Thiết kế kết cấu áo đường ô tô

THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
Nhiệm vụ thiết kế:
* Tuyến đường thiết kế nằm ở tỉnh có các số liệu sau:
Căn cứ vào các số liệu sau:
- Bình đồ tuyến tỉ lệ: 1/20000.
- Số hiệu bình đồ :TKD-11-39.
- Đường đồng mức chênh nhau: ∆h=10m.
- Khu vực thiết kế thuộc tỉnh-thành phố:.
- Lưu lượng xe hỗn hợp ở năm đầu tiên: N
12/2009
= 384 xhh/ng.đ
- Thành phần dòng xe:+ Xe con = 28 %
+ Xe tải nhẹ = 20 %
+ Xe tải trung = 39 %
+ Xe tải nặng = 7 %
+ Xe bus = 6 %.
- Hệ số tăng xe hàng năm q=10 %.
7.1.CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG:
7.1.1. Quy trình tính toán – tải trọng tính toán:
7.1.1.1. Quy trình tính toán:
Áo đường mềm được tính toán thiết kế theo tiêu chuẩn ngành 22TCN 211- 06: Áo
đường mềm các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế .
7.1.1.2. Tải trọng tính toán:
- Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn P (trục đơn): 100 kN.
- Áp lực tính toán lên mặt đường p : 0,6 Mpa.
- Đường kính vệt bánh xe tương đương D: 33 cm.
7.1.2. Xác định lưu lượng xe tính toán:
7.1.2.1. Lưu lượng xe hỗn hợp ở năm đầu tiên :
N
0
hh

= 384 xehh/ngđ (I.7.1).
Trong đó :
+ Xe con : N
0
con
= 0,28 × 384 = 107.52 xe/ngđ.
+ Xe tải nhẹ : N
0
nhẹ
= 0,20 × 384 = 76.8 xe/ngđ.
+ Xe tải trung : N
0
trung
= 0,39 × 384 = 149.76 xe/ngđ.
+ Xe tải nặng : N
0
năng
= 0,07 × 384 = 26.88 xe/ngđ.
+ Xe bus: N
0
năng
= 0,06 × 384 = 23.04 xe/ngđ.
1
7.1.2.2. Quy đổi số tải trọng trục xe khác về số tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn:
- Lưu lượng của từng loại xe ở năm đầu của thời hạn khai thác
xem phụ lục I.7.1(trang 16_phụ lục).
- Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100 kN:
Việc tính toán quy đổi được thực hiện theo biểu thức sau:
4.4
1 2

1
. .
100
k
i
tk i
I
P
N c c n
=
 
=
 ÷
 
∑
(I.7.2)
Với C
1
= 1+1,2(m-1) và C
2
= 6,4 cho các trục trước và trục sau loại mỗi cụm bánh
chỉ có 1 bánh và C
2
= 1,0 cho các trục sau loại mỗi cụm bánh có hai bánh (cụm bánh đôi)
- Với những trục xe dưới 25KN (2,5T) thì không tính có thể bỏ qua. Nên trục trước của
xe tải nhẹ ta không tính vào.
Việc tính toán số trục xe quy đổi về trục xe tiêu chuẩn như ở Bảng I.7.2.
Bảng I.7.2: Tính số trục xe qui đổi về trục xe tiêu chuẩn 100kN ở năm đầu tiên
Loại xe Loại trục Pi (kN) C
1

C
2
n
i
C
1
.C
2
.n
i
.(
100
i
p
)
4,4
Xe tải nhẹ Trục trước 16 - - - -
Trục sau 48
1 1 76.8
3.04
Xe bus Trục trước 34
1 6,4 23.04
1.28
Trục sau 43
1 1 23.04
0.56
Xe tải trung Trục trước 25
1 6,4 149.76
2.15
Trục sau 70

1 1 149.76
31.18
Xe tải nặng Trục trước 52
1 6,4 26.88
9.68
Trục sau 96
2,2 1 26.88
49.41
N
tk
=
∑
C
1
.C
2
.n
i
.(
100
i
P
)
4,4
= 97.3 trục tiêu chuẩn/ngày đêm
- Số trục xe tiêu chuẩn 100kN ở năm đưa công trình vào khai thác được tính theo công
thức: N
tk
0
=

N
tk.
(1+q)
t
=97.3.(1+0.1)
2014-2009
=156.70 trụctiêu chuẩn/ng.đ (I.7.3)
7.1.2.3. Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe và trên kết cấu lề gia cố:
- Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe:
N
tt
= N
tk
.f
L
(trục/làn.ngày đêm) (I.7.4)
Vì đường thiết kế có 2 làn xe và không có dải phân cách giữa nên f
L
= 0,55
Kết quả tính toán N
tk
t

và N
tt
t

được thể hiện ở bảng I.7.2
2
Bảng I.7.3 : Số trục xe tiêu chuẩn tại các năm trong thời đoạn khai thác

Năm Trục xe tính toán ở năm
đầu tiên
(trục/ng.đ)
N
tk
0
Trục xe tiêu chuẩn ở năm cuối thời kỳ khai thác
N
tk
t
=
N
tk
0
.
(1+q)
t
(trục/ng.đ)
N
tt
t
=
N
tk
t
.f
L
(trục/làn.ngàyđêm)
2 làn xe ( N
tk

t
) 1 làn xe (N
tt
t
)
0 156.70 156.70 86.19
4 156.70 208.43 114.64
5 156.70 229.42 126.18
10 156.70 369.49 203.22
14 156.70 540.64 297.35
15 156.70 595.07 327.29
- Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên lề gia cố:
Số trục xe tính toán N
tt
để thiết kế kết cấu áo lề gia cố trong trường hợp giữa phần
xe chạy chính và lề không có dải phân cách bên được lấy bằng 35 - 50% số trục xe tính
toán của làn xe cơ giới liền kề tuỳ thuộc việc bố trí phần xe chạy chính.
Vậy: N
tt lề
t
= 0,5 × N
tt
t
(trục/làn.ngày đêm) (I.7.5)
Bảng I.7.4: Số trục xe tiêu chuẩn trên lề gia cố
Năm tính
toán
Trục xe tính toán của phần xe chạy
(trục/làn.ngđ)
N

tt
t
Trục xe tính toán của phần lề gia cố
(trục/làn.ngđ)
N
tt lề
t
0 86.19 43.1
4 114.64 57.32
5 126.18 63.09
10 203.22 101.61
14 297.35 148.68
15 327.29 163.645
7.1.2.4. Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế :
N
e
=
( )
1
1 1
.365.
.(1 )
t
i
t
q
N
q q
−
 

+ −
 
+
(I.7.6)
Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán tính cho 1 làn xe:
N
e
tt
= N
e
.f
L
(I.7.7)
Trục xe tiêu chuẩn tích lũy trên 1 làn xe ở năm thiết kế thứ 4 là :
3

6
3
4
1
10.146.064.14.365.
)1,01(1,0
]1)1,01[(
=
+
−+
=
N
e
(trục/ng.đ)

Trục xe tiêu chuẩn tích lũy trên 1 làn xe ở năm thiết kế thứ 14 là :
6
13
14
1
10.942.035,297.365.
)1,01(1,0
]1)1,01[(
=
+
−+
=
N
e
(trục/ng.đ)
Trục xe tiêu chuẩn tích lũy trên 1 làn xe ở năm thứ 15 là :
6
14
15
15
10.0,129,327.365.
)1,01(1,0
]1)1,01[(
=
+
−+
=
N
e
(trục/ng.đ)

Số trục xe tích lũy trong thời hạn khai thác 15 năm là N
e
= 1,0.10
6
(trục/làn/ng.đ), so
sánh với bảng 2.2 (theo 22 TCN 211 – 06) thì bề dày tối thiểu của tầng mặt cấp cao A1
(lớp nhựa) phải lớn hơn 9 cm.
7.1.3. Xác định môđun đàn hồi yêu cầu cho phần xe chạy và cho phần lề gia
cố cho phương án đầu tư xây dựng 1 lần.
E
yc
= max (E
yc
min
, E
yc
tt
)
7.1.3.1. Xác định môđun đàn hồi tối thiểu E
yc
min
:
Căn cứ vào :
- Cấp thiết kế của đường: Cấp IV, vận tốc thiết kế 60km/h.
- Loại mặt đường: A1 hoặc A2
Tra bảng 3-5 (theo 22 TCN 211 – 06) ta có giá trị E
min
yc
tương ứng thể hiện kết
quả ở bảng sau

Môđun đàn hồi tối thiểu của kết cấu áo đường ch
Loại đường và
Loại tầng mặt của kết cấu áo đường
Cấp cao A1 (Mpa) Cấp cao A2 (Mpa) Cấp thấp B1 (Mpa)
Đường cấp IV 130 (110) 100 (80) 75
Ghi chú: Trị số trong ngoặc tính cho lề gia cố.
7.1.3.2. Xác định môđun đàn hồi theo số trục xe tính toán E
tt
yc
:
a. Xác định môđun đàn hồi yêu cầu cho xe chạy :
4
Với tải trọng trục tính toán 10T, loại mặt đường A1 hoặc A2 và số trục xe tính toán,
ta xác định trị số môđun đàn hồi tính toán
tt
yc
E
dựa vào bảng 3.4 của tài liệu (theo 22 TCN
211 – 06).
Xác định E
yc
= max (E
yc
min
, E
yc
tt
)

. Kết quả được thể hiện bảng I.7.6

Bảng I.7.6: Môđun đàn hồi yêu cầu ở các năm tính toán cho phần xe chạy
Năm
tính
toán
N
tt
(trục/làn.ngđ)
tt
yc
E
(MPa)
min
yc
E
(MPa)
chon
yc
E
(Mpa)
Cấp A
1
Cấp A
2
Cấp A
1
Cấp A
2
Cấp A
1
Cấp A

2
0 86.19 143.13 118.69 130 100 143.13 118.69
5 126.18 150.40 125.40 130 100 150.40 125.40
10 203.22 160.19 135.19 130 100 160.19 135.19
15 327.29 167.64 142.64 130 100 167.64 142.64
b. Xác định môđun đàn hồi yêu cầu cho phần lề gia cố:
Số trục xe tính toán N
tt
để thiết kế kết cấu áo lề gia cố trong trường hợp giữa phần xe
chạy chính và lề gia cố không có dải phân cách bên được lấy bằng 35 – 50% số trục xe
tính toán của làn xe cơ giới.
Trường hợp phần xe chạy chỉ có 2 làn xe trở xuống lấy trị số lớn. Chọn bằng 50%
Môđun đàn hồi yêu cầu ở các năm tính toán cho phần lề gia cố:
Bảng I.7.7: Môđun đàn hồi yêu cầu ở các năm tính toán cho phần lề gia cố.
Năm
tính
toán
N
tt
(trục/làn.ngđ)
tt
yc
E
(MPa)
min
yc
E
(MPa)
chon
yc

E
(Mpa)
Cấp A
1
Cấp A
2
Cấp A
1
Cấp A
2
Cấp A
1
Cấp A
2
0 43.1 120 105.63 100 80 120 105.63
5 63.09 136.67 125.48 100 80 136.67 125.48
10 101.61 147.21 126.29 100 80 147.21 126.29
15 163.645 155.27 130.27 100 80 155.27 130.27
7.1.4. Xác định môđun đàn hồi yêu cầu cho phần xe chạy và cho phần lề gia
cố cho phương án đầu tư xây dựng phân kì.
E
yc
= max (E
yc
min
, E
yc
tt
)
7.1.3.1. Xác định môđun đàn hồi tối thiểu E

yc
min
:
Căn cứ vào :
- Cấp thiết kế của đường: Cấp IV, vận tốc thiết kế 60km/h.
5
- Loại mặt đường:B1 quá độ lên cấp cao A2
Tra bảng 3-5 (theo 22 TCN 211 – 06) ta có giá trị E
min
yc
tương ứng thể hiện kết
quả bảng I.7.5
Bảng I.7.5 : Môđun đàn hồi tối thiểu của kết cấu áo đường
Loại đường và Loại tầng mặt của kết cấu áo đường
Cấp cao A2 (Mpa) Cấp thấp B1 (Mpa)
Đường cấp IV 100 (80) 75
Ghi chú: Trị số trong ngoặc tính cho lề gia cố.
7.1.3.2. Xác định môđun đàn hồi theo số trục xe tính toán E
tt
yc
:
a. Xác định môđun đàn hồi yêu cầu cho xe chạy :
Với tải trọng trục tính toán 10T, loại mặt đường A1 hoặc A2 và số trục xe tính toán,
ta xác định trị số môđun đàn hồi tính toán
tt
yc
E
dựa vào bảng 3.4 của tài liệu (theo 22 TCN
211 – 06).
Xác định E

yc
= max (E
yc
min
, E
yc
tt
)

. Kết quả được thể hiện bảng I.7.6
Bảng I.7.6: Môđun đàn hồi yêu cầu ở các năm tính toán cho phần xe chạy
Năm
tính
toán
N
tt
(trục/làn.ngđ)
tt
yc
E
(MPa)
min
yc
E
(MPa)
chon
yc
E
(Mpa)
Cấp B1 Cấp A

2
Cấp B1 Cấp A
2
Cấp B1 Cấp A
2
0 86.19 90.69 117.96 100 75 90.69 117.96
4 114.64 97.51 123.9 100 75 97.51 123.90
14 297.35 - 140.84 100 75 - 140.84
b. Xác định môđun đàn hồi yêu cầu cho phần lề gia cố:
Số trục xe tính toán N
tt
để thiết kế kết cấu áo lề gia cố trong trường hợp giữa phần xe
chạy chính và lề gia cố không có dải phân cách bên được lấy bằng 35 – 50% số trục xe
tính toán của làn xe cơ giới.
Trường hợp phần xe chạy chỉ có 2 làn xe trở xuống lấy trị số lớn. Chọn bằng 50%
Môđun đàn hồi yêu cầu ở các năm tính toán cho phần lề gia cố:
Bảng I.7.7: Môđun đàn hồi yêu cầu ở các năm tính toán cho phần lề gia cố.
Năm
tính
toán
N
tt
(trục/làn.ngđ)
tt
yc
E
(MPa)
min
yc
E

