Giáo trình Nền đường sắt - Nguyễn Thanh Tùng

Nội dung text: Giáo trình Nền đường sắt - Nguyễn Thanh Tùng

1. NGUYN THANH TÙNG (CH BIÊN) LÊ VĂN C BÙI TH TRÍ NN ðƯNG ST NHÀ XUT BN GIAO THÔNG VN TI HÀ NI 2005
2. Mc lc Trang Li nói ñu 3 M ñu 11 1. Tác dng ca nn ñưng và v trí ca nó trong công trình xây dng 2. ðc ñim ca công trình nn ñưng và yêu cu trong xây dng 2.1. ðc ñim ca công trình nn ñưng 2.2. Nn ñưng xây dng trong ñiu kin t nhiên 12 2.3. Nn ñưng dưi tác dng ca ti trng tĩnh và ñng 3. Yêu cu trong xây dng nn ñưng 3.1. Nn ñưng phi phng, mt nn ñưng ñ rng 3.2. Nn ñưng phi kiên c, n ñnh 3.3. Yêu cu thit k và thi công nn ñưng ñm bo kinh t k thut 13 4. Phân loi thit k nn ñưng 5. Trình t thit k nn ñưng thông thưng 14 5.1. S liu cn thit cho thit k 5.2. H sơ thit k nn ñưng 5.3. Ni dung thit k ch yu 15 Chương 1 Cu to và thit k nn ñưng st thông thưng 16 1.1. Các dng và cu to mt ct ngang nn ñưng. 1.1.1. Hình dng mt ct ngang nn ñưng 1.1.2. Cu to cơ bn mt ct ngang nn ñưng 17 1.1.2.1. Bn thân nn ñưng 1.1.2.2 Công trình nn ñưng 19 1.1.2.3. Mt ct ngang nn ñưng st 1.2. Mt nn ñưng và lp ñm nn 23 1.2.1. Hình dng và chiu rng mt nn ñưng 1.2.1.1. Hình dng mt nn ñưng 1.2.1.2 Chiu rng mt nn ñưng st 24 1.2.1.3. Cao ñ nn ñưng st 30 1.2.1.4. Ti trng ñoàn tàu 32 1.2.2. Lp ñm nn ñưng st tiêu chun 35 Nñs.5
3. 1.3. Nn ñp 39 1.3.1. Vt liu ñp nn ñp. 1.3.2. Hình dng ta luy và ñ dc mái nn ñp 41 1.3.3. Thit k nn ñp 42 1.3.3.1. Tính n ñnh ca taluy. 1.3.3.2. Lp ñáy móng nn ñp và nn ñp trên sưn dc 52 1.3.4. Tính ng sut thân và móng nn ñp 56 1.3.4.1. Tính ng sut thng ñng thân nn ñp. 1.3.4.2. Tính ng sut thng ñng móng nn ñp. 60 1.3.5. Tính ñ cht thân nn ñp 62 1.3.6. Tính ñ lún móng nn ñưng 72 1.4. Nn ñào 79 1.4.1. Nn ñào ñt 1.4.1.1. Tính n ñnh ca taluy nn ñào. 80 1.4.1.2.Nn ñào ñá. 82 1.4.2. Phá hoi ca lp ñm nn ñưng st và bin pháp sa cha. 85 1.4.3. Tính ng sut thng ñng móng nn ñào 91 1.5. ðm nén nn ñp 95 1.6. Phương pháp x lý ñon quá ñ gia cu và ñưng 99 1.6.1. Ti ñu cu lp ñt bn ñ và dm gi. 100 1.6.2. Tăng thêm ñ cng ca lp ñm nn ñưng, gim bt nn ñp lún xung 1.7. ðo ñc kim tra cht lưng ñm nén 101 1.7.1. Máy ño ñ m, mt ñ (phóng x nguyên t). 102 1.7.2. Thí nghim bn chu nén K 30 103 Chương 2 Cu to nn ñưng st cao tc 105 2.1. ðc ñim nn ñưng st cao tc 2.2. Mt ct ngang tiêu chun ca ñưng st cao tc 107 2.2.1. Mt ct ngang nn ñp ñưng st cao tc. 2.2.2. Khong cách gia hai tim ñưng. 108 2.2.3. Chiu rng vai ñưng 110 2.3. Mt ct ngang tiêu chun nn ñào ñưng st cao tc 113 2.4. Hình dng và chiu rng mt nn ñưng st cao tc 114 2.5. Yêu cu cn phi cưng hoá lp ñm nn ñưng st cao tc 115 2.5.1. Chiu dày lp b mt lòng nn ñưng. 116 Nñs.6
4. 2.5.2. Tác dng ca lp mt lòng nn ñưng st. 2.5.3. Phương pháp xác ñnh b dày lp mt lòng nn ñưng. 117 2.6. Vt liu ñp nn ñưng st cao tc và tiêu chun ñm nén 122 2.6.1. Lp b mt lòng nn ñưng st cao tc. 2.6.2. Lp ñáy lòng nn ñưng st. 126 2.6.3. B phn dưi nn ñp. 2.7. ðiu kin móng nn ñưng st cao tc 127 2.8. Tr s khng ch và bin dng ca nn ñưng st cao tc 129 2.8.1. Lún tích lũy lòng nn ñưng do chy tu khai thác gây ra. 2.8.2. Bin dng ñàn hi ca nn ñưng khi tu chy cao tc. 130 2.8.3. Lún nén cht ca ñt ñp nn ñưng. 132 Chương 3 Tưng chn nn ñưng 134 3.1. Khái nim m ñu 3.1.1. ng dng và phân loi tưng chn ñt trong công trình nn ñưng 3.1.2. H lc tác dng trên tưng chn ñt. 138 3.2. áp lc ñt 139 3.2.1. Tính toán áp lc ñt ch ñng ca lưng tưng thng ñng dưi các ñiu kin biên. 3.2.2. Tính toán áp lc ñt ch ñng ca lưng tưng gãy khúc 148 3.2.3. Tính toán áp lc ñt mt nt th hai. 153 3.2.3.1 ðiu kin ca mt nt v th hai xut hin. 3.2.3.2.áp lc ñt mt nt v th hai. 154 3.2.3.3. ðưng cong phán ñoán ñ tính toán áp lc ñt mt nt th hai 159 3.2.3.4. Tính toán áp lc ñt. 160 3.2.3.5. áp lc ñt ca khu vc ñng ñt và áp lc ñt dưi ñiu kin ngâm nưc 162 3.3. Tính toán thit k tưng chn ñt trng lc 166 3.3.1. Yêu cu cu to tưng chn ñt trng lc. 167 3.3.1.1. Hình dng ca mt ct thân tưng. 3.3.1.2. ð sâu ñt móng tưng 168 3.3.1.3. Cu to tưng chn ñt. 169 3.3.2. Kim toán tưng chn ñt trng lc. 171 3.3.2.1. Kim toán n ñnh trưt. Nñs.7
5. 3.3.2.2. Kim toán tính n ñnh chng lt ñ. 172 3.3.2.3. Kim toán ng sut ñáy móng và ñ lch tâm hp lc. 173 3.3.2.4. Kim toán cưng ñ mt ct thân tưng. 174 3.3.2.5. Gia c tưng chn ñt. 179 3.3.2.6. Thông s thưng dùng thit k tưng chn ñt. 180 Chương 4 Thoát nưc nn ñưng và phòng h 184 4.1. Thoát nưc nn ñưng 4.1.1. Thoát nưc mt nn ñưng 4.1.2. Yêu cu và nguyên tc chung thoát nưc mt nn ñưng. 4.1.3. Công trình thoát nưc mt nn ñưng 185 4.1.4. Bin pháp thoát và h thp mc nưc ngm nn ñưng. 187 4.2. Phòng h nn ñưng 198 4.2.1. Phòng h mt ta luy nn ñưng 4.2.2. Phòng h xói l chân ta luy nn ñưng 206 4.2.3. Công trình phòng h nn ñưng và tưng tng hp tr núi. 215 Chương 5 Nn ñưng trên ñt yu 218 5.1. Khái nim chung 5.2. Cưng ñ chng ct ca ñt yu 219 5.3. Chiu cao nh nht và chiu cao gii hn ca nn ñp trên ñt yu 222 5.3.1. Chiu cao nh nht ca nn ñưng trên ñt yu H min 5.3.2. Chiu cao gii hn ca nn ñp trên ñt yu H c 223 5.4. Kim toán n ñnh ca nn ñưng trên ñt yu 224 5.4.1. Kim toán n ñnh chng ép tri 225 5.4.2. Kim toán n ñnh chng trưt 227 5.5. Tính ñ lún ca nn ñưng trên ñt yu. 236 5.5.1. Tính ñ lún tc thi S d 5.5.2. Tính ñ lún do c kt ép gn S c. 237 5.6. Các bin pháp gia c nn ñt yu 243 5.6.1. Phương pháp vét bùn 244 5.6.2. Phương pháp gia c bng bè g: 245 5.6.3. Phương pháp th ñá hc 5.6.4. Phương pháp ñóng cc gia c chân taluy 247 5.6.5. Thi công nn ñp theo giai ñon 5.6.6. H ño phn áp 248 Nñs.8
6. 5.6.7. Tng ñm cát 250 5.6.8. Gia c móng nn ñưng bng ging cát 257 5.6.9 Túi ging cát 278 5.6.10. Băng nha thoát nưc 279 5.6.11. Phương pháp gia ti tm thi 280 5.6.12. Phương pháp gia c ñt xi măng 282 5.6.13. Cc ñá dăm 284 5.6.14. Ct ñt gia c vôi hoc xi măng 5.6.15. Phương pháp c kt ñng 285 5.6.16. Phương pháp gia c tng hp 5.7. Quan trc và khng ch vic thi công nn ñp trên ñt yu 286 5.7.1. Ni dung ch yu ca vic quan trc thi công nn ñp trên ñt yu 5.7.2. Khng ch thi công nn ñp trên ñt yu 288 Chương 6 Nn ñưng qua vùng ñt st 290 6.1. Phân tích tính n ñnh ñt st 291 6.1.1. Phân tích tính n ñnh ca ñt st 6.1.2. Tính lc ñy trưt 292 6.2. Xác ñnh ch tiêu tính toán khi phân tích n ñnh ñt st 294 6.2.1. Xác ñnh ch tiêu cưng ñ chng ct 295 6.2.2. Xác ñnh h s an toàn (h s n ñnh yêu cu) 302 6.3. Công trình thoát nưc và phòng h 303 6.3.1. Công trình thoát nưc dc trưt 6.3.2. Công trình phòng h ta luy b 308 6.4. Công trình tưng chn và các bin pháp khác 310 6.4.1. Tưng chn chng trưt 310 6.4.2. Cc chng trưt 311 6.4.3. Công trình dây neo 315 6.4.4. Gim trng và gia ti chng trưt 316 6.4.5. Bin pháp ci thin tính cht ca khi ñt trưt. 317 Chương 7 Nn ñưng khu vc ñiu kin ñc bit 318 7.1. Nn ñưng ngâm nưc 7.1.1. Phân loi nn ñưng ngâm nưc và ñc ñim công trình. Nñs.9
7. 7.1.1.1. ðc ñim ch yu ca công trình nn ñp ven sông và bãi sông. 7.1.1.2. ðc ñim công trình nn ñưng ñp nưc 320 7.1.2. Kim toán tính n ñnh nn ñưng ta luy ngâm nưc. 321 7.2. Nn ñưng khu vc ñng ñt. 325 7.2.1. nh hưng ca ñng ñt ñi vi tính n ñnh nn ñưng. 7.2.1.1. Bin dng ca ñáy móng nn ñưng. 327 7.2.1.2. Bin dng bn thân nn ñp. 7.2.1.3. Bin dng ca taluy nn ñưng ñào (hoc sưn núi). 328 7.2.2. Bin pháp chng chn ñng nn ñưng. 7.2.3. Kim toán tính n ñnh nn ñưng khu vc ñng ñt 329 7.3. Nn ñưng khu vc ñt hoàng th 331 7.3.1. ðc ñim ca công trình nn ñưng khu vc ñt hoàng th. 7.3.2. Hình dng và ñ dc ta luy nn ñào khu vc hoàng th. 334 7.3.3. Phòng h ta luy nn ñưng ñt hoàng th. 335 7.3.4. Hang h st ñt hoàng th và x lý 336 7.4. Nn ñưng khu vc ñt trương n 339 7.4.1. ðc tính ca ñt trương n 7.4.2. Nn ñp và nn ñào khu vc ñt trương n 344 7.4.3. Gia c và phòng h nn ñưng khu vc ñt trương n 345 Ph lc: Các ñơn v dùng trong ña lý k thut theo h thng quc t (SI) 347 Tài liu tham kho 357 Nñs.10
8. M ñu 1. Tác dng ca nn ñưng và v trí ca nó trong công trình xây dng Nn ñưng là cơ s chu tác dng ca các b phn kt cu tng trên ñưng st và ñoàn tu trng thái tĩnh và ñng. Các ti trng này truyn xung nn ñưng ñn tn móng ri khuch tán. Trên mt ct dc nn ñưng phi bo ñm cao ñ cn thit ca tuyn ñưng. Trong công trình xây dng, nn ñưng chim mt v trí quan trng v khi lưng thi công, din tích chim dng ñt và vn ñu tư ln. Công trình nn ñưng bao gm: Công trình bn thân nn ñưng, công trình thoát nưc nn ñưng, công trình phòng h, và gia c nn ñưng. H thng hoàn chnh ca các công trình trên ñ ñm bo nn ñưng luôn làm vic trng thái tt. 2. ðc ñim ca công trình nn ñưng và yêu cu trong xây dng 2.1. ðc ñim ca công trình nn ñưng Nn ñưng xây dng trên móng ñt, ñá và s dng ñt ñá này làm vt liu xây dng. ðt ñá ñu là vt liu không liên tc có ñc tính v vn, ri rc, khe rng. Nhng ñc tính phc tp ñó thay ñi rt nhiu không ch do tuyn ñưng ñi qua nhng nơi ña hình, ña cht khác nhau. Tc là vi cùng mt loi ñt ñá, do khí hu bn mùa thay ñi mc nưc lên xung và s bin ñi ca tình hình chu lc, ñu nh hưng cơ bn ñn tính cht ca công trình. Cơ hc ñt ñã nghiên cu tính cht ñt ñá và phn ln ñu coi ñt ñá là vt th ñàn hi, gi thit quan h ng sut vi bin dng là tuyn tính. Nhng gi thit này không phù hp hoàn toàn vi tình trng sau khi chu lc ca ñt ñá. Lý thuyt thit k nn ñưng ch yu ñưc xây dng trên cơ s ca cơ hc ñt ñá và ñó là thành qu ca khoa hc k thut ca cơ hc ñt ñá ñưc áp dng ñ thit k nn ñưng. Vào nhng năm gn ñây ca cui thp k 20, cùng vi s phát trin ca cơ hc ñt ñá và ng dng vt liu mi ñã mang li nhng ñiu kin rt tt cho áp dng thit k nn ñưng (ñc bit là nn ñưng cao tc). 2.2. Nn ñưng xây dng trong ñiu kin t nhiên Tuyn ñưng xây dng thưng gp phi s nh hưng phc tp ca ñiu kin t nhiên như: ña hình, ña cht phc tp, khí hu thu văn, ñng ñt T ñó phát sinh nhiu s c nn ñưng ta luy nn ñào b nưc phá hoi, nn ñưng ñt giãn n, khi khô co li, ưt thì giãn n, dn ñn ta luy nn ñưng st trưt, nn ñưng ñông cng vào mùa ñông nhit ñ thp, khi ñng ñt thì cát ca nn b hoá lng dn ñn nn ñưng b trưt. Nhng hư hi ñó ca nn ñưng ñu có quan h mt thit vi các Nñs.11
9. ñiu kin t nhiên. Khi thit k, thi công và bo dưng nn ñưng ñu không th tách ri ñiu kin t nhiên, mà nên nghiên cu ñiu tra ñy ñ ñ khc phc các tai ha ca t nhiên, ñây là ni dung quan trng trong thit k thi công nn ñưng. 2.3. Nn ñưng dưi tác dng ca ti trng tĩnh và ñng Kt cu tng trên ñưng st và các công trình nhân to trên nn ñưng dưi tác dng ca ti trng tĩnh và ñng ca ñoàn tu là nguyên nhân ch yu gây ra các hư hi cho lp ñm nn ñưng. Vic nghiên cu các vn ñ n ñnh, bin dng ca ñt dưi tác dng ca ti trng ñng phi hiu rõ tính cht ñng lc hc ca ñt gm: cưng ñ ñng ca ñt và hoá lng, s tăng ca áp lc ñng do nưc gây nên, nhng chn ñng st ca ñt Mt s phương pháp ño ñc thc nghim ñã cho kt qu nghiên cu ñng lc hc nh hưng ñn ñt lòng ñưng. Trong thit k nn ñưng thông thưng, ly ti trng ñng ñ tính toán ti trng tĩnh. 3. Yêu cu trong xây dng nn ñưng Căn c vào nhng ñc ñim nêu trên ca nn ñưng, ñ bo ñm cho nn ñưng làm vic bình thưng thì nn ñưng cn nhng yêu cu sau: 3.1. Nn ñưng phi phng, mt nn ñưng ñ rng Trng thái bng phng ca nn ñưng là ch cao ñ vai ñưng, v trí bình din và bình ñ, tuyn phù hp thit k mt ct dc. V trí bình din nn ñưng dùng tim ñưng biu th. B rng nn ñưng tho mãn yêu cu ñ ñt kt cu tng trên và bo ñm cho ñoàn tu khai thác chy an toàn và duy tu bo dưng ñưng, khi phía trên mt nn ñưng hoc hai bên có công trình kin trúc thì phi ñi chiu vi quy ñnh v gii hn ca ñưng st hoc ñưng b ñt ngoài phm vi gii hn. 3.2. Nn ñưng phi kiên c, n ñnh Trong qua trình khai thác không cho phép nn ñưng mt n ñnh và phát sinh bin dng ngoài phm vi cho phép. Khi kho sát do chưa ñiu tra, thăm dò chính xác ña cht hoc thit k thi công chưa ñy ñ theo ñúng quy trình s dn ñn nn ñưng mt n ñnh, nn ñp xây dng trên móng ñt yu chiu cao ñp 2 ~ 3m mà cùng vi móng chuyn ñng trưt nh hưng phm vi hưng ngang dài ln hơn mt trăm mét, trưng hp này chưa xây xong nn ñưng ñã phá hoi thì không s dng ñưc. Do ñt ñáy nn ñưng tính ép lún ln, ñ cht không ñm bo dn ñn lưng lún d tính không ñ. Do vy, trong thit k nn ñưng cn s dng các công ngh xây dng cn thit ñ ñm bo cho nn ñưng có ñ cưng ñ và tính n ñnh. 3.3. Yêu cu thit k và thi công nn ñưng ñm bo kinh t k thut Hiu qu và li ích xây dng, duy tu sa cha nn ñưng không ch là s ñu tư cho thit k và thi công mà còn bao gm các phí tn duy tu bo dưng trong khai thác. ðng thi còn căn c vào chính sách ca quc gia trong quy hoch phát trin khi xây dng s chim dng ñt ñai không nh hưng ñn li ích sn xut công, nông nghip ca nhân dân. Nñs.12
10. Tóm li, xây dng nn ñưng là mt hng mc công trình chim khi lưng ln, yêu cu k thut hp lý, tính toán cân ñi v kinh t, thi gian xây dng ngn và có s hài hoà gia các công vic có xây dng liên quan vi nhau. 4. Phân loi thit k nn ñưng Thit k nn ñưng phi phân làm hai loi là thit k thông thưng và thit k ñc bit. Thit k thông thưng trong ñiu kin ña cht thu văn, ña cht công trình bình thưng, chiu cao ta luy không vưt quá “quy phm thit k nn ñưng st kh tiêu chun” (TB10001 99 ca Trung Quc) ñã quy ñnh v phm vi bng ñ dc ta luy có th s dng phương pháp thi công thông thưng ñ thi công nn ñưng. Thit k nn ñưng thông thưng có th s dng thit k tiêu chun. Loi nn ñưng này trên tuyn ñưng hay gp, khi lưng công trình rt ln. Thit k ñc bit nn ñưng là ngoài thit k thông thưng, nn ñưng dưi các ñiu kin sau: ðiu kin ña cht công trình, thu văn phc tp, chiu cao ta luy nn ñưng vưt quá quy ñnh bng 19; 118. Nn ñưng xây dng trên sưn dc. “Sưn dc” là ch dc ngang mt ñt bng 1:2, 5 nu vt liu ñp và ñáy nn ñu là ñá không phong hoá thì “sưn dc” ch dc ngang mt ñt bng 1: 2 hoc dc ln hơn 0. Nn ñưng dưi các ñiu kin ñc thù như: Khong ñt nghiêng trưt, khong ñt v vn, khong ñt là ñng nham thch, khu vc ñt ñá trôi, khu vc h cha nưc, khong ñt bãi sông và b sông, khu vc ñt yu, khu vc ñt dính rng nt, khu vc Các–xtơ (hang ñng do nham thch b bào mòn, xâm thc ) và các hang ñng khác. Công trình gia c phòng h nn ñưng và ci to di chuyn các h thng thu li. Nn ñưng s dng phương pháp thi công phá n ln. Nn ñưng thit k ñc bit cn làm tt công tác ñiu tra ña cht công trình, thu văn, kim toán thit k mt ct nn ñưng, dc ta luy và ñáy nn. Khi s dng các bin pháp gia c phòng h thưng làm các phương án so sánh tng hp kinh t, k thut ñ ñm bo chc chn tính n ñnh, kiên c nn ñưng. 5. Trình t thit k nn ñưng thông thưng 5.1. S liu cn thit cho thit k Tài liu v tuyn ñưng và ti trng ñoàn tu, bn v bình ñ, trc dc, trc ngang. ðon ñưng thit k cá bit cn có bình ñ vi t l ln. Tài liu ña cht: Các tài liu v bình ñ ña cht tuyn ñưng, mt ct dc, mt ct ngang, báo cáo thuyt minh ña cht công trình và nưc ngm, v trí mc nưc ngm, hưng dòng chy, h s thm thu. Nñs.13
11. Tài liu khí tưng thu văn: Trong ñó bao gm v lưng mưa hàng năm, ñ m, hưng và vn tc gió. V thu văn bao gm các tài liu cn thit v v trí thp nht và cao nht ca nưc sông trong ñon ñưng thit k, hưng chy, tc ñ chy, chiu cao sóng và các tài liu cn thit cho thit k phòng h xói l. Các tài liu khác: yêu cu v nhim v thit k, phân b vt liu xây dng và tài liu ñiu tra ca tuyn ñưng như: ñ dc dc, cao ñ, lý trình, các loi cu, cng, hm, nhà ga. 5.2. H sơ thit k nn ñưng Xây dng mi hoc ci to tuyn ñưng chính, nhánh, ñưng chuyên dng, khu ñu mi trng yu, cu ln thưng s dng thit k hai giai ñon: Thit lp d án nghiên cu kh thi, thit k k thut thi công, nguyên tc thit k, mô hình thit b chính, quy mô và ñưa ra ñưc khi lưng công trình: Vt tư, thit b máy móc, ngun lao ñng cho các phương án, s lưng din tích ñt phi dùng và lp khai toán công trình. Thit k thi công ch yu lp bn v thi công, biu ñ hng mc công trình xây dng, thit b và công trình xây dng ph tr, khi lưng công trình và thuyt minh bàn giao thi công. ði vi công trình ñơn gin, nguyên tc thit k ch yu ñã xác ñnh ñưc ñi tưng thit k, có th s dng thit k mt giai ñon. 5.3. Ni dung thit k ch yu Thuyt minh thit k: thuyt minh ña hình, ña cht và nguyên tc thit k ca ñon ñưng trong thit k nn ñưng. Bn v thit k: bao gm thit k mt ct ngang nn ñưng thông thưng, h thng thoát nưc, nn ñưng thit k ñc bit cn phi có bình ñ (tài liu ña cht kèm theo), mt ct dc, ct ngang vi bn v t l ln. Khi lưng công trình, s lưng vt tư, công c máy móc và tính toán công trình. Trình t công tác thit k nn ñưng là: căn c vào yêu cu nhim v thit k, kho sát ñy ñ tài liu và tình hình ca ñon ñưng thit k, căn c vào tình hình v ña hình, ña cht, khí tưng thu văn ñã có, trên cơ s ñáp ng ñy ñ s n ñnh và kinh t ñi vi ñi tưng thit k ñưa ra các phương án thit k ñ la chn. Sau khi phương án ñưc xác ñnh s lp khi lưng; vt tư, máy móc và d toán công trình. Nñs.14
12. Chương 1 Cu to và thit k nn ñưng st thông thưng Nn ñưng st là cơ s ca các b phn kt cu tng trên, trng thái tt xu ca nn ñưng nh hưng trc tip ñn ñưng ray, lp ñá ba lát và dn ñn trng thái hoàn chnh ca tuyn ñưng. Do vy, thit k nn ñưng phi ñáp ng ñy ñ các ñiu kin: n ñnh, kiên c, không sinh ra các bin dng có hi ca tuyn ñưng, ñng thi còn yêu cu v ñiu kin kinh t k thut, xác ñnh thi gian thi công, tit kim s dng chim ñt. Thc hin nhng yêu cu này th hin thit k mt ct ngang nn ñưng vuông góc vi ñưng tim ca tuyn ñưng. 1.1. Các dng và cu to mt ct ngang nn ñưng 1.1.1. Hình dng mt ct ngang nn ñưng 1. Nn ñp Khi ñưng ray hoc mt nn ñưng cao hơn mt ñt t nhiên, nn ñưng ñưc xây ñp mà thành, loi nn ñưng này gi là nn ñp (hình 11a) 2. Nn ñào Khi ñưng ray hoc mt nn ñưng thp hơn mt ñt t nhiên, nn ñưng ly phương thc ñào mà thành, loi nn này gi là nn ñào (hình 11b). 3. Nn na ñp Khi mt ñt t nhiên nghiêng theo hưng ngang, ñưng biên mt nn ñào và mt ñt t nhiên giao nhau, b phn trên tuyn giao nhau gia nn ñp mt ñt và mt nn ñưng không có công trình xây ñp loi nn này gi là nn na ñp (hình 1 1c). 4. Nn na ñào Khi nn ñưng t nhiên nghiêng theo hưng ngang, mt bên ca mt nn ñưng ñào không có khi lưng ñào, loi nn này gi là nn na ñào (hình 11d). 5. Nn na ñào na ñp Khi mt ñt t nhiên nghiêng theo hưng ngang, mt b phn ca nn ñưng ly phương thc xây ñp mà thành mt b phn ñp và ly phương thc ñào mà thành mt ñưng ñào thì gi là nn na ñào na ñp (hình 11e). 6. Nn ñưng không ñào không ñp Nñs.15
13. Khi mt nn ñưng và mt ñt móng t nhiên (ñ cưng ñ) ñã qua dn sch bng phng, nn ñưng không ñp, không ñào các khi ñt thì loi nn ñưng này gi là nn ñưng không ñào không ñp (hình1f) 1.1.2.Cu to cơ bn mt ct ngang nn ñưng Nn ñưng do hai b phn hp thành là bn thân nn ñưng và công trình nhân to nn ñưng. 1.1.2.1. Bn thân nn ñưng Hình 11. Hình dng mt ct ngang nn ñưng Hình 12. Bn thân nn ñưng Trong ñó: B – chiu rng nn ñưng; b – vai ñưng; H – chiu cao ñào hoc ñp tim ñưng; h – chiu cao ta luy nn ñưng. Trong các loi hình dng nn ñưng b phn theo yêu cu thit k tuyn ñưng ñ ñt ñưc kt cu tng trên gi là bn thân nn ñưng. Trong mt ct nn ñưng, b phn bn thân nn ñưng do các b phn: Mt ñnh nn ñưng, vai ñưng, lòng ñưng, ta luy, ñáy nn ñưng to thành (hình 12a, b). 1. Mt ñnh nn ñưng Nñs.16
14. B phn trc tip ñt ca các b phn kt cu tng trên lên mt ca nó cùng vi vai ñưng hp thành gi là mt ñnh nn ñưng hoc gi tt là mt nn ñưng ñào, ñp. 2. Vai ñưng Trong mt ñnh nn ñưng st, ngoài b phn che ph lòng ñưng gi là vai ñưng. Tác dng ca nó là b phn bo v phn tâm chu lc nn ñp, ngăn cn ñá dăm lăn rơi, bo trì mt nn thoát nưc, ñ cho nhân viên bo dưng duy tu ñi li tránh tu, mt bng ñt máy móc, vt tư ñ bo dưng ñưng, chôn lp các thit b bin báo, tín hiu thông tin Trong thit k tuyn ñưng, cao ñ thit k ca nn ñưng ly biu th cao ñ sát mép vai ñưng gi là cao ñ vai ñưng. 3. Lp ñm nn Phm vi ñ sâu t mt ñnh nn ñưng chu tác dng ca ti trng ñng ca tu và nh hưng bin dng do khí hu mưa gây nên phía dưi mt nn ñưng st gi là lp ñm nn. Trng thái ca lp ñm nn nh hưng trc tip ñn s n ñnh và nâng cao tc ñ chy tu, trong thit k nên thc hin ñy ñ nhng quy ñnh v ñ dày, lp ñm nn, vt liu ñp và ñ ñm cht, thoát nưc tt 4. Ta luy Hai bên sưn mt ct ngang nn ñưng gi là ta luy nn ñưng. Giao ñim ca ta luy vi mt ñnh nn ñưng gi là ñnh vai. Giao ñim ca ta luy và mt ñt nn ñp gi là chân ñp, nn ñào gi là ñnh ta luy nn ñào, s chênh lch gia cao ñ ca nó và cao ñ vai ñưng là chiu cao ta luy nn ñưng. Chiu cao ta luy nn ñp là s chênh lch gia cao ñ vai ñưng vi cao ñ chân ta luy. 5. ðáy nn ðáy nn là móng ca nn ñp, cũng là b phn ñt dưi mt ñt ñp t nhiên ca nn ñp, chu ti trng ca ñt ñp và kt cu tng trên, chu nh hưng ca ti trng ñng ñoàn tu. Tính n ñnh chc chn ca ñt b phn ñáy nn ñi vi bn thân nn ñưng là mu cht quan trng dn ñn tính n ñnh ca ñưng ray, ñc bit là xây dng nn ñp trên ñáy nn ñt mm yu, tt nhiên là phi x lý tho ñáng ñáy nn ñ tránh nguy him cho ñoàn tu vn hành ñưc an toàn. 1.1.2.2. Công trình nn ñưng Công trình nn ñưng là b phn to thành nn ñưng, ñ bo v n ñnh vng chc ca nn ñưng là công trình thoát nưc và phòng h. Công trình thoát nưc ca nn ñưng phân thành hai loi là thit b thoát nưc mt và thit b thoát nưc ngm. Thit b thoát nưc mt ñt dùng ñ chn dòng chy mt ñt, gom t nưc mưa trong phm vi nn ñưng li và chy ra các h thoát nưc t nhiên, ñ phòng nưc mt thm ưt, xói l nn ñưng làm nh hưng ñn trng thái n ñnh ca nn ñưng. Công trình thoát nưc ngm dùng ñ chn nưc ngm và h thp mc nưc ngm, ñ ci thin ñiu kin làm vic ca ta luy nn ñưng và ñt móng, phòng tr hoc tránh ñ mch nưc ngm nh hưng có hi ñn th móng và bn thân nn ñưng. Nñs.17
15. Công trình phòng h nn ñưng dùng ñ phòng chng hoc làm suy yu các nhân t t nhiên do thi tit xu gây nên làm nh hưng có hi trc tip hoc gián tip cho bn thân nn ñưng. Các loi hình ca công trình phòng h nn ñưng có rt nhiu: Công trình phòng h thưng dùng là phòng h ta luy và phòng h xói l. ð phòng tr cho ta luy nn ñưng và chân dc không b nưc mưa làm mòn mt dc, phòng tr mưa ln thm dn ñn s tun hoàn khô, ưt ca ñt, phòng tr s thay ñi ca nhit ñ không khí dn ñn các nhân t bin dng ñông cng hoc tan ra làm nh hưng ñn s n ñnh vng chc ca ta luy, thưng s dng phòng h mt ta luy. ð phòng tr nưc sông không ngng xói l và sóng v vào ta luy thì chân ta luy lp ñt phòng h xói l. V trí và loi hình phòng h ñưc xác ñnh qua quy lut vn ñng thưng thy ca dòng nưc và yêu cu phòng h. Loi hình phòng h nn ñưng dưi ñiu kin ñc bit li càng nhiu như: ti khu vc ñt ñá trôi, ñ phòng s uy hip ca ñá trôi ñi vi nn ñưng thưng lp ñt các ñp ngăn gi, khai thông mương máng thoát nưc dc và ngang, ti khu vc có gió cát thưng dùng các loi công trình phòng chng cát ñ c ñnh cát không tràn vào ñưng. Công trình gia c nn ñưng là dùng ñ gia c bn thân nn ñưng hoc công trình móng trong công trình nn ñưng có các bin pháp gia c móng như phòng h ta luy tưng chn, xp ñá, cc chng trưt và các bin pháp khác. Thit b gia c nn ñưng là mt bin pháp có hiu qu ñ nâng cao ñ n ñnh ca nn ñưng. 1.1.2.3. Mt ct ngang nn ñưng st Trong công trình nn ñưng st có các loi bin pháp phòng h và gia c bn thân nn ñưng, trong thit k có các yêu cu v thit k ging nhau, hoc các tình hung cơ bn ging nhau. ð gim bt hoc tránh làm cho công tác tính toán thit k thêm phc tp, ñem các loi thit k thưng gp và các bn v thông dng làm thành bn v tiêu chun có th trc tip s dng. Thit k mt ct ngang nn ñưng tiêu chun là căn c vào quy ñnh tiêu chun thit k ca cp ñưng st như: cao ñ taluy nn ñưng, ñ dc công trình thoát nưc mt, x lý ñáy nn ñp, h ñu nn ñp và v trí ca ñng ñt b ñi nn ñào ñ lp thành bn v mt ct ngang ca thit k nn ñưng tiêu chun có th dùng ñ xây mi nn ñưng st mà ñiu kin ña cht công trình và ña cht thu văn tt, cht ñt ñng nht, bin pháp thi công thông thưng Khi ñiu kin mt ct thit k và ñiu kin s dng ca thit k tiêu chun ging nhau, có th trc tip s dng mt ct ngang tiêu chun nn ñưng, không cn phi làm thêm các tính toán thit k khác. 1. Mt ct ngang tiêu chun nn ñp Mt ct ngang thit k tiêu chun ca nn ñp căn c vào loi ñt, dc hưng ngang mt ñt vi cao ñ ta luy. Hình 13a, b là thit k mt ct tiêu chun nn ñp ca ñt sét thông thưng vi chiu cao ta luy không ln hơn 8m, dc ngang ca mt ñt i TN ≤ 1:10, thit k hai mt bên có h ñu ly ñt và i TN ln 1:5 1:1.25 thì phi ñánh cp Nñs.18
16. Hình 13. Mt ct ngang tiêu chun nn ñp Khi tin hành thit k mt ct ngang tiêu chun nn ñưng, trên phương din thoát nưc ch cn xét ñn nh hưng ca mưa ln. ði vi nn ñp công trình thoát nưc mt ñt là h máng thoát nưc hoc ñào thông qua các h ñu ly ñt theo quy ñnh. Khi mt ñt có dc ngang thì máng thoát nưc hoc h ñu ly ñt ñ thoát nưc nên ñt bên sưn cao ñón nưc ca nn ñp. Khi mt ñt nghiêng theo hưng ngang không rõ ràng, có th làm rãnh thoát nưc c hai bên nn ñp. Kích thưc rãnh thoát nưc thông thưng là b rng ñáy rãnh 0, 4m, sâu 0, 6m. Nu khi lưng nưc t li quá ln mà có kh năng tràn thì nên căn c vào lưu lưng chy ca dòng chy ti bên ñón nưc làm thêm mt hoc mt s rãnh ct nưc hoc m rng mt ct rãnh. Khong cách t rãnh thoát nưc hoc h ñu ly ñt ñn chân nn ñp gi là h ño t nhiên, b rng ca nó thông thưng không nh hơn 2m. ðưng bo h là ñ làm cho nưc trong rãnh nưc hoc trong h ñu không nh hưng ñn n ñnh ca nn ñp. Bên không có rãnh nưc hoc h ñu ly ñt thì cũng nên có ñưng bo h, ñ tránh cho nưc mưa thm vào chân ñp và nưc tích t ñng rung sinh ra nhng nh hưng bt li cho nn ñp. Ti nhng ñon có ñiu kin ña cht và thoát nưc tt hoc nhng ñon ñng rung có sn lưng kinh t cao, nu khi s dng bin pháp nht ñnh ñ ñ bo ñm s n ñnh ca nn ñp thì ñ rng ca ñưng bo v t nhiên có th gim ñn 1, 0m. Khong cách t rãnh thoát nưc hoc h ñu ly ñt ñn gii hn chim ñt không nh hơn 1, 0m ñ ñm bo vách rãnh ñưc n ñnh. 2. Mt ct ngang tiêu chun nn ñào Nñs.19
17. Mt ct ngang thit k tiêu chun ca nn ñào căn c và ñiu kin ña cht có dng: (hình 14a) là mt ct ngang thit k tiêu chun nn ñào ca ñt sét thông thưng có ñng ñt tha; (hình 14b) là mt ct ngang tiêu chun nn ñào ca ñt cát va và cát thô không có ñng ñt tha; (hình 14c) là mt ct ngang thit k tiêu chun nn ñào cht ñá. Rãnh thoát nưc hai bên mt ñưng trong hình v gi là rãnh biên, dùng ñ thoát nưc mt mt nn ñưng và trên ta luy. Rãnh biên nn ñào ca loi ñt dính thông thưng hoc ñt cát nh thì b rng ñáy không nên nh hơn 0, 6m, ñ sâu rãnh khu vc khô ráo ít mưa có th gim ñn 0, 4m. Ta luy rãnh ñt sét thông thưng phía trên tuyn ñưng là 1:1, phía rung hay ñt hoang ging như ta luy thiên nhiên. Rãnh biên nn ñào ñá có th xây dng thành dng máng, chiu rng ñáy và ñ sâu ñu không nh hơn 0, 4m. Dc dc rãnh thông thưng ging như dc dc tuyn ñưng ñon nn ñào, nu dc dc ca tuyn bng 0 hoc nh hơn 0, 2% thì rãnh biên có th làm thành mt mt dc hoc hai mt dc, hai mt dc thưng dùng vi rãnh biên nn ñào dài ñ tránh cho ñon phía dưi rãnh ñào quá sâu, ti ñim phân thu ca rãnh hai mt dc, ñ sâu ca rãnh có th gim ñn 0, 2m. ðiu kin khó khăn dc ñáy rãnh biên có th gim ñn 0, 1%. Nñs.20
18. B phn ngoài ñnh biên nn ñào gi là ñnh nn ñào, ñt ñ v trí ngoài b ñi ñnh nn ñào ñp thành ñng ñt tha. ð bo ñm n ñnh ta luy nn ñào gia chân trong ñng ñt tha ñn b ñnh ñào nên có mt khong cách nht ñnh. Khong cách này tuỳ thuc ñ cao ta luy và ñiu kin ña cht ca ta luy quyt ñnh, thông thưng 2 ~ 5m. Nu không có ñng ñt tha thì khong cách gia b ñnh nn ñào ñn mép bên ca rãnh ñnh thông thưng không nh hơn 5m. Nu ñiu kin ña cht tt ta luy ñào không cao hơn hoc rãnh ñnh xây lát có th gim ñn còn 2m. Khong cách gia rãnh ñnh trên ñt hoàng th m ñn b ñnh nn ñào thông thưng không nh hơn 10m, và nên gia c chng thm. ð ñm bo tính n ñnh cho bn thân ñng ñt tha thì ta luy ca nó không ñưc dc hơn 1:1, chiu cao không nên vưt quá 3m, mt ñón nưc sưn núi ñng ñt tha nên ñp dài liên tc. Hình 14(a, b, c). Mt ct ngang tiêu chun nn ñào (m) Mt ñt gia ñng ñt tha vi mép bên ñnh nn ñào nên san phng dc xung ñ thoát nưc, khi cn thit mt ñt ch này và ta luy rãnh ñu gia c phòng h. Khi ñng ñt tha sưn dưi ca dc núi, nên ct ñon ñng ñt tha, c 50 ~ 100m thì ñ mt ca rng hơn 1m ñ thoát nưc mt mt trong ñng ñt tha. Khi ñ ñt tha ven sông, tránh cho ñt ñng ô nhim dòng sông thì cn thit ñp b chn. Nñs.21
19. 1.2. Mt nn ñưng và lp ñm nn 1.2.1. Hình dng và chiu rng mt nn ñưng 1.2.1.1. Hình dng mt nn ñưng Mt nn ñưng có cn làm mui luyn hay không nn căn c vào tính thm nưc ca vt liu ñp làm nn và kh năng thoát nưc ñ quyt ñnh. Vi nguyên liu ñp mà d thm nưc phi làm mui luyn, làm cho nưc tích t dưi lòng ñưng có th nhanh chóng thoát ra hai sưn ca nn ñưng ñ ñm bo s khô ráo ca mt nn ñưng, ñ phòng nn ñưng thm nưc, cưng ñ gim là nguyên nhân sinh ra các bnh hi. Còn các vt liu ñp có tính thm nưc tt, nưc thm vào mt nn ñưng có th nhanh chóng thm xung thì không cn làm mui luyn, nham thch (tr nham thch cht bùn d phong hoá khu vc mà lưng nưc mưa bình quân hàng năm ln hơn 400mm) do có tính n ñnh tt, không s nưc xâm thc, cũng không cn làm mui luyn. Do vy hình dng mt nn ñưng có th phân hai loi là có mui luyn và không có mui luyn. 1. Loi có mui luyn Là mt nn ñưng không thm nưc và mt nn ñưng dùng lp ph kín x lý cn làm mui luyn. Hình dng mui luyn là hình tam giác và hình thang, mui luyn nn ñưng ñơn cao 0, 15m, mui luyn nn ñưng ñôi cao 0, 20m, ñáy bng b rng nn ñưng, khi m rng nn ñưng ñưng cong vn phi bo trì hình tam giác (hình 15). B – Chiu rng nn ñưng. Hình 15. Mui luyn nn ñưng ñơn và ñôi. 2. Loi không có mui luyn Là mt ñưng ñt thm nưc và nham thch ñu là mt bng phng. Vai ñưng ca nó nên cao hơn vai ñưng ca nn ñưng ñt không thm nưc, kích thưc chiu cao h ñưc tính theo công thc dưi ñây. h = ( h 1 – h 1’ ) + . Trong ñó: h1 chiu dày ba lát ca nn ñưng ñt không thm nưc (m). h1’ ñ dày ba lát ca nn ñưng ñt thm nưc (m). chiu cao mui luyn dưi ñưng ray (m). ðon gia nn ñưng có mui luyn và không có mui luyn vì hình dng chiu dày và b dày mui luyn ca hai loi mt ñnh nn ñưng không ging nhau, nên ñt ñon quá ñ bng ñ làm cho mt nn ñưng không mui luyn h thp theo dc và Nñs.22
20. mt nn ñưng có mui luyn ni tip nhau, ñ dài ñon quá ñ không nên nh hơn 10m (hình 16). Mt ñnh nn ñưng nhà ga, do tuyn ñưng st trong ga có nhiu ñưng, có th da vào yêu cu thoát nưc và ñiu kin ña hình thit k mt mt dc hoc hai mt dc hoc hình răng cưa. ð dc thoát nưc theo hưng ngang ca mt nn ñưng là 2% ~ 4% (hình 17). Hình 16. Ni tip gia nn ñưng ñt không thm nưc và ñt thm nưc. Hình 17. Mt nn ñưng dng răng cưa ca ñưng trong ga. 1.2.1.2. Chiu rng mt nn ñưng st 1. Chiu rng mt nn ñưng st Chiu rng mt nn ñưng st khu gian cn căn c vào cp ñưng st, s ñưng chính, khong cách tim ñưng, loi ñưng ray s dng trong tương lai; hình dng mt nn ñưng, ñ m rng ñưng cong, b rng vai ñưng ñ làm cơ s tính toán: Chiu rng vai ñưng: ðưng st cp I, trưng hp bình thưng, nn ñp không nên nh hơn 0, 8m, ñiu kin khó khăn nn ñào không ñưc nh hơn 0, 6m. ðưng st cp II, nn ñp không ñưc nh hơn 0, 6m, nn ñào không ñưc nh hơn 0, 4m. Chiu rng mt nn ñưng ñon tuyn thng khu gian kh ñưng tiêu chun (bng11). Ngoài s liu kích thưc (bng 11), nn ñưng kh tiêu chun còn b sung mt s yêu cu sau: Tr s b rng trong bng theo chiu rng ñnh lp ñá dăm tuyn thông thưng ñ tính toán. Khi ñt ñưng st không khe ni, b rng mt nn ñưng dùng ray loi nng ñc bit và nng ñng ñu nên tăng thêm 0,2m, b rng mt nn ñưng dùng ray loi nng va nên tăng thêm 0,3m. Nñs.23
21. ðiu kin khó khăn, khi b rng vai ñưng là nn ñp 0, 6m, nn ñào 0, 4m thì b rng mt nn ñưng st cp I có th gim xung 0, 4m. Khong cách t tim tuyn ñưng ñn ta luy ñào theo ñáy tà vt, mt bên không nên nh hơn 3, 5m ñon ñưng cong bên ngoài ñưng ray, hai bên nn ñào ñưng ñôi không nên nh hơn 3, 5m. Loi ñt không thm nưc trong bng là ch ñt có sét (ñt ht nh trong vt liu ñp), cát bt ( cát bt, cát dính trong vt liu ñp) và các loi ñt cát hàm lưng ñt dính ln hơn hoc bng 15% (si sn và ñt ht thô trong vt liu ñp tr ñt cát dính, cát bt trong ñt ht thô). ðá d phong hoá khu vc mà lưng mưa hàng năm ln hơn 400mm có th coi như ñt không thm nưc. Khi tuyn ñưng st không s dng biu tiêu chun (bng 11) ñ thit k ñi vi tuyn ñưng yêu cu ñc bit và các tuyn ñưng khác kh ñưng tiêu chun thì có th lp ra công thc chiu rng mt nn ñưng ri tính toán. ð ñáp ng b rng che ph lòng ñưng riêng bit và các yêu cu v b rng vai ñưng ñưc xác ñnh theo công thc sau: Chiu rng mt nn ñưng ñt không thm nưc ñưng ñơn (hình 18a) B = A + 2.x + 2.C (11) Trong ñó: B – chiu rng mt nn ñưng. A – chiu rng mt ñnh nn ñá ba lát. m – ñ dc mái ñá. h1 – chiu dày nn ñá ba lát dưi ñáy tà vt ti tim ray ñn nn ñưng. h2 – chiu dày ñá ba lát ñu tà vt. S1 – c ly tim hai ray. x – khong cách t vai ñá ñn chân ñá ba lát.  .0 15S1 + 3.0 C  x = mh1 + h2 + .0 15 −   B  Nñs.24
22. Ns.26 Ns.26 Chiu rng mt nn ñưng tiêu chun Bng 11 ðưng ñơn ðưng ñôi ðt không thm ðt thm nưc, nham ðt thm nưc, nham ðt không thm nưc nưc thch thch ð Chiu rng Loi ray ð Chiu rng mt ð Chiu rng mt ð Chiu rng mt dày mt nn dày nn ñưng dày nn ñưng dày nn ñưng Cp ñưng ñưng Cp lp ñưng lp ñá lp ñá lp ñá ñá Nn Nn dăm Nn Nn dăm Nn Nn dăm Nn Nn dăm ñp ñào (m) ñp ñào (m) ñp ñào (m) ñp ñào (m) Loi nng ñc 0.50 7.5 7.1 0.35 6.6 6.2 0.50 11.6 11.2 0.35 10.6 10.2 bit I Loi nng 0.50 7.5 7.1 0.35 6.6 6.3 0.50 11.6 11.2 0.35 10.6 10.2 Loi nng va 0.45 7.1 6.7 0.30 6.3 5.9 0.45 11.3 10.9 0.30 10.3 9.9 Loi nng va 0.45 6.7 6.3 0.30 5.9 5.5 0.45 11.3 10.9 0.30 10.3 9.9 II Loi trung 0.40 6.5 6.1 0.30 5.9 5.5 0.45 11.3 10.9 0.30 10.3 9.9 Loi trung 0.40 6.2 6.2 0.30 5.5 5.5 0.45 11.3 10.9 0.30 10.3 9.9 III Loi nh 0.35 5.6 5.6 0.25 5.0 5.0 0.45 11.3 10.9 0.30 10.3 9.9 N®s.20
