thuyết minh đồ án thiết kế tuyến đường

Đồ án Môn Học
THIẾT KẾ ĐƯỜNG
GVHD: Bùi Tuấn Anh
SVTH: Nguyễn Vũ Bình
Lớp: Đường Bộ k53

Đề bài: Cho bình đồ và thành phần lưu lượng xe ở năm thiết kế
SLL
124

H/S
tăng
trưởng
7%

Tổng
N

Xe tải
nặng 3

Xe tải
nặng 2

Xe tải
nặng 1

Xe tải
trung

Xe tải

nhẹ

Xe bus

Xe con

510

5

5

6

17

17

20

30

Yêu cầu:
- Xác định yếu tố kỹ thuật của tuyến đường.
- Thiết kế kết cấu áo đường mềm cho tuyến đường.
- Thiết kế tuyến


BÀI LÀM
A. YẾU TỐ THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN ĐƯỜNG

I.

Xác định cấp hạng đường thiết kế:
a. Khái niệm

Mạng lưới giao thông thường bao gồm rất nhiều tuyến đường với các tiêu chuẩn kỹ
thuật, quy mô khác nhau. Vì thế để dễ dàng cho công tác quản lý và thiết kế thì người ta
phân chia các tuyến đường đó vào một số nhóm nào đó gọi là phân cấp hạng đường.
Những con đường trong cùng một nhóm sẽ có quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật tương tự
nhau.
Cách phân cấp hạng đường.
Căn cứ vào tiêu chuẩn TKĐ ô tô 4054-2005, để phân cấp hạng đường ta quy đổi các
loại xe khác nhau ra xe con tiêu chuẩn.
Bảng 2 - Hệ số quy đổi từ xe các loại ra xe con

Địa hình

Xe đạp

Xe máy

Loại xe
Xe tải có
2 trục và
Xe con
xe buýt
dưới 25
chỗ
1.0
2.0

Xe tải có
3 trục trở
lên và xe
buýt lớn

Xe kéo
moóc, xe
buýt kéo
moóc

Đồng bằng và
0.2
0.3
2.5
4.0
đồi
Núi
0.2
0.3
1.0
2.5
3.0
5.0
CHÚ THÍCH
- Việc phân biệt địa hình được dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biến của sườn
núi, sườn đồi như sau
Đồng bằng và đồi 30%; núi > 30%
-

Đường tách riêng thô sơ thì không quy đổi xe đạp.


T bng trờn v theo a hỡnh ng bng ta cú lu lng xe quy i ra xe con tiờu chun
nh sau:
Lu lng
Thnh phn
Phn trm
quy i
(%)
(xcq/ng.)
1
Xe ti nng 3
5
25.5
2.5
64
2
Xe ti nng 2
5
25.5
2.5
64
3
Xe ti nng 1
6
30.6
2.0
61
4

Xe ti trung
17
86.7
2.0
173
5
Xe ti nh
17
86.7
2.0
173
6
Xe bus
20
102
2.0
204
7
Xe con
30
153
1.0
153
Tng xcq/ng.
892
Lu lng xe con quy i nm u tiờn l N0 = 892 xcq/ng.Vy ta cú lu lng xe
con quy i nm tng lai (ly t = 15 nm) hay lu lng xe thit k c tớnh nh sau :
ST
T

Lu lng
(xe/ng.)

H s quy
i

Nt = N0.(1+q)T-1 = 892.(1+0,07)15-1 = 2300.05 xcq/ng
2300.05 < 3000 (xcq/ng)
Chn cp ng ta da vo bng sau:
Bảng 3 Bảng phân cấp kỹ thuật đờng ô tô theo chức năng của đờng
và lu lợng thiết kế
Cấp
thiết kế
của đờng
Cao tốc

Lu lợng xe
thiết kế*)
(xcqđ/nđ)

Cấp I

> 15 000

Cấp II

> 6 000

Cấp III

> 3 000

Cấp IV

> 500

Cấp V

> 200

> 25 000

Chức năng của đờng
Đờng trục chính, thiết kế theo TCVN 5729 : 1997.
Đờng trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn
hoá lớn của đất nớc.
Quốc lộ.
Đờng trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn
hoá lớn của đất nớc.
Quốc lộ.
Đờng trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị,
văn hoá lớn của đất nớc, của địa phơng.
Quốc lộ hay đờng tỉnh.
Đờng nối các trung tâm của địa phơng, các điểm lập
hàng, các khu dân c.
Quốc lộ, đờng tỉnh, đờng huyện.
Đờng phục vụ giao thông địa phơng. Đờng tỉnh, đờng
huyện, đờng xã.

Cấp VI
< 200
Đờng huyện, đờng xã.
*) Trị số lu lợng này chỉ để tham khảo. Chọn cấp hạng đờng nên căn cứ vào chức
năng của đờng và theo địa hình.
Tra bng 3: ta chn cp thit k ng : Cp IV ng bng

Cỏc tiờu chun thit k.

II.
-

Tc tớnh toỏn:
Bảng 4 Tốc độ thiết kế của các cấp đờng

Cấp thiết kế
Địa hình
Tốc độ thiết
kế, Vtk,
km/h

I

II

III

Đồn Đồn Đồn
g
g

g
bằng bằng bằng
120

100

80

IV

V

VI

Núi

Đồn
g
bằng

Núi

Đồn
g
bằng

Núi

Đồn
g

bằng

Núi

60

60

40

40

30

30

20

Chú thích:
Việc phân biệt địa hình đợc dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biến của sờn đồi, sờn
núi nh sau:
Đồng bằng và đồi 30 %; núi > 30 %.
Cp ng la chn: Cp IV - ng bng
Ta chn VTK = 60 km/h

III.

XC NH CC C TRNG HèNH HC TRấN MT CT NGANG
ct ng
ngang

BMt
mt nn
L ng

Phn gia c

Phn xe chy

nn ng
L ng


1. Số làn xe

N cdgio
Số làn xe trên mặt cắt ngang được xác định theo công thức: Nlx =
Trong đó :

Z.N lth

Nlx : Số làn xe yêu cầu.
Ncđgiờ : Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm.
Ncdgiờ = (0,1÷0,12)Ntbnđ

(xcqđ/h/làn)

⇒ chọn Ncdgiờ = 0,12 x 892 = 107.04 (xcqđ/h/làn)
Nlth : Năng lực thông hành tối đa, Nlth = 1000 (xcqđ/h/làn), lấy theo mục 4.2.2 tiêu
chuẩn TCVN 4054-05 đối với đường không có dải phân cách trái chiều và oto chạy
chung với xe thô sơ.

Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành, với V TK = 60 Km/h ⇒ Z = 0,55, lấy theo
mục 4.2.2 tiêu chuẩn TCVN 4054 - 05
Vậy ta có : Nlx =
Nhận thấy khả năng thông xe của đường chỉ cần 1 làn xe là đủ. Tuy nhiên, thực tế xe
chạy trên đường rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác nhau. Mặt khác theo
tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4054: 2005 thì đường cấp IV đồng bằng vận tốc thiết kế 60
km/h thì tối thiểu 2 làn. Vậy ta chọn 2 làn xe.
2. Chiều rộng 1 làn xe, mặt đường, nền đường :

Sơ đồ tính toán:

b
x

x

c
1

2

y


Trong đó:
b: Chiều rộng thùng xe.
x: khoảng cách từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh.
c: Khoảng cách giữa tim 2 bánh xe.
y: Khoảng cách từ tim bánh xe ngoài đến mép phần xe chạy.

B: Chiều rộng một làn xe, B =

b+c
2

+ x + y.

Với : x = 0,5 + 0,005V (m) (do làn xe bên cạnh chạy ngược chiều)
y = 0,5 + 0,005V (m)

⇒B=

b+c
2

+ 1 + 0,01V.

Với vận tốc xe chạy tính toán V = 60 (Km/h)
Tính cho xe có kích thước lớn nhất và phổ biến trong dũng xe tương lai. Tính cho xe
tải: b = 2,5 m; c = 1,8 m.

Vậy: B =

2,5 + 1,8
2

+ 1 + 0.6 = 3.75 (m)
×

Chiều rộng mặt đường: 2B = 2 3 = 7.5 (m)

×

Chiều rộng nền đường: 7.5 + 2 1.0 = 9.5 (m)

Mặt khác theo quy trình 4054-05 ta có các kích thước tối thiểu áp dụng đối với
vận tốc thiết kế Vtk=60 Km/h và cấp đường IV cho khu vực đồng bằng (bảng 6) như sau:
-

Chiều rộng một làn xe
Chiều rộng mặt đường

: 3.5 m
: 7.0 m


Chiều rộng nền đường
: 9.0 m
- Chiều rộng lề đường và lề gia cố
: 1 m (gia cố 0.5 m)
Dựa vào tính toán và quy trình thiết kế ⇒ Ta chọn như sau:
-

Các yếu tố

Kích thước (m)

Phần xe chạy

2

Phần lề đường

2

Phần gia cố

2

Bề rộng nền đường

×
×
×

3.75
1.0
0.5

9.5

3. Độ dốc ngang mặt đường, lề đường: ( bảng 9)

- Độ dốc ngang mặt đường và lề gia cố : 2%
- Độ dốc ngang phần lề không gia cố
IV.

: 4%

XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN XE CHẠY :
1. Chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định :

Tính độ dài đoạn để xe kịp dừng trước chướng ngại vật cố định.
Sơ đồ tính toán :
Sơ đồ 1
lpư

Sh

1

l0
1

S1

S1 = lpư + Sh + l0
Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V ( Km/h ) ta có :


S1 =

V
3,6

+

kV 2
254(φ − imax )

+ lo

Trong đó :

lpư : Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý, lpư =

Sh : Chiều dài hãm xe, Sh =

kV 2
254(φ − imax )

V
3,6

(m).

.

l0 : Cự ly an toàn, l0 =5÷10 (m), lấy l0 =10 m.
V : Vận tốc xe chạy tính toán V = 60 km/h.
k : Hệ số sử dụng phanh k = 1,2 đối với xe con.
ϕ : Hệ số bám dọc trên đường ϕ = 0,5
imax=6%
Thay số vào ta được S1 = 65.32(m).
Theo TCVN 4054-05,tầm nhìn tối thiểu khi chạy xe trên đường (bảng 10): S1 = 75 m.
⇒ Chọn tầm nhìn một chiều S1 = 75 m .
22

2. Chiều dài tầm nhìn thấy xe ngược chiều (tính theo sơ đồ 2)

Sơ đồ tính toán:

Chiều dài tầm nhìn trong trường hợp này là:

S2 =

V
kV 2φ
+
+ lo
1,8 127(φ 2 − imax 2 )

= 112.36(m).


Theo TCVN 4054- 05 tầm nhìn tối thiểu khi xe chạy trên đường: S2=150 m.
⇒ chọn S2 = 150 (m).
3. Tầm nhìn vượt xe ( tính theo sơ đồ 4 ):

Sh1-Sh2

S4

 v2
1

S4 = 

 v1 − v2

+

   v3 
kv1 (v1 + v2 )
v 
kv22
+ 1 
+ l0 ÷
÷ 1 + v ÷+ l0
2 g (ϕd ± id ) v1 − v2  2 g (ϕ d ± id )
1 
  

Để đơn giản có thể tính tầm nhìn vượt xe như sau:
Trường hợp bình thường: S4 = 6V = 6.60 = 360 m
Trường hợp cưỡng bức:

S4 = 4V = 4.60 = 240 m

Theo TCVN 4054-05, chiều dài tầm nhìn vượt xe (bảng 10): S4 = 350m.
Vậy kiến nghị chọn : S4 = 360 m .
V.

XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM TỐI THIỂU TRÊN BÌNH
ĐỒ.
1. Khi bố trí siêu cao nhỏ nhất :

Rscmin =

V2
127( µ + isc max )

Trong đó:
V

: vận tốc xe chạy


µ

: hệ số lực đẩy ngang

Xác định hệ số lực ngang µ theo điều kiện êm thuận và tiện nghi đối
với hành khách: theo kết quả điều tra xã hội học khi:
+ µ ≤ 0,1: hành khách khó cảm nhận xe vào đường cong
+ µ = 0,15 : hành khách bắt đầu cảm nhận có đường cong
+ µ = 0,2 : hành khách cảm thấy có đường cong và hơi khó chịu,
người lái muốn giảm tốc độ
+ µ = 0,3 : hành khách cảm thấy rất khó chịu
Về phương diện êm thuận và tiện nghi đối với hành khách µ ≤ 0,15
 Chọn µ = 0,15

i scmax : độ dốc siêu cao lớn nhất i scmax = 7%
 Rmin = 129 (m)

Theo quy phạm bán kính đường cong nhỏ nhất ứng với siêu cao 7 % là 125 m ( bảng
13 ).
 Vậy kiến nghị chọn Rscmin = 129 m .

2. Khi bố trí siêu cao thông thường :

R=

V2
127( µ + i sc )

Trong đó
V= 60 Km/h
µ = 0,15 ( Xét cho trường hợp bất lợi nhất)
isc : Độ dốc siêu cao, lấy theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế theo
Bảng 13, isc = in -> iscmax
Trong đó:

in là mặt độ dốc ngang đường = 2%
 Tra bảng => isc = 5%


 R=141.73 m

Theo quy trình ( bảng 11 ) : R= 250 m => Chọn R = 250 m.

3. Khi không bố trí siêu cao:

Khi đó :

R ksc =

V2
127( µ − in )

= 283.46 (m)

Theo quy phạm bán kính đường cong nằm không cần làm siêu cao là R ksc ≥ 1500(m).
Vậy kiến nghị chọn Rkscmin = 1500 m .
Như vậy khi thiết kế tuyến đường ta có thể lấy bán kính lân cận Rmintt ,trường hợp
khó khăn có thể lấy bán kính Rmin7% ,nếu chọn R ≥ 1500 m có thể không bố trí siêu cao.
VI. XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TỐI THIỂU BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI VÀ

LÕM:
Để đảm bảo êm thuận khi xe chạy vào những chỗ đổi dốc thì phải bố trí đường
cong đứng, Theo qui định của quy trình, với đường cấp IV, tốc độ thiết kế ≥ 60
phải bố trí đường cong đứng khi hiệu hai độ dốc

∆i ≥ 1%

1. Tính bán kính đường cong nối dốc lồi tối thiểu :
Tính cho trường hợp bất lợi nhất là tầm nhìn một chiều:

km

/h thì

.
S1 = 75 m.

Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi được tính :

Rmin =
Với : d1 = 1,2 m
d2
-

(

S12

2 d1 + d 2

)

2

: Chiều cao mắt người lái xe so với mặt đường.
: Chiều cao của chướng ngại vật so với mặt đường.

Trường hợp vật 2 là cố định trên mặt đường và có chiều cao rất nhỏ:
Rmin=2343.75 m

-

Trường hợp vật 2 là xe cùng loại với xe 1 :

d1 = d2 = 1,2 m

d2 ≈ 0


Rmin=585.94 m

Theo TCVN 4054 -05, với tốc độ tính toán là 60
cong đứng lồi là: Rmin = 4000 (m).

km

/h thì bán kính tối thiểu của đường

⇒ Chọn bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi: Rmin = 4000 m.

Tính bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm :
*Theo điều kiện hạn chế tác dụng của lực li tâm
- Khi xe chạy vào đường cong đứng lõm thường tâm lý người lái xe là muốn cho xe
chạy nhanh để lên dốc. Do đó thường phát sinh vấn đề vượt tải do lực li tâm. Theo điều
kiện không quá tải đối với nhíp xe và không khó chịu đối với hành khách, bán kính tối
V2
6,5

thiểu của đường cong đứng lõm là :

Rmin =

Với vận tốc tính toán V= 60 km/h

⇒ Rmin

≈

553.85 (m).

* Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm
-

Sơ đồ tính toán

R min =

Ta có:
Trong đó:



S12

2.  hd + S1.sin


α
2 ÷

hd : Chiều cao đèn pha, lấy h = 0,75 m.
α : Góc chiếu sáng của đèn pha xe, thông thường lấy bằng 2o


S1 : Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 75 m.
⇒ R = 1366 (m).
- Theo TCVN 4054-05, với tốc độ tính toán là 60 km/h bán kính tối thiểu của đường cong
đứng lõm là :
Rmin = 1500 (m).
⇒ Chọn bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm :
VII.

Rmin = 1500 (m).

KẾT LUẬN TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU

Qua tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với quy phạm tiêu chuẩn
thiết kế Việt Nam 4054-05 của Bộ Giao Thông Vận Tải. Đồng thời căn cứ vào tình hình
thực tế của tuyến đường, tính kỹ thuật và kinh tế, kiến nghị sử dụng các chỉ tiêu cơ bản
của tuyến được lập vào bảng sau:

STT

Các chỉ tiêu

Đơn
vị

Trị số
Kiến nghị

Tính toán

Quy phạm

IV

IV

IV

60

60

60

7

7

1

Cấp hạng đường

2

Vận tốc thiết kế

Km/h

3 Độ dốc dọc lớn nhất

%

4

Số làn xe yêu cầu tối thiểu

làn

1

2

2

5

Bề rộng 1 làn xe

m

3.75

3.5

3.75

6

Bề rộng lề đường

m

1.0

1.0

7

Bề rộng lề gia cố

m

0.5

0.5

8

Bề rộng tối thiểu nền đường

m

9

9.5

9.5

9 Bán kính đường cong nhỏ nhất

m

129

125

129

10 Bán kính đường cong thông thường

m

141.73

250

250

m

283.46

1500

1500

m

65.32

75

75

11

Bán kính đường cong tối thiểu ko
siêu cao

12 Chiều dài tầm nhỡn S1

13 Chiều dài tầm nhỡn S2

m

112.36

150

150

14 Chiều dài tầm nhỡn vượt xe S4

m

360

350

360

15 Bán kính đường cong lừm tối thiểu

m

2343.75

4000

4000

16 Bán kính đường cong lồi tối thiểu

m

1366

1500

1500


B. THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNGTHEO TIÊU CHUẨN 22TCN 211-2006
I. CÁC YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN
1. Các nội dung tính toán:

Theo yêu cầu về cường độ kết cấu áo đường , nội dung tính toán chính là tính toán kiểm tra
3 tiêu chuẩn cường độ dưới đây:
• Kiểm toán ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt
trượt kém so với trị số giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến
dạng dẻo (hoặc hạn chế sự phát sinh biến dạng dẻo).
• Kiểm toán ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy các lớp vật liệu liền khối
nhằm hạn chế sự phát sinh nứt dẫn đến phá hoại các lớp đó.
• Kiểm toán độ võng đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng
biểu thị bằng trị số mô đun đàn hồi E ch của cả kết cấu nền áo đường so với trị số mô đun
đàn hồi yêu cầu E yc. Tiêu chuẩn này nhằm đảm bảo hạn chế được sự phát triển của hiện
tượng mỏi trong vật liệu các lớp kết cấu dưới tác dụng trùng phục của xe cộ, do đó bảo
đảm duy trì được khả năng phục vụ của cả kết cấu đến hết thời hạn thiết kế.
2. Các thông số tính toán cường độ và bề dày áo đường :

Cần phải xác định được các thông số tính toán dưới đây tương ứng với thời kỳ bất lợi nhất
về chế độ thuỷ nhiệt (tức là thời kỳ nền đất và cường độ vật liệu của các lớp áo đường yếu
nhất):
• Tải trọng trục tính toán và số trục xe tính toán .
• Trị số tính toán của mô đun đàn hồi E0, lực dính C và góc nội ma sát
ϕ tương đương với độ ẩm tính toán bất lợi nhất của nền đất. Độ ẩm tính toán bất lợi nhất được
xác định tuỳ theo loại hình gây ẩm của kết cấu nền áo đường .
• Trị số tính toán của mô đun đàn hồi E, lực dính C và góc nội ma sát
ϕ của các loại vật liệu làm áo đường; cường độ chịu kéo uốn của lớp vật liệu .
Xét đến các điều kiện nhiệt ẩm, mùa hè là thời kỳ bất lợi vì mưa nhiều và nhiệt độ tầng mặt
cao. Do vậy khi tính toán cường độ theo tiêu chuẩn độ lún đàn hồi, chỉ tiêu của bê tông nhựa và
các loại hỗn hợp đá nhựa được lấy tương ứng với nhiệt độ tính toán là 30 0C. Tuy nhiên, tính
toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn thì tình trạng bất lợi nhất đối với bê tông nhựa và hỗn hợp đá
dăm nhựa lại là mùa lạnh (lúc đó các vật liệu này có độ cứng lớn), do vậy lúc này lại phải lấy
trị số mô đun đàn hồi tính toán của chúng tương đương với nhiệt độ 10 – 15 0C. Khi tính toán
theo điều kiện cân bằng trượt thì nhiệt độ tính toán của bê tông nhựa và các loại hỗn hợp đá
nhựa nằm phía dưới vẫn lấy bằng 300C, riêng với lớp nằm trên cùng lấy bằng 600C.
II.

TẢI TRỌNG TRỤC TÍNH TOÁN VÀ CÁCH QUY ĐỔI SỐ
TRỤC XE KHÁC VỀ SỐ TẢI TRỌNG TRỤC TÍNH TOÁN
1. Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn:
Khi tính toán cường độ của kết cấu nền áo đường theo 3 tiêu chuẩn nêu ở trên , tải trọng
trục tính toán tiêu chuẩn được quy định là trục đơn của ô tô có trọng lượng 100 kN đối với tất
cả các loại áo đường mềm trên đường cao tốc, trên đường ô tô các cấp thuộc mạng lưới chung
và cả trên các đường đô thị từ cấp khu vực trở xuống. Riêng đối với kết cấu áo đường trên các


đường trục chính đô thị và một số đường cao tốc hoặc đường ô tô thuộc mạng lưới chung thì tải
trọng trục tính toán tiêu chuẩn được quy định là trục đơn trọng lượng 120 kN. Các tải trọng tính

toán này được tiêu chuẩn hoá như ở bảng sau:
Các đặc trưng của tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn ( Bảng 3-1, TCN 211-06 )
Tải trọng trục tính toán Áp lực tính toán lên mặt
tiêu chuẩn, P (kN)
đường, p (Mpa)
100
0.6
120
0.6

Đường kính vệt bánh xe,
D (cm)
33
36

2. Quy đổi số tải trọng trục xe khác về số tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn (hoặc quy

đổi về tải trọng tính toán của xe nặng nhất)
Mục tiêu quy đổi ở đây là quy đổi 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 đương về tác dụng phá hoại đối với kết
cấu áo đường:
Việc quy đổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục sau
của mỗi loại xe khi nó chở đầy hàng với các quy định sau:
-Cụm trục có thể gồm m trục có trọng lượng mỗi trục như nhau với các cụm
bánh đơn hoặc cụm bánh đôi (m =1, 2, 3 );
-Chỉ cần xét đến (tức là chỉ cần quy đổi) 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 đổi được
thực hiện riêng rẽ đối với từng trục;
-Khi khoảng cách giữa các trục < 3,0m (giữa các trục của cụm trục) thì quy đổi

gộp m trục có trọng lượng bằng nhau như một trục với việc xét đến hệ số trục C 1 như ở biểu
thức (2.1) và (2.2).
Theo các quy định trên, việc quy đổi được thực hiện theo biểu thức sau:
k

N=

P

C1.C2 .ni .( I ) 4,4
∑
Ptt
i =1

(2.1)

