Giáo trình Thiết kế đường ô tô (Phần 2)

117 trang phuongnguyen 4890

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Thiết kế đường ô tô (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_thiet_ke_duong_o_to_phan_2.pdf

Nội dung text: Giáo trình Thiết kế đường ô tô (Phần 2)

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - §¹I HäC §µ N½ng Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Bé m«n §−êng «t« - §−êng Thµnh phè TS Phan Cao thä ĐÀ NẴNG – 2006
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 12 : THIẾT KẾ CẤU TẠO ÁO ĐƯỜNG §12.1 YÊU CẦU CHUNG VÀ CẤU TẠO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 12.1.1 Khái niệm: Áo đường là phần trên của nền đường được tăng cường bằng các lớp vật liệu khác nhau để chịu tác dụng của tải trọng xe chạy và các điều kiện tự nhiên (mưa, gió, nước ngầm ) Kết cấu áo đường (Structure pavement), viết tắt: KCAĐ 12.1.2 Các yêu cầu chung của kết cấu áo đường: - Kết cấu áo đường phải đủ cường độ và ổn định cường độ (cường độ ít thay đổi hoặc không thay đổi khi chịu tác dụng của các điều kiện bất lợi) - Mặt đường phải đảm bảo đủ độ bằng phẳng nhất định để: + Giảm sức cản lăn (tốc độ xe chạy tăng cao, giảm thời gian xe chạy, giảm lượng tiêu hao nhiên liệu). + Tăng tuổi thọ của phương tiện (hạ giá thành vận chuyển). - Bề mặt áo đường phải đảm bảo đủ độ nhám để nâng cao hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường nhằm tăng mức độ an toàn xe chạy. - Áo đường phải ít sinh bụi: + Tăng tầm nhìn của lái xe. + Đảm bảo vệ sinh môi trường . + Tăng tuổi thọ của động cơ cũng như tuổi thọ của công trình. 12.1.3 Đặc điểm chịu lực của kết cấu áo đường : σ x σ z σ z - ø ng suÊt do lùc th¼ng ®øng σ x - ø ng suÊt do lùc n»m ngang H×nh 12-1. S¬ ®å ph©n bè øng suÊt trong kÕt cÊu ¸o ®õ¬ng theo chiÒu s©u Khi xe chạy, lực tác dụng lên áo đường gồm hai thành phần: - Lực thẳng đứng P do tải trọng xe chạy gây ra ứng suất σz - Lực nằm ngang F gây ra σx : do lực kéo, lực hãm, lực ngang khi xe chạy trên đường vòng, khi tăng giảm tốc gây ra. Tại bề mặt áo đường: σz = p áp lực thẳng đứng do tải trọng bánh xe nặng nhất tác dụng TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 1
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - σx = (0,2 - 0,3)p khi xe chạy. σx = (0,75 - 0,85)p khi xe hãm. p : Áp lực thẳng đứng do tải trọng bánh xe nặng nhất truyền xuống qua diện tích vệt tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường. p = (5 - 6)daN/cm2 tùy thuộc loại xe (thường lấy 3 giá trị : 5; 5,5; 6 daN/cm2) Lực ngang chủ yếu tác dụng trên phần mặt của áo đường mà không truyền sâu xuống các lớp phía dưới nên chỉ gây trạng thái ứng suất (σx)ở lớp trên cùng của kết cấu áo đường, làm cho vật liệu tại đó bị xô trượt, bong bật, bào mòn dẫn đến phá hoại. Trái lại lực thẳng đứng thì truyền xuống khá sâu cho mãi tới nền đất. Như vậy về mặt chịu lực kết cấu áo đường cần có nhiều lớp, các lớp có nhiệm vụ khác nhau để đáp ứng nhu cầu chịu lực khác nhau. 12.1.4 Cấu tạo kết cấu áo đường : 12.1.4.1 Sơ đồ cấu tạo kết cấu áo đường (hình 12.2) 12.1.4.2 Vai trò của từng lớp trong kết cấu trong kết cấu áo đường Lớp bảo vệ + Lớp bảo vệ là một lớp dày 0,5 – 1,0cm thường bằng vật liệu cát, sỏi nhỏ rời rạc. + Tác dụng : Bảo vệ cho các lớp mặt không chịu tác dụng trực tiếp của bánh xe. Tăng độ bằng phẳng.Tăng độ kín cho tầng mặt. Lớp hao mòn : + Lớp hao mòn là một lớp mỏng dày 1,0 - 3,0cm làm bằng vật liệu có chất liên kết đặt trên lớp mặt chủ yếu. + Tác dụng : Bảo vệ cho các lớp mặt không chịu tác dụng trực tiếp của bánh xe Tăng độ bằng phẳng. Tăng độ kín cho mặt đường . Tăng khả năng chống bào mòn cho mặt đường Các lớp tầng mặt : + Chiều dày các lớp tầng mặt phụ thuộc vào việc tính toán cường độ, thường làm bằng các loại vật liệu có gia cố chất liên kết hữu cơ hoặc vô cơ. + Tầng mặt: Là bộ phận trực tiếp chịu tác dụng của tải trọng bánh xe và ảnh hưởng của các nhân tố tự nhiên (đặc biệt ngoài tác dụng của lực thẳng đứng còn chịu tác dụng của lực ngang lớn). Do đó tầng mặt đòi hỏi được làm bằng các vật liệu có cường độ và sức liên kết tốt, thường dùng vật liệu có kích thước nhỏ TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 2
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Các lớp móng Chủ yếu chịu tác dụng của lực thẳng đứng, truyền và phân bố lực thẳng đứng để khi truyền xuống nền đất thì ứng suất sẽ giảm đến một mức độ đất nền đường có thể chịu đựng được mà không tạo nên biến dạng thẳng đứng hoặc biến dạng trượt quá lớn. Vì lực thẳng đứng truyền xuống ngày càng bé đi để tiết kiệm, tầng móng có thể gồm nhiều lớp vật liệu khác nhau có cường độ giảm dần từ trên xuống. Có thể cấu tạo bằng các vật liệu rời rạc, kích cỡ lớn, chịu bào mòn kém nhưng phải có đủ độ cứng và độ chặt nhất định. Líp mÆt trªn TÇng mÆt Wearing course (couche Surfacing (couche de roulement) de surface) ¸ o ®−êng Líp mÆt d−íi: binder Pavement course (couche de liaison) TÇng mãng ( Road Fondation) Líp mãng trªn Base (couche de base) KÕt cÊu ¸o Líp mãng d−íi: Sub - ®−êng (0.9- base(couche de fondation) 1.2m) S.Pave Líp ®¸y ¸o ®−êng: capping layer (couche ment de forme) 30-50cm, K=0.98 Mãng nÒn ®Êt : nÒn ®¾p (embankment) hoÆc tù nhiªn (Natural ground) Subgrade Hình 12.2 - Sơ đồ cấu tạo kết cấu áo đường Đáy áo đường Độ chặt của lớp đáy áo đường theo TCVN 4054-98 và 22 TCN 211-93 : TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 3
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - TCVN 4054 -2005 Độ sâu tính Độ chặt K Loại công trình từ AĐ Đường ô tô Đường ô tô đường có Vtt >= có Vtt 300 ÷ Bª t«ng nhùa rçng ÷ 9 22 18 C¸t trén nhùa hoÆc ÷ CÊp phèi ®¸ d¨m 14 giÊy dÇu quÐt nhùa ®õ¬ng 16 ÷ §Êt c¸t gia cè xi m¨ng 14 40 CÊp phèi cuéi sái ÷ 20 (hoÆc ®Êt gia cè) NÒn ®Êt lÌn chÆt H×nh 10-3. VÝ dô kÕt cÊu ¸o ®õ¬ng cÊp cao TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 4
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 12.1.5 Cấu tạo cắt ngang của áo đường a) c) a b a 1 1 : m : m m B : m 1 B 1 : b) b a) CÊu t¹o ¸o ®õ¬ng h×nh m¸ng trªn phÇn xe ch¹y 1 b) CÊu t¹o tr¾c ngang ¸o ®õ¬ng x©y dùng ph©n kú (giai ®o¹n 2 më réng) : : m m 1 2 1 2 c) CÊu t¹o h×nh l÷¬i liÒm trªn toµn bé nÒn ®õ¬ng H×nh 10-4. Bè trÝ ¸o ®õ¬ng trªn nÒn ®õ¬ng 1 : 3 7,5m 7,5m 1 : 3 H×nh 10-5. CÊu t¹o ¸o ®õ¬ng trªn ®õ¬ng cÊp cao cã d¶i ph©n c¸ch a) Thường áp dụng cho tuyến đường cấp thấp có số làn xe 2 - 6 b) Áp dụng với đường cấp thấp và GTNT, áp dụng khi vật liệu mặt đường và vật liệu nền đường cùng loại. c) Áp dụng đối với đường cấp cao, bề rộng mặt đường nhỏ hơn trường hợp d). Kết cấu phần lề gia cố : thường cùng vật liệu với lớp mặt Độ dốc ngang áo đường và lề đường Dốc ngang Dốc ngang lề Loại áo đường mặt đường và đường đất (%) lề gia cố (%) Bêtông ximăng và bêtông nhựa 1.5÷2 6 Các loại mặt đường nhựa (trừ bê tông nhựa) 2÷3 6 Đá dăm, đá sỏi 3÷4 6 TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 5
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge §12.2and Split PHÂN Unregistered LO VersionẠI K Ế- CẤU ÁO ĐƯỜNG 12.2.1 Mục đích phân loại kết cấu áo đường 12.2.2 Phân loại theo cấp áo đường (phạm vi sử dụng): 12.2.2.1 Áo đường cấp cao chủ yếu (A1) -CCCY – High type pavement, Chaussée en haute qualité. - 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. + TPV= 15 năm: bêtông nhựa loại I (TPV là thời gian giữa 2 lần đại tu) + TPV= 20 – 25 năm: bêtông ximăng - Thường dùng cho với các tuyến đường có tốc độ thiết kế V >= 60km/h - Vật liệu : + Bêtông nhựa rải nóng loại I (Atphalt Concret) + Bêtông ximăng (Ciment concret) 10.2.2.2 Áo đường cấp cao thứ yếu (A2)CCTY - Đáp ứng điều kiện xe chạy không xuất hiện biến dạng dư, vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi nhưng mức độ dự trữ cường độ nhỏ hơn áo đường cấp cao chủ yếu A1 - Tuổi thọ của mặt đường cấp cao A2 từ 8 - 12 năm - Áp dụng với các tuyến đường có tốc độ TK V< 60km/h - Các loại vật liệu làm mặt đường cấp A2 : + Thấm nhập nhựa ( tuổi thọ 10 năm) + Đá dăm đen (tuổi thọ 12 năm) + Bêtông nhựa loại II (tuổi thọ 12 năm) + Láng nhựa (ít dùng, qui trình cũ) - Lưu lượng xe chạy không cao chi phí duy tu bảo dường thường xuyên lớn hơn cấp cao A1, tốc độ xe chạy tối đa 60 – 70 km/h. 12.2.2.3 Áo đường cấp quá độ ( B1 ) – Intermediate type pavement, Chaussée en qualité intermediaire. - Cho phép xuất hiện biến dạng dư, chiều dày của kết cấu giảm đi rất nhiều, 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 - Phạm vi áp dụng : áp dụng với các tuyến đường có tốc độ TK V<= 40 km/h. - Các loại vật liệu làm mặt đường cấp B1 : + Đá dăm láng nhựa TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 6
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Cấp phối đá dăm, CPĐD láng nhựa hoặc nhũ tương; CPĐD gia cố XM + Cấp phối cuội sỏi láng nhựa + Cát gia cố ximăng láng nhựa 12.2.2.4 Áo đường cấp thấp (B2) -Low type pavement, Chaussée en qualité modeste., - 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 GTNT hoặc đường tạm 10.2.3 Phân loại theo vật liệu sử dụng 10.2.3.1 Áo đường làm bằng các loại vật liệu đất, đá tự nhiên không có chất liên kết : - Cấp phối đá dăm. - Cấp phối đất đồi. - Cấp phối sỏi sạn 10.2.3.2 Áo đường làm bằng vật liệu đất, đá tự nhiên có gia cố các chất liên kết vô cơ : - Đất gia cố vôi, cát gia cố ximăng - Cấp phối đá dăm gia cố ximăng - BTXM 10.2.3.3 Áo đường làm bằng vật liệu đất, đá tự nhiên gia cố các chất liên kết hữu cơ. - Bêtông nhựa - Thấm nhập nhựa - Đá trộn nhựa 10.2.4 Phân loại theo phương pháp tính toán (tính chất chịu lực) Áo đường cứng (Rigid Pav): BTXM Áo đường mềm( Flexible Pav): Áo đường nửa cứng nửa mềm (Semirigid pav) (Xem bảng 12-2: Các cấp tầng mặt áo đường và phạm vi sử dụng, trang 82 TKĐ tập 2, GS Dương Học Hải và GS Nguyễn Xuân Trục, NXB Giáo dục 2000) TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 7
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - §12.3 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ CẤU TẠO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 12.3.1 Các vấn đề lớn cần giải quyết khi thiết kế kết cấu áo đường. Áo đường là bộ phận đắt tiền nhất của công trình đường ôtô. Ở Việt Nam chi phí xây dựng áo đường chiếm tới (45- 65) % tổng vốn đầu tư xây dựng đường đối với các dự án vùng đồng bằng và đô thị, (30- 45) % tổng vốn đầu tư xây dựng đường đối với các dự án vùng đồi núi. Các chi phí duy tu, sửa chữa bão trì trong quá trình khai thác cũng chiếm tỷ lệ rất lớn trong tổng vốn đầu tư cho duy tu đường nói chung. Do vậy việc thiết kế một kết cấu áo đường hợp lý và đúng đắn có ý nghĩa hết sức to lớn về kinh tế và kỹ thuật. 3 vấn đề lớn cần phải giải quyết khi triển khai công tác thiết kế KCAĐ 1. Thiết kế cấu tạo KCAĐ, đây là nội dung rất quan trọng để định hướng cho bước sau, đòi hỏi sự sáng tạo của Điều kỹ sư trên cơ sở một số các phương án cấu tạo. Nếu việc thiết kế cấu tạo mà không hợp lý thì việc tính toán cường độ cũng như luận chứng kinh tế chẳng có ý nghĩa gì. 2. Tính toán cường độ (biến dạng) của KCAĐ, đây cũng là nội dung xác định chiều dầy các lớp vật liệu trong kết cấu. Công việc này liên quan chặt chẽ với công việc thiết kế cấu tạo. 3. Luận chứng hiệu quả kinh tế, so sánh chọn phương án tối ưu về kinh tế kỹ thuật ứng với từng điều kiện cụ thể của từng dự án. 12.3.2 Nguyên tắc thiết kế cấu tạo Nội dung thiết kế cấu tạo là: Xác định tên tuổi và sắp xếp thứ tự trên, dưới của các lớp vật liệu trong các phương án kết cấu áo đường trên cơ sở chức năng và nhiệm vụ của mỗi lớp để đảm bảo cả kết cấu áo đường thoả mãn cơ bản các yêu cầu chung (nêu ở mục 12.1) cũng như các điều kiện về vật liệu địa phương, khả năng cung cấp vật liệu, năng lực thi công và khả năng khai thác, duy tu bảo dưỡng sau này. 1. Tuân thủ nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đường nhằm tăng cường độ của nền đát, tạo điều kiện thuận lợi để cho nền đất cùng tham gia chịu lực với mặt đường ở mức tối đa. 2. Cấu tạo các lớp tầng mặt trên cớ sở cấp đường thiết kế, lưu lượng xe chạy, tốc độ thiết kế và điều kiện tự nhiên, điều kiện khai thác. Tầng mặt phải kín để chống thấm nước, không được dùng kết cấu hở Chịu tác dụng lực ngang tốt, chống bào mòn, độ nhám cao và dễ bằng phẳng. Ổn định nhiệt và nước. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 8
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trong mọi trường hợp nên cấu tạo các lớp chống hao mòn và lớp bảo vệ. Với đường cao tốc và các đường hiện đại có yêu cầu cao về chất lượng bề mặt, đặc biệt là độ nhám, còn sử dụng các lớp hao mòn đặc biệt như : Vữa nhựa, hoặc hỗn hợp nhựa cực mỏng (<2cm) có độ bền cao, tạo nhám và tạo phẳng. Lớp hỗn hợp thoát nước (3-4)cm, cấp phối hở, hạt cứng trộn với bitum cải tiến 3. Cấu tạo các lớp tầng móng. Trên cơ sở tận dụng vật liệu địa phương có thể cấu tạo nhiều lớp có chiều dầy tăng dần theo chiều sâu, nên dùng vật liệu rời rạc, kích cỡ lớn như đá dăm, cấp phối đá dăm, đất đá gia cố vô cơ Không nên dùng cát làm móng dưới (khí hậu nhiệt đới ở nước ta) bị tích tụ ẩm. Nếu chỉ dùng như lớp đệm thì nhất thiết phải làm rãnh xương cá để thoát nước. 4. Khả năng chống biến dạng (Môđuyn đàn hồi, cường độ) các lớp vật liệu trong kết cấu giảm dần theo chiều từ trên xuống dưới để phù hợp với trạng thái phân bố ứng suất, dễ hạ giá thành xây dựng: Etrên: Edưới< 3lần tạo sự làm việc đồng nhất và có hiệu quả của từng lớp và của cả kết cấu. Mô đun đàn hồi trên mặt lớp: 2 - Nền đường E0 ≥ 200 daN/cm hay CBR ≥ 6-7 2 - Lớp đáy áo đường E0 ≥ 500 daN/cm hay CBR ≥ 10-15 - Lớp móng dưới CBR ≥ 30 - Lớp móng trên CBR ≥ 80 Không nên cấu tạo quá nhiều lớp gây phức tạp cho thi công. 5. Cải thiện chế độ nhiệt ẩm để tăng cường độ nền đất trong phạm vi tác dụng của nền đường, tăng Emóng để giảm ứng suất kéo uốn ở đáy tầng mặt, nên bố trí hmóng≥ 2d, chiều dầy của tầng mặt không nên nằm trong khoảng (0,5 – 1,0)d; d là bán kính vòng tròn 1vệt bánh tương đương =(10,5 -11)cm. Không bố trí tầng mặt bê tông nhựa chỉ là 1 lớp 4 - 6cm, nên dùng 2 lớp có chiều dầy tổng cộng 10cm trở lên đối với đường cấp cao có V≥ 60km/h. Chú ý khi thiết kế tầng mặt bê tông nhựa trên lớp móng có độ cứng (CPĐD, đất đá gia cố vô cơ) không được quá mỏng để tránh phát sinh nứt do có sự co dãn của lớp móng này, qui định là 6-8cm cho 1 lớp. 6. Nguyên tắc cấu tạo chiều dầy. - Lớp trên mỏng tối thiểu, lớp dưới nên tăng chiều dầy vì xét đến tính kinh tế - Theo chiều dầy lu lèn có hiệu quả của thiết bị và tính chất vật liệu TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 9
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Hmin> (1,25-1,4)Dmax (Xem bảng 12-3: trang 90 TKĐ tập 2, GS Dương Học Hải và GS Nguyễn Xuân Trục, NXB Giáo dục 2000) TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 10
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 13 : TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ ÁO ĐƯỜNG MỀM §13.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA TẢI TRỌNG XE CHẠY TÁC DỤNG LÊN MẶT ĐƯỜNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN CƠ CHẾ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 13.1.1 Đặc điểm của tải trọng xe chạy tác dụng lên mặt đường Độ lớn (trị số) của tải trọng tác dụng lên mặt đường phụ thuộc vào hai yếu tố: + Độ lớn của tải trọng trục P (T, daN). Các xe tải thường có trọng lượng trục sau chiếm 3/4 trọng lượng của toàn bộ xe. Do đó độ lớn của tải trọng phụ thuộc vào trọng lượng trục sau của ôtô. + Diện tích vệt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường (cm2) phụ thuộc vào kích thước và độ cứng của lốp xe (áp lực hơi). Diện tiếp xúc của bánh xe với mặt đường được xác định như sau: Áp lực truyền xuống mặt đường (daN/cm2) p=α.p0 (13.1) Trong đó: α: Hệ số kể đến độ cứng của lốp, α = 0,9 - 1,3 khi tính toán lấy α=1,1 p0: Áp lực hơi trong d d D xăm xe. Hình 13.1.Vệt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường D được tính như sau: 4P P D= = 1,08 (cm) (13-2) πp p P: Là 1/2 tải trọng trục sau. D: Đường kính của vệt bánh xe tương đương p: Áp lực của bánh xe tác dụng lên mặt đường. Theo 22TCN 211-93 tải trọng tính toán tiêu chuẩn như sau (bảng 13.1) : Đặc điểm tải trọng xe tác dụng lên mặt đường : - Tải trọng động - Tải trọng tác dụng đột ngột tức thời (xung kích và ngắn hạn) - Tải trọng trùng phục lặp đi lặp lại nhiều lần (phát sinh thiện tượng mỏi của vật liệu). TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 11
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng 13.1: Đặc trưng tính toán của tải trọng xe chạy Tải trọng Áp lực tính toán Đường kính Loại đường trục lên mặt đường vệt bánh xe P(daN) ( daN/cm2) (cm) Đường ô tô công cộng (thuộc cấp của 10000 6 33 TCVN 4054-98, TCVN 4054 - 2005) Trục chính đô thị (20TCN 104-83); 12000 6 36 đường cao tốc (TCVN 59-97) Đường phố và đường ít quan trọng ở đô 9500 5.5 33 thị (20TCN 104-83) 13.1.2 Ảnh hưởng của tải trọng đến cơ chế làm việc của KCAĐ Biến dạng của KCAĐ và nền đường phụ thuộc: Thời gian tác dụng của tải trọng Biến dạng tỷ lệ thuận với thời gian tác dụng : nếu cùng tải trọng tác dụng như nhau thì thời gian tác dụng càng lâu sinh ra biến dạng càng lớn. Tác dụng ngắn hạn: Tác dụng của tải trọng xe chạy đối với các lớp tầng mặt 0.02-0.05s với V>50km/h Tác dụng của tải trọng xe chạy đối với các lớp tầng móng: 0,1-0,2s Tác dụng xung kích: từ 0 –> p -> 2p Tải trọng tác dụng P Biến dạng tỷ lệ thuận với tải trọng : nếu cùng thời gian tác dụng như nhau thì tải trọng tác dụng các lớn sinh ra biến dạng càng lớn Tốc độ gia tải Biến dạng tỷ lệ nghịch với tốc độ gia tải : tốc độ gia tải càng chậm thì biến dạng do nó gây ra càng lớn. Do đất và các lớp vật liệu áo đường là loại vật liệu đàn hồi nhớt dẻo nên dưới tác dụng của tải trọng động, trùng phục sẽ phát sinh hiện tượng mỏi và có tích luỹ biến dạng dư (hình 13-4 trang 98 Sđd) Nên tìm cách tạo điều kiện đất dưới đáy áo đường trở nên biến cứng (rigidation) là không còn tích luỹ biến dạng dư nữa. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 12
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - §13.2 CÁC HIỆN TƯỢNG PHÁ HOẠI KCAĐ MỀM, NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ ÁO ĐƯỜNG MỀM 13.2.1 Các hiện tượng phá hoại KCAD mềm Ngay dưới mặt tiếp xúc của bánh xe, mặt đường sẽ bị lún (ứng suất nén) Xung quanh chỗ tiếp xúc sẽ phát sinh trượt dẻo (ứng suất cắt) Trên mặt đường xuất hiện các đường nứt hướng tâm bao tròn, xa hơn 1 chút vật liệu bị đẩy trồi, mặt đường có thể bị gãy vỡ và phần đáy của áo đường bị nứt (ứng suất kéo) D Lón KÐo l NÐn C¾t KÐo Tråi D o ¸ p lùc truyÒn lªn ®Êt (®Êt bÞ nÐn) H×nh 13-7. C¸c hiÖn tù¬ng ph¸ ho¹i ¸o ®õ¬ng mÒm ë tr¹ng th¸i giíi h¹n dø¬i t¸c dông cña t¶i träng xe ch¹y Kết luận rút ra sau khi phân tích sơ đồ phá hoại: - Biến dạng của KCAĐ mềm là kết quả tác động của nhiều yếu tố xảy ra cùng 1 lúc hay là yếu tố nọ tiếp sau ngay yếu tố kia. - Trong khu vực hoạt động của nền đường dưới tác dụng của tải trọng xe, toàn bộ kết cấu nền mặt bị biến dạng và áo đường bị lún xuống dưới dạng đường cong gọi là vòng tròn lún với độ lún là l. Các lớp áo đường càng dầy, càng cứng (E lớn) thì áp lực của bánh xe truyền xuống phân bố trên diện tích rộng hơn, áp lực truyền xuống móng nền đất nhở hơn và ngược lại kết cấu áo càng mỏng, càng mềm thì áp lực của bánh xe truyền xuống càng sâu trên diện phân bố nhỏ hơn. - Độ lún càng lớn ứng suất kéo bề mặt dưới cảu các lớp vật liệu càng lớn - Độ lún của áo đường đặc trưng cho độ cứng, cho khả năng chống lại biến dạng của áo đường, bản thân độ cứng không thể đặc trưng cho khả năng chống biến dạng của áo đường được nhưng nó có liên quan đến cường độ (khả năng chống biến dạng), tới ứng suất kéo uốn của các lớp vật liệu toàn khối, tới ứng suất gây trượt trong nền đất, trong các lớp vật liệu rời rạc và trong các lớp đá nhựa ở nhiệt độ cao. Ví lẽ đó có thể xem độ lún, mô đun đàn hồi như các chỉ tiêu về cường độ của cả kết cấu áo đường. Việc đo đạc xác định độ lún cũng TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 13
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDFđơn Mergegiản handơn Splitso v Unregisteredới xác định Versionứng su -ấ kéo uốn, ứng suất cắt. Tuy nhiên vì quan hệ giữa độ lún l, ứng suất cắt, ứng suất kéo uốn không phải là tuyến tính và phụ thuộc vào kết cấu áo đường cấu tạo nên việc phải tính toán KCAĐ theo 3 tiêu chuẩn cường độ là cần thiết và hợp lý. 13. 2.2 Nguyên lý tính toán kết cấu áo đường mềm. 13.2.2.1 Tính toán theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: Nguyên lý: Độ võng đàn hồi của toàn bộ KCAĐ dưới tác dụng của tải trọng xe gây ra không được vượt quá trị số độ võng đàn hồi cho phép thì áo đường có thể làm việc bình thường dưới tác dụng của 1 lượng giao thông nhất định. Nghĩa là: lđh < lgh (13-3) lgh Hay Kđv≤ ldh Ech ≥ Eyc lđh : độ võng đàn hồi của cả KCAD dưới tác dụng của tải trọng xe gây ra; cm. lgh : độ võng đàn hồi cho phép xuất hiện trong KCAD; cm. Kđv: hệ số dự trữ cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi Ech : Mô đun đàn hồi chung cả kết cấu áo đường Eyc: Mô đun đàn hồi yêu cầu của cả kết cấu áo đường trong suốt quá trình khai thác; daN/cm2 p.D.(1− µ 2 ) Eyc = (13-4) l gh Trong đó : p là áp lực của bánh xe tác dụng lên mặt đường D : đường kính vệt bánh xe tương đương lgh : độ võng giới hạn cho phép µ : hệ số poisson 13.2.2.2 Tính toán theo tiêu chuẩn ứng suất gây trượt : Nguyên lý: Ứng suất cắt chủ động lớn nhất sinh ra tại mọi điểm trong KCAĐ và trong nền đất do tải trọng xe chạy và trọng lượng bản thân của các lớp vật liệu gây ra không được quá ứng suất cắt giới hạn trong nền đất và trong các lớp vật liệu KCAĐ nghĩa là. τamax ≤ τcp (13-5) τamax : ứng suất cắt chủ động lớn nhất xuất hiện trong nền đất hoặc trong các lớp vật liệu kém dính hoặc trong các lớp hỗn hợp đá nhựa ở nhiệt độ cao do tải trọng xe chạy và trọng lượng bản thân của các lớp vật liệu gây ra [daN/cm2] τamax = τam + τab (13-6) τcp : ứng suất cắt giới hạn cho phép trong nền đất hoặc trong các lớp vật liệu kém dính, trong hỗn hợp đá nhựa ở nhiệt độ cao [daN/cm2 ] TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 14
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - τcp = K’.C (13-7) K’ : Hệ số tổng hợp xét đến đặc điểm của kết cấu áo đường, điều kiện làm việc của kết cấu áo đường . C : Lực dính của đất hoặc của lớp vật liệu kém dính, của hỗn hợp đá nhựa ở nhiệt độ cao. a) ViÖt Nam, Liªn bang Nga, D p Ech ch A 1 E' h1 E1, µ1, C1, ϕ1, Rku H B 2 h2 E2, µ2, C2, ϕ2, Rku C E3, µ3, C3, ϕ3 b) Trung Quèc, Ph¸p, δ 3δ δ p E1, µ1, h1 B E2, µ2, h2 d = 2δ C E0, µ0, C0, ϕ0 HìnHh×n 1h3 1-19- 9. S¬ ®å tÝnh to¸n cõ¬ng ®é kÕt cÊu ¸o ®õ¬ng mÒm (A,B,C lµ c¸c ®iÓm tÝnh øng suÊt vµ biÕn d¹ng ®Ó kiÓm tra) 13.2.2.3 Tính toán theo tiêu chuẩn ứng suất chịu kéo khi uốn: Nguyên lý: Ứng suất chịu kéo khi uốn xuất hiện ở đáy các lớp vật liệu toàn khối do tải trọng xe chạy gây ra không được vượt quá ứng suất kéo uốn cho phép của các lớp vật liệu đó thì kết cấu áo đường làm việc ở trạng thái bình thường. Nghĩa là : σku ≤ Rku (13-8) σku : ứng suất kéo khi uốn lớn nhất xuất hiện trong các lớp vật liệu toàn khối do tải trọng xe chạy gây ra [daN/cm2] 2 Rku : cường độ chịu kéo khi uốn cho phép của vật liệu [daN/cm ] TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 15
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - §13.3 TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ (BỀ DÀY) CỦA KẾT CẤU ÁO MỀM THEO TIÊU CHUẨN ĐỘ VÕNG ĐÀN HỒI 13.3.1 Nguyên lý tính toán. Ech ≥ Eyc (13-9) 13.3.2 Nội dung tính toán: 13.3.2.1 Xác định môđuyn đàn hồi yêu cầu ( Eyc): min llxc Eyc = max{ Eyc , Eyc } (13-10) Trong đó : Eycmin : Môđuyn đàn hồi yêu cầu tối thiểu Eycllxc : Môđuyn đàn hồi yêu cầu theo lưu lượng xe tính toán . Xác định Eycmin: Môđuyn đàn hồi yêu cầu tối thiểu phụ thuộc vào cấp đường và cấp áo đường , được xác định theo bảng sau : Bảng 13.2 Trị số mô đun đàn hồi yếu cầu tối thiểu 2 E min (daN/cm ) Cấp đường yc A1 A2 B1 Đối với đường ôtô 1780 - Đường cấp I 1570 - Đường cấp II 1400 1280 - Đường cấp III 1270 1150 720 - Đường cấp IV Không quy 980 550 - Đường cấp V định 770 Không - Đường cấp VI Không quy Không qđịnh q.định định Đối với đường đô thị - Đường cao tốc và trục chính toàn thành 1910 - Đường chính khu dân cư 1530 1270 - Đường khu nhà ở 1190 940 680 - Đường khu công nghiệp và 1530 1270 1020 kho tàng - Đường xe đạp và ngõ 980 720 470 TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 16
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xác định Eycllxc Eycllxc phụ thuộc vào Tải trọng trục tính toán Cấp áo đường ( A1 , A2 , B1 ) Lưu lượng xe tính toán Ntt Mô đun đàn hồi theo nhu cầu xe chạy được tính toán dựa công thức (13-4), trên cơ sở công thức này có thể xây dựng toán đồ hoặc bảng biểu để xác định: Toán đồ 13-3 Sổ tay TKĐ ôtô lập cho đường 2 làn xe có bề rộng mặt từ (6-7,5)m cho từng loại xe H8, H10, H13 Eyc 2 H13 (daN/cm ) H10 H8 N(xe/ngđ) Hình 13.3 Toán đồ xác định Eyc theo qui trình của Nga Bảng 13-6 trang 110 TKĐ2 (các trị số Eyc trong bảng này đã kể tới hệ số dự trữ cường độ Kđv). Lưu lượng xe tính toán (Ntt) là số ô tô được quy đổi về loại ô tô có tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn thông qua mặt cắt ngang đường trong một ngày đêm trên làn xe chịu đựng lớn nhất ở cuối thời kỳ khai thác tính toán . Công thức xác định : n γ N a Ntt = ∑ i i (trục xe tt/ngày đêm/làn) (13-11) i=1 Trong đó : Ntt : Lưu lượng xe tính toán Ni : Lưu lượng xe chạy của loại xe i theo cả 2 chiều ở cuối thời kỳ khai thác tính toán n : số loại xe chạy trên đường. ai : Hệ số quy đổi tải trọng trục của loại xe i về trục xe tính toán. Bảng 13-3 Hệ số quy đổi xe ra xe tính toán TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 17
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Loại tải Trị số hệ số quy đổi ai khi tải trọng trục của xe cần đổi là (daN) trọng tiêu 4 6 7 8 9,5 10 11 12 chuẩn (daN) Trục 10000 0.02 0.10 0.36 0.43 0.68 1.0 Trục 12000 0.01 0.05 0.18 0.22 0.35 0.5 0.8 1.0 Trục 9500 0.03 0.15 0.55 0.65 1.00 : Hệ số xét đến sự phân bố xe chạy trên các làn xe. Bảng 13-3 Hệ số xét đến sự phân bố xe chạy trên các làn xe Trường hợp tính toán Hệ số γ - Đường chỉ có 1 làn xe. 1.00 - Đường có từ 2(3 làn không có dải phân cách giữa. 0.55 - Đường 4 và nhiều làn xe có dãi phân cách giữa. 0.35 Từ lưu lượng xe tính toán, tải trọng trục tính toán và cấp áo đường xác định llxc được Eyc . Theo công thức 13-10 xác định trị số mô đun đàn hồi yêu cầu dùng cho thiết kế Eyc . 13.3.2.2 Tính Ech : Đối với hệ 2 lớp : Sử dụng toán đồ Cogal cho hệ 2 lớp (hình Lập tỉ số : D E p ch E1 h E0 Hình 13-4: Sơ đồ cơ bản hệ 2 lớp Ech ⎛ h E0 ⎞ = f ⎜ , ⎟ (13-12) E1 ⎝ D E1 ⎠ => Ech Trong đó: h là bề dầy lớp áo đường có mô đun đàn hồi E1 D là đường kính tương đường của vệt bánh xe tính toán E0 là mô đun đàn hồi của nền đất Đối với hệ nhiều lớp : D D E E p ch p ch E h 1 1 ETB H=h1+h2 E2 h2 E E0 0 Hình 13- 5. Sơ đồ đổi hệ 3 lớp về hệ 2 lớp TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 18
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - D D D E E E p ch p ch p ch E1 h1 E1 h1 3 h E2 h + = 2 2 3 h E H h TB E' = ' TB + + 1 2 H E h 3 h h3 E0 E0 E0 Hình 13- 6. Sơ đồ đổi hệ 4 lớp về hệ 2 lớp Cách 1. Sử dụng công thức đổi tầng của GS Đặng Hữu - Đổi lớp 1 và lớp 2 thành 1 lớp tương đương. 3 ⎡ 1 ⎤ 1+ K.t 3 E = β.E ⎢ ⎥ + Từ quan hệ : TB 2 ⎢ 1+ K ⎥ (13.13) ⎣⎢ ⎦⎥ Trong đó : h E k=2 t= 2 h1 E1 β: Hệ số quy đổi từ phương pháp tính toán gần đúng về phương pháp tính toán chính xác (hệ số hiệu chỉnh) β có thể tính theo công thức sau: 0,12 ⎛ H ⎞ β = 1,114⎜ ⎟ (13.14) ⎝ D ⎠ (Hoặc tra bảng 13-4 Giáo trình TKĐ 2 page 109) H = h1 + h2 E2 là mô đun đàn hồi lớp dưới, E1 là mô đun đàn hồi lớp trên, - Sử dụng hệ 2 lớp để tính toán Ech như bài toán hệ 2 lớp với toán đồ Côgal. Cách 2 : Có thể đổi tất cả các lớp vật liệu áo đường về 1 lớp có mô đun đàn hồi trung bình theo phương pháp trung bình số học theo chiều dầy hi, tuỳ theo yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế hoặc các lớp tầng mặt có tính chất cơ lý và biến dạng gần như nhau. n ∑ Ei hi E = i=1 TB n (13-15) ∑ hi i=1 TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 19
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Sau đó dùng toán đồ Cogal cho hệ 2 lớp để tính Ech Cách thứ 3: Dùng toán đồ Cogal cho hệ 2 lớp để xác định Echm trên mặt các lớp móng và mặt theo trình tự từ dưới lên như hình 13- 7. D DD h3 E3 h3 E3 h3 E3 h2 E2 h2 E2 Echm2 h1 E1 Echm1 E0 Hình 13.7. Sơ đồ xác định môđun đàn hồi trên mặt các lớp Chú ý : Chỉ đưa hệ số β vào lần tính cuối cùng H h + h + h β = f ( ) = f ( 1 2 3 ) D D Tuy nhiên mọi cách thức đổi tầng đều nhằm mục đích đưa KCAĐ về hệ 2 lớp để sử dụng toán đồ Cogal, do đó có thể kết hợp cả 3 cách 1,2 và 3 như trên. Vấn đề sử dụng cách nào và kết hợp các cách ra sao là phụ thuộc vào giai đoạn thiết kế, phụ thuộc vào tính chất làm việc của các lớp vật liệu áo đường. 13.3.3 Trình tự tính toán. 1. Xác định lưu lượng xe chạy tính toán tương ứng với năm tính toán của loại tầng mặt đường, tính lưu lượng xe trên 1 làn 2. Xác định Eyc theo công thức 13 -10 3. Dự kiến cấu tạo các lớp áo đường theo nguyên tắc thiết kế cấu tạo ở chương 10, dự kiến chiều dầy các lớp hoặc tỷ số chiều dầy các lớp. 4. Đổi tầng từ hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp theo một trong các cách nêu trên để sử dụng toán đồ Cogal xác định Ech. 5. Đánh giá so sánh Ech với Eyc TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 20
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - §13.4 TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ CỦA KẾT CẤU ÁO MỀM THEO TIÊU CHUẨN CÂN BẰNG GIỚI HẠN TRƯỢT TRONG NỀN ĐẤT VÀ TRONG CÁC LỚP VẬT LIỆU KÉM DÍNH 13.4.1 Nguyên lý tính toán : Nguyên lý: Ứng suất cắt chủ động lớn nhất sinh ra tại mọi điểm trong KCAĐ và trong nền đất do tải trọng xe chạy và trọng lượng bản thân của các lớp vật liệu gây ra không được quá ứng suất cắt giới hạn trong nền đất và trong các lớp vật liệu KCAĐ nghĩa là. D p h E1 E1 = ETB τam E2 = E0 z E2 = E0, c, ϕ H×nh 13- 7a S¬ ®å tÝnh to¸n τam cña hÖ 2 líp ®èi víi líp d−íi lµ nÒn ®Êt τamax ≤ τcp (13-5) τam + τab ≤ K’.C Trong đó : τam : là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng xe chạy gây ra trong nền đất hoặc trong các lớp VL kém dính trong các lớp BTN ở nhiệt độ cao (daN/cm2). τab: ứng suất cắt chủ động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu phía trên gây ra tại điểm tính toán (daN/cm2). K’: Hệ số tổng hợp xét đến các điều kiện tính toán Cơ sở lý thuyết: GS A.M Krivitski đã bắt đầu từ điều kiện cân bằng giới hạn tại một điểm trong nền đất hoặc trong các lớp VL áo đường biểu thị bằng quan hệ ứng suất tiếp với ứng suất pháp trên vòng Mohr ứng suất cho bài toán phẳng. 1 []()σ 1 −σ 3 − (σ 1 + σ 3 )SINϕ = C (13-16) 2COSϕ Trong đó: σ1, σ3 là ứng suất chính tại điểm đang xét C, φ là lực dính và góc nội ma sát của đất hoặc VL áo đường Vế trái của (13-16) được gọi là ứng suất cắt chủ động lớn nhất sinh ra tại điểm đang xét ký hiệu là τamax , Vế phải nhân thêm hệ số K’ để xét tới các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình tính toán. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 21
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF13.4.2 Merge Nội anddung Split tính Unregistered toán: Version - 13.4.2.1 Xác định τam ,τab trong nền đất và trong các lớp vật liệu kém dính : Để xác định τam,τab chuyển hệ tính toán bất kỳ về hệ 2 lớp để tính toán Nguyên tắc chung khi chuyển hệ tính toán bất kỳ nhiều lớp về hệ 2 lớp : - Khi tính toán trượt đối với nền đất thì quy đổi các lớp phía trên nền đất về 1 lớp tương đương. - Đối với các lớp vật liệu kém dính: Quy đổi các lớp vật liệu phía trên vị trí tính toán về 1 lớp tương đương, quy đổi lớp tính toán với các lớp phía dưới và nền đất về 1 bán không gian đàn hồi có môđuyn đàn hồi chung Echm nào đó . a . Xác định τam: D p h E1 E1 = ETB τam E2 = E0 z E = E , c, ϕ 2 0 Hình 13-8. Sơ đồ tính toán τam của hệ 2 lớp đối với lớp dưới là nền đất D D p p x x E , h 1 1 Ech = E2 τ ETB = E1 τ E2, h2 am am E , h , c , ϕ 3 3 3 3 c3, ϕ3 z E0, c, ϕ z Hình 13-9. Sơ đồ tính toán τam đối với lớp vật liệu kém dính ⎡τ am ⎤ H Etb ⎢ ⎥ = f( ϕ , , ) (13-17) ⎣ p ⎦ D Echm Trong đó : φ : góc nội ma sát của lớp vật liệu cần tính toán. H : tổng chiều dày của các lớp áo đường tính đến vị trí tính toán . Echm : môđuyn đàn hồi chung của nền đất và các lớp vật liệu phía dưới vị trí tính toán. Etb : môđuyn đàn hồi trung bình của các lớp áo đường phía trên vị trí tính toán . 2 τam/p: là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất đơn vị do p=1daN/cm gây ra tại tâm tải trọng tác dụng TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 22
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDFTừ Merge quan handệ (13-17)Split Unregistered tra các toán Version đồ Hình - 13-12a hoặc Hình 13-12b trang 135 TKĐ2. + Toán đồ hình 13-12a dùng để xác định τam do tải trọng bánh xe gây ra ở lớp dưới của hệ 2 lớp khi lớp trên và lớp dưới có dính kết tốt nghĩa là cho nền đất dưới đáy áo đường + Toán đồ hình 13-12b dùng để xác định τam do tải trọng bánh xe gây ra ở lớp dưới của hệ 2 lớp khi lớp trên và lớp dưới không có dính kết nghĩa là cho lớp VL kém dính + Toán đồ hình 13-13 dùng để xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất đơn vị trong lớp BTN ⎡τ ax ⎤ H Etb ⎢ ⎥ ∈ f( , ) (13-18) ⎣ p ⎦ D Echm trong đó : H : tổng chiều dày của các lớp BTN . D : đường kính của vệt bánh xe tương đương. Echm : môđuyn đàn hồi chung của nền đất và các lớp vật liệu phía dưới lớp BTN Etb : môđuyn đàn hồi trung bình của các lớp BTN. Chú ý: Các toán đồ được lập ứng với hệ số poisson µ=0,25 đối với các lớp VL áo đường và µ=0,35 đối với nền đất. Toán đồ hình 13-13 dùng cho các lớp tầng mặt là BTN nên ảnh hưởng của lực ma sát là không đáng kể do đó không có mặt của góc nội ma sát φ. b . Xác định τab : Trị số τab tại mặt nền đất (hoặc bề mặt lớp dưới cần tính toán) trên trục tác dụng của tải trọng cũng là nơi xuất hiện τam được tính trong vế trái của (13-15) & (13-16) như sau: γ .h ⎡ µ ⎛ µ ⎞ ⎤ 2 ⎜ 2 ⎟ τ ab = ⎢1− − ⎜1+ ⎟SINϕ⎥ (13-19) 2COSϕ ⎣ 1− µ 2 ⎝ 1− µ 2 ⎠ ⎦ Từ quan hệ (13-19) cũng lập được toán đồ để tiện cho việc tính toán ⎧H [τ ab ] ∈ ⎨ Tra toán đồ hình 13-14 xác định τab ⎩ϕ - Đối với lớp BTN do chiều dày của các lớp BTN nhỏ nên ta bỏ qua ứng suất cắt do trọng lượng bản thân gây ra τab 4.2.3 Xác định ứng suất gây trượt cho phép. K .K 1 K’ .C= 1 2 × .C (13-20) n.m Ktr Trong đó: TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 23
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - N tinh toán trên 1 làn xe ( xe/ngayđêm) < 100 <1000 <5000 ≥ 5000 K2 1 0.8 0.65 0.6 n : Hệ số vượt tải lấy n = 1,15 m : Hệ số xét đến điều kiện tiếp xúc giữa các lớp kết cấu lấy m = 0,65 với đất nền có tính dính m = 1.15 với đất nền kém dính.(cát, á cát) K1 : Hệ số xét đến sự giảm khả năng chống cắt dưới tác dụng của tải trọng trùng phục và chấn động của xe chạy lấy K1=0,6 K2 : Hệ số an toàn xét đến điều kiện làm việc không đồng nhất của kết cấu, hệ số này phụ thuộc lưu lượng xe chạy : Ktr : Hệ số cường độ để xét đến độ bền vững và dự trữ cường độ theo tiêu chuẩn gây trượt. Với mặt đường cấp cao A1, A2 : Ktr = 1 Với mặt đường cấp thấp B1 : Ktr = 0,75 - 0,95 (khi lưu lượng xe <100(xe/ngđêm/làn) dùng trị số nhỏ) C : Lực dính của lớp tính toán . Riêng đối với BTN hệ số K’ và lực dính C của nó ở nhiệt độ cao 500C như sau: + BTN hạt lớn : C=2,7 – 3,0 (daN/cm2) ; K'=1,6 + BTN hạt mịn : C=1,7 – 2,0 (daN/cm2) ; K'=1,1 + BTN cát : C=1,3 - 1,5 (daN/cm2) ; K'=0,9 Chú ý : Đối với các lớp móng bằng đá dăm, bằng đất gia cố chất vô cơ không cần kiểm tra điều kiện trượt vì cường độ chống cắt của chúng lớn. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 24
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - §13.5 TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ CỦA KẾT CẤU ÁO MỀM THEO TIÊU CHUẨN CHỊU KÉO KHI UỐN. 13.5.1 Nguyên lý tính toán: Nguyên lý: Ứng suất chịu kéo khi uốn xuất hiện ở đáy các lớp vật liệu toàn khối do tải trọng xe chạy gây ra không được vượt quá ứng suất kéo uốn cho phép của các lớp vật liệu đó thì kết cấu áo đường làm việc ở trạng thái bình thường. Nghĩa là : σku ≤ Rku (13-8) Trong đó : σku : ứng suất kéo khi uốn lớn nhất xuất hiện trong các lớp vật liệu toàn khối do tải trọng xe chạy gây ra [daN/cm2] 2 Rku : cường độ chịu kéo khi uốn cho phép của vật liệu [daN/cm ] Có thể hiểu một cách cặn kẽ như sau: Trong các lớp vật liệu toàn khối của KCAĐ làm bằng BTN và các lớp vật liệu gia cố bằng chất kết dính vô cơ, hữu cơ Ứng suất sinh ra khi KCAĐ bị võng dưới tác dụng của tải trọng trùng phục, tức thời không được làm phá hoại cấu trúc của vật liệu và dẫn đến phát sinh các vết nứt. Nội dung tính toán 13.5.2.1 Xác định cường độ chịu kéo khi uốn cho phép Rku = f(tính chất cơ lý của VL, chế độ tải trọng: mức độ trùng phục và tốc độ tăng ứng suất ) Ngoài ra đối với các lớp BTN và các hỗn hợp có nhựa còn phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ trong thời kỳ tính toán, còn những vật liệu được gia cố bằng chất kết dính vô cơ thì chỉ phụ thuộc vào độ ẩm. Các trị số Rku của từng loại vật liệu được xác định theo (bảng 13-13 trang 129 TKĐ 2) 13.5.2.2 Xác định ứng suất chịu kéo khi uốn trong các lớp VL toàn khối Cơ sở lý thuyết: Nghiên cứu cho hay ứng suất kéo uốn lớn nhất xuất hiện ở mặt tiếp xúc giữa lớp VL toàn khối và lớp VL ngay dưới nó, tại trục tác dụng của tải trọng. 4E1 ω0 h1 D σ ku = cot g (13-21) π ()1− µ1 D D htd Trong đó: E1 là môđun đàn hồi của lớp VL toàn khối ω0 là biến dạng đàn hồi của nền đất h1 là chiều dầy lớp VL toàn khối TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 25
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - htđ là chiều dầy tương đương của các lớp VL nằm dưới lớp VL toàn khối µ1 là hệ số poisson trung bình của lớp VL toàn khối µ1=0,30 Từ công thức (13-21) có thể lập toán đồ để tính toán Trong thực tế thường xẩy ra 2 trường hợp là lớp VL toàn khối nằm ở tầng mặt và lớp VL toàn khối nằm ở tầng giữa (móng). Đối với tầng mặt: D p = 1(kG/cm2) E1, h1 Echm E2 σκυ E3 E0 z H×nh 13.10. S¬ ®å tÝnh øng suÊt chÞu kÐo khi uèn ®¬n vÞ σ ku cña líp vËt liÖu toµn khèi lµ tÇng mÆt Sơ đồ tính cho ứng suất kéo uốn đơn vị do p=1daN/cm2 sinh ra Toán đồ hình 13-15 biểu diến quan hệ giữa chiều dầy tương đối h1/D của tầng mặt 2 (trục hoành) và tỷ số E1/Echm (đường cong) với trị số σ ku do tải trọng p=1daN/cm gây ra (trục tổng). Toán đồ lập cho trường hợp giữa tầng mặt và tầng móng không tiếp xúc nhưng có dính bám tốt đó là trường hợp bất lợi nhất về phát sinh ứng suất kéo - uốn ở đáy tầng mặt. h1 E1 σ ku =f ( , ) (13-22) D Echm Trong đó : h1 : chiều dày của lớp VL tính toán. D : đường kính của vệt bánh xe tương đương. Echm : môđuyn đàn hồi chung của nền đất và các lớp vật liệu phía dưới vị trí tính toán E1 : môđuyn đàn hồi của lớp VL tính toán. Trình tự tính toán: Tính trị số mô đun đàn hồi chung trên mặt tầng móng Echm, trị số này được tiến hành tính toán theo toán đồ Cogal bằng cách đổi tuần tự từ dưới lên trên các lớp khi đã biết chiều dầy của chúng. Hoặc đổi các lớp VL nằm dưới lớp VL toàn khối về 1 lớp có E TB theo công thức (12-13) của GS đặng Hữu rồi dùng toán đồ Cogal xác định Echm giữa ETB với E0 TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 26
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Dùng toán đồ hình 13-15 tính ứng suất kéo - uốn đơn vị lớn nhất σ ku Xác định ứng suất kéo uốn toàn bộ trong tầng mặt σku=1,15 σku .p (13-23) 1,15 là xét đến hệ số động 4. So sánh đánh giá σku với Rku trong kết cấu 1 lớp hoặc lớp dưới của tầng mặt 2 lớp Nếu σku ≤ Rku đảm bảo tầng mặt làm việc bình thường Nếu σku > Rku phải gia cường thêm bằng cách tăng chiều dầy h1 hoặc tăng độ cứng của tầng móng (tức là tăng Echm), rồi kiểm tra lại. Chú ý: Khi tính toán tầng mặt bê tông atphalt 2 lớp thì cho phép chỉ tính ứng suất kéo -uốn đối với lớp dưới và phải đổi tầng mặt 2 lớp về 1 lớp có ETB và h1 rồi tiến hành tính toán xác định σku nhưng Rku lấy ứng với VL lớp dưới. Đối với các lớp VL toàn khối nằm ở tầng giữa: Sử dụng toán đồ hình 13-16 (trang 121 TKĐ 2) - Đưa hệ bất kỳ về hệ có 3 lớp, có lớp giữa là lớp VL toàn khối cần tính toán: - Giữ nguyên lớp tính toán, đổi các lớp phía trên lớp tính toán về 1 lớp tương đương có ETB, các lớp phía dưới lớp tính toán và nền đất đưa về 1 bán không gian đàn hồi (nền mới) D p = 1(kG/cm2) h1 E1 = ETB h Echm h2 E2 σκυ z E0 H×nh 13.11. S¬ ®å tÝnh øng suÊt chÞu kÐo khi uèn ®¬n vÞ σ ku ë ®¸y c¸c líp vËt liÖu tÇng gi÷a. - Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị H E E , tb , tt σ ku =f ( ) (13-24) D Ett Echm Trong đó : H : tổng chiều dày của các lớp áo đường tính đến vị trí tính toán (đáy lớp VL toàn khối). D : đường kính của vệt bánh xe tương đương. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 27
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Echm : môđuyn đàn hồi chung của nền đất và các lớp vật liệu phía dưới lớp VL toàn khối đóng vai trò là E3 trên toán đồ. Ett : môđuyn đàn hồi của lớp VL toàn khối tính toán đóng vai trò là E2 trên toán đồ . Etb : môđuyn đàn hồi trung bình của lớp VL áo đường phía trên lớp VL toàn khối tính toán đóng vai trò là E1 trên toán đồ . Toán đồ hình 13-16 được lập cho trường hợp các lớp cùng nhau dịch chuyển trên mặt tiếp xúc (là điều kiện bất lợi về ứng suất kéo lớp giữa). Toán đồ được thiết lập chính xác vừa đủ trong phạm vi h1/h = 0,1 – 0,6 - Xác định ứng suất kéo uốn lớn nhất σku=1,15 σ ku .p (12-25) Trong đó : 2 σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vi (ứng với p=1 (daN/cm )) p : áp lực của bánh xe tác dụng lên mặt đường (từ 5,5 – 6 daN/cm2) 1.15 :hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng động. §13.6 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ ÁO ĐƯỜNG MỀM. Chú ý : Khi tính toán KCAĐ theo các tiêu chuẩn với các lớp vật liệu có nhựa phải chú ý đến nhiệt độ tính toán ứng với điều kiện bất lợi nhất và điều kiện phổ biến + Kiểm tra điều kiện kéo uốn : t0=(10 - 15)0C + Kiểm tra điều kiện trượt : t0=(50 - 60)0C + Kiểm tra điều kiện võng : t0=(20 - 30)0C (điều kiện phổ biến) Để tính toán cường độ cũng như chiều dầy của KCAĐ mềm cần phải xác định được các đặc trưng tính toán của VL và nền đất gồm: - Môđuyn đàn hồi của vật liệu Evl - Môđuyn đàn hồi của nền đường E0 - Lực dính của vật liệu , nền đường C - Góc nội ma sát của vật liệu , nền đường - Cường độ chịu kéo khi uốn của VL toàn khối. - Các đặc trưng tính toán E, c, φ và Rku của hỗn hợp đá nhựa - Xác định trị số CBR (California Bearing Ratio) của đất và vật liệu. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 28
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - (Phần này SV có thể xem các tài liệu chuyên môn các môn học Cơ học đất, Vật liệu xây dựng, các Giáo trình thí nghiệm và Giáo trình TKĐ 2) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 E0 E1 D p Ech 0.80 E E ch=0.9 1 h E 0.80 1 E 0.80 0 1.7 1.8 1.9 2.0 0.75 0.75 0.70 0.70 0.65 0.65 0.60 0.60 0. 0.55 8 0.55 0.50 0.50 0.45 0.45 0.7 0.40 0.40 0.35 0.35 0.30 0.30 0.6 0.25 0.25 0.20 0.20 0.5 0.15 0.15 0 .4 0.10 0.10 0.3 0.05 0.05 0.2 0.1 h/D 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Hình 13.11 Toán đồ Kogan xác định môđun đàn hồi chung của hệ 2 lớp TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 29
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - m a p D / 5 τ 7 h 0 4 0 . 0 . 4 0 12 5 14 3 5 0 . . 3 0 16 0 18 10 0 3 0 0 . . 3 0 22 24 5 2 5 26 0 . . 2 0 5 0 0 1 = 28 2 E E 2 7 0 1 5 32 1 0 0 5 2 2 2 0 0 . . 2 34 0 0 0 0 5 0 4 0 3 3 36 38 5 42 1 0 5 0 0 4 . . 1 0 44 46 0 1 0 . 1 0 5 0 5 0 . . 0 0 0 0 Hình 13.12a. Toán đồ xác định ứng suất cắt τam đối với nền đất TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 30
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Version Unregistered Split and Merge PDF Simpo TS Phan Cao Th Cao Phan TS 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 TRÆÅ 14 NG ÂA ÌNG 0 12 0 4 I HO I 10 Û ọ C B C 8 Ü A ÏCH 0 6 0 3 KHO Thi A Â A 0 0 N ế 2 t k t ế đườ 0 ng ôtô (Ph ôtô ng 10 S¬ ®å tÝnh to¸n D ầ E n 2) 2) n 1 p E = 2 5 E1 h 1 2 0 0 E2, c,ϕ BM BM 30 50 ÂÆÅ NG ÄTÄ - ÂÆÅ - ÄTÄ ÌNG Trang 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 h/D 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 am 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 τ 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 p : : NG TP TP ÌNG 31 Hçnh 13-16. Toaïn âäö xaïc âënh æïng suáút càõt chuí âäüng τ cuía låïp dæå am ïi hãû 2 låïp khi caïc låïp cuìng laìm viã ûc (Duìng cho nãön âáút )
Simpo PDFMergeandSplitUnregisteredVersion- TS Phan CaoTh TRÆÅ 0 ÌNG ÂA 46 0 4 4 ÛI HO 0 2 0 4 0 ÜC B ọ 4 = ϕ 0 0 A 8 4 ÏCH 3 3 0 0 2 6 3 0 3 30 KHO A Â Thi N ế t k ế đườ E E 1 2 = ng ôtô (Ph 2 3 ầ n 2) 7 5 10 1 20 5 30 25 BM ÂÆÅ ÌNG ÄTÄ-ÂÆÅ h/D 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Trang 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020 0.022 0.024 0.026 0.028 0.030 0.032 0.034 0.036 0.038 0.040 τam/p ÌNG TP Hçnh 13-12. Toaïn âäö xaïc âënh æïng suáút càõt chuí âäüng τam cuía låïp dæåïi hãû 2 låïp khi coï thãø chuyãøn vë : 32 tæû do giæîa 2 låïp (chi tiãút cuía toaïn âäö 9-14)
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - τab ϕ=50 0.03 0 0.02 ϕ=10 0 0.01 ϕ=13 Chiãöu daìy 0 20 40 60 80 100 màût âæåìng h(cm) 0 0.01 ϕ=20 0.02 0.03 0.04 ϕ=300 0.05 0.06 0.07 ϕ=400 0.08 τab Hçnh 13-12. Toaïn âäö xaïc âënh æïng suáút càõt chuí âäüng τam do troüng læåüng baín thán màût âæåìng gáy ra TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 33
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA Â N BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - τam/p 1.8 D p 1.6 1 h E1 h E 2 Etb h E E E tb 2 chm c 3 h h E m = 3 1 0 1.4 8 1.2 6 5 1.0 4 0.8 3.5 3.0 0.6 2.5 0.4 2.0 1.5 0.2 1.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 h/D H×nh 13-17. To¸n ®å x¸c ®Þnh øng suÊt c¾t ho¹t ®éng lín nhÊt trong líp bªt«ng nhùa TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 34
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA Â N BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - σku 5.0 4.8 4.6 4.4 4.2 4.0 3.8 3.6 D 3.4 p=1 1 3.2 h E1 Echm E 3.0 2 E3 2.8 E0 2.6 2.4 2.2 2.0 100 1.8 50 30 1 .6 20 15 E /E 1.4 12 1 chm 10 1.2 8 7 1.0 5 4 0.8 3 2.5 2 0.6 1.5 0.4 0.2 h /D 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 0.9 1.0 Hçnh 13-13. Toaïn âäö xa ïc âënh æïng suáút keïo uäún âån vë σku åí låïp màût TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 35
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - m a D p τ h/ 5 15 1. 0. 4 14 1. 0. h 3 13 1. 0. p n ¸ o 2 t 12 ϕ , 1. h 0. c n , Ý D 2 t 1 E E å ® 1 11 ¬ 1. S 0. 0 10 1. 0. 9 09 0. 0. 0 0 3 8 08 0 2 0. 3 0. 0 4 3 6 8 0 0 3 3 7 07 0 0 0. 4 0. 2 2 0 4 = 4 1 0 4 E 2 6 E 06 0. 0. 8 0 4 5 0 1 5 05 0. 0 0. 2 0 3 4 04 0. 0. 3 03 0. 0. 2 02 0. 0. 1 01 0. 0. 0 0 Hçnh 13 -14. Toaïn âäö xaïc âënh æïng suáút càõt chuí âäüng τAM cuía låïp dæåïi hãû 2 låïp khi chuyãøn vë tæû do åí màût tiãúp xuïc (duìng cho váût liãûu keïm dênh) TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 36
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 14 : THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG §14.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CỨNG. 14.1.1 Khái niệm: (Rigid pavement – Ciment concrete) Áo đường cứng là kết cấu có độ cứng rất lớn, khả năng chống biến dạng (mô đun đàn hồi) cao hơn hẳn so với nền đất và đặc biệt có khả năng chịu uốn lớn, do đó làm việc theo nguyên lý tấm trên nền đàn hồi, diện phân bố áp lực của tải trọng xe chạy trên nền đất rộng. Kết cấu AĐ cứng về mặt cấu tạo khác với KCAĐ mềm ở chỗ một trong các lớp kết cấu của nó bằng bêtông ximăng có cường độ cao, có thể là lớp mặt hoặc lớp móng. 14.1.2 Phân loại : - Phân loại theo cấu tạo VL: + Bêtông thường – Ciment Concrete (CC) + Bêtông cốt thép – Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP) + Bêtông cốt thép liên tục – Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP) + Bêtông cốt thép sợi - Fibre – Reinforced Concrete Pavement (FRCP) + Bêtông tự chặt - Roller Compacted Concrete Pavement (RCCP) + Bêtông cốt thép ứng suất trước. - Theo phương pháp thi công : + Lắp ghép + Đổ tại chỗ. - Theo kích thước tấm : Tấm liên tục LxBxh ( L>>) Tấm có kích thước hữu hạn LxBxh (thông qua độ mềm S) 14.1.3 Cấu tạo: 1.Tấm bêtông ximăng : # # • Chiều dày : Hmin= 18cm, R min 300 cho đường ôtô, R 200 cho GTNT, cấp thấp V=20km/h. • Chức năng : bộ phận chịu lực chủ yếu của mặt đường cứng TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 37
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - L l l l l 100 100 1 2 100 b/2 3 400 4 ÷ b/2 0 100 30 100 30 36 H×nh 10-8. S¬ ®å bè trÝ khe vµ ph©n tÊm ¸o ®õ¬ng bªt«ng xi m¨ng Hình 14-1 1- khe d·n ; 2- khe co ; 3- khe däc ; 4- thanh truyÒn lùc (kÝch thø¬c theo cm) 2. Lớp đệm : Vật liệu : Cát, cát trộn nhựa, giấy dầu tẩm nhựa đường ( 1-3 lớp ) • Chức năng: - Tăng độ bằng phẳng cho lớp móng . - Tạo tiếp xúc tốt giữa móng với đáy tấm - Giảm hệ số ma sát, giảm sự phát sinh ứng suất nhiệt do tấm có thể dịch chuyển tự do. 3.Các lớp móng: Tương tự kết cấu áo đường mềm (Flexible Pav) 14.2 Các loại khe nối : 1 - Khe co 3- Khe dọc 2 - Khe dãn 4- Thanh truyền lực 14.2.1 Khe dãn (Expansion joint) • Tác dụng : cho phép tấm bêtông di chuyển tự do trên lớp móng và giảm ứng suất sinh ra trong tấm khi tấm bêtông có xu hướng dãn ra do nhiệt độ môi trường lớn hơn nhiệt độ khi thi công. • Cấu tạo: 2 loại khe dãn - Khe dãn có thanh truyền lực - Khe dãn kiểu ngàm • Áp dụng: - Khe dãn có thanh truyền lực sử dụng khi đổ bêtông từng vệt liên tục, bằng máy. - Khe dãn kiểu ngàm sử dụng khi thi công bằng thủ công, đổ bêtông thành từng tấm riêng biệt. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 38
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 14.2.2 Khe co: • Tác dụng : giảm ứng suất khi bêtông co ngót trong thời gian đông cứng và khi tấm bêtông làm việc ở nhiệt độ thấp. • Cấu tạo: 2 loại khe co - Khe co có thanh truyền lực - Khe co kiểu ngàm • Áp dụng : - Khe co có thanh truyền lực áp dụng khi đổ bêtông từng vệt liên tục, bằng máy. - Khe co kiểu ngàm áp dụng khi thi công bằng thủ công, đổ bêtông thành từng tấm riêng biệt. 14.2.3 Khe dọc (khe uốn vồng): Là 1 dạng của khe co có tác dụng giảm ứng suất khi bêtông co ngót, khi nhiệt độ mặt đường thấp. Ưu, nhược điểm của việc bố trí các khe nối : - Làm độ bằng phẳng của MĐ không cao - Các khe nối là vị trí xung yếu, nước thấm xuống các lớp móng (cường độ móng giảm -> cường độ của kết cấu giảm đi) - Giảm ứng suất nhiệt, chống nứt tấm 14.2.3.4 . Thanh thép truyền lực : Trị số trong ngoặc ứng với trường hợp tấm BT đặt trên lớp móng gia cố chất liên kết vô cơ. a) MatÝt c) Gç ®Öm MatÝt δ = 1,5cm QuÐt nhùa 2,5 M¹t cæa tÈm nhùa QuÐt nhùa 4cm 8 a = 7 ÷ 8cm h/2 h/2 b = 6 ÷ 8cm 1÷5mm 1 c = 7 ÷ 8cm 50 4cm b) d) QuÐt nhùa chèng MatÝt MatÝt 0,8 ÷ 1,2 QuÐt nhùa gØ dµi 30cm 0,3 ÷ 0,8 h/4 h/4 h/2 h/2 h/2 1 1 h/2 2 2 50 75 HìnhH×nh 14-2 10-9. CÊu t¹o khe ¸o ®õ¬ng bª t«ng xi m¨ng. a- khe d·n ; b- khe co gi¶ ; c- khe däc kiÓu ngµm ; d- khe däc cã thanh truyÒn lùc kh«ng quÐt nhùa ®Ó chèng tÊm di ®éng ra phÝa lÒ ; 1- thanh truyÒn lùc ; 2- ®õ¬ng nøt do gi¶m yÕu tiÕt diÖn (kÝch thø¬c tÝnh b»ng cm) TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 39
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 14.3 Các thông số tính toán của mặt đường bêtông ximăng : 14.3.1 Tải trọng thiết kế và hệ số xung kích: Tải trọng trục tiêu Tải trọng bánh xe Tải trọng bánh xe Hệ số xung kích chuẩn (daN) tiêu chuẩn (daN) tính toán (daN) 10000 5000 1.2 6000 12000 6000 1.15 6900 9500 4750 1.2 5700 14.3.2 Hệ số an toàn và hệ số chiết giảm cường độ : - Hệ số xét đến hiện tượng mỏi của tấm bêtông do tác dụng trùng phục và tác dụng động của tải trọng gây ra. - Hệ số an toàn phụ thuộc vào tổ hợp tải trọng tính toán được lấy như sau : Tổ hợp tải trọng tính Hệ số an toàn (k) Hệ số chiết giảm cường độ toán (n=1/k ) -Tính với tải trọng thiết 2 0.5 kế -Kiểm toán với xe nặng 1.7 - 1.53 0.59 - 0.83 - Kiểm toán với xe xích 1.54 0.65 -Tác dụng đồng thời của hoạt tải và ứng suất 1.18 - 1.11 0.85 - 0.9 nhiệt 14.3.3 Cường độ và môđun đàn hồi của bêtông: 14.4.1 Ưu nhược điểm của mặt đường bêtông ximăng : 14.4.1.1 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 ít thay đổi khi ẩm ướt. - Mặt đường có màu sáng nên dễ phân biệt phần mặt đường và lề đường( an toàn xe chạy cao. - Độ hao mòn mặt đường ít : 0.1(0.2mm/1năm - Tuổi thọ rất cao : nếu bảo dưỡng tốt có thể sử dụng 30(40 năm. - Công tác duy tu bảo dưỡng ít. - Có thể cơ giới hoá hoàn toàn khi thi công và mùa thi công có thể kéo dài (thi công lắp ghép) TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 40
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 14.4.1.2 Nhược điểm: - Do có hệ thống khe nối ( mặt đường không bằng phẳng( vận tốc xe chạy không cao - Giá thành cao. - Tốn thời gian bảo dưỡng (28 ngày BTXM đổ tại chỗ ) Khe d·n ο ≥ 90 ≥ 1mm Khe d·n HìnhH×nh 14-4. 12-3. Bè trÝ chia tÊm t¹i c¸c chç giao nhau TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 41
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - §14.2 TÍNH TOÁN TẤM BTXM CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE CHẠY 14.2.1 Nguyên lý tính toán và phương trình vi phân độ võng: 12.2.1.1 Nguyên lý tính toán: - Tính toán theo nguyên lý tấm trên nền đàn hồi - Theo nguyên lý này: Tính toán nội lực của tấm 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 hoàn toàn trùng với độ võng của tấm dưới tác dụng của tải trọng. • Tấm BT là vật liệu đồng nhất, đẳng hướng . 12.2.1.2 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 : ⎛ ∂4ω ∂4ω ∂4ω ⎞ L⎜ + 2 + ⎟ ⎜ 4 2 2 4 ⎟ =P(x,y) - q(x,y) ⎝ ∂x ∂x ∂y ∂y ⎠ Trong đó : L : độ cứng chống uốn của tấm bêtông ximăng 3 E b h L= 2 12(1 − µ b ) Eb, µb : Môđuyn đàn hồi và hệ số Poisson của bêtông, µb =0,15 h : chiều dày của tấm bêtông ximăng (cm) 12.3 Các phương pháp tính toán mặt đường bêtông ximăng hiện nay: 12.3.1 Phương pháp Westergaard: + Các giả thiết - Xem tấm BTXM là 1 vật thể đàn hồi đẳng hướng và tuân theo giả thiết tiết diện thẳng. - Tính toán 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 TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 42
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Dựa trên cơ sở hệ số nền k (xem nền - móng như 1 hệ thống lò xo), hệ số nền Wincle B¸nh xe nÆng p I D D=2δ bÒ réng tÊm 1 2 III II 1 2 bÒ dµi tÊm HìnhH× nh14-4 12-a4. C¸c trõ¬ng hîp t¸c dông t¶i träng ®iÓn h×nh trªn tÊm bª t«ng xi m¨ng (D=2δ) 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 nền - móng là 1,27cm, đọc giá trị P. Hệ số nền : kĽ Tính toán cho 3 trường hợp : • Khi tải trọng đặt ở giữa tấm : lP σ =1,1(1+µ ) (lg + 0.2673) I b δ h2 • Tải trọng đặt ở cạnh tấm : l P (lg + 0.08975) σII=2,116(1+0,54µb) δ h2 • Tải trọng đặt ở góc tấm : 0,6 ⎡ ⎛ 2δ ⎞ ⎤ P ⎢ ⎜ ⎟ ⎥ σ =3 1− 2 III ⎢ ⎜ l ⎟ ⎥ h ⎣ ⎝ ⎠ ⎦ Trong đó : δ : bán kính vệt bánh xe tương đương. P : lực tác dụng h : chiều dày tấm BTXM µb : hệ số Poisson của bêtông, µb=0,15 TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 43
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - L 4 l = k L : độ cứng chống uốn của tấm bêtông ximăng K : hệ số nền. q = k ω(x,y) So sánh kết quả trên với kết quả đo ứng suất thực tế cho thấy: + Trường hợp I , II : nếu δ >= 0.5h (2δ =D) và móng tiếp xúc hoàn toàn với đáy tấm , thì kết quả giữa tính toán và thực tế là tương đối phù hợp ; nếu móng tiếp xúc không tốt với đáy tấm , thì kết quả ứng suất đo được lớn hơn lý thuyết khoảng 10% . + Trường hợp III : ứng suất đo thực tế > tính toán lý thuyết khoảng 30 - 50 %, do đó phải hiệu chỉnh lại công thức xác định σIII như sau : 0,12 ⎡ ⎛ 2δ ⎞ ⎤ P σ =3 ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ III ⎢ ⎜ l ⎟ ⎥ h 2 ⎣ ⎝ ⎠ ⎦ Nhận xét về phương pháp : - PP này chỉ tính được US tại vị trí đặt tải trọng, không tính được US do tải trọng đặt lân cận vị trí tính toán, do đó phản ánh không đúng điều kiện làm việc của tấm BTXM có kích thước thông thường (phổ biến). TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 44
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 14.3.2 Tính mặt đường BTXM theo giả thiết xem nền-móng là bán không gian đàn hồi (Phương pháp Shekter & Gorbunov – Pocadov). a) b) P My M x T Mx r M F P θ y 0 0 HìnhH×n h14-5 12-5. S¬ ®å tÝnh to¸n m«men uèn do t¶i träng tËp trung t¸c dông c¸ch tiÕt diÖn tÝnh to¸n mét kho¶ng c¸ch r sinh ra a- trong to¹ ®é mét cùc ; b-trong to¹ ®é x, y - Dưới tác dụng của tải trọng phân bố đều trên diện tích hình tròn có bán kính δ, tại vị trí đặt tải xuất hiện mômen tiếp tuyến và mômen pháp tuyến có độ lớn : C.P(1 + µb ) MT = MF = 2πaδ - Dưới tác dụng của tải trọng tập trung cách điểm tác dụng tải trọng một khoảng r , tại đó xuất hiện mômem tiếp tuyến và mômem pháp tuyến có độ lớn : MF=(A + µb .B)P MT=(B + µb .A)P Trong đó : P : tải trọng tác dụng δ : bán kính vệt bánh xe tương đương. C : hệ số phụ thuộc vào tích số (a.δ ) ( Tra bảng 14-7 ) A, B : hệ số phụ thuộc tích số (a.r) ( Tra bảng 14-7 ) a : đặt trưng đàn hồi của tấm BTXM, xác định như sau : 2 1 6E0 (1− µb ) 3 a= 2 h Eb (1− µ0 ) E0, µ0 : môđuyn đàn hồi và hệ số Poisson của nền- móng Eb, µb : môđuyn đàn hồi và hệ số Poisson của bê tông r : khoảng cách từ vị trí tác dụng tải trọng đến vị trí tính toán nôi lực Để thuận lợi cho việc tính toán - chuyển nội lực từ hệ toạ độ cực sang hệ trục toạ độ Decat vuông góc TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 45
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered 2Version - Mx = MF . cos θ + MT . sin θ 2 2 My = MF . sin θ + MT . cos θ Từ đó tìm được mômen tổng hợp lớn nhất M ứng suất kéo uốn xuất hiện trong tấm BTXM : 6 M 6∑ M ∑ σ = ≤ [σ ] h ≥ h 2 [σ ] A D 2δ r = a B C b HHình×nh 14-612-6. S¬ ®å tÝnh to¸n momen uèn khi cã xÐt ®Õn ¶nh hö¬ng cña b¸nh xe bªn c¹nh Nhận xét về phương pháp : - P.P này không những tính được US tại vị trí đặt tải trọng mà còn tính được US do tải trọng đặt cách vị trí tính toán một khoảng r gây ra . - PP này không tính được cho trường hợp tải trọng đặt ở cạnh tấm và góc tấm . Như vậy để giải được hoàn chỉnh bài toán mặt đường BTXM tác giả I.A Mednicov giả định ứng suất xuất hiện khi tải trọng đặt ở giữa tấm của 2 phương pháp trên bằng nhau từ đó tìm được quan hệ quy đổi giữa hệ số nền k và mô đun đàn hồi của nền - móng Eo , từ đó tính được ứng suất và chiều dày tấm trong trường hợp tải trọng đặt ở cạnh tấm và góc tấm như sau (22TCN 223-95) • Khi tải trọng đặt ở giữa tấm : α1 P h1 = []σ • Khi tải trọng đặt ở cạnh tấm : α P h = 2 2 []σ • Khi tải trọng đặt ở góc tấm : α3P h3 = []σ TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 46
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - h α1 δ α = F( ) tra bảng 14-8 trong đó : 2 E b α 3 E0 δ: bán kính vệt bánh xe tương đương. h : chiều dày tấm BTXM Eb, µb : môđuyn đàn hồi và hệ số Poisson của bê tông µ0 : hệ số Poisson của nền- móng. E0 : môđuyn đàn hồi của nền- móng (môđuyn đàn hồi chung của các lớp móng và nền đường dưới tấm BTXM ) 14.4 Tính toán mặt đường bêtông ximăng lắp ghép (xem GT) : 14.5 Kiểm toán xe nặng 2,60m 3 6 Ch Þu lùc Q 2 5 r 1 θ 4 A 5,0m 2 5 3 6 0,7m 0,7m H×nh 12-7. S¬ ®å tÝnh to¸n momen do Hình 14-7 t¶i träng cña xe xÝch g©y ra TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 47
