Bài giảng thiết kế đường ôtô 2 P3 pdf

TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP
Bng 13.1: c trng tớnh toỏn ca ti trng xe chy

Loi ng
Ti trng
trc
P(daN)
p lc tớnh toỏn
lờn mt ng
( daN/cm
2
)
ng kớnh
vt bỏnh xe
(cm)
ng ụ tụ cụng cng (thuc cp ca
TCVN 4054-98, TCVN 4054 - 2005)
10000 6 33
Trc chớnh ụ th (20TCN 104-83);
ng cao tc (TCVN 59-97)
12000 6 36
ng ph v ng ớt quan trng ụ
th (20TCN 104-83)
9500 5.5 33

13.1.2 nh hng ca ti trng n c ch lm vic ca KCA
Bin dng ca KCA v nn ng ph thuc:
Thi gian tỏc dng ca ti trng
Bin dng t l thun vi thi gian tỏc dng : nu cựng ti trng tỏc dng nh
nhau thỡ thi gian tỏc dng cng lõu sinh ra bin dng cng ln.
Tỏc dng ngn hn:

Tỏc dng c
a ti trng xe chy i vi cỏc lp tng mt 0.02-0.05s vi
V>50km/h
Tỏc dng ca ti trng xe chy i vi cỏc lp tng múng: 0,1-0,2s
Tỏc dng xung kớch: t 0 > p -> 2p
Ti trng tỏc dng P
Bin dng t l thun vi ti trng : nu cựng thi gian tỏc dng nh nhau thỡ
ti trng tỏc dng cỏc ln sinh ra bin dng cng ln
Tc gia ti
Bin d
ng t l nghch vi tc gia ti : tc gia ti cng chm thỡ bin
dng do nú gõy ra cng ln.
Do t v cỏc lp vt liu ỏo ng l loi vt liu n hi nht do nờn di
tỏc dng ca ti trng ng, trựng phc s phỏt sinh hin tng mi v cú
tớch lu bin dng d (hỡnh 13-4 trang 98 Sd)

Nờn tỡm cỏch to iu
kin t di ỏy ỏo ng tr nờn bin cng (rigidation) l khụng cũn tớch
lu bin dng d na.
TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 12
TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP
Đ13.2 CC HIN TNG PH HOI KCA MM, NGUYấN Lí
TNH TON
CNG O NG MM
13.2.1 Cỏc hin tng phỏ hoi KCAD mm
Ngay di mt tip xỳc ca bỏnh xe, mt ng s b lỳn (ng sut nộn)
Xung quanh ch tip xỳc s phỏt sinh trt do (ng sut ct)
Trờn mt ng xut hin cỏc ng nt hng tõm bao trũn, xa hn 1 chỳt vt
liu b y tri, mt ng cú th b góy v v phn ỏy ca ỏo ng b nt (ng
su

t kộo)

l
D
D
o
Nén
Kéo
Cắt
Kéo
Lún
Trồi
á

p lực tru
y
ền lên đất
(đất bị nén)
Hình 13-7. Các hiện tựơn
g
phá hoại áo đừơn
g
mềm ở trạn
g
thái

g
iới hạn dứơi tác dụn
g
của tải trọn

g
xe chạ
y


Kt lun rỳt ra sau khi phõn tớch s phỏ hoi:
- Bin dng ca KCA mm l kt qu tỏc ng ca nhiu yu t xy ra
cựng 1 lỳc hay l yu t n tip sau ngay yu t kia.
- Trong khu vc hot ng ca nn ng di tỏc dng ca ti trng xe,
ton b kt cu nn mt b bin dng v ỏo ng b lỳn xung di d
ng
ng cong gi l vũng trũn lỳn vi lỳn l l. Cỏc lp ỏo ng cng
dy, cng cng (E ln) thỡ ỏp lc ca bỏnh xe truyn xung phõn b trờn
din tớch rng hn, ỏp lc truyn xung múng nn t nh hn v ngc
li kt cu ỏo cng mng, cng mm thỡ ỏp lc ca bỏnh xe truyn xung
cng sõu trờn din phõn b nh hn.
- lỳn cng ln ng sut kộo b mt di cu cỏc lp v
t liu cng ln
- lỳn ca ỏo ng c trng cho cng, cho kh nng chng li
bin dng ca ỏo ng, bn thõn cng khụng th c trng cho kh nng
chng bin dng ca ỏo ng c nhng nú cú liờn quan n cng (kh
nng chng bin dng), ti ng sut kộo un ca cỏc lp vt liu ton kh
i, ti
ng sut gõy trt trong nn t, trong cỏc lp vt liu ri rc v trong cỏc lp
ỏ nha nhit cao. Vớ l ú cú th xem lỳn, mụ un n hi nh cỏc ch
tiờu v cng ca c kt cu ỏo ng. Vic o c xỏc nh lỳn cng
TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 13
TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP
n gin hn so vi xỏc nh ng sut kộo un, ng sut ct. Tuy nhiờn vỡ
quan h gia lỳn l, ng sut ct, ng sut kộo un khụng phi l tuyn tớnh

