Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -*** - TRỊNH MINH ĐỨC ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA XE TẢI TRỌNG NẶNG TRÊN QUỐC LỘ (ĐOẠN KM1926 – KM1929, TỈNH LONG AN) ĐẾN TUỔI THỌ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thành Phố Hồ Chí Minh – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -*** - TRỊNH MINH ĐỨC ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA XE TẢI TRỌNG NẶNG TRÊN QUỐC LỘ (ĐOẠN KM1926 – KM1929, TỈNH LONG AN) ĐẾN TUỔI THỌ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG MÃ SỐ: 60.58.02.05.01 CHUYÊN SÂU: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Thành Phố Hồ Chí Minh – 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu thực Các số liệu kết nêu luận văn chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu mình! TP Hồ Chí Minh, ngày tháng Tác giả Trịnh Minh Đức năm 2017 ii LỜI CẢM ƠN Ngay từ bắt đầu đề tài này, q trình triển khai đề tài hồn thành đề tài mình, tác giả nhận nhiều hỗ trợ, quan tâm, giúp đỡ thầy cô hướng dẫn, nhà khoa học, bạn đồng nghiệp quan liên quan Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu Nhà trường, Phịng Tổ chức – Hành chính, Phòng ban Nhà trường, Phòng đào tạo – Trường Đại học Giao thông Vận tải – Phân hiệu TP Hồ Chí Minh giúp đỡ tác giả trình học tập, nghiên cứu tiến hành đề tài Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Hùng – Phó Hiệu trưởng trường Đại học Giao thông vận tải, thầy hướng dẫn tận tình, hỗ trợ giúp đỡ tác giả với bầu nhiệt huyết suốt trình nghiên cứu hoàn thành đề tài Đề tài thể góc nhìn tác giả vấn đề nghiên cứu, tác giả chân thành cảm ơn tiếp thu nghiêm túc ý kiến đóng góp nhà khoa học, bạn đồng nghiệp để hoàn thành đề tài; tác giả mong muốn đem kết luận, kiến nghị đề tài vào ứng dụng thực tế ngành giao thông vận tải Một lần em xin chân thành cảm ơn! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH VẼ .vii MỞ ĐẦU 12 CHƯƠNG 1: ĐẶC TRƯNG KHAI THÁC CỦA QUỐC LỘ (ĐOẠN KM1926 – KM1929, TỈNH LONG AN) 15 1.1 Đặc trưng kinh tế - xã hội tỉnh Long An 15 1.1.1 Vi trí địa lý: 15 1.1.2 Kinh tế: 15 1.1.3 Giao thông: 16 1.1.4 Định hướng phát triển công nghiệp: 16 1.2 Định hướng quy hoạch mạng lưới giao thông đường tỉnh Long An đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 17 1.3 Hiện trạng tình hình giao thơng quốc lộ 18 1.3.1 Hiêṇ tra ̣ng Quốc lộ (Đoạn Km1926 –Km1929 tỉnh Long An) 18 1.3.2 Lưu lượng xe theo hai chiều chạy từ TP.HCM – TP 20 1.4 Tình hình an tồn giao thông hư hỏng mặt đường Quốc lộ 1: 38 1.4.1 Tình hình an tồn giao thơng Quốc lộ 1: 39 1.4.2 Tình trạng hư hỏng mặt đường Quốc lộ 1: 41 CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA XE TẢI TRỌNG NẶNG ĐỐI VỚI TUỔI THỌ CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 44 2.1 Phân loại tải trọng xe: 44 2.1.1 Phân loại tải trọng theo tiêu chuẩn Việt Nam: 44 2.1.2 Phân loại tải trọng theo tiêu chuẩn CHLB Nga:: 45 2.2 Quy luật phân bố xe nặng theo xe chạy: 46 2.2.1 Thực nghiệm quan sát Quốc lộ (Đoạn Km1926- Km1929): 46 2.2.2 Quy luật phân bố xe nặng 46 iv 2.2.3 Hệ số phân phối giao thông xe: 50 2.3 Xác định hệ số phân phối trục xe thực tế Quốc lộ 1: 57 2.3.1 Hệ số phân phối trục xe ngày thường: 59 2.3.2 Hệ số phân phối trục xe ngày nghỉ: 64 2.4 Ảnh hưởng xe tải nặng đến tuổi thọ kết cấu áo đường mềm: 69 2.4.1 Ảnh hưởng xe nhiều trục, nhiều bánh đến tuổi thọ kết cấu áo đường: 72 2.4.2 Đánh giá ảnh hưởng xe tải nặng đến tuổi thọ kết cấu áo đường mềm Quốc lộ 1:: 73 2.4.2.1 Ảnh hưởng công tác khảo sát, xử lý số liệu đến tuổi thọ kết cấu áo đường mềm 73 2.4.2.2 Ảnh hưởng lưu lượng xe nặng đến tuổi thọ kết cấu áo đường mềm Quốc lộ 73 2.4.3 Tính tốn tuổi thọ kết cấu áo đường dự báo năm 2023: 74 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƯỞNG CỦA XE TẢI TRỌNG NẶNG ĐỐI VỚI TUỔI THỌ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 79 3.1 Các giải pháp khai thác, quản lý xe 79 3.1.1 Phân tích ngun nhân tình trạng xe chở q tải: 79 3.1.2 Các giải pháp nhằm quản lý xe tải: 80 3.2 Giải pháp tổ chức giao thông 84 3.2.1 Phân luồng giao thông 84 3.2.2 Ứng dụng biển báo động 91 3.3 Giải pháp cấu tạo kết cấu áo đường phù hợp 93 3.3.1 Tính tốn kết cấu mặt đường tuyến theo số trục xe tiêu chuẩn 93 3.3.2 So sánh kết cấu áo đường kết cấu áo đường hữu 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số liệu đếm xe ngày 30/6/2017 21 Bảng 1.2 Lưu lượng xe từ 06h – 18h hướng từ TP Hồ Chí Minh – TP Tân An 23 Bảng 1.3 Lưu lượng xe theo vào cao điểm hướng từ TP Hồ Chí Minh – TP Tân An 24 Bảng 1.4 Lưu lượng xe từ 06h – 18h hướng từ TP Tân An - TP Hồ Chí Minh 26 Bảng 1.5 Lưu lượng xe theo vào cao điểm hướng từ TP Tân An - TP Hồ Chí Minh 27 Bảng 1.6 Số liệu đếm xe ngày 02/7/2017 30 Bảng 1.7 Lưu lượng xe từ 06h – 18h hướng từ TP Hồ Chí Minh – TP Tân An 32 Bảng 1.8 Lưu lượng xe theo vào cao điểm hướng từ TP Hồ Chí Minh – TP Tân An 33 Bảng 1.9 lưu lượng xe từ 06h – 18h hướng từ TP Tân An - TP Hồ Chí Minh 35 Bảng 1.10 Lưu lượng xe theo vào cao điểm hướng từ TP Tân An – 36 Bảng 2.1 Lưu lượng xe theo hướng từ TP Hồ Chí Minh – TP Tân An chiều ngược lại ngày thường 46 Bảng 2.2 Lưu lượng xe theo hướng từ TP Hồ Chí Minh – TP Tân An chiều ngược lại ngày nghỉ 48 Bảng 2.3 Hệ số phân phối giao thông theo hướng từ 52 TP HCM – TP Tân An ngày thường 52 Bảng 2.4 Hệ số phân phối giao thông theo hướng từ TP Tân An - TP.HCM ngày thường 52 Bảng 2.5 Hệ số phân phối giao thông theo hướng từ TP.HCM - TP Tân An - ngày nghỉ 52 Bảng 2.6 Hệ số phân phối giao thông theo hướng từ TP Tân An- TP HCM ngày nghỉ 55 Bảng 2.7 Tải trọng trục xe tiêu chuẩn tích lũy xe (ngày 30/6/2017) 59 Bảng 2.8 Hệ số phân phối trục giao thông xe (ngày 30/6/2017) 62 vi Bảng 2.9 Tải trọng trục xe tiêu chuẩn tích lũy xe (ngày 02/7/2017) 64 Bảng 2.10 Hệ số phân phối trục giao thông xe (ngày 02/7/2017) 67 Bảng 2.11 So sánh lưu lượng xe dự báo năm thiết kế 2017 lưu lượng xe khảo sát thực tế năm 2017 71 Bảng 2.12 Dự báo lưu lượng xe tương lai năm 2023 76 Bảng 3.1 Lưu lượng xe hệ số phân phối giao thông hướng TP HCM – TP Tân An 83 Bảng 3.2 Lưu lượng xe hệ số phân phối giao thông hướng TP Tân An - TP HCM 84 Bảng 3.3 Số tải trọng trục xe tiêu chuẩn tích lũy Quốc lộ 85 Bảng 3.4 Hệ số phân phối trục giao thông hướng đường Quốc lộ 86 Bảng 3.5 So sánh tiêu lún sau tổ chức giao thông mới: 88 Bảng 3.6 So sánh hư hỏng kết cấu áo đường theo thời gian 91 Tổng hợp giá trị tải trọng tục tích lũy trường hợp 95 Bảng 3.7 Kết cấu áo đường cho tuyến đường theo tiêu chuẩn 22TCN 211-06 95 Bảng 3.8 So sánh hư hỏng kết cấu áo đường với kết cấu áo 98 đường hữu 98 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự phát triển không gian đô thị mối quan hệ vận tải 17 Hình 1.2 Phân chia xe đoạn Km1926 – Km1929 tỉnh Long An 19 Hình 1.3 Mặt cắt ngang điển hình đoạn Km1926 – Km1929 tỉnh Long An 19 Hình 1.4: Mặt cắt ngang thực tế Quốc lộ (đoạn Km1926 – Km1929), tỉnh Long An 20 Hình 1.5: kết cấu áo đường mặt đường hữu 20 Hình 1.6: Biểu đồ lưu lượng xe hai chiều Quốc lộ (đoạn Km1926 – Km1929) 21 Hình 1.7.: Biểu đồ lưu lượng xe hai chiều Quốc lộ (đoạn Km1926 – Km1929) 21 Hình 1.8: Biểu đồ lưu lượng thành phần dịng xe hướng TP Hồ Chí Minh – TP Tân An 22 Hình 1.9: Biểu đồ lưu lượng thành phần dịng xe hướng TP Tân An – TP Hồ Chí Minh 22 Hình 1.10: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe cao điểm hướng TP Hồ Chí Minh – TP Tân An 24 Hình 1.11: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm (06h07h) 25 Hình 1.12: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm (06h07h) 25 Hình 1.13: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm (09h10h) 25 Hình 1.14: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dịng xe số vào cao điểm (09h10h) 26 Hình 1.15: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe cao điểm hướng TP Tân An - TP Hồ Chí Minh 27 viii Hình 1.16: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm (08h09h) 28 Hình 1.17: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm (08h09h) 28 Hình 1.18: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm (17h18h) 29 Hình 1.19: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dịng xe số vào cao điểm (17h18h) 29 Hình 1.20: Biểu đồ lưu lượng xe hai chiều Quốc lộ (đoạn Km1926 – Km1929) 30 Hình 1.21: Biểu đồ lưu lượng xe hai chiều Quốc lộ (đoạn Km1926 – Km1929) 31 Hình 1.22: Biểu đồ lưu lượng thành phần dịng xe hướng TP Hồ Chí Minh – TP Tân An 31 Hình 1.23: Biểu đồ lưu lượng thành phần dòng xe hướng TP Tân An – TP Hồ Chí Minh 31 Hình 1.24: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dịng xe cao điểm hướng TP Hồ Chí Minh – TP Tân An 33 Hình 1.25: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm (08h09h) 34 Hình 1.26: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm (08h09h) 34 Hình 1.27: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm (17h18h) 35 Hình 1.28: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe số vào cao điểm(17h18h) 35 Hinh 1.29: Biểu đồ tỷ lệ thành phần dòng xe cao điểm hướng TP Tân An - TP Hồ Chí Minh 36 89 Lún móng (cm) 2,93 2,11 выявлению и Lún mặt (cm) 3,24 2,91 устранению колей Lún hao mòn (cm) 1,56 1,50 на нежестких Lún tổng (cm) 12,46 8,48 дорожных одеждах 0.072 0.034 1.49 0.85 Khả chịu cắt trượt Khả chịu kéo uốn 22TCN 211-06 Theo kết khảo sát thực tế mục 2.3.1 – Chương II, hệ số phân phối trục giao thông xe số chiếm từ 0,4 – 0,61 cao hệ số phân phối trục giao thông theo tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 dành cho xe với f=0,35 nhiều Sự phân bố trục xe không đều, tải trọng trục xe tập trung xe số nhiều dẫn đến kết cấu áo đường hư hỏng xuất hằn lún vệt bánh xe làm giảm tuổi thọ kết cấu áo đường kết thực tế khảo sát trường Để khắc phục tình trạng tải trọng trục xe phân bố không như kéo dài tuổi thọ kết cấu áo đường Ta giả sử phân bố tổ chức giao thông lại xe mục 3.3.1.a kết đạt hệ số phân phối trục giao thông xấp xỉ f=0,35 quy định tiêu chuẩn 22 TCN 21106, tiêu kéo uốn trượt kết cấu mặt đường tăng lên đáng kể khắc phục đáng kể ảnh hưởng quy luật phân phối giao thông đến xe chạy Từ kết tính lún kết cấu trên, ta nhận thấy hư hỏng lún tập trung chủ yếu kết cấu mặt đường bê tông nhựa Với kết cấu hữu, độ lún 3,24 cm sau tổ chức lại giao thông độ lún giảm xuống 2,91 cm giảm gấp 1,12 lần Lưu lượng xe container chuyển qua xe số giảm tải trọng trục xe tích lũy cho xe số lớn, qua tăng tốc độ di chuyển dòng xe giảm thời gian tác dụng bánh xe chạy lên mặt đường góp phần làm giảm hư hỏng vệt lún hằn bánh xe kéo dài tuổi thọ kết cấu áo đường Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng tốc độ xe chạy đến độ lún vệt bánh xe mặt đường bê tông nhựa nghiên cứu báo [9] “Đánh giá ảnh hưởng tốc độ xe chạy đến độ lún vệt bánh xe mặt 90 đường bê tông nhựa” PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, Tạp chí Giao thơng vận tải phát hành năm 2015 3.2.2 Ứng dụng biển báo động: Trên tuyến đường phạm vi nghiên cứu điều chỉnh lại biển báo phân xe chạy nhiên số trục xe tiêu chuẩn tích lũy mức độ phục vụ theo xe tuyến có chênh lệch lớn Vì đề xuất thay biển báo tĩnh biển báo điện tử kết hợp với lắp đặt camera giám sát Với việc lắp camera giám sát tuyến đường cập nhật thơng tin tình hình giao thơng 24/24h, từ chuyển trung tâm điểu chỉnh tính tốn phân phối lại lưu lượng xe vào thời điểm thông qua biển báo điện tử, nhằm mục đích điều chỉnh số trục xe tiêu chuẩn tích lũy mức độ phục vụ theo xe tuyến ngang Việc điều chỉnh lưu lượng xe theo giúp tận dụng tối đa mức độ phục vụ xe số trục xe tiêu chuẩn tích lũy ngang nâng cao tuổi thọ kết cấu áo đường số trục xe tiêu chuẩn tích lũy lớn làm giảm tuổi thọ kết cấu áo đường xe cịn lại với loại kết cấu lại không tận dụng khả chịu lực Trên tuyến nghiên cứu lưu lượng xe tải 11h-12h 15h-16h lớn Lưu lượng xe lớn vào thời gian trưa (nhiệt độ mặt đường lớn) gây ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ kết cấu mặt đường Vì cần có biển báo giám sát tải trọng trục tích lũy điều tiết lại lưu lượng xe mục đích tránh tình trạng xe tập trung vào khoảng thời gian lớn khoảng 11h-12h Bê tơng nhựa loại vật liệu có tính đàn hồi – chậm – nhớt – dẻo, nên mặt đường nhựa có tượng hằn lún vệt bánh xe phát triển nhanh mạnh khi: dòng xe có lưu lượng lớn, tải trọng nặng, tác dụng thời gian dài nhiệt độ mặt đường cao Chính cần áp dụng giao thơng thơng minh (biển báo tín hiệu điện tư camera giám sát) nhằm hạn chế ảnh hưởng dòng xe tới kết cấu mặt đường mức thấp nhằm kéo dài tuổi thọ kết cấu áo đường Để tính tốn dự báo ảnh hưởng tải trọng trục tới tuổi thọ kết cấu áo đường (đánh giá ảnh hưởng dòng xe tới kết cấu áo đường thời điểm 11h-12h 21h-24h ngày), ứng dụng phần mềm 3D-Move [18] tính tốn 91 - Trường hợp 1: Nếu lượng trục xe lớn vào khoảng thời gian 11h – 12h (nhiệt độ mặt đường khoảng 60oC) - Trường hợp 2: Nếu lượng trục xe lớn vào khoảng thời gian 21h – 24h (nhiệt độ mặt đường khoảng 25oC) Kết dự báo lún nứt lớp kết cấu mặt đường với phần mềm 3D-Move [18] Bảng 3.6 So sánh hư hỏng kết cấu áo đường theo thời gian Lớp kết cấu áo đường Trị số giới hạn Thời gian từ Thời gian từ 11h-12h 21h-24h Nứt mặt (m/km) 379 744,57 186,51 Lún mặt (mm) 25 47,92 10,88 7,62 2,2 2,07 Lún móng (mm) Nhận xét: Kết xử lý số liệu phần mềm 3D-Move [18] cho thấy thời điểm từ 11h – 12h nhiệt độ mặt đường cao (60oC) làm giảm cường độ modun đàn hồi kết cấu áo đường bê tơng nhựa tính chất bê tơng nhựa loại vật liệu có tính đàn hồi – chậm – nhớt – dẻo nên chịu tác dụng tải trọng trục tập trung lớn kéo dài liên tục làm kết cấu áo đường hư hỏng hằn lún đến 47,52 mm dự báo hư hỏng nứt mặt đường đến 744,57 m/km Trong thời điểm từ 21h – 24h, nhiệt độ mặt đường thấp (25oC) Qua kết tính tốn phần mềm 3D-Move [14] dự báo kết cấu mặt đường bê tông nhựa lún 10,88 mm giảm đến 4,37 lần so với đường khai thác thời điểm từ 11h – 12h dự báo hư hỏng nứt mặt đường 186,51 m/km giảm đến 3,99 lần Việc điều chỉnh thời gian khai thác nhằm hạn chế loại xe tải trọng nặng hoạt động vào khoảng thời gian bất lợi kết cấu mặt đường bê tông nhựa cụ thể vào khoảng thời gian từ 11h – 12h nhiệt độ mặt đường nóng ngày, qua giúp cải thiện kéo dài tuổi thọ kết cấu áo đường tổ chức khai thác giao thông tốt 92 3.3 Giải pháp cấu tạo kết cấu áo đường phù hợp 3.3.1 Tính tốn kết cấu mặt đường tuyến theo số trục xe tiêu chuẩn: Sau khảo sát, có số liệu lưu lượng xe trên xe riêng biệt đoạn tuyến nghiên cứu, ta sử dụng số liệu thu việc tính toán kết cấu mặt đường đoạn tuyến nghiên cứu Thực tế theo quy luật phân phối phương tiện giao thơng phân tích lưu lượng xe theo hai chiều xe chạy khác nhau, phân phối giao thông theo khác khác Trong quy trình chưa quy định cụ thể việc sử dụng giá trị lưu lượng xe thống kê làm giá trị để dùng thiết kế mặt đường: là lưu lượng xe cao điểm thống kê chiều lớn nhất, lưu lượng xe cao điểm thống kê lớn theo hai chiều xe chạy Qua ví dụ tính tốn nhận rõ khác kết cấu mặt đường với các sử dụng giá trị lưu lượng xe thống kê mà cụ thể số trục xe tiêu chuẩn cao điểm khác nhau: Hình Biểu đồ số trục xe tiêu chuẩn theo Quốc lộ Qua số liệu số trục xe tiêu chuẩn ta có: - Số trục xe tiêu chuẩn N cao điểm lớn theo chiều từ TP.HCM – TP Tân An: N1 = 243 (trục xe quy đổi/giờ) 93 - Số trục xe tiêu chuẩn N cao điểm lớn theo chiều từ TP Tân An TP.HCM: N2 = 291 (trục xe quy đổi/giờ) - Số trục xe tiêu chuẩn N cao điểm hai chiều xe chạy lớn (lớn theo tổng thông thường) Quốc lộ 1: N3 = 504 (trục xe quy đổi/giờ) - Số trục xe tiêu chuẩn N cao điểm hai chiều xe chạy lớn (tính trường hợp lớn theo hai chiều xe chạy) Quốc lộ 1: N4 = 243 + 291 = 534 (trục xe quy đổi/giờ) Với số liệu số trục xe tiêu chuẩn ta tính kết cấu áo đường tương ứng sau: *) Kết cấu mặt đường tính theo số trục xe tiêu chuẩn N cao điểm lớn theo chiều từ TP.HCM – TP Tân An: N1 = 243 (trục xe quy đổi/giờ): - Tổng số trục xe tiêu chuẩn ngày đêm: Ntk= 243*2*10 = 4861 trục/ngày đêm.2 chiều - Tính số trục xe tính tốn tiêu chuẩn xe Ntt: Ntt = Ntk.fL - Theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06, với đường thiết kế có xe có dải phân cách nên hệ số phân phối trục xe fL= 0,35, hệ số áp dụng cho xe toàn mặt cắt ngang đường - Vậy Ntt = 4861* 0,35 = 1701 (trục/làn.ngày đêm) - Từ ta tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn tính toán 15 năm: 1 0, 07 15 1 365.1701 = 6,392.106 (trục) Ne 14 0, 07 1 0, 07 → Chiều dày tối thiểu lớp BTN 15 cm *) Kết cấu mặt đường tính theo số trục xe tiêu chuẩn N cao điểm lớn theo chiều từ TP.Tân An – TP.HCM: N2 = 291 (trục xe quy đổi/giờ): - Tổng số trục xe tiêu chuẩn ngày đêm: Ntk= 291*2*10 = 5827 trục/ngày đêm.2 chiều - Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn xe Ntt: Ntt = Ntk.fL - Theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06, với đường thiết kế có xe có dải phân cách nên hệ số phân phối trục xe fL= 0,35, hệ số áp dụng cho xe toàn mặt cắt ngang đường - Vậy Ntt = 5827* 0,35 = 2039 (trục/làn.ngày đêm) 94 Từ ta tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn tính tốn 15 năm: 1 0, 07 15 1 365.2039 = 7,663.106 (trục) Ne 14 0, 07 1 0, 07 → Chiều dày tối thiểu lớp BTN 15 cm *) Kết cấu mặt đường tính theo số trục xe tiêu chuẩn N cao điểm hai chiều xe chạy lớn (lớn theo tổng thông thường) Quốc lộ 1: N3 = 504 (trục xe quy đổi/giờ) - Tổng số trục xe tiêu chuẩn ngày đêm: Ntk= 504*10 = 5040 trục/ngày đêm.2 chiều: - Tính số trục xe tính tốn tiêu chuẩn xe Ntt: Ntt = Ntk.fL - Theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06, với đường thiết kế có xe có dải phân cách nên hệ số phân phối trục xe fL= 0,35, hệ số áp dụng cho xe toàn mặt cắt ngang đường - Vậy Ntt = 5040* 0,35 = 1766 (trục/làn.ngày đêm) - Từ ta tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn tính tốn 15 năm: 1 0, 07 15 1 365.1766 = 6,280.106 (trục) Ne 14 0, 07 1 0, 07 → Chiều dày tối thiểu lớp BTN 15 cm *) Kết cấu mặt đường tính theo số trục xe tiêu chuẩn N cao điểm hai chiều xe chạy lớn (tính trường hợp lớn theo hai chiều xe chạy) Quốc lộ 1: N4 = 243 + 291 = 534 (trục xe quy đổi/giờ) - Tổng số trục xe tiêu chuẩn ngày đêm: Ntk= 534*10 = 5340 trục/ngày đêm.2 chiều: - Tính số trục xe tính tốn tiêu chuẩn xe Ntt: Ntt = Ntk.fL - Theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 [1], với đường thiết kế có xe có dải phân cách nên hệ số phân phối trục xe fL= 0,35, hệ số áp dụng cho xe toàn mặt cắt ngang đường - Vậy Ntt = 5340* 0,35 = 1870 (trục/làn.ngày đêm) - Từ ta tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn tính tốn 15 năm: 95 1 0, 07 15 1 365.1870 = 6,652.106 (trục) Ne 14 0, 07 1 0, 07 → Chiều dày tối thiểu lớp BTN 15 cm Bảng tổng hợp giá trị tải trọng tục tích lũy trường hợp tính tốn theo cách tính lưu lượng cao điểm theo tiêu chuẩn 22TCN 211-06 sau: Tổng hợp giá trị tải trọng tục tích lũy trường hợp Hình Biểu đồ tổng hợp giá trị tải trọng tục tích lũy trường hợp Từ ta chọn kết cấu áo đường cho tuyến đường theo Bảng 2-2 Tiêu chuẩn 22TCN 211-06, sau: Bảng 3.7 Kết cấu áo đường cho tuyến đường theo tiêu chuẩn 22TCN 211-06 Lớp kết cấu (từ lên) Bề dày lớp (cm) N1 N2 N3 N4 - Cấp phối đá dăm loại II 30 30 30 30 - Cấp phối đá dăm loại I 30 30 30 30 - Bê tông nhựa chặt loại I (lớp dưới) 8 8 - Bê tông nhựa chặt loại I (lớp trên) 7 96 Nhận xét: Công tác khảo sát, số liệu xe thực tế đường có vai trị quan trọng, việc phân tích để có số liệu tính tốn tin cậy an tồn q trình tính tốn kết cấu áo đường Khi tính tốn kết cấu áo đường theo cách tính tổng số trục xe tiêu chuẩn tích lũy N cao điểm lớn khác nhau, cho ta giá trị mô đun đàn hồi Eyc khác nhau, kết cấu mặt đường khác dẫn đến việc chọn cấu tạo lớp kết cấu mặt đường giá thánh đường khác 3.3.2 So sánh kết cấu áo đường kết cấu áo đường hữu: Phần mềm phân tích 3D-Move [18], phát hành Đại học Nevada, Reno (UNR), sử dụng để phân tích kết cấu mặt đường bê tơng nhựa nhiều điều kiện tải Nó sử dụng phương pháp tiếp cận lớp hữu hạn dựa liên tục để tính tốn phản ứng mặt đường Mơ hình 3D-Move giải thích cho yếu tố phản ứng mặt đường quan trọng tải trọng, phân bố áp suất liên tiếp ba chiều (bình thường cắt) hình dạng đặc tính vật liệu lớp kết cấu áo đường Mơ hình phân tích (3D-Move) chấp nhận để thực việc tính tốn đáp ứng kết cấu sử dụng phương pháp tiếp cận lớp hữu hạn dựa liên tục Mơ hình Phân tích Chuyển động 3D giải thích cho yếu tố phản ứng mặt đường quan trọng phân bố áp suất liên tiếp 3D phức tạp giao thơng gây hình dạng, tốc độ xe đặc tính vật liệu cho lớp kết cấu áo đường Cách tiếp cận xử lý lớp mặt đường liên tục sử dụng kỹ thuật biến đổi Fourier; đó, xử lý tải trọng bề mặt phức tạp nhiều tải phân phối áp suất không tiếp xúc lốp mặt đường Vì lốp xe có hình dạng nào, cách tiếp cận thích hợp để phân tích lốp xe, bao gồm sản xuất lốp xe rộng (Siddharthan cộng sự, 1998; 2000; 2002) Phương pháp lớp hữu hạn hiệu tính tốn nhiều mơ hình vận chuyển dựa phương pháp phần tử hữu hạn (Huhtala Pihlajamaki 1992; Al-Qadi and Wang 2009) Điều thường xuyên xe xếp theo chiều ngang đáp ứng mặt đường thường yêu cầu số vị trí lựa chọn đối 97 với vấn đề phương pháp tiếp cận lớp hữu hạn Phân tích Chuyển động 3D lý tưởng Vì tính chất vật liệu phụ thuộc tỷ lệ điều chỉnh theo phương pháp tiếp cận, cơng cụ lý tưởng để mô hành vi lớp bê tông asphalt (AC) để nghiên cứu phản ứng mặt đường chức tốc độ xe Các giải pháp miền tần số sử dụng Phân tích Chuyển động 3D, cho phép sử dụng trực tiếp liệu kiểm tra tần số quét hỗn hợp HMA phân tích Nhiều thử nghiệm bao gồm hiệu chuẩn trường (ví dụ kiểm tra trường Đại học Penn State, nghiên cứu Mn / Road UNR Off-road Vehicle) so sánh phản ứng mặt đường đo đếm độc lập (căng thẳng, căng thẳng dịch chuyển) văn học (Siddharthan cộng sự, 2002, 2005) Các nghiên cứu xác minh xác nhận tính áp dụng tính linh hoạt cách tiếp cận Phân tích Chuyển động 3D (Phiên 2.0) bao gồm mơ hình Hiệu suất Mặt đường, nhiều chế độ mặt đường kiểm tra Ngồi ra, xem xét loạt phương tiện khơng thuộc đường cao tốc (ví dụ: Xe tải chở hàng Xe nâng tay) Ứng dụng phần mềm 3D-Move [14] tính tốn phân tích đánh giá ảnh hưởng tải trọng trục xe đến tuổi thọ kết cấu áo đường, qua ta tính cho kết cấu áo đường cũ kết cấu áo đường lựa chọn sau: - Kết cấu áo đường hữu: - Cấp phối đá dăm loại I 45 - Bê tông nhựa chặt loại I (lớp dưới) - Bê tông nhựa chặt loại I (lớp trên) - Kết cấu áo đường lựa chọn mới: - Cấp phối đá dăm loại II 30 - Cấp phối đá dăm loại I 30 - Bê tông nhựa chặt loại I (lớp dưới) - Bê tông nhựa chặt loại I (lớp trên) 98 Kết tính tốn sau sử dụng phần mềm 3D-Move [18], nội dung tính tốn chi tiết Phụ lục – Phần phụ lục tính toán: Bảng 3.8 So sánh hư hỏng kết cấu áo đường với kết cấu áo đường hữu Lớp kết cấu áo đường Kết cấu áo đường Kết cấu áo đường hữu lựa chọn Nứt mặt đường (m/km) 393,58 277,86 Lún mặt đường (mm) 23,29 17,47 Lún (mm) 2,37 2,1 Nhận xét: Qua kết tính tốn phần mềm 3D-Move [14] bảng cho kết cấu áo đường hữu kết cấu áo đường lựa chọn mới, ta nhận thấy dự báo tuổi thọ kết cấu áo đường hữu không đáp ứng đủ điều kiện lún giá trị dự báo 23,29 mm dự báo nứt đến 393,58 m/km Trong kết cấu áo đường lựa chọn cho kết dự báo lún 17,47 mm dự báo nứt 277,86 m/km Kết cấu áo đường hữu dự báo tương lai không đủ điều kiện đáp ứng mặt kỹ thuật để phục vụ giao thơng Vì cần nâng cấp kết cấu áo đường theo kết cấu áo đường đề xuất lựa chọn để đảm bảo an tồn giao thơng cho người tham gia kéo dài tuổi thọ sử dụng 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Hiện vấn đề hư hỏng kết cấu mặt đường tuyến đường nước nói chung tỉnh Long An nói riêng Dạng hư hỏng thường xuất nhật lún mặt đường nguyên nhân gây nên thành phần xe tải trọng nặng Theo kết khảo sát ngày 30/6/2017 ngày 02/7/2017 từ 06h – 18h cho thấy tỷ lệ xe nặng chiếm khoảng 25% dòng xe hệ số phân phối giao thông hệ số phân phối trục giao thông xe nặng không hợp lý dẫn đến giảm tuổi thọ kết cấu áo đường Lưu lượng xe tải trọng nặng tập trung vào xe chủ yếu vào cao điểm thời gian từ 11h – 12h, lưu lượng xe lưu thông lớn xe tải trọng nặng Bê tơng nhựa loại vật liệu có tính đàn hồi – chậm – nhớt – dẻo, nên nhiệt độ cao kết hợp với tải trọng trục xe tiêu chuẩn tích lũy q lớn có tượng hằn lún vệt bánh xe phát triển nhanh làm giảm tuổi thọ kết cấu áo đường Như kết mục 3.2.2 – Chương III, xe tải trọng nặng lưu thông vào thời gian từ 11h -12h hư hỏng lún mặt đường nhiều gấp 4,4 lần từ từ 10,88 mm lên 47,92mm so với xe tải trọng nặng lưu thông thời gian từ 21h – 24h Lưu lượng xe lưu thông theo chiều thời gian theo ngày phân bố không đều, chênh lệch ngày thường ngày nghỉ đến 1,98 lần Do khâu tổ chức giao thông chưa hợp lý nên dẫn đến xe tải trọng nặng tập trung vào xe số chủ yếu Giá trị hệ số phân phối trục giao thông từ 0,41 – 0,61 khác biệt nhiều so với tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 với hệ số phân phối trục giao thông dành cho đường xe f=0,35 dẫn đến hư hỏng sớm xuất không đủ thời hạn thiết kế Qua số liệu tính tốn áp dụng Tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 [1], phần mềm 3DMove [18] Tiêu chuẩn CHLB Nga ”Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежестких дорожных одеждах”[19] trên Quốc lộ (đoạn Km1926 – Km1929, tỉnh Long An) cho thấy tỷ lệ xe tải trọng nặng tăng từ 6% lên 10% tuổi thọ kết cấu áo đường giảm từ 1,36 năm xuống 0,8 năm độ lún mặt đường tăng từ 32,4 mm lên 34,5 mm 100 Để khắc phục tình trạng phân bố giao thông không tăng tuổi thọ kết cấu áo đường mềm Tác giả đề xuất phân bố giao thông (kết nghiên cứu mục 3.2 – Chương đưa xe container di chuyển từ xe số qua xe số Kết đạt hệ số phân phối giao thông hệ số phân phối trục giao thông tương đối phân bố đồng sát với tiêu chuẩn 22TCN 211-06 Kiến nghị: Qua ảnh hưởng phân tích đánh giá xe tải trọng nặng đến tuổi thọ kết cấu áo đường mềm, ta cần nâng cao độ xác cơng tác khảo sát, dự báo lưu lượng xe tương lai Cần có nghiên cứu kết cấu áo đường dành cho tuyến đường thường xuyên có xe tải trọng nặng Nên sử dụng lớp vật liệu có gia cố chất liên kết để làm lớp móng Việc sử dụng lớp vật liệu gia cố nhựa có giá thành cao tuổi thọ kết cấu tăng lên lớn điều kiện nguồn vốn đầu tư cho phép nên sử dụng lớp vật liệu Sử dụng kết cấu có lớp móng vật liệu gia cố xi măng, nhựa polime hay nhựa đường độ quánh cao 40/50 có giá thành thấp mà đảm bảo nâng cao tuổi thọ kết cấu Nên xem xét tăng cường độ lớp móng cách hợp lý để giảm ứng suất kéo uốn đáy lớp mặt đồng thời hạn chế tăng ứng suất đáy lớp móng gây nứt lớp móng dẫn đến phá hoại lớp mặt Để đảm bảo mô đun đàn hồi đạt yêu cầu kết cấu áo đường tuyến đường cấp cao thường tăng dày lớp bê tông nhựa kết hợp với tăng chiều dày lớp cấp phối đá dăm làm lớp móng Biện pháp vừa khơng đảm bảo tính kinh tế lớp bê tông nhựa đắt lại vừa không đảm bảo tính kỹ thuật cấp phối đá dăm với chiều dày lớn tích lũy biến dạng dư trình khai thác đồng thời tăng chiều dày lớp mặt không lý làm tăng ứng suất đáy lớp mặt Sử dụng biển báo động thay biển báo tĩnh, phân phối lại xe thời gian xe chạy Qua phân phối giao thơng hợp lý giúp tăng tốc độ dòng xe, vận tốc xe chạy đường ảnh hưởng lớn đến độ lún vệt bánh xe mặt đường BTN Cần phải thiết kế tăng cường kết cấu áo đường (theo tiêu chí kháng lún vệt bánh xe) nơi dịng xe có tốc độ thấp như: Tại vị trí dừng xe, nút giao thơng, đường 101 có dốc dọc lớn Đối với tuyến đường có có khả xuất lún vệt bánh xe, cần ý tổ chức giao thông hợp lý (có xét đến quy luật phân bố phương tiện theo xe chạy đường nhiều xe; tăng số xe vào nút; tối ưu hóa chu kỳ đèn tín hiệu; cho xe tải trọng nặng chạy vào thời điểm mặt đường có nhiệt độ thấp…) để tăng tốc độ xe chạy, giảm tổng tải trọng trục tích lũy xe chạy nhằm giảm hạn chế lún vệt bánh xe mặt đường [9] Cần có chế, sách khuyến khích sử dụng loại phương tiện có nhiều trục (romooc trục so với trục), số trường hợp nâng tải trọng quy định lên ngược lại để giảm ảnh hưởng tải trọng đến kết cấu áo đường từ nâng cao tuổi thọ kết cấu Hướng nghiên cứu tiếp theo: Nghiên cứu xác định xe tải trọng động tác dụng lên mặt đường Nghiên cứu ảnh hưởng đường kính vệt bánh xe đến tuổi thọ kết cấu áo đường mềm 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Giao thông Vận tải (2006), Áo đường mềm – Các yêu cầu dẫn thiết kế 22 TCN 211-06, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Bộ Giao thông vận tải (2010), Thông tư số: 07/2010/TT-BGTVT ngày 11 tháng 02 năm 2010, Quy định tải trọng, khổ giới hạn đường bộ; lưu hành xe tải trọng, xe khổ giới hạn, xe bánh xích đường bộ; vận chuyển hàng siêu trường, siêu trọng; giới hạn xếp hàng hóa phương tiện giao thơng đường tham gia giao thông đường Bộ Giao thông Vận tải (2011), Thông tư số 72/2011/TT-BGVT ngày 30-12-2011 ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia kiểm tra chế tạo container vận chuyển phương tiện vận tải Bộ Giao thông Vận tải (2014), Quyết định số 858/QĐ-BGTVT ngày 26/3/2014 Hướng dẫn áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế thi công mặt đường bê tơng nhựa nóng tuyến đường tơ có quy mơ giao thơng lớn Bộ Giao thông Vận tải (2014), Quyết định số 1617/QĐ-BGTVT ngày 29/4/2014 việc Ban hành Quy định kỹ thuật phương pháp thử độ sâu vệt hằn bánh xe bê tông nhựa Bộ Giao thông Vận tải (2015), Thông tư số 46/2015/TT-BGTVT ngày 07 tháng năm 2015 ”Quy định tải trọng, khổ giới hạn đường bộ; lưu hành xe tải trọng, xe khổ giới hạn, xe bánh xích đường bộ; vận chuyển hàng siêu trường, siêu trọng; giới hạn xếp hàng hóa phương tiện giao thơng đường tham gia giao thông đường bộ” Cục đăng kiểm Việt Nam (2001), Thông số kỹ thuật số loại xe ô tô, Hà nội Nguyễn Văn Hùng (2009), Đánh giá ảnh hưởng tải trọng phương tiện giao thông đường đến tuổi thọ áo đường, Tạp chí Giao thơng vận tải Nguyễn Văn Hùng (2015), Đánh giá ảnh hưởng tốc độ xe chạy đến độ lún vệt bánh xe mặt đường bê tông nhựa, Tạp chí Giao thơng vận tải 103 10 Nguyễn Quang Phúc (2011), Ảnh hưởng tải trọng trục xe áp lực xe đến làm việc kết cấu áo đường mềm Việt Nam, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 11 Nguyễn Quang Phúc (2011), Ảnh hưởng xe tải nặng nhiều trục đến phá hoại kết cấu áo đường mềm Việt Nam, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 12 Ngô Văn Quân (2011), Nghiên cứu quy luật phân bố theo xe phương tiện giao thông trục đường cửa ngõ phía Đơng Thành phố Hồ Chí Minh đề xuất lựa chọn hệ số phân phối trục xe hợp lý, thành phố Hồ Chí Minh 13 Lâm Duy Tài (2012), Đánh giá ảnh hưởng xe tải trọng nặng kết cấu áo đường mềm số trục đường phía đơng thành phố Hồ Chí Minh 14 Tư vấn thiết kế B.R (2015), Số liệu đếm xe dự báo năm tương lai dự án:“Sửa chữa hư hỏng mặt đường đoạn Km1940+00 - Km1945+150 Km1950+700 - Km1954+00, Quốc lộ 1, tỉnh Long An 15 UBND tỉnh Long An (2013), Quyết định số 4666/QĐ-UBND ngày 30/12/2013 việc Quy hoạch xây dựng vùng tỉnh Long An đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030, Long An 16 Wikipedia.org, Quốc lộ 1, Việt Nam 17 Wikipedia.org, tỉnh Long An, Việt Nam Tiếng Anh 18 University of Nevada (2013), 3D-move Analysis V2.1, Reno, USA Tiếng Nga 19 Министерство транспорта Российской Федерации государственная служба дорожного хозяйства (2002),Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежестких дорожных одеждах
Ngày đăng: 31/05/2023, 07:54
Xem thêm:
