ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

CHƯƠNG 1
GIẢI PHÁP THIẾT KẾ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC TALUY NỀN ĐƯỜNG
1. Tổng quan về các dạng phá hoại của mái dốc nền đường:
Căn cứ vào phương thức dịch chuyển của đất đá trên sườn dốc hoặc mái dốc, nền
đường trên sườn dốc có thể bị phá hoại theo các hình thức dưới đây:
1.1. Sụt lở:
Là hiện tượng đất đá trên sườn dốc hoặc trên mái dốc chuyển động về phía dưới không
theo một mặt tựa nào rõ rệt và không duy trì nguyên khối (Hình).

1.2. Trượt:
Là hiện tượng di chuyển của khối đất đá theo một mặt trượt nào đó thuận theo hướng
dốc của địa hình. Trong quá trình trượt, khối đất đá cơ bản không bị xáo trộn. Có 3 dạng
trượt sau:
 Trượt theo mặt phẳng:

 Trượt theo vòng cung đơn giản:
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 1


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

 Trượt theo vòng cung phức tạp:

1.3. Trượt dòng:
Là bản thân khối trượt bị xáo động và di chuyển một phần hay toàn bộ như một chất
lỏng. Trượt dòng thường xảy ra trong đất yếu bão hoà nước khi áp lực lỗ rỗng tăng đủ để
làm mất toàn bộ độ bền chống cắt. Mặt trượt thực hầu như không có hay chỉ biểu hiện từng
lúc (Hình 5).

2. Các phương pháp đánh giá ổn định mái dốc taluy nền đường:
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 2


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

2.1. Phương pháp phân mảnh cổ điển đối với mặt trượt trụ tròn:
Phương pháp mặt trượt trụ tròn được ứng dụng để tính toán ổn định mái dốc khi: Mái
dốc đồng nhất, cấu tạo từ đất dính với giả thiết khi mất ổn định mái dốc sẽ trượt theo mặt
trượt trụ tròn hoặc gần giống trụ tròn.
 Phương pháp Fellenius (1926):
Fellenius đưa ra giả thiết: Khi trượt, cả khối trượt sẽ cùng trượt một lúc. Do đó, giữa các
mảnh không có lực ngang tác dụng lên nhau, trạng thái giới hạn chỉ xảy ra trên mặt trượt.

Hệ số ổn định K được xác định bởi công thức:

in

K

�Mi giu

i 1
in

�M
i 1

in



i truot

�P cos  tg
i 1
in

i

i

�P sin 
i 1

i

i

i

 Ci li

 Wi

Zi
R

Trong đó:
li
: chiều dài của phần đất trên đoạn mặt trượt thuộc phạm vi mảnh thứ i
ci
: lực dính của phần đất trên đoạn mặt trượt thuộc phạm vi mảnh thứ i
tangφi : hệ số ma sát của phần đất trên đáy mặt trượt thuộc phạm vi mảnh thứ i
Wi = (0.1 ÷ 0.2).Pi : tuỳ theo ý nghĩa quan trọng của công trình khi thiết kế phải xác định
lực động đất này theo “ Quy chuẩn Xây dựng “ hoặc theo Tiêu chuẩn ngành (22TCN –
221 – 95). Ta cũng có căn cứ thêm vào tiêu chuẩn 22TCN-262-2000 để xác định chính
xác hơn.
 Phương pháp Bishop (1955):
Phương pháp Bishop tính toán tương tự như phương pháp Fellenius, chỉ khác là ở mỗi
mảnh trượt Bishop có xét thêm lực đẩy ngang Ei 1 và Ei 1 tác dụng từ 2 phía của mảnh
trượt (không quan tâm đến vị trí của điểm đặt của các lực này).
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 3


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Nhằm đơn giản hoá, Bishop đã giả thiết các lực: E i+1 = Ei-1 và khi ở trạng thái cân bằng
thì:
m

 E

i

i 1

m

  Ei 1  Ei  1  0
1 1

Hệ số ổn định K được tính toán theo công thức:
n
n
�
�
Pi tgi


c
l
mi
M
�
i
i
�
�
�
i giu
cos

1
i
�
K  n1
 n �
Z �
�
M i truot
Pi sin  i  Wi i �
�
�
�
R�
1
1 �
Với:
1

� 1
�
mi  �
1
tgi tg i �
� K
�
Theo công thức trên chúng ta có thể tính được hệ số ổn định của taluy ứng với một mặt
trượt tròn đã cho theo phương pháp Bishop.
2.2. Lựa chọn phương pháp đánh giá ổn định nền đường:
Việc lựa chọn phương pháp để đánh giá độ ổn định của nền đường phụ thuộc vào mức
độ quan trọng của đường, phụ thuộc vào địa hình thiên nhiên và phụ thuộc vào địa chất của
nền đường. Trên thực tế thường sử dụng phương pháp phân mảnh cổ điển để nghiệm toán
mức độ ổn định cơ học và thiết kế độ dốc mái taluy. Phương pháp này do W.Fellenius người
Thụy Điển đề xuất năm 1926 với các giả thiết cụ thể:
- Khối đất trên taluy khi mất ổn định sẽ trượt theo mặt trượt hình trụ tròn.
- Cả khối trượt sẽ cùng trượt 1 lúc do đó giữa các mảnh không có lực ngang tác dụng
lên nhau (không xô đẩy, cản trở nhau).
- Trạng thái giới hạn chỉ xảy ra trên mặt trượt.
Theo kinh nghiệm phương pháp phân mảnh cổ điển tương đối phù hợp với trường hợp taluy
đất dính (c>0). Ngoài ra đây là phương pháp cơ bản vì nó có thể dùng trong mọi trường hợp
đất không đồng nhất, trường hợp mái taluy có độ dốc cấu tạo thay đổi, trường hợp đánh giá
ổn định một sườn dốc tự nhiên.
Để xét đến thực tế các khối trượt có tác dụng lên nhau Bishop (1955) đã thêm các lực đẩy
ngang Ei+1 và Ei-1 tác dụng từ 2 phía của mảnh trượt không quan tâm đến vị trí điểm đặt của
lực ngang đó.
Phương pháp Bishop chính xác hơn phương pháp phân mảnh cổ điển của Fellenius. Phương
pháp này cũng cho kết quả phù hợp với thực tế, là phương pháp đơn giản cho việc tính toán
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM

SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 4


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

bằng thủ công. Đây cũng là phương pháp được kiến nghị kiểm toán mặt trượt trong
22TCN262 – 2000.
 Lựa chọn phương pháp Fellenius để kiểm toán ổn định mái taluy trong đồ án thiết kế
này.
3. Trình tự tính toán theo phương pháp Fellenius:
 Bước 1: Quy đổi tải trọng xe về tải trọng đất đắp Hx.
Tải trọng xe cộ được xem là tải trọng của số xe nặng tối đa cùng 1 lúc có thể đỗ kín
khắp bề rộng nền đường phân bố trên 1m bề dài đường tải trọng này được quy đổi tương
đương thành 1 lớp đất đắp có chiều cao Hx được xác định trong công thức sao:

Trong đó:
G - Trọng lượng 1 xe (Tấn).
n - Số xe tối đa có thể xếp được trong phạm vi bề rộng nền đường (như sơ đồ xếp
xe ở hình sau).
 - Dung trọng đất đắp nền đường (T/m3).
l - Phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc (m).
Có thể lấy l = 4,2m với xe G = 13 Tấn, lấy l = 6,6m với xe G = 30 Tấn, lấy l =
4,5m với xe xích G = 80 Tấn.

B là bề rộng phân bố ngang của các xe (mét) được xác định như ở sơ đồ hình trên

theo công thức sau :

Trong đó:
b= 1,8m với các loại ôtô, b = 2,7m với xe xích;
d là khoảng cách ngang tối thiểu giữa các xe (thường lấy d = 1,3m);
e bề rộng lốp đôi hoặc vệt bánh xích (thường lấy e = 0,5-0,8m);
n được chọn tối đa nhưng phải đảm bảo B tính được theo công thức trên
vẫn phải nhỏ hơn bề rộng nền đường.
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 5


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Như vậy khi tính toán có xét đến tải trọng xe cộ thì tải trọng đắp xem như được
cao them một trị số hx.
 Bước 2: Xác định đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm
Dựa theo kinh nghiệm nghiệm toán ổn định vô số các mái taluy người ta đã tổng kết
một số cách tìm ra vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất nhằm giảm thời gian mò mẫm
trong quá trình tìm Kmin.

Đối với nền đắp các giá trị α và β tra trong Bảng 8 – 9 Sách Thiết kế đường ôtô tập 2.

Đối với nền đắp các giá trị α, β và γ tra trong Bảng 8 – 10 Sách Thiết kế đường ôtô
tập 2.

 Bước 3 : Chọn ra 1 số tâm trượt trên đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm. Với mỗi
tâm trượt cần tìm ra trị số Kmin của tâm trượt đó. Với các tâm trượt khác nhau sẽ tìm
ra được các trị số Kmin khác nhau. Cách xác định K như sau:
o Chia nhỏ khối trượt thành các khối trượt

GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 6


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

o Dùng thước,đo độ hoặc có thể dùng Autocad để tính toán các thông số hình học.
o Thay các thông số hình học và địa chất vào công thức:
in

K

�Mi giu

i 1
in

�Mi truot

n



� Ni .tan i

i 1

1

 c i li 

n

Z �
�
Ti  Wi i �
�
�
R�
1 �

n



�(P cos  .tg
i

i

i

 c ili )

1

n

�(P sin 
i

1

i

Wi

Zi
)
R

Nếu đất đồng nhất thì chỉ tiêu cơ lí của đất ci, φi và Δi là như ở mọi mảnh i và ta có :
in

K

tg  (�Pi cos i )  cL
in

i 1

Z
(Pi sin  i Wi i )
�
R
i 1

        (*)

(với L là chiều dài cung trượt của cả khối trượt)
o Tìm K của các mặt trượt rồi xác đinh Kmin của các tâm trượt đó. Thường chỉ cần
chọn 3 đến 5 điểm trên đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm làm tâm trượt và từ
công thức trên ta xác định được các hệ số K min. Sau khi đã tìm được các Kmin của
mỗi tâm trượt ta biểu diễn chúng như hình vẽ dưới để tìm được Kmin nhỏ nhất.

 Sau khi có hệ số ổn định Kmin phải lớn hơn 1,2 theo phương pháp Fellenuius thì
thoả mãn mái dốc ổn định.
Ở đồ án này tính toán với 3 mặt trượt ứng với 3 tậm trượt.
Kết quả tính toán như sau:
Tâm O1:
R1 = 14.915m
 K1 = 2.823 (Xem phụ lục I trang 1).
Tâm O2:
R2 = 16.337m
 K2 = 3.646 (Xem phụ lục I trang 2).
Tâm O3:
R3 = 17.205m
 K3 = 3.495 (Xem phụ lục I trang 3).

Kmin = 2.823 > [K] = 1.2 . Nền đắp ổn định trượt.

Các mặt trượt tính toán được trình bày ở phụ lục II.
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 7


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

4. Ví dụ tính toán 1 mặt trượt.
Tính chiều cao quy đổi tải trọng xe về tải trọng đất đắp là:
Trong bài toán này ta chọn được 3 xe xếp kín trên bề rộng nền đường với sơ đồ xếp
như sau:

Vậy ta tính theo công thức được:
B = 3×1.8 + (3 - 1) ×1.3 + 0.5 = 8.5 m
Chiều cao Hx quy đổi là:
Hx= (13×3)/(1.7×8.5×4.2) = 0.642 m
Chọn mặt trượt tâm O1 bán kính R1= 14.915m, mặt cắt đi qua điểm 1/2 bề rộng
nền đường.

Chọn phân tố thứ 3 có:
+ Sđắp = 6.443 (m2)
+ Snền = 0 (m2);
3 = 40˚;
+ a3 = 2 (m).
Tính toán:

+ Trọng lượng khối trượt là:
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 8


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

P= Sđắp × đắp + Snền × nền = 106.303 (kN).
+ Chiều dài đường trượt là:
L = a3/cos = 2/cos(40˚) = 2.69 (m).
+ Lực gây trượt là:
P×sin = 106.303 × sin(40˚) = 71.101 (kN).
+ Lực giữ là:
P×cos×tg + c3×L3
=106.303×cos (40˚) ×tg (26˚)+40×2.69 =146.135 (kN).

