CHƯƠNG 5
TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
5.1. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG.
5.1.1,Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn,xác định cấp thiết kế áo đường.
Lưu lượng xe năm đầu thiết kế theo thống kê là 950 xe.
Hệ số tăng trưởng hàng năm là 7%
Tải trọng tiêu chuẩn tính toán là Ptc =10KN
Tải trọng trục các loại xe
Khoảng
Trọng lượng trục
Số
Số bánh ở
cách
Lượng xe
Pi(kN)
Loại xe
trục mỗi cụm bánh
Trục
Trục sau
giữa các ni xe/ngđ
sau
ở trục sau
trước
trục
Xe con
18.00
18.00
1
Cụm bánh
276
đơn

45.40
90.00
2
Cụm bánh đôi 3
19
nặng3
Theo số liệu thống kê loại về tỷ phần và thành phần xe qua tuyến đường , tải trọng
trục của các loại xe lớn nhất là 10T vì vậy kết cấu áo đường chỉ cần tính toán và kiểm
toán với tải trọng trục tiêu chuẩn Ptc=10T
-Quy đổi tải trọng xe về về tải trọng trục tiêu chuẩn 10T để tính toán ,kiểm toán
kết cấu mặt đường.
Cơ sở qui đổi:
Phá hoại tương đương
đổi cụm trục về trục tính toán
Chỉ quy trục có tải trọng lớn hơn 25T
Các cụm trục có khoảng cách >3m thì quy đổi về trục đơn .

Trục trước
Trục sau
nặng 2
Xe tải
Trục trước
Trục sau
nặng 3

Pi(kN)
26.4
45.2
56.00
95.8
18
56
25.8
69.6
48.2
100
45.4
94.2
23.1
73.2

C1
1
1
1
1
1

95
189
189
200
200
28
28
28
28
19
19

Ntc
2
3
47
79
15
3
41
7
28
5
47
10

Kết quả tính được N1=287 trục xe tiêu chuẩn / ngày đêm.

Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế.
+ Về nguyên tắc phải dựa vào kết quả dự báo hàng năm ở mục 1.5.2 tiêu chuẩn

[(1 + 0.07)
=

15

0.07

] × 365 × 287 = 2632391(truc )

−1

Số tải trọng trục tiêu chuẩn tích lũy trên 1 làn xe
N ett = f l × N e = 0.55 × 2632391 = 1447815(truc ) = 1.448.10 6
+Theo tiêu chuẩn 22TCN 211-06 , mặt đường cấp cao A1 số trục xe tiêu chuẩn tích lũy
trong 15 năm thiết kế là >4.106 (trục). Nett =1.448.106
Chọn Eyc=140.4Mpa
N lg c tt = 0.35 × N tt = 0.35 × 290 = 102(truc / ngd )

-Đối với lề gia cố
Theo 22TCN211-06 =>Eyc=122.2Mpa
5.1.2-Sơ bộ lựa chọn kết cấu áo đường gồm các lớp như sau.
+Kết cấu mặt đường
7cm bê tông nhựa trung
15cm cấp phối đá dăm loại I
28cm cấp phối đá dăm loại II
+ Kết cấu lề gia cố làm như kết cấu mặt đường
5.2 KIỂM TOÁN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG

Kết cấu dự kiến và các đặc trưng tính toán

Lớp kết cấu ( từ dưới
lên)

Bề
dày
lớp
(cm)

E (Mpa)
Tính
Tính Tính về
Rku
về độ
về
kéo


250

250

-Cấp phối đá dăm loại I

15

300

300

300

-Bê tông nhựa trung

7

350

250

1600

28

2.0

5.2.1.Kiểm toán kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi.

