Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả phân tích ứng xử của kết cấu mặt đường trong đó sử dụng các lớp bê tông nhựa có module độ cứng khác biệt nhau nhiều nhằm đánh giá khả năng trượt giữa các lớp bê tông nhựa.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 13 (5V): 85–92 PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT CẮT TRƯỢT GIỮA CÁC LỚP TRONG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG SỬ DỤNG BÊ TÔNG NHỰA CỨNG Nguyễn Huỳnh Tấn Tàia,∗, Trần Vũ Tựa a Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, số 01 đường Võ Văn Ngân, quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Nhận ngày 09/08/2019, Sửa xong 18/09/2019, Chấp nhận đăng 20/09/2019 Tóm tắt Bê tơng nhựa cứng có module đàn hồi cao bê tông nhựa thông thường từ đến lần Do đó, có khả kháng biến dạng tốt, bao gồm biến dạng không hồi phục Việc áp dụng bê tông nhựa cứng áp dụng rộng rãi nước châu Âu, Việt Nam gặp nhiều e ngại độ bền mỏi trượt lớp bê tơng nhựa Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả phân tích ứng xử kết cấu mặt đường sử dụng lớp bê tơng nhựa có module độ cứng khác biệt nhiều nhằm đánh giá khả trượt lớp bê tông nhựa Kết phân tích cho thấy việc ứng dụng bê tơng nhựa cứng dù lớp mặt hay (và) mặt không gây giá trị ứng suất cắt lớn vị trí mặt liên kết, điều kiện dính bám lớp thỏa mãn Từ khố: ứng suất cắt trượt; kết cấu áo đường; bê tông nhựa cứng; module độ cứng ANALYSING THE INTERLAYER SHEAR STRESS OF ASPHALT PAVEMENT COMPOSED OF CONVENTIONAL AND HIGH MODULUS ASPHALT Abstract High modulus asphalt concrete (HMAC) is 2-3 times stiffer than conventional asphalt concrete (AC) in terms of stiffness modulus As a result, HMAC has high resistance to deformation including the irreversible one Although HMAC has been widely used in Europe, there are still concerns in Vietnam about the fatigue life of pavement structures and resistance to shear debonding between layers of conventional AC and HMAC In this study, the aim is to analyse the interlayer shear stress in asphalt structures comprised of several layers of asphalt having large difference in stiffness to evaluate the possibility of shear debonding between layers of asphalt The results show that the use of HMAC in either the wearing or (and) the binder course does not give rise to very high shear stress at interlayer surfaces, and the interlayer bonding is well assured Keywords: shear stress; pavement structure; high modulus asphalt concrete; stiffness modulus https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(5V)-10 c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Giới thiệu Hiện nay, kết cấu áo đường mềm sử dụng phổ biến Việt Nam, hỗn hợp bê tơng nhựa chặt sử dụng để làm tầng mặt kết cấu áo đường Bên cạnh ưu điểm mặt đường bê tông nhựa êm thuận lưu thông, dễ dàng thi công sửa chữa, mặt đường bê tông nhựa dễ tích lũy biến dạng khơng hồi phục để hình thành vệt hằn bánh xe, gây an tồn giao thơng [1] ∗ Tác giả Địa e-mail: tainht@hcmute.edu.vn (Tài, N H T.) 85 Tài, N H T., Tự, T V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Nhiều nhóm giải pháp đề xuất nhằm giải toán hằn lún vệt bánh xe bao gồm giải pháp qui trình thi cơng kiểm sốt chặt