CHƯƠNG 2
CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG
1. Quy trình, quy phạm áp dụng để thiết kế
+ Thiết kế đường ô tô tập 2[2].
+ Áo đường mềm - các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế: 22 TCN 211 - 06 [3].
2. Thiết kế các phương án kết cấu áo đường
Mặt đường là bộ phận trực tiếp chịu sự phá hoại thường xuyên của các phương tiện
giao thông và các yếu tố của môi trường tự nhiên, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng
vận hành và khai thác của đường cũng như giá thành xây dựng công trình.

Yêu cầu đối với áo đường:
Đối với đường cấp IV vùng đồi thấp, tốc độ thiết kế V=60 Km/h:
- Độ nhám: Lớp trên cùng phải có một lớp tạo nhám để đảm bảo chiều sâu rắc cát
trung bình Htb (mm) đạt tiêu chuẩn quy định theo Bảng 28[1].
Bảng 2.1: Yêu cầu về độ nhám của mặt đường
Tốc độ thiết kế Vtk (Km/h)

Chiều sâu rắc cát trung bình
Htb (mm)

Đặc trưng độ nhám bề mặt

60 �V < 80

0,35 �Htb < 0,45

Nhẵn

- Độ bằng phẳng: phải đảm bảo đủ thông qua chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI (mm/Km)
được quy định ở Bảng 29 [1].
Bảng 2.2: Yêu cầu về độ bằng phẳng của mặt đường theo chỉ số IRI
Tốc độ thiết kế Vtk (Km/h)

Chỉ số IRI yêu cầu (đường xây dựng mới)

60

 2,5

Độ bằng phẳng cũng được đánh giá bằng thước dài 3,0 m theo 22TCN16-79. Đối với

mặt đường cấp cao A1: 70% số khe hở phải dưới 5 mm và 30% số khe hở còn lại phải dưới
7 mm.
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 9


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Tính toán kết cấu áo đường mềm theo 22 TCN 221-06.
Sử dụng đơn giá xây dựng cơ bản tỉnh Hà Tĩnh quý II năm 2015.
2.1. Xác định các số liệu phục vụ tính toán
2.1.1. Tải trọng
a. Tải trọng tính toán
+ Tải trọng trục tiêu chuẩn 100kN.
+ Áp lực tính toán lên mặt đường p= 0,6 MPa.
+ Đường kính vệt bánh xe D= 33cm.
Các số liệu tính toán:
- Lưu lượng xe năm thứ 15 là 1370 xe/ngđ.
Trong đó:
Xe con

: 45%.

Xe tải nhẹ

: 20% (trục trước 18 kN, trục sau 56 kN, bánh đôi).

Xe tải vừa

: 30% (trục trước 25,8 kN, trục sau 69,6 kN, bánh đôi).

Xe tải nặng

: 5% (trục trước 48,2 kN, trục sau 100 kN, bánh đôi).

- Hệ số tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm : q = 6%.
- Đặc trưng của các loại xe thiết kế chỉ xét đến các trục có trọng lượng trục từ 25 kN
trở lên, nên ta chỉ xét tới các loại xe tải trong thành phần dòng xe.
Bảng 2.3: Sự phân bổ tải trọng lên các trục của các loại xe tải
Loại xe

Ptrục trước
(kN)

Ptrục sau
(kN)

Số
trục
sau

Số bánh của mỗi
cụm bánh ở trục
sau

K/c giữa
các trục
sau (m)

Tải nhẹ

18

56

1

Cụm bánh đôi

-

Tải trung

25,8

69,6

1

Cụm bánh đôi

-

Tải nặng

48,2

100

1

Cụm bánh đôi

-

b. Tính toán lưu lượng xe
Công thức tính lưu lượng theo thời gian: Nt = N0.(1+q)t (xe/ngày đêm).
Lưu lượng xe năm thứ nhất (N0) :
N15 = N0 (1+q)15  N0 =

1370
= 572 xe/ngđ.
(1  0,06)15

Bảng 2.4 : Lưu lượng xe các năm
Năm

0

5

10

15

Nt (xe/ngđ)

572

766

1024

1370

Số xe con

257

345

461

617

Số xe tải nhẹ

114

154

205

274

GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 10


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Số xe tải trung

172

230

308

411

Số xe tải nặng

29

39

52

69

c. Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100 kN
Việc tính toán quy đổi được thực hiện theo biểu thức (3.1) [3]
k

N  C1 .C 2 .n i .(
i 1

P1 4.4
) (trục tiêu chuẩn/ ngày đêm).
Ptt

Trong đó:
ni- là lưu lượng loại xe thứ i thông qua mặt cắt ngang điển hình của đoạn đường thiết
kế trong một ngày đêm cho cả 2 chiều xe chạy.
C1- hệ số trục được xác định theo biểu thức sau :
C1= 1 + 1,2(m-1)
Với m - số trục của cụm trục i (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).
Bất kể xe gì khi khoảng cách giữa các trục ≥ 3,0m thì việc quy đổi 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
công thức trên.
C2- hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong 1 cụm bánh, với cụm bánh chỉ có 1
bánh lấy C2 = 6,4; với các cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm 2 bánh) thì lấy C2 = 1,0;
với cụm bánh có 4 bánh lấy C2 = 0,38.
Các xe tính toán có trục trước có 1 bánh, trục sau có cụm bánh đôi.
Bảng 2.5: Bảng tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100KN năm thứ 15
Loại xe

Tải nhẹ
Tải trung
Tải nặng

Pi (kN)

C1

C2

ni

N15

Trục trước

18

1

6,4

274

Không quy đổi

Trục sau

56

1

1

274

22

Trục trước

25,8

1

6,4

411

7

Trục sau

69,6

1

1

411

84

Trục trước

48,2

1

6,4

69

18

Trục sau

100

1

1

69

69

Tổng cộng

200

Kết quả tính được Ntk = 200 (trục xe tiêu chuẩn/ngày đêm).
d. Số trục xe tính toán trên một làn xe
Xác định theo biểu thức:
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 11


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Ntt = Ntk  fL (trục / làn.ngày đêm).
Trong đó:
fL là hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe. Với đường cấp IV trên phần
xe chạy có 2 làn xe, không có dải phân cách thì lấy fL= 0,55.
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 cuối năm cuối của thời hạn thiết kế.
 Ntk = N15 = 200 (trục xe tiêu chuẩn / ngày đêm).
Vậy Ntt = 2000,55 = 110 (trục/ làn.ngđ).
Tương tự tính toán cho các năm thứ 5, kết quả cho trong bảng 2.6:
Bảng 2.6: Tính toán số trục xe tính toán trên 1 làn cho các năm
Năm

Ntk

Ntt

5

114

63

15

200

110

e.Tính số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong thời hạn tính toán 15 năm
Tỷ lệ tăng xe tải hàng năm là q= 0,06 ta tính Ne theo biểu thức (A-3) [3].
Ne 

 Ne =

(1  q) t  1
365 N t
q (1  q) t  1

(1  0,06)15  1
365 110 = 0,414106 (trục tiêu chuẩn/làn).
0,06 (1  0,06)14

+ Cấp thiết kế của đường là cấp IV đồi thấp, Vtk = 60Km/h.
+ Thời hạn thiết kế là 15 năm.
+ Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trên một làn xe trong thời hạn thiết kế là 0,414106
(trục xe tiêu chuẩn/làn).

Dựa vào bảng 2-1 [3] và xét về mức độ quan trọng của tuyến đường với năm thiết kế
là năm thứ 15 nên chọn kết cấu mặt đường cấp cao A1.
+ Bê tông nhựa chặt AC 9,5 làm lớp mặt trên.
+ Bê tông nhựa chặt AC 12,5 làm lớp mặt dưới.
f. Bề dày tối thiểu của tầng mặt cấp cao A1
Dự kiến tầng mặt cấp cao A1 đặt trên lớp móng là cấp phối đá dăm loại I thì tổng bề
dày tầng mặt lấy theo bảng 2-2 [3]
Do tổng số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong 15 năm trên 1 làn xe:
Ne= 0,414106 > 0,1106 nên bề dày tối thiểu của 2 lớp bê tông nhựa là 7cm.
2.1.2. Đất nền
Theo kết quả khảo sát, đất nền là loại đất á sét, có loại hình chế độ thủy nhiệt và điều
kiện gây ẩm loại II. Các tính chất cơ lý và chế độ thủy nhiệt của loại đất này sau khi được
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 12


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

đầm lèn với độ ẩm tốt nhất và đạt được độ chặt yêu cầu đối với nền đường. Các đặc trưng
cơ bản của nền đất như sau:
Bảng 2.7: Bảng thông số đặc trưng của nền đất
Loại đất

Độ chặt

Độ ẩm tương
W
đối a=
Wnh

Á sét

0,98

0,6

(MPa)

Lực dính
C(MPa)

Góc ma sát 
(độ)

42

0,032

24

E

2.1.3. Vật liệu
Để phù hợp với cấp đường đã chọn và nguồn nguyên liệu của địa phương cũng như
trình độ thi công của nhà thầu ta có thể dùng một số vật liệu làm áo đường có các đặc trưng

tính toán như sau:
Bảng 2.8:Bảng các đặc trưng của kết cấu áo đường
E (MPa)

Ru

c



(MPa)

(độ)

0,032

24

Tính
độ
võng

Tính về
trượt

Tính kéo
uốn

(MPa)

Bêtông nhựa AC 9,5

280

200

1200

1,6

Bêtông nhựa AC 12,5

350

250

1600

2,0

Cấp phối đá dăm loại I

300

300

300

Cấp phối đá dăm loại II

250

250

250

Cấp phối sỏi đồi

200

200

200

Đất nền á sét

42

42

42

Vật liệu

Tính toán sử dụng đơn giá xây dựng cơ bản tỉnh Hà Tĩnh quý II năm 2015.
2.2. Thiết kế kết cấu áo đường
Nhận thấy trong những năm đầu khi đưa đường vào khai thác, lưu lượng xe chạy
chưa đáng kể. Tuy nhiên xét về mức độ quan trọng của tuyến đường và chi phí xây dựng ta
đưa ra các phương án thiết kế kết cấu áo đường cho phù hợp.
Kiến nghị: Đưa ra hai phương án thiết kế kết cấu áo đường:

- Phương án 1: Do mức độ quan trọng của tuyến đường nên chọn giải pháp đầu tư
tập trung, dùng mặt đường cấp cao A1.
- Phương án 2: Chọn giải pháp phân kỳ đầu tư. Trong những năm đầu khi lưu lượng
xe chưa lớn nên chọn mặt đường cấp A2, những năm sau khi lưu lượng xe đã lớn thì làm
thêm tầng mặt cấp cao A1.
2.2.1. Xác định môđun đàn hồi yêu cầu theo số trục xe tính toán
Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu đựơc xác định theo bảng 3-4 và bảng 3-5 [3], tuỳ
thuộc vào Ntt và tuỳ thuộc vào tầng mặt của kết cấu áo đường thiết kế.
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 13


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Bảng 2.9: Xác định môđun đàn hồi ứng với từng giai đoạn
Cấp đường

Năm
TT

Loại
mặt

Số trục xe

Eyc

Emin

tt
E yc
=max{Eyc,Emin}

xe/ngđ.làn

MPa

MPa

MPa

IV

5

A2

63

113,12

100

113,12

IV

15

A1

110

148,30

130

148,30

2.2.2. Phương án đầu tư tập trung (15 năm)
a. Dự kiến kết cấu áo đường
Tầng mặt gồm hai lớp bêtông nhựa AC9,5 và AC12,5 là hai lớp đắt tiền, nên khi thiết
kế nếu quá dày sẽ không kinh tế. Vì vậy, ta cố định chiều dày của các lớp bêtông nhựa theo
bề dày tối thiểu đảm bảo cấu tạo, cường độ và thi công rồi thay đổi và tính toán chiều dày
các lớp dưới. Tổng bề dày tối thiểu của tầng mặt phải tuân thủ quy định trong 2.2.9 (TCVN
4054-2005) Theo tổng số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong 15 năm trên 1 làn xe Ne=
0,414106 thì tổng bề dày tối thiểu 2 lớp bê tông nhựa phải là 7cm. Chọn phương án tổng bề
dày tầng mặt là 7cm, trong đó lớp bêtông nhựa AC 9,5 phía trên dày 3cm và lớp bêtông
nhựa AC12,5 phía dưới dày 4cm :
Phương án 1:Chọn móng trên bằng cấp phối đá dăm loại I và móng dưới bằng cấp
phối đá dăm loại II. Tầng mặt bằng 2 lớp bê tông nhựa chặt loại 1 có tổng bề dày là 7cm.
Phương án 2:Chọn móng trên bằng cấp phối đá dăm loại I và móng dưới bằng cấp
phối sỏi đồi. Tầng mặt bằng 2 lớp bê tông nhựa chặt loại I, bề dày là 9cm.
Đề ra các giải pháp thiết kế kết cấu áo đường rồi so sánh môđun đàn hồi chung của
cả kết cấu áo đường với môđun đàn hồi yêu cầu và so sánh chi phí xây dựng ban đầu giữa

các giải pháp. Từ đó chọn ra giải pháp rẻ nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu đề ra.
b. Mô đun chung của kết cấu áo đường
Điều kiện tính toán :
Theo tiêu chuẩn 22 TCN211-06 kết cấu áo đường được xem là đủ cường độ khi trị
số mô đun đàn hồi chung của cả kết cầu nền áo đường Ech lớn hơn hoặc bằng trị số mô đun
dv
đàn hồi yêu cầu Eyc nhân thêm với một hệ số dự trữ cường độ về độ võng K cd được xác định
tuỳ theo độ tin cậy mong muốn.

