Bài giảng Thiết đường ô tô - Chương 7: Thiết kế nền đường

Nội dung text: Bài giảng Thiết đường ô tô - Chương 7: Thiết kế nền đường

1. CHƯƠNG 7 :THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG §7.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI NỀN ĐƯỜNG 1.Tác dụng của nền đường: - Khắc phục địa hình tự nhiên nhằm tạo nên một dải đất đủ rộng dọc theo tuyến đường có các tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc, trắc ngang đáp ứng yêu cầu chạy xe. - Nền đường cùng với kết cấu áo đường chịu tác dụng của tải trọng xe chạy, do đó nó ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và tình trạng khai thác của cả kết cấu áo đường.
2. 2. Yêu cầu đối với nền đường : - Nền đường phải đảm bảo ổn định toàn khối Mặt trượt Đất sụt lấp đường Mặt trượt Trượt ta luy đắp Trượt taluy đào Trồi Trượt trồi trên nền đất yếu Trượt trên sườn dốc Sụt lở ta luy Sụt trên đất yếu Hình 8-1. Các hiện tượng nền đường mất ổn định toàn khối khối - Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ và ổn định cường độ
3. 3.Các nguyên nhân phá hoại nền đường - Tác dụng của nước - Điều kiện địa chất - thuỷ văn - Tải trọng xe chạy và tải trọng bản thân nền đường - Thi công không đảm bảo chất lượng
4. §7.2 CẤU TẠO NỀN ĐƯỜNG 1. Cấu tạo của nền đường đắp: * Khi đắp nền đường bằng cát thì độ dốc taluy 1:1,75 và lớp trên cùng đắp một lớp đất á sét với chỉ số dẻo >7, dày tối thiểu 30cm (không được phép đặt trực tiếp áo đường lên trên nền cát ) * Khi chiều cao đắp 1/5 khi dùng máy thi công lấy đất từ thùng đấu để đắp - Dùng độ dốc ta luy 1/1,5 khi thi công bằng thủ công.
5. * Khi chiều cao đắp từ (6 -> 12)m: -Phần dưới độ dốc taluy 1/1,75 -Phần trên (6-8m) độ dốc ta luy 1/1,5 1/1.5 1/1.5 h1 1/1.75 1/1.75 h2
6. * Khi lấy đất thùng đấu để đắp nền đường cần có khoảng bảo vệ chân ta luy (K) 1/1.5 1/1.5 2 1/1.5 1/1.5 2 K
7. * Nền đường đầu cầu và dọc sông có thể bị ngập nước thì phải cấu tạo độ dốc taluy thoải 1:2,0 đến trên mức nước thiết kế ít nhất 0,5m Thượng lưu Hạ lưu 1/1.5 1/1.5 0.5 m 0.5 m 1/2 1/2 ³ 4m
8. * Khi đắp đất trên sườn dốc : + Khi is 50)% : thì cần phải đánh bậc cấp 1/1.5 1/1.5 20¸50 % ³ 1¸2 m . .
9. + Khi is > 50% phải dùng biện pháp làm kè chân hoặc tường chắn Xáy væîa 1/1.5 1.0 m Xãúp âaï khan
10. 2. Cấu tạo nền đường đào: - Nền đào hoàn toàn: mái taluy đào phải có độ dốc nhất định để bảo đảm ổn định cho taluy và cho cả sườn dốc. Độ dốc mái taluy 1/n tuỳ vào điều kiện địa chất công trình và chiều cao ta luy đào Táöng âáút phuí 1/1 1/1 1/0.2 1/0.2 25 Thaûch cæïng
11. §7.3 TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA NỀÌN ĐƯỜNG TRÊN SƯỜN DỐC 1. Yêu cầu khi đắp đất nền đường trên sườn dốc : - Nền đường phải đặt trên một sườn dốc ổn định và bản thân sườn dốc đó vẫn ổn định sau khi đã xây dựng nền đường. - Nền đắp không bị trượt trên mặt sườn dốc đó, ngoài ra bản thân ta luy nền đường đào hoặc đắp cũng phải bảo đảm ổn định.