(MPa)
chon
yc
E
(Mpa)
Cấp B1 Cấp A
2
Cấp B1 Cấp A
2
Cấp B1 Cấp A
2
6
0 43.1 77.86 90 100 75 77.86 100
4 57.32 83.76 111.61 100 75 83.76 111.61
14 148.68 - 128.33 100 75 - 128.33
Tau lam toi day roi
7.1.4. Xác định phân kỳ đầu tư:
Áo đường là bộ phận đắt tiền nhất của đường ô tô, thường chiếm 40% -
60% kinh phí xây dựng đối với vùng đồng bằng và vùng đồi, 30% ÷ 40% đối với
vùng núi. Kinh phí để duy tu và bảo dưỡng chiếm hầu hết kinh phí sửa chữa.
Mặt khác để tận dụng hết khả năng làm việc của vật liệu và để khắc phục
khó khăn trên ta có thể xét phân kỳ đầu tư công trình theo từng giai đọan.
Việc đầu tư xây dựng phân kỳ theo từng giai đoạn sẽ đáp ứng được cường độ xe
chạy trên tuyến tăng dần theo thời gian và khả năng thông xe cũng như E
yc
của kết
cấu áo đường trong thời kỳ sử dụng.
Tuy nhiên việc đầu tư phân kỳ phải phân ra nhiều lần thi công. Khi xây
dựng lần sau gây trở ngại về việc tổ chức giao thông, khó thông suốt, diện thi
công thu hẹp, do đó việc tổ chức thi công, điều động máy móc, nhân lực sẽ gặp

khó khăn khi tuyến đường đã đưa vào sử dụng. Ngoài ra phương án đầu tư xây
dựng phân kỳ có khối lượng công tác chính trong cả hai giai đoạn đầu tư lớn hơn
phương án đầu tư một lần, mức độ phức tạp trong thi công sẽ khó khăn hơn do hai
lần thi công, khả năng cung cấp vật liệu không tập trung bằng phương án đầu tư
một lần, các tính năng kỹ thuật của mặt đường như tốc độ xe chạy trung bình,
lượng tiêu hao nhiên liệu. . . sẽ lớn hơn phương án đầu tư một lần.
Từ những phân tích trên đề xuất phương án đầu tư xây dựng một lần.
7.1.5.Xác định các điều kiện cung cấp vật liệu – bán thành phẩm,cấu kiện:
Qua điều tra khảo sát, trên địa bàn tỉnh Phú Yên nói chung và hai huyện Tuy An, Đồng
Xuân nói riêng có nhiều mỏ vật liệu có thể đáp ứng yêu cầu xây dựng nền mặt đường
cũng như các bộ phận công trình, cụ thể:
+ Xi măng, sắt thép lấy ở các đại lý tại thị trấn La Hai, huỵện Đồng Xuân cách chân
công trình khoảng 8Km.
+ Nhựa, nhũ tương, bê tông nhựa lấy tại trạm trộn bê tông nhựa cánh công trình
18Km.
7
+ Đá các loại có thể lấy tại các mỏ đá nằm cách chân công trình 18Km.
+ Cát, sạn lấy tại thị trấn La Hai, huyện Đồng Xuân cách công trình 8Km.
+ Các bán thành phẩm và cấu kiện đúc sẵn được đáp ứng đầy đủ cả về số lượng, chất
lượng theo yêu cầu đặt ra của việc thi công tuyến đường. Các cấu kiện đúc sẵn có thể lấy
ở nhà máy bê tông đúc sẵn công ty 1-5 cách công trình 18km.
+ Đất đắp nền đường dùng đất từ nền đào sang đắp ở nền đắp, trong quá trình
thi công nếu đất đào ra không đủ để đắp nền đắp thì ta sẽ lấy đất từ mỏ cách
tuyến 1-2 km.
7.1.6. Xác định các điều kiện thi công:
Công nhân của đơn vị thi công có trình độ tay nghề cao, có đội ngũ kỹ thuật
giàu kinh nghiệm đã từng tham gia chỉ đạo thi công nhiều công trình quan trọng
và có quy mô lớn tạo điều kiện thuận lợi cho công tác thi công nhằm đảm bảo tiến
độ và đảm bảo chất lượng. Ngoài ra tuyến đường đi qua khu vực có lực lượng lao
động nông dân khá nhiều, chi phí cho một lao động rẻ do đó rất thuận lợi cho

việc tận dụng nguồn nhân lực địa phương nhằm góp phần hạ giá thành công trình,
hoàn thành công trình đúng tiến độ. Các đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy
như máy san, máy đào, máy ủi, máy xúc, các loại lu (lu bánh cứng, lu bánh lốp, lu
rung) các loại ô tô tự đổ, máy rải bê tông, máy rải nhựa, xe tưới nhựa, xe tưới
nước , các xe máy luôn được bảo dưỡng và sẵn sàng phục vụ thi công, có đội
ngũ thợ máy giỏi có thể đảm bảo cho máy móc thi công được an toàn, khi gặp sự
cố có thể xử lý kịp thời.
7.2 Thiết kế cấu tạo.
7.2.1. Quan điểm thiết kế cấu tạo:
Nội dung thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường là: Xác định tên tuổi và sắp xếp
thứ tự trên, dưới của các lớp vật liệu trong các phương án kết cấu áo đường trên
cơ sở chức năng, nhiệm vụ của mỗi lớp để đảm bảo cả kết cấu áo đường thỏa
mãn cơ bản các yêu cầu nêu trên (đầu chương 7) cũng như các điều kiện về vật
liệu địa phương, khả năng cung cấp vật liệu, năng lực thi công và khả năng khai
thác, duy tu bảo dưỡng.
Cấu tạo lớp mặt và trong một số trường hợp còn có lớp bảo vệ trên lớp mặt nhằm
hạn chế tác hại của ngoại lực đến lớp chịu lực chủ yếu của tầng mặt.
Cố gắng sử dụng tối đa các vật liệu tại chỗ, đồng thời linh hoạt vận dụng các kinh
nghiệm về xây dựng và khai thác áo đường trong từng điều kiện cụ thể của từng địa
phương. Phải phù hợp với khả năng thi công thực tế, tăng nhanh tốc độ dây chuyền thi
8
công, cơ giới hóa, công nghệ hóa trong quá trình xây dựng áo đường, góp phần giảm
giá thành công trình.
* Căn cứ vào cấp thiết kế đường là cấp IV, thời hạn thiết kế chọn là 15 năm và đây là
tuyến đường có chức năng và ý nghĩa kinh tế, xã hội quan trọng do đó ta chọn mặt
đường cấp cao chủ yếu A
1
.
7.2.2 Đề xuất các phương án cấu tạo kết cấu áo đường:
* Đề xuất các phương án cấu tạo kết cấu phần xe chạy:

Việc đề xuất các phương án kết cấu áo đường hợp lý, vừa thỏa mãn các yêu cầu kỹ
thuật, cấp hạng của tuyến vừa phù hợp điều kiện của khu vực tuyến đi qua, đó là:
Về khả năng cung cấp vật liệu và các bán thành phẩm, về điều kiện địa chất thuỷ văn
của khu vực, về điều kiện thi công và đảm bảo kinh tế. Đó là công việc rất quan trọng và
có ý nghĩa quyết định sự làm việc của kết cấu áo đường sau này, sao cho kết cấu áo
đường có đủ cường độ, độ bằng phẳng, độ nhám, độ bào mòn thích hợp.Từ điều kiện của
khu vực tuyến ta đưa ra các loại vật liệu làm mặt đường như sau:
- Tầng mặt:
Tầng mặt chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng bánh xe bao gồm cả thành
phần thẳng đứng và nằm ngang cùng với tác động gây bong bật, bào mòn của
bánh xe và chịu tác dụng trực tiếp các yếu tố tự nhiên: Mưa, nắng, nhiệt độ
Ngoài chức năng chịu lực tầng mặt còn phải đảm bảo bằng phẳng, có độ nhám
cao, kín nước. Vì vậy vật liệu làm tầng mặt cần thỏa mãn yêu cầu sau:
+ Có cường độ cao, ổn định cường độ khi chịu tác dụng của nhiệt độ, của
nước, có sức chống cắt lớn để có thể chịu được lực ngang.
+ Vật liệu phải có độ cứng lớn để hạn chế bào mòn của bánh xe hoạt tải.
+ Vật liệu làm tầng mặt cần có kích cở hạt nhỏ để dễ tạo phẳng, tăng
cường độ nhám và hạn chế được tác dụng gây bong bật của bánh xe hoạt tải.
+ Tầng mặt đảm bảo chặt kín để hạn chế nước mưa, nước mặt thấm xuống
dưới gây hư hỏng tầng móng và nền đường. Để thỏa mãn yêu cầu này thì vật liệu
làm tầng mặt được cấu tạo từ cốt liệu có dạng cấp phối hạt liên tục để sau khi lu
lèn chặt các hạt nhỏ sẽ lấp đầy lỗ trống giữa các hạt lớn tạo thành một kết cấu đặc
chắc có độ rỗng còn dư nhỏ.
Trong quá trình lựa chọn vật liệu làm tầng mặt thì nên ưu tiên sử dụng các
vật liệu tại chổ (vật liệu địa phương). Phải phù hợp với khả năng thi công thực tế,
tăng nhanh tốc độ dây chuyền thi công, cơ giới hóa, tự động hóa trong quá trình
xây dựng, góp phần giảm giá thành công trình.
9
Các loại vật liệu có thể sử dụng làm tầng mặt như sau:
+ Đối với mặt đường cấp cao A1 có thể dùng:

- Bê tông nhựa chặt hạt mịn, bê tông nhựa chặt hạt trung.
Đặc điểm:
Mặt đường bê tông nhựa là loại mặt đường cấp cao, có những ưu điểm
chính như: ít bụi, không phát sinh tiếng động khi xe chạy, ít bị bào mòn, dể bảo
dưỡng sữa chữa. Kết cấu mặt đường dễ thoát nước, ổn định.
Kết luận: Qua phân tích trên kết hợp với điều kiện cung cấp nguyên vật
liệu và khả năng thi công của đơn vị thi công (cả nhân lực và máy móc) ta chọn
loại vật liệu cho tầng mặt như sau:
Tầng mặt A
1
: Bê tông nhựa chặt hạt vừa loại 1 D
max
20 (đá dăm >
50%) dùng cho lớp mặt trên, Bê tông nhựa chặt hạt vừa loại 2 D
max
25 (đá
dăm > 50%) làm lớp mặt dưới.
- Tầng móng:
Khác với tầng mặt, tầng móng không chịu tác dụng trực tiếp của bánh xe
và các yếu tố thiên nhiên. Vì vậy chức năng chủ yếu của nó là chịu đựng được tải
trọng thẳng đứng của xe cộ sau khi chuyển qua tầng mặt, truyền và phân bố lực
thẳng đứng để khi lực này truyền đến nền đất thì ứng suất đã giảm đến mức nền
đường có thể chịu được mà không tạo nên biến dạng quá lớn.
Do những đặc điểm chịu lực trên mà vật liệu để làm tầng móng chỉ cần có
độ cứng nhất định, ít biến dạng, có thể chịu bào mòn kém, có kích cỡ lớn và có
thể không dùng chất kết dính liên kết.
Tầng móng cũng như tầng mặt, trong quá trình lựa chọn vật liệu thì cũng
ưu tiên cho các vật liệu tại chổ trước. Trong một tầng như vậy thì chia thành nhiều
lớp vật liệu khác nhau có cường độ giảm dần từ trên xuống dưới nhằm tiết kiệm
vật liệu.

Các loại vật liệu có thể sử dụng làm tầng móng như sau:

+ Cấp phối đá dăm. + Đá dăm gia cố xi măng
+ Cấp phối đất đồi tự nhiên, + Cát gia cố chất liên kết vô cơ (xi măng)
Cấp phối đá dăm được sản xuất tại mỏ đá cách chân công trình 18km. Do là cấp phối
được xay ra từ đá gốc nên có thành phần và kích cỡ hạt đảm bảo liên tục. Cấp phối thiên
nhiên được lấy tại khu vực gần công trình, là loại vật liệu rẻ tiền, tận dụng được vật liệu
10
địa phương. Tuy nhiên, loại vật liệu này có cường độ thấp, khó đảm bảo cường độ, công
lu lèn lớn.
Cát gia cố xi măng có cường độ lớn, thường đảm bảo chất lượng công trình. Khi
dùng loại vật liệu này làm lớp móng dưới có thể tận dụng làm lớp cách hơi ẩm cho
kết cấu áo đường. Tuy nhiên loại vật liệu này thường khó thi công, giá thành vật liệu
cao.
* Đề xuất các phương án cấu tạo kết cấu lề gia cố:
Từ kết quả xác định mô đun đàn hồi yêu cầu E
yc
theo số trục xe tính toán ta thấy mô
đun đàn hồi E
yc
của phần lề gia cố là khá lớn, gần bằng mô đun đàn hồi E
yc
của phần xe
chạy. Lề gia cố được chọn là gia cố tối thiểu bề rộng 1.0 m nên việc thi công khó khăn.
Mặt khác nếu chọn kết cấu lề gia cố nhỏ hơn khác kết cấu phần xe chạy thì sau này
muốn mở rộng phần xe chạy ta phải dỡ bỏ lề gia cố. Vì vậy ta chọn kết cấu lề gia cố
giống kết cấu của phần xe chạy.
Từ các đặc điểm nêu trên ta chọn kết cấu áo đường cho phương án đầu tư xây dựng
như sau:
7.2.2.1. Phương án đầu tư xây dựng một lần:

*Kết cấu phần xe chạy và lề gia cố mặt đường A1 thời gian thiết kế 15 năm.
a) Phương án I:
1) BTN chặt hạt vừa loại 1(đá dăm >50%) – D
max
20 dày 4cm
2) BTN chặt hạt vừa loại 2(đá dăm >50%) – D
max
25 dày 6cm
3) CPĐD loại 1 – D
max
25 dày 14cm
11
4) CPĐD loại 2 – D
max
37,5 dày 30cm
98
4
KÃÚT CÁÚU AÏO ÂÆÅÌNG VAÌ LÃÖ GIA CÄÚ
1
2
3
E
0
=55 Mpa
4
6
1430
ÂÁÚT NÃÖN K
Hình 1.7.1 Cấu tạo kết cấu áo đường phương án I
b) Phương án II

1) BTN chặt hạt vừa loại 1(đá dăm >50%) – D
max
20 dày 4cm
2) BTN chặt hạt vừa loại 2(đá dăm >50%) – D
max
25 dày 6cm
3) CPĐD loại II – D
max
25 dày
14cm
5) Cát gia cố xi măng 8% dày 28cm
14
1
2
3
5
4632
KÃÚT CÁÚU AÏO ÂÆÅÌNG VAÌ LÃÖ GIA CÄÚ
ÂÁÚT NÃÖN K
98
E
0
=55 Mpa
Hình 1.7.2 Cấu tạo kết cấu áo đường phương án II
12
c) Phương án III:
1) BTN chặt hạt vừa loại 1(đá dăm >50%) – D
max
20 dày 4cm
2) BTN chặt hạt vừa loại 2(đá dăm >50%) – D

max
25 dày 6cm
3) CPĐD loại I gia cố xi măng 8% dày 20cm
6) CP thiên nhiên loại A dày 28 cm


=55 Mpa
0
E
98
ÂÁÚT NÃÖN K
KÃÚT CÁÚU AÏO ÂÆÅÌNG VAÌ LÃÖ GIA CÄÚ
30 6
4
6
3
2
1
18
Hình 1.7.3 Cấu tạo kết cấu áo đường phương án III.
7.3. Tính toán cường độ kết cấu áo đường.
7.3.1.Xác định các đặc trưng tính toán của nền đường và các lớp vật liệu.
7.3.1.1. Môđuyn tính toán của đất nền:
Đất đáy áo đường là đất á sét lẫn sỏi sạn lu lèn đạt K = 0,98. ( Theo TCN 211-06 tra
bảng B-3 ) ta có các thông số về tính chất cơ lý và cường độ của nó như sau:
-Mô đun đàn hồi E
0
= 55 MPa
-Độ ẩm tương đối trong tính toán: W
1

/W
2
= 0,625 (loại hình ẩm : Loại II -ẩm vừa)
-Trị số lực dính: C = 0,03, góc nội ma sát ϕ = 22,5
o
7.3.1.2. Môđuyn đàn hồi tính toán của các lớp áo đường:
Các đặc trưng tính toán của bê tông nhựa và hỗn hợp đá nhựa phải xác định tùy
thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Nhiệt độ tính toán:
-Khi tính điều kiện chịu kéo khi uốn: t = 10 -15
0
C
13
-Khi tính theo điều kiện độ võng đàn hồi: t = 30
0
C
-Khi tính toán điều kiện ổn định trượt : t = 60
0
C
Bảng xác định các thông số tính toán của các lớp mặt đường: Bảng 1.7.6
Lớp kết cấu
E (Mpa) R
ku
(Mp
C
(Mpa
φ
(độ)
Tính về
độ võng

Tính về
trượt
Tính về
kéo uốn
- BTN chặt hạt vừa loại 1
(đá dăm>50%) Dmax 20
420 300 1800 2.8
- BTN chặt hạt vừa loại 2
(đá dăm>50%) Dmax25
294 210 1260 2.4
- BTN rỗng hạt thô loại 2
(đá dăm>50%) Dmax25
320 250 1200 1.2
- CPĐD loại 1 Dmax25 300 300 300
- CPĐD loại 2 Dmax37,5 250 250 250
- Cát gia cố xi măng 8% có
R
n
28
>2 Mpa
280 280 280 0.5
- CPĐD loại I gia cố xi măng 8 %
R
n
28
>2 Mpa
400 400 400 0.6 - -
- CP thiên nhiên loại A 170 170 170 - 0.05 40
- Đất nền lẫn sỏi sạn 55 55 - - 0.03 22.5
7.3.2. Tính toán E

ch
của các phương án kết cấu áo đường so sánh với E
yc
Vì kết cấu áo đường mềm thường có nhiều lớp nên cần quy đổi về hệ 2 lớp để áp dụng
dạng toán đồ Hình 3-2 (TCN 211-06 ) . Việc quy đổi được thực hiện đối với 2 lớp một từ
dưới lên theo sơ đồ ở Hình 1.7.1 và biểu thức (1.7.8)
14
Hình 1.7.5: Sơ đồ đổi hệ 3 lớp về hệ 2 lớp
(Các lớp ký hiệu số thứ tự tăng dần từ dưới lên)
E
'
tb
= E
1
3
3
1
1
.1








+
+
k

tk
(1.7.5)
trong đó:
1
2
h
h
k =
;
1
2
E
E
t =
Với h
2
và h
1
là chiều dày lớp trên và lớp dưới của áo đường;
E
2
và E
1
là mô đun đàn hồi của vật liệu lớp trên và lớp dưới.
Việc đổi hệ nhiều lớp và hệ 2 lớp được tiến hành từ dưới lên, có hai lớp vật liệu
quy đổi về một lớp bề dày H’ = h
1
+ h
2
và có trị số mô đun đàn hồi E

’
tb
tính theo công
thức (1.7.5).
Sau đó lại xem lớp H’ (với E
’
tb
) là lớp dưới và tiếp tục quy đổi nó cùng với lớp
trên thành một lớp có bề dày H = H’+ h
3
và E
’
tb
tính theo (1.7.5) nhưng với E
’
tb
lớp này
đóng vai trò E
1
và K =
'
3
H
h
, t=
'
3
tb
E
E

.
Sau khi quy đổi nhiều lớp áo đường về một lớp thì cần nhân thêm với E
tb
một hệ
số điều chỉnh β xác định theo Bảng (1.7.7) để được trị số
dc
tb
E
:

dc
tb
E
= βxE
tb
với β =1,114x
12,0






D
H
(1.7.6)
Bảng hệ số điều chỉnh Bảng
1.7.7
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

Chú thích :Bảng 1.7.7 và biểu thức 1.7.9:
- H là bề dày toàn bộ của kết cấu áo đường; D là đường kính vệt bánh xe tính
toán. Khi H/D >2 thì có thể tính β theo biểu thức (1.7.6).
15
Trường hợp kết quả tính
dc
tb
E
theo (1.7.6) cho kết quả lớn hơn cả trị số môđun đàn hồi
lớn nhất của vật liệu trong các lớp kết cấu đem quy đổi thì chỉ được lấy
dc
tb
E
bằng trị số
môđun đàn hồi lớn nhất đó.
Trị số
dc
tb
E
tính theo (1.7.6) dùng để tính toán tiếp trị số E
ch
của cả kết cấu theo toán đồ
Hình 3-2 (TCN 211-06 ) .
7.3.2.1. Các phương án đầu tư một lần:
a) Phương án I:
- Quy đổi tầng hai lớp một từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức (1.7.5)
- Kết quả quy đổi tầng hai lớp phương án Ia ở bảng 1.7.5
Bảng quy đổi về hệ 2 lớp phương án I Bảng 1.7.8
CPĐD loại 2 Dmax37,5 dày 30cm 250 30 30 250
CPĐD loại I Dmax 25

dày 14cm
300 1.20 14 0.467 44 265.25
BTN chặt hạt vừa loại 2
Dmax 25 dày 6cm
294 1.108 6 0.136 50 268.60
BTN chặt hạt vừa loại 1
Dmax 20 dày 4cm
420 1.564 4 0.08 54 278.31
Xét đến hệ số điều chỉnh với β=1.114
12.0






D
H
:
54
33
H
D
=
=1.636
Tra Bảng 1.7.7 được β =1.189. Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp có mô
đun đàn hồi trung bình là.
dc
tb
E

= β. E
tb
’=1.189 x 278.31= 330.91 (MPa)
- Tính E
ch
của cả kết cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1 (TCN 211-06).

