TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG

Lê Thị Hồng Dự
Lê Thị Hồng Dự(2752 tài liệu)
(25 người theo dõi)
Lượt xem 94
7
Tải xuống 2,000₫
(Lịch sử tải xuống)
Số trang: 24 | Loại file: DOC
0

Gửi bình luận

Bình luận

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 27/04/2013, 14:52

Mô tả: Kết cấu mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ gồm các lớp mặt, lớp tạo phẳng, lớp móng, nền đất. Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng, các tấm bê tông là ;ớp chịu lực chủ yếu của mặt đường (chứ không phải là lớp móng như với mặt đường mềm) chịu uốn dưới tác dụng tải trọng xe chạy. Tùy theo vị trí của tải trọng bánh xe tác dụng ở mép hoặc ở tâm của tấm bê tông mà ứng suất kéo có thể ở phần trên hoặc phần dưới của tấm bê tông mặt đường. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG 1. Kết cấu mặt đường .2 2. Cấu tạo mặt cắt ngang tấm bê tông xi măng mặt đường 3 3. Cường độ của bê tông .4 4. Liên kết giữa các khe của tấm bê tông .4 4.1 Kích thước của thanh truyền lực 5 4.2 Kích thước của các ngàm trong khe kiểu ngàm .6 4.3 Khoảng cách giữa các khe co và dãn 6 4.4 Chiều rộng của khe co, dãn và yêu cầu đối với vật liệu chèn khe 7 5. Cấu tạo và kích thước tấm bê tông trong các trường hợp đặc biệt .7 6. Tải trọng tính toán, lưu lượng xe chạy tính toán và hệ số chiết giảm cường độ tính toán .7 7. Tính toán cường độ mặt đường bê tông xi măng dưới mặt bê tông nhựa .9 7.1 Tính toán chiều dày tấm xi măng theo công thức sau: .9 7.2 Kiểm toán chiều dày bê tông dưới tác dụng của xe nặng cá biệt .11 8. Kiểm toán với ứng suất nhiệt 14 9. Thiết kế lớp móng bê tong xi măng của mặt đường bê tong nhựa 17 10. Xác định mô đun đàn hồi chung trên mặt lớp móng 17 11. Tính chiều dày lớp móng của mặt đường bê tông xi măng 18 1. Cấu tạo của mặt đường bê tông lắp ghép 20 2. Tính toán tấm bê tông lắp ghép .20 3. Để xác định diện tích cốt thép cần thiết phải tính giá trị của hệ số β1 hoặc γ1 theo công thức: 23 1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG 1. Kết cấu mặt đường Kết cấu mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ gồm các lớp mặt, lớp tạo phẳng, lớp móng, nền đất. Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng, các tấm bê tông là ;ớp chịu lực chủ yếu của mặt đường (chứ không phải là lớp móng như với mặt đường mềm) chịu uốn dưới tác dụng tải trọng xe chạy. Tùy theo vị trí của tải trọng bánh xe tác dụng ở mép hoặc ở tâm của tấm bê tông mà ứng suất kéo có thể ở phần trên hoặc phần dưới của tấm bê tông mặt đường. Mặt đường BTXM còn bị biến dạng khi nhiệt độ và độ ẩm thay đổi và khi bê tông bị co rút. Biến dạng do nhiệt độ, độ ẩm thay đổi va do bê tông co rút sẽ làm xuất hiện nội ứng suất trong bê tông vì sự ma sát giữa mặt dưới của tấm bê tông và lớp móng làm cản trở sự thay đổi tự do kích thước của mặt đường. Để giảm nội ứng suất trong bê tông và để cho mặt đường không bị nứt theo hướng bất kỳ, người ta xây dựng các khe biến dạng, các khe này chia mặt đường thành các tấm hình chữ nhật kích thước từ 5x3,5 đến 6x3,5. khi có bố trí cốt thép thường hoặc cốt thép ứng suất trước thì kích thước của tấm bê tông nhất là chiều dài tấm, có thể tăng lên hàng chục mét. Độ dốc ngang của mặt đường bê tông xi măng từ 15-20%o Bề rộng lớp móng B m phải được xác định tùy thuộc vào phương pháp và tổ hợp máy thi công, nhưng trong mọi trường hợp nền rộng hơn mặt mỗi bên từ 0,3 – 0,5m. Trong mọi trường hợp 30 cm nền đất trên cùng dưới lớp móng phải được đầm chặt K>=0.98; tiếp dưới 30cm này phải được đầm chặt đạt K>= 0.95. Đối với các đoạn nền đường mà tình hình thủy văn, địa chất không tốt thì trước khi xây dựng 2 mặt đường phải sử dụng các phiện pháp xử lý đặc biệt (thay đất, thoát nước hoặc gia cố). Lớp móng được bố trí để giảm áp lực tải trọng ô tô trên nền đất, để hạn chế nước ngầm qua khe xuống nền đất, giảm tích lũy biến dạng ở góc và cạnh tầm, tạo điều kiện bảo đảm độ bằng phẳng, ổn định, nâng cao cường độ và khả năng chống nứt của mặt đường đồng thời đảm bảo cho ô tô và máy rải bê tông chạy trên lớp móng trong thời gian thi công. Lớp móng có thể làm bằng bê tông nghèo, đá gia cố xi măng, cát gia cố xi măng, đất gia cố xi măng hoặc vôi. Trên các đường địa phương hoặc đường nội bộ ít xe năng chạy thì có thể làm móng bằng đá dăm hoặc xỉ cát. Bề dày móng phải xác định tính toán nhưng không nhỏ hơn bề dày tối thiểu ở bảng 1 Bảng 1 : bề dày tối thiểu của lớp móng áo đường cứng Loại vật liệu móng Hmin (cm) Bê tông nghèo Đất, cát hoặc đá gia cố Cát hạt trung, hạt to 14 15 – 16 20 Lớp tạo phẳng có thể bằng giấy dầu, cát trộn nhựa dầy 2-3 cm. Lớp này được cấu tạo để đảm bảo độ bằng phẳng của lớp móng, bảo đảm tấm dịch chuyển khi nhiệt độ thay đổi. 2. Cấu tạo mặt cắt ngang tấm bê tông xi măng mặt đường Mặt cắt ngang của tấm bê tông mặt đường phải có bề dày không đổi. Bề dày tấm bê tông xi măng phải xác định theo tính toán, có lưu ý đến kinh nghiệm khai thác đường nhưng không được nhỏ hơn các trị số ở bảng 2 Ngoài ra bề dày tấm tối thiểu còn tùy thuộc tải trọng trục thiết kế như sau: - Trục đơn 9,5T bề dày tối thiểu là 18cm 3 Vật liệu lớp móng Bề dày tấm BTXM tối thiểu (cm) tùy thuộc lưu lượng xe tính toán (xe/ngày đêm) >10000 7000-10000 5000-7000 3000-5000 2000-3000 1000-2000 - đá, cát, đất gia cố chất liên kết vô cơ - đá dăm xỉ, sỏi, cuội - cát, cấp phối 24 - - 22 - - 22 22 20 20 22 18 18 20 18 18 18 - Trục đơn 10,0T bề dày tối thiểu là 22cm - Trục đơn 12,0T bề dày tối thiểu là 24cm 3. Cường độ của bê tông Bê tông làm lớp mặt phải có cường độ chịu uốn giới hạn không nhỏ hơn 40daN/cm 2 (cường độ chịu nén giới hạn không nhỏ hơn 300 daN/cm 2 ). Đối với đường cấp I, II trị số này phải không nhỏ hơn 45 daN/cm 2 (cường độ chịu nén giới hạn không nhỏ hơn 350 daN/cm 2 ) Bê tông làm lớp móng dưới mặt đường bê tông nhựa phải có cường độ chịu uốn