Nghiên cứu xây dựng mô hình phân tích ảnh hưởng của tải trọng đến vệt hằn bánh xe của bê tông nhựa có xét đến ảnh hưởng của tầng móng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN XN BÁCH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN VỆT HẰN BÁNH XE CỦA BÊ TƠNG NHỰA CĨ XÉT ĐẾN ẢNH HƢỞNG CỦA TẦNG MÓNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN XN BÁCH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN VỆT HẰN BÁNH XE CỦA BÊ TƠNG NHỰA CĨ XÉT ĐẾN ẢNH HƢỞNG CỦA TẦNG MĨNG Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thông Mã số: 8580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS TRẦN TRUNG VIỆT Đà Nẵng – Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Bách Tóm tắt Luậnv ăn tập trung xây dựng thiết bị thín ghiệm HLBX có xét đến ảnh hưởng kết cấu phần móng Từ đó, phân tích ảnh hưởng mơ đun đàn động (Ed) móng kết cấu áo đường tải trọng trục xe (p), tốc độ xe chạy (V) nhiệt độ (T) đến hằn lún vệt bánh xe (RD) kết cấu mặt đường bê tông nhựa Nghiên cứu so sánh tương quan loại kết cấu áo đường có khơng sử dụng vật liệu gia cố liên kết vơ Mơ hình thí nghiệm thực (full-scale) sử dụng để xác định RD cho mặt đường bê tông nhựa C12.5 Kết đo đạt so sánh với kết tính tốn theo AASHTO 08 Từ kết phân tích cho thấy ảnh hưởng rõ Ed,T,V p đến giá trị RD kết cấu áo đường Kết nghiên cứu đề tài việc cần thiết phải xét đến ảnh hưởng lớp móng đánh giá khả kháng hằn lún vệt bánh xe mặt đường bê tơng nhựa Từ khóa – Áo đường mềm, hằn lún vệt bánh xe, Modun đàn hồi động, Bê tông nhựa, nhiệt độ bê tông nhựa, tải trọng trục xe Abtstract: The research focus to build a Rutting Testing Devices consideration the fulldepth of pavement structural Based on the device, the thesis focus on the effect of the dynamic modulus (Ed) of base course axle load(p), speed of vehicle (V) and temperature(T) on rutting depth (RD) of the asphalt pavement This study also compares the correlation of two types of pavement structures with and without inorganic reinforced materials A full-scale experimental model was developed to measures the RD of asphalt pavement C12.5 These measured were compared with the results of the AASHTO 08 Based on these analysis, the results show that the effect of Ed,T,V and p on RD values of asphalt pavement C12.5 very important The results of the study show that it is necessary to consider the effect of the base course when we evaluate the RD of asphalt pavement structures Keywords – Flexible pavement, Rutting depth, Dynamic modulus, Asphalt concrete, Pavement temperature, axle load MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG HƢ HỎNG MẶT ĐƢỜNG VÀ HIỆN TƢỢNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE 1.1 Mở đầu 1.2.Các dạng hư hỏng mặt đường BTN 1.2.1 Nứt bề mặt 1.2.2 Trượt trồi mặt BTN 1.2.3 Hằn lún vệt bánh xe (HLVBX) 1.3 Nghiên cứu vệt hằn bánh xe nước giới 12 1.3.1 Một số nghiên cứu nước .12 1.3.2 Một số nghiên cứu giới 16 1.4 Kết luận: 22 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM HẰN LÚN VÀ QUY HOẠCH MẪU 23 2.1 Mở đầu 23 2.2 Dự kiến kích thước m u thí ngiệm .23 2.3 Phương pháp xác định mô-đun đàn hồi động (Dynamic Modulus ) thiết bị Light-FWD .31 2.4 Trình tự thi cơng m u 35 2.5 Phương trình tương quan độ chặt K Eđ 51 2.6 Giới thiệu thiết bị thí nghiệm độ sâu RD vệt hằn bánh xe 51 2.7 Trình tự đo HLVBX (RD) 51 2.8 Kết đo HLVBX (RD) .52 CHƢƠNG PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG Eđ, T q ĐẾN HLVBX CỦA KẾT CẤU MẶT ĐƢỜNG BTN 57 3.1 Mở đầu 57 3.2 Độ sâu vệt hằn(RD) theo công thức học thực nghiệm AASHTO 1993 57 3.3 Phân tích ảnh hưởng Eđ, T áp lực q đến HLVBX 59 3.4 Phương trình tương quan Eđ, T, q, N đến vệt hằn bánh xe RD 64 3.5 Kết luận 66 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 68 Tài liệu tham khảo 71 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe : a-QL1, TP Hà Tĩnh; b- QL1 đoạn Hà Tĩnh-Vinh Hình 2: Mơ hình thí nghiệm full-scale kiểm tra kết cấu áo đường viện IFSTTAR, Pháp Hình 1.1: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt thành ổ gà [internet] Hình 1.2: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt mỏi [internet] Hình 1.3: Hư hỏng mặt đường dạng lún nứt dọc [internet] Hình 1.4: Hư hỏng mặt đường dạng nứt thành lưới [internet] Hình 1.5: Hư hỏng mặt đường dạng nứt phản ánh phát triển từ lớp bê tông xi măng [internet] Hình 1.6: Hư hỏng mặt đường dạng lún trồi vệt bánh xe xe vào đường cong nằm [internet] Hình 1.7: Hằn lún vệt bánh xe quốc lộ [internet] Hình 1.8: Hằn lún vệt bánh xe thân lớp mặt [internet] Hình 1.10: Hằn lún vệt bánh xe thân lớp móng lớp mặt [internet] 10 Hình 11: Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe : [internet] 11 Hình 1.12: Mơ hình thí nghiệm full-scale kiểm tra kết cấu áo đường 12 Hình 1.13: Biểu đồ so sánh độ lún m u thử biểu đồ so sánh độ lún m u thử với độ lún tối đa cho phép [ThS NCS Nguy n Ngọc, 2015] 13 Hình 1.15: kết thí nghiệm vệt hằn bánh xe thực môi trường khơng khí 600C h n hợp SMA(SMA-PMBIII) C12.5(C12.5-PMBIII)[ Nguy n Huỳnh Tấn Tài Trần Thiện Nhân, 2016] 14 Hình 1.16: chiều sâu vệt lún bánh xe m u BTN C19, 57 đá dăm 64 đá dăm [Nguy n Văn Long Phan Văn Quảng, 2016] 14 Hình 1.17: Đường bao vật liệu cho vùng vật liệu BTN chặt C.19[ Amir Golalipour cộng ( 2012)] 17 Hình 1.18: Độ ổn định Marh-shall [Amir Golalipour cộng ( 2012)] 17 Hình 1.19: Độ r ng khơng khí(V.A) độ r ng khung cốt liệu(V.M.A) [Amir Golalipour cộng ( 2012)] 18 Hình 1.19: Độ cứng [Amir Golalipour cộng ( 2012)] 18 Hình 1.20: Độ cong biến dạng khơng phục hồi [Amir Golalipour cộng ( 2012)] 18 Hình 1.21: Tương quan tải trọng trục lún vệt bánh xe mặt đường[ mơ hình học thực nghiệm] 19 Hình 1.22 Tác động tổ hợp tải trọng đến phát triển hằn lún có xét đến ảnh hưởng nhiệt độ [Barugahare Javilla cộng (2017)] 21 Hình 23: Tác động tổ hợp tải trọng đến chiều sâu HLVBX không xét đến ảnh hưởng nhiệt độ [Barugahare Javilla cộng sự, 2017] 21 Hình 2.1: Hình dạng kích thước m u thí nghiệm 30 Hình 2.2: Thanh phần hạt BTN 30 Hình 2.3: Thanh phần hạt CPTN 31 Hình 2.4: Thanh phần hạt CPĐD 31 Hình 2.5 : Thiết bị Light-FWD đo mô đun động 32 Hình 2.6: Dùng cát để tăng diện tích tiếp xúc máy với mặt phẳng thí nghiệm 32 Hình 2.7 Chốt an tồn chế độ FREE qua trình thí nghiệm 33 Hình 2.8: Các tham số máy bao gồm đường kính đế gia tải (330mm);Hệ số poisson ứng với m i loại cấp phối khác 33 Hình 2.9: Màn hình điều khiển máy trạng thái sẵn sàng đo 33 Hình 2.10: Kết hiển thị hình điều khiển 34 Hình 2.11: sơ đồ vị trí đo FWD cho lớp kết cấu 34 Hình 2.13: Q trình chu n bị khn 35 Hình 2.14: Quá trình sang r i lu l n lớp đáy móng 36 Hình 2.15: Quá trình đo modulus lớp đáy móng 36 Hình 2.16: Quá trình san r i CPTN 38 Hình 2.17: Quá trình lu l n CPTN 39 Hình 2.18: Quá trình đo modulus CPTN 40 Hình 2.19: Quá trình san r i CPĐD 42 Hình 2.20: Quá trình lu l n CPĐD 44 Hình 2.21: Quá trình đo modulus CPĐD 44 Hình 2.22: Công tác quét bụi, chải mặt đường 46 Hình 2.23: Công tác tạo khuôn tưới nhựa 46 Hình 2.24: Công tác vận chuyển san r i BTN 47 Hình 2.25 Quá trình lu l n BTN 49 Hình 2.27Tương quan Eđ độ chặt đầm nén K [Liu et al., 2016] 51 Hình 2.28: Thiết bị thí nghiệm đo vệt hằn bánh xe 51 Hình 2.29: Dữ liệu dạng hình ảnh xuất từ máy 51 Hình 2.30: Vị trí đo vệt hằn bề mặt lớp BTN 51 Hình 2.31: Dữ liệu dạng số xuất từ máy 52 Hình 2.32: Biểu đồ quan hệ số lượt tác dụng độ lún 40 độ, 0.65MPa m u 53 Hình 2.33: Biểu đồ quan hệ số lượt tác dụng độ lún 50 độ, 0.65MPa m u 54 Hình 2.34: Biểu đồ quan hệ số lượt tác dụng độ lún 50 độ, 0.6MPa m u 55 Hình 3.1: Biểu đồ quan hệ số lượt tác dụng độ lún m u , nhiệt độ 500C cho cấp tải 0.6Mpa theo công thức thực nghiệm theo kết đo mơ hình thí nghiệm 59 Hình 3.2: Biểu đồ so sánh mô đun kết cấu m u, nhiệt độ 500C cho cấp tải 0.6MPa 60 Hình 3.3: Biểu đồ so sánh mô đun kết cấu m u, nhiệt độ 500C cho cấp tải 0.65MPa 61 Hình 3.4: Biểu đồ so sánh mơ đun kết cấu m u, nhiệt độ 400C cho cấp tải 0.65MPa 61 Hình 3.5: Biểu đồ so sánh cấp tải 0.65MPa 0.6MPa độ lún m u 1, nhiệt 62 Hình 3.6: Biểu đồ so sánh cấp tải 0.65MPa 0.6MPa độ lún m u 2, nhiệt độ 500C 400C 63 Hình 3.7: Biểu đồ so sánh cấp tải 0.65MPa 0.6MPa độ lún m u 2, nhiệt độ 500C 400C 63 Hình 3.8: Biểu đồ quan hệ mơ đun KCAĐ, tải trọng nhiệt độ đến độ sâu vệt hằn bánh xe 64 Hình3.9: Mơ hình interactive nonlinear để tìm phương trình tương quan 65 Hình 3.10: So sánh kết mô hihf đề xuất kết thực nghiệm từ mơ hình 65 Hình 3.11: So sánh kết Proposed model với thực nghiệm cho M u 4, T= 50 C, p=0.65MPa, Eđ= 248 Mpa 66 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: nh hưởng tải trọng đến HLVBX 15 Bảng 1.2: nh hưởng áp suất bánh đến HLVBX 15 Bảng 1.3: nh hưởng tải trọng áp suất bánh đến HLVBX 15 Bảng 1.4 Thời gian tác dụng tính tốn lần xe chạy lên mặt đường BTN (khi độ dốc dọc đường