XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA NỀN ĐƯỜNG VÀ MÔĐUN ĐÀN HỒI HỮU HIỆU CỦA ÁO ĐƯỜNG MỀM BẰNG THIẾT BỊ ĐO ĐỘNG FWD

5 7 Công tác chuẩn bị trước khi đo bằng thiết bị FWD...6 8 Đo độ võng và chậu võng dọc tuyến đường...7 9 Xử lý kết quả đo võng để xác định Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường và Mô đun

TCVN T I Ê U C H U Ẩ N QUỐC GIA

TCVN … : 2012

Xuất bản lần 1

XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA NỀN ĐƯỜNG

VÀ MÔĐUN ĐÀN HỒI HỮU HIỆU CỦA

ÁO ĐƯỜNG MỀM BẰNG THIẾT BỊ ĐO ĐỘNG FWD

Standard Test Method for Resilient Modulus of Subgrade Soils and Effective Resilient Modulus of Flexible Pavement Structure Using a Falling – Weight – Deflectometer

HÀ NỘI  2012

Mục lục

Trang

1 Phạm vi áp dụng 3

2 Tài liệu viện dẫn 3

3 Thuật ngữ và định nghĩa 3

4 Quy định chung 4

6 Thiết bị đo võng FWD 5

7 Công tác chuẩn bị trước khi đo bằng thiết bị FWD 6

8 Đo độ võng và chậu võng dọc tuyến đường 7

9 Xử lý kết quả đo võng để xác định Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường và Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm 9

10 Đánh giá tình trạng kết cấu áo đường mềm 10

Phụ lục A (quy định): Thiết lập các thông số hệ thống cho phần mềm điều khiển thiết bị đo động FWD 13

Phụ lục B (quy định): Các bước sử dụng phần mềm điều khiển để vận hành thiết bị đo 14

Phụ lục C (quy định): Công tác bảo dưỡng định kỳ thiết bị FWD 16

Phụ lục D (quy định): Xác định hệ số chuyển đổi nhiệt độ của mặt đường 17

Phụ lục E (tham khảo): Hình ảnh các bộ phận chính của FWD 20

Phụ lục F (tham khảo): Các bảng biểu mẫu ghi kết quả đo bằng FWD trên đoạn đường X 20

Lời nói đầu

TCVN xxx: 2012 được chuyển đổi từ 22TCN 335-06 theo

quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quychuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 7 Nghị định số127/2007/NĐ-CP ngày 01/8/2008 của Chính phủ quy địnhchi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quychuẩn kỹ thuật

TCVN xxx: 2012 do Tổng cục Đường bộ Việt Nam biên

soạn, Bộ Giao thông Vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu

chuẩn đo lường chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học vàCông nghệ công bố

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN : 2012

Xác định mô đun đàn hồi của nền đường và mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm bằng thiết bị đo động FWD

Standard Test Method for Resilient Modulus of Subgrade Soils and Effective Resilient Modulus of Flexible Pavement Structure Using a Falling – Weight – Deflectometer – FWD

1 Phạm vi áp dụng

1.1 Tiêu chuẩn này quy định trình tự đo độ võng đàn hồi thẳng đứng và chậu võng của mặt đường

dưới tác dụng của một xung lực lên mặt đường bằng thiết bị đo động FWD, để xác định Mô đun đànhồi Mr của đất nền đường và Mô đun đàn hồi Ep của kết cấu áo đường mềm

1.2 Tiêu chuẩn này được dùng cho công tác khảo sát thiết kế áo đường mềm (theo TCVN xxxx: 2012

– đang chuyển đổi từ 22TCN 274-01), đánh giá cường độ của áo đường mềm hiện hữu, thiết kế giacường áo đường, và xây dựng ngân hàng dữ liệu bảo trì đường ô tô

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viễn dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này Đối với các tài liệu viện dẫn ghinăm ban hành thì áp dụng bản được nêu Đối với các tài liện viện dẫn không ghi năm ban hành thì ápdụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có)

TCVN xxx: 2012 (Đang chuyển đổi từ 22TCN 274-01: Tiêu chuẩn thiết kế mặt đường

mềm)

AASHTO T256 Standard Recommended Practice for Pavement Deflection

Measurements (Tiêu chuẩn thực hành đo độ võng áo đường)