giới hạn không nhỏ hơn 25daN/cm2 (cường độ chịu nén giới hạn không nhỏ hơn 170 daN/cm 2 ) Các chỉ tiêu cường độ và môdun đàn hồi của bê tông làm đường cho ở bảng 3 Bảng 3 Các lớp kết cấu Cường độ giới hạn sau 28 ngày (daN/cm 2 ) Mô đun đàn hòi E (daN/cm 2 ) Cường độ chịu kéo uốn Cường độ chịu nén Lớp mặt 50 45 40 400 350 300 35.10 4 33.10 4 31,5.10 4 Lớp móng của mặt đường bê tông nhưa 35 30 25 250 200 170 29.10 4 26,5.10 4 23.10 4 4. Liên kết giữa các khe của tấm bê tông Các khe của tấm bê tông được chia làm hai loại: khe ngang và khe dọc. Các khe ngang lại chia làm hai loại: khe dãn và khe co Khe dọc và khe ngang phải thẳng góc với nhau và khe ngang trên hai làn xe phải thẳng hàng với nhau (cả trên đường thẳng và đường cong). ở các đoạn có nhánh đường rẽ chéo thì đầu khe ngang của làn rẽ và đầu đầu khe ngang của làn đi thẳng phải bố trí trùng nhau. Khe dọc có thể làm theo kiểu ngàm hoặc kiểu có thanh truyền lực Khe dãn thương bố trí theo kiểu thanh truyền lực, khe co thường làm kiểu khe giả 4 Với mặt đường bê tông có hai hoặc nhiều làn xe cần phải bố trí khe dọc theo tim đường hoặc song song với tim đương. Cự ly giữa các khe dọc không vượt qua 4,5m và thường bằng bề rộng một làn xe. Khe dọc có thể làm theo kiểu khe co hoặc kiểu khe ngàm. 4.1 Kích thước của thanh truyền lực Khoảng cách từ thanh truyền lực đến mép mặt đường (của khe dãn, khe co) không được lớn hơn ½ đến ¼ khoảng cách giữa hai thanh truyền lực. Bảng 4 : kích thước của các thanh truyền lực Chiều dày tấm bê tông (cm) Đường kính thanh truyền lực (mm) Chiều dài thanh truyền lực (cm) Khoảng cách giữa 2 thanh truyền lực (cm) Trong khe dãn Trong khe co Nhỏ hơn 22-30 20 25 50 50 30 30 65 (100)* 65 (100)* Ghi chú: Các số trong ngoặc đơn ứng với trường hợp tấm bê tông đặt trên lớp móng gia cố các chất liên kế vô cơ. Thanh truyền lực của khe dọc thường có đường kính từ 10 -1 2 mm chiều dài 75cm, đặt cách nhau 100cm 5 4.2 Kích thước của các ngàm trong khe kiểu ngàm Bảng 5 : Các kích thước của ngàm Chiều dày tấm bê tông (cm) Các kích thước của ngàm a b c l δ 18 20 22 24 26 28 30 6 7 7,5 8 9 9,5 10 6 6 7 8 8 9 10 6 7 7 8 9 9,5 10 3,5 4 4 4 4,5 4,5 5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 4.3 Khoảng cách giữa các khe co và dãn Khoảng cách giữa các khe ngang (khe co và dãn) được lấy theo số liệu của bảng 6 Bảng 6 Loại kết cấu mặt đường và kiểu khe Chiều dày tấm bê tông (mm) Nhiệt độ không khí khi đổ bê tông (độ 0 c) 5-15 10 - 25 >= 25 Mặt đường bê tông không cốt thép trên móng cát và hỗn hợp cát sỏi: Khe dãn Khe co 24 20 – 22 18 20 – 24 18 48 36 25 6 5 60 42 30 6 5 Cuối ca thi công 42 40 6 5 Mặt đường bê tông không cốt thép trên móng cát gia cố xi măng và các loại móng gia cố các chất liên kết vo cơ khác Khe dãn Khe co 24 20 – 22 18 20 – 24 18 54 42 25 6 5 72 54 35 6 5 Cuối ca thi công 45 6 5 6 4.4 Chiều rộng của khe co, dãn và yêu cầu đối với vật liệu chèn khe. Chiều rộng của khe co dãn tính theo công thức: b = β . α . L . ∆t . 1000 (cm) Trong đó: ∆t – hiệu số của nhiệt độ cao không khí cao nhất của địa phương làm đường so với nhiệt độ khi đổ bê tông. β - hệ số ép co của vật liệu chèn khe, khi chèn khe bằng mattic nhựa lấy β = 2,0; L – khoảng cách giữa hai khe dãn, m; α – hệ số dãn nở của bê tông, thường lấy α = 0,00001 Chiều rộng của khe co khi chèn khe bằng mattic nhựa thường lấy từ 8 – 12mm Vật liệu chèn khe phải đảm bảo tính đàn hồi lâu dài, có thể dính bám chặt với bê tông không thám nước, trời lạnh không dòn, trời nóng không chảy. 5. Cấu tạo và kích thước tấm bê tông trong các trường hợp đặc biệt Trên đường cấp I, II, chiều dài tấm (cự ly giữa các khe co ngang) nên giảm đến 3,5m; 4,0m và 5m tương ứng với bề dày tấm 18, 20 và >=22 cm trong các trường hợp sau đề phòng lún không đều: - nền đắp cao từ 3 – 5m - trong đoạn chuyển tiếp từ nền đắp sang nền đào trên phạm vi chuyển tiếp 20 – 40m. Trên các đoạn nền đắp qua vùng đất yếu hoặc than bùn và nền đắp cao hơn 5,0m hoặc các đoạn dự đoán nền có thể lún không đều (như các đoạn lân cận hai bên cống và sau mố cầu .) thì tấm bê tông xi măng cần bố trí thêm các lưới thép từ 1,6 đến 2,3 kg/m 2 Khi xây dựng mặt đường BTXM trên móng cát hoặc cấp phối cát sỏi thì ở mép tấm tiếp xúc với lề đường nên bó trí hai thanh thép gờ Þ 12. Chúng được đặt cao hơn đáy tấm 5cm, thanh thứ nhất dặt cách mép tấm 10cm, thanh thứ hai đặt cách thanh thứ nhất 20cm và đầu cốt thép đặt cách khe ngang 50cm 6. Tải trọng tính toán, lưu lượng xe chạy tính toán và hệ số chiết giảm cường độ tính toán Tải trọng tính toán tiêu chuẩn đối với kết cấu áo đường cứng cũng được quy định thống nhất như trong tính toán thiết kế áo đường mềm và khi tính toán tải trọng bánh xe được nhân thêm với hệ số xung kích trong bảng 7 7 Bảng 7: tải trọng tính toán tiêu chuẩn và hệ số xung kích Tải trọng trục tiêu chuẩn (daN) Tải trọng bánh tiêu chuẩn (daN) Hệ số xung kích Tại trọng bánh tính toán (daN) 10000 12000 9500 5000 6000 4750 1,2 1,15 1,20 6000 6900 5700 Sau khi đã tính toán với tải trọng tiêu chuẩn, phải kiểm toán lại với xe nặng nhất có thể chạy trên đường, kiểm toán với xe nhiều bánh 80 tấn, với xe xích T60 (khi trên đường có thể có xe đi lại) Bảng 8 : Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của máy kéo nhiều bánh: Chỉ tiêu Đơn vị Máy kéo 80 Trọng lượng Số trục bánh xe Áp lực của mỗi trục bánh xe Khoảng cách giữa các trục theo hướng dọc Số bánh xe trên mỗi trục bánh Khoảng cách giữa các đôi bánh xe theo hướng ngang Kích thước vệt bánh xe (bánh kép) T Chiếc T m Chiếc m m 80 4 20 1,2+4,0+1,2 8 3x0,9 0,5 x 0,2 Bảng 9 : Các chỉ tiêu chủ yếu của xe xích T – 60 : Chỉ tiêu Đơn vị Máy kéo 80 Trọng lượng Áp lực bánh xích Số bánh xích Chiều dài vệt bánh xích Chiều rộng vệt bánh xích Cự ly giữa hại trục bánh xích (theo hướng ngang) T T/m Chiếc m m m 60 6 2 5 0,7 2,6 Hệ số chiết giảm cường độ n: khi tính toán cường độ kết cấu áo đường cứng, cường độ chịu uốn cho phép của bê tông xi măng được xác định bằng cường độ chịu uốn giới hạn nhân với hệ số chiết giảm cường độ n qui định tùy thuộc tổ hợp tải trọng tính toán: Bảng 10: giá trị hệ số triết giảm cường độ n 8 Tổ hợp tải trọng tính toán Hệ số chiết giảm cường độ (n) Hệ số an toàn k = 1/n Tính với tải trọng thiết kế Kiểm toán với xe nặng Kiểm toán với xe xích Tác dụng đồng thời của hoạt tải và của ứng suất nhiệt 0,5 0,59 – 0,65 0,65 0,85 – 0,90 2 1,7 – 1,53 1,54 1,18 – 1,11 7. Tính toán cường độ mặt đường bê tông xi măng dưới mặt bê tông nhựa. 7.1 Tính toán chiều dày tấm xi măng theo công thức sau: Trong đó : H : chiều dày tấm Ptt – tải trọng bánh xe tính toán (đã nhân với hệ số xung kích) daN/cm2 [σ] – cường độ chịu uốn cho phép của bê tông xi măng daN/cm2 α – hệ số có trị số thay đổi tùy theo vị trí tải trọng và tỷ số và Với: E – mô đun đàn hồi của bê tông, daN/cm2 E m ch – mô đun đàn hồi chung trên lớp móng R – bán kính của tiết diện vệt bánh xe tính toán Khi tinh chiều dày cho trường hợp tải trọng tác dụng ở giữa tấm, cạnh tấm và góc tầm thì phân biệt dùng các hệ số a1, a2, a3. trong ba trị số a1, a2, a3 phải chọn trị số lớn nhất để tính chiều dày h Bảng 11: hệ số α1 (tải trọng tác dụng ở giữa tấm) 9 [ ] σ α tt P h . = m ch E E R h h/R E/E m ch 2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.50 2000 1.74 1.66 1.60 1.53 1.45 1.36 1.23 1.08 0.99 1500 1.67 1.63 1.56 1.50 1.41 1.30 1.17 1.04 0.95 1000 1.62 1.55 1.49 1.41 1.22 1.22 1.11 0.97 0.88 800 1.57 1.51 1.44 1.37 1.28 1.17 1.07 0.93 0.84 600 1.51 1.46 1.39 1.32 1.22 1.13 1.02 0.88 0.80 500 1.47 1.42 1.35 1.26 1.19 1.10 0.99 0.86 0.76 400 1.44 1.38 1.31 1.22 1.15 1.07 0.96 0.82 0.72 300 1.38 1.33 1.26 1.18 1.11 1.02 0.92 0.77 0.68 200 1.31 1.25 1.18 1.12 1.04 0.96 0.85 0.70 0.61 150 1.25 1.19 1.13 1.07 0.98 0.91 0.80 0.65 0.56 100 1.18 1.13 1.08 1.01 0.94 0.84 0.75 0.58 0.50 80 1.14 1.09 1.04 0.97 0.90 0.81 0.69 0.55 0.46 Bảng12 : hệ số α 2 (tải trọng tác dụng ở cạnh tấm) h/R E/E m ch 2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.50 2000 2.74 2.60 2.49 2.36 2.21 2.05 1.82 1.55 1.39 1500 2.62 2.54 2.42 2.30 2.14 1.95 1.71 1.47 1.32 1000 2.51 2.41 2.39 2.14 2.00 1.80 1.60 1.36 1.19 800 2.44 2.32 2.19 2.08 1.91 1.72 1.53 1.29 1.11 600 2.33 2.23 2.11 1.97 1.83 1.63 1.45 1.20 1.03 500 2.26 2.15 2.03 1.90 1.79 1.58 1.39 1.14 0.98 400 2.19 2.09 1.97 1.79 1.68 1.53 1.33 1.07 0.91 300 2.10 2.01 1.87 1.73 1.61 1.45 1.25 0.99 0.82 200 1.97 1.86 1.73 1.62 1.49 1.33 1.13 0.86 0.69 150 1.86 1.75 1.63 1.53 1.39 1.24 1.04 0.77 0.61 100 1.73 1.65 1.54 1.42 1.29 1.12 0.92 0.65 0.50 80 1.65 1.57 1.47 1.34 1.22 1.05 0.84 0.58 0.45 10

— Xem thêm —

Xem thêm: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG

Lên đầu trang

Tài liệu liên quan

Từ khóa liên quan

Đăng ký

Generate time = 0.13622188568115 s. Memory usage = 13.97 MB