Trong đó:
N là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán sẽ thông
qua đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên cả 2 chiều (trục/ngày đêm);
ni là số lần tác dụng của loại tải trọng trục i có trọng lượng trục p i cần được quy đổi về
tải trọng trục tính toán Ptt (trục tiêu chuẩn hoặc trục nặng nhất). Trong tính toán quy đổi thường
lấy ni bằng số lần của mỗi loại xe i sẽ thông qua mặt cắt ngang điển hình của đoạn đường thiết
kế trong một ngày đêm cho cả 2 chiều xe chạy tại thời điểm thiết kế;
C1 là hệ số số trục được xác định theo biểu thức (2-2):
C1=1+1,2 (m-1);
(2-2)
Với m là số trục của cụm trục i


C2 là hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong 1 cụm bánh: 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 2 bánh (cụm bánh đôi).
Bảng số liệu tải trọng trục xe
Trọng lượng
trục
Pi (KN)
Trục
Trục
trước
sau
18
18

Loại xe

Xe con

Số trục
sau

Số bánh của mỗi
cụm bánh ở trục
sau

Khoảng cách
giữa các trục
sau (m)

Lượng xe
ni

xe
( /ngàyđêm)

1

Cụm bánh đơn

< 3.0

153

Xe bus

56

95.8

1

Cụm bánh đôi

< 3.0

102

Xe tải nhẹ

18

56

1

Cụm bánh đôi

< 3.0

86.7

Xe tải trung

25.8

69.6

1

Cụm bánh đôi

< 3.0

86.7

Xe tải nặng 1

48.2

100

1

Cụm bánh đôi

< 3.0

30.6

Xe tải nặng 2

45.2

94.2

2

Cụm bánh đôi

< 3.0

25.5

Xe tải nặng 3

23.1

73.2

2

Cụm bánh đôi

> 3.0

25.5

Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN

Loại xe
Xe con

Xe bus

Xe tải nhẹ

Pi
(kN)

C1

C2

ni

Trục trước

18

x

x

153

-

Trục sau

18

x

x

153

-

Trục trước

26.4

1

6.4

102

2

Trục sau

45.2

1

Trục trước

18

x

6.4

86.7

-

Trục sau

56

1

1

86.7

7

1

102

4,4

 P 
C1.C2 .ni .  i ÷
 100 

3


Xe tải trung

Xe tải nặng 1

Xe tải nặng 2

Xe tải nặng 3

Tổng

Trục trước

25.8

1

6.4

86.7

2

Trục sau

69.6

1

1

86.7

18

Trục trước

48.2

1

6.4

30.6

8

Trục sau

100

1

1

30.6

31

Trục trước

45.2

1

6.4

25.5

5

Trục sau

94.2

2.2

1

25.5

43

Trục trước

23.1

1

6.4

25.5

-

Trục sau 1

73.2

1

1

25.5

7

Trục sau 2

73.2

1

1

25.5

7
133 (trục/ngđ)

 Kết quả tính được N =133 trục xe tiêu chuẩn/ ngày đêm
Ghi chú: * Vì tải trọng trục dưới 25 kN không xét đến khi quy đổi.

3. 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 đã được quy đổi về trục xe tính toán tiêu chuẩn
(hoặc trục xe nặng nhất tính toán) sẽ thông qua mặt cắt ngang đoạn đường thiết kế trong một
ngày đêm trên làn xe chịu đựng lớn nhất vào thời kỳ bất lợi nhất ở cuối thời hạn thiết kế quy
định tuỳ thuộc loại tầng mặt dự kiến lựa chọn cho kết cấu áo đường.
Xác định Ntt theo biểu thức (2-3):
Ntt = Ntk . fl (trục/làn.ngày đêm);
(2-3)
Trong đó:
Ntk: là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán trong một
ngày đêm trên cả 2 chiều xe chạy ở năm cuối của thời hạn thiết kế. Trị số N tk được xác định
theo biểu thức (2-1) nhưng ni của mỗi loại tải trọng trục i đều được lấy số liệu ở năm cuối của
thời hạn thiết kế và được lấy bằng số trục i trung bình ngày đêm trong khoảng thời gian mùa
mưa hoặc trung bình ngày đêm trong cả năm (nếu n i trung bình cả năm lớn hơn ni trung bình
trong mùa mưa) ;
fl: là hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe được xác định như sau :

=0,55;

Trên phần xe chạy chỉ có 1 làn xe thì lấy f l = 1,0;
Trên phần xe chạy có 2 làn xe hoặc 3 làn nhưng không có dải phân cách thì lấy f l

Trên phần xe chạy có 4 làn xe và có dải phân cách giữa thì lấy f l =0,35;
Trên phần xe chạy có 6 làn xe trở lên và có dải phân cách giữa thì lấy f l=0,3;
Ở các chỗ nút giao nhau và chỗ vào nút, kết cấu áo đường trong phạm vi chuyển
làn phải được tính với hệ số f l = 0,5 của tổng số trục xe quy đổi sẽ qua nút.
 Vì đường thiết kế có 2 làn xe và không có dải phân cách giữa nên :

→

fl = 0,55
Vậy N = 133x 0,55 =73 (trục/làn.ngày đêm)

+ Số trục xe quy đổi / làn/ ngày đêm trong năm tương lai là
Nt = N.(1+q)t-1 = 73*(1+0,07)15-1 = 188 (trục/làn.ngày đêm)
4. Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế :

Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế Ne tức là tính theo biểu thức sau:
[(1 + q)t − 1]
Ne =
.365.Nt
q(1 + q)t −1
Trong đó:
Nt là số trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm được dự báo của năm cuối của thời
hạn thiết kế (trục/ngày đêm)

q là tỉ lệ tăng trưởng lượng giao thông trung bình năm, q=7%
t là thời hạn thiết kế, t=15 năm
Ne = 365.188= 0.67.106 trục xe / ngày đêm
Với fl là hệ số phân phối số trục tính toán trên mỗi làn xe, ở đây đường có 2 làn xe thì theo mục
3.3.2 fl=0,55
+Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trên một làn xe là:
Nett=fl.Ne = 0,55x0,67.106 = 0,369. 106 (trục xe/ ngày đêm. làn)
+ vận tốc thiết kế là 60 Km/h
 Chọn loại mặt đường là cấp cao A2


III.

XÁC ĐỊNH MÔĐUN ĐÀN HỒI YÊU CẦU:
Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu được xác định theo bảng sau tuỳ thuộc số trục xe tính

toán Ntt xác định theo biểu thức trên và tuỳ thuộc loại tầng mặt của kết cấu áo đường
thiết kế. Số trục xe tính toán đối với áo lề có gia cố phải tuân theo quy định .
Bảng Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu (bảng 3.4 – TCN 211-06)
Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc (MPa), tương ứng với số
Loại tải trọng
Loại tầng
trục xe tính toán (xe/ngày đêm/làn)
trục tiêu
100 200 500 700
mặt
10 20 50 100 200 500
chuẩn
0
0

0
0
Cấp cao A1
133 147 160 178 192 207 224 235
10
Cấp cao A2
91 110 122 135 153
Cấp thấp B1
64 82 94
Cấp cao A1
127 146 161 173 190 204 218 235 253
12
Cấp cao A2
90 103 120 133 146 163
Cấp thấp B1
79 98 111
Với Ntt = 188 trục /làn.ngày đêm

→

loại tầng mặt lựa chọn là cấp cao A2, ta tra

được Eyc = 147 MPa > 100 MPa (trị số tối thiểu của môđun đàn hồi yêu cầu quy định
trong bảng 3-5, TCN 211-06)

→

chọn Eyc = 133.4 MPa.

IV. CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG:

Phương án : (Lớp kết cấu từ dưới lên)
- Lớp 4: Đất nền á cát a=0.66,k =0.95
- Lớp 3: Cát gia cố XM dày 18 cm
- Lớp 2: Cấp phối đá dăm loại I dày 16 (cm)
- Lớp 1: BTN chặt loại II có láng nhựa ở trên 6 ( cm)


KET CAU MAậT ẹệễỉNG
BTN cht loi II 6cm
Cp phi ỏ dm loi I dy 16

Cỏt gia c xi mng dy 18 cm,

Nn t ỏ cỏtNờn đất

BNG CC THễNG S CA VT LIU
L
p

Tờn vt liu (Lp
kt cu t di
lờn)

1

t nn ỏ cỏt

2

Cỏt gia c xi
mng
Cp phi ỏ dm
loi I

3
4

BTN cht loi II

B dy
lp (cm)

Mụ un n hi E
(MPa)
Tớnh
Tớnh trt
vừng

-

42

42

18

280

280

16

300

300

6

350

250

C
(MPa)

0.018



()

26

Vi t nn l t ỏ cỏt cú mụ un n hi E = 42 MPa, lc dớnh C = 0,018 MPa, gúc ni ma
sỏt trong



= 260.

1 Kim tra kt cu ỏo ng theo tiờu chun vừng n hi:

Chuyn h nhiu lp v h 2 lp bng cỏch i cỏc lp kt cu ỏo ng ln lt 2 lp mt
t di lờn theo cụng thc ng Hu :


2

E

1

E

0

3

3

2

E

h

3

E

h

3

tb1

E

E

0

H

h

1

E

H

1

h

E

tb

E

0

Trong đó:
3

 1 + k.t1/3 
Etb1 = E1 
÷
 1+ k 

Kết quả tính toán để tính mô dung đàn hồi trung bình
Lớp kết cấu
Ei
t=
hi
(MPa)
(cm)

k=

Htb
(cm)

Etb’
(Mpa)

18

280

Cát gia cố xi măng

280

Cấp phối đá dăm loại
I

300

1.07

16

0.89

34

289

BTN loại II

350

1.21

6

0.18

40

297.89

Xét đến hệ số điều chỉnh

18

H
β= f ÷
D

Với = = 1.212

Bảng Hệ số điều chỉnh β (bảng 3.6 – TCVN 4054-2005)
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

Tra Bảng được β =1,132 Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày
50 cm có mô đun đàn hồi trung bình :


Etbdc

= β.Etb’= 1,132 x 297.89= 337.21(Mpa)

Tính Ech của cả kết cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1
= = 1.212
==0,125

Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ Hình 3-1 được = 0,49
Vậy Ech= 337.21 x 0,49 = 165.23 Mpa
Nghiệm lại điều kiện phải có:
Ech ≥

K dv
cd .E yc

Đường cấp IV, 2 làn xe nên chọn độ tin cậy thiết kế là 0,9 (theo bảng 3–3 tiêu chuẩn 21106)
Do vậy, theo Bảng 3.2 xác định được:
K cddv
K cddv

=1,1

.Eyc=1,1 x 133.4= 146.7 MPa

Kết quả nghiệm toán:
K dv
cd .E yc

Ech= 165.23 MPa >

= 146.7 MPa

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.
2 Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền

đất

a) Tính Etb của cả 4 lớp kết cấu:
Việc đổi tầng về hệ 2 lớp được thực hiện tương tự như trên
Kết quả tính toán để tìm Etb
Lớp kết cấu

Ei (MPa)

Cát gia cố xi măng

280

t=

hi
(cm)

18

k=

Htb
(cm)

18

Etb’
(Mpa)

280

Cấp phối đá dăm loại I

300

1.07

16

0.89

34 289.11

Bê tông nhựa loại II

250

0.86

6

0.18

40 282.67

Xét đến hệ số điều chỉnh

H
β=f ÷
D

Với = = 1,21

Bảng Hệ số điều chỉnh β (bảng 3.6 – TCVN 4054-2005)
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

Tra Bảng được β =1,132. Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày
46 cm có mô đun đàn hồi trung bình :
Etbdc

= β.Etb’= 1,132 x 282.67= 319.98 (MpaXác định ứng suất cắt

τ ax

+ Hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất
:
= = 1,21; = = = 7.62
ϕ
Theo toán đồ Hình 3-2, với góc nội ma sát của đất nền = 26o ta tra được:

τ ax
p

= 0,023
Áp lực trên mặt đường của bánh xe tiêu chuẩn tính toán p = 0,6 MPa

τ ax

= 0,023x0,6 = 0,0138MPa
- Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây

ra trong nền đất

τ av

:

τ av

Tra toán đồ Hình 3-4 ta được
= - 0,0012MPa
- Xác định trị số Ctt theo công thức:
Ctt= C. k1.k2.k3
Trong đó:
C: lực dính của đất nền = 0,018(MPa);
K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu
tải trọng động và gây dao động. Với kết cấu nền áo đường phần xe chạy thì lấy K 1=0,6


K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu; các yếu tố
này gây ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn, do vậy K2 được xác định tuỳ thuộc
số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng trong 1 ngày đêm như ở Bảng sau:
Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính toán
Số trục xe tính toán
Dưới Dướ Dướ Trên
(trục/ngày đêm/làn)
100
i
i
500
1000 5000 0

Hệ số K2
1,0
0,8
0,65 0,6
→

Theo tính toán ở trên thì số trục xe tính toán = 415 (trục/ngày đêm/làn)
K2 = 0,8
K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dính trong điều
kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử. Cụ thể trị số K 3 được xác định tuỳ
thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường như dưới đây:
- Đối với các loại đất dính (sét, á sét, á cát …) K3 = 1,5;
- Đối với các loại đất cát nhỏ
K3 = 3,0;
- Đối với các loại đất cát trung
K3 = 6,0;
- Đối với các loại đất cát thô
K3 = 7,0.
→

Vì nền đất là á cát
K3 = 1,5
Vậy Ctt = 0,018 x 0,6 x 0,8 x 1,5 = 0,01296 MPa
Kiểm toán lại điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất
Với đường cấp IV, độ tin cậy bằng 0,9 do vậy theo Bảng 3-7

τ ax

và

τ av

k cdtr

= 0,94 và với các trị số

tính được ở trên ta có:

τ ax

C tt
K cdtr

+

τ av

= 0,0138 - 0,0012 = 0,0126MPa

== 0,0135MPa
Ctt
> τ ax + τ av
tr
→ K cd

Kết quả kiểm toán cho thấy 0,0135 > 0,0126
 Điều kiện chịu cắt trượt trong nền đất được bảo đảm.
3. Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong

các lớp bê tông nhựa

* Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức:
σ ku = σ ku . p.kb
Trong đó: