Nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực cho đường liên tỉnh lộ 25b luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN SĨ VINH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CHO ĐƯỜNG LIÊN TỈNH LỘ 25B LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thành phố Hồ Chí Minh - 2015 Nguyễn Sĩ Vinh * LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT * Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng (năm-2015) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN SĨ VINH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CHO ĐƯỜNG LIÊN TỈNH LỘ 25B LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN SĨ VINH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CHO ĐƯỜNG LIÊN TỈNH LỘ 25B LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG MÃ SỐ: 60 – 58 – 02 – 05 CHUYÊN SÂU: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ THẾ SƠN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2015 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật i Trường đại học Giao thông vận tải 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 04 năm 2015 Tác giả Nguyễn Sĩ Vinh Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật ii Trường đại học Giao thông vận tải LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực luận văn thạc sĩ, em nhận giúp đỡ nhiệt tình quý báu nhiều tổ chức, tập thể cá nhân Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS.Vũ Thế Sơn – Bộ môn Đường Trường Đại học Giao thông vận tải Cơ sở – tận tình hướng dẫn em suốt q trình học tập nghiên cứu hồn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy cô Bộ môn Đường bộ, Khoa Sau Đại học – Trường Đại học Giao thông vận tải tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức suốt thời gian theo học, thực hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn 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, em 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 em xin chân thành cảm ơn! Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật iii Trường đại học Giao thông vận tải MỤC LỤC Trang Lời cam đoan .i Lời cảm ơn ii Mục lục: iii Mục lục bảng biểu vii Mục lục hình ảnh .ix Danh mục bảng viết tắt x Phần mở đầu I Tính cấp thiết đề tài II Mục tiêu nghiên cứu đề tài III Đối tượng phạm vi nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu V Ý nghĩa khoa học thực tiễn VI Kết cấu luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO TẢI TRỌNG NẶNG 1.1 Các loại mặt đường ô tô 1.2 Mặt đường bê tông nhựa 1.2.1 Giới thiệu mặt đường bê tông nhựa 1.2.2 Ưu điểm – khuyết điểm mặt đường bê tông nhựa 1.2.2.1 Ưu điểm 1.2.2.2 Nhược điểm 1.3 Mặt đường bê tông xi măng: 1.3.1 Giới thiệu mặt đường bê tông xi măng: 1.3.2 Phát triển mặt đường bê tông xi măng giới: 1.3.3 Phát triển mặt đường btxm việt nam 12 1.4 Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực: 13 1.4.1 Giới thiệu mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực 13 1.4.2 Cấu tạo: 15 1.4.3 Ưu điểm, nhược điểm mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực 17 Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật iv Trường đại học Giao thông vận tải 1.5 Kết luận chương 20 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG DỰ ÁN LIÊN TỈNH LỘ 25B 22 2.1 Hiện trạng Liên tỉnh lộ 25B 22 2.1.1 Vị trí cơng trình 22 2.1.2 Qui mô Liên tỉnh lộ 25B 22 2.1.2.1 Phạm vi dự án 22 2.1.2.2 Hiện trạng phần đường 22 2.1.2.3 Hiện trạng phần cầu 23 2.1.3 Hiện trạng hư hỏng mặt đường 23 2.1.4 Kiểm tra đánh giá hư hỏng mặt đường 24 2.1.5 Phân tích nguyên nhân hư hỏng mặt đường 25 2.1.5.1 Lưu lượng xe lớn thiết kế 25 2.1.5.2 Tình trạng xe vượt tải 27 2.1.5.3 Nhiệt độ hóa mềm bitum độ hằn vệt bánh xe 30 2.2 Điều kiện tự nhiên tuyến đường 31 2.2.1 Địa hình 31 2.2.2.Địa chất 32 2.2.3.Thủy văn 40 2.2.4.Điều kiện khí tượng 41 2.2.4.1 Mưa 41 2.2.4.2 Nhiệt độ 41 2.2.4.3 Độ ẩm khơng khí 41 2.2.4.4 Gió 42 2.2.4.5 Nắng, tình trạng bốc cân nước 42 2.3 Qui mô tiêu chuẩn kỹ thuật 42 2.3.1 Nguyên tắc chung 42 2.3.2 Số liệu đếm xe dự báo lưu lượng tương lai 43 2.3.3 Lựa chọn thông số kỹ thuật 44 2.3.3.1 Lựa chọn kết cấu áo đường mềm 44 2.3.3.2Lựa chọn kết cấu áo đường cứng 44 Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật v Trường đại học Giao thông vận tải 2.4 Giải pháp kết cấu áo đường 44 2.4.1 Kết cấu áo đường mềm 44 2.4.2 Kết cấu áo đường bê tông xi măng đổ chỗ 44 2.4.3 Kết cấu áo đường cứng Bê tông cốt thép dự ứng lực 45 2.4.4 Ưu nhược điểm phương án 45 2.4.4.1 Mặt đường mềm 45 2.4.4.2 Mặt đường bê tông xi măng đổ chỗ 45 2.4.4.3 Mặt đường cứng bê tông cốt thép dự ứng lực 46 2.5 Kết luận chương 46 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MẶT ĐƯỜNG BTCT DƯL CHO ĐƯỜNG LIÊN TỈNH LỘ 25B 48 3.1 Lý thuyết tính tốn mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực: 48 3.1.1 Tổng quan: 48 3.1.2 Lựa chọn lập mơ hình phân tích 48 3.1.3 Độ cứng gối lò xo 49 3.1.3.1 Độ cứng lò xo theo tài liệu “Foudation Analysis And Design – Fifth Edition” Joseph E.Bowels, RE., S.E 49 3.1.3.2 Độ cứng gối lị xo theo mơ đun đàn hồi chung 58 3.1.4 Phân tích kết cấu mặt đường bê tơng cốt thép dự ứng lực 51 3.1.4.1 Trình tự sản xuất – lắp đặt – khai thác: 51 3.1.4.2 Phân tích kết cấu trình chế tạo 52 3.1.4.3 Vận chuyển lắp đặt 52 3.1.4.4 Căng cáp hậu áp liên kết với 53 3.1.4.5 Giai đoạn khai thác 53 3.2 Lý thuyết tính tốn hiệu kinh tế 54 3.3 Lựa chọn mơ hình tốn phân tích kết cấu PPCP 54 3.4Thông số đầu vào Tính tốn mặt đường bê tơng cốt thép dự ứng lực 54 3.5Tính tốn mặt đường bê tơng cốt thép dự ứng lực cho liên tỉnh lộ 25B 56 3.5.1 Tính trục xe qui đổi trục tiêu chuẩn 58 3.5.2 Kiểm tra chiều dày tấm: 60 Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật vi Trường đại học Giao thơng vận tải 3.5.3 Kiểm tốn tác dụng tải trọng xe 34,5T 63 3.5.4 Kiểm toán tác dụng xe nhiều bánh XB80: 66 3.5.5 Kiểm tốn chịu tác dụngcủa tải trọng xe tính toán nhiệt độ 73 3.5.6 Kiểm toán chiều dày lớp móng 76 3.5.7 Kiểm toán tác dụng dự ứng lực căng trước, tải trọng cẩu lắp giai đoạn chế tạo: 77 3.5.7.1 Tính tốn mát ứng suất kéo trước: 79 3.5.7.2 Ứng suất hữu hiệu theo phương ngang đường 82 3.5.7.3 Kiểm toán bê tông dự ứng lực cẩu lắp: 83 3.5.8 Kiểm toán tác dụng dự ứng lực căng sau giai đoạn thi công lắp ghép: 87 3.5.8.1 Tính tốn mát ứng suất căng sau 88 3.5.8.2 Ứng suất hữu hiệu theo phương dọc đường: 92 3.6 So sánh hiệu mặt đường BTCT DUL với loại mặt đường khác 93 3.6.1 Về mặt tuổi thọ: 93 3.6.2 Phương pháp thi công: 93 3.6.3 Về hiệu kinh tế 95 3.7 Kết luận chương 96 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 97 I Kết luận 97 II Kiến nghị 98 III Những tồn hương nghiên cứu 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 86 Trường đại học Giao thông vận tải Ứng suất dự ứng lực căng trước ứng suất nén hữu hiệu cịn lại dự ứng lực Từ kết q tính tốn điều 3.5.7.2 feff = -11,606 daN/cm2 = -1,161 MPa (3.47)  Ứng suất tải trọng thân tấm: M TTBT yot f TTBT   I Trong (3.48) I: Mơ men qn tính mặt cắt I= (3000*240^3)/12 = 3,46 109 mm4 MTTBT = p.M: Mô men uốn tải trọng thân gây p = 1,25 : hệ số điều chỉnh tải trọng M= 44,796 kN.m (được xác định mục 3.5.7.3.a1)  MTTBT = 55,995 kN.m yot = h/2 = 240/2=120mm  fTTBT = - 1,944 MPa  Từ (3.47) (3.48) 1= - 3,105 MPa > [1]=-16,8 : Đạt - Ứng suất thớ tấm: (Qui ước nén ứng suất mang dấu âm)  Ứng suất dự ứng lực căng trước: Ứng suất dự ứng lực căng trước ứng suất nén hữu hiệu cịn lại dự ứng lực Từ kết q tính tốn điều 3.5.7.2 feff = -11,606 daN/cm2 = -1,161 MPa (3.47)  Ứng suất tải trọng thân tấm: M TTBT yot f TTBT  I Trong (3.48) I: Mơ men qn tính mặt cắt I= (3000*240^3)/12 = 3,46 109 mm4 MTTBT = p.M: Mô men uốn tải trọng thân gây p = 1,25 : hệ số điều chỉnh tải trọng M= 44,796 kN.m (được xác định mục 3.5.7.3.a1)  MTTBT = 55,995 kN.m Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 87 Trường đại học Giao thông vận tải yot = h/2 = 240/2=120mm  fTTBT = 1,944 MPa  Từ (3.47) (3.48): 2= 0,784 MPa < [2]= 1,32 : Đạt 3.5.8 Kiểm toán tác dụng dự ứng lực căng sau giai đoạn thi cơng lắp ghép: [9] - Kích thước BTCT DƯL: Chiều dài = 300 cm Chiều rộng = 1100 cm Chiều dày = 24 cm - Chiều dài nhịp tính tốn : Ltt = 75m 3.14 Bảng giá trị thơng số tính tốn căng sau * Các tham số tính tốn Đơn vị Giá trị Cốt thép ứng suất trước có cường độ giới hạn chịu kéo(fpu), MPa 1,860.00 Cơ số logarit tự nhiên(e), 2.71828 Ứng suất cáp kích (fpj), fpj =0,75.fpu Giới hạn chảy quy ước cốt thép ứng suất trước (fpy): f   py MPa 1,395.00  0.9 * f pu MPa 1,674.00 Hệ số ma sát lắc 1mm bó cáp(K), K= 0,00000066 0.00000066 Hệ số ma sát(µ), = 0,2 Mơ đun đàn hồi cáp ứng suất trước(Ep), Ep=197000 0.20 Cường độ chịu nén bê tông dự kiến chọn thiết kế     fc, MPa 197,000.00 MPa 60.00 Chọn tao cáp có đường kính danh định(di), di = 12,7mm di = mm 15,2mm Số tao cáp bó cáp (ni) tao Số lượng bó cáp ứng suất trước giống tiết diện (N); Độ lệch tâm(ei) bó cốt thép ứng suất trước xét so với trục trung tâm tiết diện giai đoạn sau kích kéo; Mơ men qn tính trục qua trọng tâm tiết diện tấm: Trọng lượng riêng bê tơng ;  15,2 1.00 bó 18.00 cm 0.00 cm4 1,27E+06 Kg/m3 2,400.00 MPa 39,161.65 Mô đun đàn hồi bê tông lúc cắt cáp ứng suất trước(Eci), =0,85.Ec : MPa 33,287.40 Diện tích mặt cắt ngang A cm2 26,400.00 Diện tích tiết diện ngang tao cáp mm2 140.00 Diện tích tiết diện ngang bó cáp mm2 140.00 Diện tích cốt thép ứng suất trước tiết diện mm2 2,520.00 Mô đun đàn hồi bê tông (Ec), Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh E c  0, 043 c1,5 f c' GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 88 Trường đại học Giao thơng vận tải 3.5.8.1 Tính tốn mát ứng suất căng sau Tổng mát ứng suất cấu kiện kéo sau xác định theo “Công thức (5.9.5.1-2) Tiêu chuẩn 22TCN272-2005 – Tiêu chuẩn thiết kế cầu”[9]: f pT  f pF  f pA  f pES  f pSR  f pCR  f pR  f pFriction (3.49) Trong đó: fpT: tổng mát (MPa) fpF : mát ma sát (MPa) fpA : mát thiết bị neo (MPa) fpES : mát co ngắn đàn hồi (MPa) fpSR : mát co ngót (MPa) fpCR: mát từ biến bê tông (MPa) f pR : mát tự chùng (nhão) cốt thép dự ứng lực (MPa) f pFriction: mát ma sát đáy tầm với đường (MPa) a Mất mát ứng suất thiết bị neo: [9] Mất mát ứng suất thiết bị neo cấu kiện kéo sau xác định Trong (3.50) A Ep L f pA  A : Tổng biến dạng neo, kết cấu bê tông neo, thường lấy 0,6mm L : Chiều dài trung bình thép dự ứng lực, tính cho nửa kết cấu L = Ltt/2*100=3750cm Ep : Mô đun đàn hồi cáp DUL , Ep=197,000.00 MPa  fpA = 31.52 MPa b Mất mát ứng suất ma sát [9] Mất mát ứng suất ma sát cấu kiện kéo sau xác định theo “Công thức (5.9.5.2.2b-1) tiêu chuẩn 22TCN272-05”:   f pF  f pj  e   Kx     (3.51) Trong Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 89 Trường đại học Giao thơng vận tải fpj -ứng suất bó thép ứng suất trước thời điểm kích, giả định trước: fpj = 1,395.00 MPa (Xem bảng 3.14) x – chiều dài bó thép ứng suất trước từ đầu kích đến điểm xét x=37500mm K – hệ số ma sát lắc mm bó cáp (mm-1), xác định theo “bảng 5.9.5.2.2b-1 tiêu chuẩn 22TCN272-05” K= 6,6*10-7 µ = 0,2 - hệ số ma sát α = - tổng giá trị tuyệt đối thay đổi góc đường cáp ứng suất trước từ đầu kích gần đến tiết diện xét (rad) e =2.71828– Cơ số logarit tự nhiên  Mất mát ứng suất ma sát: fpF = 34,10 MPa c Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi [9] Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi cấu kiện kéo sau xác định theo “Công thức (5.9.5.2.3b-1) tiêu chuẩn 22TCN272-05”: f pES  N 1 EP  f cgp N ECI (3.52) Trong đó: Ep = Mơ đun đàn hồi cáp DƯL N -số lượng bó thép ƯST giống fcgp -tổng ứng suất bê tông trọng tâm bó thép ứng suất trước lực ứng suất trước cấu kiện sau kích tự trọng mặt cắt có mơ men max (MPa) f cgp  F F e2 M TTBT e   A I I F -lực nén bê tông ứng suất trước gây thời điểm sau kích, tức xảy mát ma sát tụt neo e -độ lệch trọng tâm bó thép so với trục trung hồ tiết diện ApS -tổng diện tích bó cáp ƯST A -diện tích mặt cắt ngang Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 90 Trường đại học Giao thông vận tải Bảng 3.15 Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi: Mặt cắt N Ep/Eci fcgp F ApS A e  f pES   Đơn vị Giữa 18.00 5.03 MPa 1.27 KG 335003.1 cm 25.20 cm2 26400.00 cm 0.00 MPa 3.01 d Mất mát ứng suất co ngót: [9] Mất mát ứng suất co ngót cấu kiện kéo sau xác định theo “Công thức (5.9.5.24.2-2) tiêu chuẩn 22TCN272-05”: f pSR  0,93  0,85 H (3.53) H=80% độ ẩm tương đối môi trường, lấy trung bình hàng năm  fpSR = 25 MPa e Mất mát ứng suất từ biến: [9] Mất mát ứng suất co ngót cấu kiện kéo trước xác định theo “Công thức (5.9.5.4.2-1) tiêu chuẩn 22TCN272-05”: fpCR = 12,0fcgp – 7,0fcdp ≥ (3.54) fcgp - ứng suất bê tông trọng tâm thép dự ứng lực lúc truyền lực (MPa) fcdp – thay đổi ứng suất bê tông trọng tâm thép dự ứng lực tải trọng thường xuyên, trừ tải trọng tác đông vào lúc thực lực dự ứng lực Giá trị fcdp cần tính mặt cắt mặt cắt tính fcgp (MPa) Bảng 3.16 Mất mát ứng suất từ biến Mặt cắt Đơn vị Giữa fcgp   f pCR MPa 1.27 MPa 15.23   Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 91 Trường đại học Giao thông vận tải f Mất mát ứng suất tự chùng: [9] Mất mát ứng suất tự chùng xác định theo “Điều 5.9.5.4.4 Tiêu chuẩn 22TCN271-05” fpR  fpR1  fpR2 (3.55) Trong đó: fpR1 Mất mát tự chùng lúc truyền fpR2 Mất mát sau truyền f.1 Mất mát ứng suất dão lúc truyền Đối với cấu kiện kéo sau, ứng suất tạo truyền tức vào kết cấu, nên fpR1 = MPa f.2 Mất mát ứng suất sau truyền [9] Do sử dụng cáp có độ tự chùng thấp nên mát tự chùng lúc truyền xác định theo “Công thức (5.9.5.4.4c-2) Tiêu chuẩn 22TCN272-05” fpR2  30 138  0.3fpF  0.4 fpES  0.2( fpSR  fpCR )  100  (3.56) fpF = mát ma sát mức 0.70fpy điểm xem xét, tính theo Điều 5.9.5.2.2 (MPa) fpES = mát co ngắn đàn hổi (MPa) fpSR = mát co ngót (MPa) fpCR = mát từ biến (MPa) Bảng 3.17 Mất mát ứng suất sau truyền Mặt cắt Đơn vị Giữa   f pF     f pES     f   p SR   f pCR     f pR2   MPa 34.10 MPa 3.01 MPa 25.00 MPa 15.23 MPa 35.56 Vậy mát ứng suất tự chùng fpR = 35,56 MPa Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 92 Trường đại học Giao thông vận tải g Mất mát ứng suất ma sát với nền: [13] f pFriction   MAX  c Ltt (3.57) µmax = 0,2 : Hệ số ma sát trượt c = 2400 kG/m3: Trọng lượng riêng BT Ltt =75m: Chiều dài nhịp tính tốn  fpFriction = 0,83 MPa h Tổng hợp mát ứng suất: Bảng 3.18 Tổng hợp mát ứng suất Mặt cắt Đơn vị Giữa MPa 31.52 fpF MPa 34.10 fpES MPa 3.01 fp SR MPa 25.00 fpCR MPa 15.23 fpR2 MPa 35.56 fpFriction MPa 0.83 fpT MPa 145.25                             fpA 3.5.8.2 Ứng suất hữu hiệu theo phương dọc đường: Ứng suất hữu hiệu cáp dự ứng lực căng sau fpe = fps - fpT = 1.249,75 MPa Với fpj = 0,75fpu = 1.395,00 MPa Lực căng tổng cộng : Fpe = fpe * Aps = 314.937,58 daN Với Aps = 2.520,00 mm2 : Tổng diện tích thép dự ứng lực Ứng suất hữu hiệu theo phương dọc đường feff = Fpe/A = 11.929 daN/cm2 Với A = 26.400,00 cm2 : Diện tích mặt cắt ngang Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.6 93 Trường đại học Giao thông vận tải So sánh hiệu mặt đường BTCT Dự ứng lực với loại mặt đường khác 3.6.1 Về mặt tuổi thọ: - Đối với loại mặt đường bê tông nhựa:  Biến dạng lớn  Mặt đường bê tông nhựa (BTN) thường xuyên xuất hư hỏng bong tróc, lún vệt bánh xe, đùn nhựa  Mặt đường BTN chịu ảnh hưởng nhiệt độ lớn, dễ suy giảm cường độ nhiệt độ cao, chịu ảnh hưởng lớn từ yếu tố thủy nhiệt, đặc biệt vùng khí hậu nhiệt đới có biên độ dao động nhiệt lớn Việt Nam  Mặt đường BTN chịu tác dụng vết bẩn dầu mỡ, dầu hỏa, xăng - Mặt đường Bê tông cốt thép dự ứng lực, bê tông xi măng thông thường  Xử lý triệt để tượng lún vệt bánh xe trình khai thác  Ít chịu ảnh hưởng thủy nhiệt, ổn định với yếu tố thời tiết  Trơ với xăng , dầu hỏa  Ít phải tu, bảo dưỡng mặt đường BTN nhờ tuổi thọ khai thác cao  Riêng bê tơng cốt thép dự ứng lực có độ bền cao nhờ tăng cường thép dự ứng lực 3.6.2 Phương pháp thi công: - Đối với mặt đường BTN  Thi công phương pháp đổ chỗ nên thời gian thi công kéo dài gây ảnh hưởng đến khai thác giao thông, ảnh hưởng đến môi trường bụi bẩn vật liệu; khói bụi,tiếng ồn máy móc thiệt bị gây q trình thi công Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 94 Trường đại học Giao thông vận tải  Khi tu, bảo dưỡng tồn tuyến phải tiến hành cào bóc hết lớp vật liệu mặt đường cũ  Kết cấu áo đường dày ảnh hưởng đến qui hoạch, cốt đường khu vực muốn cải tạo  Hầu hết thi công chỗ trường nên việc kiểm soát chất lượng cịn nhiều sơ sót - Đối với mặt đường bê tông xi măng thông thường  Thi công phương pháp đổ chỗ nên thời gian thi công kéo dài gây ảnh hưởng đến khai thác giao thông, ảnh hưởng đến môi trường bụi bẩn vật liệu; khói bụi,tiếng ồn máy móc thiệt bị gây q trình thi cơng  Sau thi công sau phải tiến hành bảo dưỡng, chờ bê tông đạt cường độ khai thác  Kết cấu áo đường dày ảnh hưởng đến qui hoạch, cốt đường khu vực muốn cải tạo  Hầu hết thi công chỗ trường nên việc kiểm sốt chất lượng cịn nhiều sơ sót - Đối với mặt đường Bê tông cốt thép dự ứng lực:  Thi công phương pháp lắp ghép, thời gian thi cơng ngồi trường rút ngắn  Thi cơng lắp ghép mơ đun nên thi cơng vào ban đêm, thấp điểm, gây ảnh hưởng đến giao thông  Các cấu kiện chế tạo nhà máy nên giảm thời gian thi cơng trường, ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh, chất lượng sản phẩm kiểm soát chặt chẽ, đồng  Bởi mặt đường cấu tạo mô đun lắp ghép, nên việc tu sửa chửa tiến hành mô đun bị hư hỏng  Chiều dày kết cấu mặt đường nhỏ nên ảnh hưởng đến cốt đường khu vực Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 95 Trường đại học Giao thông vận tải 3.6.3 Về hiệu kinh tế - Đối với mặt đường BTN  Chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn, chi phí khai thác sau thời gian lại cao tuổi thọ vật liệu thấp, tuổi thọ khai thác thấp, thường xuyên phải tu, bảo dưỡng  Do thi cơng tồn thời gian trường nên tác động đến giao thông, gây ảnh hưởng đến kinh tế xã hội - Đối với mặt đường bê tông xi măng đỗ chỗ:  Chi phí ban đầu lớn, chi phí bảo trì thấp nên hiệu cao bê tơng nhựa  Trong q trình thi cơng phải đóng giao thông thời gian dài nên hiệu không cao so, gây ảnh hưởng đến giao thông - Đối với mặt đường Bê tông cốt thép dự ứng lực:  Chi phí đầu tư ban đầu cao, xong chi phí khai thác thấp tuổi thọ vật liệu cao từ 5-8 lần so với BTN nên tu bảo dưỡng trình khai thác  Thi công lắp ghép, ghép chế tạo nhà xưởng , thời gian thi công ngắn, thi cơng vào ban đêm (lúc xe), thi cơng xong phân đoạn mở cho xe lưu thơng ngay, ngày hôm sau lại tiếp tục thi công phân đoạn tiếp theo, tác động đến giao thông, giảm thiệt hại kinh tế chậm trễ giao thông  Các mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực chế tạo sẵn nhà xưởng nên chất lượng đảm bảo, tránh lãng phí chi phí đầu tư khâu kiểm sốt chất lượng  Xem bảng 3.19 so sánh hiệu loại mặt đường Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 96 Trường đại học Giao thông vận tải Bảng 3.19 So sánh tiêu mặt đường BTCT DUL với mặt đường BTN, Bê tông xi măng chỗ TT Chỉ tiêu so sánh Kỹ thuật Kinh tế: giá thành xây Mặt đường Mặt đường BTXM đổ BTN chỗ Mặt đường BTCT DUL Chưa khẳng Đảm bảo xử lý Đảm bảo xử lý định xử lý triệt để triệt để triệt để lún tượng lún vệt tượng lún vệt vệt bánh xe bánh xe bánh xe 924.653 1.807.141 