v ph thuc vo kt cu ỏo ng cu to nờn vic phi tớnh toỏn KCA theo
3 tiờu chun cng l cn thit v hp lý.
13. 2.2 Nguyờn lý tớnh toỏn kt cu ỏo ng mm.
13.2.2.1 Tớnh toỏn theo tiờu chun vừng n hi:
Nguyờn lý:
vừng n hi ca ton b KCA di tỏc dng ca ti trng
xe gõy ra khụng c vt quỏ tr s vừng n hi cho phộp thỡ ỏo ng cú th
lm vic bỡnh thng di tỏc dng ca 1 lng giao thụng nht nh. Ngha l:
l
h
< l
gh
(13-3)
Hay K
v

dh
gh
l
l

E
ch
E
yc
l
h
: vừng n hi ca c KCAD di tỏc dng ca ti trng xe gõy ra; cm.
l
gh

: vừng n hi cho phộp xut hin trong KCAD; cm.
K
v
: h s d tr cng theo tiờu chun vừng n hi
E
ch
: Mụ un n hi chung c kt cu ỏo ng
E
yc
: Mụ un n hi yờu cu ca c kt cu ỏo ng trong sut quỏ trỡnh
khai thỏc; daN/cm
2
E
yc
=
gh
l
Dp )1.(.
2
à

(13-4)
Trong ú : p l ỏp lc ca bỏnh xe tỏc dng lờn mt ng
D : ng kớnh vt bỏnh xe tng ng
l
gh
: vừng gii hn cho phộp
à : h s poisson
13.2.2.2 Tớnh toỏn theo tiờu chun ng sut gõy trt :
Nguyờn lý: ng sut ct ch ng ln nht sinh ra ti mi im trong KCA v

trong nn t do ti trng xe chy v trng lng bn thõn ca cỏc lp vt liu
gõy ra khụng c quỏ ng sut ct gii hn trong nn t v trong cỏc lp vt
liu KCA ngha l.


amax

cp
(13-5)

amax
: ng sut ct ch ng ln nht xut hin trong nn t hoc trong cỏc lp
vt liu kộm dớnh hoc trong cỏc lp hn hp ỏ nha nhit cao do ti trng
xe chy v trng lng bn thõn ca cỏc lp vt liu gõy ra [daN/cm2]

amax
=
am

+

ab

(13-6)

cp
: ng sut ct gii hn cho phộp trong nn t hoc trong cỏc lp vt liu
kộm dớnh, trong hn hp ỏ nha nhit cao [daN/cm
2
]

TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 14
TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP

cp
= K.C (13-7)
K : H s tng hp xột n c im ca kt cu ỏo ng, iu kin lm vic
ca kt cu ỏo ng .
C : Lc dớnh ca t hoc ca lp vt liu kộm dớnh, ca hn hp ỏ nha
nhit cao.














13.2.2.3 Tớnh toỏn theo tiờu chun ng sut chu kộo khi un:
Nguyờn lý: ng sut chu kộo khi un xut hin ỏy cỏc lp vt liu ton khi
do ti trng xe chy gõy ra khụng c vt quỏ ng sut kộo un cho phộp ca
cỏc lp vt liu ú thỡ kt cu ỏo ng lm vic trng thỏi bỡnh thng.
Ngha l :

ku
R
ku
(13-8)

ku
: ng sut kộo khi un ln nht xut hin trong cỏc lp vt liu ton khi do
ti trng xe chy gõy ra [daN/cm
2
]
R
ku
: cng chu kộo khi un cho phộp ca vt liu [daN/cm
2
]

Hình 11-9. Sơ đồ tính toán cừơng độ kết cấu áo đừơng mềm
(A,B,C là các điểm tính ứng suất và biến dạng để kiểm tra)
b) Trung Quốc, Pháp,
C
B
3
p
d = 2
E0, à0, C0, 0
E2, à2, h2
E1, à1, h1
a) Việt Nam, Liên bang Nga,
E'ch
Ech

p
E
3, à3, C3, 3
2
E2, à2, C2, 2, Rku
1
C
B
A
E
1, à1, C1, 1, Rku
h1
h2
H
D
Hỡnh 13-9
TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 15
TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP
Đ13.3 TNH TON CNG (B DY) CA KT CU O MM
THEO TIấU CHUN VếNG N HI
13.3.1 Nguyờn lý tớnh toỏn.
E
ch
E
yc
(13-9)
13.3.2 Ni dung tớnh toỏn:
13.3.2.1 Xỏc nh mụuyn n hi yờu cu ( Eyc):
E
yc

= max{ E
yc
min
, E
yc
llxc
} (13-10)
Trong ú :
E
ycmin
: Mụuyn n hi yờu cu ti thiu
E
ycllxc
: Mụuyn n hi yờu cu theo lu lng xe tớnh toỏn .
Xỏc nh E
ycmin
:
Mụuyn n hi yờu cu ti thiu ph thuc vo cp ng v cp ỏo
ng , c xỏc nh theo bng sau :
Bng 13.2 Tr s mụ un n hi yu cu ti thiu
min
yc
E
(daN/cm )

2
Cp ng
A
1
A

2
B
1
i vi ng ụtụ
- ng cp I
- ng cp II
- ng cp III
- ng cp IV
- ng cp V
- ng cp VI

1780
1570
1400
1270
Khụng quy
nh
Khụng quy
nh


1280
1150
980
770
Khụng qnh

720
550
Khụng
q.nh
i vi ng ụ th
- ng cao tc v trc chớnh
ton thnh
- ng chớnh khu dõn c
- ng khu nh
- ng khu cụng nghip v
kho tng
- ng xe p v ngừ


1910
1530
1190
1530

980



1270
940
1270

720

680
1020

470

TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 16
TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP
E
yc
N(xe/ng)
(daN/cm )
2
H13
H10
H8
Hỡnh 13.3 Toỏn xỏc nh E
yc
theo qui trỡnh ca Nga
Xỏc nh E
ycllxc
E
ycllxc
ph thuc vo
Ti trng trc tớnh toỏn
Cp ỏo ng ( A1 , A2 , B1 )
Lu lng xe tớnh toỏn N
tt
Mụ un n hi theo nhu cu xe chy c tớnh toỏn da cụng thc (13-4), trờn

c s cụng thc ny cú th xõy dng toỏn hoc bng biu xỏc nh:
Toỏn 13-3 S tay TK ụtụ lp cho ng 2 ln xe cú b rng mt t (6-7,5)m
cho tng loi xe H8, H10, H13









Bng 13-6 trang 110 TK2 (cỏc tr s E
yc
trong bng ny ó k ti h s d tr
cng K
v
).
Lu lng xe tớnh toỏn (N
tt
) l s ụ tụ c quy i v loi ụ tụ cú ti trng trc
tớnh toỏn tiờu chun thụng qua mt ct ngang ng trong mt ngy ờm trờn
ln xe chu ng ln nht cui thi k khai thỏc tớnh toỏn .
Cụng thc xỏc nh :
N
tt
= (trc xe tt/ngy ờm/ln) (13-11)
i
n
i

i
aN

=1

Trong ú :
N
tt
: Lu lng xe tớnh toỏn
N
i
: Lu lng xe chy ca loi xe i theo c 2 chiu cui thi k
khai thỏc tớnh toỏn
n : s loi xe chy trờn ng.
a
i
: H s quy i ti trng trc ca loi xe i v trc xe tớnh toỏn.
Bng 13-3 H s quy i xe ra xe tớnh toỏn


TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 17