23. Ly x thay vào công thc (11): B2 – M.B + N = 0 (12) M ± M 2 − 4N và B = 2 Trong ñó: M = A + 2C +2m(0, 15 + h 1 +h 2) N = m(0, 6C + 0, 45) Chiu rng mt nn ñưng ñt thm nưc, nham thch ñưng ñơn (hình 18b) là. B = 2[(h 1+ h 2)m + C] + A (13) Chiu rng mt nn ñưng ñt k hông thm nưc ñưng ñôi (hình 18c) là. B = D + A + 2x +2C (14) Trong ñó:  2.0 (D − S1 )+ 4.0 C  x = mh1 + h2 + 2.0 −   B  D – khong cách tim ñưng ñôi, D ≥ 4, 0m h1 – chiu dày lp ñá ba lát dưi ñáy tà vt ti tim ray ñn nn ñưng. S1 – c ly tim hai ray Thay x vào công thc (14) và chnh lý ñưc: B2 –MB + N = 0 (15) M ± M 2 − 4N Do vy B = 2 Trong ñó: M = D + A +2C +2m(0, 2 + h 1 + h 2). N = m(0, 4D + 0, 8C – 0, 6). Chiu rng mt nn ñưng ñt thm nưc nham thch ñon thng ñưng ñôi là chiu rng mt ñưng nham thch ñưng ñơn cng 4, 0m. B = 2[(h 1 + h 2).m + C] + A + 4, 0m (16) 2. Mt nn ñưng ñon cong khu gian kh tiêu chun ñưng cong do ray phía ngoài ñưng cong ñt siêu cao, lp ñá dăm phía ngoài tôn cao ñ to ñ siêu cao, nên chân nn ñá dăm dch chuyn ra ngoài vì th mt nn ngoài ñưng cong m rng, tr s m rng da vào ñ siêu cao cho phép ln nht ca ñưng st các cp ñ tính toán. Tr s m rng mt nn ñưng ngoài ñưng cong tròn, còn m rng phm vi ñưng cong chuyn tip gim dn ra ñưng thng. ðon ñưng cong ñơn khu gian quy ñnh tr s m rng mt nn ñưng (bng 12). Nñs.27
24. Tr s m rng nn ñưng tiu chun ñưng ñơn Bng 12 Cp Cp Bán kính cong ð m Bán kính cong ð m ñưn ñưng R(m) rng (m) R(m) rng (m) g I và II R ≤ 800 0.5 III R ≤ 600 0.5 800 < R ≤ 1000 0.4 600 < R ≤ 800 0.4 1000 < R ≤ 1600 0.3 800 < R ≤ 1000 0.3 1600 < R ≤ 6000 1000 < R ≤ 2000 0.2 6000<R ≤ 10.000 2000 < R ≤ 5000 0.1 . Hình 18. Chiu rng mt nn ñưng trên ñưng thng ñưng ñơn và ñôi . Nñs.28
25. ðon m rng mt nn ñưng ñon cong ñưng ñôi, ngoài vic da theo tr s m rng quy ñnh (bng 12), còn căn c vào khong cách gia tim ñưng ñôi, ñ siêu cao ray ngoài, chiu rng lp ñá dăm và ñ dc mái ñá, hình dng mui luyn ñ tính toán quyt ñnh. ð ñm bo chính xác khong không tu chy an toàn, tr s m rng thêm khong cách gia hai ñưng theo yêu cu (hình 1-9). Hình 1- 9. M rng khong cách mt nn ñưng ñôi trên ñưng cong. Vic m rng khong cách gia tim hai trên ñon ñưng cong ñưng ñôi là khi hai ñoàn tu ñưng ñôi gp nhau, phn gia toa xe ñưng ngoài dch chuyn vào trong mà hai ñu toa xe ñưng trong dch chuyn ra ngoài, làm cho khong không ñoàn tu vn hành an toàn b thu hp (hình 19a). Nu tr s siêu cao ñưòng ngoài ln hơn tr s siêu cao ñưng trong thì phn ñnh ca toa xe chy trên hai ñưng s sát gn vào nhau, cũng gim ñi khong không an toàn ñoàn tu chy (hình 19b). Tính toán tr s m rng thêm chiu rng ca mt nn ñưng ñon ñưng cong khu gian là căn c vào tc ñ tu chy cao nht ca ñưng st cp I là 140Km/h, ñưng st cp II là 120km/h, ñưng st cp III là 100Km/h. Tính toán tr s siêu cao ca ñưng ray căn c vào tc ñ ñoàn tu chy cao nht không vưt quá 150mm. Hình 1-10 . ð m rng mt nn ñưng ñon ñưng cong. Kt qu tính toán thy rng, s chênh lch tr s m rng thêm ca ñưng st cp I, II là không ln, nên thng nht s dng theo ñưng st cp Nñs.29
26. I, (hình 110) ñ xác ñnh tr s m rng thêm mt nn ñưng ñon ñưng cong. Căn c vào (hình 110) có th thành lp công thc tính ñ m rng W(m) nn ñưng ñon ñưng cong là:  A  h3 h2 =  + + ,0 75 + ,0 185  2  5,1  B  3,0 3,0 C  − ,0 75 = h4 +  2  B B + 2W  5,1 .2 C  h4 = ,0 151− −   B B + 2W  A B Vy W = + + x + C − 2 2 Trong ñó: h1 – chiu dày ñá dăm dưi ñáy tà vt ti v trí ñt ray trong. h3 – tr s siêu cao ca mt ray. tr s m rng ñnh lp ñm ñá dăm phía ngoài khi ñưng không mi ni R < 800m, ñưng thông thưng R < 600m, thì = 0, 1m. 1.2.1.3. Cao ñ nn ñưng st Chiu cao nn ñưng là ch chiu cao xây ñp nn ñp và chiu sâu ñào nn ñào, là chênh lch gia cao ñ thit k nn ñưng và cao ñ mt ñt. Do ñáy mt ñt thiên nhiên nghiêng theo hưng ngang, nên trong phm vi chiu sâu nn ñưng, chiu cao ca hai sưn khác nhau. Cao ñ nn ñưng là ch s chênh lch gia cao ñ thit k ti tim ñưng vi cao ñ mt ñt ban ñu. Cao ñ ñp, ñào nn ñưng là khi thit k mt ct dc tuyn ñưng, xem xét tng hp các nhân t như: yêu cu dc dc tuyn ñưng, tính n ñnh nn ñưng và ñiu kin kinh t ñ quyt ñnh. Công trình tuyn ñưng st, cao ñ mt nn ñưng do thit k mt ct dc tuyn ñưng xác ñnh và ly cao ñ vai ñưng làm cao ñ thit k. Cao ñ vai ñưng ñưc xác ñnh trong bn v tính toán mt ct dc ca tuyn ñưng da theo mt nn ñưng có mui luyn hoc không có mui luyn, khi cht ñt ca mt nn ñưng trên mt ct ngang là ñt thm nưc hoc nham thch, cao ñ vai ñưng phi cng thêm tr s chiu cao h, ñ cho mt ray sau khi ñt ñưng ray vi thit k mt ct dc cao bng nhau (hình 111a, b). Do vy, khi xác ñnh cao ñ thit k ca mt ct ngang nn ñưng mà nn ñào bng ñá ni lin nn ñp bng ñt thì nên theo ñ cao thit k trên mt ct dc tuyn ñưng cng thêm h. Nu nn ñào bng ñá ni lin nn ñào bng ñt thì ly cao ñ thit k trc dc tr ñi h. Nñs.30
27. Hình 111. Hình v biu th cao ñ vai ñưng. Khi cao ñ vai ñưng khng ch do mc nưc lũ hoc nưc thu triu, nên căn c vào tình hình thc t xác ñnh tn sut nưc lũ hoc mc nưc cao gn nht ñ tính toán mc nưc thit k. Tiêu chun tn sut thit k cho ñưng st cp I, II là 1.0%, ñưng cp III là 2,0%. Cao ñ vai ñưng trong thit k mt ct dc tuyn ñưng, xét nn ñưng không b nưc lũ ngp do yêu cu v mt kinh t hp lý tng hp tìm ra. Do vy ñ gim bt nn ñưng hư hi, ñm bo chc chn cht lưng tuyn ñưng, cao ñ vai ñưng trong thit k mt ct dc cn ñáp ng các yêu cu sau ñây: Cao ñ vai ñưng ca nn ñp ven sông, bãi sông nên cao hơn mc nưc thit k cng thêm chiu cao nưc dnh do dòng sông un cong, công trình xây dng. Chiu cao sóng hoc chiu cao nưc chy nghiêng cc b, dòng sông b bi. Ly tr s ln trong các tr s chiu cao sóng trưn hoc chiu cao nưc trưn (hình 112). Khi mc nưc thit k theo quy ñnh tn sut nưc lũ tính toán, nh hơn mc nưc bình thưng ca ñp, thì s dng mc nưc bình thưng ca ñp làm mc nưc thit k. Nn ñưng b bin chưa xây tưng chn sóng thì cao ñ vai ñưng phi cao hơn mc nưc thu triu cao nht cng chiu cao sóng trưn 0,5m. Khi ñnh nn ñp thit k tưng chn sóng, cao ñ vai ñưng thit k cao hơn mc nưc thu triu cao nht cng thêm 0, 5 m. Nñs.31
28. Nn ñưng ñon có mc nưc ngm và t nưc cao, thì cao ñ vai ñưng cao hơn cao ñ mc nưc ngm cao nht hoc mc nưc tích t mt ñt cao nht cng thêm ct nưc mao dn 0, 5m. h 1: Chiu cao sóng; h 2: Chiu cao nưc dnh. Hình 112. Cao ñ vai ñưng ca nn ñp ven sông 1.2.1.4. Ti trng ñoàn tu Trên mt nn ñưng chu tác dng ca hot ti ñoàn tu hưng thng ñng và ti trng kt cu tng trên. Ti trng tĩnh ca kt cu tng trên theo cp ñưng vi s lưng ca các vt liu cho mi Km. Ti trng ñoàn tu thng nht s dng hot ti T22 làm hot ti tiêu chun (hình 113). Hình 113. Sơ ñ tính toán hot ti. Nn ñưng thưng ly hot ti ca ñu máy như trong hình v làm ti trng vi khong cách trc 1, 5m, do vy khi thay ñi mi hot ti kéo dài thì ly ti trng trc ñu máy ca ti trng tiêu chun chia khong cách trc. ðem hot ti ñu máy và tĩnh ti kt cu tng trên cng vi nhau, do ñu mút tà vt làm thành góc khuch tán ng sut 45 0, chiu rng ct nhau vi mt ct nn ñưng coi là ti trng hình ch Nñs.32
29. nht. Hp lc ca ti trng trên mt nn ñưng, ñi thành ct hình tr ging như ñt nn ñưng ñ thay cho ti trng tác dng trên mt nn ñưng. (hình v 1.14) tính toán chiu rng phân b và chiu cao ct ñt. . Hình 114. Sơ ñ tính toán chiu rng phân b và chiu cao tính ñi. Chiu cao ct ñt tính ñi P h0 = (17) l0γ Trong ñó: 0 l0 chiu rng ct ñt tính ñi: l 0 = L + 2h. tg45 (m) γ dung trng ñt ñp nn ñưng (kN/m 3) h chiu dày lp ñá dăm (m) P ti trng ñoàn tu và kt cu tng trên tác dng lên mi mét dài nn ñp (kN/m) L chiu dài tà vt (m). Chiu cao ct ñt tính ñi do ti trng ñoàn tu tác dng lên nn ñưng kh tiêu chun vi b rng phân b (hình v 114). Chiu cao ct ñt tính ñi theo b rng ñnh lp ñá dăm cho tuyn ñưng thông thưng, tà vt BTCT ñ tính toán cho ñưng st không khe ni (ðSKKN), cao ñ ct ñt tính ñi cng thêm 0,1m. Khi ñt tà vt g ct ñt gim ñi 0,1m, b rng ñưc phân b không ñi, khi trng lưng vt liu ñp nn ñưng không phù hp vi trng lưng trong (bng 13), cn tính toán li chiu cao ct ñt tính ñi, hot ti phân b vi b rng trên mt nn ñưng, hưng dưi hai ñu mút ca ñáy tà vt tính toán theo góc 45 0. . Bng chiu cao ct ñt tính ñi Bng 13 Nñs.33
30. ðưng ray Ct ñt tính ñi Chiu B Chiu Chiu rng ð dc Cư ng TK rng Dung cao Ray dày ñá ñnh ta luy ñ tính Vt liu phân trng γ tính Tà vt dăm nn ñá ñá dăm toán ñp nn trcTI trng b toán dăm ñưng 3 Cp ñưng (loI Cpray) ñưng (loI m m m m kN kN kPa Kg/m kN/ m Th/Km (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) ðt không 17 3.5 thm 0.50 3.6 59.2 nưc 220 75 1720 3.1 1.75 Nham 18 3.3 thch 18 3.4 thm 0.35 3.2 60.4 I (loiI nng ñc bit) nưc 19 3.2 ðt 17 3.5 không 0.50 3.6 59.1 thm 18 3.3 nưc 220 60 1680 3.1 1.75 Nham 18 3.4 I (loi I nng) thch 0.35 3.2 60.3 thm 19 3.2 nưc ðt 17 3.4 không 0.45 3.5 57.6 thm 18 3.2 nưc 220 50 1760 3.0 1.75 Nham 19 3.3 th ch, ñt 19 3.1 thm 0.30 3.1 59.2 I, II (loi trung II I, bình) nưc 19 3.1 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) ðt 17 3.4 không 0.40 3.4 57.7 thm 18 3.2 nưc 220 50 1680 3.0 1.75 Nham 18 3.3 th ch, ñt 0.30 3.1 59.2 thm 19 3.1 II, III II, (loi trung bình) nưc ðt 17 3.4 không Nñs.34 0.35 3.3 56.9 III thm 220 50 1640 2.9 1.50 18 3.2 nưc Nham 0.25 3.0 59.1 18 3.3 th ch, ñt
31. 1.2.2. Lp ñm nn ñưng st tiêu chun Kt cu lp ñm nn ñưng st phân thành lp b mt và lp ñáy b dày ca nó phù hp vi quy ñnh (bng 14) và kt cu (hình 115). Bng 14 Cp ñưng st I II III Tng trên h(m) 0.6 0.5 0.4 V trí tng Tng ñáy h(m) 1.9 1.5 1.1 Khi lp ñm nn ñp là ñt thm nưc mà phn dưi ca nó là ñt không thm nưc, thì mt ñnh lp ñt không thm nưc làm dc thoát nưc ngang 4%, lp b mt ca lp ñm nn, nn ñào thay bng ñt thm nưc, mt ñnh lp ñáy ñt dc thoát nưc ngang 4%. Nn na ñào, na ñp trên mt ñt dc thì phi thay ñt phù hp vi yêu cu ca lp ñm trong phm vi lp ñm có chiu sâu 1m. Căn c vào kt qu nghiên cu ca ñưng st Trung Quc chy tu tc ñ cao, kh tiêu chun, ñã ño ñc thc t ng sut ñng nhn thy t l suy gim ng sut dưi mt nn ñưng (bng 15). T l gim ng sut ñng là ch tr s gim yu ng sut ñng ñ sâu nào ñó dưi mt nn ñưng so vi ng sut ñng mt nn ñưng, chiu sâu ng sut ñng nh hưng khong 3m, phm vi 0 ~ 0, 7m là rõ ràng. Hình 115. Kt cu lp ñm nn. Chiu dày ñưc s dng lp ñm nn các loi ñưng st (bng 16). T l suy gim ng sut ñng dưi mt nn ñưng Bng 15 Chiu sâu dưi mt 0.0 0.3 0.5 0, 6 1.0 1.20 1.50 2.0 2.50 3.0 nn ñưng (m) T l suy gim ng 1.00 0.75 0.65 0, 57 0.39 0.36 0.29 0.17 0.15 0.12 sut ñng B dày lp ñm nn ñưng st các loi ca Trung Quc Nñs.35
32. Bng 16 ðưng TBJ 196 GBJ1289 st ti Loi hình ñưng st I, II, III trng I II III I 10 TT nng 10 TT Chiu dày lp Tng trên 0.6 0.6 0.5 0.3 0.5 0.3 ñm (m) Tng dưi 1.9 1.9 0.7 0.9 0.7 0.9 Như vy có th thy b dày lp ñm nn ñưc quy ñnh cho ñưng st ti trng nng, tc ñ cao. B dày lp ñm nn ñưng st các nưc Nht, M, ðc, Liên xô, Pháp Bng 17 Nưc Nht M ðc Liên xô Pháp Tng 0.5 ~ 0.8 TK 0.5 0.3 ~ 0.5 0.6 Chiu dày trên lp ñm nn Tng 2.5 ~ 2.2 1.22 1.3 1.0 dưi B dày lp ñm nn ñưng st Trung Quc kh tiêu chun nh hơn so vi Nht Bn, còn các nưc khác tương ñi gn nhau. Phân tích tng hp lp ñm nn phân thành lp ñm b mt và lp ñáy. Theo phân tích ca cp ñưng st, b dày lp ñm mt ñưc phân bit vi chiu sâu 0, 6m; 0, 5m và 0, 4m, chiu dày lp ñáy 1, 9m; 1, 5m và 1, 1m xem (hình 115). 1. Vt liu lp ñm nn ñp Vt liu ñp cho lp ñm b mt nn ñp cn tuyn chn cho phù hp vi các yêu cu sau: Ưu tiên chn dùng vt liu nhóm A, tip ñó là vt liu ñp nhóm B nhưng ñưng kính ht không ñưc ln hơn 150mm. Khi dùng ñt sét pha cát trong vt liu ñp nhóm B ti khu vc mà lưng nưc mưa hàng năm ln hơn 500mm, có ch s do trong phm vi cho phép, gii hn chy không ñưc ln hơn 30%. Khi bt buc phi s dng ñt ñá cui, ñt si, ñt ñá dăm tròn, ñt ñá dăm góc mà hàm lưng ht ñt nh hơn 30% trong vt liu ñp nhóm C và ñt Nñs.36
