Tính toán cường độ kết cấu nền áo đường và kết cấu áo lề có gia cố theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính kết. Điều kiện tính toán :
Kết cấu nền áo đường có tầng mặt là loại A1, A2 và B1 được xem là đủ cường độ khi thoả mãn biểu thức (3.7):
Tax + Tav ; (3.7)
trong đó:
Tax : ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây ra trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính (MPa); Tax được xác định theo mục 3.5.2.
Tav : ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên nó gây ra cũng tại điểm đang xét (MPa). Tav được xác định theo mục 3.5.3.
K là hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế như ở Bảng 3-7.
Bảng 3-7: Chọn hệ số cường độ về cắt trượt tùy thuộc độ tin cậy
-
Độ tin cậy
|
0,98
|
0,95
|
0,90
|
0,85
|
0,80
|
Hệ số K
|
1,10
|
1,00
|
0,94
|
0,90
|
0,87
|
Việc chọn độ tin cậy thiết kế được thực hiện cho cả kết cấu áo đường và kết cấu áo lề theo chỉ dẫn ở Bảng 3-3.
Ctt : Lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng thái độ ẩm, độ chặt tính toán. Xác định theo phương pháp thí nghiệm cắt nhanh như chỉ dẫn ở Phụ lục B với các hệ số xét đến một số yếu tố ảnh hưởng khác xem mục 3.5.4.
Chú ý: Không cần kiểm tra điều kiện (3.7) đối với kết cấu áo đường có tầng mặt là loại cấp thấp B1, B2.
Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất Tax
Việc xác định Tax được thực hiện thông qua việc xác định (biết p sẽ tính được Tax) theo toán đồ Hình 3-2 (khi ) hoặc toán đồ Hình 3-3 (khi ).
Các toán đồ này được lập theo sơ đồ tính toán hệ 2 lớp có sự làm việc đồng thời giữa các lớp áo đường phía trên và nền đất phía dưới với hệ số Poisson 1 = 0,25 đối với vật liệu áo đường và 2 = 0,35 đối với nền đất, trong đó thể hiện mối quan hệ giữa tỷ số H/D (bề dày tương đối của áo đường), tỷ số mô đun đàn hồi lớp trên và lớp dưới E1/E2 với tỷ số Tax/p (p là áp lực của tải trọng tính toán) đối với các trường hợp góc ma sát trong của nền đất khác nhau. Trình tự xác định Tax/p được chỉ dẫn bằng các mũi tên trên toán đồ và lưu ý cũng phải chọn trị số ở trạng thái tính toán bất lợi (Phụ lục B).
H/D
Hình 3-2: Toán đồ xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp dưới của hệ hai lớp (H/D = 02,0)
H/D
Hình 3-3: Toán đồ để xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp dưới của hệ hai lớp (H/D = 04,0).
Khi kiểm tra trượt trong nền đất dưới đáy áo đường, để áp dụng toán đồ tìm Tax phải đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp theo cách nêu ở mục 3.4.5 (công thức 3.5 và 3.6); lúc này trị số Etb tính được đóng vai trò E1 và trị số mô đun đàn hồi của nền đất E0 đóng vai trò của E2. Khi kiểm tra trượt trong lớp vật liệu kém dính thì trị số E2 phải được thay bằng trị số mô đun đàn hồi chung Ech ở trên mặt lớp đó (trong khi c và vẫn dùng trị số tính toán của lớp đó), còn trị số E1 phải được thay bằng trị số mô đun đàn hồi trung bình Etb của các lớp nằm trên nó. Lúc này trị số Ech được xác định theo cách nêu ở 3.4.4 và toán đồ ở Hình 3-1 với trị số Etb cũng được xác định theo (3.5) và (3.6).
Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân Tav
Xác định Tav được thực hiện với toán đồ Hình 3-4 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. Chú ý rằng trị số Tav có thể mang dấu âm hoặc dương và phải dùng dấu đó trong công thức (3.7).
Hình 3-4: Toán đồ tìm ứng suất cắt hoạt động Tav do trọng lượng bản thân mặt đường (ở toán đồ này Tav được tính bằng MPa).
Xác định trị số lực dính tính toán Ctt
Trị số Ctt được xác định theo biểu thức (3.8)
Ctt = C. K1. K2 . K3 ; (3.8)
trong đó:
C: lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính xác định từ kết quả thí nghiệm cắt nhanh với các mẫu tương ứng với độ chặt, độ ẩm tính toán (MPa); với đất nền phải tiêu biểu cho sức chống cắt trượt của cả phạm vi khu vực tác dụng của nền đường;
K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây dao động. Với kết cấu nền áo đường phần xe chạy thì lấy K1=0,6; với kết cấu áo lề gia cố thì lấy K1 = 0,9 để tính toán;
K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu; các yếu tố này gây ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn, do vậy K2 được xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng trong 1 ngày đêm như ở Bảng 3-8.
Bảng 3-8: Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính toán
Số trục xe tính toán (trục/ngày đêm/làn)
|
Dưới 100
|
Dưới 1000
|
Dưới 5000
|
Trên 5000
|
Hệ số K2
|
1,0
|
0,8
|
0,65
|
0,6
|
Ghi chú Bảng 3-8:
-
Số trục xe tính toán được xác định theo mục 3.3.3;
-
Khi kiểm toán điều kiện chịu cắt trượt của kết cấu áo lề có gia cố thì lấy hệ số K2 = 1,0; riêng với kết cấu áo lề có tầng mặt loại cấp thấp B1 thì được lấy K2 = 1,23.
K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử (đất hoặc vật liệu được chặn giữ từ các phía …); ngoài ra hệ số này còn để xét đến sự khác biệt về điều kiện tiếp xúc thực tế giữa các lớp kết cấu áo đường với nền đất so với điều kiện xem như chúng dính kết chặt (tạo ra sự làm việc đồng thời) khi áp dụng toán đồ Hình 3-2 và 3-3 cho cả trường hợp nền đất bằng đất kém dính. Cụ thể trị số K3 được xác định tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường như dưới đây:
-
Đối với các loại đất dính (sét, á sét, á cát …) K3 = 1,5;
-
Đối với các loại đất cát nhỏ K3 = 3,0;
-
Đối với các loại đất cát trung K3 = 6,0;
-
Đối với các loại đất cát thô K3 = 7,0.
Xác định các thông số phục vụ việc tính toán theo điều kiện chịu cắt trượt Việc xác định trị số mô đun đàn hồi của nền đất và các lớp vật liệu cũng thực hiện như các quy định ở các mục 3.1.5, 3.4.6 và 3.4.7. Đối với nền đất và các vật liệu kém dính, trong giai đoạn thiết kế cơ sở có thể tham khảo các trị số C, trong các bảng ở Phụ lục B và Phụ lục C để tính toán nhưng sang giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công đều phải thí nghiệm trong phòng để xác định trị số lực dính C và góc ma sát trong theo phương pháp cắt nhanh như chỉ dẫn ở Phụ lục B và Phụ lục C.
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |