toán tiêu kĩ thuật Lập bảng cao độ điểm khống chế, điểm mong muốn trắc dọc THIẾT KẾ TRẮC DỌC Vẽ trắc dọc đường đen, đánh dấu vị trí ĐKC, ĐMM Kẻ đường đỏ III CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT Tốc độ tính tốn: B¶ng Tốc độ thiết kế cấp đờng Cấp thiết kế Địa hình Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h I II III §ång §ång §ång b»ng b»ng b»ng 120 100 80 IV V VI Nói §ång b»ng Nói §ång b»ng Nói §ång b»ng Nói 60 60 40 40 30 30 20 Page TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyn Huy Hựng Chú thích: Việc phân biệt địa hình đợc dựa sở độ dốc ngang phổ biến sờn đồi, sờn núi nh sau: Đồng đồi 30 %; núi > 30 % Cp đường lựa chọn: Cấp - đồi núi, dựa theo Bảng - Tốc độ thiết kế đường cấp Ta chọn VTK = 40 km/h Tính tốn ch tiờu k thut trờn mt ct ngang Mặt cắt ngang đờng Bề mặt đường Lề đường Phần xe chạy Lề đường Phần gia cố 2.1.S ln xe Số xe mặt cắt ngang đợc xác định theo công thức: nlx = Trong : nlx : Số xe yêu cầu Ncđgiờ : Lu lợng xe thiết kế cao điểm Ncdgiờ = (0,1ữ0,12)Ntbnđ (xcqđ/h/làn) chọn Ncdgiờ = 0,12 x 2076 =250 (xcqđ/h/làn) Page N cdgio Z.N lth TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyn Huy Hựng Nlth : Năng lực thông hành tối đa, Nlth = 1000 (xcqđ/h/làn), lấy theo mục 4.2.2 tiêu chuẩn TCVN 4054-05 đờng dải phân cách Z : Hệ số sử dụng lực thông hành, với V TK = 40 Km/h Z = 0.85, lÊy theo mơc 4.2.2 tiªu chn TCVN 4054 - 05 VËy ta cã : nlx = 250/(0.85 x 1000) = 0.3 Nhận thấy khả thông xe đờng cần xe đủ Tuy nhiên, thực tế xe chạy đờng phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác Mặt khác theo tiêu chuẩn thiết kế đờng TCVN 4054-05, ®êng cÊp IV-Vïng đồng bằng, ph¶i bè trÝ tõ xe trở lên Do chọn đờng xe 2.2.Chiều rộng xe,chiều rộng mặt đường xe chy,chiu rng nn ng Sơ đồ tính toán: b x Trong ®ã: x B B c y b: ChiỊu réng thùng xe x: khoảng cách từ sờn thùng xe đến xe bên cạnh Page TKMH Thit k ng F1 GVHD: Ths: Nguyn Huy Hựng c: Khoảng cách tim bánh xe y: Khoảng cách từ tim bánh xe đến mép phần xe chạy B: Chiều rộng mét lµn xe, B = b+c + x + y Víi : x = 0,5 + 0,005V (m) (do xe bên cạnh chạy ngợc chiều) y = 0,5 + 0,005V (m) ⇒B= b+c + + 0,01V Với vận tốc xe chạy tính toán V = 40 (Km/h) ⇒ B = b+c + 1,4 (m) TÝnh cho xe cã kÝch thíc lín nhÊt vµ phỉ biÕn dòng xe tơng lai Tính cho xe moóc tỳ: b = 2,5 m; c = 1,8 m VËy: B = 2,5 + 1,8 + 1,4 = 3,6 (m) Chiều rộng mặt đờng xe chy l: 2B = × 3,6 = 7,2 (m) ChiỊu réng nỊn ®êng: 7,2 + ì = 9,2 (m) Mặt khác theo quy trình 4054-05 ta có kích thớc tối thiểu ¸p dơng ®èi víi vËn tèc thiÕt kÕ Vtk=40 Km/h cấp đờng IV cho khu vực đồng (bảng 6) nh sau: - ChiỊu réng mét lµn xe : 2.75m Chiều rộng mặt đờng : 5.5m Chiều rộng ®êng : 7.5m ChiỊu réng lỊ ®êng vµ lỊ gia cè : 1.0 m (gia cè 0.5 m) Page 10 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng bê tông nhựa loại hỗn hợp đá nhựa nằm phía lấy 30 0C, riêng với lớp nằm lấy 600C TẢI TRỌNG TRỤC TÍNH TỐN VÀ CÁCH QUY ĐỔI SỐ TRỤC XE KHÁC VỀ SỐ TẢI TRỌNG TRỤC TÍNH TỐN 2.1Tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn: Khi tính tốn cường độ kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn nêu , tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn quy định trục đơn ô tơ có trọng lượng 100 kN tất loại áo đường mềm đường cao tốc, đường ô tô cấp thuộc mạng lưới chung đường đô thị từ cấp khu vực trở xuống Riêng kết cấu áo đường đường trục thị số đường cao tốc đường ô tô thuộc mạng lưới chung tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn quy định trục đơn trọng lượng 120 kN Các tải trọng tính tốn tiêu chuẩn hố bảng sau: Các đặc trưng tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn ( Bảng 3-1, TCN 211-06 ) Tải trọng trục tính tốn Áp lực tính tốn lên mặt tiêu chuẩn, P (kN) đường, p (Mpa) 100 0.6 120 0.6 Đường kính vệt bánh xe, D (cm) 33 36 2.2 Quy đổi số tải trọng trục xe khác số tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn (hoặc quy đổi tải trọng tính tốn xe nặng nhất) Mục tiêu quy đổi quy đổi số lần thông qua loại tải trọng trục i số lần thơng qua tải trọng trục tính toán sở tương đương tác dụng phá hoại kết cấu áo đường: Việc quy đổi phải thực cụm trục trước cụm trục sau loại xe chở đầy hàng với quy định sau: -Cụm trục gồm m trục có trọng lượng trục với cụm bánh đơn cụm bánh đôi (m =1, 2, ); -Chỉ cần xét đến (tức cần quy đổi) trục có trọng lượng trục từ 25 kN trở lên; -Bất kể loại xe khoảng cách trục ≥ 3,0m việc quy đổi thực riêng rẽ trục; -Khi khoảng cách trục < 3,0m (giữa trục cụm trục) quy đổi gộp m trục có trọng lượng trục với việc xét đến hệ số trục C biểu thức (2.1) (2.2) Theo quy định trên, việc quy đổi thực theo biểu thức sau: Page 30 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng k N= P ∑ C1.C2 ni ( PttI )4,4 i =1 (2.1) Trong đó: N tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác trục xe tính tốn thơng qua đoạn đường thiết kế ngày đêm chiều (trục/ngày đêm); ni số lần tác dụng loại tải trọng trục i có trọng lượng trục p i cần quy đổi tải trọng trục tính tốn Ptt (trục tiêu chuẩn trục nặng nhất) Trong tính tốn quy đổi thường lấy ni số lần loại xe i thông qua mặt cắt ngang điển hình đoạn đường thiết kế ngày đêm cho chiều xe chạy; C1 hệ số số trục xác định theo biểu thức (2-2): C1=1+1,2 (m-1); (2-2) Với m số trục cụm trục i C2 hệ số xét đến tác dụng số bánh xe cụm bánh: C = 6,4 cho trục trước trục sau loại cụm bánh có bánh C = 1,0 cho trục sau loại cụm bánh có bánh (cụm bánh đơi) Với lượng xe/ ngàyđêm loại xe (ni) tính sau: ni = Thành phần % × Lượng xe quy đổi năm tương lai Hệsố quy đổi Trong đó, hệ số quy đổi lấy theo bảng (TCVN 4054-05) Bảng số liệu tải trọng trục xe Trọng lượng trục Loại xe Pi (KN) Trục trước Trục sau Số trục sau Số bánh cụm bánh trục sau Khoảng cách trục sau (m) Lượng xe ni xe ( /ngàyđêm) 607 1/ Xe loại 2/ Xe tải loại Nhẹ 5.6 18.0 56.0 Cụm bánh đôi Page 31 - 307 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng Vừa 6.9 25.8 69.6 Cụm bánh đôi - 107 Nặng 3x10 48.2 100 Cụm bánh đôi - 20 Nặng 2x9.4 45.4 90 Cụm bánh đôi 3 Bảng tính số trục xe quy đổi số trục tiêu chuẩn 100 kN Loại xe Pi (kN) C1 C2 ni Trục trước 18,0 6,4 370 * Trục sau 56,0 1 370 29 Trục trước 25,8 