TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP
h
p
D
E
2
, c,
ϕ
E
1
S¬ ®å tÝnh to¸n
p
τ
am
h/D
1.5
0.15
0.14
1.4
0.13
1.3
0.12
1.2
0.11
1.1
0.10
1.0
0.09
0.9
0.08
0.8
0.07
0.7
0.06
0.6
0.05
0.5
0.04
0.4
0.03
0.3
0.02
0.2
0.01
0.1
0
0
48
0
44
0
42
0
40
0
38
0
36
0
34
0
32
0
30
0
=2
E
2
E
1
5
10
20
30
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
Chương 14 : THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG
------ ZY ------
§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
100
100
100 100
100 30
30
l l ll
L
b/2
b/2
2. Lớp đệm :
Vật liệu : Cát, cát trộn nhựa, giấy dầu tẩm nhựa đường ( 1-3 lớp )
360÷400
. S¬ ®å bè trÝ khe vµ ph©n tÊm ¸o ®õ¬ng bªt«ng xi m¨ng
1- khe d·n ; 2- khe co ; 3- khe däc ; 4- thanh truyÒn lùc (kÝch thø¬c theo cm)
H×nh 10-8
12
3
4
Hình 14-1
• 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
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.
50
8
2,5
h/2
1
QuÐt nhùa
MatÝt Gç ®Öm M¹t cæa tÈm nhùa
MatÝt QuÐt nhùa
1
h/2
50
h/4
0,8 ÷ 1,2
2
MatÝt δ = 1,5cm
QuÐt nhùa
h/2
1÷5mm
4cm
4cm
a = 7 ÷ 8cm
b = 6 ÷ 8cm
c = 7 ÷ 8cm
2
0,3 ÷ 0,8
h/4
75
h/2
1
QuÐt nhùa chèng
gØ dµi 30cm
MatÝt
h/2
h/2
H×nh 10-9. CÊu t¹o khe ¸o ®õ¬ng bª t«ng xi m¨ng.
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)
a)
b)
c)
d)
Hình 14-2
a-
TS Phan Cao Thọ Thiết kế đường ôtô (Phần 2) Trang: 39
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA ÂN BM ÂÆÅÌNG ÄTÄ - ÂÆÅÌNG TP
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
chuẩn (daN)
Tải trọng bánh xe
tiêu chuẩn (daN) Hệ số xung kích Tải trọng bánh xe
tính toán (daN)
10000
12000
9500
5000
6000
4750
1.2
1.15
1.2
6000
6900
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
toán
Hệ số an toàn (k) Hệ số chiết giảm cường độ
(n=1/k )
-Tính với tải trọng thiết
kế
2 0.5
-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
nhiệt
1.18 - 1.11
0.85 - 0.9
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