Giáo trình hình thành quy luật ứng dụng nguyên lý mặt cắt ngang theo tuyến địa hình p3 pot

Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 76

7.1.2. Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi -Phương án 2a.
7.1.2.1. Giai đoạn 10 năm đầu:
7
7
3
4
6
18
18
Nãön âæåìng
Kdv.Eyc = 135,3 MPa Ech = 137,18 MPa
E734 = 260,3 MPa
E34 = 234,92 MPa
E4 = 180 MPa
E0 = 42 MPa

TT

Tên vật liệu E
i
h
i
t K h
t
E
tb

1

BTN loại II Dmax20 420 7
1,79 0,19 43 260,30
2

CPĐD loại I Dmax25 300 18
1,67 1,00 36 234,92
3

Cấp phối thiên nhiên loại C

180 18
4

Móng nền đất (E0) 42
Tỷ số:

33
43
D
H
1,30; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,14
Vậy : E
TB
= E
tb
x  = 260,30x 1,14 = 298,02 MPa
Dùng toán đồ 3-1 [4] xác định môđuyn đàn hồi chung của mặt đường.
Từ các tỷ số:


33
43
D
H
1,30

02,298
42
E
E
TB
0
0,14

KOGAN 4603,0
E
E
TB
ch

E
ch
= 0,4603  E
TB
= 0,4603  298,02 = 137,18 MPa
E
ch
= 137,18 (MPa) >
dv

cd
K .E
yc
= 1,1x123 = 135,3 MPa
Nên kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép.



Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w

.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i

e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
.
.
Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 77

7.1.2.2. Giai đoạn 5 năm sau:
h 15 6

4
9
Neàn ñöôøng
6
3
1
2
Kdv.Eyc = 170,50 MPa
Ech = 173,83 MPa
E1239 = 287,32 MPa
E0 = 42 MPa
E9 = 238,42MPa
E39 = 253,45 MPa
E239 = 280,12 MPa

Trị số môđuyn đàn hồi còn lại của mặt đường cũ:
E
cũ
= 80% x E
TB
=0,8 x 298,02 =238,42 MPa
TT

Tên vật liệu E
i
h
i
t K h
t
E

tb

1

BTN loại I Dmax15 420 4
1,50 0,06 68 287,32
2

BTN loại II Dmax25 420 6
1,40 0,40 64 280,12
3

CPĐD loại I Dmax25 300 15
1,26 0,35 58 253,45
4

Mặt đường cũ 238,42

43
5

Móng nền đất (E0) 42

Tỷ số: 
33
68
D
H
2,06; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,21
Vậy : E

TB
= E
tb
x  = 287,32x 1,21 = 347,66 MPa
Dùng toán đồ 3-1 [4] xác định môđuyn đàn hồi chung của mặt đường.
Từ các tỷ số:

33
68
D
H
2,06

66,347
42
E
E
TB
0
0,121

KOGAN 5000,0
E
E
TB
ch

E
ch
= 0,5000  E

TB
= 0,5000  347,66 = 173,83 MPa
E
ch
= 173,83 (MPa) >
dv
cd
K
.E
yc
= 1,1x155 = 170,50 MPa
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r

w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
.
.
Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 78

Nên kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép.
7.12. Kiểm tra điều kiện cân bằng giới hạn trượt giữa các lớp vật liệu rời rạc
và trong lớp bêtông nhựa (Phương án chọn)
Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo cục bộ trong nền đất dưới áo
đường và trong các lớp kém dính nào của áo đường, phải thỏa mãn điều kiện sau:
T
ax
+ T
av

tr
cd
tt
K
C
(.7.11)
Trong đó:
+ T
ax
: Là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây
ra trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính (MPa).
+ T
av
: Là ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân của các lớp vật liệu
nằm trên lớp tính toán gây ra cũng tại thời điểm đang xét (MPa).
+
tr
cd
K

