thiết kế kết cấu áo đường

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
CHƯƠNG V
THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
I. Yêu cầu đối với kết cấu áo đường mềm:
- Mặt đường là lớp vật liệu trên cùng chòu ảnh hưởng trực tiếp lực thẳng
đứng và lực ngang của xe và chòu tác dụng của các nhân tố thiên nhiên (độ
ẩm, nước mưa, nắng, nhiệt độ thay đổi …). Tầng mặt phải đủ bền trong suốt
thời kỳ sử dụng phải bằng phẳng, đủ độ nhám, chống thấm nước, biến dạng
dẻo ở nhiệt độ cao
- Tuỳ theo cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường, tuỳ vào công nghệ thi
công ,điều kiện vật tư mà ta đưa ra phương án chọn tầng mặt cho thích hợp.
- Trong kết cấu áo đường tầng mặt là đắt tiền nhất nên khi sử dụng phải
thiết kế sao cho các lớp của tầng mặt là có chiều dày tối thiểu theo điều
kiện mun đàn hồi chung (E
ch
) của kết cấu áo đường.Đối với tầng móng
phải tận dụng được vật liệu đòa phương.
- Chất lượng bề mặt áo đường mềm càng tốt thì chi phí vận doanh sẽ
càng giảm và thời hạn đònh kỳ sửa chữa vừa trong quá trình khai thác sẽ
được tăng lên.
- Thiết kế kết cấu áo đường theo Quy trình thiết kế áo đường mềm theo
tiêu chuẩn 22 TCN 211-06.
II. Loại tầng mặt và mô đun đàn hồi yêu cầu của kết cấu áo đường:
1. Loại tầng mặt kết cấu áo đường:
Theo 22TCN 211-06 với đường cấp III thì loại tầng mặt là cấp cao A1
2. Mô đun đàn hồi yêu cầu của mặt đường:
Theo 22TCN 211-06 thì tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn được qui đònh là
trục đơn của ôtô có trọng lượng 100 kN đối với tất cả các loại áo đường mềm trên
đường ôtô các cấp thuộc mạng lưới chung.
+ p lực tính toán lên mặt đường: p = 0.6 MPa
+ Đường kính vệt bánh: D = 33 cm

Loại xe
Trọng lượng
trục Pi (kN)
Số
trục
sau
Số bánh của
mỗi cụm bánh
ở trục sau
Khoảng
cách giữa
các trục
sau (m)
Lượng
xe n
i
xe/ngđ
Trục
trước
Trục
sau
Tải 2 trục
19 60 1 Cụm bánh đôi 682
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 62
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
Xe buýt lớn
32 75 1 Cụm bánh đôi 460
Tải 3 trục
45 90 2 Cụm bánh đôi < 3 392
 Tính số trục xe qui đổi về trục tiêu chuẩn 100kN

=
 
=
 ÷
 
∑
4.4
k
i
1 2 i
I 1
P
N C .C .n
100
= + −
1
C 1 1.2(m 1)
: Hệ số trục
m: Số trục của cụm trục i
C
2
: Hệ số xét đến tác dụng của bánh xe trong một cụm bánh
2
C
= 6.4 : Cụm bánh đơn
2
C
= 1 : Cụm bánh đôi
n
i

: số lần tác dụng của loại trục i có trọng lượng trục là P
i
cần được
quy đổi về trọng lượng trục tính toán. Lấy n
i
:số lần của loại xe i thông qua mặt cắt
ngang của đoạn đường thiết kế trong 1 ngày đêm trên cả 2 chiều xe chạy.
- Bỏ qua các trục có trọng lượng trục < 25KN.
- Khoảng cách giữa các trục trong 1 cụm trục > 3m thì các trục được thực
hiện 1 cách riêng rẽ : C
1
= 2.
- Khoảng cách giữa các trục < 3m thì qui đổi gộp m trục có trọng lượng bằng
nhau như 1 trục theo công thức:
= + −
1
C 1 1.2(m 1)
Bảng tính số trục xe qui đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN
Loại xe
Pi
(KN
)
C
1
C
2
n
i
4.4
i

1 2 i
P
C .C .n .
100
 
 ÷
 
Tải 2 trục
Trục trước 19 - - - -
Trục sau 60 1 1 682 72
Xe buýt lớn
Trục trước 32 1 6.4 460 20
Trục sau 75 1 1 460 130
Tải 3 trục
Trục trước 45 1 6.4 392 75
Trục sau 90 2.2 1 392 542
Số trục xe qui đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN
N
tk
= 839 (trục/ngđ)
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế 15 năm:
− −
+ − + −
= × × = × × =
× + × +
t 15
e t
t 1 15 1
[(1 q) 1] [(1 0.09) 1]
N 365 N 365 839 2690627

q (1 q) 0.09 (1 0.09)
(trục)
Vì đường thiết kế cấp III có 2 làn xe nêân theo 3.3.2 hệ số làn f
l
=0.55
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 63
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
Số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe trong 1 ngày đêm:
tt i
N = N×f = 839×0.55 = 462
(trục/làn/ng đêm)
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm trên 1 làn xe:
× ×
1lan
e e L
N = N f = 2690627 0.55 = 1479845
(trục/làn)
Theo bảng 2-2, 22TCN 211-06, bề dày tối thiểu của tầng mặt cấp cao A1 là 9 cm
ứng với số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong 15 năm trên 1 làn xe > 1.10
6
(truc/lan)
Trò số môđun đàn hồi yêu cầu(trích từ bảng 3.4):
Loại tải trọng trục
tiêu chuẩn
Loại tầng mặt
E
yc
(Mpa) tương ứng với số
trục xe tính toán (xe/làn/ng đêm)
200 500

10 Cấp cao A1 160 178
Môđun đàn hồi yêu cầu ứng với số trục xe tính toán trên 1 ngày đêm trên 1 làn là:
yc
(462 200) (178 160)
E 160 175.72
500 200
− × −
= + =
−
(Mpa)
Vì đường có 2 làn xe và không có dải phân cách giữa nên số trục xe tính toán tiêu
chuẩn trên lề gia cố lấy bằng 50% trên làn xe chính:
N
tt
=0.50
×
462= 231 (trục/lề/ngày dêm)
Trò số môđun đàn hồi yêu cầu(trích từ bảng 3.4)
Loại tải trọng trục
tiêu chuẩn
Loại tầng mặt
E
yc
(Mpa) tương ứng với số
trục xe tính toán (xe/làn/ng đêm)
200 500
10 Cấp cao A1 160 178
Môđun đàn hồi yêu cầu ứng với số trục xe tính toán trên 1 ngày đêm trên 1 lề là:
yc
(231 200) (178 160)

E 160 161.86
500 200
− × −
= + =
−
So sánh với bảng mô đun đàn hồi tối thiểu 3.5:
Loại đường và cấp
đường
Loại tầng mặt
Cấp cao
A1
Cấp cao
A2
Đường ô tô cấp III 140(120) 120(95)
Vậy: Chọn mô đun đàn hồi yêu cầu của mặt đường là 175.72 Mpa và của lề gia cố
là 161.86 Mpa.
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 64
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
III. Chọn sơ bộ cấu tạo kết cấu áo đường:
Phương án 1:
Lớp vật liệu
H
(cm)
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mòn 5
Bê tông nhựa chặt loại I hạt
trung
7
Cấp phối đá dăm loại I 17
Cấp phối đá dăm loại II 36
Phương án 2:

Lớp vật liệu
H
(cm)
Bê tông xi măng M350 23
Cát gia cố xi măng 6%
M400
15
IV. Kiểm toán cấu tạo kết cấu áo đường phương án 1:
A. KẾT CẤU PHẦN XE CHẠY:
+ Nền đường :
Đất đắp nền đường :Á sét

Độ ẩm tương đối a:
0.55
Module đàn hồi E (Mpa):
55
Lực dính C (Mpa):
0.038
Góc ma sát ϕ (độ):
27
+ Tải trọng :
Đường kính vệt bánh xe D (cm):
33
Áp lực tính toán p (Mpa):
0.6
Module đ.h yêu cầu Eyc (Mpa):
175.72
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 65
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
Lớp vật liệu

H
(cm
)
E
v
(Mpa
)
E
ku
(Mpa
)
E
tr
(Mpa
)
R
u
(Mpa
)
C
(Mpa
)
ϕ
(độ)
Bê tông nhựa chặt loại I
hạt mòn
5 420 1800 300 2.8 0 0
Bê tông nhựa chặt loại I hạt
trung
7 350 1600 250 2 0 0

Cấp phối đá dăm loại I 17 300 300 300 0 0 0
Cấp phối đá dăm loại II 36 250 250 250 0 0 0
1. Kiểm tra kết cấu theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi .
a. Tính E'
tb
:
 
+
= ×
 ÷
+
 
3
1/ 3
dh
tb i
1 kt
E E
1 k
Với:
+
=
i 1
i
h
k
h
và
+
=

i 1
i
E
t
E
Kết quả tính đổi theo bảng:
Lớp vật liệu
E
i
(Mpa)
t = E
2
/E
1
H
(cm)
k = h
2
/h
1
H
tb
(cm)
E
’
tb
(Mpa)
Cấp phối đá dăm loại II
250 36 36 250
Cấp phối đá dăm loại I

300 1.20 17 0.472 53 265.4
Bê tông nhựa chặt loại I
hạt trung
350 1.319 7 0.132 60 274.5
Bê tông nhựa chặt loại I
hạt mòn
420 1.53 5 0.083 65 284.2
b. Tính E
tb
:
Với
= =
H 65
1.97
D 33
,
Tra bảng 3-6 (22TCN211-06)
 β = 1.209
⇒ = β× = × =
dc
tb tb
E E' 1.209 284.2 343.6 (Mpa)
c. Tính E
ch
cả kết cấu:a
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 66
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
Từ các tỉ số:
=
H