AASHTO T292 Standard Method of Test for Resilient Modulus of Soils and Untreated

Base/Subbase Materials (Xác định Mô đun đàn hồi của đất và vậtliệu lớp móng trên, móng dưới không gia cố)

ASTM D4694-96 Standard Test Method for Deflections with a Falling – Weight – Type

Impulse Load Device (Tiêu chuẩn thử nghiệm đo võng bằng thiết bịFWD – Loại tác dụng tải trong xung)

ASTM D4695-96 Standard Guide for General Pavement Deflection Measurements

(Tiêu chuẩn hướng dẫn tổng quát đo võng áo đường)

3 Thuật ngữ và định nghĩa

3.1 Áo đường mềm (Flexible Pavement): Hệ thống kết cấu chịu tải trọng xe được tạo thành từ một

hoặc nhiều lớp, được thiết kế để truyền và phân bố tải trọng đó xuống lớp nền đất nằm ở phía dưới

Lớp có chất lượng cao là lớp mặt, thường là bê tông nhựa, lớp móng trên được rải phía dưới lớp mặt

có chất lượng kém hơn, và tiếp sau là lớp móng dưới Loại kết cấu này được gọi là áo đường mềm vì

nó chịu được uốn vồng dưới tác dụng của tải trọng nặng

3.2 Bầu ứng suất (Zone of Stress) là phạm vi của vùng các ứng suất phát sinh trong nội bộ các lớp

của kết cấu áo đường và trong nền đất, dưới tác dụng của khối tải trọng của thiết bị FWD

3.3 Chậu võng (Deflection Plane): Khi khối tải trọng của thiết bị FWD tác dụng một xung lực lên mặt

áo đường sẽ làm cho mặt áo đường bị võng không chỉ ở tâm tấm ép mà còn bị võng ở các điểm xahơn tâm tấm ép, càng xa độ võng càng nhỏ dần Hình dạng của mặt đường bị võng giống như đáycủa một cái chảo, nên gọi là chậu võng

3.4 Chỉ số kết cấu (Structural Number): Một chỉ số (không thứ nguyên) được rút ra từ việc phân tích

lượng giao thông, tình trạng đất nền đường và môi trường, dùng để chuyển đổi thành chiều dày cáclớp của mặt đường mềm, thông qua việc sử dụng các hệ số lớp thích hợp liên quan tới loại vật liệuđược sử dụng trong mỗi lớp của kết cấu áo đường Nó biểu thị khả năng chịu tải (cường độ) của kếtcấu áo đường mềm

3.5 Chỉ số kết cấu hữu hiệu (Effective Structural Number): Với định nghĩa như ở 3.4 nhưng để chỉ

khả năng chịu tải (cường độ) của áo đường còn có thể chịu đựng, đối với áo đường hiện hữu

4 Quy định chung

4.1 Tùy theo mục đích của công tác khảo sát đánh giá chất lượng áo đường mà áp dụng một mức độ

chính xác khác nhau trong khi tiến hành đo võng bằng thiết bị FWD

Có 3 mức độ:

 Mức độ I: Khi cần đánh giá tổng quát chất lượng về cường độ của kết cấu nền đường và

áo đường của mạng lưới đường trong một khu vực rộng lớn hoặc toàn mạng lưới đường ô

tô của quốc gia, phục vụ cho việc quản lý khai thác và bảo trì đường

Ở mức độ này, chỉ cần đo từ 5 vị trí đến 10 vị trí trên 1 km

 Mức độ II: Khi cần đánh giá chất lượng của áo đường để lập dự án cải tạo hoặc gia cường

áo đường của một con đường cụ thể

Ở mức độ này, trước khi đo cần phân đoạn tuyến đường thành các đoạn đồng nhất vềcác yếu tố chính như kết cấu áo đường, chiều dày các lớp, loại đất nền, trạng thái bề mặt

áo đường, điều kiện gây ẩm, lưu lượng xe (xem TCVN : 2012 đang chuyển đổi từ22TCN 274-01 và 22TCN 251-98) Trên mỗi đoạn đồng nhất chọn đoạn đại diện có chiềudài từ 500 m đến 1000 m và tiến hành đo ít nhất ở 20 vị trí

 Mức độ III: Khi cần phân tích đánh giá chi tiết một đoạn hư hỏng đặc biệt, để có biện phápthích đáng cải tạo, sửa chữa, hoặc khi dùng trong công tác thiết kế kỹ thuật, bản vẽ thicông, cần bố trí các vị trí đo cách nhau từ 7,5 m đến 15 m