: Là hệ số cường độ chịu cắt trượt được chọn tuỳ thuộc vào độ tin cậy
thiết kế, bảng 3-7 [4]. Đối với đường cấp IV, độ tin cậy đã được chọn trong phần
tính võng là 0,90 tương ứng với
tr
cd
K
=0,94.
+ C
tt
: Là lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng
thái độ ẩm, độ chặt tính toán.
* Các bước tính toán:
- Xác định T
ax
: dùng toán đồ đã lập sẵn cho hệ hai lớp. Toán đồ 3-2 và 3-3
của [4] áp dụng cho trường hợp có sự làm việc đồng thời đồng thời của lớp trên và
lớp dưới.
- Khi kiểm tra trượt nền đất thì ta qui đổi các lớp bên trên về 1 lớp, còn lớp
vật liệu kém dính và các lớp bên dưới như 1 lớp. Trị số E1 chính là trị số Etb của
các lớp trên nó, trị số E2 chính là Ech trên mặt lớp đó, trong khi đó c và  vẫn dùng
trị số tính toán của lớp đó.
- Xác định T
av
: Bề dày tổng cộng H của các lớp nằm trên lớp cần tính toán trị
số ma sát và trị số ma sát trong  của đất hay vật liệu lớp đó. Tra toán đồ 3-4 [4]
xác định được T
av
.
- Xác định C
tt

:
C
tt
= C x K
1
x K
2
x K
3
(7.6).
Trong đó:
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r

w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
.
.
Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 79

+ C: lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính lấy theo bảng (7.4) của
chương này (MPa).
+ K
1
: Hệ số kể đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu
kém dính chịu tải trọng động và gây dao động. Khi tính toán kết cấu áo đường phần
xe chạy thì lấy K
1
=0,6.
+ K
2
: Hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết
cấu. Hệ số này xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu trong một
ngày đêm, xác định theo bảng 3-8 của [4], với PA đầu tư một lần Ntt = 163
(trục/làn.ngđêm) và PA đầu tư phân kỳ Ntt = 102 (trục/làn.ngđêm) < 1000
(trục/làn.ngđêm) có K
2
= 0,8.
+ K
3
: Hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất nền hoặc vật liệu
kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử, xác
định tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường. Đối với đất nền
đường là á sét lấy K
3
=1,5. Đối với lớp CPĐD lấy K
3
tương ứng với loại đất cát thô
K

3
= 7,0.
7.12.1. Phương án đầu tư xây dựng một lần – Phương án 1b:
7.12.1.1Kiểm tra nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trượt.
Tính toán điều kiện ổn định trượt khi nhiệt độ t = 60
0
C.
1
4
2
3
4
6
6
Nãön âæåìng
E0 = 42 MPa
30 22
p
Så âäö tênh
62
6
E0 = 42 MPa
Nãön âæåìng
p
ETB =277,20 MPa
T
D D


Click to buy NOW!

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d

o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
.
.
Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 80


TT

Tên vật liệu E
i
h
i
t K h
t
E
tb

1 BTN loại I Dmax15
300
4


1,33
0,07
62

230,20
2 BTN loại II Dmax25
300
6


1,00
0,27
58

225,83
3 CPĐD loại I Dmax25
300
22

1,67
0,73
52

225,83

4 Cấp phối tiêu chuẩn loại C

180
30
5 Móng nền đất (E0)
42


Tỷ số: 
33
62
D
H
1,88; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,20
Vậy : E
TB
= E
tb
  = 230,20  1,20 = 277,20 MPa

33
62
D
H
1,88

42
20,277
E
E

0
TB
6,6
 = 24
0


Tra toán đồ

p
T
ax
0,0185
hình 3-3 [4]
P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường  T
ax
= 0,011 MPa.
Từ H = 62cm,  = 24
0
tra toán đồ hình 3-4 xác định được T
av
= -0,0136 MPa.
Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T=T
ax
+T
av
= 0,011 - 0,0136= -0,0036 MPa.
Lực dính tính toán của đất nền: C
tt
= C x K

1
x K
2
x K
3

= 0,032x0,6x0,8x1,5= 0,024 MPa.
Vậy T
ax
+ T
av
= -0,0036 MPa <
tr
cd
tt
K
C
=
94,0
024,0
= 0,0255 MPa
Nền đất đảm bảo chống trượt.



Click to buy NOW!
P
D
F
-

X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c

o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-

t
r
a
c
k
.
c
o
m
.
.
Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 81

7.12.1.2. Kiểm tra điều kiện trượt của các lớp bêtông nhựa.
Sơ đồ tính như sau:
1
4
2
3
4
6
6
Nãön âæåìng
E0 = 42 MPa
30 22
p
Så âäö tênh
6

Nãön âæåìng
p
Echm =163,02 MPa
T
D D
E12 =300 MPa
52
10
E34 =267,39 MPa

- Đổi 2 lớp BTN về một lớp theo công thức đơn giản:
h
12
=10cm ; E
12
=
21
2211
hh
h.Eh.E


=
300 4 300 6
4 6
x x


= 300 MPa
- Xác định môđyun đàn hồi E

chm
trên mặt lớp đá cấp phối đá dăm loại I:
TT

Tên vật liệu E
i
h
i
t K h
t
E
tb

3 CPĐD loại I Dmax25 300 22
1,67 0,73 52 225,83
4 Cấp phối tiêu chuẩn loại C

180 30
5 Móng nền đất (E0) 42

Tỷ số:

33
52
D
H
1,58; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,18
Vậy : E
34
TB

= E
tb
x  = 225,83x 1,18 = 267,39 MPa
Từ các tỷ số:

33
52
D
H
1,58

39,267
42
E
E
34
TB
0
0,157

KOGAN 
34
TB
chm
E
E
0,5434
E
chm
= 0,5434  E

34
TB
= 0,5434  267,39 = 163,02 MPa
- Kiểm tra điều kiện trượt:
Từ các số liệu:
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o

c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e

r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
.
.
Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 82

30,0
33
10
D
H



02,163
300
E
E
chm
12
1,
84
Tra toán đồ

p
T
ax
0,3102
hình 3-13 [4]
P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường  T
ax
= 0,186 MPa.
Xác địnhT
av
: Thường lớp BTN là lớp mặt,T
av
không đáng kể :T
av
= 0.
Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T = T
ax
+ T

av
= 0,186 + 0 = 0,186 MPa.
Lực dính tính toán : C
tt
= C x K
1
x K
2
x K
3

= 0,2x0,6x0,8x7,0 = 0,672 MPa.
Vậy T
ax
+ T
av
= 0,186 MPa <
tr
cd
tt
K
C
=
94,0
672,0
= 0,715 MPa
Lớp BTN đảm bảo chống trượt.
7.12.2. Phương án đầu tư xây dựng phân kỳ – Phương án 2a
7.12.2.1. Giai đoạn 1: 10 năm đầu
a. Kiểm tra nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trượt.

Tính toán điều kiện ổn định trượt khi nhiệt độ t = 60
0
C.
7
7
3
4
6
18
18
Nãön âæåìng
E0 = 42 MPa
p
D
Så âäö tênh
Nãön âæåìng
43
6
D
E0 = 42 MPa
p
ETB =280,27 MPa

TT

Tên vật liệu E
i
h
i
t K h

t
E
tb

1 BTN loại II Dmax20
300
7

1,28
0,19
43

244,80
2 CPĐD loại I Dmax25
300
18

1,67
1,00
36

234,92
3 Cấp phối thiên nhiên loại C

180
18
4 Móng nền đất (E0) 42
Click to buy NOW!
P
D

F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k

.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c

u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
.
.
Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 83

Tỷ số: 
33
43
D
H
1,30 ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,14
Vậy : E
TB
= E
tb
  = 244,80  1,14 = 280,27 MPa

33

43
D
H
1,30

42
27,280
E
E
0
TB
6,67
 = 24
0

Tra toán đồ

p
T
ax
0,0328
hình 3-3 [4]
P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường  T
ax
= 0,0197 MPa.
Từ H = 43cm,  = 24
0
tra toán đồ hình 3-4 xác định được T
av
= -0,0093 MPa.

Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T=T
ax
+T
av
= 0,0197 - 0,0093= 0,0104 MPa.
Lực dính tính toán của đất nền: C
tt
= C x K
1
x K
2
x K
3

= 0,032x0,6x0,8x1,5=0,024 MPa.
Vậy T
ax
+ T
av
= 0,0104 MPa <
tr
cd
tt
K
C
=
94,0
024,0
=0,0255 MPa
Nền đất đảm bảo chống trượt.

b. Kiểm tra điều kiện trượt của lớp bêtông nhựa.
Sơ đồ tính như sau:
7
7
3
4
6
1818
Nãön âæåìng
E0 = 42 MPa
p
D
Så âäö tênh
Nãön âæåìng
36
6
D
E0 = 42 MPa
p
T
E12 =300 MPa
Echm =118,01 MPa
E34 =262,53 MPa
7

- Xác định môđyun đàn hồi E
chm
trên mặt lớp đá cấp phối đá dăm loại I:
TT

Tên vật liệu E
i
h
i
t K h
t
E
tb

2 CPĐD loại I Dmax25 300 18
1,67 1,00 36 234,92
3 Cấp phối thiên nhiên loại C

180 18
4 Móng nền đất (E0) 42
Tỷ số: 
33
36
D
H
1,09; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,12
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a

n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P

D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c

k
.
c
o
m
.
.
Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 84

Vậy : E
34
TB
= E
tb
x  = 234,92x 1,12 = 262,53 MPa
Từ các tỷ số:

33
36
D
H
1,09

53,262
42
E
E
34

TB
0
0,16

KOGAN

34
TB
chm
E
E
0,4495
E
chm
= 0,4495  E
34
TB
= 0,4495  262,53 = 118,01 MPa
- Kiểm tra điều kiện trượt:
Từ các số liệu:

33
7
D
H
0,21

01,118
300
E

E
chm
12
2,54

Tra toán đồ

p
T
ax
0,3221
hình 3-13 [4]
P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường  T
ax
= 0,194 MPa.
Xác địnhT
av
: Thường lớp BTN là lớp mặt,T
av
không đáng kể :T
av
= 0.
Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T = T
ax
+ T
av
= 0,194 + 0 = 0,194 MPa.
Lực dính tính toán : C
tt
= C x K

1
x K
2
x K
3

= 0,2x0,6x0,8x7,0 = 0,672 MPa.
Vậy T
ax
+ T
av
= 0,194 MPa <
tr
cd
tt
K
C
=
94,0
672,0
= 0,715 MPa
Lớp BTN đảm bảo chống trượt.
7.12.2.2. Giai đoạn 2: 5 năm cuối
a. Kiểm tra nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trượt.
Tính toán điều kiện ổn định trượt khi nhiệt độ t = 60
0
C.
9
4
15

6
1
3
2
6
Nãön âæåìng
43
E0 = 42 MPa
D
Så âäö tênh
68
6
E0 = 42 MPa
Nãön âæåìng
p
ETB =309,81 MPa
T
D

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g

e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
.
.
Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường

SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 85


TT

Tên vật liệu E
i
h
i
t K h
t
E
tb

1 BTN loại I Dmax15 300 4
1,18 0,06 68 256,04
2 BTN loại II Dmax25 300 6
1,00 0,40 64 253,45
3 CPĐD loại I Dmax25 300 15
1,26 0,35 58 253,45
4 Mặt đường cũ 238,42

43

5 Móng nền đất (E0) 42
Tỷ số:

33
68
D
H
2,06 ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,21
Vậy : E
TB
= E
tb
  = 256,04  1,21 = 309,81 MPa

33
68
D
H
2,06

42
81,309
E
E
0
TB
7,38
 = 24
0

Tra toán đồ

p
T
ax
0,0121
hình 3-3 [4]
P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường  T
ax
= 0,0073 MPa.
Từ H = 68cm,  = 24
0
tra toán đồ hình 3-4 xác định được T
av
= -0,0146 MPa.
Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T=T
ax
+T
av
= 0,0073 - 0,0146= -0,0073 MPa
Lực dính tính toán của đất nền: C
tt
= C x K
1
x K
2
x K
3

= 0,032x0,6x0,8x1,5= 0,024 MPa.

Vậy T
ax
+ T
av
= -0,0073 MPa <
tr
cd
tt
K
C
=
94,0
024,0
= 0,0255 MPa
Nền đất đảm bảo chống trượt.
b. Kiểm tra điều kiện trượt của lớp bêtông nhựa.
Sơ đồ tính như sau:
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X

C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

m
.
.