Tài liệu THIẾT KẾ CẤU TẠO KẾT CẤU CầU ĐƯỜNG - chương 14 doc

TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N --- --- Bĩ MN ặèNG KHOA XDC
CHNG 14: THIT K O NG CNG
------ ------
14.1 C IM V KT CU CA O NG CNG.
1.1 Khỏi nim :
Kt cu AC v mt cu to khỏc vi KCA mm ch mt trong cỏc lp kt cu ca nú bng bờtụng
ximng cú cng cao, cú th l lp mt hoc lp múng
1.2 Phõn loi :
- Phõn loi theo cu to :
+ Bờtụng thng
+ Bờtụng ct thộp
+ Bờtụng ct thộp ng sut trc.
- Theo phng phỏp thi cụng :
+ Lp ghộp
+ ti ch ( * )
- Theo kớch thc tm :
+ Tm liờn tc
+ Tm cú kớch thc hu hn LxBxh
1.3 Cu to:
TM BT XIMNG
LẽP M
CAẽC LẽP MOẽNG
NệN ặèNG
1.Tm bờtụng ximng :
+ Chiu dy :
TT Trc tớnh toỏn (daN) Chiu dy ti thiu (cm)
1 9 500 18
2 10 000 22
3 12 000 24
+ Cng ca bờ tụng mt ng :
T

T
Cp ng Cng chu un gii
hn ti thiu (daN/cm2)
Cng chu nộn gii
hn ti thiu (daN/cm2)
Mụ un n hi
(daN/cm2)
1 Cp I , II 45 350 33x10
4
2 Cp III, IV, V 40 300 3.15x10
4
+ Cng ca bờ tụng múng ng : Cng chu un gii hn ti thiu 25 (daN/cm2), Cng
chu nộn gii hn ti thiu 170(daN/cm2)

+ Tỏc dng : b phn chu lc ch yu ca mt ng cng
2.Lp m :
Cỏt
+ Vt liu : Cỏt trn nha
Giy du tm nha ng ( 1-3 lp )
Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ
Trang : 1
TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N --- --- Bĩ MN ặèNG KHOA XDC
+ Tỏc dng :
- Tng bng phng cho lp múng .
- To tip xỳc tt gia múng vi ỏy tm
- Gim h s ma sỏt, gim s phỏt sinh ng sut
3.Cỏc lp múng : tng t kt cu ỏo ng mm
1.4 Cỏc loi khe ni :
l l l l l l l
l

S ệ B TRấ CAẽC LOAI KHE NI
1
2
3
4
1 - Khe co 3- Khe dc
2 - Khe dón 4- Thanh thộp truyn lc
a. Khe dón:
+ Tỏc dng : Lm cho tm bờtụng di chuyn t do trờn lp múng v gim ng sut sinh ra trong tm khi
tm bờtụng cú xu hng dón ra do nhit mụi trng ln hn khi thi cụng.
+ Cu to : Cú 2 loi khe dón
- Khe dón cú thanh truyn lc
- Khe dón kiu ngm
*.Ap dng :
- Khe dón cú thanh truyn lc ỏp dng khi bờtụng tng vt liờn tc, s dng khi thi cụng bng mỏy.
- Khe dón kiu ngm ỏp dng khi thi cụng bng th cụng, bờtụng thnh tng tm riờng bit.
b. Khe co :
+ Tỏc dng : gim ng sut khi bờtụng co ngút trong thi gian ụng cng v khi tm bờtụng lm vic
nhit thp.
+ Cu to : cú 2 loi khe co
- Khe dón cú thanh truyn lc
- Khe dón kiu ngm
*.Ap dng :
- Khe co cú thanh truyn lc ỏp dng khi bờtụng tng vt liờn tc, s dng khi thi cụng bng mỏy.
- Khe co kiu ngm ỏp dng khi thi cụng bng th cụng, bờtụng thnh tng tm riờng bit.
c. Khe dc : L 1 dng ca khe co cú tỏc dng gim ng sut khi bờtụng co ngút, khi nhit mt
ng thp.
*.Nhc im ca vic b trớ cỏc kheni :
- Lm bng phng khụng cao
- Cỏc khe ni l v trớ xung yu, nc thm xung cỏc lp múng cng múng gimcng

ca kt cu gim i
d . Thanh thộp truyn lc :
Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ
Trang : 2
TRỈÅÌNG ÂẢI HC BẠCH KHOA ÂN --- ✆ --- BÄÜ MÄN ÂỈÅÌNG – KHOA XDCÂ
Trong khe dn Trong khe co
< 22 20 50 30 65 (100 )
22 - 30 25 50 30 65 (100 )
Kh . cạch giỉỵa 2 thanh truưn lỉûc (cm)
Thanh truưn lỉûc ca khe dc cọ âỉåìng kênh
Φ
10 -
Φ
12 , di 75 cm , âàût cạch nhau 100 cm
Chiãưu dy táúm BT
(cm)
Âỉåìng kênh thanh
truưn lỉûc (mm)
Chiãưu di thanh
truưn lỉûc (cm)
Trị số trong ngoắc ứng với trường hợp tấm BT đặt trên lớp móng gia cố chất liên kết vơ cơ.
1.5 Các thơng số tính tốn của mặt đường bêtơng ximăng :
1.5.1 Tải trọng thiết kế và hệ số xung kích :
Tải trọng trục tiêu chuẩn
(daN)
Tải trọng bánh tiêu
chuẩn (daN)
Hệ số xung kích
Tải trọng bánh xe tính
tốn (daN)

10 000
12 000
9 500
5000
6000
4750
1.2
1.15
1.2
6000
6900
5700
1.5.2 Hệ số an tồn và hệ số chiết giảm cường độ :
- Hệ số xét đến hiện tượng mỏi của tấm bêtơng do tác dụng trùng phục và tác dụng động của tải trọng
gây ra.
- Hệ số an tồn phụ thuộc vào tổ hợp tải trọng tính tốn được lấy như sau :
Tổ hợp tải trọng tính tốn Hệ số an tồn (k) Hệ số chiết giảm cường độ (n=1/k )
-Tính với tải trọng thiết kế 2 0.5
-Kiểm tốn với xe nặng 1.7 - 1.53 0.59 - 0.83
- Kiểm tốn với xe xích 1.54 0.65
-Tác dụng đồng thời của hoạt
tải và ứng suất nhiệt 1.18 - 1.11 0.85 - 0.9
1.5.3 Cường độ và mơđun đàn hồi của bêtơng:
Cỉåìng âäü chëu kẹo ún Cỉåìng âäü chëu nẹn
50 400 350 000
45 350 330 000
40 300 315 000
35 250 290 000
30 200 265 000
25 270 230 000

Cạc låïp kãút cáúu
Cỉåìng âäü giåïi hản sau 28 ngy ( daN/cm2)
Mä âun ân häưi E
( daN/cm2)
Låïp mọng ca màût
âỉåìng bã täng nhỉûa
Låïp màût
1.6 Ưu nhược điểm của mặt đường bêtơng ximăng :
1.6.1 Ưu điểm :
- Có cường độ rất cao thích hợp với các loại xe kể cả xe bánh xích.
- Ổn định cường độ khi chịu tác dụng của nhiệt độ và độ ẩm.
- Hệ số bám cao và thay đổi ít khi ẩm ướt.
V Âỉïc Hong Giạo ạn : Thiãút Kãú Âỉåìng ä tä
Trang :  3
TRỈÅÌNG ÂẢI HC BẠCH KHOA ÂN --- ✆ --- BÄÜ MÄN ÂỈÅÌNG – KHOA XDCÂ
- Mặt đường có màu sáng nên dễ phân biệt phần mặt đường và lề đường an tồn xe chạy cao.
- Độ hao mòn mặt đường ít : 0.1÷0.2mm/1năm
- Tuổi thọ cao : nếu bảo dưỡng tốt có thể sử dụng 30÷40 năm.
- Cơng tác di tu bảo dưỡng ít.
- Có thể cơ giới hóa hồn tồn khi thi cơng và mùa thi cơng có thể kéo dài (thi cơng lắp ghép)
1.6.2 Nhược điểm:
- Do có hệ thống khe nối  mặt đường khơng bằng phẳng vận tốc xe chạy khơng cao
- Giá thành cao.
- Tốn thời gian bảo dưỡng lâu (28 ngày BTXM đổ tại chỗ )
14.2 TÍNH TỐN TẤM CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE CHẠY
2.1 Ngun lý tính tốn và phương trình vi phân độ võng:
2.1.1 Ngun lý tính tốn:
- Tính tốn theo ngun lý tấm trên nền đàn hồi
- Theo ngun lý này muốn tính tốn nội lực của tấm ta phải tìm ra hàm phản lực của lớp móng tác dụng
lên đáy tấm với giả thiết như sau :

+ Độ lún của mặt lớp móng hồn tồn trùng với độ võng của tấm dưới tác dụng của tải trọng.
+ Tấm BT là vật liệu đồng nhất , đẳng hướng .
2.1.2 Phương trình vi phân độ võng :
- Gọi ω(x,y) là độ võng của tấm tại toạ độ (x,y), giả sử lực tác dụng P(x,y) và phản lực nền q(x,y).
- Phương trình vi phân độ võng có dạng sau :








