Nghiên cứu tính toán ứng suất cắt tr ợt xuất
hiện trong lớp bê tông nhựa mặt đ ờng xét đến
tác dụng lực ngang của tải trọng xe chạy
Tên đề tài:
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
Chơng2:Khảosátứngsuấtcắttrợttrong
lớpbêtôngnhựakhicólựcngang
Chơng3:Khảosátứngsuấtcắttrợtlớn
nhấttronglớpbêtôngnhựakhitỷ
sốh/d;e
btn
/e
ch.m
vàlựcngangthayđổi
Chơng4:Kếtluậnvàkiếnnghị
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
1.1.1: Thành phần vật liệu và cấu chúc của bê tông nhựa làm đ ờng ô tô.
Bao gồm cốt liệu hạt thô, cốt liệu hạt mịn, tạo bộ khung vững chắc chịu lực cho
hỗn hợp. Thành phần và kích cỡ hạt cốt liệu phải đảm bảo thoả mãn đ ờng cong
cấp phối tiêu chuẩn đ ợc quy định cho mỗi loại bê tông asphalt khác nhau.
Thành phần cốt liêu:
Thành phần chất kết dính bitum:
Trong hỗn hợp bê tông asphalt, bitum cùng với bột khoáng tạo nên chất liên kết
asphalt. Bột khoáng làm màng nhựa trở nên mỏng do đó tăng khả năng dính kết.
1.1.2: Các thuộc tính cơ học của bê tông Asphalt:
Bê tông nhựa ngày càng đ ợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam và trên thế giới bởi những
tính năng u việt của loại vật liệu này. ở các n ớc phát triển, diện tích mặt đ ờng nhựa
chiếm khoảng 90% tổng diện tích mặt đ ờng có rải mặt. ở n ớc ta có khoảng gần
78.000 km đ ờng ôtô, trong đó có 15.284 km quốc lộ; 16.403 km tỉnh lộ; 36.900 km
huyện lộ; 3.211 km đ ờng đô thị; 5.451 km đ ờng chuyên dụng. Ngoài ra trong quy
hoạch mạng đ ờng cao tốc n ớc ta còn phải xây dựng mới thêm 6.200 km. Hầu hết các
mặt đ ờng đ ợc xây dựng trong những năm vừa qua đều là mặt đ ờng nhựa, chiểm tỷ lệ
khoảng trên 80% tổng diện tích mặt đ ờng cỏ rải, trong đó phần lớn là đ ợc sử lý bằng
bê tông asphalt. Điều này cũng phù hợp với trào l u chung của thế giới, trên thế giới
vật liệu bê tông asphalt đã và đang là vật liệu rất thông dụng
1.1.3: Tình hình sử dụng bê tông nhựa tại Việt Nam:
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
1.2.1: Nguyên lý chung của ph ơng pháp.
B ớc 1: Xác định tải trọng thiết kế.
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
B ớc 2: Thiết kế cấu tạo mặt đ ờng:
B ớc 3: Lập sơ đồ tính kết cấu, sơ đồ tính là sơ đồ thực tế đã đ ợc đơn giản hoá
một cách hợp lý để quá trình tính toán đ ợc dễ dàng thuận tiện.
B ớc 4: Phân tích kết cấu để xác định ứng suất, chuyển vị tại các điểm cực hạn
trong kết cấu. Dựa vào việc mô tả dạng thức phá hoại ta có thể xác định
đ ợc vị trí các điểm cực hạn trong kết cấu áo đ òng
B ớc 5: So sánh các giá trị tính toán với trị số tối đa cho phép để đánh giá xem kết
cấu dự kiến có thoả mãn các điều kiện yêu cầu không?
