ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

Chương 5:
I.

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

THIẾT KẾ NỀN - MẶT ĐƯỜNG

Yêu cầu đối với nền đường :
Nền đường là một công trình bằng đất có tác dụng :

Khắc phục đòa hình thiên nhiên nhằm tạo nên một dải đủ rộng dọc theo
tuyến đường có tác tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc (độ dốc)…, trắc ngang đáp ứng
được điều kiện chạy xe an toàn, êm thuận, kinh tế.
Làm cơ sở cho áo đường : lớp phía trên của nền đường cùng với áo
đường chòu đựng tác dụng của xe do đó có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và tình
trạng khai thác của cả kết cấu áo đường.
Để bảo đảm làm tốt các yêu cầu nói trên, khi thiết kế và xây dựng nền đường
cần phải đạt các yêu cầu sau :
Nền đường phải đảm bảo luôn ổn đònh toàn khối : nghóa là kích thước hình học
và hình dạng của nền đường trong mỗi hoàn cảnh không bò phá hoại hoặc biến dạng
gây bất lợi cho việc thông xe.
Nền đường phải bảo đảm có cường độ nhất đònh : tức là đủ độ bền khi chòu cắt
trượt và không bò biến dạng quá nhiều (hay không được tích lũy biến dạng) dưới tác
dụng của áp lực bánh xe chạy qua.
Nền đường phải đảm bảo ổn đònh về cường độ : nghóa là cường độ của nền
đường không được thay đổi theo thời gian, theo khí hậu, thời tiết một cách bất lợi.
II.

Yêu cầu đối với kết cấu áo đường mềm:

Mặt đường là lớp vật liệu trên cùng chòu ảnh hưởng trực tiếp lực thẳng đứng và

lực ngang của xe và chòu tác dụng của các nhân tố thiên nhiên (độ ẩm, nước mưa,
nắng, nhiệt độ thay đổi …). Tầng mặt phải đủ bền trong suốt thời kỳ sử dụng phải
bằng phẳng, đủ độ nhám, chống thấm nước, biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao ...
Tuỳ theo cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường ,tuỳ vào công nghệ thi công ,điều
kiện vật tư mà ta đưa ra phương án chọn tầng mặt cho thích hợp.
Trong kết cấu áo đường tầng mặt là đắt tiền nhất nên khi sử dụng phải thiết kế
sao cho các lớp của tầng mặt là có chiều dày tối thiểu theo điều kiện mun đàn hồi
chung (Ech) của kết cấu áo đường. Đối với tầng móng phải tận dụng được vật liệu đòa
phương.
Chất lượng bề mặt áo đường mềm càng tốt thì chi phí vận doanh sẽ càng giảm
và thời hạn đònh kỳ sửa chữa vừa trong quá trình khai thác sẽ được tăng lên.
Thiết kế kết cấu áo đường theo Quy trình thiết kế áo đường mềm theo tiêu
chuẩn 22 TCN 211-06.

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 52


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

III.
1.

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Loại tầng mặt và mô đun đàn hồi yêu cầu của kết cấu áo đường:
Mô đun đàn hồi yêu cầu của mặt đường:


Theo 22TCN 211-06 thì tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn được qui đònh là trục
đơn của ôtô có trọng lượng 100 kN đối với tất cả các loại áo đường mềm trên đường
ôtô các cấp thuộc mạng lưới chung.
+ p lực tính toán lên mặt đường:

p = 0.6 Mpa.

+ Đường kính vệt bánh:

D = 33cm.

Trọng lượng trục
Pi (kN)
Trục
Trục
trước
sau

Loại xe

Xe con
Tải nhẹ
Tải trung
Tải nặng

20
25
40


Số
trục
sau

50
60
100

1
1
2

Số bánh của
mỗi cụm bánh ở
trục sau

Khoảng
cách giữa
các trục sau
(m)

Cụm bánh đôi
Cụm bánh đôi
Cụm bánh đôi

Lượng
xe ni
xe/ngđ

<3m


767
438
548
438

Tính số trục xe qui đổi về trục tiêu chuẩn 100kN
4.4

 P 
N = ∑ c1 .c2 .n i  i ÷
I =1
 100 
k

c1: Hệ số số trục, c1 = 1 + 1.2(m − 1)
m: Số trục của cụm trục i
c2: Hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong một cụm bánh
c2 =6.4 cho các cụm bánh chỉ có một bánh
c2 =1 cho các cụm bánh có hai bánh (cụm bánh đôi)
Vì tải trọng trục dưới 25kN(2.5T) nên không xét đến khi qui đổi.
Khi khoảng cách các trục sau >3m, việc chuyển đổi được thực hiện riêng từng
trục, tức là c1 = 2
Khi khoảng cách giữa các trục <3m thì qui đổi gộp m trục có trọng lượng bằng
nhau như 1 trục theo công thức: c1 = 1 + 1.2(m − 1)

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 53



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Bảng tính số trục xe qui đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN
Pi
c1
c2
ni
N tt
Loại xe
Tải nhẹ
Tải trung
Tải nặng

Trục trước
Trục sau
Trục trước
Trục sau
Trục trước
Trục sau

20
50
25
60
40
100


1
1
1
1
1
2.2

6.4
1
6.4
1
6.4
1

438

438
548
548
438

438

0
20.75
7.87
57.9
49.74
963.6


Số trục xe qui đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN
Ntk = 1100(trục/làn.ngđ)
Số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe (đường 2 làn xe và không có dải
phân cách giữa nên f L = 0.55 ).
N ett = N e × fL = 1100 × 0.55 = 605 (trục/làn.ngày đêm)
Với đường cấp III miền núi có Vtk = 60(km/h) chọn KCAD cấp cao A1 để thiết
kế, sử dụng bê tong loại một cho lớp mặt.
Tra bảng 3-4 ta có: E yc =180.94 Mpa.
tt
Tra bảng 3-5 thì ⇒ E yc =140 Mpa.

Do đó lấy E yc =180.94 Mpa để kiểm toán.
Số trục tiêu chuẩn tích luỹ trong thời hạn t=15 năm với qui luật tăng
trưởng xe trung bình năm q = 10 %.
[(1+q) t -1]
[(1 + 0.1)15 − 1]
×365
×
N
=
× 365 × 605 = 1.848 × 106
tt
t-1
15−1
q(1+q)
0.1 × (1 + 0.1)
(trục/làn.ngày đêm).
Ne =

IV.


Chọn cấu tạo áo đường:

Theo 22 TCN 211-06 ứng với đường cấp III ta kiến nghò chọn loại tầng mặt là
mặt đường cấp cao A1


Phương án 1:
Cấu tạo các lớp mặt đường từ trên xuống như sau:
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mòn dày 6 cm
Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung dày 8 cm
Cấp phối đá dăm loại I dày 18 cm
Cấp phối đá dăm loại II dày 30 cm

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 54


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG



GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Phương án 2:
Cấu tạo các lớp mặt đường từ trên xuống như sau:
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mòn dày 6 cm
Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung dày 8 cm
Đá dăm gia cố xi măng dày 14 cm

Cấp phối đá dăm loại I dày 18 cm

V.

Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đường phương án 1:
Các đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu:
Bề
E (Mpa)
dày
Độ
Kéo
lớp
Trượt
võng
uốn
(cm)

Lớp kết cấu ( từ dưới lên)
- Đất bazan Tây Ngun ở
độ ẩm tương đối a=0.55

Rku
(Mpa)

30

250

250


250

- Cấp phối đá dăm loại I

18

300

300

300

- Bê tông nhựa chặt loại I
(đá dăm ≥ 50%)

8

350

250

1600

2.0

- Bê tông nhựa chặt loại I
(đá dăm ≥ 35%)

6


420

300

1800

2.8

1.

(độ)

0.036

17

51

- Cấp phối đá dăm loại II

ϕ

c
(Mpa)

Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi:

a/ Chuyển hệ nhiều lớp về hệ hai lớp bằng cách đổi kết cấu áo đường hai lớp một từ
dưới lên trên theo công thức:
3


 1 + kt1/ 3 
E = Ei 
÷
 1+ k 
dh
tb

Với:

k=

h i +1
E i +1
và t =
hi
Ei

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 55


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Kết quả tính đổi theo bảng:
Ei
Lớp kết cấu

CPĐD loại II

t=

(MPa)
250

CPĐD loại I

300

BTN hạt trung

350

BTN hạt mòn

420

E i +1
Ei

300
= 1.2
250
350
= 1.31
268.04
420
= 1.35

312.12

hi

k=

(cm)
30
18
8
6

h i +1
hi

H tb

E tb

(cm)
30

(Mpa)
250

48

268.04

56


278.87

62

290.88

18
= 0.6
30
8
= 0.167
48
6
= 0.107
56

b/ Xét hệ số điều chỉnh β:
Tỉ số giữa bề dày kết cấu áo đường và kích thước vệt bánh xe:
H 62
=
= 1.88
D 33
Tra bảng 3.6
⇒ β = 1.204
⇒ E tttb = β × E tbi = 1.204 × 290.88 = 350.22(Mpa)

c/ Tra toán đồ 3.1 để xác đònh Ech của mặt đường:
Từ các tỉ số:


H
= 1.88 ,
D

Ta xác đònh được:

E0
51
= 0.146
dc =
E tb
350.22
E ch
= 0.576
E dc
tb

⇒ E ch = 0.576 × 350.22 = 201.73 Mpa.
dv
d/ Kiểm toán điều kiện: Ech ≥ K cd .E yc
Vì đường cấp III, 2 làn xe nên theo bảng 3.3, chọn độ tin cậy thiết kế là 0.9, do
dv
vậy theo bảng 3.2 xác đònh được hệ số cường độ K cd =1.1
Kết quả nghiệm toán:
dv
Ech= 201.73 Mpa > K cd × E yc = 1.1 ×180.94 = 199.03 Mpa.

Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi.

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN


Trang 56


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

2.

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt trong nền đất:

a/ Tính Etb của cả 5 lớp kết cấu:
Ei
Lớp kết cấu
CPĐD loại II

(MPa)
250

CPĐD loại I

300

BTN hạt trung

250

BTN hạt mòn


300

t=

E i +1
Ei

300
= 1.2
250
250
= 0.933
268.04
300
= 1.13
265.41

hi
(cm)
30

k=

h i +1
hi

H tb

E tb


(cm)
26

(Mpa)
250

46

268.04

54

265.41

60

268.64

18
= 0.6
30
8
= 0.167
48
6
= 0.107
56

18
8

6

Xét hệ số điều chỉnh β:
Tỉ số giữa bề dày kết cấu áo đường và kích thước vệt bánh xe:
H 62
=
= 1.88
D 33
⇒ β = 1.204

⇒ E dc
= β × E tbi = 1.204 × 268.64 = 323.44(Mpa)
tb

b/ Xác đònh ứng suất cắt hoạt động do tải tọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra
trong nền đất Tax :
E
323.44
H 62
= 6.34
=
= 1.88 và tb =
E0
51
D 33
Với góc nội ma sát của đất nền φ = 17
T
Tra toán đồ hình 3.3 ta được ax = 0.018
p
⇒ Tax= 0.018 x 0.6 = 0.011 Mpa.

c/ Xác đònh ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân của các lớp kết cấu áo
đường gây ra trong nền đất Tav
Tra toán đồ hình 3.4 ta được Tav =-0.0001
d/ Trò số lực dính tính toán của đất nền C tt
Ctt= c. k1.k2.k3
c : lực dính tính toán của đất nền.
c =0.036
k1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất chòu tải trọng động và
gây giao động, k1 =0.6 với kết cấu áo đường cho phần xe chạy.
k 2 : Hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu,
các yếu tố này ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn. Do đó k 2 được xác
đònh tuỳ thuộc vào số trục xe qui đổi mà kết cấu phải chòu đựng trong một ngày đêm
0

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 57


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Tra bảng 3.8 ta được k 2 =0.8
k 3 : Hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt của đất trong điều kiện chúng làm
việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử, ngoài ra hệ số này còn xét đến sự khác
biệt về điều kiện tiếp xúc thực tế giữa các lớp kết cấu áo đường với nền đất so với
điều kiện xem như chúng dính kết chặt. Trò số này được xác đònh tuỳ thuộc loại đất
trong khu vực tác dụng của nền đường.
Đối với đất dính k 3 =1.5

Vậy Ctt = 0.036 x 0.6 x 0.8 x 1.5 = 0.026 Mpa.
Ctt
e/ Kiểm toán điều kiện: Tax + Tav ≤ tr
k cd
Với đường cấp III, độ tin cậy yêu cầu 0.9 do vậy theo bảng 3.7: kcd =0.94
C
0.026
Tax + Tav = 0.011 − 0.0001 = 0.0109 Mpa ≤ trtt =
= 0.0277 Mpa
0.94
k cd
tr

Kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn cắt trượt trong nền đất.
3.

Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn lớp bê tông nhựa:

a/ Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa:
-

Đối với bê tông nhựa lớp dưới:

Qui đổi 2 lớp bê tông nhựa về 1 lớp:
h1 = 14cm
E1 =

1600 × 8 + 1800 × 6
= 1685.71Mpa
8+6


Trò số Etb của 2 lớp cấp phối đá dăm I và cấp phối đá dăm II là Etb = 268.04 Mpa
(tính ở bảng phía trên ) với bề dày 2 lớp này là H = 48 cm trò số này còn phải xét đến
hệ số điều chỉnh β :
H 48
=
= 1.455
D 33
Tra bảng 3.6 được β = 1.17
⇒ E dc
= β × E tbi = 1.17 × 268.04 = 313.61(Mpa)
tb

Với

E0
51
=
= 0.163
dc
E tb 313.61

Tra toán đồ hình 3.1 được

E chm
= 0.53
Edc
tb

⇒ E chm = 0.53 × 313.64 = 166.21 Mpa.

σ ku : ứng suất kéo uống đơn vò ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dưới bằng cách tra
toán đồ hình 3.5 với:
SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 58


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

E
1685.71
H1 14
= 10.14
=
= 0.424 và 1 =
E chm 166.21
D 33
Tra toán đồ được σ ku =1.653
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 đơn hay bánh đôi. Khi kiểm tra với cụm bánh đôi
trong trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn thì k b = 0.85
Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối (theo CT 3.10)
σ ku = σ ku × p × k b = 1.653 × 0.6 × 0.85 = 0.843
-

Đối với bê tông nhựa lớp trên:
h1 = 6cm

E1 = 1800Mpa
Ei
Lớp kết cấu
CPĐD loại II
CPĐD loại I
BTN hạt trung

t=

(MPa)
250

E i +1
Ei

hi
(cm)
30

300

300
= 1.2
250

18

1600

1600

= 5.97
268.04

8

k=

h i +1
hi

18
= 0.6
30
8
= 0.16
48

7

H tb

E tb

(cm)
30

(Mpa)
250

48


268.04

56

373.06

Trò số Etb của 3 lớp là Etb = 373.06 Mpa với bề dày 3 lớp này là H = 56cm trò
số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh β :
H 56
=
= 1.697
D 33
Tra bảng 3.6 được β = 1.194
⇒ E dc
= β × E tbi = 1.194 × 373.06 = 445.434(Mpa)
tb

Với

E0
51
=
= 0.1145
dc
E tb 445.434

Tra toán đồ hình 3.1 được

E chm

= 0.4943
Edc
tb

⇒ E chm = 0.4943 × 445.434 = 220.18Mpa
σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vò ở đáy lớp bê tông nhựa lớp trên bằng cách tra
toán đồ hình 3.5 với:

E
1800
H1 6
= 8.18
=
= 0.182 và 1 =
E chm 220.18
D 33
SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 59


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Tra toán đồ được σ ku =2.08
Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối
σ ku = σ ku .p.k b = 2.08×0.6×0.85 = 1.061 Mpa.
b/ Kiểm toán theo điều kiện chòu kéo uốn ở đáy lớp bê tông nhựa:
R ttku

σ ku ≤ ku
K cd
K cdku : hệ số cường đo về chòu kéo uốn tuỳ thuộc vào độ tin cậy thiết kế.
K cdku =0.94 tra bảng 3.7 cho trường hợp đøng cấp 3 ứng với đô tin cậy 0.9
Rttku : cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa
Rttku = k1.k 2 .Rku
Rku : cường độ chòu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán
k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bò mỏi dưới tác dụng của tải trọng

trùng phục.Đối với vật liệu bê tông nhựa:
11.11
11,11
k1 = N 0,22 = 1.848 × 106  0.22 = 0.465
e


k 2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu

thời tiết . Với bê tông nhựa chặt loại I
k 2 =1

Cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp dưới:
Rttku = k1.k 2 .Rku = 0.465 x 1 x 2 = 0.93 Mpa.

Cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp trên:
Rttku = k1.k 2 .Rku = 0.465 x 1 x 2.8 = 1.3 Mpa.

Kiểm toán:
Với lớp bê tông nhựa lớp dưới:
σ ku = 0.843 MPa <


0.93
=0,99 Mpa.
0.94

Với lớp bê tông nhựa lớp trên:
σ ku = 1.061 MPa <

1.3
=1.383 Mpa.
0.94

Kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn trong các
lớp bê tông nhựa.
4.

Kết luận:

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 60


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Các kết quả kiểm toán theo trình tự tính toán như trên cho thấy kết cấu dự kiến
đẩm bảo được tất cả các điều kiện về cường độ, do đó có thể chấp nhận nó làm kết
cấu thiết kế.

VI.

Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đường phương án 2:
Các đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu:

Lớp kết cấu ( từ dưới lên)

Bề
dày
lớp
(cm)

- Đất bazan Tây Nguyên ở
độ ẩm tương đối 0.55
- Cấp phối đá dăm loại I

Mun E (Mpa)
Độ
Kéo
Trượt
võng
uốn

Rku
c
(Mpa) (Mpa)

51

0,036


18

300

300

300

(Cường độ chòu nén ở tuổi 14
28 ngày ≥ 4Mpa)

600

600

600

0.8

- Bê tông nhựa chặt loại I
8
(đá dăm ≥ 50%) (lớp dưới)

350

250

1600


2.0

- Bê tông nhựa chặt loại I
6
(đá dăm ≥ 35%) (lớp trên)

420

300

1800

2.8

ϕ
(độ)
17

- Đá dăm gia cố xi măng

1. Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi:
a/ Chuyển hệ nhiều lớp về hệ hai lớp bằng cách đổi kết cấu áo đường hai lớp một từ
dưới lên trên theo công thức:
3

E

dh
tb


 1 + kt1/3 
= Ei 
÷
 1+ k 

Với:

k=

h i +1
E i +1
và t =
hi
Ei

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 61


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Kết quả tính đổi theo bảng:
Ei
Lớp kết cấu
CPĐD loại I

t=


(MPa)
300

Đá gia cố xi măng
BTN hạt trung
BTN hạt mòn

600

E i +1
Ei

600
=2
300
350
= 0.84
414.63

hi
(cm)
18
14

350

4

8


420

420
= 1.047
401.11

6

k=

h i +1
hi

14
= 0.78
18
8
= 0.25
32
6
= 0.15
40

H tb

E tb

(cm) (Mpa)
20

300
32

414.63

40

401.11

46

403.54

b/ Xét hệ số điều chỉnh β:
Tỉ số giữa bề dày kết cấu áo đường và kích thước vệt bánh xe:
H 46
=
= 1.394
D 33
Tra bảng 3.6 được β = 1.16
⇒ E tttb = β × E tbi = 1.16 × 403.54 = 468.11(Mpa)

c/ Tra toán đồ 3.1 để xác đònh Ech của mặt đường:
Từ các tỉ số:

H
= 1.394 ,
D

Ta xác đònh được:


E0
51
= 0.109
dc =
E tb
468.11
E ch
= 0.432
E dc
tb

⇒ E ch = 0.432 × 468.11 = 202.22 Mpa
dv
d/ Kiểm toán điều kiện: Ech ≥ K cd .E yc
Vì đường cấp III, 2 làn xe nên theo bảng 3.3, chọn độ tin cậy thiết kế là 0.9, do
dv
vậy theo bảng 3.2 xác đònh được hệ số cường độ K cd =1,1.
Kết quả nghiệm toán:
dv
Ech= 202.22 Mpa > K cd × E yc = 1.1 × 180.94 = 199.03 Mpa.

Kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi.

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 62


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG


2.

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt trong nền đất:

a/ Tính E tb của cả 5 lớp kết cấu:
Ei
(((MPa)
Lớp kết cấu
CPĐD loại I
300
Đá dăm gia cố xi
măng
600
BTN hạt trung

250

BTN hạt mòn

300

t=

E i +1
Ei

600

=2
300
250
= 0.6
414.63
300
= 0.796
377.21

hi
(cm)
18
14
8
6

k=

h i +1
hi

H tb

E tb

(cm)
18

(Mpa)
300


32

414.63

40

377.21

46

366.5

14
= 0.78
18
8
= 0.25
32
6
= 0.15
40

Xét hệ số điều chỉnh β:
Tỉ số giữa bề dày kết cấu áo đường và kích thước vệt bánh xe:
H 46
=
= 1.394
D 33
Tra bảng 3.6 được β = 1.16

⇒ Edctb = β × E itb = 1.16 × 366.5 = 425.14(Mpa)

b/ Xác đònh ứng suất cắt hoạt động do tải tọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra
trong nền đất Tax :
E
425.14
H 46
= 7.73
=
= 1.394 và tb =
E0
55
D 33
0
Với góc nội ma sát của đất nền φ = 17
T
Tra toán đồ hình 3.3 ta được ax = 0.0249
p
⇒ Tax= 0.0249 x 0.6 = 0.01494 Mpa.
c/ Xác đònh ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân của các lớp kết cấu áo
đường gây ra trong nền đất Tav
Tra toán đồ hình 3.4 ta được Tav =0
d/ Trò số lực dính tính toán của đất nền C tt
Ctt= c. k1.k2.k3
c : lực dính tính toán của đất nền. c =0.036
k1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất chòu tải trọng động và
gây giao động. k1 = 0.6 với kết cấu áo đường cho phần xe chạy
k 2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu,
các yếu tố này ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn. Do đó k 2 được xác
đònh tuỳ thuộc vào số trục xe qui đổi mà kết cấu phải chòu đựng trong một ngày đêm.

Tra bảng 3.8 ta được k 2 =0.8
SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 63


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

k 3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt của đất trong điều kiện chúng làm

việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử, ngoài ra hệ số này còn xét đến sự khác
biệt về điều kiện tiếp xúc thực tế giữa các lớp kết cấu áo đường với nền đất so với
điều kiện xem như chúng dính kết chặt. Trò số này được xác đònh tuỳ thuộc loại đất
trong khu vực tác dụng của nền đường. Đối với đất dính k 3 =1.5
Vậy Ctt = 0.038 x 0.6 x 0.8 x 1.5 = 0.026 MPa
Ctt
e/ Kiểm toán điều kiện: Tax + Tav ≤ tr
k cd
Với đường cấp III, độ tin cậy yêu cầu 0.9 do vậy theo bảng 3.7: kcd =0.94
C
0.026
Tax + Tav = 0.01494 − 0 = 0.01494 ≤ trtt =
= 0.0277 Mpa.
0.94
k cd
tr

Kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt trong nền đất.

3.

Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn trong các lớp bê
tông nhựa và đá gia cố xi măng:

a/ Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa:
-

Đối với bê tông nhựa lớp dưới:
Qui đổi 2 lớp bê tông nhựa về 1 lớp:
h1 = 14cm
E1 =

1600 × 8 + 1800 × 6
= 1685.71Mpa
8+6

Trò số Etb của 2 cấp phối đá dăm I và đá gia cố xi măng là Etb = 414.63 Mpa
(tính ở bảng trên) với bề dày 2 lớp này là H = 32cm trò số này còn phải xét đến hệ số
điều chỉnh β :
H 32
=
= 0.97
D 33
Tra bảng 3.6 được β = 1.102
⇒ E dc
= β × E itb = 1.102 × 414.44 = 456.92(Mpa)
tb

Với:


E0
51
=
= 0.112
dc
E tb 456.92

Tra toán đồ hình 3.1 được

E chm
= 0.35
Edc
tb

⇒ E chm = 0.35 × 456.92 = 159.92 Mpa.
σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vò ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dưới bằng cách tra
toán đồ hình 3.5 với:

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 64


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

E
1685.71

H1 14
= 10.54
=
= 0.424 và 1 =
E chm 159.92
D 33
Tra toán đồ được σ ku =1.679
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 đơn hay bánh đôi. Khi kiểm tra với cụm bánh đôi
trong trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn thì k b =0.85
Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối
σ ku = σ ku .p.k b = 1.679 × 0.6 × 0.85 = 0.856 Mpa.
-

Đối với bê tông nhựa lớp trên:
h1 = 6cm , E1 = 1800Mpa
Ei
Lớp kết cấu
CPĐD loại I
Đá gia cố xi măng
BTN hạt trung

(MPa)
300
600
1600

t=

E i +1

Ei

2
3.861

hi
(cm)
18
14
8

k=

h i +1
hi

0.78
0.25

H tb

E tb

(cm)
18
32
40

(Mpa)
300

414.63
572.58

Trò số E tb của 3 lớp là E tb = 572.58 Mpa với bề dày 3 lớp này là H = 40cm trò
số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh β :
H 40
=
= 1.212
D 33
Tra bảng 3.6 được β = 1.132
i
⇒ E dc
tb = β × E tb = 1.132 × 572.58 = 648.16(Mpa)

Với:

E0
51
=
= 0.079
dc
E tb 648.16

Tra toán đồ hình 3.1 được

E chm
= 0.342
Edc
tb


⇒ E chm = 0.342 × 648.16 = 221.67Mpa
σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vò ở đáy lớp bê tông nhựa lớp trên bằng cách tra
toán đồ hình 3.5 với:
E
1800
H1 6
= 8.12
=
= 0.182 và 1 =
E chm 221.67
D 33
Tra toán đồ được σ ku =2.069
Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối:
σ ku = σ ku .p.k b = 2.069 × 0.6 × 0.85 = 1.055 Mpa.
SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 65


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

b/ Kiểm toán theo điều kiện chòu kéo uốn ở đáy lớp bê tông nhựa:
R ttku
σ ku ≤ ku
K cd
K cdku : hệ số cường đo về chòu kéo uốn tuỳ thuộc vào độ tin cậy thiết kế.
ku
K cd

=0.94 tra bảng 3.7 cho trường hợp đøng cấp 2 ứng với đô tin cậy 0.9

R ttku : cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa.

R ttku = k1 .k 2 .R ku

R ku : cường độ chòu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán.
k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bò mỏi dưới tác dụng của tải trọng
trùng phục.Đối với vật liệu bê tông nhựa:
11,11

11.11

k1 = N 0,22 = 1.884 × 106  0.22 = 0.465
e


k 2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu
thời tiết . Với bê tông nhựa chặt loại I, k 2 =1
Cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp dưới:
R ttku = k1 .k 2 .R ku = 0.465 x 1 x 2 = 0,93 Mpa.

Cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp trên:
R ttku = k1 .k 2 .R ku = 0.465x 1 x 2.8 = 1.3 Mpa.

Kiểm toán:
Với lớp bê tông nhựa lớp dưới:
σ ku = 0,856 MPa <

0.93

=0,99 Mpa.
0.94

Với lớp bê tông nhựa lớp trên:
σ ku = 1.055 MPa <

1.3
=1.383 Mpa.
0.94

Kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn trong các
lớp bê tông nhựa.
c/ Kiểm tra điều kiệm chòu kéo uốn ở đáy lớp móng bằng đá gia cố xi măng:
Đổi các lớp phía trên kể từ mặt lớp đá gia cố xi măng trở lên về 1 lớp ta có:
h1 = 6+8 = 14cm
E1 =

1600 × 8 + 1800 × 6
= 1685.71Mpa
8+6

Tính Ech của các lớp phía dưới lớp đá gia cố xi măng thì E =300 Mpa và H=18
cm (của lớp cấp phối đá dăm).
m

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 66



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

Với:

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

E
51
H 18
= 0.17
=
= 0.545 và dc0 =
E tb 300
D 33

Tra toán đồ hình 3.1 được

E chm
= 0.315
Edc
tb

⇒ E chm = 0.315 × 300 = 94.5Mpa
σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vò ở đáy lớp đá gia cố xi măng bằng cách tra toán đồ
hình 3.6 với:

H1 14 + 8 + 6
=
= 0.848
D

33
E1 1685.71
=
= 2.81
E2
600
E 2 600
=
=2
E3 300
Tra toán đồ hình 3.6 được σ ku = 0.158
Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối
σ ku = σ ku .p.k b = 0.158 × 0.6 × 0.85 = 0.081 Mpa.
Kiểm toán theo điều kiện chòu kéo uốn ở đáy lớp đá gia cố xi măng:
σ ku ≤

R ttku
ku
K cd

Rttku : cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa
Rttku = k1.k 2 .Rku
k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bò mỏi dưới tác dụng của tải trọng

trùng phục.Đối với vật liệu đa dăm gia cố xi măng:
2.86

2.86

k1 = N 0,11 = (1.848 × 106 )0.11 = 0.585

e
k 2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khi shậu
thời tiết . Với đá gia cố xi măng: k 2 =1

Cường độ chòu kéo uốn tính toán của lớp đá gia cố xi măng:
Rttku = k1.k 2 .Rku =0.585 x 1 x 0.8 = 0,468 Mpa.

Như vậy:
Rttku 0.448
σ ku = 0.081 MPa < ku =
=0.476 Mpa.
K cd
0.94

Cho thấy kết cấu dự kiến đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chòu kéo uốn trong
lớp đá gia cố xi măng .
SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 67


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

4.

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Kết luận:

Các kết quả kiểm toán theo trình tự tính toán như trên cho thấy kết cấu dự kiến

đẩm bảo được tất cả các điều kiện về cường độ, do đó có thể chấp nhận nó làm kết
cấu thiết kế
VII.

So sánh và chọn lựa hai phương án áo đường:

Cả hai phương án tuyến có các số liệu đầu vào giống nhau về điều kiện đòa
chất, khí hậu, thuỷ văn và lưu lượng xe thiết kế nên trong bước thiết kế này ta sẽ chọn
ra một phương án áo đường để sử dụng chung cho cả hai phương án tuyến. Vì thế ta
sẽ so sánh hai phương án áo đường trên cùng chiều dài tuyến là 1 km đường.
Xác đònh chi phí xây dựng mặt đường:
Phân tích đơn giá theo hạng mục công việc:


Mã
hiệu
(ĐM)
AD

Thành phần chi phí

CPĐD loại 2

Đơn
giá

100m3

11212 Vật liệu


AD

Đơn Định
vị
mức

m

3

Vật
liệu

Thành tiền
Nhân
công

14,445,518 179,182
142

Máy
1,179,496.5

14,445,518

Nhân công 4/7

công

3.9


Máy ủi 110CV

ca

0.42

937,087

393,576.54

Máy san 110CV

ca

0.08

817,979

65,438.32

Máy lu rung 25T
Máy lu bánh lốp 16T
Máy lu 10T

ca
ca
ca

0.21

0.34
0.21

1,538,836
604,875
404,491

323,155.56
205,657.5
84,943.11

Ô tô tưới nước 5 m3

ca

0.21

480,273

100,857.33

Máy khác

%

CPĐD loại 1

100m

11222 Vật liệu

Nhân công 4/7

179,182

0.5

5,868.14
14,445,518 202,154

3

1,153,131.61

m
công

142
4.4

3

Máy rải 50-60m /h

ca

0.21

1,830,434

384,391.14


Máy lu rung 25T

ca

0.21

1,538,836

323,155.56

Máy lu bánh lốp 16T

ca

0.42

604,875

254,047.5

Máy lu 10T

ca

0.21

404,491

84,943.11


ca
ca

0.21
0.5

480,273

100,857.33
5,736.97

3

Ô tô tưới nước 5 m
Máy khác

3

Đá dăm gia cố XM 6% 100m2
Cấp phối đá dăm
Xi măng
Vật liệu khác
Nhân công 4/7
Trạm trộn
SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

14,445,518
202,154


22,860,817 1,332,376 2,964,287.595

m2 1.42 10,172,900 14,445,518
kg 9902
827 8,188,954
%
1
226,344.7
công 29
1,332,376
ca
0.51 2,047,057
1,043,999.07
Trang 68


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

Mã
hiệu
(ĐM)

Thành phần chi phí

Máy ủi 110CV
Máy lu 8.5T
Máy đầm bánh lốp 16T
Máy san 110CV
Máy khác
AD


BTN hạt trung

23226 Vật liệu
Nhân công 4/7
Máy rải 130-140CV
Máy lu 10T
Máy đầm báh lốp 16T
Máy khác
AD

BTN hạt mòn

23234 Vật liệu
Nhân công 4/7
Máy rải 130-140CV
Máy lu 10T
Máy đầm báh lốp 16T
Máy khác

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Đơn Định
vị
mức
ca
ca
ca
ca
%


0.95
0.245
0.37
0.75
2

Đơn
giá

Thành tiền
Nhân
công

Vật
liệu

937,087
353,953
734,405
817,979

100m2

Máy
890,232.65
86,718.485
271,729.85
613,484.25
58,123.29


8,341,000

19
8,341,000
m
công 2.92
ca 0.0695 2,601,798
ca
0.12
404,491
ca 0.064
604,875
%
2

134,156

273,437.4

2

100m2

6,543,000

6,543,000
m2 14.54
công 2.22
ca 0.0504 2,601,798

ca
0.12
404,491
ca 0.064
604,875
%

134,156
180,824.96
48,538.92
38,712
5,361.52
101,996

222,749.17

101,996

2

131,130.62
48,538.92
38,712
4,367.63

So sánh và chọn phương án áo đường đưa vào thi công


Đònh


Hạng mục công việc

mức

Đơn

Khối

vị

Lượng

Đơn giá

Thành tiền
9,514,177,744.62

Phương án 1
AD11212 Cấp phối đá dăm loại 2

m3

12283.9

158041.97

1,941,371,755.87

AD11222 Cấp phối đá dăm loại 1


m3

7370.34

158008.04

1,164,572,978.14

AD23226 Bê tông nhựa hạt trung

m2 41035.44

87485.93 3,590,023,631.41

AD23234 Bê tông nhựa hạt mòn

m2 41035.44

68677.45

9,135,526,801.14

Phương án 2
AD11222 Cấp phối đá dăm loại 1
Đá dăm gia cố XM 6%
AD23226 Bê tông nhựa hạt trung

m3 7386.38
m3 5744.96
m2 41035.44


AD23234 Bê tông nhựa hạt mòn

m2 41035.44

2,818,209,379.2

158008.04 1,167,107,427.14
271574.8 1,560,186,363.39
87485.93 3,590,023,631.41
68677.45

2,818,209,379.2

Cả hai phương án đều đảm bảo các điều kiện chòu lực, phù hợp với khu vực
tuyến đi qua, tuy phương án 2 tiết kiệm hơn phương án 1 nhưng phương án 1 lại có ưu
điểm là dễ thi công. Kiến nghò chọn phương án 1.
SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 69


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

VIII.

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Thiết kế kết cấu lề đường gia cố:
Khi tính toán lề gia cố N tt lấy bằng 35-50% N tt của làn xe chạy kế bên , kiến

nghò lấy bằng 50% (3.3.3 trang 129, 22TCN211_06), nhưng ở đây ta kiến nghò sử
dụng luôn kết cấu áo đường làm kết cấu lề gia cố

SVTH: NGUYỄN THANH SƠN

Trang 70