4.2 Các điểm đo võng trên áo đường mềm thường được bố trí ở vết bánh xe phía ngoài của làn xe

tải (cách mép mặt đường 0,6 m đến 1,2 m)

4.3 Không nên đo bằng thiết bị FWD khi nhiệt độ không khí lớn hơn 38 0C và nhỏ hơn 7 0C, khi có giómạnh, mặt đường ướt

4.4 Thiết bị FWD có nhiều kiểu khác nhau tùy theo nơi sản xuất, vì thế người sử dụng phải nghiên

cứu kỹ và thực hiện các thao tác, các trình tự, cách điều chỉnh, cách bảo dưỡng đúng như trong bảnghướng dẫn kèm theo từng kiểu thiết bị, ngoài những điều khoản chung được nêu ra trong Tiêu chuẩnnày (xem phụ lục B và C; ASTM D4694; ASTM D4695; AASHTO T256)

5 Nội dung và mục đích đo chậu võng

5.1 Đo chậu võng của áo đường bằng thiết bị FWD là một trong những phương pháp đo không phá

hủy để đánh giá trực tiếp Mô đun đàn hồi của đất nền đường và của kết cấu áo đường đặt trên lớpđất nền đường, từ đấy xác định được trị số của chỉ số kết cấu hữu hiệu của áo đường hiện hữu SNeff

5.2 Một cơ chế của thiết bị FWD đưa khối tải trọng Q lên một độ cao quy định H, khối tải trọng rơi tự

do thẳng đứng theo một thanh dẫn, đập vào một tấm ép tròn bán kính a thông qua một bộ phận giảmchấn (lò xo hoặc cao su) tạo nên một xung lực xác định tác dụng lên mặt áo đường tại điểm đặt tấm

ép Đồ thị xung lực có dạng hình sin Đỉnh của hình sin là độ lớn của xung lực Độ võng đỉnh của áođường ở tại tâm tấm ép và ở các điểm cách tâm tấm ép một khoảng quy định sẽ được các đầu cảmbiến đo võng ghi lại Việc điều khiển quá trình đo và ghi lại các số liệu được tự động hóa, thông quaphần mềm chuyên dụng Trị số xung lực và độ võng tại các điểm được ghi vào file dữ liệu, làm cơ sở

để xác định Mô đun đàn hồi của nền đường và Mô đun đàn hồi hữu hiệu của áo đường (xem Phụ lụcF)

6 Thiết bị đo võng FWD

6.1 Thiết bị đo võng FWD được lắp đặt trên một chiếc moóc và được một xe ô tô tải nhẹ kéo đi

trong quá trình di chuyển và đo đạc

Các bộ phận chính của thiết bị FWD (xem phụ lục E) gồm:

 Bộ phận tạo xung lực;

 Tấm ép;

 Các cảm biến đo võng;

 Cảm biến đo lực;

 Hệ thống ghi, lưu trữ và xử lý số liệu;

 Ngoài ra các thiết bị FWD mới sản xuất còn có thiết bị định vị toàn cầu GPS, camera, cảmbiến đo nhiệt độ mặt đường bằng tia hồng ngoại

6.2 Bộ phận tạo xung lực

6.2.1 Bộ phận tạo xung lực có khả năng nâng khối tải trọng lên một hoặc nhiều độ cao cần thiết và

rơi tự do thẳng đứng theo một thanh dẫn hướng, đập vào một tấm ép thông qua bộ phận giảm chấn,tạo nên một xung lực dạng hình sin hoặc dạng nửa hình sin tác dụng lên áo đường tại vị trí đặt tấm

ép Trị số đỉnh của xung lực phải đạt vào khoảng 50 kN

6.2.2 Tổng thời gian tác dụng của xung lực lên mặt đường cần phù hợp với điều kiện tác động thực

tế của tải trọng bánh xe đang chạy, thông thường từ 0,02 s đến 0,06 s, trong đó thời gian của xunglực tăng từ 0 đến trị số đỉnh từ 0,01 s đến 0,03 s

6.2.3 Thanh dẫn hướng khối tải trọng phải trơn, ma sát với khối tải trọng khi rơi không đáng kể, và

phải thẳng đứng để khối tải trọng có thể rơi tự do thẳng góc với mặt áo đường

6.3 Tấm ép

Tấm ép truyền tác dụng của xung lực lên mặt đường có dạng hình tròn, đường kính bằng 300 mm 1),làm bằng hợp kim, dưới đáy tấm ép có dán một lớp cao su mỏng dày tối thiểu 5 mm Giữa tâm củatấm ép có lỗ rỗng để đặt cái cảm biến.

6.4 Các cảm biến đo võng

6.4.1 Các cảm biến đo võng phải có khả năng đo được độ võng thẳng đứng lớn nhất có thể xảy ra

của áo đường sẽ được đo đạc Khoảng độ võng có thể đo được từ 0 đến 2 mm Độ chính xác đovõng của cảm biến là  0,002 mm Số lượng đầu đo cảm biến thường là 7 đầu đo, tối thiểu là 5 đầuđo

6.4.2 Các đầu đo võng được lắp đặt thẳng hàng trên một giá đỡ dọc theo hướng xe đo và có một

đầu đo đặt tại tâm tấm ép Các đầu đo khác cách tâm một khoảng cách quy định; thông thườngkhoảng cách giữa các đầu đo là 300 mm (khoảng cách 7 đầu đo đến tâm tấm ép theo thứ tự là: 0;300; 600; 900; 120; 150; 180 mm)

6.4.3 Tùy theo mục đích của thử nghiệm và đặc tính của các lớp vật liệu áo đường, số lượng đầu đo

và các khoảng cách nói trên có thể thay đổi

6.4.4 Các cảm biến đo võng phải được lắp đặt sao cho có thể giảm thiểu tối đa góc quay của các

đầu đo mà vẫn luôn tiếp xúc với mặt áo đường trong cả quá trình xung lực tác dụng

6.5 Cảm biến đo lực

6.5.1 Bộ phận cảm biến đo lực cần có khả năng đo được giá trị xung lực lớn nhất tác dụng lên mặt

đường tại mỗi lần khối tải trọng đập vào tấm ép

Cảm biến đo lực làm việc theo nguyên lý điện trở hoặc hiệu điện thế của dòng điện, có độ chính xáccao, sai số đo xung lực không quá 2 %

6.5.2 Bộ phận cảm biến đo lực phải chống được tác động của nước, chống được tác động của các

chấn động cơ học do xe cộ chạy trên đường trong khi đo đạc cũng như trong khi di chuyển thiết bịFWD trên đường

6.6 Hệ thống ghi, lưu trữ và xử lý số liệu

6.6.1 Các dữ liệu như độ lớn xung lực tác dụng lên tấm ép, áp lực tác dụng lên mặt áo đường, trị số

độ võng tại mỗi điểm có bố trí đầu đo, được phần mềm chuyên dụng ghi lại vào máy tính Cácthông tin hỗ trợ khác như lý trình vị trí đo, khoảng cách giữa các vị trí đo, nhiệt độ không khí, nhiệt độmặt đường, thời gian đo, được lưu lại bằng phần mềm máy tính hoặc được ghi lại vào sổ tay

6.6.2 Hệ thống ghi và lưu trữ phải bảo đảm được yêu cầu sau:

 Ghi lại được xung lực nhỏ đến 200 N, hoặc nhỏ hơn nữa

 Ghi lại được độ võng nhỏ đến  0,001 mm hoặc nhỏ hơn nữa

7 Công tác chuẩn bị trước khi đo bằng thiết bị FWD

7.1 Về thiết bị đo FWD

7.1.1 Trước tiên cần kiểm tra xem chế độ bảo dưỡng các bộ phận của thiết bị trước khi đưa ra sử

dụng có tuân theo các quy định hay không (xem phụ lục C)

1CHÚ THÍCH:

) Có thể dùng tấm ép đường kính 450 mm khi đo trên đường sân bay hoặc các áo đường có độ cứng lớn

7.1.2 Hiệu chỉnh các bộ phận của thiết bị đo theo bản hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất kèm theo

cho mỗi kiểu thiết bị FWD Trong đó cần chú ý đặc biệt đến việc hiệu chỉnh bộ phận tạo xung lực, cáicảm biến đo xung lực, các cảm biến đo võng

7.2 Các dụng cụ thử nghiệm hỗ trợ

Chuẩn bị đầy đủ búa, đục để đục lỗ ở mặt đường bê tông nhựa, nước hoặc glycerin để đổ vào lỗ,nhiệt kế chính xác đến  0,5 0C