6,4 107 Trục sau 69,6 1 107 22 Trục trước 48,2 6,4 20 Trục sau 100,0 1 20 20 Trục trước 45,2 6,4 Trục sau 90,0 2,2 Trục trước 23,1 6,4 20 * Trục sau 73,2 2” 20 11 4,4  P  C1.C2 ni  i ÷  100  Xe tải loại Nhẹ 5.6 Vừa 6.9 Nặng 3x10 Nặng 3x9.4 Xe kéo romoc  Kết tính N = 95 trục xe tiêu chuẩn/ ngày đêm Page 32 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng Ghi chú: * Vì tải trọng trục 25 kN (2,5 tấn) nên không xét đến quy đổi 2.3 Số trục xe tính tốn xe kết cấu áo lề có gia cố Số trục xe tính tốn Ntt tổng số trục xe quy đổi trục xe tính tốn tiêu chuẩn (hoặc trục xe nặng tính tốn) thơng qua mặt cắt ngang đoạn đường thiết kế ngày đêm xe chịu đựng lớn vào thời kỳ bất lợi cuối thời hạn thiết kế quy định tuỳ thuộc loại tầng mặt dự kiến lựa chọn cho kết cấu áo đường Xác định Ntt theo biểu thức (2-3): Ntt = Ntk fl (trục/làn.ngày đêm); (2-3) Trong đó: Ntk: tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác trục xe tính tốn ngày đêm chiều xe chạy năm cuối thời hạn thiết kế Trị số N tk xác định theo biểu thức (2-1) n i loại tải trọng trục i lấy số liệu năm cuối thời hạn thiết kế lấy số trục i trung bình ngày đêm khoảng thời gian mùa mưa trung bình ngày đêm năm (nếu n i trung bình năm lớn ni trung bình mùa mưa) ; fl: hệ số phân phối số trục xe tính toán xe xác định sau : Trên phần xe chạy có xe lấy f l = 1,0; Trên phần xe chạy có xe khơng có dải phân cách lấy fl =0,55; Trên phần xe chạy có xe có dải phân cách lấy f l =0,35; Trên phần xe chạy có xe trở lên có dải phân cách lấy f l=0,3; Ở chỗ nút giao chỗ vào nút, kết cấu áo đường phạm vi chuyển phải tính với hệ số f l = 0,5 tổng số trục xe quy đổi qua nút  Vì đường thiết kế có xe khơng có dải phân cách nên : fl = 0,55 → Vậy Ntt = 95 x 0,55 = 53 (trục/làn.ngày đêm) 2.4 Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế : Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế N e tức tính theo biểu thức sau: [(1 + q)t − 1] Ne = 365.N t q(1 + q)t −1 Trong đó: Nt số trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm năm đầu đưa đường vào khai thác sử dụng (trục/ngày đêm) q tỉ lệ tăng trưởng lượng giao thông trung bình năm, q=10% t thời hạn thiết kế, t=15 năm Page 33 TKMH Thiết kế đường F1 Ne = GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng [(1 + q)t − 1] 365.N t = 0,162x106( trục) q(1 + q)t −1 XÁC ĐỊNH MÔĐUN ĐÀN HỒI YÊU CẦU: Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu xác định theo bảng sau tuỳ thuộc số trục xe tính tốn N tt xác định theo biểu thức tuỳ thuộc loại tầng mặt kết cấu áo đường thiết kế Số trục xe tính tốn áo lề có gia cố phải tuân theo quy định Bảng Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu (bảng 3.4 – TCN 211-06) Loại tải Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc (MPa), tương ứng với Loại tầng trọng số trục xe tính tốn (xe/ngày đêm/làn) mặt 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 7000 Cấp cao A1 133 147 160 178 192 207 224 235 10 Cấp cao A2 91 110 122 135 153 Cấp thấp 64 82 94 B1 Cấp cao A1 127 146 161 173 190 204 218 235 253 12 Cấp cao A2 90 103 120 133 146 163 