Bài giảng Thiết kế đường - Phần 2: Thiết kế nền đường và các công trình trên đường - Th.S Võ Hồng Lâm

Bài giảng Thiết kế đường - Phần 2: Thiết kế nền đường và các công trình trên đường cung cấp cho người học những kiến thức như: Thiết kế nền đường thông thường; Thiết kế và tính toán ổn định nền đường đắp trên đất yếu;Các công trình chống đỡ nền đường
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thiết kế đường - Phần 2: Thiết kế nền đường và các công trình trên đường - Th.S Võ Hồng LâmTh.S Võ Hồng Lâm Thiết Kế Nền Đường và Các Công Trình Trên Đường PHẦN II THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN ĐƯỜNG -1-Th.S Võ Hồng Lâm Thiết Kế Nền Đường và Các Công Trình Trên Đường -2-Th.S Võ Hồng Lâm Thiết Kế Nền Đường và Các Công Trình Trên ĐườngCHƯƠNG 1THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG THÔNG THƯỜNG1.1 NHỮNG YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI NỀN ĐƯỜNG - CHIỀU SÂUHOẠT ĐỘNG CỦA ĐẤT NỀN ĐƯỜNG1.1.1 Những yêu cầu chung đối với nền đường Nền đường ô tô là một công trình bằng đất (đá) có tác dụng: - Khắc phục địa hình thiên nhiên nhằm tạo nên một dải đất đủ rộng dọctheo tuyến đường có các tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc, trắc ngang đáp ứng đượcđiều kiện chạy xe an toàn, êm thuận và kinh tế. - Làm cơ sở cho áo đường: lớp phía trên của nền đường cùng với áo đườngchịu tác dụng của tải trọng xe cộ và của các nhân tố thiên nhiên do đó có ảnhhưởng rất lớn đến cường độ và tình trạng khai thác của cả công trình đường.Để đảm bảo các yêu cầu nói trên, khi thiết kế và xây dựng nền đường cần phải đápứng được các yêu cầu sau đây: 1. Nền đường phải đảm bảo luôn ổn định toàn khối, nghĩa là kích thước hìnhhọc và hình dạng của nền đường không bị phá hoại hoặc biến dạng gây bất lợi choviệc thông xe. Hình 1.1 Các hiện tượng nền đường mất ổn định toàn khối. a) Trượt ta luy đắp; b) Trượt nền đường đắp trên sườn dốc; c) Lún sụt trên đất yếu d) Trượt trồi trên đất yếu. e) Sụt lở ta luy đào; f) Trượt ta luy đào Các hiện tượng mất ổn định toàn khối đối với nền đường thường là: trượt lởmái ta luy nền đường đào hoặc đắp, trượt nền đường đắp trên sườn dốc, trượt trồivà lún nền đất đắp trên đất yếu,… (Hình 1.1). 2. Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhất định, tức là đủ độ bền khichịu cắt trượt và không được biến dạng quá nhiều (hay không được tích luỹ biếndạng) dưới tác dụng của tải trọng bánh xe. -3-Th.S Võ Hồng Lâm Thiết Kế Nền Đường và Các Công Trình Trên Đường 3. Nền đường phải luôn đảm bảo ổn định về mặt cường độ, nghĩa là cường độcủa nền đường không được thay đổi theo thời gian, theo điều kiện khí hậu, thời tiếtmột cách bất lợi. Nền đường thường bị phá hoại do các nguyên nhân sau đây: - Sự phá hoại của thiên nhiên như mưa làm tích nước hai bên đường, làm giảmcường độ của đất nền đường, gây sạt lở mái dốc ta luy. - Điều kiện địa chất thủy văn tại chỗ không tốt về cấu tạo tầng lớp và mức độphong hoá đất đá, đặc biệt là sự phá hoại của nước ngầm (nước ngầm chảy lôi theođất gây hiện tượng xói ngầm và giảm cường độ của đất). - Do tác dụng của tải trọng xe chạy. - Do tác dụng của tải trọng bản thân nền đường khi nền đường đắp quá caohoặc đào quá sâu, ta luy quá dốc thường hay bị sạt lở. - Do thi công không đảm bảo chất lượng: đắp không đúng quy cách, loại đấtđắp, lu lèn không chặt,… Trong số các nguyên nhân nói trên, tác dụng phá hoại của nước đối với nềnđường là chủ yếu nhất (gồm nước mặt, nước ngầm và cả hơi nước).1.1.2 Chiều sâu hoạt động của đất nền đường Cường độ và độ ổn định của nền đường chủ yếu là do các lớp đất tầng trênquyết định, như vậy cần phải xác định chiều sâu hoạt động của tải trọng. Hình 1.2 Sơ đồ xác định chiều sâu khu vực tác dụng của nền đường Chiều sâu hoạt động của đất nền đường hay phạm vi hoạt động của đất nềnđường là khu vực chịu tác dụng của tải trọng động (tải trọng xe cộ đi trên đườngtruyền xuống). Phạm vi này được xác định bằng chiều sâu za ở hình 1.2.Trên hình vẽ, ứng suất tại mỗi điểm trong đất do trọng lượng bản thân nền đắp gâynên là: (xét trường hợp đất đồng nhất) sg= g.z g - dung trọng của đất đắp (t/m3); z – chiều sâu tính ứng suất, m. Ứng suất thẳng đứng do tải trọng động của bánh xe P gây ra sẽ phân bố tắt dầntheo chiều sâu theo công thức của Bussinet: -4-Th.S Võ Hồng Lâm Thiết Kế Nền Đường và Các Công Trình Trên Đường sz =k.P/z2 3 1k – hệ số Bussinet k = × ( Điểm nằm trên trục Z thì r =0 và k≈0,5) 2p 5 é ærö 2 ù 2 ê1 + ç ÷ ú êë è Z ø úû Giả thiết khi sg= nsz là có thể bỏ qua ảnh hưởng của tải trọng động thì ta cóthể xác định được chiều sâu za của khu vực tác dụng theo quan hệ: sg= nsz Þ Thường giả thiết n = 5 – 10 và với các tải trọng bánh xe thông thường sẽ tínhđược za = 0,9 – ...