ảnh hởng lớp móng đến mặt đờng cứng dới tác dụng của tải trọng động ths. ncs l văn chăm Bộ môn Đờng bộ - ĐH GTVT Tóm tắt: ảnh hởng của lớp móng đến điều kiện chịu lực của tấm bê tông xi măng mặt đờng dới tác dụng của tải trọng tĩnh đã đợc nhiều tác giả nghiên cứu v mô tả trong các quy trình tính toán. Bi viết ny tác giả phân tích độ võng của tấm dới tác dụng của tải trọng động trong bi toán tấm bê tông trên nền nhiều lớp đn hồi. Summary: The influence of base on Rigid pavement bearing conditions due to static load was researched by many scientist and describe in some specifications. In this article, the author analyses the deformation of pavement slab due to dinamic load in problem of Rigid Pavement on elasis ground. Đặt vấn đề Việc tính toán mặt đờng bê tông xi măng (mặt đờng cứng) từ trớc tới nay chúng ta vẫn đang giải dựa trên lời giải của bài toán hai lớp tấm trên nền đàn hồi. Mặt đờng bê tông hiện đại thờng đặt trên lớp móng cứng, hiện tại có nhiều quan điểm và phơng pháp tính toán lớp móng này. Để xác định chiều dày lớp móng cho mặt đờng bê tông (bài toán ba lớp trở lên) mỗi quy trình cho phơng pháp giải quyết gần đúng khác nhau ([2], [4]). Có khá nhiều phơng pháp giải số nh Sap2000, ALIZE5, hoặc của Trung quốc nhng phần nhiều cho kết quả bài toán dới tác dụng của tải trọng tĩnh. Thực tế mặt đờng nói chung chịu nhiều loại tải trọng khác nhau: xe chạy, sự thay đổi nhiệt độ việc xem xét điều kiện chịu lực của kết cấu mặt đờng dới tác dụng của tải trọng động (xe chạy có tốc độ, tải trọng điều hoà ) là rất cần thiết. Trên cơ sở phần mềm của tác giả tự lập để giải bài toán ba lớp dới tác dụng của nhiều loại tải trọng khác nhau, trong khuôn khổ của bài viết này tác giả xét ảnh hởng của móng dới tác dụng của tải trọng động là tải trọng xe chạy. Các bi toán đa vo tính toán: Bài toán ba lớp cho mặt đờng cứng dới tác dụng của tải trọng trục tiêu chuẩn (10 T) đợc tính toán theo sơ đồ nh hình1. Thông số đầu vo: + Tải trọng tác dụng: Trờng hợp 1: Tải trọng là một vệt bánh 5 T (tơng đơng đờng kính vệt bánh D = 33 cm, áp lực p = 6,0 kG/cm 2 một nửa trục tiêu chuẩn) chạy dọc tim tấm với tốc độ 833 cm/s. Trờng hợp 2: Tải trọng nh trên nhng chạy dọc cạnh tấm. (hình 1) + Giữ nguyên chiều dày lớp bê tông 24 cm và mô đun đàn hồi của tấm là 330 000 kG/cm 2 + Chiều dày lớp móng thay đổi h m = 15,20 cm. + Mô đun đàn hồi của móng lần lợt mang các giá trị: Em = 500; 50000; 100000; 150000; 200000, 250000, 330000, 400000 kG/cm 2 ; + Nền đất: đặc trng bằng hệ số nền của Winkler C w = 5 kG/cm 3 ; + Hệ số Poisson của bê tông: 1 = 0,15, 2 = 0,20 + Điều kiện tiếp xúc lớp trên và lớp móng là chập chuyển vị + Điều kiện biên tấm hoàn toàn tự do Hớng tải trọng 1 Hớng tải trọng 2 Đ iểm ghi chuyển vị Hình 1. Sơ đồ tính toán v đặt tải trên mặt bằng tấm. C w E 1 , 1 , h 1 E 2 , 2 , h 2 p = 6 kG/cm 2 Chơng trình tính toán đợc lập bằng ngôn ngữ Visual Basic 6.0 giải bằng phơng pháp sai phân hữu hạn, kết quả chơng trình trong trờng hợp tải trọng tĩnh đã đợc so sánh với một số chơng trình hiện có của các nớc nh ALIZE 5, Sap 2000, độ tin cậy chấp nhận đợc. Kết quả tính toán 1) Sơ đồ đặt tải 1: (hớng tải trọng 1) Tải trọng đa vào tính toán theo tải trọng trục tiêu chuẩn (QT 22TCN 223-95). Vận tốc đa vào tính toán là 833cm/s (tơng ứng với trờng hợp xe chạy tốc độ 30km/h). Chuyển vị lớn nhất ghi đợc tại các vị trí giữa tấm và giữa cạnh ngắn tấm cho 16 bài toán với các thông số về chiều dày và mô đun đàn hồi của móng khác nhau nh bảng 1. Bảng 1 Chuyển vị (%mm) Giữa cạnh ngắn Giữa tấm E2/E1 h m = 15cm h m = 20cm h m = 15cm h m = 20cm 0,0015 120,83 117,29 67,48 69,00 0,15 90,74 72,88 65,15 51,62 0,30 87,00 67,01 63,64 47,39 0,45 83,60 62,04 62,35 49,80 0,61 80,46 57,70 55,61 48,43 0,76 77,52 53,88 53,84 46,75 1,00 73,2 48,65 51,78 40,78 1,21 69,76 44,66 52,99 38,28 Tải trọng tác dụng dọc cạnh biên tấm (hớng tải trọng 1). Để tìm hệ số xét chuyển vị khi tải trọng