Giáo trình phân tích nguyên tắc thiết kế tổng thể nền áo đường và nguyên tắc tạo một kết cấu kín p3 potx

Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph


TS Phan Cao Th

81


ñối với tất cả các loại áo ñường mềm trên ñường cao tốc, trên ñường ô tô các cấp thuộc
mạng lưới chung và cả trên các ñường ñô thị các cấp.
Quy ñổi số tải trọng trục xe khác về số tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn
Mục tiêu quy ñổi ở ñây là quy ñổi số lần thông qua của các loại tải trọng trục i về
số lần thông qua của tải trọng trục tính toán trên cơ sở tương ñương về tác dụng phá
hoại ñối với kết cấu áo ñường:
Việc quy ñổi phải ñược thực hiện ñối với từng cụm trục trước và cụm trục sau của mỗi
loại xe khi nó chở ñầy hàng với các quy ñịnh sau:
- Cụm trục có thể gồm m trục có trọng lượng mỗi trục như nhau với các cụm bánh
ñơn hoặc cụm bánh ñôi (m =1, 2, 3 );
- Chỉ cần xét ñến (tức là chỉ cần quy ñổi) các trục có trọng lượng trục từ 25 kN trở
lên
- Bất kể loại xe gì khi khoảng cách giữa các trục ≥ 3,0m thì việc quy ñổi ñược
thực hiện riêng rẽ ñối với từng trục
- Khi khoảng cách giữa các trục < 3,0m (giữa các trục của cụm trục) thì quy ñổi
gộp m trục có trọng lượng bằng nhau như một trục với việc xét ñến hệ số trục C
1

như ở biểu thức (3-26) và (3-27).


Việc quy ñổi ñược thực hiện theo biểu thức sau:
N =

4,4
2
1
1
).(
tt
I
i
k
i
P
P
nCC
∑
=
; (3-26)
Trong ñó:
N: là tổng số trục xe quy ñổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán sẽ
thông qua ñoạn ñường thiết kế trong một ngày ñêm trên cả 2 chiều
(trục/ngày ñêm);
n
i
: là số lần tác dụng của loại tải trọng trục i có trọng lượng trục Pi cần ñược quy
ñổi về tải trọng trục tính toán P
tt
(trục tiêu chuẩn hoặc trục nặng nhất). Trong
tính toán quy ñổi thường lấy n
i
bằng số lần của mỗi loại xe i sẽ thông qua mặt
cắt ngang ñiển hình của ñoạn ñường thiết kế trong một ngày ñêm cho cả 2

chiều xe chạy
C
1
: là hệ số số trục ñược xác ñịnh theo biểu thức sau:
C
1
=1+1,2 (m-1) (3-27)
Với m là số trục của cụm trục i

Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph


TS Phan Cao Th

82


C
2
: Là hệ số xét ñến tác dụng của số bánh xe trong 1 cụm bánh: với các cụm bánh chỉ có 1
bánh thì lấy C
2
=6,4; với các cụm bánh ñôi (1 cụm bánh gồm 2 bánh) thì lấy C
2
=1,0; với
cụm bánh có 4 bánh thì lấy C
2
=0,38.
Số trục xe tính toán trên một làn xe và trên kết cấu áo lề có gia cố
Số trục xe tính toán N

tt
: là tổng số trục xe ñã ñược quy ñổi về trục xe tính toán tiêu
chuẩn (hoặc trục xe nặng nhất tính toán) sẽ thông qua mặt cắt ngang ñoạn ñường thiết kế
trong một ngày ñêm trên làn xe chịu ñựng lớn nhất vào thời kỳ bất lợi nhất ở cuối thời hạn
thiết
N
tt
= N
tk
. f
l
(trục/làn.ngày ñêm) (3-28)
Trong ñó:
N
tk
: là tổng số trục xe quy ñổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán trong một ngày
ñêm trên cả 2 chiều xe chạy ở năm cuối của thời hạn thiết kế. Trị số N
tk
ñược xác ñịnh
theo biểu thức (3.26)
f
l
: là hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe
Bảng 3.5 : Hệ số xét ñến sự phân bố xe chạy trên các làn xe
Trường hợp tính toán Hệ số f
1
ðường chỉ có 1 làn xe 1,0
ðường có 2 hoặc 3 làn xe chạy và không
có dải phân cách giữa
0,55

ðường có 4 làn xe và có dải phân cách
giữa
0,35
ðường 6 làn xe trở lên và có dải phân
cách giữa
0,3
Số trục xe tính toán trên kết cấu lề có gia cố:
tt
c
tt
NN )%.5035(
lg
÷=
: phần xe chạy và lề không có dải phân cách bên
tt
c
tt
NN )%.5035(
lg
÷≥
: phần xe chạy có 2 làn xe trở xuống
tt
c
tt
NN )%.5035(
lg
÷≤
: phần xe chạy có 4 làn xe trở lên và có dải phân cách giữa

3.2.4.3

TÍNH TOÁN CƯỜNG ðỘ (BỀ DÀY) CỦA KẾT CẤU ÁO MỀM
THEO TIÊU CHUẨN ðỘ VÕNG ðÀN HỒI
1. ðiều kiện tính toán.


