Bài giảng Thiết kế đường ô tô - Chương 5: Thiết kế áo đường

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (802.59 KB, 10 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

5.1.1 Khái niệm

Mặt đường là phần bề rộng xe chạy, được xây dựng trên
nền đường bằng nhiều tầng lớp vật liệu có độ cứng và
cường độ lớn hơn so với đất nền đường

Kết cấu áo đường mềm (hay gọi là áo đường mềm) gồm có
tầng mặt làm bằng các vật liệu hạt hoặc các vật liệu hạt có
trộn nhựa hay tưới nhựa và tầng móng làm bằng các loại
vật liệu khác nhau đặt trực tiếp trên khu vực tác dụng của
nền đường hoặc trên lớp đáy móng

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ơ tơ 193

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM
5.1.2 Cấu tạo kết cấu nền áo đường

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 194

Chịu tác dụng trực
tiếp của xe chạy
Có tác dụng phân
bố ứng suất do tải
trọng xe xuống
nền đường
Là phạm vi nền
đường cùng với
kết cấu áo đường
chịu tác dụng của
tải trọng xe truyền
xuống

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.3 Yêu cầu đối với kết cấu áo đường mềm và phần lề
đường có gia cố

Yêu cầu cơ bản:

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Yêu cầu về độ bằng phẳng

Xác định chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI theo TCVN 8865:2011
Ngồi ra có thể xác định độ bằng phẳng bằng thước dài 3m

theo TCVN 8864:2011

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 196

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM
Yêu cầu về độ nhám

Xác định độ nhám mặt đường bằng phương pháp rắc cát
theo TCVN 8866:2011

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 197

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

5.1.4 Đặc điểm chịu lực của KCAĐ

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 199

Lực ngang(lực hãm, lực kéo, lực đẩy

ngang) chủ yếu tác dụng trên phần mặt của
áo đường mà khơng truyền sâu xuống các
lớp phía dưới nên chỉ gây trạng thái ứng
suất (sx) ở các lớp trên cùng của kết cấu áo

đường, làm cho vật liệu tại đó bị xơ trượt,
bong bật, bào mòn dẫn đến phá hoại. Do
vậy vật liệu làm tầng mặt phải có khả năng
chống lại lực đẩy ngang (chống trượt)
Lực thẳng đứng: trái lại thì lực đứng truyền

xuống khá sâu cho mãi tới nền đất. Như vậy
về mặt chịu lực kết cấu áo đường cần có
nhiều lớp, và để kinh tế thì cấu tạo các lớp
có chất lượng vật liệu giảm dần từ trên
xuống cho phù hợp với quy luật phân bố
ứng suất thẳng đứng (sz)

Hình 1: Sơ đồ phân bố ứng suất
trong kết cấu áo đường theo
chiều sâu

P : tải trọng bánh xe

sx: ứng suất do lực ngang

sz: ứng suất do lực thẳng đứng

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM
5.1.5 Cấu tạo mặt đường

Kết cấu mặt đường có thể gồm tầng mặt và tầng móng, mỗi
tầng có thể gồm nhiều lớp:

 Tầng mặt ở trên: Chịu tác dụng trực tiếp của xe chạy
 Tầng móng ở dưới: Có tác dụng phân bố ứng suất do tải

trọng xe xuống nền đường.

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 200

Đáy áo đường

Nền đường Kết

cấu

áo

ờn

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM
5.1.5 Cấu tạo mặt đường

Độ chặt
=

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

5.1.5 Cấu tạo mặt đường

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 202

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM
5.1.6 Phân loại mặt đường
Phân loại theo tính chất cơ học.

 Mặt đường cứng: Là kết cấu có độ cứng rất lớn, cường
độ chống biến dạng (môđun đàn hồi) lớn so với đất nền
có khả năng chịu uốn lớn, do đó mặt đường cứng làm
việc theo nguyên lý tấm trên nền đàn hồi và phân bố áp
lực của tải trọng xe chạy xuống nền đất trên một diện tích
rộng khiến cho nền đất ít tham gia chịu tải ( mặt đường
bêtông ximăng..)

 Mặt đường mềm: Là kết cấu với các tầng, lớp đều có khả
năng chịu uốn nhỏ dưới tác dụng của tải trọng xe chạy
chỉ chịu nén và chịu cắt trượt là chủ yếu. Ngoài ra, cường
độ và khả năng chống biến dạng của nó có thể phụ thuộc
vào sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm.

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 203

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM
5.1.6 Phân loại mặt đường
Phân loại theo tầng mặt: có 4 loại

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

5.1.6 Phân loại mặt đường

Tầng mặt đường cấp cao A1:

 Là loại kết cấu áo đường đáp ứng yêu cầu xe chạy
không xuất hiện biến dạng dư, (áo đường chỉ làm 
việc trong giai đoạn đàn hồi), mức độ dự trữ cường độ 
cao. Mức độ an toàn xe chạy cao, tốc độ xe chạy lớn
 Tuổi thọ áo đường cao : từ 15-25 năm.

