Tính toán kết cấu áo đường

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 6.1/ - XÁC ĐỊNH SỐ TRỤC XE NTT: 6.1.1/ - Số liệu ban đầu: - Tải trọng trục tính toán Ptt=100 kN - Cấp đường : Cấp III - Số làn xe trên tuyến đường n=2 làn - Chọn loại mặt đường cấp cao A1 - Lưu lượng xe tính toán ở năm đầu xuất phát No=1020 xe/ngày.đêm - Lượng xe tăng trưởng bình quân hàng năm là 6% - Lưu lượng xe ở năm cuối thời kỳ thiết kế Nt=5593 xe/ngày.đêm Dự báo thành phần xe ở năm cuối thời hạn thiết kế t=15 nămCác loại xe Trọng lượng trục Pi (kN) Số trục sau Số bánh của mỗi cụm bánh ở trục sau Tỷ lệ phần trăm các loại xe Lượng xe 2chiều ni (xe/ngđêm) Trục trước Trục sau Xe con M21 9.0 9.4 1 Bánh đơn 5% 280 Tải nhẹ GAZ51 15.7 36.8 1 C_b đôi 40% 895 Tải vừa ZIL130 25.3 68.2 1 C_b đôi 50% 1119 Tải nặng MAZ500 41.4 98.1 1 C_b đôi 5% 112 6.2/ - Trình tự tính toán: 6.2.1/ - Tính số trục xe tính toán trên một làn xe của phần xe chạy sau khi quy đổi về trục xe tiêu chuẩn (100kN) Các loại xe Trọng lượng trục Pi (kN) C1 C2 ni C1*C2*ni*(Pi/Ptt)4.4 Tải nhẹ GAZ51 Trục trước 15.7 - - - * Trục sau 36.8 1 6.4 895 70 Tải vừa ZIL130 Trục trước 25.3 1 6.4 1119 17 Trục sau 68.2 1 1 1119 208 Tải nặng MAZ500 Trục trước 41.4 1 6.4 112 15 Trục sau 98.1 1 1 112 103 - Tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán sẽ thông qua đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên cả 2 chiều + Ntk = 413 trục/ ngày đêm 6.2.2/ - Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe Ntt Ntt = Ntk . fL + Hệ số làn xe fL=0.55 + Ntt = 413x0.55= 227 trục/ngày đêm/làn . - Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm + = = 8.53 x105 trục/ ngày đêm 6.2.3/ - Xác định trị số mô đun đàn hồi yêu cầu: - Trị số mođun đàn hồi yêu cầu tối thiểu theo bảng 3-5 theo 211-06 ta có: Eyc=140 MPa - Trị số mođun đàn hồi yêu cầu tương ứng với số trục xe tính toán (xe/ngày đêm/làn) được xác định theo công thức: + Giải hệ phương trình sau ta được a, b rồi thế vào phương trình ta xác định được Ứng với = 227 trục/ngày đêm/làn => Eyc=165.35 MPa - Kết luận chọn: Mô đun đàn hồi yêu cầu trên mặt đường xe chạy Eyc= max(140,165.35) = 165.35 Mpa => Chọn Eyc = 166 Mpa 6.3/ - TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG Ô TÔ: A/ - PHƯƠNG ÁN 1: 1/ - Số liệu ban đầu: - Tải trọng trục tính toán :Ptt=100 kN - Đường kính vệt bánh xe :D=33 cm - Aùp lực tính toán :p=0.6 MPa - Mô đun đàn hồi yêu cầu :Eyc=166 MPa - Độ tin cậy thiết kế : 0.90 Các lớp kết cấu từ trên xuống Bề dày các lớp KCAĐ(cm) E (Mpa) Rku(Mpa) C (Mpa) (độ) Tính về độ võng Tính về trượt Tính về kéo uốn BTNC C15 4 420 300 1800 2.80 BTNC C20 6 420 420 1800 2.80 CP đá dăm loại I 16 300 300 300 CP đá dăm loại II 25 250 250 250 Đất nền á sét 50 50 50 0.036 24.00 2/ - Tính toán kiểm tra cường độ chung của kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi: a/ Việc đổi tầng 2 lớp 1 từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức: Với k= và t = Kết quả tính đổi tầng như ở bảng sau: Các lớp kết cấu từ trên xuống hi(cm) Ei(Mpa) t = k= Htb Etb(Mpa) BTNC C15 4 420 1.5 0.09 51 295.0 BTNC C20 6 420 1.6 0.15 47 285.6 CP đá dăm loại I 16 300 1.2 0.64 41 268.8 CP đá dăm loại II 25 250 25 250 Đất nền á sét 50 - Xét tỷ số: ==1.545 2 => tra bảng 3.6 ta được = 1.182 => Môđun đàn hồi trung bình = 1.182*295 = 348.54 Mpa - Xét tỷ số: = =0.143 => tra toán đồ 3-1 ta xác định được =0.535 => Môđun đàn hồi chung của KCAĐ: Ech = 0.535*348.54 = 186.4 Mpa - Kiểm tra điều kiện : = 1.1*166 = 182 Mpa (thoả) Trong đó: + = 1.1 ứng vối độ tin cậy 0.9 theobảng 3-2 22TCN 211-06 + Eyc = 166 Mpa B/ - PHƯƠNG ÁN 2: 1/ - Số liệu ban đầu: - Tải trọng trục tính toán :Ptt=100 kN - Đường kính vệt bánh xe :D=33 cm - Aùp lực tính toán :p=0.6 MPa - Mô đun đàn hồi yêu cầu :Eyc=166 MPa - Độ tin cậy thiết kế : 0.90 Các lớp kết cấu từ trên xuống Bề dày các lớp KCAĐ(cm) E (Mpa) Rku(Mpa) C (Mpa) (độ) Tính về độ võng Tính về trượt Tính về kéo uốn BTNC C15 4 420 300 1800 2.80 BTNC C20 6 420 420 1800 2.80 CP đá dăm loại I 18 300 300 300 CP TNloại B 30 180 180 180 0.03 37.00 Đất nền đất Bazan 50 50 50 0.036 24.00 2/ - Tính toán kiểm tra cường độ chung của kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi: a/ Việc đổi tầng 2 lớp 1 từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức: Với k= và t = Kết quả tính đổi tầng như ở bảng sau: Các lớp kết cấu từ trên xuống hi(cm) Ei(Mpa) t = k= Htb Etb(Mpa) BTNC C15 4 420 1.8 0.07 58 248.8 BTNC C20 6 420 1.9 0.13 54 238.4 CP đá dăm loại I 18 300 1.7 0.60 48 220.3 CP TNloại B 30 180 30 180 Đất nền đất Bazan 50 - Xét tỷ số: ==1.758 2 => tra bảng 3.6 ta được = 1.198 => Môđun đàn hồi trung bình = 1.198*248.8 = 298.11 Mpa - Xét tỷ số: = =0.168 => tra toán đồ 3-1 ta xác định được =0.612 => Môđun đàn hồi chung của KCAĐ: Ech = 0.612*298.11 = 182.4 Mpa - Kiểm tra điều kiện : = 1.1*166 = 182 Mpa Trong đó: + = 1.1 ứng vối độ tin cậy 0.9 theo bảng 3-2 22TCN 211-06 + Eyc = 166 Mpa 6.4/ - TÍNH TOÁN KẾT CẤU LỀ GIA CỐ: A/ - Xác định trị số mô đun đàn hồi yêu cầu: - Trị số mođun đàn hồi yêu cầu tối thiểu theo bảng 3-5 theo 211-06 ta có:Eyc=120 MPa - Trị số mođun đàn hồi yêu cầu tương ứng với số trục xe tính toán (xe/ngày đêm/làn). Đối với lề gia cố theo 4054-05 lấy lưu lượng xe chạy tính toán từ 35% đến 50% lưu lượng xe tính toán Ntt = 227x50% = 114 trục/ngày đêm làn - Trị số mođun đàn hồi yêu cầu tương ứng với số trục xe tính toán (xe/ngày đêm/làn) được xác định theo công thức: + Giải hệ phương trình sau ta được a, b rồi thế vào phương trình ta xác định được Ứng với = 114 trục/ngày đêm/làn => Eyc= 152.35 MPa - Kết luận chọn: Mô đun đàn hồi yêu cầu trên mặt đường xe chạy Eyc= max(120,152.35) = 152.35 Mpa => ta chọn Eyc = 153 Mpa B/ - PHƯƠNG ÁN 1: 1/ - Số liệu ban đầu: - Tải trọng trục tính toán :Ptt=100 kN - Đường kính vệt bánh xe :D=33 cm - Aùp lực tính toán :p=0.6 MPa - Mô đun đàn hồi yêu cầu :Eyc=153 MPa - Độ tin cậy thiết kế : 0.90 Các lớp kết cấu từ trên xuống Bề dày các lớp KCAĐ(cm) E (Mpa) Rku(Mpa) C (Mpa) (độ) Tính về độ võng Tính về trượt Tính về kéo uốn BTNC C15 4 420 300 1800 2.80 BTNC C20 6 420 420 1800 2.80 CP đá dăm loại I 16 300 300 300 CP đá dăm loại II 18 250 250 250 Đất nền á sét 50 0.036 24.00 2/ - Tính toán kiểm tra cường độ chung của kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi: a/ Việc đổi tầng 2 lớp 1 từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức: Với k= và t = Kết quả tính đổi tầng như ở bảng sau: Các lớp kết cấu từ trên xuống hi(cm) Ei(Mpa) t = k= Htb Etb(Mpa) BTNC C15 4 420 1.4 0.10 44 302.6 BTNC C20 6 420 1.5 0.18 40 292.2 CP đá dăm loại I 16 300 1.2 0.88 34 272.8 CP đá dăm loại II 18 250 18 250 Đất nền á sét 50 - Xét tỷ số: ==1.333 2 => tra bảng 3.6 ta được = 1.15 => Môđun đàn hồi trung bình = 1.15*302.6 = 347.96 Mpa - Xét tỷ số: = =0.144 => tra toán đồ 3-1 ta xác định được =0.492 => Môđun đàn hồi chung của KCAĐ: Ech = 0.492*347.96 = 171 Mpa - Kiểm tra điều kiện : = 1.1*153 = 168 Mpa (thoả) Trong đó: + = 1.1 ứng vối độ tin cậy 0.9 theo bảng 3-2 22TCN 211-06 + Eyc = 153 Mpa B/ - PHƯƠNG ÁN 2: 1/ - Số liệu ban đầu: - Tải trọng trục tính toán :Ptt=100 kN - Đường kính vệt bánh xe :D=33 cm - Aùp lực tính toán :p=0.6 MPa - Mô đun đàn hồi yêu cầu :Eyc=153 MPa - Độ tin cậy thiết kế : 0.90 Các lớp kết cấu từ trên xuống Bề dày các lớp KCAĐ(cm) E (Mpa) Rku(Mpa) C (Mpa) (độ) Tính về độ võng Tính về trượt Tính về kéo uốn BTNC C15 4 420 300 1800 2.80 BTNC C20 6 420 420 1800 2.80 CP đá dăm loại I 18 300 300 300 CP TNloại B 20 180 180 180 0.03 37.00 Đất nền đất Bazan 50 0.036 24.00 2/ - Tính toán kiểm tra cường độ chung của kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi: a/ Việc đổi tầng 2 lớp 1 từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức: Với k= và t = Kết quả tính đổi tầng như ở bảng sau: Các lớp kết cấu từ trên xuống hi(cm) Ei(Mpa) t = k= Htb Etb(Mpa) BTNC C15 4 420 1.7 0.09 48 265.0 BTNC C20 6 420 1.8 0.16 44 253.2 CP đá dăm loại I 18 300 1.7 0.9 38 231.8 CP TNloại B 20 180 20 180 Đất nền đất Bazan 50 - Xét tỷ số: ==1.455 2 => tra bảng 3.6 ta được = 1.17 => Môđun đàn hồi trung bình = 1.17*265 = 310.14 Mpa - Xét tỷ số: = =0.161 => tra toán đồ 3-1 ta xác định được =0.545 => Môđun đàn hồi chung của KCAĐ: Ech = 0.545*310.14 = 169 Mpa - Kiểm tra điều kiện : = 1.1*153 = 168 Mpa Trong đó: + = 1.1 ứng vối độ tin cậy 0.9 theo bảng 3-2 22TCN 211-06 + Eyc = 153 Mpa