12. 2.Tính toán ổn định: a. Trường hợp mặt trượt tương đối phẳng: Xét một lớp đất có chiều cao h, dung trọng đất , lực dính C, góc nội ma sát , đặt trên sườn dốc có độ dốc is w F h Q
13. -Để khối đất không bị trượt trên mặt trượt thì độ dốc của mặt trượt là: C i f + s .h.cos is : độ dốc của sườn dốc f : hệ số ma sát giữa khối trượt & mặt trượt  : dung trọng khối đất trượt (T/m3) C : lực dính giữa khối trượt & mặt trượt (T/m2) : góc nghiêng của sườn dốc h : chiều dày của khối đất trượt (m)
14. b.Trường hợp trượt trên mặt gãy khúc: Nãön âæåìng i-1 F i F i+1 i i-1 Qi-1 F N i Qi Li Qi+1 i+1  i L Qi L
15. -Tại các chỗ thay đổi dốc của mặt trượt kẻ các đường thẳng đứng để phân khối trượt thành từng đoạn trượt . - Trên từng đoạn trượt i tính Qi - Tính các lực gây trượt Fi, Fi-1, Fi+1 Lực trượt Fi: Fi = (Fi−1 cos( − i−1) + K.Qi .sin i ) −(fi.Qi.cos 1 +Ci .li ) Fi = Qi.(K.Sin i −Cos i.tg i ) + Fi−1.Cos( i − i−1) −Ci.li
16. i : độ dốc i của mặt trượt đoạn i Ci : lực dính giữa khối trượt và mặt trượt i : góc ma sát giữa khối trượt và mặt trượt K : hệ số ổn định K=1,01,5 Cuối cùng tính được lực gây trượt dưới chân dốc Fi+1, qua đó đánh giá ổn định của sườn dốc: Fi+1 0 thì sườn dốc ổn định Fi-1 > 0 sườn dốc không ổn định
17. Ngoài ra có thể đánh giá mức độ ổn định riêng của từng khối trượt Qi .Cos 1.tg i + Ci .li K i = Fi−1Cos( i − i−1 ) + Qi .Sin i
18. §7.4 TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC TA LUY NỀN ĐƯỜNG 1. Bài toán 1 : Một vách đất thẳng đứng thường mất ổn định, khối đất sẽ trượt theo một mặt trượt nào đó ( xem hình vẽ ) - Xét điều kiện cân bằng cơ học của một mảnh đất i bất kỳ trên mặt trượt của nó ta có điều kiện cân bằng:
19. di Màût træåüt hi i Seî Seî træåüt Khäúi âáút Khäúi T i Ni  Qi Lực gây trượt Ti = Qi.sin i di Lực giữ Ni.fi + C . Cos i Ni = Qi.cos i . fi di Qi .sin =Qi .cos itg + C. Cos i
20. C tg i = tg + 2 .hi .Cos . i - Với loại cát có lực dính C= 0, để ta luy ổn định phải có góc dốc bằng góc nghỉ tự nhiên = - Với đất dính ổn định cơ học của mái dốc còn phụ thuộc chiều cao mái ta luy hi 0 Khi hi → 0 thì i → 90 hi → thì i → Như vậy cấu tạo mái ta luy nên có dạng trên dốc, dưới thoải.
21. 2. Phương pháp phân mảnh cổ điển : - Khối đất trên ta luy khi mất ổn định sẽ trượt theo mặt trượt hình trụ tròn O R B C Z X3 R P1 li ci P2 W3 i H h3 itg N P3 2 L D A P4 Ti Ni P5 T3 N3 Q3 Pi
22. - Xét bài toán phẳng, phân khối đất ra thành các mảnh như hình vẽ và giả thiết khi trượt cả khối trượt sẽ cùng trượt một lúc do đó giữa các mảnh không có lực ngang tác dụng lên nhau, trạng thái giới hạn chỉ xảy ra trên một mặt trượt - Mỗi mảnh trượt i sẽ chịu tác dụng của trọng lượng bản thân P i n + Tổng lực giữ: Pi .Cos i .tg i + Ci .li i=1 n + Tổng lực gây trượt: Pi .Sin i + Wi 1
23. Hệ số ổn định : n n Mg Pi .Cos i .tg i + Ci .li 1 1 K = n = n Zi M t Pi .Sin i + w i . 1 1 R Pi : trọng lượng mảnh thứ i Ci : lực dính của mảnh thứ i i : góc ma sát của mảnh thứ i R : bán kính cung trượt Wi : lực động đất , Wi = (0,10,2)Pi
24. Nếu đất đồng nhất: n tg .Pi .Cos i + C.L 1 K = n Zi Pi .Sin i + Wi . 1 R L : chiều dài cung trượt C : lực dính của khối trượt : góc ma sát của khối trượt
25. 3. Phương pháp xác định tâm trượt : + Khi mặt trên của ta luy nằm ngang DI Đường quĩ tích tâm trượt kinh nghiệm I  B h a A h 4.5h C D
26. + Khi mặt trên của ta luy có độ dốc 1/n B A b 1/1 a  a AB Đường quĩ tích tâm trượt kinh nghiệm
27. Sau khi tìm được đường quỹ tích tâm trượt kinmh nghiêm, ta giả thiết 35 tâm trượt đường quỹ tích tâm trượt nguy hiểm rồi biểu diễn chúng trên hình để xác định Kmin I Kmin h Mặt trượt 2h D 4.5h