Ech  K dv
cd .Eyc
Xác định hệ số cường độ và chọn độ tin cậy mong muốn :
Dựa theo Bảng 3-3 [3] với đường cấp IV, Vtk = 60Km/h ta lựa chọn độ tin cậy thiết
kế là 0,9.
dv
Tra Bảng 3-2 [3] ta có: K cd =1,1

 Ech  K cd .Eyc = 1,1 148,3 = 163,13 (MPa).
dv

dv

Chọn Ech= K cd .Eyc = 163,13 MPa và tính theo bài toán truyền tải trọng để tính ra
chiều dày các lớp móng.
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 14

TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Ech
E1,h1

Ech1

E2,h2

Ech2

E3,h3

Ech3

E4,h4

Ech4
Nền đất E = 42MPa

+ Xác định môđun yêu cầu của lớp móng
Lớp

Loại vật liệu

Ech= 163,13MPa

hi (cm)

1

BTN AC 9,5

E1 = 280MPa

3

2

BTN AC 12,5

E2 = 350MPa

4

Từ các số liệu trên, tính được mô đun đàn hồi chung của tầng móng và đất nền E ch2
theo sơ đồ tính dưới đây:
H1 3

 0,0909 
E ch1
D 33


= 0,567 (Tra toán đồ Kogan)  Ech1 = 158,76 (MPa).

Ech 163,13

E1

0,583

E1
280
H2
4

 0,1212

E ch2
D 33

= 0,425 (Tra toán đồ Kogan)  Ech2 = 148,75 (MPa).

Ech1 158.76
E2


0,454

E2
350

Kết luận: Tầng móng có Ech2 = 148,75 (MPa).
c. Cấu tạo tầng móng và chọn phương án móng
Móng phải đảm bảo các yêu cầu về cường độ, công nghệ thi công đơn giản, tận dụng
được vật liệu tại chỗ, hạ giá thành, phù hợp với cấp áo đường và tầng mặt.
Các phương án và các giải pháp được lựa chọn dựa trên giá thành xây dựng. Phương

án và giải pháp nào rẻ nhất sẽ được sử dụng. Xác định giá thành xây dựng các lớp móng dựa
trên đơn giá xây dựng cơ bản tỉnh Hà Tĩnh.

Bảng 2.10:Đơn giá XDCB tỉnh Hà Tĩnh.
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 15


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Mã hiệu

Danh mục đơn
giá

ĐơnVị

VậtLiệu

Nhân
Công

Máy

Đơn giá

AD.11222

Cấp phối đá dăm
loại I

100m3

15,620,000

259,912

1,657,701

17,537,613

AD.11212

Cấp phối đá dăm
loại II

100m3

14,200,000

230,377

1,600,118

16,030,495

Cấp phối sỏi đồi

100m3

12,225,000

255,000

1,550,000

14,030,000

Hai phương án móng đã được đề xuất:

Phương án I


Lớp

Loại vật liệu

Ech2 =148,75 MPa

hi (cm)

Ei(MPa)

3 Cấp phối đá dăm loại 1

h3

300

4

h4

250

Cấp phối đá dăm loại 2
Nền đất (Á sét)

E0 =42(MPa)

Thay đổi chiều dày lớp 3, tính toán chiều dày lớp 4 để đáp ứng được Ech2 = 148,75
(MPa). Các bước tính toán và lựa chọn chiều dày lớp 4 ta làm tương tự như trên và tra toán
đồ Kogan (toán đồ hình 3-1 [3]) từ đó có bảng kết quả tính toán 2.11.
Việc tính giá thành cho các phương án móng có kể đến số lượng các lớp thi công
(phụ thuộc vào loại vật liệu và các thiết bị lu lèn). Thường thì đối với các lớp có chiều dày
h= 20-40 (cm) ta chia ra làm 2 lớp: Lớp trên dày 0,4h; lớp dưới dày 0,6h với chiều dày lớp
dưới không quá 20 (cm).
Đối với các vật liệu hạt không gia cố chất liên kết thì chiều dày đầm nén có hiệu quả
nhất là không quá 18cm mục 2.4.3[3].
Bảng 2.11: Bảng tính toán chiều dày các lớp vật liệu phương án móng I
Giải
pháp

h3(cm)

Ech2/E3

h3/D

Ech3/E3

Ech3

Ech3/E4

E0/E4

H4/D

h4(cm)

h4
chọn

1

15

0,496

0,455

0,358

107,4

0,430

0,168

0,97

32,01

33

2

16

0,496

0,485

0,347

104,13

0,417

0,168

0,92

30,21

31

3

17

0,496

0,515

0,337

101,1

0,404

0,168

0,88

29,04

30

4

18

0,496

0,545

0,330

99

0,396

0,168

0,85

28,05

29

Sử dụng đơn giá xây dựng cơ bản tỉnh Hà Tĩnh quý II năm 2015.
Dưới đây là bảng giá thành các giải pháp:
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 16


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Bảng 2.12: Bảng giá thành các giải pháp của phương án móng I
CP đá dăm loại I
Giải pháp

h3 (cm)

Giá thành
(đ/m2)

1

15

2

CP đá dăm loại II

Tổng giá

h4 (cm)

Giá thành
(đ/m2)

thành (đ/m2)

26 306

33

52 900

79 206

16

28 060

31

49 694

77 754

3

17

29 813

30

48 091

77 904

4

18

31 567

29

46 488

78 055

Kiến nghị chọn giải pháp có giá thành trên 100m2 là rẻ nhất và tiện cho thi công nhất:
giải pháp 2 có h3= 16cm; h4= 31cm, có giá thành là 77 754 đồng/m2 là rẻ nhất. Phương án
này cũng là phương án thuận lợi cho thi công, bởi lớp dưới có thể phân thành 2 lớp mỗi lớp
có chiều dày 15cm và 16cm, với chiều dày này máy thi công hoàn toàn có thể đầm nén đạt
hiểu quả tốt.
Phương án II
Lớp