chẽ nhiệt độ bê tơng nhựa, nâng cao chất lượng lu lèn cải tiến đặc tính làm việc vật liệu kiểm soát chất lượng cốt liệu, biến tính nhựa đường, sử dụng bột khống có nguồn gốc đá vơi để tăng tính dính bám thay đổi thành phần cấp phối theo hướng tăng hàm lượng đá dăm nhằm tăng sức kháng cắt bê tông nhựa [2–6] Bê tông nhựa cứng, hay bê tơng nhựa module cao, loại bê tơng nhựa có module đàn hồi cao bê tông nhựa thông thường từ đến lần, chế tạo cách sử dụng loại nhựa đường (bitum) cứng sử dụng nhựa đường thông thường bổ sung thêm phụ gia gốc polymer để làm tăng độ cứng Do đó, có khả kháng biến dạng tốt, bao gồm biến dạng không hồi phục Mặc dù bê tông nhựa cứng áp dụng rộng rãi nước châu Âu, đến chưa có nhiều nghiên cứu bê tông nhựa cứng điều kiện Việt Nam [7] Do đó, việc ứng dụng bê tơng nhựa cứng Việt Nam gặp nhiều trở ngại e ngại độ bền mỏi trượt lớp bê tông nhựa Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường mềm hành 22TCN 211-06 [8] chưa có qui định cụ thể việc kiểm tốn nứt mỏi lớp bê tơng nhựa xét đến trượt lớp kết cấu phân tích kết cấu Do đó, dính bám lớp kết cấu xem hoàn hảo, khơng có tượng trượt suốt q trình làm việc kết cấu áo đường Để đảm bảo giả thiết đúng, ứng suất cắt trượt lớp bê tơng nhựa phải nhỏ cường độ dính bám hai lớp điều kiện Nếu có tượng trượt lớp xảy ra, độ cứng kháng uốn toàn kết cấu suy giảm Kết ứng suất kéo đáy lớp gia tăng đồng thời xuất tất lớp bê tông nhựa kể lớp mặt Điều dẫn đến độ bền nứt mỏi kết cấu áo đường suy giảm đáng kể Ở nhiệt độ cao (∼60◦C), hư hỏng chủ yếu tượng trượt lớp tách lớp mà tượng tích lũy biến dạng dư (hằn lún vệt bánh xe) Do đó, nghiên cứu gần Lân [9], giá trị ngưỡng yêu cầu cho cường độ dính bám hai lớp bê tơng nhựa 20◦C đề xuất sở phân tích tương quan cường độ dính bám 20◦C ứng xử thực tế mặt đường Để nghiên cứu ứng xử kết cấu áo đường sử dụng bê tông nhựa cứng điều kiện nhiệt độ khác nhau, mơ hình tương tác - dính bám lớp vật liệu đề xuất tích hợp vào chương trình phân tích kết cấu phương pháp phần tử hữu hạn tự phát triển Căn vào các giá trị ứng suất phân tích được, điều kiện dính bám lớp có chênh lệch lớn độ cứng chúng kiểm tra Kết nghiên cứu góp phần vào việc đánh giá khả ứng dụng bê tông nhựa cứng điều kiện Việt Nam Cơ sở lý thuyết 2.1 Mơ hình tương tác lớp Xét hai vật thể không gian Euclide chiều Vị trí điểm hai vật thể thời điểm t biểu thị véc-tơ X(i) Chúng phát biểu tốn học sử dụng phép mơ tả (i) Lagrange Trạng thái ban đầu hai vật thể miêu tả vùng Ω(i) Ω không gian R Giả sử khoảng thời gian khảo sát [0, T ], hai vật thể có di chuyển để tiếp xúc với Q trình di chuyển hai vật thể biểu thị ánh xạ φ(1) and φ(2) (i) ∀i ∈ {1, 2}, ∀t ∈ [0, T ], φ(i) (., t) : Ω(i) →Ω (i) (i) (i) (i) X → x = φ (X , t) (1) X(i) x(i) vị trí ban đầu vật thể thứ i Trường chuyển vị vật thể thứ i định nghĩa U(i) = x(i) − X(i) Phương trình cân vật thể thứ i điểm 86 Tài, N H T., Tự, T V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng biểu thị phương trình (2) (i) div(F(i) · Σ(i) ) + ρ(i) f =0 (2) Σ(i) ten-xơ ứng suất Green-Lagrange, F(i) ten-xơ gradient biến dạng, ρ0(i) khối lượng thể tích vật thể thứ i, f (i) véc-tơ lực khối Biên trạng thái ban đầu vật thể thứ i phân thành phần không chồng lấn liền kề (i) (i) (i) (i) (i) , S oU S oT phần biên mà chuyển vị phần với đặt tên S oU , S oT S oc (i) áp lực tác dụng vào vật thể S oc phần biên mà tương tác hai vật thể xảy Điều kiện (i) (i) biên S oU S oT vật thể i tóm tắt sau (i) (i) (i) (i) U(i) = U S oU , Π(i) N(i) = T S oU (i) (3) (i) U , T chuyển vị cưỡng áp lực tác dụng, N(i) véc-tơ pháp tuyến mặt S o(i) Sự tương tác vật thể mơ hình hóa mơ hình tiếp xúc có tính đến lực ma sát Coulomb lực dính theo hai phương pháp tiếp tuyến Qui luật tương tác mơ hình hóa (1) sau: Gọi T(X, t) = Π(1) N véc-tơ ứng suất Piola-Kirchhoff điểm X ∈ S oc phân tích thành hai thành phần pháp tuyến tiếp tuyến: T(X, t) = T N (X, t)ν − TT (X, t) (4) T N ứng suất tiếp xúc theo phương pháp tuyến TT ứng suất tiếp xúc theo phương (1) phân tích thành hai thành phần tiếp xúc lực dính phương tiếp tuyến điểm X ∈ S oc trình (5) T N = T Nc + T Na ; TT = TcT + TaT (5) Điều kiện để hai bề mặt khơng xâm nhập vào hay gọi điều kiện tiếp xúc pháp tuyến viết phương trình (6) [10, 11] (1) ∀X ∈ S oc , g(X, t) ≤ g(X, t) < 0, T Nc (X, t) = g(X, t) = 0, T Nc (X, t) ≥ (6) Lực dính theo phương pháp tuyến mơ hình hóa phương trình (1) ∀X ∈ S oc , −δ ≤ g(X, t) < 0, g˙ (X, t) < T Na (X, t) = −bN (7) bN cường độ dính bám bề mặt δ khoảng hở giới hạn hai bề mặt lực dính hữu hiệu (chưa bị phá vỡ) Điều kiện tương tác theo phương tiếp tuyến mô hình hóa qui luật ma sát MorhCoulomb, đặc trưng hệ số ma sát µ lực dính đơn vị bT hai bề mặt tương tác (1) ∀X ∈ S oc , (a) g(X, t) < δ ⇒ TT (X, t) = (b) δ ≤ g(X, t) < ⇒ TT (X, t) = bT (c) g(X, t) = ⇒ TT (X, t) ≤ µT Nc (X, t) + bT TT < µT Nc + bT , VT = (dính bám) TT = µT Nc + bT , VT × TT = 0, VT TT ≥ (trượt) 87 (8) Tài, N H T., Tự, T V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 2.2 Cấu tạo mơ hình hóa kết cấu áo đường Kết cấu áo đường mềm sử dụng bê tông nhựa thông thường nước ta thường gồm phần: móng đường mặt đường Móng đường làm cấp phối đá dăm, đá dăm Macadam, cấp phối thiên nhiên, mặt đường thường cấu tạo lớp bao gồm: đá gia cố nhựa gia cố xi măng, bê tông nhựa hạt trung lớp bê tông nhựa hạt mịn Trong nghiên cứu này, chúng tơi phân tích ứng suất cắt trượt xuất loại kết cấu áo đường điển hình KC-1, KC-2 KC-3 (Hình 1) cácTạp kếtchí cấu có sử dụng vật liệu bê tơng nhựa Khoa học Cơng nghệ dựng NUCE 2018cứng, Tạp chíTạp Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 kết chí Khoa họcXây Công nghệ Xây dựng NUCE 2018cấu tham chiếu (KC-Ref) kết cấu sử dụng lớp bê tông nhựa thông thường Trong tất loại kết cấu, lớp mặt có chiều dày cm, lớp mặt có chiều dày cm, lớp móng đường dày 40 cm cm cm cm Bê tơngBê nhựa (AC) Bê tôngBê nhựa cứng (HMAC) tôngBênhựa cứng (HMAC) Bê tông(AC) nhựa (AC) Bê tông nhựa(HMAC) cứng Bê (HMAC) Bê tông nhựa(HMAC) cứng (HMAC) tông nhựa tông nhựa cứng tông nhựa cứng Bê tôngBê nhựa cứng (HMAC) Bê tôngBê nhựa (AC) Bê tôngBênhựa cứng (HMAC) Bê tông nhựa(HMAC) cứng (HMAC) Bê tông(AC) nhựa (AC) Bê tông nhựa(HMAC) cứng (HMAC) tơng nhựa cứng tơng nhựa tơng nhựa cứng Móng đường Móng đường Móng đường Móng đường Móng Móng đườngđường Móng đường Móng Móng đườngđường Nền đường Nền đường Nền đường Nền đường Nền đường Nền đường Nền đường Nền đường Nền đường Kết cấu (KC-1) Kết cấu22cấu (KC-2) Kết cấu33(KC-3) (KC-3) (a) Kết1cấu (KC-1) (b) Kết (KC-2) (c) Kết (a)cấu Kết (KC-1) (b)(b) Kết (KC-2) (c)cấu Kết cấu 3cấu (KC-3) (a)(a)Kết 11cấu (KC-1) (b) Kết cấu cấu (KC-2) (c) Kết 3(c) (KC-3) 1.phương Các áncấu kếtáo cấu áodụng đường sử dụng bênhựa tơng cứng nhựa Hình 1.phương kết đường sử dụng bênhựa tơng nhựa cứng cứng Hình CácHình án phương kếtán cấu áo đường sử tơng cứng Hình 1.Các Các phương án kết cấu áo đường sử bê dụng bê tông Ứng xử lớp vật liệu móng nền, móng vàđường mặt mơbằng hìnhqui hóa Ứng vật liệu nền, vàđường mặt mơhóa hình hóa qui qui Ứng xử củaxử lớp vậtlớp liệu nền, móng mặt đượcđường mơ hình Ứngứng xử lớp vật liệu vàKirchhoff mặt đường mơ hình hóa quy luật ứng xử đàn luật ứng xử đàn hồinền, củamóng Saint-Venant Kirchhoff luậtcủa xử đàn hồi Saint-Venant luật xửứng đàn hồi Saint-Venant Kirchhoff hồi Saint-Venant Kirchhoff tr (9) (9) (9) (9) µtrE=(+2Eµ l) E trI (+El)Σ I(=E2µE ).I + λtr (E) I S = 2µSE=+2lS Iđơn ten-xơ µ chống mơ-đun l số Lamé constant, đóten-xơ I làđóten-xơ µ là2,mơ-đun chống lcắt, số số Lamé constant, trong I vịđơn bậcvịđơn 2,bậc µ vị là2,bậc mô-đun cắt, chống l cắt, Lamé constant, I ten-xơ đơn vị bậcđược 2, µđịnh mô-đun chống cắt, λ làliệu số Lamé, vết te-xơ vàcủa vếtte-xơ te-xơ nghĩa Vật bê tơng nhựa thường có ứng xử tr ( A ) = A vếtte-xơ đượcnghĩa định nghĩa Vật liệu bê tơng nhựa thường có ứng xử tr ( A ) = A vếtvà định Vật liệu bê tơng nhựa thường có ứng xử tr ( A) = A ii định nghĩa tr(A) = Aii Vật liệu bê tơng nhựaii thường cóii ứng xử đàn hồi – nhớt, phụ thuộc vào tần số đàn– hồi –thuộc nhớt, phụ tần thuộc vàosố tần táctải dụng trọng vàMột nhiệt độ.gần Một cách đàn hồi nhớt, phụ thuộc vào tácsốcủa dụng tải trọng độ nhiệt độ.cách Một cách gần gần đàn hồi – nhớt, phụ vào sốtần tác dụng trọng vàtảinhiệt tác dụng tảichúng trọngthể nhiệt độ Một cách gần đúng, chúng tagần cónhựa xem ứng xử(quasicủa(quasivật liệu bê ta thểxử xem ứng xử vật liệu bê tông gần –hồi đàn hồi tavàcó thểcó xem ứng vật bê tông nhựa là–thể gần –hồi đàn đúng, đúng, chúngđúng, ta cóchúng xem ứng củaxử vật liệu bêliệu tơng nhựa đàn (quasitôngelastic) nhựaelastic) gần – đàn hồi (quasi-elastic) giá trị nhiệt độ định tần số tác dụng elastic) tạigiá mộttrịgiá trị nhiệt độvà định vàtần mộtsố tần tácđịnh dụng định Trong nghiên tạigiá nhiệt độđịnh định tácsố dụng Trong định Trong nghiên trị nhiệt độ mộtvà tần số tác dụng nghiên nhấtcứu định Trong nghiên cứu này, chúng tơi phân tích ứng xử kết cấu áo đường nhiệt độ 25◦C cứuchúng này, chúng tơiứng phân tích ứng xửkết kếtáocấu đường nhiệt độ 25˚C 60˚C cứuchúng này, tơi tích phân tíchxửứng đường độ nhiệt độ 25˚C 60˚C Giá Giá này, phân củaxử kết cấu áocấu đường ởáo nhiệt 25˚C 60˚C Giá trịmô-đun mô-đun đàn hồi bê tông bêbê tông nhựa cứng xác định từ thítừnghiệm trị mơ-đun đàn hồi tơng nhựa bênhựa tơng nhựa cứng xácđược định từ thíđịnh nghiệm trị◦C mơ-đun đàn hồi bêcủa tông nhựa bê nhựa tông cứng xác định từ thí xác nghiệm 60 Giá trị đàn hồibêcủa bêvà tông nhựa tông nhựa cứng thí nghiệm ◦ mơ-đun đàn hồi động có giá trị lần lượt 5GPa 15Gpa 25˚C và mô-đun đànđộng hồi động cótrịlần giá trịlượt lần làlượt lầnlàlàlượt 5GPa 15Gpa 25˚C MPa mô-đun đàn giá