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - §14.4 TÍNH TẤM BTXM DƯỚI TÁC DỤNG CỦA ỨNG SUẤT NHIỆT. 14.4.1 Tính chiều dài của tấm BTXM theo ứng suất nhiệt thay đổi đều trên toàn bộ tấm. 14.4.1.1 Bài toán: §é co ng¾n do nhiÖt ®é ∆L=LβT a) L b) Lùc ma s¸t L/2 S + b Smax c) Sù thay ®æi lùc ma s¸t theo chiÒu dµi tÊm C Søc chèng trù¬t ptgϕ BiÕn d¹ng trù¬t HìnhH×nh 14-8 12-9. S¬ ®å tÝnh to¸n x¸c ®Þnh chiÒu dµi tÊm (kho¶ng c¸ch gi÷a hai khe co) - Xét 1 tấm BTXM có bề rộng 1m, chiều dày h, dài L, đặt trên 1 nền móng có góc nội ma sát φ, lực dính c (xem hình vẽ) - Khi có sự thay đổi nhiệt độ thì tấm có xu hướng dãn ra hoặc co vào, nhưng do có sự cản trở của lực ma sát và lực dính giữa lớp móng và đáy tấm làm tấm BTXM không thể chuyển vị tự do (xuất hiện ứng suất trong tấm bêtông). 14.4.1.2 Phương pháp giải : - Các giả thiết : + Xem tấm BTXM là 1 vật thể đàn hồi đẳng hướng + Khi tấm BTXM dãn ra hoặc co vào thì phần giữa của tấm vẫn nằm nguyên tại chỗ còn hai đầu tấm có chuyển vị lớn nhất. - Phương pháp - Xác định lực chống trượt lớn nhất trên một đơn vị diện tích Smax : TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 48
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Smax = Ptgϕ + c = γ.h.tgϕ + c - Xác định lực chống trượt trung bình trên một đơn vị diện tích Stb : Stb = 0.7Smax = 0.7 ( γ.h.tgϕ + c) - Xác định lực chống trượt trung bình trên toàn bộ tấm : B.L B.L S = Stb . = 0,7. . (γ.h.tgϕ + c) 2 2 S =0,35(γ.h.tgϕ + c).L (B=1m) Lực này sinh ra ứng suất : h S. S S S M + 2 4 σ = + = 2 = (B=1m ) F W B.h B.h Bh 6 Vậy : σmax =1,4(γ.h.tg φ + c) L [σ ].h = L 1.4(h.γ .tgϕ + c) Trong đó : C : lực dính của vật liệu làm lớp móng φ : góc nội ma sát của vật liệu làm lớp móng h : chiều dày tấm BTXM γ : dung trọng của tấm BTXM [σ]: ứng suất chịu kéo khi uốn cho phép của BT [σ]= (0,35- 0.4 )Rku Rku : cường độ giới hạn chịu kéo uốn của bê tông . 14.4.2 Tính toán ứng suất nhiệt do chênh lệch nhiệt giữa mặt trên và mặt dưới của tấm (T thay đổi không đều theo ht) Viết phương trình vi phân truyền nhiệt Trong thời gian sử dụng mặt đường BTXM, nhiệt độ mặt trên và mặt dưới của tấm thường khác nhau do đó thớ trên và thớ dưới của tấm co, dãn không đều làm cho tấm BTXM bị uốn vồng. Nhưng do tải trọng bản thân và tải trọng ngoài tác dụng làm cho tấm không thể uốn vồng tự do được sinh ra ứng suất. - Đối với tấm có kích thước vô hạn ứng suất uốn vồng sinh ra trong tấm : Eb .α.∆t σ = 2 2(1− µb ) - Tuy nhiên nhờ hệ thống các khe nối ( tấm có kích thước hữu hạn ) khi đó các ứng suất uốn vồng sinh ra trong tấm có chiều dài L , chiều rộng B như sau : TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 49
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Eb .α.∆t σ x = 2 (Cx+µbCy) 2(1− µb ) Eb .α.∆t σ y = 2 (Cy+µbCx) 2(1− µb ) Eb .α.∆t σ 0 = 2 Cx 2(1− µb ) trong đó : 2 σx : ứng suất uốn vồng ở giữa tấm theo hướng dọc cạnh tấm (daN/cm ) σy : ứng suất uốn vồng ở giữa tấm theo hướng ngang cạnh tấm (daN/cm2) σ0 : ứng suất uốn vồng theo hướng dọc ở cạnh tấm (daN/cm2 Eb, µb : môđuyn đàn hồi và hệ số Poisson của bê tông α : hệ số dãn nở nhiệt của bê tông α = 10- 5 ( 1/0c ) ∆t : chênh lệch T max giữa mặt trên và mặt dưới của tấm ∆t =0,84.h h : chiều dày tấm BTXM (cm) Cx, Cy : các hệ số phụ thuộc L/l, B/l ( tra toán đồ H14-10 ) Eb 0,6h3 l : bán kính độ cứng của tấm bê tông l= Echm Echm :môđuyn đàn hồi chung của các lớp móng và nền đường dưới tấm BTXM L , B : chiều dài và chiều rộng của tấm BTXM . o C NhiÖt ®é bÒ mÆt cã ®õ¬ng BTXM o 62,5 C tn-max 60 t tb,mÆt 40 o 35,6 C 20 NhiÖt ®é kh«ng khÝ Ngµy 29 - 1 - 1991 Hµ Néi 0 2 4 681012 14 16 18 20 22 24 (Gi÷a hai ®õ¬ng cong lµ phÇn nhiÖt ®é t¨ng thªm do bøc x¹ mÆt trêi) Thêi gian trong ngµy (giê) HìH×nhn 1h4 1-21-011. DiÔn biÕn nhiÖt ®é bÒ mÆt ¸o ®õ¬ng cøng trong mét ngµy ®ªm TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 50
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 15 : THIẾT KẾ CẢI TẠO ĐƯỜNG Ô TÔ §15.1 CƠ SỞ THIẾT KẾ CẢI TẠO ĐƯỜNG ÔTÔ 15.1.1. Khái niệm: + Cải tạo - sửa chữa: - Sửa chữa nhỏ - thường xuyên - Sửa chữa vừa - trung tu - Sửa chữa lớn - đại tu Giữ nguyên tiêu chuẩn hình học của tuyến, của các hạng mục để sau khi cải tạo, sửa chữa những tiêu chuẩn này được đảm bảo. + Cải tạo - Nâng cấp: (Reconstruction) xây dựng lại theo tiêu chuẩn mới cao hơn, vốn đầu tư nhiều hơn. 15.1.2. Căn cứ cải tạo nâng cấp 2.1 Lưu lượng xe chạy tăng cần phải mở rộng nền, mặt, quá trình khai thác các yếu tố hình học và cơ học không giữ được như ban đầu. 2.2 Vòng tránh tuyến qua các khu dân cư, đô thị 2.3 Thành phần dòng xe thay đổi: xe con nhiều đòi hỏi tốc độ cao, xe tải nặng nhiều kết cấu áo đường phải gia cường để phù hợp vận chuyển chuyên dụng. Làm đường giành riêng cho hệ thống giao thông công cộng. 2.4 Dòng chảy thay đổi, thủy văn thay đổi các công trình thoát nước không đáp ứng khả năng thoát nước dẫn đến bị hư hỏng. 2.5 An toàn giao thông kém. 2.6 Do qui hoạch mới thay đổi dẫn đến phân bố lại dòng xe có thể gây ùn tắc tại các nút giao nhau nên cần phải thiết kế tổ chức điều khiển giao thông trên nút, xây dựng nút lập thể. 15.1.3. Nguyên tắc chung - Tận dụng triệt để kết cấu, hạng mục hiện có - Hạn chế thay đổi hướng tuyến nếu không cần thiết. - Phối hợp chặt chẽ các cơ quan liên quan: Sở Xây dựng, Sở Kiến trúc, đường sắt, hàng không, đường thủy. - Bỏ vốn đầu tư cải tạo, nâng cấp phải hiệu quả, bền vững hơn, mỹ thuật hơn, an toàn giao thông hơn và phải áp dụng những tiến bộ KHKT tiên tiến. 15.1.4. Đặc điểm: - Công tác đo đạc, khảo sát phục vụ thiết kế được tiến hành khi công trình đang khai thác. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 51
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Đánh giá hiện trạng toàn bộ công trình thông qua các chỉ tiêu: hình học, cơ học, thống kê lâu dài, tỷ mỉ, đảm bảo độ tin cậy từ các đại lượng ngẫu nhiên. §15.2 NỘI DUNG THIẾT KẾ CẢI TẠO ĐƯỜNG ÔTÔ 15.2.1 Thiết kế cải tạo tuyến (bình đồ) : - Khi cải tạo tuyến cần bỏ những đoạn tuyến ngoằn ngoèo không hợp lý làm cho xe phải chạy dài hơn và dễ xẩy ra tai nạn. - Cải tạo những đoạn tuyến mà lái xe không rõ hướng tuyến tiếp theo . - Cải tạo những đường cong nằm có bán kính nhỏ không đảm bảo tầm nhìn. Cần chú ý các điểm sau : - Đối với các tuyến đường sau khi cải tạo có cấp đường tương đương cấp I khi thiết kế cải tạo không nên cho hướng tuyến đi qua khu dân cư (an toàn, tăng tốc độ xe chạy). - Đối với các tuyến đường sau khi cải tạo có cấp đường tương đương cấp II khi thiết kế cải tạo cho phép sử dụng hướng tuyến mới trùng với hướng tuyến cũ khi các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến cũ tương đương các chỉ tiêu kỹ thuật tuyến mới - Đối với các tuyến đường địa phương (VTK nhỏ) không nhất thiết phải cải tạo bình đồ. - Đối với các tuyến đường cấp III và cấp IV không hạn chế việc tận dụng hướng tuyến cũ (tận dụng càng nhiều càng tốt) 15.2.2 Cải tạo nền đường:(mở rộng) 15.2.2.1 Đối với đường ở vùng đồng bằng : + Mở rộng cả 2 bên : + Mở rộng 1 bên : 15.2.2.2 Đối với đường ở vùng đồi , núi : nên mở rộng về phía ta luy đào . 15.2.3 Thiết kế cải tạo trắc dọc : cần cải tạo những đoạn tuyến sau. - Những đoạn tuyến có cao độ đường đỏ thấp ,không đảm bảo CĐTN của nền đường . - Những đoạn tuyến có độ dốc dọc nhỏ và chiều dài đoạn dốc ngắn. - Những đoạn tuyến có độ dốc dọc lớn và chiều dài đoạn dốc lớn - Những đường cong đứng có R nhỏ *.Các chỉ tiêu kỹ thuật của đường cứu nạn : + Vị trí đường cứu nạn : nên bố trí bên phải tuyến theo chiều xe xuống dốc , khi không thể bố trí bên phải thi cho phép bố trí bên trái . + Chiều dài đường cứu nạn : TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 52
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - V 2 L = 2g(f tb ± i tb ) 2 V = 2.g.l.( f − i) +V0 V : Tốc độ xe ở đầu đường cứu nạn V0: Tốc độ xe lúc mất thắng (phanh) - Có thế lấy theo biểu đồ tốc độ xe chạy lý thuyết - Lấy theo tình trạng mặt đường : MĐ xấu V0 = 20 -30 km/h MĐ tốt V0 = 30 -40 km/h ftb : hệ số sức cản lăn trung bình : f l +f l +f l f = 1 1 2 2 3 3 tb l1 +l2 +l3 itb : độ dốc dọc trung bình của đường cứu nạn i l +i l +i l i = 1 1 2 2 3 3 tb l1 +l2 +l3 + Bán kính tối thiểu của đường cong nằm : 2 sc V Rmin = max 127(µ + iêc ) max isc = 8% µ = 0.24 sc 2 Rmin = 0.0246V + Bề rộng nền - mặt đường : - Khi đường chính từ cấp I - III thì : Bn= 12m , Bm= 7m - Khi đường chính từ cấp IV - V thì : Bn= 9m , Bm= 5.5m + Kết cấu áo đường : - Đoạn 1 : (5 - 10)m đầu tiên : tương đương vật liệu mặt đường chính. - Đoạn 2 : (10 - 20)m cuối cùng : cát hạt thô h=40cm, đống cát H cao 1m TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 53
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge- Đoạ nand 3 : Split Unregistered Version - + Đá dăm 4x6, dày d=(20 - 25)cm hoặc + Cuội sỏi đồng đều hạt,dày d=(20- 25)cm 15.2.4 Cải tạo kết cấu áo đường : *Cơ sở : + Căn cứ vào bề rộng và chất lượng của mặt đường cũ + Căn cứ mô đun đàn hồi của nền đường (E0 ) và của MĐ Ech cũ . + Căn cứ mô đun đàn hồi yêu cầu của KC áo đường mới. * Phần tận dụng + Hiện trạng mặt đường cũ, đánh giá mức độ hư hại + Xác định E để xem đoạn nào có khả năng tận dụng, đoạn nào phải đào bỏ đi. * Phần mở rộng : + Môđuyn đàn hồi nền đường E0, vật liệu nền đường, độ chặt nền đường. - Căn cứ lưu lượng xe chạy tính toán (tải trọng trục) xác định Eyc - Từ Eyc đề xuất các lớp vật liệu trên mặt đường cũ - Phần mở rộng : biết E0, chọn kết cấu và chiều dày cáclớp móng để Ech > Eyc * Xác định môđuyn đàn hồi mặt đường cũ :Dùng cần đo Benkenmal để đo độ võng đàn hồi KCAĐ cũ. + Cứ khoảng 50m đo 1 điểm, cách mép phần xe chạy 1 - 1,5m + Chia ra những đoạn có môđuyn đàn hồi tương đương nhau . + Lấy E TBmin trong từng đoạn TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 54
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 16 : THIẾT KẾ CẢNH QUAN ĐƯỜNG ÔTÔ §16.1- TÌNH HÌNH TKĐ HIỆN NAY & NHỮNG QUAN ĐIỂM HIỆN ĐẠI 16.1.1. Tình hình T.K.Đ ôtô hiện nay : Như đã biết T.K.Đ ôtô trước hết phải xuất phát từ điều kiện chuyển động của ôtô về mặt động lực để đảm bảo mỗi xe khi chạy trên đường được an toàn tiện lợi, kinh tế, các yêu cầu về mặt động lực được tính toán cụ thể xuất phát từ điều kiện chuyển động của ôtô về mặt cơ học: sức kéo, sức bám, chống lực xung kích ở đ/c đứng và chống lực ly tâm ở đ/c nằm , có nghĩa là khi thiết kế chỉ xem xét tới hệ thống ôtô đơn độc - đường trong hệ thống khai thác tổng thể. Đồng thời một quan niệm khá phổ biến ở không ít kỹ sư thiết kế hiện nay là việc an toàn xe chạy sẽ tự nó được đảm bảo nếu các yếu tố của tuyến đường được phù hợp với tiêu chuẩn quy phạm kỹ thuật đã được xác định theo tốc độ tính toán, khá hơn một chút là làm đường cho thông thoáng, xe dễ chạy, mà trong thực tế một con đường là tập hợp của nhiều đoạn có những đặc tính kỹ thuật khác nhau (các yếu tố của tuyến khác nhau) do vậy tốc độ xe chạy khác nhau, hơn nữa tốc độ xe chạy còn thuộc trạng thái tâm sinh lý của lái xe. Qua kết quả nghiên cứu ở một số nước Nga, Anh, Mỹ, Canada, Pháp, Đức, Nhật và Trung quốc thì nguyên nhân xảy ra tai nạn ôtô thường là do sự phát triển, sự thay đổi các yếu tố kỹ thuật của đường ở những đoạn lân cận (1). Ở nước ta vấn đề này còn tồn tại ở một số cơ quan tư vấn, các cơ quan quản lý ở phạm vi địa phương. 16.1.2. Quan điểm thiết kế mới : Qua nhiều năm thông qua thực tế khai thác đường và qua nhiều công trình nghiên cứu Điều ta đã phát hiện ngày càng đầy đủ và xác nhận rằng: Ngoài yếu tố động lực còn có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đáng kể đến mục tiêu xe chạy an toàn, tiện lợi, kinh tế (SCE). Trong đó phải kể đến sự đánh giá chủ quan của lái xe đối với con đường trên cơ sở các thông tin thu nhận được thông qua thị giác & cảm giác của chính mình (chủ yếu thông qua thị giác). Nếu sự đánh giá đoạn đường phía trước là sai lệch hoặc không đầy đủ (bị hạn chế bởi một lý do nào đó), thì việc TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 55
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo chPDFọn Mergecác gi ảandi pháp Split đ Unregisterediều khiển ôtô Version của Đ i-ề u lái xe sẽ trở nên lúng túng, có trường hợp xảy ra nhầm lẫn và đương nhiên việc chạy xe sẽ kém an toàn, tiện lợi & kinh tế. Sự đánh giá của Điều lái xe về điều kiện xe chạy ở đoạn đường phía trước đúng hay sai, đầy đủ hay phiến diện chủ yếu phụ thuộc trạng thái tâm thần, tâm lý thông qua thị giác và còn phụ thuộc nhiều vào các giải pháp TK có tạo điều kiện thuận lợi cho Điều lái xe phán đoán đúng hay không ? Trong mỗi điều kiện cụ thể của tự nhiên & môi trường của vùng tuyến qua thì một tuyến đường được thiết kế sao cho tạo điều kiện để lái xe bớt được mệt mỏi & cẳng thẳng thuận lợi cho việc thu nhận thị giác & đánh giá đúng điều kiện xe chạy của đoạn đường phía trước, đó là một tuyến đường đảm bảo thuận lợi cho việc chạy xe. Một tuyến đường dài được thỏa mãn rất tốt điều kiện xe chạy về mặt động lực vẫn chưa đảm bảo được mục tiêu xe chạy an toàn, thuận lợi, kinh tế nếu như sự phối hợp các yếu tố với nhau chưa tốt và sự phối hợp giữa tuyến với quang cảnh, môi trường 2 bên chưa tốt. * Vì vậy với những quan điểm trên việc thiết kế đường hiện nay đòi hỏi phải phối hợp nhuần nhuyễn giữa các yếu tố của tuyến, giữa tuyến với môi trường, giữa tuyến với xe chạy & tâm lý Điều lái trong hệ thống BAДC (ВОДИТЕЛЪ – АВТОМОБИЛЪ -ДОРОГА – СРЕДА) với tất cả các cấp đường (đường cao tốc & các cấp hạng khác) kể cả thiết kế mới hay thiết kế cải tạo. Phương pháp thiết kế này được gọi là phương pháp thiết kế CANH QUAN hay “LANSAC”. Đối với nước ta hiện nay việc xây dựng các tuyến đường ô tô có tốc độ cao đang được triển khai trên khắp cả nước, nhiều công trình vốn đầu tư rất lớn, đảm bảo khả năng thông xe lớn, tiêu chuẩn thiết kế, công nghệ thi công đòi hỏi cao và khắt khe, nhằm đạt mục tiêu cuối cùng khi khai thác là an toàn, êm thuận và kinh tế. Có nhiều công trình đầu tư hàng ngàn tỷ đồng để xây dựng thì không lẽ gì bỏ qua những tiêu chí về mỹ học (Aesthetics), mà phải hướng đến, đạt đến một cách hoàn thiện hơn về thẩm mỹ của công trình, làm cho con đường mà chúng ta thiết kế, xây dựng đúng nghĩa là một công trình nghệ thuật (Construction d’art) hay cao TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 56
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo hPDFơn n Mergeữa là m andột tácSplit ph Unregisteredẩm nghệ thu Versionật (Ouvrage - d’ art) phục vụ toàn cộng đồng xứng đáng với tầm vóc của nó. Vì vậy việc thiết kế, xây dựng và chăm lo cho vẻ đẹp của con đường phải khẳng định là cần thiết, rất cần thiết, dù có muộn cũng còn hơn không làm, mà không làm thì không bao giờ có kinh nghiệm, có lý luận cả. Một số công trình đường cấp cao đã và đang xây dựng: Đường Bắc Thăng long - Nội Bài Đường QL 5, QL51 Đường Nội Bài - Bắc Ninh - Quảng Ninh Đường Pháp Vân - Cầu Giẽ, Cầu Giẽ - Ninh Bình Bắc Ninh - Bắc Giang Láng – Hoà Lạc Sài Gòn – Trung Lương Đà Nẵng – Dung Quất §16.2 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG THIẾT KẾ CẢNH QUAN ĐƯỜNG ÔTÔ 16.2.1 Mục đích : Theo quan điểm trên vấn đề THIẾT KẾ CẢNH QUAN (TKCQ) đường ôtô được đặt ra nhằm mục đích sau : Trong điều kiện địa hình, địa mạo, quang cảnh, môi trường chọn được tuyến & thiết kế tuyến bảo đảm có sự phối hợp tốt giữa các yếu tố của tuyến Bình đồ - Trắc dọc - Trắc ngang (BĐ-TD-TN). Phối hợp tốt tuyến với quang cảnh do đó đảm bảo được điều kiện xe chạy an toàn thuận lợi, không gây mệt mỏi căng thẳng mà tạo được cảm giác dễ chịu, thoải mái cho lái xe & hành khách, đồng thời tạo khả năng giữ gìn những giá trị thiên nhiên của môi trường 2 bên đường. Những mục tiêu này trước hết nhằm tạo điều kiện cho xe chạy tốt nhưng cũng phù hợp với chức năng của đường trên phương diện xem đường là một loại công trình phục vụ công cộng cho mọi Điều & đòi hỏi phải đạt được những yêu cầu mỹ quan nhất TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 57
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo địPDFnh. MergeNó không and Splitphá Unregisteredhoại thiên nhiên Version mà - trái lại tô điểm thêm cho thiên nhiên và môi trường. Đó cũng là thoả mãn được chức năng không gian của đường, ngoài chức năng giao thông. Áp dụng phương pháp thiết kế cảnh quan đường ôtô đương nhiên đem lại hiệu quả kinh tế trong việc giảm giá thành vận doanh giảm số tai nạn & đôi khi giảm cả giá thành xây dựng (vì nếu thiết kế phối hợp tốt giữa tuyến với địa hình có thể sẽ dẫn tới việc giảm khối lượng đào đắp). 16.2.2 Nội dung. 16.2.2.1. Thiết kế phối hợp không gian các yếu tố của tuyến nghĩa là nghiên cứu sự bố trí tương hỗ các yếu tố BĐ-TD-TN trong toạ độ không gian 3 chiều để đảm bảo tính đều đặn rõ ràng của tuyến, đảm bảo cho việc chạy xe an toàn & tiện lợi cho lái xe & hành khách. 16.2.2.2. Thiết kế dẫn hướng & các biện pháp tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu nhận thị giác để đảm bảo cho Điều lái xe nhận rõ được hướng tuyến - tức tuyến phải là một đường cong không gian đều đặn - rõ ràng - khúc triết về thị giác. 16.2.2.3. Kết hợp hài hòa với phong cảnh của khu vực tuyến qua, đảm bảo tuyến không phá hoại thiên nhiên trái lại tô điểm thêm và tạo nên một bức tranh hài hòa, đẹp đẽ. Khi thiết kế chú ý sử dụng thêm các dạng cây, hoa, thảm thực vật, bố trí chỗ nghỉ ngơi, ngắm cảnh dọc tuyến, các công trình kiến trúc phục vụ công cộng khác 16.2.2.4. Thiết kế bảo vệ môi trường - không phá vỡ cân bằng sinh thái, chống ồn, ô nhiễm môi trường & chồng bụi cho dân cư hai bên đường. Như vậy để giải quyết đúng đắn các vấn đề trên phải dựa trên cơ sở nghiên cứu quy luật tâm lý, trạng thái tinh thần thể chất và sự thu nhận thị giác của Điều lái xe, đồng thời phải dựa trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm đánh giá các điều kiện đường về mặt an toàn, tiện lợi cũng như các kết quả thống kê phân tích các nguyên nhân gây tai nạn xe cộ trên thực tế. Ngoài ra để đi tới các giải pháp thiết kế cụ thể cũng cần phải nghiên cứu các phương pháp và chỉ tiêu đánh giá được tính TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 58
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo đềPDFu đặ Mergen, rõ and ràng Split củ Unregistereda tuyến đườ ng,Version cũng - đánh giá được mức độ đảm bảo an toàn xe chạy của các đoạn đường. §16.3 THIẾT KẾ CẢNH QUAN ĐẢM BẢO AN TOÀN TIỆN LỢI CHO LÁI XE & HÀNH KHÁCH Các tiêu chuẩn kỹ thuật trong các tiêu chuẩn thiết kế đường của chúng ta hiện nay xác định từ điều kiện xe chạy thông qua trị số tốc độ thiết kế, ít chú ý đến ảnh hưởng của các yếu tố kỹ thuật của các đoạn lân cận & điều kiện chuyển động của dòng xe, nhất là dòng xe hỗn hợp nhiều thành phần như ở nước ta (vấn đề này hiện đang còn nghiên cứu - mới bắt đầu áp dụng một phần). Trong thực tế mỗi tuyến đường là tập hợp của những đoạn có Id khác nhau. Trên đó có những đường cong nằm, đường cong đứng với các bán kính R khác nhau, nhiều nơi phải sử dụng tầm nhìn hạn chế & phải giảm tốc độ để đảm bảo an toàn giao thông. Những nơi giao nhau với đường bộ & đường sắt, qua các khu dân cư thì tốc độ xe chạy trên các đoạn đường luôn luôn thay đổi cho phù hợp với điêù kiện xe chạy của từng đoạn. Trên các đoạn ngắn có Id xe thường không kịp tăng, giảm V đạt tốc độ cân bằng động lực. Nội dung tư tưởng chỉ đạo của Điều thiết kế là với bất cứ ở cấp hạng kỹ thuật nào của đường cũng phải tranh thủ tạo điều kiện thuận lợi nhất cho lái xe chạy với tốc độ V cao & an toàn giao thông (ATGT). 1. Muốn thế cần phải tránh tình trạng trên đường có những nơi phải giảm tốc độ vì yêu cầu về ATGT: các nơi không đủ tầm nhìn, dốc lớn với cua ngoặt trên bản đồ, v.v Trên TD tránh những đoạn răng cưa lên dốc, xuống dốc lắt nhắt gây tổn thất xăng dầu và thời gian khi xe chạy. 2. Để tuyến đường có thể thỏa mãn các yêu cầu cho xe chạy – các yếu tố của đường phải thiết kế không gây khó khăn cho việc điều khiển xe với tốc độ cao hướng tuyến về phía trước phải hoàn toàn rõ ràng để lái xe vững tâm chạy với vận tốc cao. 3. Phải đảm bảo cho tuyến là một đường không gian êm dịu, đều đặn, trong hình phối cảnh tuyến không bị bóp méo, hay gẫy khúc gây cảm giác sai lệch & khó chịu cho lái xe. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 59
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge* Phân and tích Split s ựUnregistered tập trung c ủVersiona Điều -lái xe theo tốc độ khi xe chạy chậm Điều lái xe có điều kiện quan sát rộng các dải gần 2 bên đường. Khi chạy nhanh Điều lái buộc phải bao quát nhiều hơn & khi tốc độ càng lớn thì sự tập trung của Điều lái dồn về phía trước xe ở một đoạn xa & trên một dải hẹp dọc đường. Theo kết quả nghiên cứu N.P.Ornatski cự ly từ xe ôtô tới vùng tập trung sự quan sát L (m) phụ thuộc vào tốc độ xe chạy V (km/h). L = 15 + 4,3 V (m) Như vậy nguyên tắc thiết kế ở đây là: Để đảm bảo an toàn cho Điều lái xe không nên thiết kế đường có tính đơn điệu gây tâm lý mệt mỏi cho Điều lái xe tức là : + Đường thẳng dài không phải là tốt nhất vì : - Đường thẳng dài gây cho Điều lái một sự đơn điệu dễ mệt, dễ buồn ngũ. ở ITALIA thống kê có 50% TN do đứng thôi miên. - Gây cho lái xe thói quen với vận tốc xe chạy. Chủ quan và kéo dài thời gian phản ứng tâm lý khi cần xử lý đôi khi còn xảy ra hiện tượng cứ tăng tốc độ một cách không có cơ sở. - Về ban đêm dễ bị chói mắt. - Khó kết hợp tuyến với phong cảnh. Do đó: Khi định tuyến không nên dùng đoạn thẳng quá dài 3-5 km hoặc cứ 3-4 km phải thay đổi hướng tuyến. Nga: Đường thẳng tới 15 km, số tai nạn tăng 1,5 lần so với đường thẳng dài 3-5 km, khi đường thẳng dài 25 km số tai nạn tăng 2,2 lần so với đường thẳng dài 3 - 5 km. + Nên dùng đường cong có R lớn thay đổi những đoạn thẳng : tạo ấn tượng cho Điều lái xe, làm cho Điều lái xe chú ý đến việc chạy xe. Số liệu thống kê CHLBĐ: đường cong có: α = 1,180 thì chỉ có 32 vụ tai nạn/100 triệu xe. α = 1,010 thì chỉ có 20 vụ tai nạn/100 triệu xe. + Không dùng đ/c có R nhỏ sau 1 đoạn thẳng dài vì tốc độ sẽ bị giảm đột ngột. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 60
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge+ Ph andải trSplitồng Unregistered cây để dẫn Version hướng - che khuất những chỗ địa hình xấu & những vị trí gây ấn tượng đột ngột (từ nền đào sâu sang nền đắp cao). + Dùng cây cao thu hút một cách có hệ thống sự chú ý của Điều lái từ xa hoặc cột đường dây thông tin. §16.4 - ĐẢM BẢO SỰ ĐỀU ĐẶN, UỐN LƯỢN CỦA TUYẾN TRONG KHÔNG GIAN 16.4.1 Yêu cầu. Yêu cầu đảm bảo xe chạy trong thực tế với tốc độ ít bị thay đổi trên toàn tuyến có thể thoả mãn nếu đường được thiết kế như một đường cong không gian đều đặn. Muốn vậy cần phải xét sự ảnh hưởng tương hỗ của BĐ – TD và TN. Đảm bảo tầm nhìn & các yêu cầu về thiết kế quang học của tuyến đường. Các yếu tố BĐ & TD của các đoạn lân cận phải thiết kế như thế nào để tốc độ không thay đổi trong phạm vi lớn, nghĩa là xe chạy trên đường thực tế với tốc độ không đổi & tránh được tình trạng phải hãm xe & tăng giảm tốc thường xuyên. Để Điều lái xe có thể vững tin điều khiển xe với tốc độ tối đa có thể phát huy được, Điều lái xe phải nhìn rõ hướng đường & tình trạng kỹ thuật của đường ở cự ly lớn hơn nhiều trị số tầm nhìn quy định trong tiêu chuẩn thiết kế, không đoán nhầm thông qua những hình ảnh phối cảnh bị bóp méo. (các ví dụ trang 266 TKĐ tập 4). Điều lái xe nhìn đoạn đường phía trước trong hình phối cảnh dưới một góc nhìn nhỏ nên dễ gây sai lệch về thị giác, trục quang học của mắt không có hướng nằm ngang như trong điều kiện bình thường mà hướng theo dốc song song với mặt đường của đoạn đường trên đó xe đang chạy. Do sự thay đổi hình ảnh của đường trong hình chiếu phối cảnh, nên Điều lái xe có cảm giác: đường cong tròn có chiều dài ngắn hơn & dốc trên các đường cong hình như dốc hơn, góc ngoặt hình như tăng lên - đường cong ngắn gẫy khúc, còn các đoạn lên dốc thoải nằm sau các đoạn xuống dốc dài thì như đoạn có dốc lên lớn Tất cả những nhầm lẫn về thị giác đó của Điều lái xe đã ảnh hưởng không tốt tới việc lựa chọn chế độ xe chạy và với tốc độ thì nói chung thường vượt trên điều kiện xe chạy thực tế cho phép của đường. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 61