33. bt, ñt bt dính trong ñt ht nh, ti khu vc mà lưng nưc mưa bình quân hàng năm ln hơn 500mm, ch s do nm trong phm vi cho phép, gii hn chy không ñưc ln hơn 32%. ði vi các vt liu ñp không phù hp vi các yêu cu trên, nên s dng các bin pháp ci thin cht ñt. Nghiên cu s dng ñt nhóm D, E ñ làm vt liu ñp lp b mt ñm nn, thì phi s dng bin pháp gia c hoc ci thin cht ñt. ð ñm cht ñt lp ñm nn, ñi vi ñt ht thô và sét pha cát, cát bt nên s dng h s ñm nén hoc h s móng làm ch tiêu khng ch, ñi vi ñt ht thô (tr sét pha cát, cát bt) nên s dng ñ cht tương ñi hoc h s móng làm ch tiêu khng ch, còn ñi vi loi si sn hoc vt liu các loi ñá hn hp cũng nên dùng h s móng làm ch tiêu khng ch. Tr s ca nó không nên nh hơn tr s (bng 18). ð ñm nén ca ñt lp ñm nn Bng 18 Loi vt Vt Cát liu ñp Loi liu ðt ht nh và ht, Loi Cp ñá hn sét pha cát, cát cát ñá ñưng cui hp ñá bt va dăm st các thô V trí tng Ch tiêu loi nén cht I, II III I, II, III H s nén cht K h 0.91 0.91 H s móng K 30 0.90 0.90 1.0 1.20 1.20 (MPa/cm) Lp mt b ð cht tương ñi D r 0.75 0.75 H s nén cht K h 0.89 0.86 H s móng K 30 0.80 0.70 0.80 1.0 1.0 1.20 (MPa/cm) Lp ñáy ð cht tương ñi D r 0.70 0.70 Trong bng: Kh – h s cht ca thí nghim ñm nén chuỳ nng; K30 – h s móng ño ñưc thí nghim vi ti trng nén ñưng kính 30cm, thông thưng ly cưng ñ ca lưng lún là 0,125cm. Khi móng t nhiên trong phm vi b dày lp ñáy ñm nn ñt ht nh tích t thì lc tip xúc ca nó so vi tr s lc xuyên Ps không ñưc nh hơn 1MPa. 2. Vt liu lp ñm nn ñào Nñs.37
34. ðt lp b mt ñm nn ñào ti khu vc lưng mưa bình quân hàng năm ln hơn 500mm, khi nham thch có cht bùn d b phong hoá và ch s tính do nm trong gii hn cho phép, ñt tính dính có gii hn ln hơn 30% thì nên s dng các bin pháp như thay ñt ñp hoc ci thin cht ñt. ð nén thc ca ñt tng ngoài cùng lòng nn không nên nh hơn giá tr quy ñnh (bng 18), nu không thì nên dùng bin pháp nén thc t. Khi tng ñáy lòng nn ñưng là tng ñt mm yu, lc tĩnh tip xúc ca nó so vi giá tr Ps ca lc xuyên không ñưc nh hơn 1MPa. 3. Bin pháp gia c lp ñm nn Gia c lp ñm nn ñưng căn c vào cht ñt và mt ñ, lưng nưc mưa, nưc ngm ñ sâu, ngun vt liu gia c. Khi gia c cn la chn các bin pháp gia c lp ñm nn phù hp các yêu cu sau: ðm nén ngay ti ch khi mt ñ ñt ca móng t nhiên trong phm vi lp b mt ñm nn thp không th ñáp ng (bng 18) thì có th s dng máy ñm nén loi nng ñ thi công. Thay ñt hoc ci thin cht ñt khi ñt lp ñm nn không ñáp ng ñưc các quy ñnh ca quy phm, có th s dng bin pháp thay ñt hoc bin pháp ci thin ñt như trn thêm vào ñt các vt liu: vôi, xi măng, cát, x than. Tăng cưng thoát nưc khi ñt móng nn chu nh hưng ca nưc, nên làm thêm công trình thoát nưc mt hoc nưc ngm, khơi thông hoc h thp mc nưc trong phm vi lp ñm nn. Khi lưng mưa ln, ñng thi ñt lòng nn là vt liu ñp có tính xâm nhp nưc mnh, có th ri ñt trên mt nn ñưng loi ñt không thm nưc hoc ñt hn hp ti ña phương, khi ñt lòng nn là lp ñt mm yu có th ri ñt lp b ngoài lòng nn nhng ô ñt hoc ri trên mt lp vi ña k thut không thm nưc. Bin pháp tng hp: Khi các nhân t ñng thi tn ti có th làm phát sinh nhng hư hi cho nn ñưng thì có th s dng tng hp nhng bin pháp trên. 1.3. Nn ñp 1.3.1. Vt liu ñp nn ñp Vt liu ñp nn ñp căn c vào t hp ht ca ñt ñá, hình dng ht, ch s do và gii hn chy, có th phân thành 3 loi: ñá hòn, ñt ht thô và ñt ht nh (ph lc1). Theo tính cht và tính s dng ca vt liu ñp phân thành 5 nhóm Nhóm A : Vt liu ñp có tính ưu vit (tt nht) bao gm ñá hòn cng, cp phi tt và hàm lưng ñt ht thô nh hơn 15% như ñt ñá v, ñt ñá cui, ñt si, ñt ñá cui tròn, ñt ñá cui góc, cui cát, cát thô, cát va. Nñs.38
35. Nhóm B : V t liu ñp tt. Bao gm ñá hòn mm không d phong hoá (vt kt dính là cht Silic hoc cht can xi), các loi ñt cp phi không tt như: ñt ñá v, ñt ñá cui, ñt ñá dăm, ñt ñá cui tròn, ñt ñá cui góc, cui cát, cát thô, cát va, hàm lưng ñt ht nh t 15% ~ 30% như: ñt ñá v, ñt ñá cui, ñt ñá si, ñt ñá cui tròn, ñt ñá cui góc, cát thô, sét pha cát, ñt cát bt, ñt cát pha sét. Nhóm C : Vt liu ñp thông thưng: Gm ñá hòn mm, d phong hoá (Vt gn kt là cht bùn), hàm lưng ht ñt ln hơn 30% như: ðt ñá v, ñt ñá cui, ñt si, ñt ñá cui tròn, ñt ñá cui góc, cát bt, ñt bt, ñt bt sét. Nhóm D : Vt liu ñp ñt cht lưng kém: loi này không nên s dng gm ñt ñá hòn mm, ñt sét bt và ñt sét b phong hoá mnh, phong hoá toàn b. Nhóm E : Vt liu ñp cht lưng quá kém, nghiêm cm s dng, là ñt hu cơ. Vt liu ñp v trí b phn phía dưi lòng nn ñưng nn ñp, nên chn dùng vt liu ñp nhóm A, B, C. Khi s dng vt liu nhóm D, nên s dng bin pháp gia c hoc ci thin ñt. Vt liu ñp v trí b phn thm nưc ca nn ñp nên chn ñt thm nưc làm vt liu ñp, khi chn cát nh, cát bt làm vt liu ñp, nên s dng bin pháp phòng chng chn ñng hoá nưc. Nn ñp nên dùng cùng mt loi vt liu ñp, ñ tránh sinh ra lún không ñu. Nhng vt liu có tính cht khác nhau ñưc ñp hn tp, s làm cho mt tip xúc ca nó bin thành mt trưt hoc to thành các túi nưc trong nn ñp. Nu ñiu kin khó khăn, khi s dng các nguyên vt liu có tính cht khác nhau ñ ñp thì làm cho các vt liu ñp không ging nhau ñó tách ra ñp tng lp khi s dng hai loi có tính cht khác nhau, nên s dng mt ct dưi ñây (hình 116). Khi ñp ñt thm nưc lên trên ñt không thm nưc (hình 116a), mt ñnh tng ñt không thm nưc hai mt bên làm dc ngang hình tam giác 4%. Khi ñp ñt không thm nưc lên trên ñt thm nưc, mt tip xúc có th là mt phng. Khi ñưng kính ht vt liu ñp lp trên và lp dưi hơn kém nhau phm vi quy ñnh, mt tip xúc là mt phng (hình 116b). Khi ñ to nh ca vt liu ñp hai lp trên dưi có s chênh lch ln (hình 1 16c), nên gii lp ñm trên mt phân gii, khi ñp các lp có khó khăn nên làm thành nn ñp bao xung quanh phn ñt bên trong nn ñt tính thm nưc kém, hai bên sưn ñp ñt có tính thm nưc mnh (hình 116d). Nñs.39
36. . Hình 116 . Loi hình mt ct nn ñp dùng các loi vt liu khác nhau. 1.3.2. Hình dng ta luy và ñ dc mái nn ñp Hình dng mái dc nn ñp và ñ dc mái ta luy nn ñp, căn c vào tính cht cơ vt lý ca vt liu ñp, chiu cao ta luy, ti trng ñoàn tu và ñiu kin ña cht công trình ñ quyt ñnh. Khi ñiu kin ca móng ñt, cao ñ ta luy không ln hơn phm vi ca (bng 1 9) thì hình dng ca ta luy thit k cho phù hp. Hình dng và ñ dc ta luy nn ñp Bng 19 Chiu cao ta luy ð dc ta luy Hình Loi vt liu ñp dng ta Toàn Phn Phn Toàn b Phn Phn luy b (m) trên (m) dưi (m) (m) trên (m) dưi (m) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) ðt ht nh 20 8 12 1:1, 5 1:1, 75 Hình gy ðt ht thô (tr cát nh , cát bt, ñt sét 20 12 8 1:1, 5 1:1, 75 Hình gy ) ñ t si, ñá cui, ñá v vn) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Hình ðá hòn cng 8 1:1, 3 thng Nñs.40
37. Hình 20 1: 1, 5 thng Khi vt liu ñp s dng ñá hòn không d b phong hoá ñưng kính ln hơn 25mm, ta luy ñp khô thì ñ dc ta luy căn c vào tình hình c th ñ quyt ñnh, khi vt liu ñp là ñá mm d phong hoá thì ñ dc ca ta luy nên căn c vào cht ñt sau khi phong hoá ca ta luy ñ tính toán. Khi chiu cao ta luy ln hơn giá tr trong (bng 19), thì hình dng và ñ dc ca ta luy phn dưi thoi ra, nên căn c vào s phân tích n ñnh ca tính cht vt liu ñ tính toán quyt ñnh, h s an toàn n ñnh nh nht là 1, 15 ~ 1, 25 thì hình dng ta luy nên s dng hình bc thang. Ngoài chân ta luy ca nn ñp nên thit k ñưng bo h t nhiên có ñ rng không nh hơn 2m, ti nhng ñon rung ñt tt, khu cây trng kinh t ñ ñm bo s n ñnh ca nn ñp có th ñt ñưng bo h b rng không nh hơn 1m hoc xây tưng chn chân dc. 1.3.3. Thit k nn ñp Trong công trình nn ñp, khi ñiu kin móng và chn vt liu ñp thân nn ñp vi yêu cu ñm nén cht so vi yêu cu (bng 19) không phù hp thì thit k dc ta luy nên tin hành kim toán tính n ñnh ca dc ta luy ñ thit k, ñ ñm bo s n ñnh ca nn ñp và hp lý v kinh t cho công trình. Nn ñưng st là công trình kéo dài theo tuyn ñưng, trong phm vi tương ñi dài có th coi ng sut, bin dng ñu song song vi mt ct ngang nn ñưng và không thay ñi v ñ dài. Do vy, phân tích s n ñnh ca ta luy có th x lý theo mt phng. 1.3.3.1. Tính n ñnh ca ta luy Dưi tác dng ca ti trng ñng ñoàn tu, trng lưng kt cu tng trên, trng lưng khi ñt và các nhân t t nhiên, ñc bit s thay ñi ca ñiu kin thu văn, khí hu, s làm cho cưng ñ chng ct ca ñt nn ñưng gim xung, cũng có th làm cho hàm lưng nưc tăng lên, dn ñn khi ñt ta luy nn ñưng di ñng trưt, làm cho nn ñưng b phá hoi. Tính n ñnh ca ta luy nn ñưng không ch quyt ñnh bi tác dng ca nhân t bên ngoài ca ñt nn ñưng mà còn quyt ñnh bi thit k ta luy có hp lý, chính xác không. Do vy, thit k ta luy nn ñưng là mt hng mc công vic rt quan trng trong công trình nn ñưng, ñc bit nn ñưng ti trng trc ln, tc ñ cao. Căn c vào ñiu tra và phân tích, hình thái phá hoi ca ta luy nn ñưng trong loi ñt ñu là cát mà hàm lưng ht ñt dính tương ñi ít, thì hình dng mt di ñng trưt ca nó gn vi mt phng. Trong ñt có sét dính mang tính ñng nht và trong cát bt nh bão hoà hoc thm ưt, mt di ñng trưt gn ging mt tr tròn, cht ñt nn ñưng có mt mm yu như mt nưc ngm ngm ưt hoc mt tip xúc ñt ñá xut hin mt di ñng trưt mà hình dng không quy ñnh. Do vy nn ñưng có th coi là công trình xây dng bng ñt dng kéo dài vô hn trên mt ñt, cho nên phân tích tính n ñnh ca nn ñưng có th coi là x lý vn ñ mt phng. Nñs.41
38. Trong mt phng và mt di ñng trưt tr tròn, kim toán n ñnh ca ta luy nn ñưng là căn c vào cưng ñ chng ct ca khi ñt ta luy, ñi vi ta luy ñưc thit k, mi mt di ñng trưt gi ñnh ñu có khi ñt trưt tương ng, sau ñó phân tích tác dng ca nhân t trưt và chng trưt ca khi di ñng trưt gi thit, ly giá tr K là h s n ñnh. Trong rt nhiu khi ñt trưt ñưc gi thit, tìm ñưc giá tr K nh nht tc là K Min , xem xét giá tr K Min có ñáp ng ñưc giá tr quy ñnh ñ dc 1/m ñ tho mãn tính n ñnh ca ta luy ñưc thit k. Nu giá tr K Min nh hơn giá tr quy ñnh thì thy rng tính n ñnh ca ta luy ñưc thit k là không ñ, nên thay ñi thit k ta luy ñ ñáp ng ñưc h s n ñnh cho phép [K]. Nu giá tr K Min ln hơn giá tr cho phép rt nhiu thì thy rng ñ dc ca ta luy thit k quá bng phng, nên dc hơn thì mi ñm bo k thut. 1. Phương pháp kim toán mt trưt ta luy là mt trưt phng Góc ma sát trong ca ñt ϕ, lc dính kt C, (hình 117). Hình 117 . Sơ ñ kim toán mt trưt ta luy là mt trưt phng ñt cát. Theo hưng dc ly 1m dài nn ñp ñ phân tích tính n ñnh. Qua ñim A có th làm rt nhiu mt trưt gi ñnh, ly mt trưt AB làm ví d. Phân tích tính n ñnh ca khi ñt ABCDEFGHA di ñng trưt. Trng lưng ca khi ñt là Q, trng lưng này bao gm ti trng ñoàn tu, kt cu tng trên cho 1m dài và trng lưng ca chính khi ñt. Trng lưng khi ñt Q là: 1 sin(α − β ) Q = γω = γ h L. (18) 2 sinα Toàn b ti trng ca khi ñt trưt là: Q0 = Q + γ .h0 .lo Trong ñó: γ dung trng ñt (kN/m 3); ω din tích mt trưt (m 2); h – chiu cao ta luy (m); Nñs.42
39. L – chiu dài mt trưt (m); l0 – chiu rng ca ct ñt tính ñi (m); h0 – chiu cao ct ñt tính ñi (m); C – lc dính kt ca ñt (kPa); α góc nghiêng ca mái ta luy so vi mt phng nm ngang; β góc nghiêng ca mt phng trưt so vi mt phng nm ngang. Vy toàn b ti trng ca khi ñt là: 1 sin(α − β ) Q = Q + γ .h .l = γ h L. + γ .h .l (19) 0 0 0 2 sinα 0 0 Trên mt trưt Q có th chia thành phân lc N hưng pháp tuyn và phân lc T hưng tip tuyn, tc là: N = Q 0.cosβ T = Q 0.sin β (110) Trên mt trưt sinh ra lc ma sát N.tg ϕ, lc dính kt là C.L, lc di ñng trưt là T, và lc chng trưt là T’ cùng phương ngưc chiu vi T: T’ = N.tg ϕ = Q 0. f. cos β Trong ñó: f – h s ma sát ca ñt, f = tg ϕ ( ϕ là góc ma sát trong ca ñt). Vy h s n ñnh K ca nn ñưng là: N.tgϕ + C.L K = T (111) Q .cos β.tgϕ + C.L K = 0 Q0 .sin β Như vy qua ñim A có th làm vô s mt di ñng trưt gi thit AB 1; AB 2; AB 3; vi góc kp gia cùng mt nm ngang là β1; β2; β3 , tương ng như vy có th tính ñưc h s n ñnh K 1, K2, K 3 , trong mt lot giá tr K có th tính ñưc mt trưt ñi din cho K Min giá tr nh nht, gi là mt trưt nguy him nht. β0 cũng có th dùng phương pháp na ñ th ñ tìm ñưc do các góc nghiêng β1; β2; β3 và các h s n ñnh tương ng tính ñưc K 1, K2, K 3, căn c kt qu K i v thành ñưng cong K = f ( β), (hình 118). V mt ñưng thng tip tuyn vi ñưng cong và song song vi trc nm ngang mt góc β. T tip ñim vch mt ñưng thng và giao nhau vi trc β là β0; β0 là góc nghiêng nguy him nht. ð dài ñon vuông góc này chính là h s n ñnh nh nht K Min . Nñs.43
40. Hình 118 . Hình v t ñưng cong K = f ( β) ñ xác ñnh K Min Tr s K Min và β0 có th dùng phương pháp dưi ñây tìm ñưc vì K = f( β) khi K là tr nh nht K 0 có th ño hàm bc nht K theo β bng 0 dK d 2 K = ;0 và > 0 (112) dβ dβ 2 Tc là có th tìm ñưc góc nghiêng nguy him nht β = β0 và h s n ñnh nh nht tương ng K Min . Nu ñt cát tinh khit có h s C = 0 thì có th tìm ñưc: tgϕ K = (113) tgβ Khi góc nghiêng β và góc ma sát trong ca ñt ta luy như nhau (K = 1), tc là ñ dc ta luy vào trng thái cân bng n ñnh, ch cn x lý β 1 ta luy ñã có th n ñnh. 2. Tính toán n ñnh ca ta luy bng phương pháp phân mnh cung tròn Khi cht ñt ta luy ca nn ñp hoc ñào là ñt nguyên sét, ñng nht. Do ta luy quá dc mà hình thành mt di ñng trưt thưng gn ging hình tr tròn, trên mt ct ngang gn ging dng cung tròn phù hp vi thc t ca công trình. Cho nên cn phi phán ñoán ta luy ñưc thit k có phi quá dc ñ sinh ra di ñng trưt hay không, có th dùng phương pháp mt di ñng trưt tr tròn ñi vi ta luy ca nn ñp hoc nn ñào ñưc thit k ñ tin hành kim toán tính n ñnh. Trong phương pháp cung tròn thưng dùng phương pháp phân mnh ca tác gi (Fellenius) ñưa ra làm phương pháp cơ bn ñ phân tích tính n ñnh ca ta luy ñt sét (hình 119). Hình 1 19 Sơ ñ kim toán bng phương pháp cung tròn phân mnh. Nñs.44
41. Kim toán bng phương pháp cung tròn phân mnh (hình 119) là gi ñnh khi di ñng trưt ABC là mt khi thng nht, theo mt cung tròn gi thit AB làm c khi di ñng trưt hưng xoay quanh tâm tròn O hưng di ñng xung dưi, ñiu kin ca di ñng trưt theo mt di ñng trưt có th dùng giá tr K là t l gia lc chng trưt và lc di ñng trưt, tc là: M K = Y (114) M 0 Trong ñó: MY – lc chng trưt ngăn cn khi ñt di ñng trưt men theo mt di ñng trưt AB, sn sinh ra mt mô men lc; M0 – lc di ñng trưt do khi ñt di ñng trưt men theo mt di ñng AB sn sinh ra mt giá tr mô men lc; K – h s n ñnh. Nu K > 1 thì giá tr lc chng trưt ln hơn giá tr lc di ñng trưt, khi ñó ta luy là n ñnh, mt di ñng trưt và khi ñt di ñng trưt s không sn sinh; Nu K < 1 thì khi ñt di ñng trưt, gi thit s phát sinh và di ñng trưt hưng xung dưi; Nu K = 1 thì khi ñt di ñng trưt s trng thái gii hn. Trên thc t do khi ñt di ñng trưt gi ñnh theo mt cung tròn, vi khi trưt di ñng là mt th thng nht, ch tiêu cưng ñ ca ñt ñưc s dng trong kim toán không th hoàn toàn phn ánh tình hình thc t, tính ñn lưng d tr an toàn nht ñnh, giá tr K Min nh nht ca h s n ñnh ta luy nn ñáp ng giá tr quy ñnh trong khong 1,15~1,25. Nu như dc ta luy ca thit k có kh năng ñáp ng mt yêu cu này thì cho rng ta luy n ñnh. Khi dùng mt trưt cung tròn gi thit tin hành kim toán n ñnh ta luy ñ tính giá tr M Y và M 0 như sau: Theo hưng dc tuyn ñưng, c 1m dài ly khi ñt nn ñp làm ñơn v tính toán, gi ñnh trưt tròn qua ñim A và B trên mt ct và v trí cung tròn di ñng trưt ñưc gi ñnh, ly khi ñt di ñng trưt chia thành nhiu ñưng thng ñng, khong cách các ñưng thng thông thưng không quá 2 ~ 4m, ñi vi ch gy khúc ñưng vin mt ct ngang nn ñưng hoc ñim thay ñi tính cht ñt, giao ñim ca v trí mch nưc ngm và cung tròn cn tin hành phân mnh, ñưng phân ñưc càng dày thì kt qu tính toán càng chính xác. Gia các ñưng thng ñng phân mnh ñưc gi thit không truyn ng sut cho nhau, thông qua trng tâm các mnh ñt s chia trng lưng mnh ñt Q i tác dng lên trên mt trưt có th chia thành phân lc pháp tuyn N i thng góc vi mt trưt và phân lc hưng tip tuyn T i là: Ni = Q i. cos αi Ti = Q i. sin αi (115) Trong ñó: Nñs.45
42. αi – góc kp gia ñưng tip tuyn giao ñim trên mt trưt vi ñưng thng ñng qua trng tâm ming th i và mt nm ngang; Ly các lc ca các mnh tác dng trên ñon cung trưt tròn tương ng, tc là Nitg ϕ; C iLi và T i phân bit nhân vi cánh tay ñòn thì ñưc lc chng trưt chuyn ñng quanh tâm tròn ΣMY và lc trưt M 0 tc là: M0 = ΣMi0 = R. ΣTi MY = ΣMiY = R ( ΣNi tg ϕi + ΣCi L i + ΣTi’ ) = R ( Σfi N i + ΣCi L i + ΣTi’ ) Vy h s n ñnh K: ΣM Σf N + ΣC L + ΣT ' K = iY = i i i i i (116) ΣM i0 ΣTi Trong ñó: ΣTi’ – phân lc tip tuyn ca khi ñt b phn bên trái ñưng thng ñng qua tâm tròn, phương tác dng ca nó ngưc vi hưng di ñng trưt thành mô men lc chng trưt. T công thc trên có th thy ΣMiY càng ln, khi ñt ta luy càng n ñnh, khi mô men lc chng trưt ca khi trưt gi thit không ñ ñ ngăn cn giá tr mô men lc trưt thì có th làm thoi giá tr ñ dc ca ta luy, làm cho giá tr mô men trưt nh hơn giá tr mô men chng trưt ñ ñáp ng yêu cu n ñnh ca ta luy. Khi dùng phương pháp mt trưt cung tròn ñ kim toán tính n ñnh ca ta luy, cn phi tìm ñưc v trí mt trưt cung tròn nguy him nht hình thành trong nn ñp và tìm ñưc quy lut ca ñim tâm tròn tương ng vi v trí hình thành mt trưt cung tròn nguy him nht. Do s hình thành mt trưt cung tròn cùng vi rt nhiu nhân t có liên quan khác, vì th cn phi tìm ra mt s quy lut ñ gim nh vic tính toán. Theo kinh nghim có th thy rng, trưng hp nn ñp thông thưng tâm tròn ca cung trưt tròn nguy him nht và v trí cung tròn có nhng quy lut dưi ñây. S hình thành cung tròn trưt nguy him nht có mi quan h mt thit vi tính cht vt liu ñp thân nn ñp, hình dng và ñ dc ca ta luy, ñiu kin ca móng Khi lc chu ti ca móng yu bao gm cưng ñ ca móng thp và cưng ñ vt liu ñp thân nn móng, thì cung tròn nguy him nht nn ñp thưng ct vào trong móng, mt di ñng trưt cung tròn có th xut hin ngoài chân dc, cung tròn này gi là cung tròn ñáy ta luy. Khi móng n ñnh kiên c, ñu mút dưi ca cung trưt tròn thưng xut hin ti chân ta luy, cung tròn này gi là cung tròn dc, ñi vi nn ñp, thưng giao ñim ca ñưng biên sưn ngoài ca ct ñt tính ñi vi mt nn ñưng làm ñim mút (ñu tà vt) ñim mút ca cung tròn nguy him có kh năng di chuyn vào phía trong ct ñt tính ñi (ñim tim nn ñưng), cũng có th di chuyn ra phía ngoài vai ñưng (mép ngoài ca vai ñưng), cho ñn phn trên ta luy dưi mép ngoài vai ñưng, nó có quan h vi tính cht ca vt liu ñp và ñ cao Nñs.46
43. thân nn ñp. Khi cưng ñ vt liu ñp tương ñi cao thì ñim mút ca cung tròn nguy him nht ca nn ñưng tuyn ñôi s di chuyn vào phn gia hai tuyn. Nhưng khi cưng ñ vt liu ñp tương ñi thp, ñim mút ca cung tròn nguy him vn có th xut hin v trí b phn ging như nn ñp ñưng ñơn. Bán kính ca cung tròn nguy him và móng tt có quan h vi tính cht vt liu ñp nn ñp. V trí tâm tròn ca cung tròn nguy him nên tương ng vi v trí b phn xut hin v trí cung tròn nguy him, trong kim toán n ñnh nn ñp, dưi ñiu kin ta luy ñơn gin, ñưng h tr ca tâm tròn nguy him có th gn vi mép ñnh ca ct ñt tính ñi làm mt mt phng, v ñưng vi mt phng này mt góc 36 0 thì có th cho rng khi nn ñp di ñng trưt, tâm tròn ca h s n ñnh nh nht ñưng này gi là ñưng h tr ca tâm tròn nguy him nht (hình 120). Nh vào ñưng h tr ca tâm tròn nguy him nht, dùng phương pháp kim toán bên trên có th tìm ra ñưng h tr bn h s n ñnh tương ng các tâm tròn O1, O 2, O 3, O 4 (hình 121), dùng cùng mt t s kích thưc v ñưng thng vi tâm tròn K 1, K 2, K 3, K 4, ni bn ñim thành ñưng cong K, v ñưng tip tuyn vi ñưng cong K và song song vi ñưng h tr, ñim tip xúc vuông góc vi ñưng h tr tâm tròn, ñ dài ca nó chính là K Min . Giao ñim O trên ñưng h tr tâm tròn chính là tâm tròn ca cung nguy him nht, (hình 121). a: NÒn ñào; b: Nn ñp. Hình 120 . ðưng h tr tâm tròn. Nñs.47
44. Hình 1.21. Phương pháp xác ñnh h s n ñnh nh nht K Min Dùng phương pháp phân mnh cung tròn ñ kim toán s n ñnh ca ta luy, có th ñt ñưc tr s chính xác ng dng, vy nó là mt phương pháp tính toán ñưc s dng rng rãi, xong v mt lý thuyt vn chưa ñưc hoàn thin. Ví d, khi ñt trên mt cung tròn di ñng trưt là khi thng nht di ñng trưt, ñem khi ñt trên mt di ñng trưt cung tròn phân thành nhiu mnh, là ñ ñưc trng thái phân b ca trng lc tác dng ca khi ñt trưt trên mt cung tròn và là căn c ñ kim toán tính n ñnh tng th c khi ñt trưt. Nu trên mt trưt có mt mnh ñt mà lc trưt xung ca nó ln hơn lc chng trưt, thì phi làm cho khi ñt trưt bo trì ñiu kin ca di ñng trưt toàn khi, gia ñưng phân mnh ñt này và mnh ñt bên cnh, ñiu kin cân bng lc s thay ñi, hình thành s cân bng mi không xut hin bin dng ct. Trưng hp lc gia các ñưng phân nhánh bin ñi, các mnh ñt tác dng lên trên mt di ñng trưt cũng s thay ñi. Do vy, khi kim toán tính n ñnh ca ta luy nn ñưng yêu cu h s n ñnh KMin ln hơn h s n ñnh ñưc quy ñnh, tc là K min ≥ [K], do ñó phương pháp phân mnh cung tròn là b qua lc tác dng gia các mnh, không nh hưng ñn ñ tin cy trong ng dng công trình. Hình 122. Mt ct nn ñp cao (m) Ví d 11: Cho bit mt ct nn ñp (hình 122), chiu cao ñp H = 24m, ch tiêu dung trng ca ñt là γ = 17 kN/m 3, ϕ = 22 0, lc dính kt c = 21, 6 kPa, tâm tròn là O 3, bán kính R = 55m, mt trưt gi ñnh là AB 3. Hãy dùng phương pháp phân mnh ñ kim toán tính n ñnh ca mt trưt. Nñs.48
45. Gii: Cung trưt tròn AB 3 phân làm 11 mnh, mi mnh rng 2m ~ 4m, coi trng tâm mi mnh trên phân tuyn gia mnh ñó, khi tìm góc αi ca các mnh t giao ñim ca tuyn trng tâm vi cung tròn, làm tuyn ni tâm tròn và tuyn qua trng tâm tròn, theo hình tam giác này tìm ñưc αi. Ct ñt tính ñi có trng lưng ñưc tính ñc lp. Kt qu tính toán xem (bng 110). 0 RAB3 =55m; AB3 =60 Bng 110 i Khong Din i α α cách t tích = sin αi cos αi Q = γ.ω i T’ (*) T= T= i trung tâm mnh N Q.sin 2 Q.cos TT mnh các mnh (m ) 1 2 0.0364 0.9993 10.2 173.4 173.2 6.31 2 3 0.0545 0.9985 28.2 479.4 478.7 26.13 3 9 0.1636 0.9865 42.6 724.2 714.4 69.69 4 15 0.2727 0.9621 54.0 918.0 883.2 250.3 5 21 0.3818 0.9242 62.4 1060.8 980.4 405.0 6 27 0.4909 0.8712 67.8 1152.6 1004.1 565.8 7 33 0.6000 0.8000 68.4 1162.8 930.2 697.7 8 36.8 0.669 0.743 16.8 285.6 212.2 191.0 9 39.35 0.715 0.697 40.08 681.3 474.9 487.1 10 42.05 0.7640 0.644 8.48 144.2 92.9 110.1 k=(5998x0,404+1243+6,31):2866=1,28 11 43.55 0.7918 0.6108 4.73 80.4 54.9 63.6 ΣΣΣ 5998.9 2866.5 Bng 110 i Khong Din i α α cách t tích = sin αi cos αi Q = γ.ω i T’ (*) T= T= i trung tâm mnh N Q.sin 2 Q.cos TT mnh các mnh (m ) 1 2 0.0364 0.9993 10.2 173.4 173.2 6.31 2 3 0.0545 0.9985 28.2 479.4 478.7 26.13 3 9 0.1636 0.9865 42.6 724.2 714.4 69.69 k=(5998x 31):2866=1,28 4 15 0.2727 0.9621 54.0 918.0 883.2 250.3 0,404+1243+6, Nñs.49