lầnlượt lầnlượt ở25˚C vàvà mơ-đun đàn hồihồi động và có có giá trị làlàlượt lần 55GPa GPa 15Gpa 15vàGPa 25ở C 150 150MPa 250 MPa 60˚C Hệ số Poisson hai loại bê tông nhựa 0,35 ◦ vàMPa 250 60˚C Hệ số Poisson haibê loại bê nhựa tông nhựa 0,35 C 250Hệ ởMPa 60˚C Hệ Poisson hai loại tông 250 150MPa MPa 150MPa 60 số Poisson củasố hai loại bêcủa tông nhựa 0,35 Mô-đun đàn0,35 hồi chung đànchung hồi 2chung lớpnền móng vàđường xem khơng phụ thuộc Mơ-đun đànchung hồi lớp2móng vàđường xemkhông phụ thuộc vào vào Mô-đun đànMô-đun hồi lớp 2móng xemđường phụ khơng thuộc vào lớp móng nhiệt đường xem khơng phụ thuộc vào nhiệt độ 160 MPa, hệ số Poisson lấy độ 160 MPa, hệ số Poisson lấy 0,3 nhiệt độ 160 MPa, hệ số Poisson lấy 0,3 nhiệt độ 160 MPa, hệ số Poisson lấy 0,3 0,3 Tải trọng tác dụng bánh xe tác dụng lên mặt đường lấy qui định tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 [8], diện tích tiếp xúc vệt bánh xe qui hình tròn đường kính 36 cm, áp lực tác dụng lên mặt đường 0,6 MPa Như vậy, kết cấu áo đường xem làm việc điều kiện đối xứng trục tốn đưa tốn chiều để tiết kiệm thời gian tính tốn (Hình 2) Kết cấu áo đường rời rạc hóa 700 phần tử tứ giác nút Tổng số nút toán 2353 nút Giữa hai lớp mặt bê tông nhựa lớp mặt với lớp móng đường gán điều kiện tương tác Mục 2.2, hệ số ma sát lấy µ = 0,5; lực dính theo phương tiếp tuyến (bT ) khảo sát 0,5 MPa điều kiện 25◦C; 0,1 0,5 MPa điều kiện 60◦C Trong trường hợp việc thi công đảm bảo chất lượng, cường độ dính bám theo phương pháp tuyến lớp bê tơng nhựa giá trị cường độ chịu kéo lớp 88 cứu này, phân tích ứng xử kết cấu áo đường nhiệt độ 25˚C 60˚C Giá trị mô-đun đàn hồi bê tông nhựa bê tông nhựa cứng xác định từ thí nghiệm mơ-đun đàn hồi động có giá trị lần lượt 5GPa 15Gpa 25˚C 150MPa 250 MPa 60˚C Hệ số Poisson hai loại bê tông nhựa 0,35 Mơ-đun đàn hồi chung lớp móng đường xem không phụ thuộc vào H T.,hệ Tự,sốT.Poisson V / Tạp chí nhiệt độ Tài, 160N.MPa, lấyKhoa bằnghọc 0,3.Cơng nghệ Xây dựng Hình Mơ hình hóa kết cấu áo đường phần tử chiều nút bê tông nhựa yếu Trong phân tích này, tác giả sử dụng giá trị lực dính đủ lớn để đảm bảo khơng có tượng tách lớp xảy bN = 0,1 MPa Để xác định xác giá trị này, phương pháp tạo mẫu thí nghiệm trình bày tài liệu [12] áp dụng Điều kiện biên toán sau Các nút trục đối xứng biên bên trái bị khống chế chuyển vị theo phương ngang nút biên bên bị khống chế chuyển vị theo hai phương Kết tính tốn trình bày phần bên Kết phân tích Sự phân bố ứng suất tiếp (σrz ) kết cấu KC-1, KC-2, KC-3 KC-Ref nhiệt độ 25◦C ứng với trường hợp lực dính theo phương tiếp tuyến bT = 1,0 Mpa trình bày Hình Qua đó, quan sát ứng suất tiếp lớn xuất mặt có tọa độ r = 0,18 m hay mặt vị trí mép vệt bánh xe Để quan sát rõ phân bố ứng suất chiều sâu kết cấu, giá trị ứng suất tiếp mặt r = 0,18 m trích biểu diễn Hình Ứng suất tiếp lớn xuất bên lớp mặt kết cấu KC-2 độ sâu z = −0,03m, có giá trị 0,698 MPa Tuy nhiên, để đánh giá khả trượt lớp, giá trị ứng tiếp lớn (σmax rz ) mặt liên kết lớp (z = −0,05 m 0,12 m) dùng để kiểm tra điều kiện trượt Các giá trị σmax rz độ sâu z = −0,05 m kết cấu KC-1, KC-2, KC-3 KC-Ref 0,434 MPa, 0,454 MPa, 0,565 MPa 0,447 MPa Như vậy, ứng suất tiếp mặt liên kết lớp lớn sử dụng bê tông nhựa cứng cho hai lớp mặt Trong trường hợp sử dụng lớp bê tông nhựa cứng (mặt dưới), giá trị lớn ứng suất tiếp mặt liên kết lớp không thay đổi đáng kể so với sử dụng bê tông nhựa thông thường cho hai lớp mặt Các giá trị ứng suất tiếp ứng suất pháp độ sâu z = −0,05 m −0,12 m trình bày Bảng Chúng ta cần kiểm tra điều kiện trượt theo phương trình (8), cường độ dính bám xác định theo điều kiện ma sát lực dính Morh-Coulomb (σrz ≤ µσzz + bT ) Kết kiểm tra cho thấy tất loại kết cấu, không xảy tượng trượt lớp 25◦C với giá trị cường độ dính bám lớp bT = 0,5 MPa 89 lớpbêbê bê tông tông nhựa nhựa cho thấy khơng có tượng trượt ≥0,1 MPa ởở60˚C lớp khơng có tượng trượt bTbb≥0,1 MPa ở60˚C lớp chothấy thấy không tượng trượt bTTT≥0,1 ≥0,1 MPa 60˚C lớp bê tông tông nhựa nhựa cho cho thấy khơng cócó tượng trượt MPa 60˚C Tài, N H T., Tự, T V / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) KC-1 (a)(a) (a) (a) (b) KC-2 (c)(c) Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018(d) KC-4 (c) KC-3 (c) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 (b)(b) (b) (b) (d)(d) (d) (c) (d) Hình suất tiếp kếtkết cấu áoáo đường nhiệt độđộ 25˚C (a) KC-1 Hình3.3.Phân Phânbốbốứng ứng suất tiếp cấu đường nhiệt 25˚C (a) KC-1 Hình Phân bố ứng suất tiếp kết cấu áo đường nhiệt độ 25◦C Hình3.3.Phân Phânbốbốứng ứngsuất suấttiếp tiếptrong trongcác cáckết kếtcấu cấốođường đườngởởnhiệt nhiệtđộ độ25˚C 25˚C.(a) (a)KC-1 KC-1 Hình s (m) s (m) rz zz s (m) s (m) (b)4.0E+05 (c)8.0E+05 KC-3 (d)(d) KC-Ref KC-2 KC-3 KC-Refzz-2.0E+05 rz KC-2 0.0E+00 2.0E+05 (b) 6.0E+05 (c) 0.0E+00 -4.0E+05 0.0E+00 2.0E+05 4.0E+05 6.0E+05 8.0E+05 0.0E+00 -2.0E+05 -4.0E+05 (b) KC-2 (c) KC-3 (d) KC-Ref 0KC-Ref (b) KC-2 (c) KC-3 (d) 0 (đã(đã chỉnh sửa) -0.02 -0.02 chỉnh sửa) -0.02 -0.02 -0.04 -0.04 (đã chỉnh sửa) -0.04 -0.04 (đã chỉnh sửa) -0.06 -0.06 KC-Ref KC-Ref -0.06 -0.08 -0.08 -0.1-0.1 -0.12 -0.12 -0.14 -0.14 -0.16 -0.16 -0.18 -0.18 -0.2-0.2 -0.22 -0.22 -0.24 -0.24 -0.26 -0.26 -0.28 -0.28 z (m) z (m) z (m) z (m) -0.06 -0.08 -0.08 -0.1-0.1 -0.12 -0.12 -0.14 -0.14 -0.16 -0.16 -0.18 -0.18 -0.2-0.2 -0.22 -0.22 -0.24 -0.24 -0.26 -0.26 -0.28 -0.28 KC-1 KC-1 KC-2 KC-2 KC-3 KC-3 KC-Ref KC-Ref KC-1KC-1 KC-2KC-2 KC-3KC-3 Hình Phân bố ứng suất tiếp ứng suất pháp theo chiều sâu nhiệt độ 25◦C Hình Phân ứng suất tiếp ứng suất pháp theo chiều nhiệt độ 25˚C Hình 4 Phân bốbố ứng suất tiếp và ứng suất pháp theo chiều sâusâu nhiệt độ 25˚C 90 Bảng Ứng suất tiếp pháp (MPa) Bảng 1 Ứng suất tiếp vàvà pháp (MPa) tại mặtmặt liênliên kếtkết cáccác lớp.lớp KC-1 KC-1 KC-2 KC-2 KC-3 KC-3 KC-Ref KC-Ref Tài, N H T., Tự, T V / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Bảng Ứng suất tiếp pháp (MPa) mặt liên kết lớp KC-1 Mặt σrz KC-2 σzz σrz KC-3 σzz σrz KC-Ref σzz σrz σzz −0,221 −0,066 0,447 0,415 −0,230 −0,123 −0,271 −0,227 0,181 0,143 −0,274 −0,235 Nhiệt độ 25◦C, bT = 1,0 MPa z = −0,05 m z = −0,12 m 0,434 0,310 −0,267 −0,078 0,454 0,263 −0,205 −0,083 0,565 0,015 Nhiệt độ 60◦C, bT = 0,5 MPa z = −0,05 m z = −0,12 m 0,195 0,139 −0,274 −0,231 0,181 0,142 −0,271 −0,233 0,202 0,137 Sự phân bố ứng suất chiều sâu mặt r = 0,18 m kết cấu KC-1, KC-2, KC-3 KC-Ref nhiệt độ 60◦C ứng với trường hợp lực dính theo phương tiếp tuyến 0,5 MPa trình bày Hình Kết tính tốn cho thấy ứng suất trượt z = −0,05 m lớn sử dụng bê tông nhựa cứng cho lớp mặt Tương tự 25◦C, giá trị lớn ứng suất tiếp mặt liên kết cácTạp lớpchí khiKhoa sử lớp Xây bê tông cứng họcdụng Công1nghệ dựngnhựa NUCE 2018không thay đổi đáng kể so Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 với sử dụng hai lớp mặt bê tông nhựa thông thường Kết kiểm tra khả trượt lớp bê tông nhựa cho thấy khơng có tượng trượt bT ≥ 0,1 MPa 60◦C z (m) z (m) -1.5E+05 -1.5E+05 0 -0.02 -0.02 -0.04-0.04 -0.06-0.06 -0.08-0.08 -0.1 -0.1 -0.12-0.12 -0.14-0.14 -0.16-0.16 -0.18-0.18 -0.2 -0.2 -0.22-0.22 -0.24-0.24 -0.26-0.26 -0.28-0.28 z (m) z (m) rz (m) s s(m) rz 5.0E+04 1.0E+05 1.5E+05 2.0E+05 2.5E+05 5.0E+04 1.0E+05 1.5E+05 2.0E+05 2.5E+05 0 -0.02 -0.02 -0.04 -0.04 -0.06 -0.06 -0.08 -0.08 -0.1-0.1 -0.12 -0.12 -0.14 -0.14 -0.16 -0.16 -0.18 -0.18 KC-Ref KC-Ref -0.2-0.2 KC-1KC-1 -0.22 -0.22 -0.24 -0.24 KC-2KC-2 -0.26 -0.26 KC-3KC-3 -0.28 -0.28 -0.3 -0.3 s(m) zz (m) szz-2.5E+05 -2.5E+05 -3.5E+05 -3.5E+05 KC-Ref KC-Ref KC-1 KC-1 KC-2 KC-2 KC-3 KC-3 Hình Phân bố ứng suất tiếp ứng suất pháp theo chiều sâu nhiệt độ 60◦C Hình 5 Phân bốbố ứng suất tiếptiếp và ứngứng suấtsuất pháp theo chiều sâusâu nhiệt độ 60˚C Hình Phân ứng suất pháp theo chiều nhiệt độ 60˚C 4.4 Kết luận Kết luận Kết luận Ứng suất cắtcắt trượt cáccác lớplớp kếtkết cấucấu áo áo đường sử dụng bê tông nhựanhựa Ứng suất trượt đường sử dụng bê tông Ứng suất cắt trượt lớp kết cấu áo đường sử dụng bê tông nhựa cứng phân cứng đãđã phân tích phương pháp phần tử hữu hạn,hạn, tác cứng phân tích phương pháp phần tử hữu tương tương tác tích phương pháp phần tử hữu hạn, tương tác lớp mơ hình hóa mơ hình hóahóa cácứng điều kiện tiếp xúcxúc dính bámbám ứng xửđàn Kết cáclớp lớp mô điều kiện vànhư ứng xử hồi điều kiện tiếp xúc vàhình dính bám xử cáctiếp lớp vật liệudính xem vật liệu xem đàn hồi.hồi KếtKết quảquả phân tíchtích tómtóm tắt sau sau : : lớp vật liệu xem đàn phân tắt phânlớp tích tóm tắt sau: - Ứng tiếp lớntiếp nhấtlớn xuất hiệnxuất mặt r = 0,18 m hay mặt củavị mép vệt bánh xe - suất suất mặtmặt r=0,18m hayhay tạiqua mặtvị đitríqua trí - Ứng Ứng suất tiếp lớn xuất r=0,18m mặt qua vị trí mép vệtvệt bánh xe.xe mép bánh 91 - - Ứng suất tiếp mặt liênliên kếtkết cáccác lớplớp lớn nhấtnhất khikhi bố trí bê tơng nhựanhựa Ứng suất tiếp mặt lớn bốlớp trí lớp bê tơng cứng haihai lớplớp mặt và Trong trường hợphợp chỉ sử dụng lớp bê tông cứng mặt Trong trường sử dụng lớp bê tông nhựa cứng, giá trị ứng suất tiếp lớn mặt liên kết lớp thay đổi đổi nhựa cứng, giá trị ứng suất tiếp lớn mặt liên kết lớp thay Tài, N H T., Tự, T V / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng - Ứng suất tiếp mặt liên kết lớp lớn bố trí lớp bê tơng nhựa cứng hai lớp mặt Trong trường hợp sử dụng lớp bê tông nhựa cứng, giá trị ứng suất tiếp lớn mặt liên kết lớp thay đổi không đáng kể so với trường hợp sử dụng hai lớp bê tông nhựa thông thường - Điều kiện dính bám lớp đảm bảo cường độ dính bám lớp ≥ 0,5 MPa điều kiện 25◦C ≥ 0,1 MPa điều kiện 60◦C Như vậy, việc ứng dụng bê tông nhựa cứng kết cấu áo đường dù lớp mặt hay (và) mặt không gây giá trị ứng suất cắt lớn mặt