E
ch

≥
dv
cd
K
.E
yc

Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph


TS Phan Cao Th

83


2. Nội dung tính toán:
2.1 Xác ñịnh hệ số dự trữ cường ñộ và chọn ñộ tin cậy mong muốn
+ Hệ số cường ñộ về ñộ võng
dv
cd
K
ñược chọn tuỳ thuộc vào ñộ tin cậy thiết kế như sau

Bảng3.6: Xác ñịnh hệ số cường ñộ về ñộ võng phụ thuộc ñộ tin cậy
ðộ tin cậy
0,98 0,95 0,90 0,85 0,80
Hệ số cường ñộ
dv
cd
K

1,29 1,17 1,10 1,06 1,02
+ Có thể chọn ñộ tin cậy thiết kế ñối với các loại ñường và cấp hạng ñường như sau:
Bảng 3.7 : Lựa chọn ñộ tin cậy thiết kế tuỳ theo loại và cấp hạng ñường
(áp dụng cho cả kết cấu áo ñường và kết cấu áo có lề gia cố)
Loại, cấp hạng ñường ðộ tin cậy thiết kế
1. ðường cao tốc 0,90 , 0,95 , 0,98
2. ðường ô tô
- Cấp I, II
- Cấp III, cấp IV
- Cấp V, VI

0,90 , 0,95 , 0,98
0,85 , 0,90 , 0,95
0,80 , 0,85 , 0,90
3. ðường ñô thị
- Cao tốc và trục chính ñô thị
- Các ñường ñô thị khác

0,90 , 0,95 , 0,98
0,85 , 0,90 , 0,95
4. ðường chuyên dụng 0,80 , 0,85 , 0,90
Các ñoạn ñường có bố trí siêu cao ≥6%, trạm thu phí, ñiểm dừng ñỗ xe thí cần chọn

mức ñộ tin cậy cao hơn so với ñoạn ñường thông thường ít nhất là 1 cấp.
2.2 Xác ñịnh trị số mô ñun ñàn hồi yêu cầu Eyc
E
yc
= max {
llxc
ycyc
EE ,
min
} (3-29)
Trong ñó :
min
yc
E
: Môñuyn ñàn hồi yêu cầu tối thiểu
min
yc
E
: Môñuyn ñàn hồi yêu cầu theo lưu lượng xe tính toán
Xác ñịnh
min
yc
E


min
yc
E
phụ thuộc vào:
+ Cấp ñường

+ Loại tầng mặt của KCAð thiết kế




Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph


TS Phan Cao Th

84


Bảng 3.8 : Trị số tối thiểu của mô ñun ñàn hồi yêu cầu (MPa)
Loại tầng mặt của kết cấu áo ñường
thiết kế
Loại ñường và cấp ñường
Cấp cao A1

Cấp cao
A2
Cấp thấp
B1
1. ðường ô tô
- ðường cao tốc và cấp I
- ðường cấp II
- ðường cấp III
- ðường cấp IV
- ðường cấp V
- ðường cấp VI

180 (160)
160 (140)
140 (120)
130 (110)



120 (95)
100 (80)
80 (65)




75
Khôngquy
ñịnh
2. ðường ñô thị
- ðường cao tốc và trục chính
- ðường chính khu vực
- ðường phố
- ðường công nghiệp và kho tàng
- ðường xe ñạp, ngõ

190
155
120
155
100

130
95
130
75



70
100
50
Ghi chú : Các trị số trong ngoặc là mô ñun ñàn hồi yêu cầu tối thiểu ñối với kết cấu lề
gia cố.
Xác ñịnh

llxc
yc
E

llxc
yc
E
phụ thuộc vào :
+ Số trục xe tính toán N
tt

+ Loại tầng mặt của KCAð thiết kế
Bảng 3.9 : Trị số mô ñun ñàn hồi yêu cầu
Trị số mô ñun ñàn hồi yêu cầu Eyc (MPa), tương ứng với số trục xe tính toán

(xe/ngày ñêm/làn)
Loại
tải
trọng
trục
tiêu
chuẩn
Loại
tầng
mặt
10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 7000
Cấp
cao A1
133 147 160 178 192 207 224 235
Cấp
cao A2
91 110 122 135 153
10
Cấp
thấp B1
64 82 94
Cấp
cao A1
127 146 161 173 190 204 218 235 253
Cấp
cao A2
90 103 120 133 146 163
12
Cấp
thấp B1

79 98 111
Công trình ñng ôtô - B môn ñng ôtô – ñng thành ph


TS Phan Cao Th

85


2.3 Xác ñịnh Ech . ðối với hệ 2 lớp: Sử dụng toán ñồ Cogal cho hệ 2 lớp
D
E
ch
p
E
1
E
0
h

Hình 3.14: Sơ ñồ hệ 2 lớp
Trong ñó: h: Bề dày lớp áo ñường có môñun ñàn hồi E
1

D: là ñường kính tương ñương của vệt bánh xe tính toán
E
0
: là môñun ñàn hồi của nền ñất
0.1 0.2
0.3 0.4 0.5 0.6

0.7 0.8 0.9 1.0 1.21.1
1.3 1.4 1.5 1.6
1.7
1.8 1.9 2.0
0.80
0.75
0.70
0.65
0.60
0.55
0.50
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.10
0.05
h/D
0.150.15
0.05
0.10
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50

0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.80
E
0
E
1
1.6
1.51.41.31.1 1.21.00.9
0.80.70.60.50.4
0.3
0.2
0.10
1.7 1.8 1.9
2.0
E
1
E
ch
=0.9
0
.
8
0
.
7

0
.
6
0
.
5
0
.
4
0
.
2
0.1
0
.
3
h
E
1
E
0
D
p
E
ch

Hình3.15: Toán ñồ ñể xác ñịnh mô ñun ñàn hồi chung của hệ 2 lớp Ech

Lập tỉ số:









=
1
0
1
,
E
E
D
h
f
E
E
ch

⇒ E
ch