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF MergePhải and đảm Split bảo Unregistered cho tuyến là Version 1 đườ ng- cong không gian uốn lượn đều đặn thì các yếu tố của tuyến phải được thiết kế phối hợp trên BĐ-TD. Không cho phép thiết kế chung các yếu tố nọ phụ thuộc vào các yếu tố kia mà lại không xét tới những ảnh hưởng tương hỗ của chúng tới điều kiện xe chạy & tâm lý của lái xe. 16.4.2 Cơ sở thiết kế. * Sự đều đặn của tuyến ít nhất phải được đảm bảo trong phạm vi tầm nhìn của lái xe. * Tránh sử dụng những tiêu chuẩn giới hạn cho phép Rmin nằm & Rmin đứng, Imax , luôn luôn cố gắng sử dụng những chỉ tiêu kỹ thuật cao. Để xét những biện pháp khắc phục (đưa ra những nguyên tắc), xem xét một số khái niệm sau. ( có thể gọi là phân loại các yếu tố của tuyến đường). 1. Đường thẳng: Đường thẳng không bị biến dạng trên hình chiếu phối cảnh mà chỉ bị rút ngắn. 2. Đường cong phẳng. Trên hình phối cảnh các đặc trưng hình học (chiều dốc lêu hoặc xuống, chiều cong trái (phải) không nhưng các kích thước đều bị rút ngắn, trong không có dạng elip, Parabol tuỳ thuộc điểm nhìn. 3. Đường cong không gian : vừa cong ở BĐ vừa cong ở TD Đường soắn ốc có bước đều trong không gian Điều lái xe ở những vị trí khác nhau sẽ nhìn thấy những điểm uốn di động gây ra cho Điều lái một tâm lý không an toàn. Đường cong không gian phức tạp các đặc trưng hình học trên hình phối cảnh thường bị khuất, ảnh không thật và thường thấy dễ xuất hiện những điểm uốn, điểm gây lõm và những ảo ảnh cong ngược, đường cong nằm và đường cong đứng phối hợp bất kỳ không theo nguyên tắc nào cả. 16.4.3 Nguyên tắc thiết kế. 1) Số lượng đường cong đứng và đường cong nằm nên cố gắng bằng nhau, vi phạm điều này đường mắt tính đều đặn và khoá an toàn, nhiều tai nạn điển hình của sự phối hợp, chưa đạt các yếu tố BĐ & TD này là trên đoạn thẳng dài có nhiều chỗ đổi dốc trên TD. Trường hợp này gặp khi thiết kế ường thẳng ở vùng đồi theo TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 62
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo phPDFươ ngMerge pháp and đườ Splitng Unregisteredbao để tránh Versionkhối lượ - ng đào đắp lớn. Đường có dạng làn sóng và có nhiều chỗ khuất đặc biệt xấu khi đường đổi hướng tại các đường cong lõm. 2) Dĩ nhiên là bố trí đường cong nằm & đường cong đứng trùng nhau. Cố gắng để chiều dài đường cong nằm trên chiều dài đường cong đứng lồi một ít đối với đường cấp I, II, III là 50-100 m. Hai đỉnh của đường cong nằm & đứng không lệch nhau qua 1/ 4 chiều dài đường cong ngắn hơn. Tốt nhất là trùng nhau. Tránh thiết kế đ/c đứng lõm trên TD < 6 lần bán kính đường cong nằm vì gây thêm sự quá tải của nhịp xe & lực ly tâm lớn hơn. Nói chung tránh đặt đường cong đứng có R nhỏ & quá ngắn nằm trên các đoạn thẳng dài hoặc trên đường cong nằm có R lớn. Có thể bố trí đường cong lõm nằm trên đoạn thẳng nếu tốc độ dốc tối đa cho phép trên đường. Tránh nối tiếp điểm cuối của đường cong nằm với điểm đầu của đường cong đứng lồi hay lõm (đường cong đứng nằm trên đoạn thẳng). * Chú ý : Ở trường hợp thứ nhất Điều lái xe khi vào đường cong đứng không rõ hướng đường phía trước. Ở trường hợp thứ hai thì tầm nhìn ban đêm hạn chế. H. R = 12000 H. K K 500 20 30 500 1 2 H×nh 16-1. Phèi hîp ®u'êng cong n»m vµ ®u'êng cong ®øng 1- Nªn lµm; 2- Cho phÐp TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 63
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - b) 80%0 30%0 0%0 0%0 Trong điều kiện khó khăn cho phép đỉnh các đường cong đứng & nằm không trùng nhau. Nhưng đường cong nằm rẽ trái nên bố trí trước đường cong lõm còn rẽ phải thì bố trí sau. 3. Để đảm bảo cự ly nhìn thấy được các vật trên mặt đường từ một cự ly xa, tránh phối hợp các yếu tố của tuyến gây cảm giác thụt hẫng, làm lái xe khó nhận ra hướng đường tiếp theo. Những trường hợp này là : - Các đoạn cong lõm ngắn trên TD thuộc các đoạn đường thẳng hay trên các đ/c nằm có R lớn thường gặp ở địa hình vùng đồng bằng & vùng đồi - Các đoạn đường cong lồi có R nhỏ trên các đoạn có dốc lớn. Ví dụ : tại các cầu nhỏ hay ở các nơi giao nhau khác mức của đường vùng đồng bằng. - Các đoạn đường giảm tốc một cách đột ngột trên đường dốc gắt. Tại những nơi giao nhau khác mức - cầu nhỏ - cầu trung. Nên bố trí đoạn thẳng giữa 2 đường cong cùng chiều trong đó : + Hai đường cong nằm phải nằm trùng với chiều dài đường cong lõm của TD. + Trường hợp cá biệt có thể bố trí như sơ đồ 6-7b. * Nếu từ phía phải của đường có thể thấy đoạn đường sau công trình cầu. + Không được thiết kế đường cong đứng ở đầu cầu vượt vì sau cầu đường bị khuất. + Trường hợp có thể cho phép nếu cầu thuộc đường cong nằm có R >3000m. 4) Chiều dài các đoạn đường thẳng và đường cong nằm phải được phối hợp với nhau một cách hợp lý (bảng 7-3 trang 190 TKĐ 4). Nên tránh TK các đoạn TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 64
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo đườPDFng Merge cong and ng ắSplitn n ằUnregisteredm giữa 2 đ oVersionạn thẳ ng- dài vì nhìn từ xa lái xe có cảm giác đường bị gẫy khúc đột ngột do vậy sẽ bị giảm tốc độ. Nếu góc chuyển hướng nhỏ thì cầu sử dụng bán kính đường cong nằm lớn để đảm bảo chiều dài đường vòng K không quá ngắn (bảng 7-2 trang 189 sđd). Giới thiệu bán kính tối thiểu phụ thuộc góc chuyển hướng (góc ngoặt). Chiều dài đt trước 50 100 150 200 250 300 350 400 450 đường cong; (m) Chiều dài đ/c nằm 50 115 180 250 330 400 500 600 700 min; (m) Góc chuyển 1 2 3 4 5 6 8 10 hướng (độ) ng - - - 4000 5000 3000 2000 1200 p I 8.000 6.000 6.000 R (nên ấ 20.000 30.000 14.000 20.000 10.000 Đườ c (min) (m) 600 - - 1500 2500 1000 Các 6.000 4.000 5.000 3.000 3.000 2.000 2.500 (nên 10.000 15.000 p khác ấ c 5) Đối với các trường hợp góc ( 20o nên thiết kế tuyến theo đường cong chuyển tiếp (clôtôit) hay dùng các đ/c hỗn hợp (K = K1 + K2 + ). 7) Không nên thiết kế các đoạn chêm ngắn nằm giữa các đoạn đ/c cùng chiều để tránh cảm giác đường bị gẫy khúc tốt nhất là thay các đoạn thẳng chêm này bằng các đ/c có R lớn hơn hoặc đ/c phức hợp gồm nhiều R khác nhau. Nên tránh thiết kế những đoạn chêm ngắn nằm giữa các đ.c ngược chiều. Trong trường hợp này có thể giải quyết bằng cách tăng chiều dài của R để chống nối liền nhau lại. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 65
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF MergeTrườ andng hSplitợp đặ Unregisteredc biệt thì đả Versionm bảo đ- o thẳng giữa các điểm giới hạn của đ/c chuyển tiếp >200m. Không nên bố trí đ/c trên đoạn đường thẳng dốc gắt nằm giữa các đ/c có R rất lớn. 8) Chiều dài của các đoạn thẳng và đoạn cong phải thiết kế theo quy luật tăng lên hoặc giảm từ từ, cố gắng để các R kế cận nhau. Chiều dài các yếu tố lân cận (đường thẳng & đường cong) không được vượt quá 1 : 1,4. Yêu cầu này đặt ra để đảm bảo tuyến đều đặn có đường nét trong không gian & sự thay đổi tốc độ xe chạy giữa các đoạn kế cận nhau không quá 10- 15% do đó tăng khả năng an toàn xe chạy. 9) Không cho phép phối hợp các yếu tố của đường mà có hiện tượng ( một cách đột ngột. Ví dụ : bố trí đ/c có R nhỏ nằm giữa các đ/c R lớn hoặc bố trí đ/c có R nhỏ trên đoạn dốc dài. Nên thiết kế tuyến đường có các đ/c chuyển tiếp (dài hơn quy định của tiêu chuẩn hiện nay) theo dạng clotoit, chọn các tham số của đ/c clotoit không chỉ xuất phát từ đ/c tăng dần dần lực ly tâm mà còn xuất phát từ yêu cầu về quang học. Đường không bị bóp méo gẫy khúc trong hình phối cảnh khi Điều lái xe nhìn từ xa. 10) Để đảm bảo sự đều đặn của tuyến trong không gian cần nắm vững những nguyên tắc quan sát & lấy chuẩn hướng xe chạy của lái xe trên đường. Mắt Điều lái lướt nhìn trên mặt đường trước xe theo dõi các vật định hướng song song với đường xe chạy như 2 bên mép mặt đường, cây xanh trồng bên đường, các cọc bảo hộ Cách thiết kê quang học có hiệu quả nhất là phối hợp chặt chẽ các yếu tố của tuyến đường & trồng cây ven đường làm cho lái xe biết được hướng tuyến ngoài phạm vi tầm nhìn thực tế. Đôi khi từ xa rất khó nhận thấy hướng tuyến vì bị địa hình che khuất mắt phía trước. (trên các đoạn đường lên xuống ở vùng đồi). Có R lồi nhưng không đủ lớn – nối giao nhau với đường nhánh nơi rẽ ngoặt. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 66
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo PDF§16.5- Merge ĐẢ andM BSplitẢO Unregistered PHỐI HỢP Version CÁC Y- TỐ CỦA TUYẾN VỚI PHONG CẢNH THIÊN NHIÊN VÀ THIẾT KẾ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 1. Thiết kế phối hợp cảnh quan hai bên : Như mục đích TKCQ đã biết việc phối hợp các yếu tố của tuyến đường với quang cảnh 2 bên của khu vực tuyến đi qua là nhằm tạo nên một tuyến đường đẹp, không phá hoại, cát nát địa hình & quang cảnh thiên nhiên mà trái lại phối hợp hài hòa tô điểm thêm cho quang cảnh thiên nhiên. a) Tác dụng : Kinh nghiệm thực tế cho thấy : Trên những tuyến đường TK phối hợp tốt với quang cảnh hai bên, không những Điều đi xe thích thú mà Điều lái xe cũng không bị căng thẳng thần kinh mệt mỏi, đảm bảo an toàn giao thông & đạt chỉ tiêu vận doanh khai thác cao, ngoài ra ở một chừng mực nào đó làm tăng khả năng thẩm mỹ cho dân cư ở khu vực tuyến qua. b) Những nguyên tắc chung : 2 nguyên tắc. + Tuyến đường là một công trình xây dựng đồ sộ vì vậy nó khống chế phong cảnh cả một vùng. Bắt phong cảnh thiên nhiên phụ thuộc vào nó & phục vụ nó. + Con đường – bản thân nó cũng là một yếu tố cuả phong cảnh vì vậy phải làm thế nào để nó tô điểm nổi bật phong cảnh khu vực – như vậy yêu cầu Điều thiết kế đặt nó sao cho hài hòa với khu vực. c) Các biện pháp kết hợp : - Nghiên cứu một cách tỉ mỉ địa hình khu vực để nắm chắc được quy luật & đặc điểm thiên nhiên của khu vực. Từ đó đặt tuyến ăn khớp vào phong cảnh của khu vực. Không phá vỡ phong cảnh tự nhiên – ngược lại làm tăng vẻ đẹp khu vực tuyến qua. - Tìm hiểu kỹ các cảnh đẹp & các công trình kiến trúc hiện nay có trong khu vực để đặt tuyến đường cách các đối tượng đó một cự ly mà hành khách có thể quan sát được. Mỗi một đoạn tuyến cần phải có một mục tiêu về thị giác để hướng sự chú ý của hành khách vào mục tiêu đó. - Các công trình phục vụ dọc tuyến cần phải được xem là một thành phần quan trọng trong hình mẫu kiến trúc chung của đường. Vì vậy mà tránh những việc TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 67
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP Simpo thiPDFết kMergeế cứng and nh Splitắc rẻ Unregistered tiền. Liên h ệVersion với đặ -c điểm kiến trúc địa phương để thỏa mãn chức năng phục vụ. - Sử dụng cây xanh 2 bên đường & các thảm thực vật một cách hợp lý. VD : Khi không thể & men ngoài các thảm thực vật mà phải bắt buộc cắt qua nó thì tuyến đường không nên cắt thẳng mà nên lượn vòng vì cắt thẳng không đẹp tạo ra cảnh đối xứng cững nhắc & chia cắt thảm cây bằng một dải quá hẹp. Dùng cây xanh che đi những địa hình xấu gây ấn tượng không đẹp mắt. VD : Các chỗ đào lấy đất đắp dọc tuyến, các mái taluy nếu đào trên các sườn đồi vốn trước có cây cối bao phủ, các đoạn đắp lên cần dẫn các khu vực kho tàng để gần tuyến. + Cây xanh còn làm nền cho công trình – hướng dẫn sự chú ý của hành khách. Chú ý : Việc trồng cây xanh phải nên hình dạng: Kết hợp những khóm cây rừng cây nhỏ, rặng cây, hồ nước & dòng nước tự nhiên luôn luôn tạo cảm giác hứng thú cho hành khách. + Cấu tạo nền đường gắn liền với sự êm thuận. Nên dùng những đ/c thay cho gờ của taluy. Nếu đắp thấp có thể dùng taluy thoải 1 : 3 – 1: 4. 2. Đảm bảo môi trường môi sinh & Cân bằng sinh thái : - Bảo vệ nông lâm nghiệp – bảo vệ nguồn nước phục vụ cho nông, lâm nghiệp. - Chống bụi cho những khu vực dân cư. - Chống ồn do phương tiện giao thông gây ra. Mức độ ồn cho phép đối với vùng dân cư là 50-60 đêxiben, vùng an dưỡng 40-50 đêxiben. Tiếng ồn phụ thuộc LLXC & mật độ xe, loại mặt đường, thành phần dòng xe. Tại mép nền đường độ ồn do xe chạy gây ra có thể xác định theo công thức L = 24 + 20 lgN (*) L : độ ồn (đêxiben); N : LLXC (xe/h) VD : ở cách đường 7m khi xe tải nặng chạy L = 90 đêxiben. Cách nguồn gây tiếng động càng xa thì độ ồn càng thấp theo quan hệ : Ln : độ ồn (đêxiben) ở cách nguồn gây tiếng động 1 khoảng cách Rn; R1 ; độ ồn của khoảng cách R1. TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 68