54
33
H
D
=
=1.636; =
55
330.91
= 0.166
Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ Hình 3-1 được = 0,571
Vậy : E
ch
= 330.91 x 0.571 = 188.95 MPa
- Kiểm nghiệm theo điều kiện: E
ch
≥
yc
dv
cd
.EK
Đường cấp IV, 2 làn xe nên theo Bảng 3-3 (TCN 211-06 ), chọn độ tin cậy thiết
kế là 0,90 do vậy, theo Bảng 3-2 (TCN 211-06 ), xác định được:
16

dv
cd
K
=1,10 và
dv
cd
K
.E
yc
=1,10 x 170,56 = 187,62 MPa
Kết quả nghiệm toán:
E
ch
= 188.95 MPa >
yc
dv
cd
.EK
= 187,62 MPa (Đạt)
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.
b) Phương án II:
- Quy đổi tầng hai lớp một từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức(1.7.5)
- Kết quả quy đổi tầng hai lớp phương án II ở bảng 1.7.9
Bảng quy đổi về hệ 2 lớp phương án II Bảng 1.7.9
Cát gia cố xi măng 8%,
dày 28 cm .
280 28 28 280
CPĐD loại I Dmax 25
dày 14cm .

300 1,071 14 0.500 42 286.56
BTN chặt hạt vừa loại 2
Dmax 25 dày 6cm .
294 1.026 6 0.143 48 287.48
BTN chặt hạt vừa loại 1
Dmax 20 dày 4cm .
420 1.461 4 0.083 52 296.51
Xét đến hệ số điều chỉnh β=1.114
12.0






D
H
: với
D
H
=
52
33
= 1.576
Tra Bảng 1.7.7 được β =1.184. Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp có mô
đun đàn hồi trung bình là.
dc
tb
E
= β. E

tb
’=1.184 x 296.51 = 351.07 (MPa)
- Tính E
ch
của cả kết cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1(TCN 211-06 )
D
H
=
52
33
=1.576 ; =
55
351.07
= 0.157
Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ Hình 3-1 được = 0.546
Vậy : E
ch
=351.07 x 0.546 = 191.68 MPa
- Kiểm nghiệm theo điều kiện
E
ch
≥
yc
dv
cd
.EK
Đường cấp IV, 2 làn xe nên theo Bảng 3-3 (TCN 211-06 ), chọn độ tin cậy
thiết kế là 0,90 do vậy, theo Bảng 3-23 (TCN 211-06 ), xác định được:
dv
cd

K
=1,10 và
dv
cd
K
.E
yc
=1,10 x 170.56 = 187.62 MPa
17
Kết quả nghiệm toán
E
ch
= 191.68 >
yc
dv
cd
.EK
= 187.62 MPa (Đạt)
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.
c) Phương án III:
- Quy đổi tầng hai lớp một từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức (1.7.5)
- Kết quả quy đổi tầng hai lớp phương án Ia ở bảng 1.7.10
Bảng quy đổi về hệ 2 lớp phương án III Bảng
1.7.10
Lớp kết cấu E t h
i
k H
tb
D E

tbi
(MPa) (cm) (cm) (cm) (MPa)
BTN chặt loại I Dmax20
420 1.632 4 0.074 58 33 266.97
BTN rỗng loại II Dmax 25
320 1.279 6 0.125 54 33 257.41
CPĐD loại I Dmax 25 gia cố xi
măng 4%
400 2.353 20 0.714 48 33 250.22
Cấp phối thiên nhiên loại A
170 28 28 33 170
Xét đến hệ số điều chỉnh với β=1.114
12.0






D
H
:
D
H
=
33
58
=1.758
Tra Bảng 1.7.7 được β =1.198 . Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp có mô
đun đàn hồi trung bình là.

dc
tb
E
= β. E
tb
’=1.198 x 266.97 = 319.83 (MPa)
- Tính E
ch
của cả kết cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1 (TCN 211-06)
D
H
=
33
58
=1.758 ; =
55
319.83
= 0.172
Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ Hình 3-1 được = 0.594
Vậy : E
ch
=319.83 x 0.594 = 189.98 MPa
- Kiểm nghiệm theo điều kiện
E
ch
≥
yc
dv
cd
.EK

Đường cấp IV, 2 làn xe nên theo Bảng 3-3 , chọn độ tin cậy thiết kế là 0,90
do vậy, theo Bảng 3-2 (TCN 211-06), xác định được:
dv
cd
K
=1,10 và
dv
cd
K
.E
yc
=1,10 x 170.56 = 187.62 MPa
Kết quả nghiệm toán
E
ch
= 189.98 >
yc
dv
cd
.EK
= 187.62 MPa (Đạt)
18
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.
a) Phân tích các ưu nhược điểm chọn một phương án:
- Do cả ba phương án đều có lớp mặt trên là BTNC hạt vừa loại I Dmax20, loại II
Dmax25 và lớp móng trên là CPĐD loại 1 Dmax25 nên các điều kiện về thi công và khai
thác là giống nhau. Vì vậy, khi so sánh chọn phương án tối ưu để đầu tư xây dựng, ta chỉ
so sánh tổng giá thành và các ưu nhược điểm của lớp móng dưới.
Bảng I.7.11: So sánh các phương án đầu tư 1 lần.

Phương
án
Ưu điểm Nhược điểm
I
- Móng CPĐD tận dụng mọi kích cỡ đá.
-Tận dụng đựơc vật liệu địa phương.
- Có khả năng cơ giới hoá hầu hết các khâu
thi công, máy móc thi công cùng loại.
Sinh bụi nhiều khi khô hanh
(trong quá trình thi công) .
- Cường độ giảm nhiều khi bị ẩm
ướt .
II
Lớp móng dưới cát gia cố xi măng sau khi
hình thành cường độ chịu kéo uốn lớn.
-Cường độ không bị ảnh hưởnh khi bị ẩm
ướt.
- Thi công móng bằng 2 công
nghệ khác nhau ở 2 lớp.
- Khi chịu tải trọng động và liên
tục dễ phát sinh vết nức.
III - Tận dụng được vật liệu địa phương.
- có giá thành rẻ nhất.
- Cường độ giảm nhiều khi ẩm.
- Làm chậm tiến độ thi công khi
gặp trời mưa.
7.3.3. Phân tích - so sánh các phương án kết cấu áo đường đề suất (cho 100m
2
).
Giá thành của kết cấu áo đường gồm 4 phần sau:

- Giá vật liệu, Giá nhân công, Giá ca máy, Giá vận chuyển
Kết quả tính toán được thể hiện ở ( phụ lục 5 ).
Các phương án áo đường đề xuất:
a) Phương án I:
Ta có kết quả tính giá thành được thể hiện ở ( phụ lục 1.7.1 ).
Chi phí cho 100 m
2
mặt đường là G1 = 55.751.298 đồng/100m
2
.
b) Phương án II:
Ta có kết quả tính giá thành được thể hiện ở ( phụ lục 1.7.1).
Chi phí cho 100 m
2
mặt đường là G2 = 59.693.446 đồng/100m
2
.
19
c) Phương án III:
Ta có kết quả tính giá thành được thể hiện ở ( phụ lục 1.7.1).
Chi phí cho 100 m
2
mặt đường là G3= 56.457.960 đồng/100m
2
.
.
* Căn cứ chọn phương án để tính toán :
+ Phương án đầu tư xây dựng một lần.
Qua phân tích tổng chi phí xây dựng ta thấy phương án I có chi phí xây dựng thấp
nhất, mặt khác phương án I có sử dụng lớp vật liệu CPĐD là vật liệu có ở địa phương và

có công nghệ thi công đơn giản sử dụng cùng loại các thiết bị thi công cho tầng mặt và
tầng móng, do đó ta chọn phương án I làm phương án thiết kế cho mặt đường cấp cao
A1 đầu tư 1 lần .
Đề xuất phương án:
Phương án đầu tư xây dựng một lần: chọn phương án I có cấu tạo từ trên xuống
như sau:
a) Phương án I:
1) BTN chặt hạt vừa loại 1(đá dăm >50%) – D
max
20 dày 4cm
2) BTN chặt hạt vừa loại 2(đá dăm >50%) – D
max
25 dày 6cm
3) CPĐD loại I – D
max
25 dày 14cm
4) CPĐD loại II – D
max
37,5 dày 30cm
98
4
KÃÚT CÁÚU AÏO ÂÆÅÌNG VAÌ LÃÖ GIA CÄÚ
1
2
3
E
0
=55 Mpa
4
6

1430
ÂÁÚT NÃÖN K
7.3.4 Tính toán cường độ theo điều kiện cân bằng giới hạn trượt giữa các lớp vât
liệu rời rạc, nền đất và trong các lớp bê tông nhựa:
Kiểm tra phương án chọn.
*Kết cấu áo đường gồm các lớp sau:
1 ) BTN chặt hạt vừa loại 1(đá dăm >50%) – D
max
20 dày 4cm
20
2) BTN chặt hạt vừa loại 2(đá dăm >50%) – D
max
25 dày 6cm
3) CPĐD loại I – D
max
25 dày 14cm
4) CPĐD loại II – D
max
37,5 dày 30cm
-Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền
đất:
- Chỉ kiểm tra điều kiện trượt đối với các lớp vật liệu kém dính và nền đất.
Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu
rời rạc, kết cấu áo đường phải thoả mãn điều kiện:
T
ax
+ T
av
≤
tr

cd
tt
K
C
(1.7.7)
Trong đó: T
ax
: 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
: ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm
trên nó gây ra cũng tại điểm đang xét (MPa).
K
tr
cd
:là hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế.
C
tt
: Lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng thái độ
ẩm, độ chặt tính toán.

Hình
1.7.6:
Sơ đồ tính T
ax
của hệ hai lớp đối với lớp dưới là nền đất
21
D
h

P
τ
ax
Z
E
2
=E
0
, c,
ϕ

E
1
=E
tb

- Tính E
tb
của cả 4 lớp kết cấu:
- Quy đổi tầng hai lớp một từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức (1.7.5)
- Kết quả quy đổi tầng hai lớp phương án I ở bảng 1.7.12
Bảng quy đổi về hệ 2 lớp phương án đầu tư một lần Bảng 1.7.12
Lớp kết cấu E t h
i
k H
tb
D E
tbi
(MPa) (cm) (cm) (cm) (MPa)
BTN chặt loại , I Dmax20 (đá dăm >=50%)

300 1.162 4 0.074 54 33
260.94
BTN chặt loại , II Dmax 25 (đá dăm >=50%)
210 0.792 6 0.136 50 33 258.19
CPĐD loại I , Dmax25
300 1.2 14 0.467 44 33
265.244
CPĐD loại II , Dmax37,5
250 30 30 33 250
Xét đến hệ số điều chỉnh β=1.114
12.0






D
H
: với
D
H
=
33
54
=1.636
Tra Bảng 1.7.7 được β =1.187. Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp có mô
đun đàn hồi trung bình là.
dc
tb

E
= β. E
tb
’=1.187 x 265.244 = 314.845 (MPa)
- Xác định T
ax
:
D
H
=
33
54
=1.636 ;
2
1
E
E
=
0
E
E
tb
=
55
845.314
= 5.724
Tra biểu đồ hình 3-2 (TCN 211-06 ), với góc nội ma sát của đất nền φ=22.5
0
ta tra
được

P
T
ax
=0.01753. Vì áp lực trên mặt đường của bánh xe tiêu chuẩn tính toán p=0.6
MPa.
T
ax
=0.01753 x 0.6 = 0,01052 MPa.
Xác định T
av
: Với H=54 cm, φ=22.5
0
.Tra toán đồ hình 3-4 (TCN 211- 06 ) ta được

T
av
=- 0,00146 MPa
- Xác định trị số C
tt
theo công thức:C
tt
= C.K
1
.K
2
.K
3
với C = 0.03 MPa

K

1
= 0.6; K
2
= 0.8 vì số trục xe tính toán ở đây là 323 trục/làn.ngày đêm <1000
trục và K
3
= 1.5 (đất nền là á sét)
Vậy C
tt
= 0.03 x 0.6 x 0.8 x 1.5 = 0.023 MPa
Kiểm toán lại điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất.
Đường cấp IV, 2 làn xe nên theo Bảng 3-3 (TCN 211-06 ), chọn độ tin cậy thiết kế
là 0,90 , do vậy theo Bảng 3-7 (TCN 211-06 ), xác định được: K
cd
tr
=0.94 và với các trị
số .
22
T
ax
và T
av
tính được ở trên ta có:T
ax
+ T
av
= 0.01052 – 0.00146 = 0.00906 MPa

tr
cd

tt
K
C
=
94.0
023.0
=0,0245 MPa
Kết quả tính toán cho thấy 0.00906 < 0.0245 nên điều kiện 1.7.7 được đảm bảo
-Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đối với lớp CPĐD
Loại II Dmax 37.5 .
- Tính E
tb
của cả 3 lớp kết cấu:
- Quy đổi tầng hai lớp một từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức (1.7.5)
- Kết quả quy đổi tầng hai lớp phương án I ở bảng 1.7.12
Bảng quy đổi về hệ 2 lớp phương án đầu tư một lần Bảng 1.7.13
Lớp kết cấu E t h
i
k H
tb
D E
tbi
(MPa) (cm) (cm) (cm) (MPa)
BTN chặt loại , I Dmax20 (đá dăm >=50%)
300 1.11 4 0.2 24 33
275.57
BTN chặt loại , II Dmax 25 (đá dăm >=50%)
210 0.7 6 0.429 20 33 270.75
CPĐD loại I , Dmax25
300 14 14 33