Cấp thấp 79 98 111 B1 Với Ntt = 53 trục /làn.ngày đêm → loại tầng mặt lựa chọn cấp cao A1, ta tra Eyc = 146 MPa > 130 MPa (trị số tối thiểu môđun đàn hồi yêu cầu quy định bảng 3-5, TCN 211-06) → chọn Eyc = 146 MPa CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: Phương án : (Lớp kết cấu từ lên) - Lớp 3: Bê tông nhựa chặt (đá dăm ≥ 35% ) dày (cm) - Lớp 2: Cấp phối đá dăm loại I dày 16 (cm) - Lớp 1: Cấp phối đá dăm loại II dày 22 ( cm) Page 34 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng KEÁT CẤU MẶT ĐƯỜNG BTN chặt (đd > 35%) dày cm, E=350MPa Cấp phối đá dăm loại I dày 16 cm, E=300MPa Cấp phối đá dăm loại II dày 22 cm, E=250MPa NỊn ®Êt ®á bazan lÉn sái, E=57 MPa BẢNG CÁC THÔNG SỐ CỦA VẬT LIỆU Lớp Tên vật liệu (Lớp kết cấu từ Cấp phối đá dăm loại II Cấp phối đá dăm loại I Bê tông nhựa chặt (đd ≥ 35%) Bề dày Mô đun đàn hồi E (MPa) Tính Tính Kéo võng trượt uốn 22 250 250 250 16 300 300 300 350 250 1600 2,0 Với đất đất sét lẫn sỏi (đất đỏ bazan lẫn sỏi) có mơ đun đàn hồi E = 57 MPa, lực dính C = 0,032 MPa, góc nội ma sát ϕ = 240 4.1 Kiểm tra kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: Chuyển hệ nhiều lớp hệ lớp cách đổi lớp kết cấu áo đường lớp từ lên theo công thức Đặng Hữu : Page 35 E E E E h 3 tb1 E E H h E tb E H h E GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng h TKMH Thiết kế đường F1 Trong đó:  + k t1/3  Etb1 = E1  ÷  1+ k  Với : H1 = h1+h2 K = h2/h1; t = E2/E1  + k t1/3  Etb = Etb1  ÷  1+ k  Và : Với : H = H1+h3 K = h3/H1 t = E3/Etb2 Kết tính tốn để tìm Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm loại I 300 t= hi (cm) k= 300 =1,200 250 Page 36 16 16 =0,730 22 Etb’ (Mpa) 22 22 Htb (cm) 250 38 270,31 TKMH Thiết kế đường F1 Bê tông nhựa chặt (đd ≥ 35%) lớp GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng 350 350 =1,295 270,31 H =0,211 38 46 283,22 46 Xét đến hệ số điều chỉnh β = f  ÷ Với = = 1,394 33 D Bảng Hệ số điều chỉnh β (bảng 3.6 – TCVN 4054-2005) Tỷ số H/D 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 Hệ số β 1,033 1,069 1,107 1,136 1,178 1,198 1,210 Tra Bảng β =1,16 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dc dày 46 cm có mơ đun đàn hồi trung bình Etb = βEtb’= 1,16x283,22 = 328,54 (Mpa) Tính Ech kết cấu: sử dụng tốn đồ Hình 3.1 E0 57 H 46 = 0,174 = = 1,394 ; dc = Etb 328,54 D 33 Từ tỷ số tra tốn đồ Hình 3-1 = 0,5355 Vậy Ech= 328,54 x 0,5355 = 175,93 Mpa Nghiệm lại điều kiện phải có: dv Ech ≥ K cd E yc Đường cấp IV, xe nên chọn độ tin cậy thiết kế 0,85(theo bảng 3–3 tiêu chuẩn 211-06) dv dv vậy, theo Bảng 3.2 xác định K cd =1,06 K cd Eyc=1,06 x 146= 154,76 MPa Kết nghiệm toán: dv Ech= 175,93 MPa > K cd E yc = 154,76 MPa Cho thấy với cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép 4.2.Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất Page 37 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng a) Tính Etb lớp kết cấu: Việc đổi tầng hệ lớp thực tương tự Kết tính tốn để tìm Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) t= hi (cm) Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm loại I 300 300 =1,200 250 16 Bê tông nhựa chặt (đd ≥ 35%) lớp 250 250 =0,925 270,31 k= Htb (cm) Etb’ (Mpa) 22 250 0,730 38 270,31 0,211 46 266,69 22 H 46 Xết đến hệ số điều chỉnh β = f  ÷ Với = = 1,394 33 D Tỷ số H/D Hệ số β Bảng Hệ số điều chỉnh β 0,75 1,00 1,25 1,069 1,107 1,136 0,50 1,033 1,50 1,178 1,75 1,198 2,00 1,210 Tra Bảng β = 1,16 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dc dày 46 cm có mơ đun đàn hồi trung bình Etb =βEtb’ = 1,16x266,69 = 309,36 MPa - Xác định ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây đất τ ax : = 46 = 1,394; 33 = = 309,36 = 5,427 57 Theo toán đồ Hình 3-2, với góc nội ma sát đất ϕ = 24o ta tra được: τ ax p = 0,0278 Vì áp lực mặt đường bánh xe tiêu chuẩn tính tốn p = daN/cm = 0,6 MPa τ ax = 0,0278x0,6 = 0,0167 MPa - Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất τ av : Tra toán đồ Hình 3-4 ta τ av = -0,001MPa - Xác định trị số Ctt theo công thức: Page 38 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng Ctt= C k1.k2.k3 Trong đó: C: lực dính đất = 0,032(MPa); K1 : hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt đất vật liệu dính chịu tải trọng động gây dao động Với kết cấu áo đường phần xe chạy lấy K1=0,6 K2 : hệ số xét đến yếu tố tạo làm việc không đồng kết cấu; yếu tố gây ảnh hưởng nhiều lưu lượng xe chạy lớn, K2 xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng ngày đêm Bảng sau: Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính toán Dưới Dưới Dưới Trên (trục/ngày đêm/làn) 100 1000 5000 5000 Hệ số K2 1,0 0,8 0,65 0,6 Theo tính tốn số trục xe tính tốn = 840 (trục/ngày đêm/làn) → K2 = 0,8 K3 : hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt đất vật liệu dính điều kiện chúng làm việc kết cấu khác với mẫu thử Cụ thể trị số K xác định tuỳ thuộc loại đất khu vực tác dụng đường đây: - Đối với loại đất dính (sét, sét, cát …) K3 = 1,5; - Đối với loại đất cát nhỏ K3 = 3,0; - Đối với loại đất cát trung K3 = 6,0; - Đối với loại đất cát thơ K3 = 7,0 → K3 = 1,5 Vì đất sét có lẫn sỏi Vậy Ctt = 0,032x0,6x0,8x1,5 = 0,023 MPa Kiểm tốn lại điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất tr Với đường cấp IV, độ tin cậy 0,85 theo Bảng 3-7 kcd = 0,9 với trị số τ ax τ av tính ta có: τ ax + τ av = 0,0167 - 0,001 = 0,0157 MPa C tt 0, 023 = 0,0256 MPa tr = 0,9 K cd Kết kiểm toán cho thấy 0,0256 > 0,0157 → Ctt > τ ax + τ av nên điều kiện theo tr K cd tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất bảo đảm 4.3.Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tông nhựa Page 39 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng * Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tông nhựa theo biểu thức: σ ku = σ ku p.kb Trong đó: p : áp lực bánh tải trọng trục tính tốn kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính tốn bánh đơi bánh đơn; kiểm tra với cụm bánh đơi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) lấy kb = 0,85; cịn kiểm tra với cụm bánh đơn tải trọng trục đặc biệt nặng (nếu có) lấy kb = 1,0 σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vị; Kết tính tốn để tìm Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) t= hi (cm) Cấp phối đá dăm loại II 250 Cấp phối đá dăm loại I 300 300 = 1,200 250 16 Bê tông nhựa chặt (đd ≥ 35%) lớp 1600 1600 =5,919 270,31 k= Htb (cm) Etb’ (Mpa) 22 250 16 =0,73 22 38 270,31 =0,174 46 46 401,47 22 - Đối với lớp bê tông nhựa: h3= cm; E3 = 1600 MPa Trị số Etb’ lớp phía xác định bảng Xét đến hệ số điều chỉnh β với = 38 = 1,152 ; Tra bảng hệ số điều chỉnh β ta β = 33 1,125 dc → Etb = 401,47 x 1,125 = 451,65 MPa m Áp dụng tốn đồ Hình 3-1 để tìm Ech đáy lớp bê tơng nhựa hạt nhỏ: Với = 57 38 = 1,152 = = 0,1262 451, 65 33 Tra tốn đồ Hình 3-1 Quy trình 211-06 ta = 0,413 m Vậy có Ech =0,413 x 451,65 = 186,53 MPa Tìm σ ku đáy lớp bê tông nhựa lớp bẳng cách tra tốn đồ Hình 3.5 với Page 40 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng = = 0,242; 33 = 1600 = 8,58 186,53 Kết tra toán đồ σ ku = 2,04 với p = 0,6 MPa Ta có: σ ku = 2,04 x 0,6 x 0,85 = 1,04 MPa * Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bê tông nhựa theo biểu thức: σku ku Rtt ≤ ku K cd Trong đó: σku : ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe ku Rtt : cường độ chịu kéo uốn tính tốn vật liệu liền khối ku K cd : hệ số cường độ chịu kéo uốn chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế giống tr với trị số K cd Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bê tơng nhựa ku Rtt = k1 k2 Rku ; Trong đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính tốn k2 : hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân khí hậu thời tiết Với vật liệu gia cố chất liên kết vô lấy k2 = 1,0; cịn với bê tơng nhựa loại II, bê tông nhựa rỗng loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với bê tông nhựa chặt loại I bê tông nhựa chặt dùng nhựa polime lấy k2 = 1,0 k1 : hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu bị mỏi tác dụng tải trọng trùng phục; k1 lấy theo biểu thức (đối với vật liệu bê tông nhựa): k1 = 11,11 11,11 0,22 = 0,5658 0,22 = 0,754.106  Ne   Trong trường hợp lấy k2 = 1,0; Vậy cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bê tông nhựa là: ku Rtt = k1.k Rku = 0,5658 x 1,0 x 2,0 = 1,1316 MPa ku Kiểm toán điều kiện theo biểu thức với hệ số K dc =0,9 lấy theo trường hợp đường cấp IV ứng với độ tin cậy 0,85 - Với lớp bê tông nhựa : σ ku = 1,04 MPa < 1,1316 = 1,2573 MPa 0,9 Vậy kết cấu bê tông nhựa chặt hạt trung đảm bảo điều kiện kéo uốn Page 41 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng 4.4.Kết luận: Các kết kiểm tốn theo trình tự tính tốn cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm tất điều kiện cường độ, chấp nhận làm kết cấu thiết kế KẾT CẤU LỀ GIA CỐ: 5,1 Xác định số trục xe tính tốn: Đối với kết cấu lề gia cố, theo quy trình số trục xe tính tốn lấy (35-50)% số trục xe tính toán đường.Ta chọn N’tt = 35% x Ntt = 0,35 x 53 = 20(trục/làn.ngàyđêm) 5,2, Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế: Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế Ne tức tính theo biểu thức sau: Ne = [(1 + q ) t − 1] 365.N t q (1 + q ) t −1 Nt số trục xe quy đổi