, C=0.018(Mpa)
E1 : Mô đun đàn hồi chung của các lớp kết cấu áo đường


Xác định E1
Sơ đồ tính toán
Quy đổi dần 2 lớp kết cấu áo đường về một lớp từ dưới lên trên

E1

H=h1+h2

h2

E2

h1

Etb

1

1 + k × t 3
Etb = E1 
 1+ k


k=

h2

)
CPĐD loại II

250

28
1.2

CPĐD loại I

300

Etb=277.51Mpa

350

43

266.75

0.163

50

277.51

15
1.312

Bê tông nhựa trung

= 1.515
D 33

Ta có
Tra toán đồ Kogan (Hình 3-1,/T38-22TCN211-06)
E ch
= 0.502 → E ch = 0.502 × 277.25 = 164.28Mpa
E1

Ta có

E yc × K cddv = 140.4 × 1.1 = 154.44 < E ch = 164.28Mpa →

Đạt

5.2.2Kiểm toán kết cấu áo đường mềm theo tiêu chuẩn mặt trượt sụt nền đất và các lớp vật
liệu kém dính.
Công thức kiểm tra
C
τ ax + τ av ≤ tttr
K cd

Trong đó
τax: Lực cắt do tải trọng gây ra
τay: Lực cắt do trọng lượng bản thân gây ra
Ctt: Lực dính tính toán của đất nền
K cdtr

:Hệ số dự trữ cường độ về cắt trượt ,đường thiết kế với độ tin cậy 0.95
=> Kcdtr=1


Toán đồ tra ứng suất cắt trượt do tải trọng gây ra với hệ hai lớp với
(H/D=0-2)
Trong đó :
H : Chiều dày lớp kết cấu áo đường.H=50cm
D=33cm
E1 : Mô đun đàn hồi trung bình quy đổi của các lớp kết cấu áo đường
E2 : MMoo đun đàn hồi đất nền
Xác định E1

Mô hình tính toán
- Quy đổi các lớp kết cấu áo đường về một lớp tương tự như khi kiểm toán theo
điều kiện kéo uốn
Sơ đồ quy đổi hệ hai lớp về 1 lớp


E1

H=h1+h2

h2

E2

h1

Etb

1


h(cm)

k

Htb(cm

Etb(Mpa)

)
CPĐD loại II

250

28
1.2

CPĐD loại I

300

250

43

266.75

0.163

50


Ta có

 E1 311.74
 E = 45 = 6.928
 0

0
ϕ = 28
 H 50
 =
= 1.515
 D 33

Tra toán đồ (Hình 3-2/T43 ,22TCN211-06)
τ ax
= 0.016 → τ ax = 0.016 × 0.6 = 0.0096 Mpa
ta xác định được

p

+ Xác đinh lực cắt do trọng lượng bản thân gây ra .τav
+Tav
ϕ =5°
0.003
0.002

ϕ =10°

0.001


0.006
0.007
0.008

T av ( MPa )

ϕ =40°


Toán đồ tìm ứng suất cắt hoạt động .τav do trọng lượng bản thân mặt đường gây
ra
Chiều dày mặt đường 50cm và nền đường có φ=280
Tra toán đồ ta được τay=-0.0018Mpa
0.013
 C tt
 K tr = 1.0 = 0.013Mpa
 cd
τ + τ = 0.0096 − 0.0018 = 0.0076 Mpa
ay
 ax
⇒ τ ax + τ ay

trọng trùng phục
Với bê tông nhựa
K1 =

11.11
11.11
=
= 0.559
0.22
796038 0.22
( N ett )

-K2 :Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ chịu kéo khi uốn dưới tác động của các
nhân tố thời tiết khí hậu.
Với bê tông nhựa K2=1.0


⇒ Rttku = 0.559 × 1.0 × 2.0 = 1.118Mpa

σ ku

-

: Ứng suất kéo khi uốn do tải trọng tác dụng gây ra tại đáy lớp vật liệu liền

khối.
σ ku = σ ku . p.k b

σ ku



Kết quả tính ta lập thành bảng như sau :
Lớp kết cấu

Ei(Mpa)

t

h(cm)

k

Htb(cm

Etb(Mpa)

)
Lớp CPĐD loại II

250

28
1.2

Lớp CPĐD loại I

300

0.536


= 1.303
D 33

Ta có
Tra toán đồ Kogan (Hình 3-1,/T38-22TCN211-06)
E ch
= 0.47 → E ch = 0.47 × 304.74 = 143.195Mpa
E1
- E1=1600Mpa

σ ku

-Xác định
E1
1600
=
= 11.17
E chm 143.195
H
7
=
= 0.212
D 33


σ ku = 2.13

Tra toán đồ hình 3-29a ta được
σ ku = σ ku pk b = 2.13 × 0.6 × 0.85 = 1.086 Mpa