tác dụng ở giữa, góc tấm và cạnh dài tấm, xét thêm bài toán dới tác dụng của vệt tải trọng 2. Cùng bài toán điều kiện về nền và móng, chuyển vị ghi đợc trong hai trờng hợp tải trọng 1 và 2 (bảng2). Bảng 2 Chuyển vị(%mm) Hệ số chuyển đổi Vị trí h m = 15 cm h m = 20 cm h m = 15 cm h m = 20 cm Tải trọng 1 - Giữa cạnh ngắn - Giữa tấm 120,83 67,48 117,29 69,00 1,79 1,00 1,70 1,00 Tải trọng 2 - Góc tấm - Giữa cạnh dài 159,48 91,88 150,85 88,90 2,36 1,36 2,19 1,29 Phân tích kết quả v nhận xét - Kết quả ghi trên bảng là kết quả chuyển vị lớn nhất tại các điểm đo khi tải trọng chạy hết tấm - Chuyển vị lớn nhất khi tải trọng chạy dọc cạnh tấm lớn hơn trờng hợp tải trọng chạy dọc tim tấm. - Chuyển vị khi tải trọng chạy qua góc tấm (trờng hợp nguy hiểm nhất), có trị số lớn gấp 2,19 - 2,36 lần trờng hợp tải trọng đặt giữa tấm - Chuyển vị khi tải trọng chạy qua giữa cạnh ngắn (trờng hợp nguy hiểm thứ nhì), có trị số lớn gấp 1,70 - 1,79 lần trờng hợp tải trọng đặt giữa tấm - Chuyển vị của tấm tại giữa cạnh dài (trờng hợp nguy hiểm thứ ba), có trị số lớn gấp 1,29 -1,36 lần trờng hợp tải trọng đặt giữa tấm - Khi mô đun đàn hồi của móng nhỏ ảnh hởng của cờng độ lớp móng đến chuyển vị tấm khá rõ, Khi Em > 150000 daN/cm 2 ảnh hởng của cờng độ lớp móng đến chuyển vị ít hơn (hình 2). 0 20 40 60 80 100 120 140 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 E2/E1 Chuyển vị (%mm ) Cạnh ngắn Giữa tấm Hình 2. Chuyển vị lớn nhất trên mặt tấm tại vị trí giữa v cạnh ngắn tấm. Kết luận Nhờ kết quả của bài toán này có thể xác định chuyển vị tại ba vi trí nguy hiểm của tấm là góc, cạnh ngắn và cạnh dài tấm. Kết quả của bài toán động đã mô tả gần với điều kiện chạy xe thực trên đờng, trờng hợp vệt bánh xe chạy sát cạnh biên tấm là trờng hợp nguy hiểm nhất, với kết quả bằng số về chuyển vị lớn nhất ghi đợc trong cùng một bài toán về kết cấu nền móng. Hệ số tính toán về chuyển vị đã nêu trên giúp chúng ta đánh giá tổng quan điều kiện làm việc của của kết cấu dới tác dụng tải trọng động Quan hệ giữa chuyển vị với mô đun đàn hồi móng theo quy luật chung, mô đun đàn hồi của móng càng lớn (tỷ số E 2 /E 1 ) càng lớn chuyển vị tấm càng nhỏ, sức chịu tải mặt đờng nói chung lớn. Với kết quả của bài toán động giúp chúng ta hình dung tốt hơn điều kiện làm việc thực của tấm so với bài toán tĩnh, có thể dới tác dụng của tải trọng xe chạy dọc trục tấm, có thể tải trọng kiểu búa rơi một phơng thức đánh giá các thông số mặt đờng có hiệu quả khá phổ biến. Chúng tôi thấy kết quả trên khá phù hợp với kết quả theo phần tử hữu hạn của Trung quốc cho trờng hợp tải tĩnh [5]. Tuy nhiên trong khuôn khổ bài viết này tác giả mới đa các số liệu về bài toán ba lớp, điều kiện biên của tấm là tự do, cha có kết luận trong trờng hợp các tấm có liên kết là thanh truyền lực và dới tác dụng của một số loại tải trọng khác nh quả rơi hoặc tải trọng điều hoà. Tài liệu tham khảo [1] X. P Timôsenkô, X. Vôinôpki Krige. Tấm và vỏ - NXB KHKT, 1971. [2] Quy trình thiết kế áo đờng cứng 22 TCN 223-95 Bộ GTVT, 1995. [3] Nguyễn Văn Vợng. Lý thuyết đàn hồi ứng dụng, NXB Giáo dục,1999. [4] Nguyễn Quang Chiêu. Mặt đờng bê tông xi măng - NXB xây dựng 1985 [5] Lục Đỉnh Trung, Trình Gia Câu. Công trình nền mặt đờng - Đại học Đồng Tế, Thợng Hải, Trung Quốc 1991, Bản dịch của PGS Nguyễn Quang Chiêu, GS Dơng Học Hải, NXB Giao thông vận tải, 1995Ă . ảnh hởng lớp móng đến mặt đờng cứng dới tác dụng của tải trọng động ths. ncs l văn chăm Bộ môn Đờng bộ - ĐH GTVT Tóm tắt: ảnh hởng của lớp móng đến điều kiện chịu lực của tấm bê tông. của kết cấu mặt đờng dới tác dụng của tải trọng động (xe chạy có tốc độ, tải trọng điều hoà ) là rất cần thiết. Trên cơ sở phần mềm của tác giả tự lập để giải bài toán ba lớp dới tác dụng của. tải trọng khác nhau, trong khuôn khổ của bài viết này tác giả xét ảnh hởng của móng dới tác dụng của tải trọng động là tải trọng xe chạy. Các bi toán đa vo tính toán: Bài toán ba lớp cho mặt