trục tiêu chuẩn năm cuối thời hạn thiết kế q tỉ lệ tăng trưởng lượng giao thụng trung bình năm ,q=10% t thời hạn thiết kế ,t=15 năm Ne = [(1 + q ) t − 1] 365.N t = 0,0611x106(trục) q (1 + q ) t −1 5,3 Xác định môđun yêu cầu: Chọn loại mặt đường thiết kế cấp cao A1,với N’ tt = 20 trục /làn.ngày đêm → ta tra bảng 3.4 (22TCN 211-06) Eyc = 127 Mpa 5.4 Phương án - Lớp 3: Bê tông nhựa chặt (đá dăm > 35%) dày (cm) - Lớp 2: Cấp phối đá dăm loại I dày 14 (cm) - Lớp 1: Cấp phối đá dăm loại II dày 16 ( cm) BẢNG CÁC THÔNG SỐ CỦA VẬT LIỆU Bề E (Mpa) Rku Lớp kết cấu (từ lên) Tính dày (Mpa) Tính Tính về độ trượt kéo uốn võng Đất : đất sét lẫn sỏi 57 Page 42 C (MPa) φ 0,032 24 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng Cấp phối đá dăm loại II 17 250 300 300 300 Bê tông nhựa chặt (đá dăm > 35%) 250 15 Cấp phối đá dăm loại I 250 350 250 1600 2,0 *** Tính tốn kiểm tra cường độ chung kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: * Việc đổi tầng lớp từ dươi lên thực theo biểu thức (3.5): 1 + k t1/  Etb ' = E1    1+ k  Với k = t = Kết tính tốn xác định Etb Lớp kết cấu t = E2/E1 hi (cm) 17 k= h2/h1 Htb (cm) 17 Etb' (MPa) 250 300 1,2 15 0,88 32 272,68 350 Cấp phối đá dăm loại II Ei (MPa) 250 1,284 0,188 38 284,07 Cấp phối đá dăm loại I BTN chặt (đd > 35%) Xét đến hệ số điều chỉnh β = f(): Với = Tỷ số H/D Hệ số β 0,50 1,033 38 = 1,152 33 Bảng Hệ số điều chỉnh β 0,75 1,00 1,25 1,50 1,069 1,107 1,136 1,178 1,75 1,198 2,00 1,210 Tra Bảng β = 1,1246 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dc dày 45 cm có mơ đun đàn hồi trung bình Etb =β x Etb’=1,1246 x 284,07 = 319,47(Mpa) Tính Ech kết cấu: sử dụng tốn đồ Hình 3.1 Với = 38 = 1,152; 33 = 57 = 0,178 319, 47 Từ tỷ số tra tốn đồ Hình 3-1 = 0,4922 Vậy Ech= 0,4922x319,47 = 157,24 Mpa Nghiệm lại điều kiện phải có: Page 43 TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng dv Ech ≥ K cd E yc dv dv Ta chọn độ tin cậy thiết kế 0,85 → theo Bảng xác định K cd =1,06 K cd Eyc = 1,06 x 127 = 134,62 MPa Kết nghiệm toán: dv Ech= 157,24 Mpa > K cd E yc = 134,62 Mpa Cho thấy với cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép Kết luận: Dựa vào kết cấu lề gia cố ta chọn với lưu lượng (35% x Ntt) độ tin cậy thiết kế chọn 0,85 kết cấu thiết kế dự kiến đảm bảo yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép Nên ta chấp nhận làm kết cấu thiết kế Page 44 ... Nguyễn Huy Hùng THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG XÁC ĐỊNH QUY MÔ CẤP HẠNG CỦA TUYẾN ĐƯỜNG THIẾT KẾ Tính tốn tiêu kĩ thuật THIẾT KẾ TRẮC NGANG Thiết kế phần xe chạy Thiết kế lề đường Thiết kế rãnh thoát... ta chn cấp thiết kế đường : Cấp IV đồi núi Page TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng II.LẬP SƠ ĐỒ KHỐI MIÊU TẢ CÔNG VIỆC THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG Page TKMH Thiết kế đường F1 GVHD:... TKMH Thiết kế đường F1 GVHD: Ths: Nguyễn Huy Hùng 4.4.Kết luận: Các kết kiểm toán theo trình tự tính tốn cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm tất điều kiện cường độ, chấp nhận làm kết cấu thiết kế KẾT