 Thường dùng cho với các tuyến đường có tốc độ thiết kế
V > 60km/h

 Vật liệu làm mặt đường cấp cao A1 : là bê tông nhựa
chặt (BTNC) loại I. Theo TCVN 8819-2011 Mặt đường bê
tông nhựa nóng – u cầu thi cơng và nghiệm thu

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 205

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM
5.1.6 Phân loại mặt đường

Tầng mặt đường cấp cao A1:

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 206

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM
5.1.6 Phân loại mặt đường

Tầng mặt đường cấp cao A2:

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

5.1.6 Phân loại mặt đường

Tầng mặt đường cấp thấp B1:

 Đáp ứng yêu cầu lưu lượng xe chạy thấp, tốc độ xe chạy
không cao, chi phí duy tu sửa chữa, bảo dưỡng lớn

 Tuổi thọ từ (3 – 5) năm

 Áp dụng với các tuyến đường có tốc độ thiết kế V< 40 km/h.

 Các loại vật liệu làm mặt đường cấp thấp B1 :

•Cấp phối đá dăm theo TCVN 8859-2011

•Đá dăm nước (Đá dăm Macadam) theo TCVN 9504:2012

•Cấp phối thiên nhiên theo TCVN 8857:2011

Với điều kiện phía trên chúng phải có lớp bảo vệ rời rạc được
thường xuyên duy tu bảo dưỡng.

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 208

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM
5.1.6 Phân loại mặt đường

Tầng mặt đường cấp thấp B2:

 Tầng mặt đường cấp thấp B2 có lớp mặt trên là Đất cải
thiện hay bằng đất, đá tại chỗ gia cố hoặc phế thải công
nghiệp gia cố chất liên kết vô cơ với điều kiện là phía trên
chúng phải có lớp hao mịn và lớp bảo vệ được duy tu
bảo dưỡng thường xuyên

 Cho phép xuất hiện biến dạng dư, lưu lượng xe chạy rất
thấp, sinh bụi nhiều

 Tuổi thọ mặt đường không cao (từ 1 - 3 năm)
 Áp dụng với mặt đường giao thông nông thôn (GTNT)

hoặc đường tạm.

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 209

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm

5.1.7.1. Đặc điểm của tải trọng xe tác dụng lên mặt đường

Tải trọng tác dụng lên mặt đường lớn hay nhỏ phụ thuộc vào
trọng lượng của trục sau ơtơ.

Các xe tải nói chung thường có trọng lượng trục sau chiếm
(0,65 0,7) trọng lượng toàn bộ của xe.

Điều kiện của bánh xe tác dụng lên mặt đường phụ thuộc
vào tính chất cơ học của bánh xe.

 Kích thước và độ cứng của lốp là nhân tố quan trọng quyết
định vệt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.

 Vệt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường trên thực tế đo được
là hình elip. Để tiện tính tốn áp lực bánh xe lên mặt đường và
tiện mô phỏng thực nghiệm đo ép cường độ mặt đường người
ta xem vệt tiếp xúc đó gần đúng là một hình trịn

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ơ tơ 211

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm

5.1.7.1. Đặc điểm của tải trọng xe tác dụng lên mặt đường

Tải trọng ôtô tác dụng lên mặt đường trong một khoảng thời
gian tương đối ngắn gọi là tải trọng tức thời và lặp đi lặp lại
nhiều lần qua một điểm gọi là tải trọng trùng phục.
Tải trọng ôtô tác dụng lên mặt đường là tải trọng động và

không đồng đều (xe lớn, xe nhỏ).

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 212

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm

5.1.7.1. Đặc điểm của tải trọng xe tác dụng lên mặt đường

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm
5.1.7.2. Các tiêu chuẩn cường độ

Nội dung tính tốn chính của KCAĐ là tính tốn kiểm tra 3 tiêu
chuẩn cường độ sau đây:

 Kiểm toán ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vât liệu
chịu cắt trượt kém để không xảy ra biến dạng dẻo;
 Kiểm toán ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy các lớp vật

liệu liền khối để hạn chế phát sinh vết nứt dẫn tới phá hoại
lớp đó;

 Kiểm tốn độ võng đàn hồi thơng qua khả năng chống biến
dạng biểu thị bằng trị số mô đun đàn hồi Echcủa kết cấu

nền áo đường so với trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc.

Tiêu chuẩn này nhằm hạn chế hiện tượng mỏi cho KCAĐ

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 214

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm
5.1.7.3. Tải trọng tính tốn tiêu chuẩn

Khi tính tốn cường độ, tải trọng tính tốn tiêu chuẩn được
quy định là trục đơn của ơtơ có tải trọng trục là:

 10T đối với tất cả các loại áo đường mềm thuộc mạng
lưới chung, đường đô thị cấp khu vực trở xuống;
 12T đối với áo đường trục chính đơ thị, loại đường cao

tốc, đường công nghiệp, đường trục chính tồn thành.

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ơ tơ 215

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm
5.1.7.3. Tải trọng tính tốn tiêu chuẩn

Trên những đường có các loại xe khác biệt nhiều so với loại
xe tiêu chuẩn ở bảng 3-1 thì áo đường phải tính tốn theo
tải trọng của loại xe nặng nhất (đường vùng mỏ, đường
công nghiệp)Tự cân đo để xác định p và D của vệt bánh
xe ứng với trục đơn nặng nhất để làm thông số tính tốn
Nếu tải trọng loại xe nặng nhất khơng vượt quá tải trọng tính

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm
5.1.7.4. Quy đổi về tải trọng tính tốn tiêu chuẩn

Mục tiêu quy đổi là quy đổi số lần thông qua của các loại tải trọng trục i
về số lần thông qua của tải trọng trục tính tốn trên cơ sở tương
đương về tác dụng phá hoại đối với KCAD

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 hang với 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 quy đổi các trục có trọng lượng từ 25kN trở lên

 Bất kể loại xe gì khi khoảng cách giữa các trục ≥3m thì việc quy đổi
thực hiện riêng rẽ đối với từng trục

 Khi khoảng cách giữa các trục <3m (giữa các trục và cụm trục) thì
quy đổi gộp m trục có trọng lượng bằng nhau như một trục với việc
xét đến hệ số trục C1như quy định

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 217

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm
5.1.7.4. Quy đổi về tải trọng tính tốn tiêu chuẩn
Số trục xe quy đổi về tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn

N - là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính
tốn sẽ thơng 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 PIcần

được quy đổi về tải trọng trục tính tốn Ptt.

C1- là hệ số số trục được xác định theo biểu thức :

C1=1+1,2 (m-1) 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: với các

cụm bánh chỉ có 1 bánh thì lấy C2= 6,4; với các cụm bánh đơi (1 cụm

bánh gồm 2 bánh) thì lấy C2= 1,0; với cụm bánh có 4 bánh C2= 0,38.

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 218

4
4
2
1
1
,
)
.(
.
.
tt
I
i
k
i P
P
n
C
C

N






5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm
5.1.7.4. Quy đổi về tải trọng tính tốn tiêu chuẩn

Số trục xe tính tốn (Ntt) là tổng số trục xe đã được quy đổi về xe

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm
5.1.7.4. Quy đổi về tải trọng tính tốn tiêu chuẩn

Hệ số f1của các làn xe trên phần xe chạy xác định như sau:

 Trên phần xe chạy chỉ có 1 làn xe thì f1=1

 Trên phần xe chạy có 2 làn xe hoặc 3 làn nhưng khơng có dải
phân cách thì f1=0.55

 Trên phần xe chạy có 4 làn xe và có dải phân cách giữa thì
f1=0.35

 Trên phần xe chạy có 6 làn xe trở lên và có dải phân cách giữa
thì f1=0.3

 Ở chỗ nút giao nhau và chỗ vào nút, kết cấu áo đường trong
phạm vi chuyển làn phải được tính với hệ số f1=0.5 của tổng

số trục xe quy đổi sẽ qua nút

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 220

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm
5.1.7.4. Quy đổi về tải trọng tính tốn tiêu chuẩn

Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế Ne:

 Trong trường hợp dự báo được tỷ lệ tăng trưởng giao thơng
bình qn năm q

Trong đó

N1: là số trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm của năm đầu

đưa đường vào khai thác sử dụng (trục/ngày đêm)

t : là thời hạn thiết kế, xác định tùy thuộc vào loại tầng mặt thiết
kế (theo bảng 2-1 tiêu chuẩn 22TCN 211-06). Với tầng mặt cấp
cao A1 lấy t=15 năm

10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 221

5.1 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

5.1.7 Nội dung tính tốn kết cấu áo đường mềm
5.1.7.4. Quy đổi về tải trọng tính tốn tiêu chuẩn

Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế Ne:

 Trong trường biết số trục dự báo ở năm cuối của thời hạn thiết
kế Nt(trục/ngày đêm)

Trong đó

q : tỷ lệ tăng trưởng giao thơng bình qn năm

Nt: số trục xe dự báo ở năm cuối của thời hạn thiết kế (trục/ngày

đêm)

</div>

Bài giảng Thiết kế đường ô tô - Chương 5: Thiết kế áo đường

<sub></sub>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về