liên kết (< 0,6 MPa 25◦C, < 0,2 MPa 60◦C) quan ngại ban đầu Với giá trị cường độ dính bám lớp bê tơng nhựa ≥ 0,5 MPa điều kiện nhiệt độ tính tốn 25◦C, tượng trượt lớp khơng xảy Ở nhiệt độ tính tốn 60◦C, cường độ dính bám yêu cầu lớp bê tông nhựa 0,1 MPa Để kiểm tra nhiều điều kiện nhiệt độ khác xét đến ảnh hưởng tần số tác dụng tải trọng, ứng xử đàn hồi – nhớt bê tông nhựa cần xét đến Tài liệu tham khảo [1] Nguyen, H T T (2017) Modelling the mechanical behaviour of asphalt concrete using the Perzyna viscoplastic theory and Drucker–Prager yield surface Road Materials and Pavement Design, 18(S2): 264–280 [2] Quyết định 858-BGTVT 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 tông nhựa nóng tuyến đường tơ có quy mô giao thông lớn Bộ Giao thông Vận tải, Việt Nam [3] Nguyen, H T T., Tran, T N (2018) Effects of crumb rubber content and curing time on the properties of asphalt concrete and stone mastic asphalt using dry process International Journal of Pavement Research and Technology, 11(3):236–244 [4] Tran, T N., Nguyen, H T T., Nguyen, K S., Nguyen, N T H (2017) Semi-flexible material: The sustainable alternative for the use of conventional road materials in heavy-duty pavement Congrès International de Géotechnique – Ouvrages – Structures, Springer Singapore, 552–559 [5] Tài, N H T., Nhân, T T (2017) Nghiên cứu ứng dụng hỗn hợp đá dăm vữa nhựa xây dựng mặt đường Việt Nam Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, (32):57–62 [6] Hải, D H (2016) Các nghiên cứu thiết kế thi cơng hỗn hợp bê tơng nhựa nóng điều kiện việt nam nhằm hạn chế phát sinh lún vệt bánh xe mặt đứng đường tơ Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 10(4):11–17 [7] Hợi, T D (2018) Nghiên cứu hỗn hợp đá – nhựa nóng cường độ cao dùng kết cấu mặt đường ô tô cấp cao Việt Nam Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Giao thông Vận tải [8] 22 TCN 211-06 Áo đường mềm - Các yêu cầu dẫn thiết kế Bộ Giao thông Vận tải, Việt Nam [9] Lân, N N (2016) Nghiên cứu ứng xử dính bám đề xuất giới hạn cường độ dính bám hai lớp bê tơng asphalt kết cấu áo đường mềm Việt Nam Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Giao thông Vận tải [10] Le Van, A., Nguyen, T T H (2009) A weighted residual relationship for the contact problem with Coulomb friction Computers & Structures, 87(23-24):1580–1601 [11] Tai, N H T., Le Van, A (2011) A simple weak form for contact problems with Coulomb friction Vietnam Journal of Mechanics, 33(4):259–282 [12] Tài, N H T., Tiến, P M., Tự, T V (2017) Đánh giá khả dính bám lớp bê tơng nhựa bê tơng xi măng Tạp chí Xây dựng 92 ... 4.4 Kết luận Kết luận Kết luận Ứng suất cắtcắt trượt cáccác lớplớp kếtkết cấucấu áo áo đường sử dụng bê tông nhựanhựa Ứng suất trượt đường sử dụng bê tông Ứng suất cắt trượt lớp kết cấu áo đường. .. cứng Bê (HMAC) Bê tông nhựa( HMAC) cứng (HMAC) tông nhựa tông nhựa cứng tông nhựa cứng Bê tôngBê nhựa cứng (HMAC) Bê tôngBê nhựa (AC) Bê tôngB nhựa cứng (HMAC) Bê tông nhựa( HMAC) cứng (HMAC) Bê. .. Hình 1.phương kết đường sử dụng b nhựa tơng nhựa cứng cứng Hình CácHình án phương kết n cấu áo đường sử tơng cứng Hình 1 .Các Các phương án kết cấu áo đường sử bê dụng bê tơng Ứng xử lớp vật liệu