46. 5 21 0.3818 0.9242 62.4 1060.8 980.4 405.0 6 27 0.4909 0.8712 67.8 1152.6 1004.1 565.8 7 33 0.6000 0.8000 68.4 1162.8 930.2 697.7 8 36.8 0.669 0.743 16.8 285.6 212.2 191.0 9 39.35 0.715 0.697 40.08 681.3 474.9 487.1 10 42.05 0.7640 0.644 8.48 144.2 92.9 110.1 11 43.55 0.7918 0.6108 4.73 80.4 54.9 63.6 ΣΣΣ 5998.9 2866.5 Ghi chú: ntgϕ + cL + T (*): K = ∑ ∑ ∑ ∑T Khi ñ cao ta luy nn ñp ln hơn 20m, ngoài vic cn tin hành phân tích s n ñnh ca ta luy còn căn c vào vt liu ñp, chiu cao ta luy ñ m rng thêm mt nn ñưng, giá tr m rng thêm ca mi bên b theo công thc: b = h. H. m (117) Trong ñó: h – t l lún xung ñt ht nh khong 0, 01 ~ 0, 02; ñt ht to khong 0, 005 ~ 0, 015; ñá hòn cng khong 0, 005 ~ 0, 01; ñá hòn mm khong 0, 015 ~ 0, 025. H ñ cao ta luy nn ñp (m); m – t s ñ dc ca ta luy nn ñá dăm, ñưng ray loi nng, nng va m = 1, 75; ñưng ray loi nh m = 1, 5; (hình 122). 1.3.3.2. Lp ñáy móng nn ñp và nn ñp trên sưn dc 1. X lý lp ñáy móng Trong công trình nn ñp, có th gp móng tt, cũng có th gp móng phi x lý mi. Riêng x lý lp b mt móng trên sưn dc n ñnh phi phù hp vi yêu cu sau ñây: Khi dc ngang mt ñt nh hơn 1:10, nn ñp có th trc tip xây ñp trên mt t nhiên, nhng ñon ñưng mà chiu cao nn ñp nh hơn ñ dày lp ñm nn nên dn sch lp ñt hu cơ. Khi dc ngang mt ñt là 1:5 ~ 1:2, 5 mt ñt ban ñu phi ñào cp, chiu rng mi cp không nh hơn 1m. Khi tng che ph trên mt nn ñá tương Nñs.50
47. ñi mng, ñu tiên dn sch lp che ph ri ñào cp. Khi lp che ph tương ñi dày và n ñnh có th gi li tc là trên mt ñt ban ñu ñào cp ri ñp. Khi mt ñt dc ngang 1:10 ~ 1:5 nên bóc sch lp vng c. Nn ñp sưn dc ñon dc ngang mt ñt ln hơn1:2, 5 bt buc phi kim toán tính n ñnh di ñng trưt tng mm yu dưi ñáy móng và men theo ñáy móng c khi nn ñp, h s an toàn n ñnh chng trưt không ñưc nh hơn 1, 25 nu không phi s dng ñiu kin ci thin ñáy móng hoc bin pháp chng trưt xây dng tưng chn. Bên da vào núi ca nn ñp sưn dc phi ñt rãnh thoát nưc và s dng bin pháp gia c chng thm. Khi ñáy móng có mch nưc ngm nh hưng ñn tính n ñnh ca nn ñp, nên s dng các bin pháp ngăn chn dn thoát nưc ra ngoài phm vi ñáy móng hoc ñáy nn ñp xây ñp bng vt liu chng thm nưc. Lp b mt móng là lp ñt ri rc, khi trng lưng riêng ca nó nh hơn giá tr quy ñnh, nu b dày lp ñt ri rc không ln hơn 0, 3m thì nên ñm nén cht b ngoài ñt ban ñu, nu b dày ñt ri ln hơn 0, 3m thì nên ñào lt lp ñt ri ri phân lp ñp tr li ñm nén hoc s dng các bin pháp gia c móng khác, ñ cht sau khi ñm nén phi tho mãn các yêu cu quy ñnh. Lp b mt móng là lp ñt mm yu, khi tr s nén xuyên tiêu chun N nh hơn 4 hoc chiu sâu ép tĩnh so vi lc cn xuyên Ps nh hơn 1MPa, nên căn c vào tính cht, ñ dày, hàm lưng nưc, ñ sâu tích nưc mt ñt ca tng ñt mm ñ s dng các bin pháp gia c móng như thoát nưc phơi khô, hót ñi thay ñt ñp bng vt liu ñp ñá, si, cui cát. 2. Kim toán n ñnh trưt nn ñp trên sưn dc, mt phá nt gy khúc. Nn ñp xây dng trên mt ñt có dc ngang ln hơn hoc bng 1:2, 5 thì gi là ñp trên sưn dc. Khi mt móng ca nn ñp trên sưn dc là mt dc ñơn thì kh năng di ñng trưt ca nn ñp s men theo mt dc dùng phương pháp mt trưt phng nghiêng ñ trc tip xác ñnh, lúc này góc nghiêng α ca mt trưt phng s bng góc dc i. Khi mt ñt dc mp mô nhưng phía dưi có lp cng nghiêng xung có th theo tình hình mt dc, phân mt b phn ca ñt mt dc thành thân nn ñp, kim toán tính n ñnh c khi ca nó khi xây dng nn ñp. Trong tính toán góc nghiêng ly ch tiêu tính toán ca ñt trên mt lp cng mà ch s c, ϕ ly ca tng cng. Khi mt ñt mp mô phía dưi không có tng cng hoc góc nghiêng mt tng cng rt nh thì theo mt trưt gy khúc hình thành mt dc ñ kim toán tính n ñnh ca ñáy nn ñp. Phương pháp mt phá nt gy khúc (hình 123). Mt trưt gy khúc ly khi ñt trên mt ñưng gy khúc phân thành ming, như vy khi kim toán, trưc tiên nên theo trng lưng Q i ca phn ming nn ñp trên ñon cn tính và theo góc dc αi ca các ñon, tính toán phân lc trng lưng Q i ca ming ñt, phân lc trưt xung T i = Q i.sin αi; phân lc pháp tuyn N i = Q i.cos αi. Do ñon dài l i, c i ca các ñon mt phá nt và giá tr ϕi có th tìm ñưc tính n ñnh ca mi phân ming nn ñp là: Nñs.51
48. T i - N itg ϕi – c i l i. (118) Hình 123 . Nn ñp trên sưn dc mt v nt ñưng gy khúc. ð nn ñp trong kim toán có h s n ñnh quy ñnh giá tr K, có th ly lc tgϕ i trưt xung T i tăng thêm thành K.T i, hoc ly tg ϕi và c i gim ñi K ln, tc là K c và i làm ch tiêu tính toán. K Theo lý thuyt cân bng cc hn, sau khi ly tính toán n ñnh ca nn ñp trên sưn dc là K, lc trưt xung và lc chng trưt ca khi ñt trên mt trưt gy khúc là cân bng. Do vy kim toán bt ñu t ñon ñnh dc là: KT 1 – ( N 1tg ϕ1 + c 1 l 1 ) = E 1 (119) Công thc (119) là ca mnh th nht, có tha ra lc trưt xung E 1 nên ly E1 làm lc chng ñ ca mnh th hai. Như vy trong mnh th hai, nên tính toán lc tác dng E 1 do ñon th nht truyn xung ñng thi tìm lc trưt ca nó hình thành trong ñon th hai và lc cn ma sát do phân lc pháp tuyn hình thành, tc là sau khi E 1cos( α1 α2) và E 1sin( α1 α2)tg ϕ2 nhp vào mnh th hai tr thành lc tác dng ca ñon th hai, tìm giá tr E 2 ñiu kin cân bng lc ñon th hai. Vy: E2 = KT 2 + E 1cos( α1 α2) – c 2l2 – [N 2 + E 1 sin( α1 α2)]tg ϕ2 (120) C làm như vy cho các mnh tip theo, ñ có ñưc ñiu kin cân bng lc ca ñon cui cùng E n ≤ 0, nn ñp n ñnh trên sưn dc, ngưc li là không n ñnh. Trong tính toán nu xut hin E i ≤ 0 thì ñon th i và các ñon ca khi ñt phía trưc là n ñnh nhưng nu ñon sau cùng vn không n ñnh thì chng t b phn dưi thân nn ñp vn có kh năng b phá hoi. Nu theo lc trưt xung E n tha ra các ñon sau cùng ñ xem xét x lý gia c móng thì công thc tính E n là: En = KT n + E n1cos( αn1 – αn) – c n l n – [N n + E n1 sin( αn1 – αn)]tg ϕn (121) Trong ñó: Nñs.52
49. En – lc ñy trưt ca mnh th n (kN/m). K – h s an toàn. αn – góc nghiêng mt trưt mnh th n. αn1 – góc nghiêng mt trưt mnh th n1. En1 – lc ñy trưt ca mnh th n1. En1cos( αn1 – αn) – phân lc ñy trưt ca mnh th n1, trên phương hưng mt trưt mnh th n. En1 sin( αn1 – αn) – lc ma sát do mnh th n1 sinh ra tác dng lên mt th n. cn – lc dính kt (kPa). ln – chiu dài mt trưt ming th n (m). Nu E n ≤ 0 không truyn xung ming sau ñó thì nn ñưng n ñnh, nu là s dương thì nn ñưng s b trưt, khi ñó phi dùng bin pháp ñ n ñnh nn ñưng như xây tưng chn. Kt hp hai phn có liên quan là lc trưt xung E n1 truyn dn, thì công thc (121) có th vit thành En = KT n – N n tg ϕn – c nln + E n1.Ψ (122) Trong ñó : Ψ h s truyn dn và Ψ xác ñnh Ψ = cos( αn1 αn) – sin( αn1 αn)tg ϕn (123) Phương pháp mt trưt gy khúc cũng có th dùng ñ kim toán tính n ñnh ca ta luy nn ñào và lc ñy dc trưt, khi kt qu tính toán E n > 0 có th xác ñnh ta luy nn ñào hoc dc trưt s mt n ñnh và ly E n làm căn c tính toán xây dng tưng chn. Ví d 12: Nn ñp trên sưn dc (hình 124) trng lưng, chiu cao mt trưt và góc nghiêng mt trưt ca mi mnh (bng 111), góc ma sát gia nn ñp và mt ñt t nhiên ϕ = 20 0, lc dính c = 4kPa, h s n ñnh K = 1, 15. Hãy kim toán tính n ñnh ca nn ñp. Gii: Tìm lc trưt xung tha ra ca mnh th 1 dùng công thc: Ei = KT i N i f + ΨEn1 c.l i Trong ñó: Ti = Q Ψ= cos( f = tg Nñs.53
50. ñp trên sưn dc này không n ñnh. ñnh. n không này dc sưn trên ñp 1.3.4. Tính ng sut thân và móng nn ñp ñp nn và sut thân ng móng Tính 1.3.4. tính ñưc ng sut thng ñng trong nn ñưng do các do ñưng nn ñngtrong thng ng ñưc sut tính ð ñưng. nn thân bn trng ti và trên tng cu kt c dng tác dưi hi ñàn dng bin sinh phát ñưc ch 3 3 2 1 4 4 Phân mnh Nñs.54 Nñs.54 Nhn xét: Lc trưt xung tha ra ca ming th 4 l 4 th ming ca ra tha xung trưt Lc xét: Nhn 1 sơ các theo hành tin th có ñó sut ng Victính yêu cht ñ ñt nén ñm phi ñưng nn công thi Khi ñp nn thân ñng thng sut ng Tính 1.3.4.1. E tính qu Kt . Sơ ñ hình nêm ñàn hi hi ñàn nêm hình ñ Sơ . 823.5 111 Bng 3337.9 1211.4 162.6 Q (kN/m) 14.5 20 45 33 α (ñ) n 0.250 0.342 0.707 0.545 Sin α 111) trong (bng Kim toán tính n tính Kimñnh dcnn toán ñng ñp Hình 124. Hình 0.968 0.939 0.707 0.839 Cos α 205.88 1141.56 856.45 88.62 T (kN/m) ñng. ñp dc nn Tính 236.76 1312.79 984.92 101.91 KT (kN/m) 797.15 3134.29 856.45 136.42 N (kN/m) xác ñnh ñ cht yêu cu, phi phi cu, yêu cht ñ ñnh xác ti trng ñó gây ra. gây ñó trng ti a ti trng ñoàn tu, ti trng ti tu, ñoàn trng ti a ñ sau: sau: ñ 290.16 1140.88 311.75 49.66 f.N (kN/m) à 428.38 kN/m. Vy nn nn Vy kN/m. 428.38 à cu, ñm bo nn ñưng ñưng nn bo ñm cu, 19.0 24.0 9.5 4.4 l (m) 76.0 96.0 38.0 17.6 d (N/m) 428.38 581.02 671.69 34.65 E (kN/m) 0.960 0.752 1.054 Ψ 557.78 505.11 36.52 ΨE (N/m)
51. Gi thit nn ñp là mt lăng th tam giác ñàn hi dài vô hn, trên ñnh tam giác có ti trng tp trung P 0 thay th cho ti trng ñoàn tu và trng lưng kt cu tng trên (hình 125). Hình 125. Sơ ñ hình nêm ñàn hi Theo lý thuyt ñàn hi, ng sut thng ñng ti mt ñim bt kỳ trong nn ñưng ñưc tính theo công thc sau:  2P Z 3  σ = − 0 × + γ .h (124)  2 2 2   2α + sin 2α ()Z + Y  Trong ñó: P0 = P ñ + P K (125) Vi P ñ và P K là ti trng ri ñu ca ñoàn tu và kt cu tng trên trên 1m dài nn ñưng (kN/m). ΣPTruc Pd = (kN/m) (126) Lcn ΣPTrc – tng ti trng các trc trong c ly cng nhc ca ñu máy. LCn – chiu dài c ly cng nhc. z; y – to ñ ñim tính toán. α góc nghiêng ca ta luy vi ñưng thng ñng. γ dung trng ca ñt ñp (kN/m 3) h – chiu cao thc t ca ct ñt nm trên ñim tính toán. 2. Sơ ñ bán không gian ñàn hi Hình 126. Sơ ñ bán không gian ñàn hi Nñs.55
52. Nn ñưng ñưc coi là mt bán không gian ñàn hi, gii hn bi mt phng qua mt nn ñưng và gi thit ngoài hai mái ta luy nn ñưng là không có ñt. Ti trng băng ch nht thay th cho ti trng ñoàn tu và ti trng kt cu tng trên. ng sut ti mt ñim bt kỳ trong thân nn ñưng ñưc tính theo công thc: σ = σñ + σK + σγ (127) Trong ñó: σñ ng sut do ti trng ñoàn tu gây ra. σK – ng sut do ti trng kt cu tng trên. σγ ng sut do ti trng bn thân nn ñưng. Theo lý thuyt ñàn hi, ng sut ti ñim M bt kỳ do băng ti hình ch nht gây ra (hình 127) ñưc tính theo công thc. P  1 1  σ = − β1 + sin 2β1 − β 2 − sin 2β 2 (128) ∏  2 2  Khi băng ti hình tam giác (hình 128), ta có: PZ  2 2  1 1  σ = − sin β1 − sin β 2 − tgβ 2  β1 + sin 2β1 − β 2 − sin 2β 2  ∏b   2 2  (129) Trong ñó: β1; β2 ( hình127 và 128), ly giá tr dương nu quay thun chiu kim ñng h (t ñưng thng ñng), ly giá tr âm khi quay theo chiu ngưc li. P – cưng ñ băng ti trng Hình 127. Sơ ñ tính ng sut khi Hình 128 . Sơ ñ tính ng sut khi ti trng ch nht. ti trng tam giác. Tính ng sut σñ theo công thc (128) thì cưng ñ ti trng p ñ ñưc tính như sau: ΣP 2 P = pd = (kN/m ) (130) lcnl Nñs.56
53. Các ký hiu như trong công thc (126), còn l là chiu dài tà vt. Nñs.57
54. ng sut σK tính theo công thc (128), trong ñó cưng ñ ti trng P= p K (kN/m 2), chiu rng băng ti kt cu tng trên có th ly bng chiu rng trung bình ca mt ct lp ñá ba lát, hoc ly bng chiu rng phân b hot ti l 0. 0 L0 = l + 2.h.tg45 = l + 2h. Vi l là chiu dài tà vt và h là chiu dày lp ñá ba lát. Tr s ca p K ñưc tính toán căn c vào loi tà vt, s tà vt trên 1 Km, loi ray, chiu dày ñá ba lát v.v., có th tham kho giá tr p K trong (bng 112) ca ñưng st Nga. ng sut do trng lưng bn thân σγ ñưc tính theo công thc: σγ = γ.h (131) Nu nn ñưng ñp bng nhiu lp ñt khác nhau thì: σγ = Σγi.h i (132) Vi γi và h i là dung trng và chiu dày ca mi lp ñt. 2 áp lc trung bình trên mt nn ñưng p K (kN/m ) (ðưng st Nga) Bng 112 ðc ñim kt cu tng trên ca ñưng Tà vt bê tông ct Các ch tiêu Tà vt g Tm bn bê tông thép P75 P65 P50 P75 P65 P50 P75 P65 P50 Trng lưng 72 5. 67 0. 62 0. 77 0. 71 5. 66 5. 88 0. 88 0. 87 5. trên 1m dài kt cu tng trên 72.5 67.0 62.0 77.0 71.5 66.5 88.0 88.0 87.5 (kN/m) Chiu rng .4 50 .4 35 .4 20 .4 50 .4 35 .4 20 .4 20 .4 20 .4 20 trung bình ca 4.90 4.70 4.90 4.90 4.70 4.40 4.20 4.20 4.20 lp ñá ba lát (m) áp lc trung bình ca ti 16 1. 15 4. 14 8. 17 1. 16 4. 15 8. 21 0. 21 0. 20 8. trng kt cu tng trên trên 14.9 14.1 14.0 15.9 15.1 15.1 21.0 21.0 21.0 mt nn ñưng (kN/m 2) Ghi chú: T s là giá tr tính cho 1 ñưng ca ñon ñưng ñôi. Mu s là giá tr dùng cho ñưng ñơn kh 1520mm. Nñs. 59
55. Sau khi nghiên cu, giáo sư XaKhunhian ch ra rng:sơ ñ bán không gian ñàn hi(126) hp lý hơn, sát vi kt qu ño ñưc bng thc nghim hơn sơ ñ hình nêm ñàn hi (125). Theo trc oz thì ng sut tính theo sơ ñ (126) ln hơn tính theo sơ ñ (125), còn ng sut mái ta luy tính theo sơ ñ (126) nh hơn tính theo sơ ñ (125). Kt qu tính σz (theo 2 sơ ñ bng 1.13) Bng 113 σz Z (m) Trên trc oz Trên mái ta luy Sơ ñ Sơ ñ bán không gian Sơ ñ nêm bán không gian Sơ ñ nêm 1.00 0.80 0.000 0.09 0.68 0.43 0.006 0.04 5.00 0.33 0.26 0.015 0.02 10.00 0.18 0.15 0.009 0.01 20.00 0.09 0.08 0.006 0.01 1.3.4.2. Tính ng sut thng ñng móng nn ñp ð tính mt cách gn ñúng ng sut σz ñim M bt kỳ trong móng nn ñp, ta xem móng nn ñp là mt bán không gian ñàn hi, ti trng tác dng lên móng là biu ñ phân b ng sut ñáy nn ñp. Khi tính toán, ch xét ñn tác dng ca ng sut thng ñng, b qua nh hưng ca ng sut ct ti mt tip xúc gia ñáy nn ñp và mt ñt móng. ð ñơn gin hoá tính toán, ta chia biu ñ ng sut (dng cong) tác dng lên móng thành các hình tam giác và ch nht (hình 129). Hình 129 . Sơ ñ tính ng sut móng nn ñp. Dùng lý thuyt dàn hi tính ng sut σz ti ñim M bt kỳ móng nn ñưng do các ti trng này gây ra theo công thc (128) và (129) ng sut thng ñng ti ñim M móng nn ñưng tính như sau: σ = Σσzi + σγ (133) Trong ñó: Nñs. 60
56. σzi – ng sut do tng ti trng ngoài gây ra. σγ – ng sut do lp ñt móng nm phía trên ñim M gây ra. Khi tính σγ phi căn c vào h s rng trưc khi ñp, theo ñưng cong nén thông thưng ca ñt móng. Trong thc t, ñ tin s dng, ngưi ta tính sn các toán ñ, các h s ñ tra bng, ng sut do các ti trng gây ra ñưc tính theo công thc: σ = – I.p (134) Trong ñó: p – cưng ñ băng ti trng tác dng (kN/m 2); I – h s tra bng (hoc ñ th OSTERBER ) (hình 521); z y I = f( ; ) vi b là chiu rng băng ti trng; y, z là to ñ ñim tính toán b b Bng tra I khi ti trng hình ch nht Bng 114 y/b 0 0.25 0.50 1.00 1.50 2.00 z/b 0.00 1.00 1.00 0.50 0.00 0.00 0.00 0.25 0.96 0.90 0.50 0.02 0.00 0.00 0.50 0.82 0.74 0.48 0.08 0.02 0.00 0.75 0.67 0.61 0.45 0.15 0.04 0.02 1.00 0.55 0.51 0.41 0.19 0.07 0.03 1.25 0.46 0.44 0.37 0.20 0.10 0.04 1.50 0.40 0.38 0.33 0.21 0.11 0.06 1.75 0.35 0.34 0.30 0.21 0.13 0.07 2.00 0.31 0.31 0.28 0.20 0.13 0.08 3.00 0.21 0.21 0.20 0.17 0.135 0.10 4.00 0.16 0.16 0.15 0.14 0.12 0.10 5.00 0.13 0.13 0.12 0.12 0.11 0.09 6.00 0.11 0.10 0.10 0.10 0.10 Bng tra I khi ti trng hình tam giác Bng 115 y/b 1.5 1.0 0.5 0.0 0.25 0.50 0.75 1.0 1.5 2.0 2.5 z/b 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.250 0.500 0.750 0.500 0.0 0.0 0.0 0.25 0.001 0.075 0.256 0.480 0.643 0.424 0.015 0.003 0.50 0.002 0.003 0.023 0.127 0.263 0.410 0.477 0.353 0.056 0.017 0.003 Nñs. 61
57. 0.75 0.006 0.016 0.042 0.153 0.248 0.335 0.361 0.293 0.108 0.024 0.009 1.00 0.014 0.025 0.061 0.159 0.223 0.275 0.279 0.241 0.129 0.045 0.013 1.50 0.020 0.048 0.096 0.145 0.178 0.200 0.202 0.185 0.124 0.062 0.041 2.00 0.033 0.061 0.092 0.127 0.146 0.155 0.163 0.153 0.108 0.069 0.050 3.00 0.050 0.064 0.080 0.096 0.103 0.104 0.108 0.104 0.090 0.071 0.050 4.00 0.051 0.060 0.067 0.075 0.078 0.085 0.082 0.075 0.073 0.060 0.047 5.00 0.047 0.052 0.057 0.059 0.062 0.063 0.063 0.065 0.061 0.051 0.049 6.00 0.041 0.041 0.050 0.051 0.052 0.053 0.053 0.053 0.050 0.050 0.045 1.3.5. Tính ñ cht thân nn ñp 1. Tính ñ cht yêu cu thân nn ñp Hình 130. ðưng cong nén lún ca ñt. Mun nn ñưng ch phát sinh bin dng ñàn hi thì phi tin hành ñm nén trong quá trình thi công. Khi ñm nén các ht ñt s sít li gn nhau hơn, th tích rng trong ñt gim ñi do khí và nưc trong l rng thoát ra ngoài, do ñó, vi mt V loi ñt, khi ñm càng cht thì h s rng ε = r càng gim và dung trng khô Vh Qh γ = càng tăng, vì th ε và γk thưng ñưc dùng ñ biu th ñ cht ca ñt trong k V quá trình ñm nén.Yêu cu ca ñm nén là nn ñưng phi ñt ti ñ cht yêu cu. ð xác ñnh ñ cht yêu cu ñó, ta nghiên cu ñưng cong nén lún ca ñt (hình 1 30). Nñs. 62
58. Gi s, sau khi ñp xong nn ñưng và ñt kt cu tng trên, ng sut ti ñim i bt kỳ trong nn ñưng là: σti = σγi + σKi (135) Trong ñó: σγi và σKi – ng sut do trng lưng bn thân ñt ñp và ng sut do ti trng kt cu tng trên gây ra ti ñim i ñ H s rng trên nhánh nén tương ng vi σti là ε ti Sau mi ln ñoàn tu chy qua, áp lc thay ñi t σti ñn σ0i s xut hin các nhánh nén và nhánh d ti mi (hình130) vi σ0i là tng ng sut ti ñim i: σ0i = σti + σñi (136) Trong ñó: σñi – ng sut do ti trng ñoàn tu gây ra. Sau vô s ln tác dng như vy, bin dng dư εi gim dn và cui cùng hai nhánh d ti và nhánh nén trùng nhau, khi ñó ch còn bin dng ñàn hi, ta ñưc ñưng cong nén lún trùng phc, nghĩa là ñt nn trng thái ñàn hi. Nu gi h s rng ban ñu ca ñưng cong nén lún trùng phc là ε0i thì khi xây dng, ta phi ñm nén cho ñn khi ñt ñn ñ cht bng ε0i mi ñm bo nn ñưng làm vic trong giai ñon ñàn hi. Ta thy rõ ràng rng ε0i ph thuc vào s ln ñt ti, ñ ln ca ti trng σ0i, phương pháp ñt ti và thi gian tác dng ca ti trng. Theo hình v (130) ta có: n d ε 0−i = ε t−i − Σ ε i (137) i=1 Trong ñó: n Σ ε i = ε1 + ε 2 + + ε n i=1 Qua phân tích thy rng: ε ε ε ε 2 ≈ 3 ≈ 4 ≈ ≈ n ≈ < 1 ε1 ε 2 ε 3 ε n−1 Rút ra ε2 = ε1 2 ε3 = ε2 = ε1 n1 εn = ε1 Do ñó: n 2 n1 Σ εi = (1 + + + + ). ε1 i=1 Nñs. 63
59. Trong ñó: 1 1 + + 2 + + n1 ≈ 1− Do ñó: n 1 Σ ε i = ε1 (138) i=1 1− 1 ðt = k gi là h s trùng phc 1− ε Ta có: n Σ ε i = kε .ε1 (139) i=1 Thay (139) vào (137) ta có: d ε 0−i = ε t−i − k.ε1 (140) Theo kt qu nghiên cu ca trưng ði hc Giao Thông ñưng st Matxcơ va thì = 0, 1 ÷ 0, 4. 0.1 0.2 0.3 0.4 kε 1.11 1.25 1.43 1.67 Ta thy rng: da vào ñưng cong nén lún trùng phc, ta có th tính ñưc h s ñ rng ban ñu ca nó ti mt ñim bt kỳ trong nn ñưng. Tuy nhiên, vic v ñưng cong ñó là rt khó khăn. Vì vy, ñ vic tính ε0i ñưc ñơn gin, ngưi ta thưng da vào ñưng cong nén lún thông thưng có xét ñn nh hưng ca ti trng ñng tác dng trùng lp. Do ti trng thí nghim σn ca ñưng cong nén lún thông thưng ln hơn σ0, vì vy phi chnh li ñưng cong nén ñ tính ε0i bng cách: ti ñim A trên nhánh nén (ng vi ti trng σ0), v ñưng d ti (ñưng nét ñt)song song vi nhánh d ca ñưng cong nén lún thông thưng (hình131). Nñs. 64
60. Hình 131 Theo hình v, tính mt cách gn ñúng ta có: ε1 = e ti e 0i Do ñó: ñ ε0i = ε ti – k ε (e ti e 0i) (141) Trong ñó: ñ c eti = εt i εt i ñ c e0i = ε0 i ε0 i (142) ñ c Vi εt i và εt i là h s rng trên nhánh nén và nhánh d ti, tương ng vi ti trng σti . ñ c ε0 i và ε0 i là h s rng trên nhánh nén và nhánh d ti, tương ng vi ti trng σ0i . Ta thy rõ rng: mun tính ε0i ta phi bit σti và σ0i. ð tính ñưc σti ta phi bit σγi, mun vy ta phi bit ñưc dung trng yêu y/c y/c cu γwi , mà γwi li là ñ cht yêu cu cn tìm, vì vy phi tính dò. Sau khi tính ñưc h s rng ban ñu ca ñưng cong nén trùng phc ε0i ta có y/c th tìm ñưc dung trng m yêu cu ti ñim ñang xét trong nn ñưng là γwi (còn gi là ñ cht yêu cu): y/c y/c γwi = γki (1+W) (143) Trong ñó: W ñ m ca ñt. y/c γki – dung trng khô yêu cu ti ñim i y / c γ h γ K −i = (144) 1 + ε 0−1 Trong ñó: γh – dung trng ht ca ñt 2. Ví d tính toán ñ cht ca nn ñp Tính ñ cht yêu cu ca nn ñưng ti các ñim O(0, 0); 1(0, 6); 2(0, 12); 3(0, 19). Cho bit, chiu cao nn ñp H = 19m, ñt ñp là loi sét pha cát có dung trng 3 ht γh = 27, 1kN/m , ñ m W = 17%, ñưng cong nén lún ca ñt ñp (hình132), h s trùng phc k ε = 1, 28. Ray P50, tà vt bê tông ct thép dài 2, 5m, chiu dày ñá ba lát h = 35cm, cưng 2 ñ ti trng kt cu tng trên là 12 kN/m . ðu máy ðiêzen D18E có P ñ = 140 kN/trc, c ly cng nhc L cn = 3, 3m. Nñs. 65
61. Ni dung tính toán: a. Sơ ñ tính toán Gi thit ti trng ñoàn tu là băng ti hình ch nht có cưng ñ là p ñ tác dng trên chiu dài tà vt l = 2, 5m. Trong ñó: ΣPTruc 140 × 3 2 pd = = = 50,91kN / m lcn .l 3,3 × 5,2 Hình 132. ðưng cong nén lún ca ñt ñp. 2 Băng ti trng kt cu tng trên có cưng ñ p k = 12 kN/m , chiu rng phân b ca p k là l 0 = l + 2h = 2, 5 ×2×0, 35 = 3, 20m Sơ ñ tính toán như (hình 133). b. Tính ñ cht yêu cu ti ñim O(00) 2 ng sut tĩnh σt0 = σγ0 + σk0 = 0 + 12 = 12 kN/m . Tng ng sut ti ñim O là: 2 σ00 = σd0 + σt0 = 50, 91 + 12 = 62, 91 kN/m . Theo ñưng cong nén lún: 2 ñ c ng vi σt0 = 12 kN/m ta ñưc εt o = 0, 80; εt o = 0, 695. 2 ñ c ng vơi σ00 = 62.91 kN/m ta ñưc ε0 o = 0, 760; ε0 0 = 0, 688. ñ c et0 = εt o εt o = 0, 80 0, 695 = 0, 105. Nñs. 66
62. ñ c e 00 = ε0 o ε0 o = 0, 760 – 0, 688 = 0, 072. Hình 133 . Sơ ñ tính toán ñ cht thân nn ñp Theo công thc (141) ta có: ñ ε00 = εt o k ε (e t0 – e 00) = 0, 800 – 1, 28(0, 105 – 0, 072) = 0, 758. Theo công thc (143), dung trng khô yêu cu ti ñim O là: y / c γ h 27 1. 3 γ K −0 = = = 15.41 kN/m . 1+ ε 0−0 .1 758 ð cht yêu cu ti ñim O là: y/c y/c 3 γw0 = γk0 (1+W) = 15, 41 × 1, 17 = 18, 03 kN/m . c. Tính ñ cht yêu cu ti ñim 1(0, 6). ð xác ñnh ε01 ta cn tính σt1 = σγ1 + σk1 và σ01 = σt1 + σñ1. Tính σγ1: Ta bit rng càng xung sâu thì dung trng ñt càng tăng, tuy ch tăng rt ít nhưng là tr s chưa bit. Bi vy ta gi ñnh lưng tăng là 0, 3 kN/m 3, dung trng gi ñnh ti ñim 1 là γ1 vi: y/c 3 γ1 = γw0 + 0, 3 = 18, 03 + 0, 3 = 18, 33 kN/m . γ y / c + γ 18,03 +18,33 σ = ω −0 1 .h = × 6 = 109,08kN/m 2. γ −1 2 1 2 σ K −1 = I K pK 2  y z  Vi p K = 12kN/m và I K = f  ;   b b  y z 6 Ta có: y = 0; z = 6m; b = l 0 = 3, 20m ta có = ;0 va = = ,1875 b b 2,3 theo bng (114) ta ñưc I k = 0, 33. 2 Vy σk1 = 0, 33 × 12 = 3, 96 kN/m . Nñs. 67
63. ng sut tĩnh ti ñim 1 là: 2 σt1 = σγ1 + σk1 = 109, 08 + 3, 96 = 113, 04 kN/m . ng sut do ti trng ñng gây ra ti ñim 1 là: σñ1 = I ñ p ñ. 2 Ta có: p ñ = 50, 91 kN/m ; chiu rng băng ti trng ñng b = 2, 5m.  y z  y z 6 I d = f  ;  vi = ;0 = = 4,2 .  b b  b b 5,2 Theo bng (114) ñưc I ñ = 0, 27. 2 Vy σñ1 = 0, 27 × 50, 91 = 13, 75 kN/m . ng sut ti ñim 1 là: 2 σ01 = σt1 + σñ1 = 113, 04 + 13, 75 = 126, 79 kN/m . Theo ñưng cong nén lún (hình132) ta có: ñ c ng vi σt1 = 113, 04 ta ñưc εt 1 = 0, 734 và εt 1 = 0, 678. ñ c ng vi σ01 = 126, 79 ta ñưc ε0 1 = 0, 730 và ε0 1 = 0, 676. Theo công thc (1 42) ta có: et1 = 0, 734 – 0, 678 = 0, 056. e01 = 0, 730 – 0, 676 = 0, 054. Theo công thc (141) ta có: ε01 = 0, 732 – 1, 28(0, 056 – 0, 054) = 0, 729. Dung trng khô yêu cu ti ñim 1 là: 27 1, γ y / c = = 15,67 kN/m 3. K −1 ,1 729 Dung trng m yêu cu ti ñim 1 là: y/c y/c 3 γwi = γki (1+W) = 15, 67 × 1, 17 = 18, 33 kN/m . y/c 3 3 Kt qu tính ra γw1 = 18, 33 kN/m bng tr s gi ñnh γ1 = 18, 33 kN/m . y/c 3 ; 2 Như vy ñt yêu cu, ta dùng γw1 = 18, 33 kN/m σγ1 = 109, 08 kN/m ; σk1 = 3, 2 2 96 kN/m ; σñ1 = 13, 75 kN/m . d. Tính ñ cht yêu cu ti ñim 2(0, 12): ð xác ñnh ε02, ta cn tính σt2 = σγ2 + σk2 và σ02 = σt2 + σñ2. 2 Tính σγ2: Ta gi ñnh dung trng ti ñim 2 là γ2 tăng lên 0, 2 kN/m so vi dung trng ti ñim 1: y/c 3 γ2 = γw 1 + 0, 2 = 18, 33 + 0, 2 = 18, 53 kN/m . Nñs. 68