300
Xét đến hệ số điều chỉnh β=1.114
12.0






D
H
: với
D
H
=
33
24
=0.73
Tra Bảng 1.7.7 được β =1.036. Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp có mô
đun đàn hồi trung bình là.
dc
tb
E
= β. E
tb
’=1.036 x 275.57 = 285.49 (MPa)
- Xác định T
ax
:
D

H
=
33
24
=0.73 ;
2
1
E
E
=
0
E
E
tb
=
250
49.285
= 1.142
Tra biểu đồ hình 3-2 (TCN 211-06 ), với góc nội ma sát của đất nền φ=22.5
0
ta tra
được
P
T
ax
=0.0253. Vì áp lực trên mặt đường của bánh xe tiêu chuẩn tính toán p=0.6 MPa.
T
ax
=0.0253 x 0.6 = 0,0152 MPa.
Xác định T

av
: Với H=24 cm, φ=22.5
0
.Tra toán đồ hình 3-4 (TCN 211- 06 ) ta được

T
av
=- 0,00083 MPa
- Xác định trị số C
tt
theo công thức:C
tt
= C.K
1
.K
2
.K
3
với C = 0.03 MPa

K
1
= 0.6; K
2
= 0.8 vì số trục xe tính toán ở đây là 323 trục/làn.ngày đêm <1000
trục và K
3
= 1.5 (đất nền là á sét) .
Vậy C
tt

= 0.03 x 0.6 x 0.8 x 1.5 = 0.023 MPa
23
Kiểm toán lại điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất.
Đường cấp IV, 2 làn xe nên theo Bảng 3-3 (TCN 211-06 ), chọn độ tin cậy thiết kế
là 0,90 , do vậy, theo Bảng 3-7 (TCN 211-06 ), xác định được: K
cd
tr
=0.94 và với các trị
số .
T
ax
và T
av
tính được ở trên ta có:T
ax
+ T
av
= 0.0152 – 0.00083 = 0.0144 MPa

tr
cd
tt
K
C
=
94.0
023.0
=0,0245 MPa
Kết quả tính toán cho thấy 0.0144 < 0.0245 nên điều kiện 1.7.7 được đảm bảo
7.3.5. Tính toán cường độ theo điều kiện chịu kéo khi uốn trong các lớp vật liệu toàn

khối:
*Kết cấu áo đường gồm các lớp sau:
1) BTN chặt hạt vừa loại 1(đá dăm >50%) – D
max
20 dày 4cm
2) BTN chặt hạt vừa loại 2(đá dăm >50%) – D
max
25 dày 6cm
3) CPĐD loại I , Dmax25 dày 14cm
4) CPĐD loại II, Dmax37.5 dày 30cm
* Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối σ
ku
được xác định theo
biểu thức : σ
ku
=
bku
kp
σ
(1.7.8)
Trong đó: p : áp lực bánh của tải trọng trục tính toán ( p = 0.6 Mpa)
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 đôi hoặc bánh đơn .
ku
σ
: ứng suất kéo uốn đơn vị
* Đối với lớp BTNC loại II Dmax 25 lớp dưới:
h

1
=10 cm; E
1
=
46
4*18006*1600
+
+
=1680 Mpa
Xác định trị số E
tb
’ của lớp móng cấp phối đá dăm loại I và loại II
Bảng quy đổi hệ 2 lớp móng cấp phối đá dăm Bảng 1.7.14
Lớp kết cấu E T h
i
k H
tb
D E
tbi
(MPa) (cm) (cm) (MPa)
Cấp phối đá dăm loại I ,D
max
25
300 1.2 14 0.467 44 33 265.54
Cấp phối đá dăm loại II, D
max
37,5
250 30 30 33 250
E
tb

’= 265.54 MPa, với bề dày 2 lớp này là H’=30+14 = 44 cm
Trị số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh β theo (1.7.7): với
D
H
'
=
33
44
=1.333
tra bảng 1.7.7 được β =1.164;
dc
tb
E
=1.164 x 265.54 = 309.10 MPa.
24
Với
0
dc
tb
E
E
=
10.309
55
= 0.178 tra toán đồ Hình 3-1 (TCN211-06) được
dc
tb
chm
E
E

= 0.523
Vậy được: E
ch.m
= 309.10 x 0.523= 161.66 Mpa.
Tìm
ku
σ
ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dưới bằng cách tra toán đồ Hình 3.5 (TCN 211-06)
với:
D
H
1
=
10
33
= 0.303 ;
chm
E
E
1
=
66.161
1680
= 10.39
Tra toán đồ 3-5 được
ku
σ
=1.8236.
với p = 0,6 (Mpa), k
b

=0,85 Kiểm tra với cụm bánh đôi.
Theo (1.7.11) ta có:
ku
σ
=1.8236 x 0.6 x 0.85 = 0.930 MPa
* Đối với BTNC loại I Dmax 20 lớp trên: h
1
= 4cm; E
1
= 1800 MPa
Trị số E
tb
’ của 3 lớp phía dưới nó được xác định như ở bảng sau:
Bảng quy đổi về hệ 2 lớp phương án đầu tư 1 lần Bảng 1.7.15
Lớp kết cấu E T h
i
k H
tb
D E
tbi
(MPa) (cm) (cm) (MPa)
BTN chặt loại II D
max
25
1260 4.75 6 0.1364 50 33
324.255
Cấp phối đá dăm loại I, D
max
25
300 1.2 14 0.467 44 33 265.24

Cấp phối đá dăm loại II, D
max
37,5
250 30 30 33 250.00
E
tb
’= 324.255 MPa, với bề dày quy về 1 lớp này là H’=50 cm
Trị số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh β theo (1.7.7): với
D
H
'
=
33
50
=1.455
Tra bảng 1.7.7 được β =1.144 ;
dc
tb
E
=1.144x 324.255 = 370.95 MPa.
Với =
95.370
55
= 0.148 tra toán đồ Hình 3-1(TCN 211-06 ), được
dc
tb
chm
E
E
= 0.524

Vậy có
m
ch
E
=0.524 x 370.95 = 194.38 MPa
Tìm
ku
σ
ở đáy lớp bê tông nhựa lớp trên bẳng cách tra toán đồ Hình 3.5
với
D
H
1
=
4
33
= 0.121 ;
chm
E
E
1
=
38.194
1800
= 9.26
Kết quả tra toán đồ được
ku
σ
=2.168 và với p = 0.6 MPa
Ta có:

ku
σ
= 2.168 x 0.6 x 0.85 = 1.106 MPa
* Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức:
25