1.335.128 5.804.510 5.693.172 3.538.589 200m dài/ Phải bảo dưỡng ~5 tấm/h = ngày ngày 15m dài/h Trung bình Nhiều Ít dựng tính cho m² Kinh tế: suất đầu tư sau 75 năm tính cho m² Tiến độ thi cơng ngồi trường Ảnh hưởng mơi trường 3.7 Kết luận chương - Thơng qua việc tính tốn, kiểm toán điều kiện làm việc trường hợp khác cho thấy: bê tông cốt thép dự ứng lực có khả chịu tải trọng lớn - Kích thước bê tơng cốt thép dự ứng lực giả định ban đầu phù hợp với tình hình tải trọng tuyến đường - Thời gian thi công mặt đường bê tông dự ứng lực linh động, phù hợp với đường Liên tỉnh lộ 25B với mật độ xe lớn, không làm ảnh hưởng đến vận hành khai thác tuyến đường Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 97 Trường đại học Giao thông vận tải KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Qua việc phân tích, tính tốn bê tơng cốt thép dự ứng lực đúc sẵn, thấy tính hiệu việc sử dụng bê tông dự ứng lực cho liên tỉnh lộ 25B so với mặt đường bê tông nhựa, mặt đường bê tông xi măng đổ chỗ: I Kết luận Về mặt khả chịu lực: - Thơng qua kết phân tích, tín tốn mục 3.5, bê tơng cốt thép có khả chịu tải trọng lớn, vượt trội so với mặt đường bê tông nhựa - Việc sử dụng cốt thép dự ứng lực cho tấm, giúp tận dụng khả chịu kéo tốt thép, đồng thời tạo ứng suất trước tấm, giúp chịu tải trọng tốt (qua việc tính tốn ứng suất hữu hiệu dự ứng lực, chịu lực tốt 35% so với bê tông thông thường).Điều làm cho bê tông cốt thép dự ứng lực đúc sẵn vượt trội mặt đường bê tông xi măng đổ chỗ Về mặt hiệu sử dụng, hiệu khai thác: - So với mặt đường bê tông nhựa, mặt đường bê tông xi măng đổ chỗ bê tơng cốt thép dự ứng lực đúc sẵn có nhiều lợi thế, tính hiệu cao - Về tuổi thọ khai thác: mặt đường bê tơng cốt thép dự ứng lực đúc sẵn có tuổi thọ cao mặt đường bê tông nhựa, mặt đường bê tơng xi măng đổ chỗ Do hiệu khai thác tăng lên - Về mặt hiệu kinh tế: Mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực đúc sẵn thi công theo phương pháp lắp ghép, gây ảnh hưởng đến lưu thơng tuyến đường thời gian thi công Đồng thời tuổi thọ cao, bền với tác nhân mơi trường phí tu bảo dưỡng thấp so với mặt đường bê tông nhựa, bê tông xi măng đổ chỗ - Về kiểm soát chất lượng: Tấm mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực đúc sẵn nhà xưởng nên điều kiện bảo dưỡng tốt, chất lượng Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 98 Trường đại học Giao thông vận tải sản phẩm đảm bảo so với mặt đường bê tông nhựa bê tông xi măng đổ chổ II Kiến nghị - Trong bối cảnh nay, đất nước ngày phát triền, giao thông lĩnh vực then chốt trình lên đất nước, mạch máu lưu thơng quốc gia, việc phát triển hồn thiện hệ thống giao thông điều tất yếu Trong bối cảnh đó, mặt đường bê tơng nhựa ngày bộc lộ nhiều nhược điểm, với chi phí tu sửa chữa hàng năm lớn gánh nặng cho đất nước - Mặt đường bê tông xi măng, đặc biệt bê tông xi măng cốt thép dự ứng lực với nhiều ưu điểm vượt trội so với mặt đường bê tơng nhựa, thích hợp với điều kiện khí hậu nước ta, đồng thời với độ bền cao, khả khai thác cao phù hợp với qui luật phát triền bền vữn xã hội - Thiết nghĩ, tương lai nên áp dụng rộng rãi mặt đường bê tông xi măng vào tuyến đường giao thông qui luật tất yếu - Đường Liên tỉnh lộ 25B trục đường huyết mạch Tp Hồ Chí Minh, nối liền Cụm cảng Cát Lái với trục đường thành phố Việc đảm bảo lưu thông xuyên suốt tuyến, khai thác cao yêu cầu cấp thiết thành phố - Hiện đường Liên tỉnh lộ 25B, dù đầu tư nâng cấp, qua thời gian khai thác ngắn mặt đường xuất nhiều hư hỏng biến dạng,… làm ảnh hưởng đến khả khai thác tuyến đường Việc lựa chọn kết cấu mặt đường khác với mặt đường bê tông nhựa giải pháp cấp bách Trong giải pháp mặt đường bê tơng cốt thép dự ứng lực giải pháp phù hợp với trạng nhu cầu khai thác cao đường liên tỉnh lộ 25B III Những tồn tại, hướng nghiên cứu - Trong trình thực luận văn, cố gắng nghiên, chắn khơng tránh khỏi sai sót Đồng thời nội dung luận văn mang tính chất tính tốn ứng dụng nên nhiều vướng mắc, tồn Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 99 Trường đại học Giao thông vận tải nhiều vấn đề chưa làm rõ, dừng lại giai đoạn nghiên cứu lý thuyết Trong luận văn tồn nhiều vấn đề việc tính tốn chiều dài đoạn mơ đun lắp ghép tối ưu, tính tốn chiều dài nhịp tính tốn hình dạng kích thước cho vị trí cục nút giao, đường cong đứng, đường cong nằm… - Trong tương lai, hướng nghiên cứu phát triển nghiên cứu vấn đề cịn tồn luận văn như:  Tính tốn chiều dài nhịp tính tốn tối ưu  Tính tốn thiết kế cho vị trí cục  Sử dụng phần mềm chuyên dụng để tính tốn xác, tối ưu nhằm giảm tối đa chi phí đầu tư  Tiến hành thực nghiệm điều kiện làm việc mặt đường bê tông cốt thép dự ứng lực thơng qua thí nghiệm, thực nghiệm  Nhân rộng mơ hình áp dụng cho tuyến đường khác Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 100 Trường đại học Giao thông vận tải TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 1- Công ty cổ phần đầu tư hạ tầng kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (viết tắt CII) (2013), Kết đo mô đun đàn hồi LTL25B 2- Nguyễn Quang Chiêu (2004), Mặt đường bê tông xi măng, Nhà xuất Giao thông vận tải 3- Nguyễn Quang Chiêu, Phạm Huy Khang (2006), Xây dựng mặt đường ô tô, Nhà xuất Giao thông vận tải 4- Đỗ Bá Chương (2006), Thiết kế đường ô tô tập 1, Nhà xuất Giáo dục 5- Dương Học Hải (2001), Thiết kế đường ô tô tập 4, Nhà xuất Giáo dục 6- http://ashui.com/mag/congnghe/giaiphap/1308-nghien-cuu-va-sosanh-duong-cao-toc-lam-bang-be-tong-xi-mang-va-be-tong-asphalto-canada.html (Nghiên cứu so sánh đường cao tốc làm bê tông xi măng bê tông asphalt Canada) 7- 22TCN 211-2006, Áo đường mềm – Yêu cầu dẫn thiết kế 8- 22TCN 223-1995, Áo đường cứng đường Ơ tơ – Tiêu chuẩn thiết kế 9- 22TCN 272-2005, Tiêu chuẩn thiết kế cầu 10- 22TCN 273-2001, Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô 11- Tổng cơng ty Tân Cảng Sài Gịn (viết tắt Tổng c.ty TCSG), (2012), “Văn số 123/BC-TC-VP ngày 14/08/2012” TIẾNG ANH 12- Joseph E.Bowels (1995), “Foudation analysis and design – fifth edition” 13- David K.Merritt, Richard B.Rogers, Robert Otto Rasmussen (2008), “Construction of a Precast Prestressed Concrete Pavement Demonstration Project on Interstate 57 near Sikeston, Missouri” 14- Luh M Chang, Yu-Tzu Chen, and Sangwook Lee (2004), “Using Precast Concrete Panels for Pavement Construction in Indiana” Học viên: Nguyễn Sĩ Vinh GVHD: TS.Vũ Thế Sơn