B ớc 6: Nếu không thoả mãn thì quay lại b ớc 2 thiết kế lại cấu tạo mặt đ ờng và
tính lại theo các b ớc 3,4,5 cho đến khi thoả mãn yêu cầu
Lớp móng trên (Base)
Lớp móng d ới (Sub-base)
Lớp đáy móng (Capping layer)
Khu vực tác dụng 80-100 cm
(Subgrade)
(Kết cấu tổng thể nền mặt đ ờng)
áo đ ờng
(hay kết cấu áo đ ờng)
(Pavement structure)
Kết cấu nền áo đ ờng
Lớp mặt (Surfacing)
Lớp tạo nhám (nếu có)
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
1.2.1: Nguyên lý chung của ph ơng pháp.
Công tác thiết kế cấu tạo là chọn và bố trí vật liệu phù hợp với chức năng và yêu cầu
vào các tầng, lớp của kết cấu áo đ ờng gồm tầng mặt, tầng móng và phù hợp với các
điều kiện của tải trọng thiết kế. Đồng thời phải chọn các giải pháp nhằm tăng c ờng độ
và sự ổn định c ờng độ của khu vực tác dụng, tránh hoặc hạn chế những tác động bất
lợi của chế độ thuỷ nhiệt.
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
1.2.1: Thiết kế cấu tạo áo đ ờng.
a. Nội dung của công tác thiết kế cấu tạo
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
khi nền đ ờng đi vào ổn định mới rải tiếp lớp mặt bê tông nhựa cấp cao A1 hoặc các lớp
tạo phẳng, tạo nhám trên cùng.
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
1.2.1: Thiết kế cấu tạo áo đ ờng.
a. Nội dung của công tác thiết kế cấu tạo
b. Các nguyên tác thiết kế cấu tạo áo đ ờng mềm.
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
1.2.1: Nguyên lý chung của ph ơng pháp.
Chọn loại tầng mặt: Khi thiết kế cấu tạo kết cấu áo đ ờng mềm, tr ớc hết phải căn cứ
vào cấp hạng đ ờng, thời hạn thiết kế và tham khảo số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trên
một làn xe trong suốt thời hạn thiết kế để chọn loại tầng mặt thiết kế là loại tầng mặt
cấp cao A1, A2 hay cấp thấp B1, B2.
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
1.2.1: Thiết kế cấu tạo áo đ ờng.
a. Nội dung của công tác thiết kế cấu tạo
b. Các nguyên tác thiết kế cấu tạo áo đ ờng mềm.
c. Thiết kế cấu tạo tầng mặt.
Nguyên tắc bố trí cấu tạo tầng móng: Nên bố trí gồm nhiều lớp có c ờng độ và khả
năng chống biến dạng giảm dần từ trên xuống; Kết cấu tầng móng nên thay đổi trên
từng đoạn tuỳ thuộc điều kiện nền đất và tình hình vật liệu tại chỗ sẵn có, cố gắng tận
dụng tối đa vật liệu tại chỗ (gồm cả phế thải công nghiệp) để làm lớp móng d ới.
d. Thiết kế cấu tạo lớp móng.
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
ch
K
dv
cd
. E
yc
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
1.2.2: Thiết kế cấu tạo áo đ ờng.
a. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép.
1.2.3: Kiểm toán các trạng thái giới hạn của kết cấu áo đ ờng.
Điều kiện tính toán: Theo tiêu chuẩn này kết cấu đ ợc xem là đủ c ờng độ khi trị số mô
đun đàn hồi chung của cả kết cấu nền áo đ ờng (hoặc của kết cấu áo lề có gia cố) E
ch
lớn hơn hoặc bằng trị số mô đun đàn hồi yêu cầu E
yc
nhân thêm với một hệ số dự trữ c
ờng độ về độ võng K
dv
cd
đ ợc xác định tuỳ theo độ tin cậy mong muốn
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
1.2.1: Nguyên lý chung của ph ơng pháp.
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
1.2.2: Thiết kế cấu tạo áo đ ờng.
a. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép.
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
1.2.1: Nguyên lý chung của ph ơng pháp.
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
1.2.2: Thiết kế cấu tạo áo đ ờng.
a. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép.
1.2.3: Kiểm toán các trạng thái giới hạn của kết cấu áo đ ờng.
b. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn chịu cắt tr ợt trong nền đất và các
lớp vật liệu kém dính
* Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe gây ra T
ax
:
D (m)
p
E
1
E ;
2
h
(Các lớp bên trên)
(Các lớp bên d ới và nền đất)
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
lớp vật liệu kém dính
* Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do trọng l ợng bản thân T
av
Trong tiêu chuẩn cũng đ a ra toán đồ dùng để tra ứng suất T
av
tuỳ thuộc vào bề dày tổng
cộng H của các lớp nằm trên lớp tính toán và trị số ma sát trong của đất hoặc vật liệu
lớp đó. Giá trị T
av
có thể mang dấu âm hoặc d ơng và phải dùng dấu này trong công thức
kiểm toán điều kiện tr ợt.
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
1.2.1: Nguyên lý chung của ph ơng pháp.
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
1.2.2: Thiết kế cấu tạo áo đ ờng.
a. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép.
1.2.3: Kiểm toán các trạng thái giới hạn của kết cấu áo đ ờng.
b. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn chịu cắt tr ợt trong nền đất và các
lớp vật liệu kém dính
* Xác định lực dính tính toán C
tt
:
C
tt
= C. K
1
và các lớp vật liệu kém dính nh : cát, sỏi, đất gia cố nhựa lỏng v.v vì các loại vật liệu
này th ờng có , c nhỏ. Còn các lớp kết cấu áo đ ờng làm bằng các vật liệu khác nh : đá
dăm, đất gia cố chất liên kết vô cơ v.v th ờng không phải kiểm toán theo điều kiện này
vì c ờng độ chống cắt lớn. Tuy nhiên riêng đối với tầng mặt làm bằng hỗn hợp đá nhựa
hoặc bê tông nh a thì cần phải kiểm toán theo điều kiện này vì về mùa hè nhiện độ bề
mặt đ ờng lên rất cao tới 60
o
-70
o
C, lực chống cắt và E giảm xuống mức bất lợi nhất
đồng thời mặt đ ờng còn chịu ảnh h ởng nghiêm trọng của lực ngang do xe chạy gây ra
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
1.2.1: Nguyên lý chung của ph ơng pháp.
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
1.2.2: Thiết kế cấu tạo áo đ ờng.
a. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép.
1.2.3: Kiểm toán các trạng thái giới hạn của kết cấu áo đ ờng.
b. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn chịu cắt tr ợt trong nền đất và các
lớp vật liệu kém dính
c. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn chịu kéo khi uốn của các lớp vật
liệu liền khối.
Điều kiện tính toán: Kết cấu áo đ ờng đ ợc xem là đủ c ờng độ khi c ờng độ chịu kéo khi
uốn của các lớp vật liệu liền khối thoả mãn điều kiện sau:
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.2.3: Kiểm toán các trạng thái giới hạn của kết cấu áo đ ờng.
b. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn chịu cắt tr ợt trong nền đất và các
lớp vật liệu kém dính
c. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn chịu kéo khi uốn của các lớp vật
liệu liền khối.
Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị: đ ợc xác định nhờ kết quả lời giải bài toán hệ đàn
hồi 2, 3 lớp có mô hình tính toán nh hình vẽ:
Chơng1:Tổngquanvềbêtôngnhựavàmặt
đờngbêtôngnhựa
1.1:Bêtôngnhựavàtìnhhìnhsửdụngbêtôngnhựalàm
đờngởViệtNam
1.2.1: Nguyên lý chung của ph ơng pháp.
1.2:phơngphápthiếtkếđờngmặtđờngmềm22tcn211-06.
1.2.2: Thiết kế cấu tạo áo đ ờng.
a. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép.
1.2.3: Kiểm toán các trạng thái giới hạn của kết cấu áo đ ờng.
b. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn chịu cắt tr ợt trong nền đất và các
lớp vật liệu kém dính
c. Kiểm toán kết cấu áo đ ờng theo tiêu chuẩn chịu kéo khi uốn của các lớp vật
liệu liền khối.
Copyright: Tài liệu đại học ©