1.97
D
;
0
dc
tb
E
E
=
55
343.6
= 0.16
Tra toán đồ 3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06
⇒ =
ch
dc
tb
E
0.6
E
⇒ = × =
ch
E 0.6 343.6 206.16
Mpa
Ta thấy sai số tính bằng công thức Bacberơ có sai số tương đối nhỏ so với tra toán
đồ nhưng ta vẫn lấy giá trò theo cách tra toán đồ.
d. Kiểm toán điều kiện: E
ch
≥

dv
cd yc
K .E
Theo bảng 3-3 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06, độ tin cậy thiết kế của đường
cấp này là 0.9.
Theo bảng 3-2 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06,với độ tin cậy trên thì hệ số
cường độ là
dv
cd
K 1.1=
E
ch
= 206.16 Mpa >
dv
cd yc
K ×E =1.1 ×175.72 = 193.29
Mpa : Thoả mãn
2. Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt trong
nền đất:
Kiểm toán điều kiện:
+ ≤
t
ax av
tr
cd
C
T T [T] =
k
a. Tính ứng suất cắt cho phép của đất nền [T]:
Trò số lực dính tính toán của đất nền: C

tt
= c
×
k
1
×
k
2
×
k
3
c =0.038 : Lực dính của đất nền.
1
k
: Hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt dưới tác dụng của tải
trọng động và gây dao động.
Kết cấu áo đường cho phần xe chạy: k
1
= 0.6
k
2
:Hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu
Với 462 số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe trong 1 ngày đêm. Tra
bảng 3.8 ta được k
2
= 0.8.
k
3
: Hệ số này được xác đònh tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của
nền đường. k

3
=1.5 :Đối với đất dính
⇒
C
tt
= 0.038
×
0.6
×
0.8
×
1.5 =0.02736 Mpa
tr
cd
k
: Hệ số cường độ về chòu cắt trượt được chọn tùy thuộc độ tin cậy thiết
kế. Tra bảng 3-7 Tiêu chuẩn 22TCN 211- 06, với độ tin cậy 0.9, ta được
=
tr
cd
k
0.94
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 67
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
=>
= =
tt
tr
cd
C

0.02736
[T]= 0.029
0.94
k
b. Tính ứng suất cắt trong đất nền :
+ ≤
tt
ax av
tr
cd
C
T T [T]=
k
 Xác đònh ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe
gây ra
ax
T
:
Lớp vật liệu
E
i
(Mpa)
t = E
2
/E
1
H
(cm
)
k = h

2
/h
1
H
tb
(cm
)
E
’
tb
(Mpa)
Cấp phối đá dăm loại II 250 36 36 250
Cấp phối đá dăm loại I 300 1.20 17 0.47 53 265.4
Bê tông nhựa chặt loại I
hạt trung
250 0.94 7 0.13 60 263.6
Bê tông nhựa chặt loại I
hạt mòn
300 1.14 5 0.083 65 266.2
Với
= =
H 65
1.97
D 33
=>
β
= 1.209
⇒ = β× = × =
dc
tb tb

E E' 1.209 266.2 321.84 (Mpa)
Tra toán đồ 3-2 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06, với góc ma sát trong 27
0
và
= = =
1 tb
2 0
E E
321.84
5.85
E E 55
=>
=
ax
T
0.011
p
=>T
ax
=0.011
×
0.6=0.0066 (Mpa)
 Xác đònh ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do trọng lượng bản
thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất
av
T
:
Tra toán đồ 3-4 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06, với góc ma sát trong 27
0
, ta được:

T
av
= -0.002
c. Kiểm tra:
+ = − = ≤ =
tt
ax av
tr
cd
C
T T 0.0066 0.002 0.0046 [T]= 0.029
k
: Thoả mãn
3. Kiểm tra theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn trong các lớp bê tông
nhựa:
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 68
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
σ ≤
ku
tt
ku
ku
cd
R
K
a. Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp BTN:
σ = σ
ku
ku b
.p.k

 Đối với bê tông nhựa lớp dưới:
h
1
=12 cm : Tổng bề dày các lớp kết cấu kể từ đáy lớp kiểm tra trở lên.
E
1
: Mô đun đàn hồi trung bình của các lớp nằm trong phạm vi h
1
.
× ×
∑
∑
i i
tb
i
E .h
1800 5 + 1600 7
E = = = 1683.33 (Mpa)
h 12
Tính E
tb
' của các lớp dưới nó:
Lớp vật liệu
E
i
(Mpa)
t = E
2
/E
1

H
(cm)
k = h
2
/h
1
H
tb
(cm)
E
’
tb
(Mpa)
Cấp phối đá dăm loại II
250 36 36 250
Cấp phối đá dăm loại I
300 1.20 17 0.47 53 265.33
Với
= =
H 53
1.606
D 33
Tra bảng 3.6 TCVN 211-06
⇒ β =1.186
⇒ = β× = × =
dc
tb tb
E E' 1.186 265.33 314.68 (Mpa)
Tính E
chm

của đáy lớp BTN hạt trung:
Từ các tỉ số:
=
H
1.606
D
;
0
dc
tb
E
E
=
55
314.68
= 0.175
Tra toán đồ 3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 211 – 06
⇒ =
ch
dc
tb
E
0.593
E
⇒ = × =
ch
E 0.593 314.68 186.61
Mpa
Kiểm tra điều kiện chòu kéo uốn ở lớp mặt nên ta tra toán đồ 3-5 tiêu chuẩn
22TCN 211-06:

Với
1
1
chm
h
12
= =0.364
D 33
E
1683.33
= 9.02
E 186.61





=


=> Ứng suất kéo uốn đơn vò
σ =
ku
1.75
k
b
: Hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng
của tải trọng tính toán là bánh đơn hay bánh đôi.
Khi kiểm tra với cụm bánh đôi trong trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn
thì k

b
=0.85
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 69
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
Ứùng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy lớp BTN hạt trung:
σ = σ × ×
ku
ku b
p k
=1.75
×
0.6
×
0.85=0.8925(Mpa)
 Đối với bê tông nhựa lớp trên:
h
1
= 5 cm : Tổng bề dày các lớp kết cấu kể từ đáy lớp kiểm tra trở lên.
E
1
: Mô đun đàn hồi trung bình của các lớp nằm trong phạm vi h
1
.
= =
∑
∑
i i
tb
i
E .h

E 1800(Mpa)
h
Tính E
tb
' của các lớp dưới nó:
Lớp vật liệu
E
i
(Mpa
)
t = E
2
/E
1
H
(cm
)
k = h
2
/h
1
H
tb
(cm
)
E
’
tb
(Mpa)
Cấp phối đá dăm loại II

250 36 36 250
Cấp phối đá dăm loại I
300 1.20 17 0.47 53 265.4
Bê tông nhựa chặt loại I
hạt trung
1600 6.03 7 0.13 60 349.1
Với
= =
H 60
1.82
D 33
, tra bảng 3-6 (22TCN211-06)
β
= 1.201
⇒ = β× = × =
dc
tb tb
E E' 1.201 349.1 419.27 (Mpa)
Tính E
chm
của đáy lớp BTN hạt mòn:
Từ các tỉ số:
=
H
1.82
D
;
0
dc
tb

E
E
=
55
419.27
= 0.131
Tra toán đồ 3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06
⇒ =
ch
dc
tb
E
0.54
E
⇒ = × =
ch
E 0.54 419.27 226.41
Mpa
Kiểm tra điều kiện chòu kéo uốn ở lớp mặt nên ta tra toán đồ 3-5 tiêu chuẩn
22TCN 211-06:
Với
1
1
chm
5
0.152
33
h
=
D

E
1800
= = 7.95
E 226.41

=






=> Ứng suất kéo uốn đơn vò
σ =
ku
2.05
k
b
: Hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng
của tải trọng tính toán là bánh đơn hay bánh đôi.
Khi kiểm tra với cụm bánh đôi trong trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn
thì k
b
=0.85
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 70
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
Ứùng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy lớp BTN hạt mòn:
σ = σ × ×
ku
ku b

p k
=2.05
×
0.6
×
0.85=1.0455 (Mpa)
b. Kiểm tra theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa:
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế trên 1 làn xe:
N
e
= 1479845( trục/ng đêm)
Cường độ chòu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối:
ku
tt 1 2 ku
R = k k R× ×
k
1
: Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bò mỏi dưới tác dụng của tải
trọng trùng phục.
Đối với vật liệu bê tông nhựa:
1
0.22 0.22
e
1479845
11.11 11.11
k = = =0.488
N
k
2
:Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí

hậu thời tiết.
Đối với mặt đường bê tông nhựa chặt loại I: k
2
=1
Cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp dưới:
ku
tt 1 2 ku
R = k .k .R
=0.488
×
1
×
2=0.976 (Mpa)
Cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp trên:
ku
tt 1 2 ku
R = k k R× ×
=0.488
×
1
×
2.8 =1.3664 (Mpa)
Kiểm tra đối với lớp bê tông nhựa lớp dưới:
σ = ≤ = =
ku
tt
ku
ku
cd
R

0.976
0.8925 1.038
0.94
K
: Thỏa mãn
Kiểm tra đối với lớp bê tông nhựa lớp trên:
σ = ≤ = =
ku
tt
ku
ku
cd
R
1.038
1.0455 1.104
0.94
K
Thỏa mãn
=>Kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn chòu kéo uốn.
B. KẾT CẤU PHẦN LỀ GIA CỐ:
Do u cầu mở rộng sau này và để tiện việc thi cơng thì ta chọn kết cấu phần lề gia cố
giống với phần mặt đường xe chạy.
V. Kiểm toán cấu tạo kết cấu áo đường phương án 2:
1. Đònh kết cấu và xác đònh các tham số tính toán
Lớp kết cấu áo đường:
+ Lớp mặt đường bê tông xi măng M350 không cốt thép, đổ tại chỗ, kích
thước tấm trên mặt bằng 6m x 3.5m.Theo bảng 2.2 (Điều 2.4) được cường dộ chòu
kéo uốn Rku = 4.5 Mpa và mô đun đàn hồi E= 3.3x10
4
Mpa ,hệ số poisson

µ =
0.15
+ Lớp móng : cát gia cố 6% xi măng M400 đày 15cm, tra bảng III.3 Phụ lục
III Tiêu chuẩn 22TCN211-06 được E=280 Mpa
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 71
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
+ Đất nền đường : á sét đầm chặt k = 0.98, thoát nước tốt, độ ẩm tương đối
a=0.55, mô đun đàn hồi E=55 Mpa, lực dính C= 0.038 Mpa, góc ma sát 270
Tải trọng tính toán : ô tô trục 10T,tra Bảng 3.1 Điều 3.1 tải trọng bánh xe p
= 5000 daN, hệ số xung kích 1,2 Vậy tải trọng trục tính toán Ptt = 5000 x 1.2 =
6000 daN
Đường kính vệt bánh xe tính toán D
0
= 33cm ; R = 16.5cm
Như đã tính ở trên thì ta có số trục xe tiêu chuẩn trên 1 làn xe trong 1 ngày đêm :
Ntt = 462 (trục/làn/ng đêm)
2.Tính chiều dày tấm bê tông xi măng
Giả đònh chiều dày tấm bê tông h= 23cm
D = D
0
+ h = 33 + 23 = 56 cm
Tính mô đun đàn hồi tương đương trên mặt lớp móng
m
ch
E
0
1
15
0.27
56

55
0.196
280
m
h
D
E
E
= =
= =
Tra toán đồ hình 3-1 Tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 được :
1
0.26
m
ch
E
E
=
Vậy
0.26 280 72.8
m
ch
E Mpa
= × =
Xác đònh các hệ số α
1
, α
2
, α
3

theo vò trí đặt tải
Xác đònh
4
23
1.39
16.5
3.3 10
453.3
72.8
b
m
ch
h
R
E
E
= =
×
= =
Từ cặp trò số đó tra Bảng 4.1, 4.2 và 4.3 được :
α
1
= 1.238
α
2
= 1.843
α
3
= 1.827
Trong đó α

2
> α
1
> α
3
nên ta tính chiều dày theo α
2
(tải trọng ở cạnh tấm)
Xác đònh hệ số chiết giảm cường độ theo Bảng 3.4 Điều 3.3 : n = 0.5
Sử dụng công thức (4.1) ta có :
[ ]
tt
P
h
α
σ
=
với
[ ]
.
ku
R n
σ
=
1.843 6000
22.2
45 0.5
h
×
= =

×
Ta chấp nhận h = 23cm như giả đònh ban đầu
3.Kiểm toán với xe trục 13T
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 72
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
Xe trục 13T có P = 6500 daN, R = 18cm. Hệ số xung kích kd = 1.15.
Khoảng cách giữa 2 cặp bánh trên trục sau là 1,7m
Để xác đònh mô men uốn sinh ra dưới bánh xe tính toán theo công thức 4.3
trong 22 TCN 223-95 ta cần xác đònh:

23
1.28; 453.3
18
b
m
ch
E
h
R E
= = =
Từ đó tra Bảng 4.4 được aR = 0.186, và tra Bảng 4.5 ta được c = 0.21
Ptt = p . kd = 6500 x 1.15 = 7475 daN
Ta được :
. (1 )
0.21 7475(1 0.15)
1546 . /
2 2 3.14 0.186
tt
F T
c P

M M daN cm cm
aR
µ
π
+
× +
= = = =
× ×
Tìm mô men uốn do tải trọng tập trung của bánh xe bên cạnh gây ra theo
công thức (4.4) và (4.5) :
Xác đònh :
23
0.135 ; 453.3
170
b
m
ch
E
h
R E
= = =
Tra bảng 4.4 được ar = 1.956
Tra bảng 4.5 được A = 0.022 ; B = -0.021
( ) ( )
( ) ( )
. 0.022 0.15 0.021 7475 141 . /
. 0.021 0.15 0.022 7475 132 . /
F tt
T tt
M A B P daN cm cm

M B A P daN cm cm
µ
µ
= + = − × =
= + = − + × = −
Vậy
1546 141 1687 . /
1546 132 1414 . /
F
T
M daN cm cm
M daN cm cm
= + =
= − =
∑
∑
Vì
F T
M M>
∑ ∑
nên ta tính với
F
M
∑
được ứng suất kéo uốn xuất hiện
trong tấm bê tông dưới tác dụng của xe nặng trục 13T.
2
2 2
6
6 1687

19.13 /
23
F
M
daN cm
h
σ
×
= = =
∑
ng suất cho phép của bê tông M350 khi kiểm toán với xe nặng
[ ]
2
0.6 0.6 45 27 /
ku
R daN cm
σ
= = × =
Trong đó hệ số triết giảm cường độ lấy theo
Bảng 3.4.
Vì
[ ]
2 2
19.13 / 27 /daN cm daN cm
σ σ
= < =
nên tấm bê tông chòu được tải
trọng của xe nặng 13T
4.Kiểm toán với tác dụng của xe xích T60
Trọng lượng tổng cộng của xe xích T60 là 60T, áp lực của bánh xe là 6T/m,

chiều dài của vệt bánh xích là 5m, chiều rộng của bánh xích là 0.7m, khoảng cách
giữa 2 bánh xích là 2.6m nên 2 bánh xích không thể tác dụng đồng thời trên một
tấm, vì vậy chỉ cần kiểm toán ứng suất xuất hiện ở giữa tấm khi chòu tác dụng của
moat vệt bánh xích, bỏ qua ảnh hưởng của bánh xích kia.
Chia vệt bánh xích thành 5 ô đều nhau, tại mỗi ô chòu tác dụng của moat lực
tập trung P = 6T. Khi tính mô men uốn do các lực tác dụng trên các ô gây ra đối
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 73
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
với điểm A thì xem tải trọng tác dụng trên ô 1 là tải trọng phân bố đều trên vòng
tròn tương đương bán kính là :
1 0.7
0.47R m
π
×
= =

0.7
5m
3.5m
6m
3
2
1
3
2
2
3
X
Y
A

Sơ đồ kiểm toán tấm bê tông xi măng
dưới tác dụng của bánh xích
Các tải trọng tác dụng trên các ô 2,3 thì xem là lực tập trung tác dụng tại
tâm của các ô đó và cách điểm A moat cự ly r2 = 1m và r3 = 2m
Việc tính toán mô men uốn do các lực tác dụng của bánh xích gây ra đối với
điểm A được tóm tắt trong bảng sau:
Xác đònh hệ số a theo công thức (4.7):
3
3
4
6
1 1 6 72.8
0.005
23 3.3 10
m
ch
b
E
a
h E
×
= = =
×
Từ đó :
aR = 0.005 x 47 = 0.235
ar2 = 0.005 x 100 = 0.5
ar3 = 0.005 x 200 = 1
Mô men uốn do tải trọng bánh xích gây ra đối với điểm A ( ở giữa tấm)
Ký
hiệu

aR
hoặc
ar
A B C
( )
(1 )
2
tt
T
T tt
CP
M
aR
M B A P
µ
π
µ
+
=
= +
( )
(1 )
2
tt
F
F tt
CP
M
aR
M A B P

µ
π
µ
+
=
= +
M
1
0.235 - - 0.23
9
0.239 6000(1 0.15)
1117
2 0.235
π
× +
=
0.239 6000(1 0.15)
1117
2 0.235
π
× +
=
2M
2
0.5 0.109 0.034 -
( )
2 0.034 0.15 0.109 6000 604
+ × =
( )
2 0.109 0.15 0.034 6000 1369

+ × =
2M
3
1 0.058 -
0.006
-
( )
2 0.006 0.15 0.058 6000 32
− + × =
( )
2 0.058 0.15 0.006 6000 625− × =
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 74
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
M
T
= 1753 daN.cm/cm M
F
= 3111 daN.cm/cm
Do
F T
M M>
∑ ∑
nên kiểm toán với
3111 . /
F
M daN cm cm=
∑
ng suất kéo uốn lớn nhất gây ra ở đáy tấm là :
2
2 2

3
3 3111
17.64 /
23
F
M
daN cm
h
σ
×
= = =
∑
ng suất kéo uốn cho phép
[ ]
0.65
ku
R
σ
=
trong đó hệ số chiết giảm cường độ
0.65 lấy theo Bảng 3.4, ta được
[ ]
2
0.65 45 29.25 /daN cm
σ
= × =
Vậy
[ ]
2 2
17.64 / 29.25 /daN cm daN cm

σ σ
= < =
Tấm bê tông chòu được tác dụng của xe xích T60
5.Kiểm toán với trường hợp tấm chòu tác dụng đồng thời của tải trọng và nhiệt
độ
-Chênh lệch nhiệt độ ở bề mặt và nhiệt độ ở đáy tấm
( )t∆
tính theo công thức
0.84t h∆ =
như quy đònh ở Điều 4.3 :
0
0.84 0.84 23 19.32t h C∆ = = × =
-Đặc trưng đàn hồi của tấm bê tông được tính theo công thức (4.12):

4
3
3
3.3 10
0.6 0.6 23 106
72.8
b
m
ch
E
l h
E
×
= = × =
-Xác đònh tỷ số
600 350

5.66 ; 3.3
106 106
L B
l l
= = = =
-Tra toán đồ Hình 4.3 được Cx = 0.839 và Cy = 0.259
-Ứng suất do chênh lệch nhiệt độ gây ra ở giữa tấm theo hướng dọc :
( )
( )
2
2 1
t
t x y
E
C C t
α
σ µ
µ
= + ∆ ×
−
Với : Et – Mô đun đàn hồi của bê tông khi chòu tác dụng của sự chênh lệch nhiệt
độ lâu dài và bằng 0.6Eb = 198.103
α – Hệ số đàn hồi do nhiệt độ của bê tông α = 10
-5
0
1
C
Suy ra
( )
( )

3 5
2
2
198 10 10
0.839 0.15 0.259 19.32 17.18 /
2 1 0.15
t
daN cm
σ
−
× ×
= + × × =
−
-Ứng suất do chênh lệch nhiệt độ gây ra theo hướng ngang :
( )
( )
( )
( )
2
3 5
2
2
2 1
198 10 10
0.259 0.15 0.839 19.32 7.53 /
2 1 0.15
t
n y x
E
C C t

daN cm
α
σ µ
µ
−
= + ∆ ×
−
× ×
= + × × =
−
-Ứng suất do chênh lệch nhiệt độ gây ra theo hướng dọc ở cạnh tấm :
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 75
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
( ) ( )
3 5
2
2 2
198 10 10
0.839 19.32 16.42 /
2 1 2 1 0.15
t
c x
E
C t daN cm
α
σ
µ
−
× ×
= ∆ × = × × =

− −
-Ứng suất tổng cộng do tải trọng và nhiệt độ cùng tác dụng gây ra ở mặt cắt giữa
tấm theo hướng dọc
1l t
σ σ σ
= +
Trong đó
1
σ
là ứng suất do tải trọng gây ra ở giữa tấm :
2
1
1
2 2
1.238 6000
14.04 /
23
tt
P
daN cm
h
α
σ
×
= = =
Vậy ta có :
2
1
14.04 17.18 31.22 /
l t

daN cm
σ σ σ
= + = + =
-Ứng suất tổng cộng do tải trọng và nhiệt độ cùng tác dụng gây ra ở cạnh tấm :
2ll c
σ σ σ
= +
Trong đó
2
σ
là ứng suất do tải trọng gây ra ở giữa tấm :
2
2
2
2 2
1.843 6000
20.9 /
23
tt
P
daN cm
h
α
σ
×
= = =
Vậy ta có :
2
2
20.9 16.42 37.32 /

ll c
daN cm
σ σ σ
= + = + =
Ta thấy
ll l
σ σ
>
nên kiểm toán theo
ll
σ
Trong trường hợp này
[ ]
0.85
ku
R
σ
=
trò số 0.85 là hệ số chiết giảm cường độ lấy theo
Bảng 3.4, ta dược :
[ ]
2
0.85 45 38.25 /daN cm
σ
= × =
[ ]
2 2
37.32 / 38.25 /
ll
daN cm daN cm

σ σ
= < =
Vậy tấm bê tông làm việc an toàn dưới tác dụng tổng hợp của tải trọng và nhiệt
độ.
6.Kiểm tra chiều dày lớp móng
Chiều dày lớp móng dưới mặt đường bê tông xi măng phải đảm bảo để đất
nền không phát sinh biến dạng dẻo :
[ ]
,
1am ab a
k K C
τ τ τ
+ < ≤
Theo Bảng 4.8 khi hai lượng ô tô tính toán trong 1 ngày đêm trên một làn xe
nhỏ hơn 1000 thì k’ = 1
Theo Bảng 4.7 với lớp móng gia cố xi măng, tấm bê tông liên kết bằng
thanh truyền lực thì K1=0.65.
Vậy
[ ]
2
0.65 1 0.38 0.247 /
a
daN cm
τ
= × × =
-Tính
am
τ
và
ab

τ
Theo toán đồ b Hình 4.6 với
106l =
,
0
27
ϕ
=
1
15z h cm= =
Chiều sâu từ mặt tiếp xúc bằng :
15 23 38
b
z h cm+ = + =
Và
2 2
6000
0.534
106
tt
P
l
= =
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 76
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
Ta có
2
0.045 /
am
daN cm

τ
=
Theo toán đồ ở Hình 4.7 với h
b
+ z = 38cm và
0
27
ϕ
=
ta được :
2
0.013 /
ab
daN cm
τ
=
Vậy
2
0.045 0.013 0.058 /
am ab
daN cm
τ τ
+ = + =
Như trên ta có
[ ]
2
0.247 /
a
daN cm
τ

=
Vậy
[ ]
am ab a
τ τ τ
+ <
chiều dày lớp móng đã chọn đảm bảo không phát
sinh biến dạng dẻo trong đất nền.
Kết luận: Do kết cấu đường chỉ gồm hai lớp nên phần lề gia cố ta chọn có kết cấu
giống phần mặt đường.
VI. So sánh và chọn lựa hai phương án áo đường:
Cả hai phương án tuyến có các số liệu đầu vào giống nhau về điều kiện đòa
chất, khí hậu, thuỷ văn và lưu lượng xe thiết kế nên trong bước thiết kế này ta sẽ
chọn ra một phương án áo đường để sử dụng chung cho cả hai phương án tuyến. Vì
thế ta sẽ so sánh hai phương án áo đường trên cùng 1 đơn vò chiều dài tuyến, cụ
thể ở đây là 1 km đường. Ta chỉ cần tính cho phần khác biệt giữa 2 phương án kết
cấu đã thiết kế trên (các lớp móng) thì sẽ có cơ sở để lựa chọn, tuy nhiên để rõ
ràng ta sẽ tính cụ thể chi tiết như sau:
Xác đònh chi phí xây dựng mặt đường:
 Bảng đơn giá tham khảo theo hạng mục công việc:
Mã
hiệu
(ĐM)
Thành phần chi phí
Đơn
vị
Định
mức
Đơn
giá

Thành tiền
Vật
liệu
Nhân
công
Máy
AD CPĐD loại 2 100m
3
12,577,082 195,039 1,179,315
11212
Vật liệu
m
3
142 12,577,082
Nhân công 4/7 công 3.9 195,039
Máy ủi 110CV ca 0.42 937,087 393,577
Máy san 110CV ca 0.08 817,979 65,438
Máy lu rung 25T ca 0.21 1,538,836 323,156
Máy lu bánh lốp 16T ca 0.34 604,875 205,658
Máy lu 10T ca 0.21 404,491 84,943
Ô tô tưới nước 5 m
3
ca 0.21 480,273 100,857
Máy khác % 0.5 5,868
AD CPĐD loại 1 100m
3
12,577,082 220,044 1,153,132
11222
Vật liệu
m

3
142 12,577,082
Nhân công 4/7 công 4.4 220,044
Máy rải 50-60m
3
/h ca 0.21 1,830,434 384,391
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 77
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
Mã
hiệu
(ĐM)
Thành phần chi phí
Đơn
vị
Định
mức
Đơn
giá
Thành tiền
Vật
liệu
Nhân
công
Máy
Máy lu rung 25T ca 0.21 1,538,836 323,156
Máy lu bánh lốp 16T ca 0.42 604,875 254,048
Máy lu 10T ca 0.21 404,491 84,943
Ô tô tưới nước 5 m
3
ca 0.21 480,273 100,857

Máy khác ca 0.5 5,737
Cát gia cố XM 6% 100m
3
21,138,6011,332,376 2,964,288
Cát vàng
m
3
111.3 91,960 10,235,148
Xi măng kg 9902 1,080 10,694,160
AD
12121
Vật liệu khác % 1 209,293
Nhân công 4/7 công 29 1,332,376
Trạm trộn ca 0.85 2,047,057 1,043,999
Máy ủi 110CV ca 0.95 937,087 890,233
Máy lu 8.5T ca 0.245 353,953 86,718
Máy đầm bánh lốp 16T ca 0.37 734,405 271,730
Máy san 110CV ca 0.75 817,979 613,484
Máy khác % 2 58,123
AD BTN hạt trung 100m
2
6,103,113 117,157 250,349
23225
Vật liệu
tấn
16.62 6,103,113
Nhân công 4/7 công 2.55 117,157
Máy rải 130-140CV ca 0.06082,601,798 158,189
Máy lu 10T ca 0.12 404,491 48,539
Máy đầm bánh lốp 16T ca 0.064 604,875 38,712

Máy khác % 2 4,909
AD BTN hạt mòn 100m
2
5,222,884 84,996 208,419
23233
Vật liệu
tấn
12.12 5,222,884
Nhân công 4/7 công 1.85 84,996
Máy rải 130-140CV ca 0.045 2,601,798 117,081
Máy lu 10T ca 0.12 404,491 48,539
Máy đầm bánh lốp 16T ca 0.064 604,875 38,712
Máy khác % 2 4,087
AF Bê tông xi măng M350
1m
3
647,085 83,618 21,069
15410
Vật liệu m
3
1.025
Nhân công 4/7 công 1.82 83,618
Máy trộn 500l ca 0.095 95,067 9,031
Máy đầm bàn 1KW ca 0.089 75,762 6,743
Máy đầm dùi 1,5KW ca 0.089 47,663 4,242
Máy khác % 5 1,053
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 78
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S VÕ NHƯ BÌNH
 So sánh và chọn phương án kết cấu áo đường đưa vào thi công:
Đònh

mức
Hạng mục công việc
Đơn
vị
Khối
Lượng
Đơn giá Thành tiền
Phương án 1
1,189,206,795
AD11212
Cấp phối đá dăm loại II
100m
3
51.48
13,951,436
718,219,925
AD11222
Cấp phối đá dăm loại I
100m
3
24.31
13,950,258
339,130,772
AD23225
Bê tông nhựa chặt loại I
hạt trung
100m
2
11 6,470,619 71,176,809
AD23233

Bê tông nhựa chặt loại I
hạt mòn
100m
2
11 5,516,299 60,679,289
Phương án 2
3,018,164,542
AD12121
Cát gia cố XM 6% 100m
3
21,45
25,435,265
545,586,434
AF15410
Bê tông xi măng M350 1m
3
3289 751,772 2,472,578,108
Cả hai phương án kết cấu áo đường đều đảm bảo các yêu cầu về về độ
võng đàn hồi, cân bằng trượt và khả năng chòu kéo uốn, phù hợp khả năng cung
cấp vật liệu của đòa phương, phù hợp với khả năng thi công của các đơn vò. Tuy
nhiên phương án 1 có lợi về mặt kinh tế hơn phương án 2. Kiến nghò chọn phương
án 1.
SVTH:NGUYỄN MINH NHẬT Trang 79