∂
ω∂
+
∂
ω∂
+
∂
ω∂
4
4
22
4
4
4
zyx
2
x

L
=P(x,y) - q(x,y)
Trong đó :
L : độ cứng chống uốn của tấm bêtơng ximăng
L=
)1(12
hE
2
b
3
b
µ−
E
b
, µ
b
: Mơđuyn đàn hồi và hệ số Poisson của bêtơng, µ
b
=0,15
h : chiều dày của tấm bêtơng ximăng
2.2 Các phương pháp tính tốn mặt đường bêtơng ximăng hiện nay:
2.2.1 Phương pháp Westergard:
+ Các giả thiết
- Xem tấm BTXM là 1 vật thể đàn hồi đẳng hướng và tn theo giả thiết tiết diện thẳng.
- Tính tốn tấm BTXM với 3 vị trí đặt tải trọng :
• Tải trọng đặt ở giữa tấm
• Tải trọng đặt ở góc tấm
• Tải trọng đặt ở cạnh tấm
- Dựa trên cơ sở hệ số nền k (xem nền - móng như 1 hệ thống lò xo)
Để xác định k ta tiến hành thí nghiệm đặt 1 tấm ép cứng có đường kính 76cm, tác dụng tải trọng P.

Tăng dần lực P đến khi độ lún của đất là 1,27cm, đọc giá trị P.
Hệ số nền :
l
P
k
=
@ Tính tốn được cho 3 trường hợp :
+ Khi tải trọng đặt giữa tấm :
V Âỉïc Hong Giạo ạn : Thiãút Kãú Âỉåìng ä tä
Trang :  4
TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N --- --- Bĩ MN ặèNG KHOA XDC
2
)2673.0)(lg1(1.1
h
pl
bI
++=

à
+ Ti trng t cnh tm :
2
)08976.0)(lg54.01(116.2
h
PL
bII
++=

à
+ Ti trng t gúc tm :
2

6,0
2
13
h
P
l
III
















=


Trong ú :
: bỏn kớnh vt bỏnh xe tng ng.
P : lc tỏc dng
h : chiu dy tm BTXM

à
b
: h s Poisson ca bờtụng, à
b
=0,15
4
k
L
l
=
L : cng chng un ca tm bờtụng ximng
K : h s nn.
q = k (x,y)
So sỏnh kt qu trờn vi kt qu o ng sut thc t cho thy :
+ Trng hp I , II: nu h
5.0

v múng tip xỳc hon ton vi ỏy tm , thỡ kt qu gia tớnh toỏn v
thc t l tng i phự hp ; nu múng tip xỳc khụng tt vi ỏy tm , thỡ kt qu ng sut o ln hn lý
thuyt khong 10% .
+ Trng hp III : ng sut o thc t > tớnh toỏn lý thuyt khong 30 ữ 50 %, khi ú ta phi hiu chnh
li cụng thc xỏc nh
III
nh sau :

III
=3
2
12,0
h

P
l
2
1


















@ Nhn xột v phng phỏp :
- PP nay ch tớnh c US ti v trớ t ti trng , khụng xỏc nh c US do ti trng t lõn cn v trớ
tinh toỏn , do ú phn ỏnh khụng ỳng iu kin lm vic ca tm BTXM .
2.2.2 Tớnh mt ng BTXM theo gi thit xem nn ng l bỏn khụng gian n hi.
Ch tớnh cho trng hp ti trng t gia tm v tớnh toỏn trong h to cc sau ú chuyn v h
trc to Decat vuụng gúc.
- Di tỏc dng ca ti trng phõn b u trờn din tớch hỡnh trũn cú bỏn kớnh , ti v trớ t ti xut
hin mụmem tip tuyn v mụmem phỏp tuyn cú ln :

à
a
PC
MM
FT
2
)1(.

=
- Di tỏc dng ca ti trng tp trung cỏch im tỏc dng ti trng mt khong r , ti ú xut hin
mụmem tip tuyn v mụmem phỏp tuyn cú ln :
M
F
=(A+àB)P
M
T
=(B+àA)P
Trong ú :
P : ti trng tỏc dng
: bỏn kớnh vt bỏnh xe tng ng.
C : H s cú giỏ tr thay i ph thuc vo tớch s (a.) ( Tra bng 12-7 )
A, B h s ph thuc tớch s (a.r) ( Tra bng 12-7 )
Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ
Trang : 5