7.3 Các dụng cụ bảo đảm an toàn giao thông và an toàn lao động:

Chuẩn bị và bố trí đầy đủ biển báo, cờ hiệu, đèn nhấp nháy báo hiệu xe đang làm việc, người hướngdẫn giao thông,

8 Đo độ võng và chậu võng dọc tuyến đường

8.1 Đo độ võng của áo đường

8.1.1 Việc vận hành, điều khiển thiết bị đo độ võng động FWD được thực hiện thông qua phần mềm

chuyên dụng kèm theo thiết bị (xem phụ lục A và B)

8.1.2 Ô tô kéo thiết bị FWD đến vị trí cần đo độ võng Mặt đường tại vị trí đo phải được làm sạch,

dùng chổi quét sạch các vật rơi vãi trên bề mặt áo đường để tấm ép và các cảm biến đo võng tiếp xúctốt với mặt đường

8.1.3 Điều khiển thiết bị để hạ tấm ép và hệ cảm biến đo võng của thiết bị xuống vị trí cần đo Các

cảm biến phải nằm trên một đường thẳng qua tâm tấm ép, song song với trục tim đường và phải tiếpxúc tốt với mặt áo đường

8.1.4 Khi tiến hành đo võng để xác định Mô đun đàn hồi của đất nền đường nằm dưới áo đường bê

tông nhựa nên bố trí cảm biến đo võng theo cách sau:

8.1.4.1 Bố trí cảm biến đo võng thứ nhất tại tâm tấm ép; cái thứ hai ở vị trí cách tâm tấm ép từ 0,20 m

đến 0,30 m; cái thứ ba ở vị trí cách tâm tấm ép từ 0,50 m đến 0,75 m, ; cái cảm biến kề cái cuốicùng cách tâm tấm ép từ 0,9 m đến 1,20 m; và cái cảm biến cuối cùng cách tâm tấm ép khoảng từ1,50 m đến 2,00 m Các vị trí của các cảm biến nói trên có thể thay đổi tùy theo độ cứng và chiều dàycủa kết cấu áo đường, nhưng khoảng cách r từ cái cảm biến kề cái cuối cùng đến tâm tấm ép phảithỏa mãn điều kiện sau:

Trong đó:

ae – bán kính của bầu ứng suất nằm ở mặt phân cách giữa mặt nền đất với kết cấu áo đường;

ae được tính theo công thức (2):

Ep – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm nằm phía trên nền đất, MPa;

Mr – Mô đun đàn hồi của lớp đất nền, được tính ngược từ các số liệu đo được bằng thiết bịFWD, MPa

8.1.4.2 Do chưa có Mr và Ep để xác định ae nên để bố trí các cảm biến đo võng phải chọn theo kinhnghiệm (như ở 8.1.4.1)

8.1.4.3 Sau khi đã tính ra Mr và Ep từ các kết quả đo võng bằng thiết bị FWD phải kiểm tra lại trị số r

đã chọn xem có thỏa mãn điều kiện ở công thức (1) không Nếu không thỏa mãn thì có thể lấy số đo

ở cái cảm biến cuối cùng xa nhất để tính toán Khoảng cách r theo kinh nghiệm lấy từ 0,9 m đến 1,2

m Không nên lấy r quá lớn vì độ chính xác của độ võng sẽ giảm đi, do trị số độ võng quá bé, và cókhi nhỏ hơn độ chính xác của thiết bị đo Nên chọn r sao cho tỉ số r/ae lớn hơn 0,7 và gần với 0,7nhất

8.1.5 Tạo xung lực và đo độ võng, đo xung lực

8.1.5.1 Điều khiển để cơ cấu thủy lực đưa khối tải trọng lên độ cao quy định và thả khối tải trọng rơi,

đập vào tấm ép thông qua bộ phận giảm chấn, để truyền một xung lực có trị số quy định lên mặt áođường Xung lực quy định thường dùng đối với áo đường bê tông nhựa bằng 40 kN – bằng 1/2 tảitrọng trục đơn tương đương tính toán Có thể điều chỉnh độ cao rơi hoặc khối tải trọng để đạt đượcmột xung lực 40 kN Hệ thống ghi và lưu trữ của thiết bị sẽ ghi lại các trị số độ võng ở các cảm biến,tương ứng với trị số xung lực đỉnh

8.1.5.2 Lặp lại thao tác ở 8.1.5.1 So sánh kết quả đo võng ở vị trí tâm tấm ép giữa 2 lần đo Nếu 2

kết quả đo võng ở tâm tấm ép khác nhau dưới 5 % thì kết thúc đo và sử dụng kết quả đo ở lần hailàm cơ sở tính toán

Nếu kết quả đo võng ở 2 lần khác nhau trên 5 % thì phải lặp lại thao tác ở 8.1.5.1 cho đến khi giá trị

độ võng không khác nhau quá 5 % ở hai lần thao tác liền nhau Đến lần thứ năm mà vẫn không đạtđược thì cần kiểm tra lại hệ thống thiết bị, xem xét lại tình trạng tiếp xúc giữa tấm ép và các đầu đovõng với mặt áo đường, và nếu cần có thể di chuyển thiết bị đến vị trí mới cách vị trí cũ khoảng 1 mđến 2 m và tiến hành đo lại

8.1.5.3 Các thông số kỹ thuật của thiết bị và kết quả đo đạc như độ võng ở các cảm biến và xung lực

đỉnh tương ứng được máy tính ghi lại và lưu trữ trong file kết quả

8.1.6 Đo nhiệt độ mặt đường

8.1.6.1 Việc đo nhiệt độ mặt đường được tiến hành trong suốt quá trình đo võng dọc tuyến đường để

phục vụ cho việc hiệu chỉnh các kết quả đo võng về nhiệt độ tính toán Khoảng 30 phút lại đo nhiệt độmột lần Chỉ đo nhiệt độ mặt đường khi có lớp phủ bê tông nhựa (hoặc lớp vật liệu đá trộn nhựa) lớnhơn hay bằng 5 cm

8.1.6.2 Cách đo như sau:

Khi thiết bị không có cảm biến đo nhiệt độ đến độ sâu cần thiết của lớp bê tông nhựa thì dùng búa vàđục nhọn tạo thành một lỗ nhỏ đường kính khoảng 15 mm, sâu khoảng 40 mm ở mặt đường, cạnh vịtrí đo võng nếu chiều dày của các lớp bê tông nhựa nhỏ hơn hay bằng 8 cm; khi tổng chiều dày cáclớp bê tông nhựa lớn hơn 8 cm thì đục lỗ sâu bằng khoảng nửa chiều dày của các lớp này Đổ nướchoặc glycerin vào lỗ; đợi khoảng 2 phút đến 3 phút; đặt nhiệt kế vào chất lỏng trong lỗ, theo dõi đếnkhi nhiệt độ không thay đỏi thì ghi lại trị số nhiệt độ đo (t ºC)

Không để vị trí đo nhiệt độ bị bóng của xe hay vật khác che phủ Song song với việc đo nhiệt độ mặtđường nên đo nhiệt độ không khí.

9 Xử lý kết quả đo võng để xác định Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường và Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm

9.1 Xác định Mô đun đàn hồi của nền đường

9.1.1 Mô đun đàn hồi của nền đường tại 1 vị trí đo võng

Trị số Mô đun đàn hồi Mri của đất nền đường tại một vị trí đo võng thứ i bằng thiết bị FWD được tínhngược từ các kết quả đo võng theo công thức (3):

r d

P , M

ri ri



24

(3)Trong đó:

Mri – Mô đun đàn hồi của nền đường tại vị trí đo thứ i, MPa;

P – tải trọng xung tác dụng (xung lực), kN;

r – khoảng cách từ điểm đo độ võng đến tâm tấm ép (thỏa mãn điều kiện ở công thức (1)), cm;

dri – độ võng phục hồi của áo đường tại điểm cách tâm tấm ép là r (lấy nguyên trị số đo được,không điều chỉnh về nhiệt độ tính toán của mặt đường), cm

9.1.2 Mô đun đàn hồi đặc trưng của nền đường được tính theo công thức (4):

1( )

n ri r

M M

Mri – Mô đun đàn hồi của nền đường tại vị trí đo thứ i, MPa;

n – số vị trí đo trên mỗi đoạn đường đồng nhất hoặc trên cả đoạn đường thử nghiệm

9.1.3 Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường, dùng trong thiết kế

Trị số Mr tính ngược từ các số liệu đo bằng thiết bị FWD bao giờ cũng lớn hơn so với trị số Mô đunđàn hồi hữu hiệu thu được trong phòng thí nghiệm (AASHTO T292) dùng để thiết kế áo đường mềmtheo các phương trình cơ bản trong TCVN : 2012 (đang chuyển đổi từ 22TCN 274-01), vì thế phảiđưa vào một hệ số điều chỉnh theo thực nghiệm là 0,33 Vậy Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nềnđường dùng trong thiết kế được tính theo công thức (5):

r0,33

tk r

Trong đó:

Mrtk – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường dùng trong thiết kế, MPa;

Mr – Mô đun đàn hồi đặc trưng của nền đường trên mỗi đoạn đường đồng nhất hoặc trênđoạn đường thử nghiệm, MPa

9.2 Xác định Mô đun đàn hồi hữu hiệu Ep của kết cấu áo đường mềm nằm phía trên lớp đất nềnđường.

9.2.1 Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm tại một vị trí đo (Epi):

Từ trị số Mri đã xác định được ở công thức (3), tổng chiều dày D của kết cấu áo đường (khoan, đào

hố để đo D, hoặc dùng phương pháp không phá hủy để xác định) và trị số độ võng do của mặt đường

ở tại tâm tấm ép, ta tính ra Epi theo công thức (6) Chú ý là trước đó phải hiệu chỉnh trị số do đo được

về nhiệt độ tính toán của mặt đường bê tông nhựa (ở Việt Nam hiện nay quy định là 30 0C) theo toán

đồ hình D1 và D2 ở phụ lục D

2 2

3 r

1 1

1 ( ) 1

1,5

1

o

pi pi

i

ri

D a

E E

D M

D – tổng chiều dày toàn bộ kết cấu áo đường nằm phía trên nền đường, cm;

Mri – Mô đun đàn hồi của nền đường tại vị trí đo thứ i;

Epi – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm nằm phía trên lớp đất nền đường,tại vị trí đo thứ i, MPa

Khi dùng tấm ép truyền xung lực ở thiết bị FWD có đường kính bằng 30 cm (a = 15 cm) có thể dùngtoán đồ ở hình 1 để xác định tỉ số Ep / Mr và từ đó tính ra Ep

9.2.2 Mô đun đàn hồi hữu hiệu đặc trưng của kết cấu áo đường mềm được tính theo công thức (7):

1( )

n pi p

E E

Epi – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm tại vị trí đo thứ i, MPa;

n – số vị trí đo trên mỗi đoạn đường đồng nhất hoặc trên cả đoạn đường thử nghiệm

10 Đánh giá tình trạng kết cấu áo đường mềm

10.1 Từ các kết quả đo độ võng của mặt áo đường bằng thiết bị FWD, có thể đánh giá được khả

năng chịu tải cũng như tình trạng chất lượng của áo đường mềm thông qua chỉ số kết cấu hữu hiệu

SNeff, theo công thức (8):

SN eff = 0,0093 × D3 Ep

(8)Trong đó:

D – tổng chiều dày của toàn bộ kết cấu áo đường, cm;

Ep – Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường mềm, xác định theo công thức (7), MPa

10.2 Chỉ số kết cấu hữu hiệu SNeff tính được theo công thức (8) sẽ dùng cho việc thiết kế gia cườngmặt đường bê tông nhựa cũ theo TCVN xxx: 2012 (đang chuyển đổi từ 22TCN 274-01)

Phụ lục A

(quy định)

Thiết lập các thông số hệ thống cho phần mềm điều khiển thiết bị đo động FWD

Trước khi sử dụng phần mềm chuyên dụng để điều khiển thiết bị FWD, cần thiết lập các thông số

hệ thống sau cho chương trình:

1 - File thông số hệ thống

2 - Số lượng đầu đo độ võng

3 - Vị trí của các đầu đo độ võng

4 - Số lần rơi của khối tải trọng

5 - Áp lực tác dụng lên mặt đường do khối tải trọng gây ra

Phụ lục B

(quy định)

Các bước sử dụng phần mềm điều khiển để vận hành thiết bị đo

- Bật công tắc nguồn bộ vi xử lý (hardware)

- Khởi động máy tính Chạy phần mềm điều khiển thiết bị FWD đã cài đặt trên máy tính Saukhi phần mềm đã được kích hoạt và hiển thị hệ thống chương trình trên màn hình máytính, tiến hành đo thử nghiệm theo trình tự sau:

1 – Thiết lập đường dẫn tới thư mục chứa dữ liệu

2 – Tạo file mới (hoặc mở một file cũ) để lưu dữ liệu

3 – Nhập thông tin khai báo về tuyến đường và đoạn đường sẽ đo

4 – Chọn loại kết cấu áo đường

5 – Nhập nhiệt độ mặt đường (trong trường hợp là mặt đường bê tông nhựa)

6 – Nhập các ghi chú (nếu thấy cần thiết)

7 – Nhập các dữ liệu khác như: điều kiện thời tiết ánh sáng tình trạng mặt đường (tốt haynứt nẻ )

8 – Ghi lại những chú thích cần thiết về vị trí thử nghiệm, hướng tiến hành thử nghiệm, sốlàn xe

9 – Kích vào nút ”Start” để hệ thống thiết bị bắt đầu tiến hành đo

10 – Các dữ liệu về thông số ban đầu và kết quả đo được sẽ được phần mềm tự động ghilại vào ổ cứng của máy tính theo địa chỉ file đã được xác định ở trên

11 – Sau khi thực hiện đo xong tại một vị trí, di chuyển thiết bị FWD tới vị trí đo tiếp theo vàtiến hành đo theo trình tự như trên

12 – Khi đo xong vị trí cuối cùng, ghi lại nhận xét chung cho cả đoạn đường đã kiểm tra

13 – Đóng File lưu trữ dữ liệu và thoát khỏi chương trình điều khiển

14 – Copy dữ liệu từ ổ cứng của máy tính sang đĩa CD, DVD hoặc USB để lưu trữ hoặc đểcopy sang máy tính khác

- Trên đây là trình tự tiến hành đo thử nghiệm theo phần mềm điều khiển của một loại FWD

- Format của file (File Format) để thiết bị FWD cho các số liệu đầu ra, thường được dùng làAASHTO Pavement Data Deflection Exchange (PDDX); Microsoft Access Data Base(MDB); JILS Data Format; DynaTest Format; DynaTest FWD Field Version 20, 25;

- Phần mềm để tính ra Mô đun đàn hồi các lớp của áo đường từ các số liệu đo FWD thườngđược dùng là AASHTO DARWin; DynaTest ELMOD5; EVERCALC; Microsoft Excel; TTI-Modulus; DELMAT; VDOT Modtag,

Phụ lục C

(quy định)

Công tác bảo dưỡng định kỳ thiết bị FWD

Việc bảo dưỡng thiết bị đúng cách sẽ tăng độ chính xác của kết quả đo đạc thu được và làmcho thiết bị hoạt động một cách tin cậy Tiến hành bảo dưỡng không cẩn thận sẽ làm cho các vấn đềnhỏ trở thành việc phải sửa chữa tốn kém Cần tuân theo các chỉ dẫn trong sổ tay hướng dẫn từng

bộ phận riêng nếu có

C.1 Công tác vệ sinh

Không bao giờ dùng nước có áp lực cao để làm vệ sinh bên trong thiết bị FWD, đặc biệtkhông để các bộ phận điện tử bị dính nước Phải dùng khăn ẩm để làm vệ sinh định kỳ ở những khuvực này

C.2 Kiểm tra các bộ phận bị hao mòn

C.2.1 Bầu lọc dầu: thường cứ sau 3 tháng hoạt động phải tiến hành thay bầu lọc dầu Cũng cần phải

thay ngay nếu bầu lọc dầu bị bít kín hoặc bị tắc

C.2.2 Các tấm cao su phía dưới tấm ép: phải thay bỏ khi cao su bị hỏng hoặc mất độ cứng, thông

thường khoảng 1 lần trong 1 năm hoặc trong 2 năm phụ thuộc vào mật độ sử dụng thiết bị

C.3 Kiểm tra định kỳ

C.3.1 Hàng tuần

Hàng tuần cần kiểm tra áp lực lốp xe (xem kỹ thông số kỹ thuật) Xem lại độ cao của máynâng phía sau (khi tổ hợp tấm ép và khối tải trọng được đặt trên giá đỡ bị khóa trong quá trình dichuuyển)

Kiểm tra dầu thủy lực và bầu lọc dầu

Kiểm tra thanh dẫn hướng của khối tải trọng, đảm bảo khối tải trọng không bị cản trở trongquá trình di chuyển lên xuống