Nghiên cứu , đánh giá ảnh hưởng của xe vượt tải đến tuổi thọ khai thác của tuyến đường trường chinh (đoạn quốc lộ 1a), tp phan thiết, tỉnh bình thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN THANH HÙNG NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA XE VƯỢT TẢI ĐẾN TUỔI THỌ KHAI THÁC CỦA TUYẾN ĐƯỜNG TRƯỜNG CHINH (ĐOẠN QUỐC LỘ 1A), TP PHAN THIẾT, TỈNH BÌNH THUẬN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN THANH HÙNG NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA XE VƯỢT TẢI ĐẾN TUỔI THỌ KHAI THÁC CỦA TUYẾN ĐƯỜNG TRƯỜNG CHINH (ĐOẠN QUỐC LỘ 1A), TP PHAN THIẾT, TỈNH BÌNH THUẬN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Mã số: 60.58.02.05.01 CHUN SÂU: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN VĂN HÙNG TP HỒ CHÍ MINH - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu thân xuất phát từ yêu cầu phát sinh cơng việc để hình thành hướng nghiên cứu, thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Các số liệu luận văn có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ nguyên tắc kết thu thập trình nghiên cứu trung thực, chưa công bố cơng trình khác Học viên Trần Thanh Hùng ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực luận văn thạc sĩ, học viên nhận giúp đỡ nhiệt tình quý báu nhiều tổ chức, tập thể cá nhân Đầu tiên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Hùng tận tình hướng dẫn suốt trình học tập nghiên cứu hoàn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn tồn thể thầy Bộ mơn Đường bộ, Khoa Sau Đại học – Trường Đại học Giao thơng vận tải tận tình hướng dẫn, truyền đạt kỹ năng, kiến thức suốt thời gian học tập, thực hoàn thành luận văn Học viên xin cảm ơn ủng hộ, động viên, giúp đỡ, góp ý nhiệt tình người thân, bạn bè đồng nghiệp thời gian học làm luận văn Đề tài thể góc nhìn em vấn đề nghiên cứu, học viên chân thành cảm ơn tiếp thu nghiêm túc ý kiến đóng góp nhà khoa học, bạn đồng nghiệp để hoàn thành đề tài Một lần xin chân thành cảm ơn! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii Sự cần thiết đề tài: Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TUYẾN ĐƢỜNG TRƢỜNG CHINH (ĐOẠN QUỐC LỘ 1A), THÀNH PHỐ PHAN THIẾT, TỈNH BÌNH THUẬN 1.1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH BÌNH THUẬN 1.1.1 Vị trí địa lý: 1.1.2 Tình hình kinh tế - xã hội tỉnh Bình Thuận giai đoạn 2016 – 2020 tầm nhìn đến năm 2030: 1.2 QUY HOẠCH GIAO THƠNG VẬN TẢI TỈNH BÌNH THUẬN, ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐẾN NĂM 2020 VÀ TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2030 1.2.1 Hiện trạng mạng lưới giao thông vận tải tỉnh Bình Thuận: 1.2.2 Quy hoạch mạng lưới giao thông định hướng phát triển đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030: 10 1.3 ĐẶC TRƯNG KHAI THÁC CỦA TUYẾN ĐƯỜNG TRƯỜNG CHINH (ĐOẠN QUỐC LỘ 1A), THÀNH PHỐ PHAN THIẾT, TỈNH BÌNH THUẬN 17 1.3.1 Vai trò tuyến đường Trường Chinh (Đoạn Quốc lộ 1A): 17 iv 1.3.2 Các yếu tố hình học chủ yếu tuyến đường Trường Chinh (đoạn Quốc lộ 1A): 18 1.3.3 Lưu lượng xe thành phần dòng xe tuyến đường Trường Chinh (đoạn Quốc lộ 1A): 20 1.3.4 Tình trạng hư hỏng kết cấu mặt đường tuyến đường Trường Chinh (đoạn Quốc lộ 1A): 23 1.3.5 Tình hình tai nạn giao thơng trục đường Trường Chinh: 25 CHƢƠNG 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA XE VƢỢT TẢI ĐỐI VỚI TUỔI THỌ, THỜI HẠN KHAI THÁC CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG TUYẾN TRƢỜNG CHINH (ĐOẠN QUỐC LỘ 1A), THÀNH PHỐ PHAN THIẾT, TỈNH BÌNH THUẬN 28 2.1 TÌNH HÌNH XE VƯỢT TẢI: 28 2.1.1 Tình hình xe vượt tải Việt Nam: 28 2.1.2 Tình hình xe vượt tải Bình Thuận: 29 2.1.2.1 Tình hình xe vượt tải Bình Thuận: 29 2.1.2.2 Tình hình xe vượt tải tuyến đường Trường Chinh: 31 2.2 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG XE ĐẾN TUỔI THỌ CỦA KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM: 32 2.2.1 Cơ sở lý thuyết: 32 2.2.2 Ảnh hưởng tải trọng trục đến kết cấu áo đường mềm: 35 2.2.2.1 Quy định tải trọng trục xe tổng trọng lượng xe: 35 2.2.2.2 Cơ sở lý thuyết đánh giá ảnh hưởng tải trọng trục đến kết cấu áo đường mềm: 37 2.2.2.3 Đánh giá ảnh hưởng tải trọng trục đến tuổi thọ kết cấu áo đường mềm: 41 2.2.3 Ảnh hưởng khoảng cách trục đến kết cấu áo đường mềm: 48 2.2.4 Ảnh hưởng bánh xe trục đến kết cấu áo đường mềm: 52 v 2.3 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA XE VƯỢT TẢI ĐẾN TUỔI THỌ ÁO ĐƯỜNG TUYẾN TRƯỜNG CHINH (ĐOẠN QUỐC LỘ 1A): 56 CHƢƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƢỞNG CỦA XE VƢỢT TẢI ĐỐI VỚI TUỔI THỌ, THỜI HẠN KHAI THÁC KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG TRƢỜNG CHINH (ĐOẠN QUỐC LỘ 1A), THÀNH PHỐ PHAN THIẾT, TỈNH BÌNH THUẬN 73 3.1 CƠNG TÁC KIỂM SỐT XE VƯỢT TẢI TẠI TỈNH BÌNH THUẬN GIAI ĐOẠN 2014-2017 73 3.1.1 Hoàn thiện chế sách quản lý: 73 3.1.1.1 Giai đoạn nhập khẩu/chế tạo: 73 3.1.1.2 Giai đoạn đăng ký, đăng kiểm: 74 3.1.1.3 Giai đoạn phương tiện lưu hành: 74 3.1.2 Cơ cấu quản lý xe vượt tải tỉnh Bình Thuận: 75 3.1.3 Đánh giá hiệu kiểm sốt xe vượt tải tỉnh Bình Thuận giai đoạn 2014-2017: 75 3.2 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT XE VƯỢT TẢI TẠI TỈNH BÌNH THUẬN 77 3.2.1 Công tác quản lý phải nâng cao hiệu lực, hiệu cơng tác kiểm tra, kiểm sốt xử lý vi phạm khồ giới hạn, tải trọng cho phép: 77 3.2.2 Giải pháp kỹ thuật: 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 KẾT LUẬN: 85 KIẾN NGHỊ: 87 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO: 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ hành tỉnh Bình Thuận Hình 1.2 Bản đồ hành tỉnh Bình Thuận Hình 1.3 Hiện trạng tuyến đường Trường Chinh (đoạn Quốc lộ 1A) 17 Hình 1.4 Mặt cắt ngang điển hình đoạn qua thị 18 Hình 1.5 Mặt cắt ngang điển hình đoạn ngồi thị 19 Hình 1.6 Kết cấu áo đường Trường Chinh 19 Hình 1.7 Biểu đồ tỷ lệ lưu lượng xe năm 2016 21 Hình 1.8 Đếm xe hướng Phan Thiết – TP.HCM (nguồn tác giả Lê Trần Hưởng) 21 Hình 1.9 Đếm xe hướng TP.HCM – Phan Thiết (nguồn tác giả Lê Trần Hưởng) 22 Hình 1.10 Biểu đồ tỷ lệ lưu lượng Km1725+252 23 Hình 1.11 Một số hình ảnh hư hỏng áo đường tuyến đường Trường Chinh (đoạn Quốc lộ 1A) 25 Hình 1.12 Một số hình ảnh tai nạn giao thơng đường Trường Chinh 26 Hình 2.1 Bình Thuận kiểm sốt chặt xe q tải lưu thơng qua địa bàn 29 Hình 2.2 Xe tải lưu thơng địa bàn tỉnh Bình Thuận 30 Hình 2.3 Xe tải chạy vào tuyến Trường Chinh (đoạn Quốc lộ 1A) 32 Hình 2.4 Mơ hình tính tốn tuổi thọ kết cấu áo đường mềm 33 Hình 2.5 Mơ hình tính tốn tải trọng trục loại xe trục Huyndai HD270 38 Hình 2.6 Mơ hình tính toán tải trọng trục xe tải trục Hyundai HD170 38 Hình 2.7 Mơ hình tính tốn tải trọng trục xe trục Howo ZZ3257N3847A 39 Hình 2.8 Khai báo kích thước đặc tính vật liệu lớp kết cấu tính Nf mỏi 42 Hình 2.9 Khai báo kích thước đặc tính vật liệu lớp kết cấu tính Nf vệt bánh 42 vii Hình 2.10 Khai báo tải trọng theo quy định xe trục HD270 theo quy định 43 Hình 2.11 Lưới phần tử hữu hạn 43 Hình 2.12 Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tông nhựa  t  0.250 cụm trục sau xe trục Hyundai HD270 theo quy định 44 Hình 2.13 Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường  c  0.122 cụm trục sau xe trục Hyundai HD270 theo quy định 44 Hình 2.14 Khai báo tải trọng theo thực tế xe trục HD270 theo thực tế 45 Hình 2.15 Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tông nhựa  t  0.333 cụm trục sau xe trục Hyundai HD270 theo thực tế 45 Hình 2.16 Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường  c  0.191 cụm trục sau xe trục Hyundai HD270 theo thực tế 46 Hình 2.17 Ảnh hưởng khoảng cách trục xe Huyndai HD270 50 Hình 2.18 Sơ đồ bố trí bánh xe xe Huyndai HD270 53 Hình 2.19 Sự suy giảm thời gian khai thác xe chở vượt tải - tính 22 TCN 211-06 63 Hình 2.20 Sự suy giảm thời gian khai thác xe chở vượt tải (Tính mỏi + lún vệt bánh) 67 Hình 2.21 Sự suy giảm thời gian khai thác xe chở vượt tải 67 Hình 2.22 Giao diện 3D-Move Analysis Software (Version 2.1) 68 Hình 2.23 Khai báo vận tốc thiết kế cho phép xe chạy 68 Hình 2.24 Mơ xe chuyển động có vận tốc kết cấu áo đường theo chiều 69 Hình 2.25 Biểu đồ thể mối quan hệ lún nứt mặt tác dụng xe vượt tải cuối thời gian khai thác 70 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tổng hợp chất lượng tuyến mặt đường tỉnh 15 Bảng 1.2 Tổng hợp mạng lưới đường Bình Thuận theo huyện thị 16 Bảng 1.3 Lưu lượng xe chưa quy đổi năm 2016 20 Bảng 1.4 Bảng tổng hợp lưu lượng xe quy đổi/ngày đêm Km1725+252 tháng 6/2017 (địa hình đồng đồi) tác giả tổ chức đếm 22 Bảng 2.1 Bảng kiểm tra tải trọng xe 31 Bảng 2.2 Chỉ tiêu tính tốn lớp kết cấu áo đường 34 Bảng 2.3 Kết tính tốn ảnh hưởng tải trọng trục loại xe 39 Bảng 2.4 Tổng hợp kết tính tốn ảnh hưởng tải trọng trục 47 Bảng 2.5 Tổng hợp kết tính tốn ảnh hưởng khoảng cách trục 51 Bảng 2.6 Tổng hợp kết tính tốn ảnh hưởng bánh xe trục 55 Bảng 2.7 Dự báo thành phần xe năm 2016 57 Bảng 2.8 Tính tốn quy đổi trục xe trục tiêu chuẩn 100 kN – Trường hợp không vượt tải xe trục > xe trục 58 Bảng 2.9 Tính tốn quy đổi trục xe trục tiêu chuẩn 100 kN – Trường hợp 110% tải 60 Bảng 2.10 Sự suy giảm thời gian khai thác kết cấu xe chở vượt tải 62 Bảng 2.11 Tổng hợp kết tính tốn tuổi thọ kết cấu xe chở tải 64 Bảng 2.12 Tổng hợp kết tính tốn thời gian khai thác xe vượt tải 65 Bảng 2.13 Sự suy giảm tuổi thọ kết cấu áo đường xe chở vượt tải 69 31 Như xét ảnh hưởng khoảng cách trục tải trọng tính tốn trục sau lớn so với trục trước Khi xe chở quy định tải trọng trục tính tốn trục sau 11.19 lớn tải trọng trục đơn cho phép 10 tấn/trục [7] 11.19/10 = 1.12 lần Khi xe chở đầy hàng tải trọng tính tốn trục sau (18.82 tấn) trục trước (15.93 tấn) lớn so với tải trọng trục đơn cho phép 10 tấn/trục 18.82/10 = 1.82 lần - Tiến hành đánh giá ảnh hưởng loại xe tải trục Howo ZZ3257N3847A: Như tính tốn mục 2.2.2 (Thuyết minh), xe Howo ZZ3257N3847A có cụm trục sau gồm trục cách 1,35m có tải trọng cụm trục theo quy định 16 tấn[7], chở đầy hàng tải trọng cụm trục 28,60 (14,3 tấn/trục)  Đối với trường hợp tải trọng trục theo quy định [13]:  Tải trọng trục tính tốn trục phía sau: D j  4* kd * Qi / (3.14* k1 * pb )  4*1.3*(80 / 2) / (3.14*1.1*600) = 0,32 cm gj = A1 e  c1 ( L / D j )2  A2 e  c2 ( L / D j )2 = 0.58* e0.058(1.35/0.32)  0.42* e0.58(1.35/0.32) =0,207 2 m 1  G g =8+8*0,207 = 9,66 Gitđ = Gi + j j 1 i  Tải trọng trục tính tốn trục phía trước: gj = A1 e  c1 ( L / D j )2  A2 e Gi tđ  c2 ( L / D j )2 = 0.49* e0.14(1.35/0.32)  0.51* e0.64(1.35/0.32) =0.081 2 m 1 = Gi  G g =8+8*0.081 = 8.65 + j j 1 i  Đối với trường hợp xe chở đầy hàng:  Tải trọng trục tính tốn trục phía sau: D j  4* kd * Qi /(3.14* k1 * pb )  4*1.3*(14.1/ 2) /(3.14*1.1*600) = 0.42 cm  c ( L / D )  c ( L / D )  A2 e gj = A1 e = 0.58* e0.058(1.35/0.42)  0.42* e0.58(1.35/0.42) =0.320 j j Gitđ = Gi + 2 m 1  G g =14.3+14.3*0.320=18.88 j 1 j i  Tải trọng trục tính tốn trục phía trước: 32  c ( L / D )  c ( L / D )  A2 e gj = A1 e = 0.49* e0.14(1.35/0.42)  0.51* e0.64(1.35/0.42) =0.116 j j Gitđ = Gi + 2 m 1  G g =14,3+14,3*0.116 = 15.96 j 1 j i Như xét ảnh hưởng khoảng cách trục tải trọng tính tốn trục sau lớn so với trục trước Khi xe chở quy định tải trọng trục tính tốn trục sau 9.66 nhỏ tải trọng trục đơn cho phép 10 tấn/trục [7] 9.66/10 = 0.97 lần Khi xe chở đầy hàng tải trọng tính tốn trục sau (18.88 tấn) trục trước (15.96 tấn) lớn so với tải trọng trục đơn cho phép 10 tấn/trục 18.88/10 = 1.88 lần 3.2 Tính tốn ảnh hưởng khoảng cách trục tuổi thọ kết cấu áo đường mềm: - Tiến hành kiểm toán cụm trục kép - xe trục Huyndai HD270: Theo mục 2.1 (Phụ lục) xe Huyndai HD270 có cụm trục sau cụm trục kép, cụm bánh đôi Tải trọng không xét ảnh hưởng khoảng cách trục tấn/ trục xét ảnh hưởng khoảng cách trục 11.19 tấn/ trục Khoảng cách bánh xe 35 cm trục sau 1.30m Áp suất bánh xe tác dụng lên mặt đường lấy cố định 600 kPa Mục 2.3 tính tốn tuổi thọ kết cấu áo đường trường hợp cụm trục sau xe trục theo quy định, trường hợp tương đương với trường hợp không xét ảnh hưởng khoảng cách trục Vì tính tốn trường hợp cụm trục sau xét đến ảnh hưởng khoảng cách trục + Khai báo tải trọng bánh xe 11.19 tấn/4 bánh=2.80 tấn/bánh xe =28.00 kN 33 Hình 3.1 Khai báo tải trọng cụm trục sau xe Huyndai HD270 xét ảnh hưởng khoảng cách trục - Xuất kết tính tốn: Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tông nhựa εt=0.291 34 Hình 3.2 Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tông nhựa εt – Đối với cụm trục sau xe Huyndai HD270 xét ảnh hưởng khoảng cách trục Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường εc =0.153 Hình 3.2 Biến dạng dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường εc – Đối với cụm trục sau xe Huyndai HD270 xét ảnh hưởng khoảng cách trục - Tính tốn tuổi thọ kết cấu áo đường:  Trường hợp xét ảnh hưởng khoảng cách trục: N moi fxet  0.00432   t  3.291 E  0.00432  0.291*103  0.854 N vetbanh  1.365*109  c  fxet 4.477 3.291 1800   1.365*109  0.153*103   Sự suy giảm tuổi thọ kết cấu: N moi fkhongxet N moi fxet N vetbanh fkhonget N vetbanh fxet  5.13*106  1.65 lần 3.11*106 4.53*108   9.48 lần 4.78*107 0.854 4.477  3.11*106 lần  4.78*107 lần 35 Phụ lục 4: Tính tốn ảnh hưởng bánh xe trục tuổi thọ kết cấu áo đường mềm 4.1 - Tính tốn ảnh hưởng bánh xe trục: Tiến hành tính tốn ảnh hưởng loại xe tải trục:  Đối với trường hợp tải trọng trục theo quy định [7]: Tải trọng tiêu chuẩn bánh xe Q=9 tấn/4 bánh = 2.25 = 22.5 kN D j  4* kd * Qi /(3.14* k1 * pb )  4*1.3*22.5 /(3.14*1.1*600) = 0.24 cm  Ảnh hưởng bánh xe số 3: q3 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.35/ 0.24)  0.6* e0.44(1.35/ 0.24) = 0.049 2 g3 = 0.243 (tính Phụ lục 3)  Ảnh hưởng bánh xe số 4: q4 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.30/ 0.24)  0.6* e0.44(1.30/ 0.24) = 0.057 2 g4 = 0.243 (tính Phụ lục 3)  Ảnh hưởng bánh xe số 5: q5 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.98/ 0.24)  0.6* e0.44(1.98/ 0.24) = 0.004 2 g5 = 0.243 (tính Phụ lục 3)  Ảnh hưởng bánh xe số 6: q6 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(2.26/ 0.24)  0.6* e0.44(2.26/ 0.24) = 0.001 2 g6 = 0.243 (tính Phụ lục 3)  Ảnh hưởng bánh xe số 7: q7 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(0.35/ 0.24)  0.6* e0.44(0.35/ 0.24) = 0.578 2 g7 =  Ảnh hưởng bánh xe số 9: q9 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.50/ 0.24)  0.6* e0.44(1.50/ 0.24) = 0.030 2 g9 =  Ảnh hưởng bánh xe số 10: q10 = B1 e g10 =  d1 ( l / D j ) + B2 e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.85/ 0.24)  0.6* e0.44(1.85/ 0.24) = 0.008 2 36 Tải trọng bánh xe tương đương bánh xe xét ảnh hưởng bánh xe khác: n Qitd = Q  g j 1 q( Lij / D ) =Q*(q3*g3+ q4*g4+ q5*g5+ q6*g6+ q7*g7+ q8*g8+ q9*g9+ q10*g10) ( Lij / D ) =22.5*(0.049*0.243+0.057*0.243+0.004*0.243+0.001*0.243+0.578*1+1*1+0.030*1 +0.008*1) = 36.97 kN Đường kính tương đương vệt bánh xe lúc này: D j  4*1.3*36.69 /(3.14*1.1*600) =0.3m Đường kính bánh xe tương đương lớn bánh xe tiêu chuẩn Dj/D= 1.28 lần Tải trọng bánh xe tương đương lớn bánh xe tiêu chuẩn Qtd/Q=1.64 lần  Đối với trường hợp xe chở thực tế: Tải trọng tiêu chuẩn bánh xe Q=14.10tấn/4 bánh = 3.525 = 35.25 kN D j  4* kd * Qi /(3.14* k1 * pb )  4*1.3*35.25 /(3.14*1.1*600) = 0.30 cm  Ảnh hưởng bánh xe số 3: q3 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.35/ 0.30)  0.6* e0.44(1.35/ 0.30) = 0.105 2 g3 = 0.335 (tính Phụ lục 3)  Ảnh hưởng bánh xe số 4: q4 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.30/ 0.30)  0.6* e0.44(1.30/ 0.30) = 0.116 2 g4 = 0.335 (tính Phụ lục 3)  Ảnh hưởng bánh xe số 5: q5 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.98/ 0.30)  0.6* e0.44(1.98/ 0.30) = 0.022 2 g5 = 0.335 (tính Phụ lục 3)  Ảnh hưởng bánh xe số 6: q6 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(2.26/ 0.30)  0.6* e0.44(2.26/ 0.30) = 0.009 2 g6 = 0.335 (tính Phụ lục 3)  Ảnh hưởng bánh xe số 7: q7 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(0.35/ 0.30)  0.6* e0.44(0.35/ 0.30) = 0.692 2 g7 =  Ảnh hưởng bánh xe số 9: q9 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.50/ 0.30)  0.6* e0.44(1.50/ 0.30) = 0.076 2 37 g9 =  Ảnh hưởng bánh xe số 10: q10 = B1 e  d1 ( l / D j ) + B2 e  d (l / D j )2 = 0.4* e0.065(1.85/ 0.30)  0.6* e0.44(1.85/ 0.30) = 0.032 2 g10 = Tải trọng bánh xe tương đương bánh xe xét ảnh hưởng bánh xe khác: n Qitd = Q  g j 1 q( Lij / D ) =Q*(q3*g3+ q4*g4+ q5*g5+ q6*g6+ q7*g7+ q8*g8+ q9*g9+ q10*g10) ( Lij / D ) =35.25*(0.105*0.335+0.116*0.335+0.022*0.335+0.009*0.335+0.692*1+1*1+0.076* 1+0.032*1) = 66.44 kN Đường kính tương đương vệt bánh xe lúc này: D j  4*1.3*66.44 /(3.14*1.1*600) =0.41m Đường kính bánh xe tương đương lớn bánh xe tiêu chuẩn Dj/D= 1.37 lần Tải trọng bánh xe tương đương lớn bánh xe tiêu chuẩn Qtd/Q=1.88 lần 4.2 Tính tốn ảnh hưởng bánh xe trục tuổi thọ kết cấu áo đường mềm: - Tiến hành kiểm toán cụm trục kép - xe trục Huyndai HD270: Theo mục 4.1 (phụ lục) xe trục Hyundai HD270 có cụm trục trục đơn cụm trục kép Tải trọng không xét ảnh hưởng bánh xe trục là tấn/ trục (2.25 tấn/ bánh xe) xét ảnh hưởng bánh xe trục là 3.697 tấn/ bánh xe Khoảng cách bánh xe 35 cm trục sau 1.30m Áp suất bánh xe tác dụng lên mặt đường lấy cố định 600 kPa Phụ lục tính tốn tuổi thọ kết cấu áo đường trường hợp cụm trục sau xe trục theo quy định, trường hợp tương đương với trường hợp không xét ảnh hưởng bánh xe trục Vì tính tốn trường hợp cụm trục sau xét đến ảnh hưởng bánh xe trục + Khai báo tải trọng bánh xe =3.697 tấn/ bánh xe =36.97 kN 38 Hình 4.1 Khai báo tải trọng cụm trục sau xe Huyndai HD270 xét ảnh hưởng bánh xe trục - Xuất kết tính tốn: Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tơng nhựa εt=0.342 Hình 4.2 Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tông nhựa εt – Đối với cụm trục sau xe Huyndai HD270 xét ảnh hưởng bánh xe trục Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường εc =0.200 39 Hình 4.3 Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường εc – Đối với cụm trục sau xe Huyndai HD270 xét ảnh hưởng bánh xe trục - Tính toán tuổi thọ kết cấu áo đường:  Trường hợp xét ảnh hưởng bánh xe trục N moi fxet  0.00432   t  3.291 E 0.854  0.00432  0.342*103  3.291 1800  0.854  1.83*106 lần N vetbanh  1.365*109  c  fxet 4.477  1.365*109  0.200*103   Sự suy giảm tuổi thọ kết cấu: N moi fkhongxet N moi fxet N vetbanh fkhonget N vetbanh fxet  5.13*106  2.80 lần 1.83*106  4.53*108  9.13 lần 4.96*107 4.477  4.96*107 lần 40 Phụ lục 5: Tính tốn ảnh hưởng xe chở tải tuổi thọ kết cấu áo đường mềm: Để đánh giá ảnh hưởng xe chở tải kết cấu áo đường mềm tiến hành tính tốn tuổi thọ kết cấu tương ứng với tải trọng khác Lựa chọn kết cấu áo đường tuyến đường Trường Chinh (đoạn Quốc lộ 1A) để tiến hành tính tốn Các thơng số kỹ thuật kết cấu áo đường lấy theo hồ sơ thiết kế Tải trọng trục lấy theo tải trọng trục đơn cho phép 10 (2.5 tấn/bánh) sau tính với trường hợp tải trọng trục vượt 10-100% tải Áp suất bánh xe tác dụng lên mặt đường lấy cố định 600 kPa - Khai báo kích thước đặc tính vật liệu hình 5.1 hình 5.2 Hình 5.1 Khai báo kích thước đặc tính vật liệu lớp kết cấu tính Nf mỏi 41 Hình 5.2 Khai báo kích thước đặc tính vật liệu lớp kết cấu tính Nf vệt bánh - Thiết lập lưới phần tử hữu hạn hình 5.3: Hình 5.3 Thiết lập lưới phần tử hữu hạn 42 - Trường hợp xe chở 100% tải: Khai báo tải trọng bánh xe 3.0 tấn=30.0 kN Hình 5.4 Khai báo tải trọng - Xuất kết tính tốn: Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tông nhựa εt=0.301 mm Hình 5.5 Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tông nhựa εt 43 Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường εc =0.306 mm Hình 5.6 Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường εc - Tính toán tuổi thọ kết cấu áo đường: E 0.854  0.00432  0.301*103  9 N vetbanh f 100%  1.365*10   c  4.477  1.365*109  0.306*103  N moi f 100%  0.00432   t  3.291 3.291 1600  4.477 - Trường hợp xe chở 110% tải: Khai báo tải trọng bánh xe 3.30 tấn=33.0 kN Hình 5.7 Khai báo tải trọng 0.854  3.08*106 lần  7.39*107 lần 44 - Xuất kết tính tốn: Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tơng nhựa εt=0.318 mm Hình 5.8 Biến dạng theo phương ngang lớn đáy lớp bê tông nhựa εt Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường εc =0.336 mm Hình 5.9 Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường εc - Tính tốn tuổi thọ kết cấu áo đường: 45 E 0.854  0.00432  0.318*103  9 N vetbanh f 110%  1.365*10   c  4.477  1.365*109  0.336*103  N moi f 110%  0.00432   t  3.291 3.291 1600  4.477 0.854  2.57*106 lần  4.86*107 lần Tính toán tương tự với trường hợp vượt tải khác thay đổi giá trị tải trọng kết tính tốn bảng tổng hợp sau: Tổng hợp kết tuổi thọ kết cấu xe chở tải Tải trọng trục (Tấn) Tải trọng tác dụng lên bánh (Tấn) 10 2,5 3.01E-04 3.06E-04 3,077,535 7,388,526 11 2,75 10 3.18E-04 3.36E-04 2,568,489 4,860,844 12 20 3.32E-04 3.65E-04 2,228,948 3,355,425 13 3,25 30 3.46E-04 3.95E-04 1,945,655 2,355,958 14 3,5 40 3.64E-04 4.25E-04 1,646,572 1,697,600 15 3,75 50 3.79E-04 4.53E-04 1,441,663 1,275,795 16 60 3.98E-04 4.83E-04 1,227,298 957,417 17 4,25 70 4.16E-04 5.13E-04 1,061,034 731,033 18 4,5 80 4.32E-04 5.42E-04 937,105 571,502 19 4,75 90 4.46E-04 5.71E-04 843,731 452,556 20 100 4.62E-04 6.00E-04 751,326 362,535 Biến dạng kéo theo Vượt phương tải ngang đáy lớp (%) bê tông nhựa εt Biến dạng nén thẳng đứng tác dụng lên đỉnh đường εc Nf mỏi Nf vệt bánh