Loại vật liệu

3
4

Ech2 =148,75 (MPa)

hi (cm)

Ei (MPa)

Cấp phối đá dăm loại I

h3

300

Cấp phối sỏi đồi

h4

200

Nền đất (Á sét)

Eo =42 (MPa)

Thực hiện tương tự như phương án 1 ta có bảng tính toán lựa chọn chiều dày các lớp
phương án móng 2 và bảng giá thành các giải pháp như bên dưới:
Bảng 2.13: Bảng tính toán chiều dày các lớp vật liệu phương án móng II
Giải
pháp

h3(cm)

Ech2/E3

h3/D

Ech3/E3

Ech3

Ech3/E4

E0/E4

H4/D

h4(cm)

h4
chọn

4

15

0,496

0,455

0,358

107,4

0,537

0,210

1,20

39,60

40

5

16

0,496

0,485

0,347

104,1

0,521

0,210

1,12

36,96

37

6

17

0,496

0,515

0,337

101,1

0,506

0,210

1,06

34,85

35

7

18

0,496

0,545

0,330

99

0,495

0,210

1,02

33,66

34

Bảng 2.14: Bảng giá thành các giải pháp của phương án móng II
CP đá dăm loại I
Giải pháp

h3 (cm)

Giá thành
(đ/m2)

GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

CP sỏi đồi
h4 (cm)

Giá thành
(đ/m2)

Tổng giá
thành (đ/m2)

TRANG 17

TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

1

15

26 306

40

56 120

82 426

2

16

28 060

37

51 911

79 971

3

17

29 813

35

49 105

78 918

4

18

31 567

34

47 702

79 269

Kiến nghị chọn giải pháp có giá thành trên 100m2 là rẻ nhất: giải pháp 3 có h3=
17cm; h4= 35m; có giá thành là 78 918 đồng/m2. Phương án này, lớp móng dưới cần phân
thành 2 lớp thi công là 17cm và 18cm, chiều dày các phân lớp nhỏ hơn quy định tối thiểu
đối với cấp phối đá dăm là 12cm vì vậy mà hiệu quả đầm nén được đảm bảo khi chọn giải
pháp này.

Kết luận: Qua so sánh giá thành các phương án móng :
Phương án I: lớp móng trên là CP đá dăm loại I có chiều dày h3=16cm; móng dưới là CP đá
dăm loại II dày h4=31cm; giá thành 77 754 đồng/m2.
Phương án II: lớp móng trên là đá dăm loại I dày h3=17cm; lớp móng dưới là cấp
phối sỏi đồi dày h4= 35cm ; giá thành thành 78 918 đồng/m2.
Nhận xét: giá thành hai phương án chênh lệch nhau ít, không đáng kể, để thuận lợi
cho việc cung cấp vật liệu thi công thì kiến nghị chọn phương án I: lớp trên là cấp phối đá
dăm loại I có chiều dày h3=16cm; lớp dưới là cấp phối đá dăm loại II có chiều dày h4= 31
cm để đưa vào xây dựng.
Kết cấu áo đường phương án đầu tư tập trung
Kết cấu áo đường phương án đầu tư tập trung được trình bày dưới đây:
Eyc= 148,3MPa.
Lớp mặt trên

H1 = 3cm; BTN AC 9,5 ; E1 = 280 (MPa)

Lớp mặt dưới

H2 = 4cm; BTN AC 12,5 ; E2 = 350 (MPa)

Lớp móng trên

H3= 16cm; Cấp phối đá dăm loại I, E3 =300 (MPa)

Lớp móng dưới

H4 = 31cm; Cấp phối đá dăm loại II, E4 = 250 (MPa)

Nền đất

Nền đất á sét ; E0= 42 (MPa)

d. Tính toán kiểm tra kết cấu áo đường


Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới hạn

Để kiểm tra tính ổn định của kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới
hạn, điều kiện kiểm tra là:
Ech  K dv
cd .Eyc
- Chuyển hệ nhiều lớp thành hệ 2 lớp bằng cách đổi nhiều lớp kết cấu áo đường lần
lượt hai lớp một từ dưới lên theo công thức:
1  k.t 1/3 
E tb E1 

 1 k 

GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

3

TRANG 18


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

Trong đó: k =

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

h2
E2
;t=
; Htb = h1 + h2
h1
E1

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau:
Lớp vật liệu

Ei

t

(MPa)

hi
(cm)

k

Htb

Etb

(cm)

(MPa)

31

250,00

CPĐD loại II

250

31

CPĐD loại I

300

1,200

16

0,561

47

266,342

BTN AC 12,5

350

1,314

4

0,085

51

272,360

BTN AC 9,5

280

1,028

3

0,059

54

272,781

Với H/D = 54/33 = 1,636 nên trị số Etbtt của kết cấu được nhân thêm hệ số điều chỉnh= f
H
  . Tra bảng 3.6[3] được = 1,182.
D

Vậy Etbdc = 1,182 272,781 = 322,377(MPa)

Dùng toán đồ Kogan xác định môđun đàn hồi chung của mặt đườngvới :
H/D = 54/33 = 1.636 và E0/Etbdc =0,13.
Có : Ech/Etb = 0,51

 Ech = 0,51322,337 = 164,412 (MPa)
Mà K dv
cd Eyc = 1.1148,3 =163,13 (MPa).
Ta thấy điều kiện:
Ech  K cd .E yc
K cd .E yc



Ech  K cd Eyc được đảm bảo.
dv

100 0,78%

< 5% (Thỏa mãn).

Kết luận: Kết cấu áo đường thoả mãn điều kiện độ võng đàn hồi.


Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất

Để kiểm tra tính ổn định của kết cấu áo đường theo điều kiện cân bằng giới hạn về
trượt trong nền đất, điều kiện là:
Tax  Tav 

C tt

tr
K cd

Trong đó:
Tax- 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).
Tav- ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bản thân các lớp vật liệu nằm trên gây ra tại
điểm đang xét (MPa).
tr
K cd
là hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tùy thuộc vào độ tin cây thiết kế.
tr
Với đường cấp IV, hai làn xe chọn độ tin cậy bằng 0.9, có K cd = 0,94.

GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 19


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Ctt- Lực dính tính toán của nền đường hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng thái độ
ẩm ,độ chặt tính toán.

Đổi các lớp kết cấu áo đường về 1 lớp có bảng tính toán sau :
Ei

Lớp VL

(MPa)

t

hi
(cm)

k

31

Htb

Etb

(cm)

(MPa)

31

250

CPDD loại II

250

CPDD loại I

300

1,200

16

0,516

47

266,342

BTN AC 12,5

250

0,939

4

0,085

51

265,035

BTN AC 9,5

200

0,755

3

0,059

54

261,098

Với H/D =54/33 =1,636 nên trị số Etbtt của kết cấu được nhân thêm hệ số điều chỉnh



H
 . Tra bảng 3.6[3] được = 1,182
D

= f

Do vậy Etbdc = 261,0981,182 = 308,570MPa.
 Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây
ra trong nền đất Tax
Với

H/D = 54/33 = 1,636
= 7,347
 = 240

Tra toán đồ Hình 3-3[3] (toán đồ tìm ứng suất cắt chủ động ax ở lớp dưới của hệ hai
lớp khi các lớp cùng làm việc) có:
= 0,017

= 0.6 0,017=0,0102 (MPa).

 Xác định ứng suất cắt hoạt động Tav do trọng lượng bản thân mặt đường
Từ H = 54cm , = 240 Tra toán đồ Hình 3-4[3] (toán đồ tìm ứng suất cắt chủ động do
trọng lượng bản thân mặt đường) có :
av = - 0.0013 (MPa)
-

Ứng suất cắt hoạt động trong đất :

ax + av = 0.0102 – 0.0013 = 0.0089 (MPa)
-

Xác định trị số Ctt theo công thức 3-8[3] ta có :
Ctt = Ck1k2k3

Trong đó :
k1: Hệ số xết đến sự giảm khả năng chống cắt dưới tác dụng của tải trọng động và
gây dao động. Với kết cấu nền áo đường phần xe chạy lấy k1= 0,6
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 20

TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

k2: Hệ số an toàn xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu. K2 được xác định
tuỳ thuộc số trục xe quy đổi theo bảng 3-8[3]
 k2= 0,8 (Ntt = 110 trục < 1000 trục/ngđ/làn)
k3 : là hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dính
trong điều kiện chúng làm việc khác với mẫu thử, trị số k3 tùy thuộc loại đất trong khu vực
tác dụng của nền đường, lấy k3 = 1,5 do đất nền là á sét.
C lực dính của đất nền, C = 0.032 MPa (đất á sét)
 Ctt = 0.032 0.6  0.8  1.5 = 0.02304 (MPa)
Kiểm toán lại điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất
C
Tax  Tav  trtt
K cd

Với đường cấp IV, độ tin cậy yêu cầu ở bảng 3-3 [3] bằng 0,9 do vậy Kcdtr = 0,94


C tt 0,02304

0,025MPa
tr
K cd
0,94

Điều kiện: ax + av = 0,0089  0,025 =

C tt
được đảm bảo.
tr
K cd

Kết luận: Nền đất đảm bảo điều kiện chống trượt.
Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn các lớp bê tông nhựa



Điều kiện:
ku

R ku
tt
ku
K cd

Trong đó:
ku
K cd
-hệ số cường độ về chịu kéo uốn được chọn tùy thuộc độ tin cậy thiết kế giống
tr
như với trị số K cd
;

R ku
tt -cường độ kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối;

ku- ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác

dụng của tải trọng bánh xe;
 Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê BTN theo biểu thức (3-10) [3]

-

Lớp vật liệu

Ei(MPa)

hi(cm)

Bê tông nhựa AC 9,5

1200

3

Bê tông nhựa AC 12,5

1600

4

Đối với bê tông nhựa lớp dưới:
1200 3  1600 4
1428,571MP a
h1 = 7cm; E1 =
34

GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM

SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 21


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

Lớp VL

Ei(MPa)

CPĐD loại II

250

CPĐD loại I

300

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

t

hi(cm)

k

Htb(cm)

Etb(MPa)

31

250

47

266,342

31
1,2

16

0,561

Trị số Etb’ của 2 lớp móng cấp phối đá dăm loại II và cấp phối đá dăm loại I là Etb’= 266,342
MPa với bề dày của 2 lớp này là H’= 47cm. Trị số này còn phải xét tới hệ số hiệu chỉnh  :
Với

=

= 1,424 tra bảng 3-6[3] ta có = 1,162

dc
Vậy ta có E tb = 1,162266,342= 309,567 MPa.

Với

= 0,136; tra toán đồ Kogan được

= 0,479

 Ech.m = 309,5670,479 = 148,298(MPa).
Tìm σ ku ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dưới bằng cách tra toán đồ 3.5[3]:
H1
7
 0.212
D 33

=

= 9,633

Kết quả tra toán đồ ta được σ ku = 2,1 và với p= 0,6 MPa theo 3.10[3] ta có:

 ku   ku . p.kb = 2,1  0.6  0.85 = 1,071(MPa)
-

Đối với lớp bê tông nhựa lớp trên:

H1 = 3 (cm); E1 = 1200 (MPa) trị số Etb’ của 3 lớp phía dưới được xác định theo bảng sau:
Lớp VL

Ei(MPa)

CPDD loại II

250

CPDD loại I

300

1,2

16

BTN AC 12,5

1600

6,007

4

Xét hệ số điều chỉnh  =  (

H
D

t

hi(cm)

k

Htb(cm)

Etb(MPa)

31

250

0,516

47

266,342

0,085

51

320,954

31



51
1,545 )  = 1,174. Vậy ta có:
33

E dc
tb = 320,954  1,174= 376,716 (MPa).
m
Áp dụng toán đồ Kogan Hình 3-1[3] để tìm E ch

ở đáy lớp bê tông nhựa AC 9,5

Với

H'
D



51
1,545 và
33

= 0,111 

= 0,461

Vậy ta có Ech.m = 0,461  376,716 = 173,572(MPa).
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 22


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

Tìm σ ku ở đáy lớp bê tông nhựa lớp trên bằng cách tra toán đồ 3.5[3]

H1
3
 0,091 ;
D 33

=

= 6,914

Kết quả toán đồ ta được σ ku = 1,9 và với p= 0.6 (MPa) theo 3.10[3] ta có:
σ ku = 1,9 0.6  0.85 = 0,969 MPa.

 Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu
thức 3.9[3]
- Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa theo 3-12 [3]
k1 =

11,11
= 0,646 (với Ne = 0,414106)
N 0,22
e

Theo 3.6.3[3] lấy k2 = 1;
Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp dưới là :
R ku
tt k 1 .k 2 .R ku = 0,646  1  2 = 1,291MPa

Và của lớp BTN lớp trên là :
R ku
tt k 1 .k 2 .R ku = 0,646  1  1,6 = 1,033MPa

ku
Kiểm toán điều kiện theo biểu thức (3.9)[3] với hệ số K dc = 0,94 lấy theo bảng3-7[3] cho
trường hợp đường cấp IV ứng với độ tin cậy 0,9.

Với lớp bê tông nhựa lớp dưới :
ku = 1,071MPa < 1,291/0.94 = 1,374 (MPa) → Đạt
Với lớp bê tông nhựa lớp trên.
ku = 0,969MPa < 1,033/0.94 = 1,099 (MPa) → Đạt
Vậy kết cấu đạt điều kiện ku 

R ku
tt
với cả hai lớp bê tông nhựa.
ku
K cd

Kết luận chung:
Kết cấu lớp mặt đường đã chọn thoả mãn các điều kiện: tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới
hạn, điều kiện cân bằng giới hạn về trượt trong nền đất và điều kiện chịu kéo khi uốn.

GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 23


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

2.2.3. Phương án đầu tư phân kỳ (2 giai đoạn)
 Phương án đầu tư phân kỳ là một phần của phương án tổng thể, luôn luôn phải được
xét đến vì phương án đầu tư phân kỳ phù hợp với quy luật tăng trưởng của lưu lượng
xe chạy cũng như phù hợp với thời gian bỏ vốn.
 Trên cơ sở kết cấu của phương án đầu tư tập trung một lần đã chọn ta nghiên cứu khả
năng đầu tư phân kỳ theo hai giai đoạn. Những năm đầu lưu lượng xe nhỏ tạm thời
thi công hai lớp móng mà chưa thi công lớp mặt trên, lớp móng trên là cấp phối đá
dăm loại I dày 16cm, lớp móng dưới là cấp đá dăm loại II dày 31cm.
 Căn cứ lưu lượng xe năm đầu tiên, hệ số q, thành phần dòng xe, ta lập được bảng tính
mô đun đàn hồi tối thiểu lớp áo đường cấp A2 qua các năm như sau:
Bảng 2.15:Bảng môđun đàn hồi yêu cầu qua các năm cơ bản
Năm Loại mặt

Eyc

Lưu lượng trục xe quy
đổi trên 1 làn

Số trục xe quy đổi tích
lũy trên 1 làn

(MPa)

5

A2

63

0,103106

113,12

15

A1

110

0,414106

148,3

Qua bảng lưu lượng tính toán, căn cứ Ech.m của lớp móng khi đầu tư tập trung, thời
gian duy tu bảo dưỡng kết cấu áo đường để phân giai đoạn đầu tư phù hợp tránh ngay sau
khi cải tạo nâng cấp sang giai đoạn II lại phải duy tu bảo dưỡng, và vì lớp láng nhựa có thời
gian sử dụng từ 3 đến 5 năm. Vậy ta chọn năm kết thúc giai đoạn I của phương án đầu tư
phân kỳ là năm thứ 5 đầu,với Eyc = 113,12 MPa .Giai đoạn II là 10 năm tiếp theo.
Vậy ta chọn phương án đầu tư phân kì như sau:
 Giai đoạn I: 5 năm đầu tiên,vì lưu lượng các xe năm đầu chưa cao, ta chọn loại mặt đường
A2 gồm lớp móng đã chọn trong phương án đầu tư tập trung và lớp láng nhựa dày 3cm
như sau:

Lớp mặt

H= 3cm; Láng nhựa 2 lớp

Lớp móng trên

H3= 16cm; Cấp phối đá dăm loại I, E3 =300 (MPa)

Lớp móng dưới

H4 = 31cm; Cấp phối đá dăm loại II, E4 = 250 (MPa)

Nền đất

Nền đất á sét; E0= 42 (MPa)

 Giai đoạn II : 10 năm tiếp theo, rải tiếp 2 lớp bê tông nhựa lên kết cấu cũ để hoàn
thiện kết cấu mặt đường A1.
a. Giai đoạn I (5 năm đầu)


Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới hạn

Để kiểm tra tính ổn định của kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới
hạn, điều kiện kiểm tra là:
dv

Ech  K cd .Eyc
GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 24


TRƯỜNG ĐHXD
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG

- Chuyển hệ nhiều lớp thành hệ 2 lớp bằng cách đổi nhiều lớp kết cấu áo đường lần
lượt hai lớp một từ dưới lên theo công thức:
1  k.t 1/3 
E tb E1 

 1 k 

Trong đó: k =

3

h2
E2
;t=
; Htb = h1 + h2
h1
E1

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau:
Lớp vật liệu

Ei
(MPa)

t

hi

(cm)

k

31

Htb

Etb

(cm)

(MPa)

31

250

CPDD loại II

250

CPDD loại I

300

1,2

16

0,516

47

266,342

Láng nhựa 2 lớp

-

-

3

-

50

-

Với H/D = 50/33 = 1,515 nên trị số Etbtt của kết cấu được nhân thêm hệ số điều chỉnh
H
 . Tra bảng 3.6[3] được = 1,171
D

 = f

Vậy Etbdc = 1,171 266,342 = 311,874 (MPa).
Dùng toán đồ Kogan xác định môđun đàn hồi chung của mặt đường với :
= = 1,515 ;

=

= 0,135

Có : Ech/Etb = 0,497

 Ech = 0,497  311,874 = 154,88 (MPa).
dv
Mà K cd Eyc = 1.1113,12 = 124,432 (MPa).

Ta thấy điều kiện:

Ech  K dv
cd Eyc được đảm bảo.

Kết luận: Kết cấu áo đường 5 năm đầu thoả mãn điều kiện độ võng đàn hồi.


Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất

Để kiểm tra tính ổn định của kết cấu áo đường theo điều kiện cân bằng giới hạn về
trượt trong nền đất, điều kiện là:
Tax  Tav 

C tt
tr
K cd

Trong đó:

Tax- 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)

GVHD: ThS. THÁI HỒNG NAM
SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457

TRANG 25