TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP
18
Trị số hệ số quy đổi ai khi tải trọng trục của xe cần đổi là (daN) Loại tải
trọng tiêu
chuẩn (daN) 4 6 7 8 9,5 10 11 12
Trục 10000
Trục 12000
Trục 9500
0.02
0.01
0.03
0.10
0.05
0.15
0.36
0.18
0.55
0.43
0.22
0.65
0.68
0.35
1.00
1.0
0.5
0.8
1.0
: 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.
- Đường có từ 2(3 làn không có dải phân cách giữa.
- Đường 4 và nhiều làn xe có dãi phân cách giữa.
1.00
0.55
0.35
Từ lưu lượng xe tính toán, tải trọng trục tính toán và cấp áo đường xác định
được Eycllxc . 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 :
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
1
0
1
,
EE
E
D
h
f
Ech (13-12)
=> 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
E
0 là mô đun đàn hồi của nền đất
Đối với hệ nhiều lớp :
Hình 13- 5. Sơ đồ đổi hệ 3 lớp về hệ 2 lớp
E
ch
p
D
D
pE
ch
h
1
E
1
E
0
h
2
E
2
E
0
E
TB
H=h
1
+h
2
Hình 13-4: Sơ đồ cơ bản hệ 2 lớp
E
ch
p
D
E
0
E
1
h
TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang:
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP
Cách 1. Sử dụng công thức đổi tầng của GS Đặng Hữu
- Đổi lớp 1 và lớp 2 thành 1 lớp tương đương.
+ Từ quan hệ :
3
3
1
21
.1
.
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
+
+
=K
tK
EETB
β
(13.13)
Trong đó :
k=
1
2
h
h t=
1
2
E
E
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:
12,0
114,1 ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=D
H
β
(13.14)
(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
i
i
i
n
i
i
TB
h
hE
E
1
1
(13-15)
Hình 13- 6. Sơ đồ đổi hệ 4 lớp về hệ 2 lớp
E
2
h
2
E
0
E
1
h
1
E
ch
p
D
h
3
E
3
D
pE
ch
h
1
E
1
E
0
H'=
h
2
+h
3
E
0
E
ch
p
D
E'
TB
E
TB
H=
h
1
+h
2
+h
3
TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 19
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP
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.
DDD
h3 E3 h3 E3 h3 E3
h2 E2 h2 E2
h1
E0
E1
1chm
E
2chm
E
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
)()( 321
D
hhh
f
D
H
f++
==
β
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
§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.
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.
()()
[]
CSIN
C=+−−
ϕσσσσ
ϕ
3131
OS2
1 (13-16)
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.
zE
2
= E
0
, c,
ϕ
E
1
h
p
D
E
2
= E
0
E
1
= E
TB
τ
am
H×nh 13- 7a S¬ ®å tÝnh to¸n
τ
am cña hÖ 2 líp ®èi víi líp d−íi lµ nÒn ®Êt
TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 21
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP
13.4.2 Nội dung tính toán:
13.4.2.1 Xác định
τ
am ,
τ
ab trong nền đất và trong các lớp vật liệu kém dính : Để
xác định
τ
am,
τ
ab 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:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
p
am
τ
= f(ϕ,D
H,
chm
tb
E
E) (13-17)
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 .
E
chm : môđuyn đàn hồi chung của nền đất và các lớp vật liệu phía dưới vị trí
tính toán.
E
tb : môđuyn đàn hồi trung bình của các lớp áo đường phía trên vị trí tính
toán .
τam/p: là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất đơn vị do p=1daN/cm2 gây ra tại tâm
tải trọng tác dụng
zE
2
= E
0
, c,
ϕ
E
1
h
p
D
E
2
= E
0
E
1
= E
TB
τ
am
Hình 13-8. Sơ đồ tính toán τam của hệ 2 lớp đối với lớp dưới là nền đất
τ
am
Hình 13-9. Sơ đồ tính toán τam đối với lớp vật liệu kém dính
D
p
E
1
, h
1
E
0
, c,
ϕ
z
E
2
, h
2
E
3
, h
3
, c
3
,
ϕ
3
xx
c
3
,
ϕ
3
E
TB
= E
1
p
D
τ
am
z
E
ch
= E
2
TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 22