Bài giảng thiết kế đường ôtô 2 P8

Chia sẻ: Cindy Cindy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

256
lượt xem 83
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

: Trong lĩnh vực thiết kế đường ôtô hiện nay, đã có nhiều phần mềm chuyên dụng của nước ngoài cũng như nước ta đang được sử dụng để phục vụ cho việc thiết kế tuyến, nền, mặt đường như AutoCad, α group, Nova, Geo-Slope,... và theo xu hướng mô phỏng, mô hình đối tượng xét ở Việt Nam gần đây nhất có kết quả nghiên cứu của các tác giả về dòng xe trên đường và nút giao: Traffic Brain....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng thiết kế đường ôtô 2 P8

TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP §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⎜ 4 + 2 2 2 + 4 ⎟ =P(x,y) - q(x,y) ⎜ ∂x ∂y ⎟ ∂x ∂y ⎝ ⎠ Trong đó : L : độ cứng chống uốn của tấm bêtông ximăng Ebh3 L= 12(1 − µ 2 ) 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 - Dựa trên cơ sở hệ số nền k (xem nền - móng như 1 hệ thống lò xo), hệ số nền Wincle B¸nh xe nÆ n g p I D réng tÊm D=2δ 2 bÒ 1 III II 1 b Ò d µ i tÊ m 2 Hìnhnh 12-4. C¸c trõ¬ng hîp t¸c dông t¶i träng ®iÓn H× 14-4a h×nh trªn tÊm bª t«ng xi m ¨ng (D=2 δ) 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 : l P + 0.2673) σI=1,1(1+µb) (lg δ h2 • Tải trọng đặt ở cạnh tấm : l P (lg + 0.08975) 2 σII=2,116(1+0,54µb) δ h • Tải trọng đặt ở góc tấm : ⎡ ⎛ 2δ ⎞ 0, 6 ⎤ P σIII=3 ⎢1 − ⎜ l ⎟ ⎥ h 2 ⎢⎜ ⎟⎥ ⎝ ⎠⎦ ⎣ 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 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 : ⎡ ⎛ 2δ ⎞ 0,12 ⎤ P σIII=3 ⎢1 − ⎜ ⎟⎥ ⎜ l ⎟ ⎥ h2 ⎢⎝ ⎠⎦ ⎣ 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 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) My P x M Mx T r M P θ y F 0 0 Hình h 12-5. S¬ ®å tÝnh to¸n m«men uèn do t¶i träng tËp trung t¸c dông H×n 14-5 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 + µ b ) 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 : 1 6 E 0 (1 − µ b2 ) a= 3 h Eb (1 − µ 0 ) 2 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 Mx = MF . cos2θ + MT . sin2θ My = MF . sin2θ + MT . cos2θ 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 ] [σ ] h 2 h A D 2δ r=a C B b H ×nh 14-6 . S ¬ ® å tÝnh to¸n m o m en uèn kh i cã Hình 1 2 -6 x Ðt ® Õn ¶nh hö¬ng cña b¸nh xe bªn c¹ nh 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 : α2P h2 = [σ] • Khi tải trọng đặt ở góc tấm : h3 = α 3 P [σ] TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 46
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP h δ α1 = F( E b ) tra bảng 14-8 trong đó : α2 α3 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 ,6 0 m 3 6 C h Þu lù c Q 5 2 r 4 1 θ 5,0m A 5 2 3 6 0 ,7 m 0 ,7 m H × n h 14-77 . S ¬ ® å t Ý n h t o ¸ n m o m e n d o Hình 1 2 - t¶ i tr ä n g c ñ a x e x Ýc h g © y r a TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 47