Nghiên cứu đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khai thác của mặt đường BTXM đường ô tô và sân bay trong điều kiện việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHẠM DUY LINH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG KHAI THÁC CỦA MẶT ĐƯỜNG BTXM ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ SÂN BAY TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG MÃ SỐ: 9.58.02.05 CHUN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Chữ ký giáo viên hướng dẫn TS Vũ Đức Sỹ GS.TS Phạm Cao Thăng HÀ NỘI – 2021 II LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Vũ Đức Sỹ GS.TS Phạm Cao Thăng trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt giúp đỡ tác giả với dẫn khoa học giá trị, đồng thời thường xuyên động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Giáo Sư, Phó giáo sư, Tiến sỹ, chuyên gia nhà khoa học trường Đại học Giao thơng Vận tải dẫn, đóng góp ý kiến để luận án hoàn thiện Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới trường Đại học Giao thơng Vận tải, phịng Đào tạo Sau đại học, môn Đường bộ, Trung tâm Khoa học Công nghệ Giao thơng Vận tải, Viện kỹ thuật cơng trình đặc biệt Bộ môn Cầu – đường Sân bay – Học viện Kỹ thuật Quân tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo môn Đường ô tô Sân Bay Bộ môn Đường Bộ – trường Đại học Giao thông Vận tải thầy cô giáo đồng nghiệp Bộ môn tạo điều kiện, tận tình giúp đỡ tác giả trình nghiên cứu thực luận án Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè người thân động viên, khích lệ chia sẻ khó khăn với tác giả suốt thời gian thực luận án Tác giả Phạm Duy Linh LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN MẶT ĐƯỜNG BTXM HỆ NHIỀU LỚP DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG BÁNH XE VÀ NHIỆT ĐỘ TRƯỜNG 1.1 1.1.1 1.1.2 BTXM 1.2 1.2.1 1.2.1.1 95 [2] 1.2.1.2 đường BTXM thơng thường có khe nối xây dựng cơng trình giao thơng QĐ 3230/2012 [1] 1.2.1.3 sân bay theo TCVN 10907-2015 [3] 1.2.1.4 [10, 11, 15] 1.2.2 nối giới IV 1.2.2.1 Tính BT mặt đường theo phư Westergaard [16, 39] 1.2.2.2 Tính bê tơng mặt đường theo lớp Nga [52, 55, 62, 67] 1.2.2.3 Phương pháp tính tốn thiết kế the 24, 36, 37] 1.2.2.4 Phương pháp học thực nghiệm 1.2.2.5 Theo cục hàng khơng liên bang M 1.2.2.6 Theo phương pháp tính tốn 1.2.2.7 Theo quy trình thiết kế mặt đường [78] 1.2.3 Một số phần mềm tính tốn kết cấ 1.2.4 Nhận xét chung: 1.3 Tính tốn BTXM ảnh h 1.3.1 Ảnh hưởng điều kiện nhiệt độ 1.3.1.1 Gradient nhiệt độ tượng u 1.3.1.2 Tấm BT bị co dãn nhiệt độ tha 1.3.2 Các phương pháp tính tốn Gradie 1.3.2.1 Phương pháp tính tốn gradient nh 1.3.2.2 Phương pháp tính tốn gradient nh 3230/QĐ-BGTVT [1] 1.3.2.3 Phương pháp tính tốn ứng suất n theo tiêu chuẩn TCVN 10907-2015 [3] 1.3.2.4 Phương pháp tính tốn ứng suất n hưởng nhiệt độ theo Mỹ (Theo tiêu chuẩn AASHTO-1998 [21, 22]) 1.3.2.5 Tính tốn ảnh hưởng nhiệt độ theo quy trình thiết kế mặt đường BTXM Nga [52, 58, 65] 1.3.3 Quy định bố trí khe dãn mặt đ 1.3.3.1 Theo quy định hiệp hội mặt đ 32, 34, 38, 40, 45] 1.3.3.2 Theo Cục hàng không liên bang M 1.3.3.3 1.3.3.4 1.3.3.5 63, 65] 1.3.3.6 [78] 1.3.3.7 1.3.3.8 [1] 1.3.3.9 1.3.3.10 Thực tế bố trí khe dãn dãy BTXM mặt đường Việt Nam 1.3.4 khe co, dãn mặt đường BTXM Việt Nam giới 1.3.5 1.4 đường BTXM điều kiện Việt Nam 1.4.1 1.4.2 khác nhau: 1.4.3 đường BTXM điều kiện khí hậu Việt Nam 1.5 1.6 CHƯƠNG II TÍNH TỐN ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP CÁCH LY ĐẾN SỰ LÀM VIỆC MẶT ĐƯỜNG BTXM HỆ NHIỀU LỚP 2.1 hưởng lớp cách ly 2.2 lớp 2.2.1 2.2.2 lớn 2.2.2.1 VI 2.2.2.2 Khảo sát đánh giá độ tin cậy phương pháp tính đề xuất 47 2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng lớp cách ly có chiều dày khác 53 2.2.3.1 Sử dụng lớp cách ly vật liệu Bitum- cát Đá cát nhựa (SAMI) .53 2.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng biến dạng lớp cách ly từ BTNC đến ứng suất biến dạng lớp BTXM thay đổi chiều dày lớp cách ly 67 2.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng biến dạng lớp cách ly từ BTNC đến ứng suất biến dạng lớp BTXM thay đổi nhiệt độ lớp cách ly 74 2.3 Kết luận chương II 76 CHƯƠNG III TÍNH TỐN GRADIENT NHIỆT ĐỘ TRONG TẤM BTXM MẶT ĐƯỜNG VỚI CÁC CHIỀU DÀY TẤM KHÁC NHAU TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 78 3.1 Tính tốn phân bố nhiệt độ BTXM mặt đường điều kiện Việt Nam 78 3.1.1 Nhiệt độ môi trường tác động lên bề mặt bê tông mặt đường .78 3.1.2 Phân bố nhiệt độ theo chiều sâu bê tông 79 3.2 Khảo sát trường xác định phân bố nhiệt độ theo chiều sâu BT mặt đường khu vực TP Hà Nội 82 3.3 Tính tốn phân bố trường nhiệt độ BTXM mặt đường điều kiện Việt Nam 85 3.4 Xây dựng công thức tính tốn gradient nhiệt độ nhiệt độ trung bình BTXM mặt đường 103 3.4.1 Giới thiệu phần mềm Mınitab Phân tích hồi quy : 103 3.4.2 Tính tốn xác định gradient nhiệt BT mặt đường với chiều dày khác 104 3.4.3 Tính tốn nhiệt độ trung bình theo chiều sâu bê tông mặt đường 111 3.4.4 Nhận xét 115 3.5 Tính tốn khe dãn mặt đường BTXM 116 3.5.1 Cơ sở tính tốn cần thiết bố trí khe dãn mặt đường bê tông xi măng 116 3.5.2 Cơ sở tính tốn khoảng cách khe dãn mặt đường BTXM 119 3.6 Kết luận chương III 121 VII CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG TRONG TÍNH TỐN MẶT ĐƯỜNG BTXM TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 4.1 Nam 4.2 phương pháp xác định giá trị gradient nhiệt đề xuất 4.2.1 3230/2012) 4.2.2 lệch nhiệt độ gây với gradient nhiệt độ xác định theo công thức (3.5): 4.2.3 4.3 4.3.1 4.3.1.1 4.3.1.2 4.3.2 4.3.2.1 4.3.2.2 4.4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH TÁC GIẢ THAM GIA ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU Sự cần thiết vấn đề nghiên cứu Mặt đường bê tông xi măng (BTXM) loại kết cấu áo đường cấp cao mang nhiều ưu điểm bật sau: Bền vững, tuổi thọ tới 25-30 năm; Cường độ cao, thích hợp với tất phương tiện; Cường độ mặt đường chịu tác động việc thay đổi nhiệt độ mặt đường nhựa; Có khả chống bào mòn tốt, hệ số bám bánh xe mặt đường cao; Ổn định cường độ ẩm nhiệt, cường độ không bị giảm mà cịn tăng theo thời gian, có tượng bị lão hóa mặt đường bê tơng nhựa; Chi phí tu, bảo dưỡng thấp Mặt khác loại kết cấu mặt đường mà chủ động nguồn ngun liệu, cơng nghệ thi công không phức tạp Với ưu điểm mặt đường BTXM áp dụng rộng rãi làm kết cấu áo đường cho tuyến đường cấp cao, làm mặt đường sân bay trục đường tơ có lưu lượng trục xe lớn nhiều xe tải trọng nặng lưu hành Ở Việt Nam tính tốn thiết kế mặt đường cứng đường ô tô sân bay sử dụng quy trình tạm thời thiết kế mặt đường BTXM đường ô tô theo QĐ 3230/2012 TCVN 10907/2015 Tuy nhiên thực tế khai thác Việt Nam với nhiều nguyên nhân khác nhau, mặt đường xuất số dạng hư hỏng gây ảnh hưởng định đến chất lượng khai thác kết cấu mặt đường ô tô sân bay Trong có tượng nứt vỡ tấm, nứt cạnh cạnh khe dãn ứng suất nhiệt Các hư hỏng làm suy giảm chất lượng BT, suy giảm chất lượng khai thác mặt đường Do quy trình sử dụng Việt Nam không hoàn toàn tự biên soạn, mà sở tham khảo tiêu chuẩn nước (quy định tạm thời theo QĐ 3230/2012 biên soạn sở tham khảo từ quy trình Trung Quốc JTG D40-2011 TCVN 10907/2015 thiết kế mặt đường sân bay, biên soạn sở tham khảo quy trình thiết kế sân bay Nga) Đây tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp với điều kiện thực tế Trung Quốc Nga vật liệu, điều kiện khí hậu, trình độ cơng nghệ thi công Trung Quốc Nga Để quy định kỹ thuật quy trình phù hợp với điều kiện cụ thể Việt Nam, liên quan đến điều kiện vật liệu, điều kiện khí hậu thời tiết, cần tiến hành nghiên cứu hiệu chỉnh, bổ sung số yêu cầu kỹ thuật cho phù hợp với điều kiện Việt Nam Xuất phát từ yêu cầu thực tế phân tích nêu trên, đề tài “Nghiên cứu đánh giá số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khai thác mặt đường BTXM đường ô tô sân bay điều kiện Việt Nam”, luận án chọn hướng nghiên cứu số vấn đề kỹ thuật liên quan sử dụng có hiệu lớp cách ly kết cấu mặt đường cứng hệ nhiều lớp đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ môi trường đến làm việc BT, lĩnh vực nghiên cứu cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn 2 Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng lớp cách ly kết cấu hệ nhiều lớp mặt đường BTXM đến làm việc mặt đường, từ đưa kiến nghị cần thiết cấu tạo hợp lý lớp cách ly điều kiện Việt Nam Nghiên cứu tính tốn xác định trường nhiệt độ theo chiều sâu gradient nhiệt độ bề mặt đáy BT mặt đường điều kiện khí hậu Việt Nam, phụ thuộc chiều dày BTXM, có BTXM mặt đường có chiều dày lớn mặt đường sân bay Nghiên cứu tính tốn cần thiết phải bố trí khe dãn tính tốn khoảng cách bố trí khe dãn điều kiện khí hậu Việt Nam Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu tổng quan phương pháp tính tốn mặt đường BTXM hệ nhiều lớp (trường hợp sử dụng lớp móng cứng tham gia chịu kéo uốn mặt đường trường hợp tăng cường BTXM mặt đường BTXM cũ) có xem xét đến ảnh hưởng lớp cách ly nhiệt độ môi trường; Nghiên cứu tính tốn đánh giá ảnh hưởng lớp cách ly đến phân bố nội lực lớp mặt đường BTXM, khuyến nghị lựa chọn chiều dày hợp lý lớp cách ly điều kiện Việt Nam; Nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu thực nghiệm trường, xác định trường nhiệt độ phân bố theo chiều sâu BTXM; Nghiên cứu tính tốn xác định trường nhiệt độ theo chiều sâu gradient nhiệt độ nhiệt độ trung bình theo BTXM theo chiều dày tấm, phục vụ tính tốn ứng suất nhiệt BT tính tốn cần thiết bố trí khe dãn dãy BT mặt đường ơtơ sân bay; Nghiên cứu tính tốn thử nghiệm số, đánh giá lượng hóa ảnh hưởng lớp cách ly nhiệt độ môi trường đến làm việc BTXM mặt đường ôtô sân bay điều kiện khí hậu khu vực miền Bắc Việt Nam Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học: Xây dựng phương pháp tính tốn đánh giá ảnh hưởng chiều dày cường độ lớp cách ly đến làm việc mặt đường BTXM hệ nhiều lớp Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm đo đạc trường xác định phân bố trường nhiệt độ theo chiều sâu BT mặt đường gradient nhiệt cho chiều dày khác Nghiên cứu xác định cần thiết phải bố trí khe dãn cho dãy BT mặt đường điều kiện khí hậu Việt Nam Ý nghĩa thực tiễn: Tính toán kiến nghị chọn loại vật liệu chiều dày lớp cách ly, phù hợp với điều kiện khai thác điều kiện nhiệt độ Việt Nam; Tính tốn, xây dựng đề xuất cơng thức tính tốn gradient nhiệt nhiệt độ trung bình theo chiều sâu BT phụ thuộc chiều dày tấm, phục vụ tính tốn ứng suất nhiệt xác định khoảng cách khe dãn dãy tấm, điều kiện khí hậu khu vực TP Hà Nội khu vực có điều kiện tương tự miền Bắc Việt Nam Bố cục luận án: Nội dung luận án bao gồm phần sau: Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan tính tốn mặt đường BTXM Chương 2: Nghiên cứu tính tốn đánh giá ảnh hưởng lớp cách ly đến mặt đường BTXM hệ nhiều lớp Chương 3: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ môi trường đến làm việc mặt đường BTXM điều kiện Việt Nam Chương 4: Ứng dụng tính tốn mặt đường BTXM điều kiện Việt Nam Kết luận kiến nghị 136 mặt tối đa cho phép khơng cần bố trí khe dãn dãy BT mặt đường, huộc chiều dày tấm, kết tính tốn thể bảng 4.8 Bảng 4.9 Bảng kết kiểm toán cần thiết bố trí khe dãn cho mặt đường BTXM (đường ô tô) với điều kiện nhiệt độ khu vực khác Bề Nhiệt dày độ bề mặt, BTX C M (cm) 41,0 44,0 46,0 Từ kết tính cho thấy, vùng khí hậu khơng q nắng nóng, nhiệt độ bề mặt BT mặt đường ơtơ nóng phạm vi 41 0C - 420C (tương ứng với chiều dày 22cm); 440C - 450C (tương ứng với chiều dày 26cm); 460C - 470C (tương ứng với chiều dày 30cm), cho phép không cần bố trí khe dãn dãy BT mặt đường Điều lý giải nước có nhiệt độ ơn hịa mát mẻ, quy định khơng cần bố trí khe dãn mặt đường BT mặt đường ơtơ 4.3.1.2 Tính tốn khoảng cách khe dãn mặt đường ơtơ Thí dụ tính tốn với số liệu đầu vào sau: dự kiến cấu tạo khe dãn từ ván gỗ ngâm tẩm chống mối mọt có sức kháng nén theo [64, 67] với gỗ chèn nhóm 4, lấy trung bình σv = 3MPa Ev=7 MPa, chiều rộng khe dãn theo phương án lấy 0,02 m 137 Với mác BT 30/4 mơ đun đàn hồi E=30.000MPa Tính tốn khoảng cách khe dãn theo công thức (3.30) Kết nêu bảng 4.9: Bảng 4.10 Kết tính tốn khoảng cách khe dãn cho mặt đường BTXM đường ô tô với điều kiện thời tiết Hà Nội Khu vực Hà Nội Kết tính tốn cho thấy, cấu tạo chiều rộng khe dãn 0,02cm, khu vực thành phố Hà Nội, Việt Nam, khoảng cách khe dãn cho mặt đường ô tô 30 m đến 33,92m tùy theo chiều dày ( tương đương 7-8 BT dài từ 4-4,5m) Kết bước đầu giải thích nguyên nhân xuất hiện tượng nứt cạnh khe dãn số tuyến đường BRT đường Lê Văn Lương TP Hà Nội, khoảng cách khe dãn bố trí theo cấu tạo, cách 10 tấm, tương đường 40-45m, lớn nhiều so với tính tốn theo cơng thức (3.30) trình bày theo bảng 4.10 4.3.2 Tính tốn với mặt đường sân bay 4.3.2.1 Tính tốn cần thiết bố trí khe dãn Thí dụ tính tốn tương tự cho mặt đường BTXM sân bay có số liệu đầu vào:  hbt= 35cm; 40cm;  E = 31000 MPa;  Rn=35 MPa;  Rku=4,5MPa;  α = 10.10 (/ C);  ρ= 2,5T/m ; -6 a Tính cho điều kiện nhiệt độ khu vực Hà Nội:  Tbm = 650C;  Ttc = 170C ( có tính nhiệt độ thủy hóa xi măng) ; 138 Tính tốn kiểm tra cần thiết bố trí khe dãn mặt đường sân bay cho kết bảng sau: Bảng 4.11 Kết tính tốn cần thiết bố trí khe dãn cho mặt đường BTXM sân bay với điều kiện thời tiết Hà Nội Nhiệt Bề dày độ bề mặt, 0C BTXM (cm) 65 35 65 40 Như vậy, điều kiện (3.22) (3.23) không thỏa mãn, cho thấy với điều kiện nhiệt độ TP Hà Nội, cần thiết phải làm khe dãn cho mặt đường BTXM đường sân bay (với chiều dày 35cm- 40 cm) khu vực TP Hà Nội b Ứng dung tính cho khu vực khác Tính tốn, tốn tính cho khu vực khí hậu có nhiệt độ thấp khu vực thành phố Hà Nội cho kết tính tốn bảng 4.11 sau: Bảng 4.12 Kết tính tốn cần thiết bố trí khe dãn cho mặt đường BTXM ( sân bay) với điều kiện thời tiết khu vực khác Nhiệt độ Bề dày bề mặt, BTXM 0C (cm) 49,0 51,0 139 Từ kết qủa tính cho thấy, nhiệt độ bề mặt BTXM sân bay vùng khí hậu khơng q nắng nóng, nóng phạm vi 50-52 C, cho phép khơng cần bố trí khe dãn dãy BT mặt đường sân bay Điều lý giải nước có nhiệt độ ơn hịa mát mẻ, quy định khơng cần bố trí khe dãn mặt đường BT sân bay 4.3.2.2 Tính tốn khoảng cách khe dãn mặt đường sân bay Tấm BT có mác 35/4,5 (cường độ nén 35MPa, cường độ kéo uốn 4,5MPa), mô đun đàn hồi E=31000MPa Tấm dày 40cm, chiều rộng khe dãn theo phương án lấy 0,02 m Dự kiến cấu tạo khe dãn từ ván gỗ ngâm tẩm chống mối mọt có sức kháng nén theo [64, 67] với gỗ chèn nhóm 4, lấy trung bình σv = 3MPa Ev=7 Mpa Bảng 4.13 Kết tính toán khoảng cách khe dãn cho mặt đường BTXM sân bay với điều kiện thời tiết Hà Nội Khu vực Hà Nội Kết tính tốn cho thấy, cấu tạo chiều rộng khe dãn 0,02cm, khu vực thành phố Hà Nội, Việt Nam, khoảng cách khe dãn cho mặt đường sân bay 35m- 37,71m (tương đương 7-8 BT dài 5m) Nhận xét: Với điều kiện nhiệt độ khu vực miền Bắc Việt Nam (đại diện TP Hà Nội) để đảm bảo ổn định tránh hư hỏng nứt tách BTXM cho mặt đường ô tô sân bay dãy dãn nở nhiệt độ tăng, cần thiết phải bố trí khe dãn Ở khu vực khác Việt Nam cần có nghiên cứu tính tốn tương tự để định phương án cho phù hợp Kết tính tốn cho thấy, cấu tạo chiều rộng khe dãn 0,02cm, khu vực thành phố Hà Nội, Việt Nam, khoảng cách khe dãn cho mặt đường ô tô 30 m – 33,92m (tương đương 7-8 BT dài từ 4-4,5m) cho mặt đường sân bay 35,00m37,71m (tương đương 7-8 BT dài 5m) Đó số lý bước đầu giải thích tượng hư hỏng nứt vỡ cạnh BT cạnh khe dãn mặt đường BT nước ta, nêu mục 1.3.3.10, chương 140 Đối với vùng khí hậu, BT có chiều dày lớn, cho phép lấy khoảng cách yêu cầu khe dãn lớn 4.4 Kết luận chương IV Đã tính tốn đề xuất sử dụng vật liệu có sẵn Việt Nam làm lớp cách ly: giấy dầu, Bitum- cát, Đá cát nhựa (SAMI), BTNC kiến nghị cần lựa chọn sử dụng với chiều dày cấu tạo với loại vật liệu cách ly sử dụng, không ảnh hưởng đến phân bố nội lực lớp với điều kiện khí hậu Việt Nam, khơng làm suy giảm chất lượng khai thác mặt đường Đã thử nghiệm số, tính tốn so sánh ứng suất uốn vồng BT mặt đường khu vực TP Hà Nội theo phương pháp tính graident nhiệt đơn vị ( C/cm) số cho khu vực khí hậu theo quy định QĐ 3230 theo phương pháp đề xuất Do xác định gradient nhiệt đơn vị số, mà thay đổi theo chiều dày tấm, nên kết tính tốn theo phương pháp đề xuất có sai lệch lớn so với QĐ 3230 Với có chiều dày nhỏ 26cm, ứng suất nhiệt uốn vồng tính theo phương pháp đề xuất có gia trị lớn hơn, cịn với có chiều dày lớn 26cm, ứng suất nhiệt uốn vồng có giá trị nhỏ theo kết tính theo QĐ 3230 Đã tiến hành tính tốn thử nghiệm số, xác định cần thiết bố trí khe dãn tính toán khoảng cách khe dãn dãy BTXM mặt đường ôtô (dày 22cm- 30cm) mặt đường sân bay (dày 35cm-40cm) điều kiện khí hậu miền Bắc (đại diện thành phố Hà Nội) Và xác định với điều kiện khí hậu thành phố Hà Nội cần thiết phải bố trí dãn Khi tính tốn khoảng cách khe dãn cho thấy quy định cấu tạo khoảng cách khe dãn (khoảng 10 BTXM khu vực miền bắc) lớn gây hư hỏng nứt khu vực cạnh khe dãn 141 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Những kết đạt luận án: Luận án phân tích sở lý thuyết, xây dựng sở tính tốn ảnh hưởng lớp cách ly đến phân bố lại nội lực lớp, xây dựng phần mềm tính tốn theo phương pháp sai phân hữu hạn tính tốn BT mặt đường nhiều lớp (Multi-Layer Concrete Pavement – MLCP) Phương pháp tính cho phép tính tốn, khảo sát đánh giá ảnh hưởng chiều dày cường độ lớp cách ly đến độ võng phân bố lại nội lực lớp Kết tính tốn đảm bảo độ tin cậy, sử dụng tính tốn kết cấu mặt đường cứng hệ lớp kết cấu áo đường khác với lớp cách ly có chiều dày cường độ Từ kết nghiên cứu cho loại kết cấu áo đường đại diện, điều kiện Việt Nam, cho thấy chiều dày lớp cách ly có ảnh hưởng đáng kể đến phân bố lại nội lực lớp, làm tăng ứng suất kéo n lớp BTXM mặt đường Qua tính tốn bước đầu kiến nghị sử dụng lớp cách ly kết cấu BT hệ nhiều k lớp, nên chọn lớp cách ly có chiều dày theo yêu cầu cấu tạo để tránh làm gia tăng ứng suất cho lớp trên, chọn phương án sau: + Vật liệu từ loại giấy dầu, từ 1-2 lớp + Sử dụng lớp bitum- cát có chiều dày 0,5-0,7cm; + Sử dụng lớp SAMI (đá cát nhựa) có chiều dày khơng 1,5cm; + Khi sử dụng lớp BTNC có chiều dày không 4cm Trường hợp nâng cấp mặt đường BTXM hữu lớp BTXM mới, để tạo phẳng bù phụ vị trí hư hỏng, lồi lõm mặt đường hữu tránh dùng vật liệu BTN vừa làm lớp cách ly vừa để chèn lấp hư hỏng làm tăng chiều dày lớp cách ly Luận án xây dựng phần mềm tính tốn trường nhiệt độ BT mặt đường (TPCP- Temperature Profile in Concrete Pavement) cho tính tốn trường nhiệt độ BT có chiều dày bất kỳ, vùng miền nhiệt độ khác nhau, cần khai báo chiều dày nhiệt độ bề mặt vào khác ngày, phục vụ tính tốn ứng suất nhiệt BTXM tính tốn khoảng cách khe co dãn mặt đường BT điều kiện Việt nam Kết tính tốn đề xuất cơng thức hồi quy với điều kiện khí hậu thành phố Hà Nội khu vực tương tự : Tính tốn nhiệt độ đáy BTXM gradient nhiệt độ bề mặt đáy khu vực thành phố Hà Nội vùng tương tự, để ứng dụng tính ứng suất uốn vồng nhiệt độ gây BTXM, phụ thuộc chiều dày tấm: Th = −12,3226.ln(0,2.h +1) +Tbm 142 t 12,3226 ln(0,2.h 1) Tính tốn nhiệt độ trung bình theo chiều sâu BTXM ứng dụng tính tốn cần thiết bố trí khe dãn, tính tốn khoảng cách khe dãn dãy BTXM: Ttb=-17,8388.ln(0,04 h+1)+Tbm Luận án trình bày sở tính tốn cần thiết bố trí khe dãn mặt đường BTXM điều kiện Việt Nam, phương pháp tính tốn khoảng cách khe dãn hợp lý mặt đường BTXM phụ thuộc vào chiều dày mặt đường BTXM điều kiện khí hậu khu vực ứng dụng tính tốn cần thiết phải bố trí khe dãn khoảng cách khe dãn cho dãy BT mặt đường ô tô mặt đường sân bay điều kiện khí hậu Hà Nội 2.Hạn chế luận án Với điều kiện hạn chế trình làm luận án NCS, luận án tồn số hạn chế sau: Khi tính tốn khảo sát đánh giá ảnh hưởng chiều dày lớp cách ly tiến hành khảo sát loại kết cấu đại diện Khi thực đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ tiến hành thực nghiệm thực nghiệm trường, đo trường nhiệt độ BTXM dày 40cm khu vực TP Hà Nội thời gian 01 năm Chưa có điều kiện khảo sát thử nghiệm trường với chiều dày khác với quãng thời gian đủ dài Đề xuất hướng nghiên cứu Để có nhận xét đầy đủ mức độ ảnh hưởng chiều dày lớp cách ly loại vật liệu khác nhau, cần tiến hành tính tốn khảo sát thêm với loại kết cấu khác Đề xuất nghiên cứu thực nghiệm đo đạc trường nhiệt độ BTXM có chiều dày khác Hà Nội để khẳng định độ tin cậy công thức đề xuất Đề xuất nghiên cứu xây dựng sở tính trường nhiệt độ BTXM có chiều dày khác địa phương khác nước, phục vụ công tác thiết kế mặt đường BTXM Việt Nam 143 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH TÁC GIẢ THAM GIA ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Phạm Duy Linh; GS.TS Phạm Cao Thăng; TS Vũ Đức Sỹ: “Nghiên cứu phương pháp tính tốn quy đổi lưu lượng trục xe khai thác thiết kế kết cấu áo đường cứng đường tơ” Tạp chí Cầu đường số tháng 9/2017; Phạm Duy Linh; GS.TS Phạm Cao Thăng; TS Vũ Đức Sỹ: “Tính tốn khe dãn mặt đường BTXM thơng thương có khe nối điều kiện Việt Nam” Tạp chí cầu đường số tháng 10/2017; Hoang Long Nguyen, Cao Thang Pham, Duy Linh Pham, Tuan Anh Pham, Duc Phong Pham, and Binh Thai Pham: Designing of concrete pavement expansion joints based on climate conditions of Vietnam: De Gruyter-Journal of the Mechanical Behavior of Materials số 28 ngày 1/10/2019, (tạp chí Scopus); Phạm Duy Linh; GS.TS Phạm Cao Thăng; TS Vũ Đức Sỹ ; TS Lương Xuân Chiểu; TS Trần Nam Hưng (2020): “Nghiên cứu thực nghiệm trường xác định phân bố nhiệt độ BTXM mặt đường khu vực Hà Nội” Tạp chí Cầu đường số tháng 6/2020; Phạm Duy Linh; GS.TS Phạm Cao Thăng; TS Vũ Đức Sỹ: “ Phương pháp tính tốn mặt đường BTXM hệ nhiều lớp, có xét ảnh hưởng chiều dày lớp cách ly lớp ” Tạp chí GTVT số tháng 6/2020; Phạm Duy Linh; GS.TS Phạm Cao Thăng; TS Vũ Đức Sỹ: ”Nghiên cứu tính tốn Gradient nhiệt độ nhiệt độ trung bình BTXM mặt đường, điều kiện khí hậu Việt Nam” Tạp chí GTVT số tháng 8/2020 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO QĐ 3230/2012- Quy trình tạm thời thiết kế mặt đường BTXM 22TCN 223-95- Quy trình thiết kế mặt đường cứng đường ô tô TCVN 10907/2015- Thiết kế mặt đường sân bay TCVN 9345/2012 Kết cấu bê tông bê tơng cốt thép- Hướng dẫn kỹ thuật phịng chống nứt tác dụng khí hậu nóng ẩm TCCS- Kỹ thuật thi công nghiệm thu mặt đường BTXM sân bay Đề tài cấp nhà nước: KC10-06 (1996): Công nghệ xây dựng sửa chữa mặt đường băng sân bay- nguyên nhân xuất đường nứt BTXM mặt đường sân bay phía Nam Ngô Hà Sơn- Luận án tiến sỹ kỹ thuật (1995): Ứng suất nhiệt mặt đường BTXM sân bay Nguyễn Duy Đồng- Luận án tiến sỹ kỹ thuật (2007): Nghiên cứu làm việc mặt đường cứng sân bay điều kiện nhiệt độ Việt Nam Nguyễn Hoàng Long - Luận án tiến sỹ kỹ thuật (2011): Nghiên cứu số vấn đề độ tin cậy mặt đường ô tô sân bay 10 Nguyễn Hồng Minh - Luận án tiến sỹ (2007): Đánh giá chất lượng, xác định tuổi thọ cơng trình mặt đường BTXM sân bay 11 Nguyễn Văn Liên: (NXB XD 2002) Tấm dầm nhiều lớp đàn hồi Bài toán tiếp xúc 12 Phạm Đăng Nguyên- Luận án tiến sỹ kỹ thuật (2017): Nghiên cứu số thông số thiết kế BTXM mặt đường cứng điều kiện khí hậu miền Trung Việt Nam theo tiêu chuẩn AASHTO 13 Phạm Huy Khang - Luận án tiến sỹ kỹ thuật ”Nghiên cứu kết cấu tính tốn mặt đường BTXM có độn thêm cốt liệu lớn” 14 - Phạm Cao Thăng, NXB XD Hà Nội 2014: Tính tốn thiết kế kết cấu mặt đường 15 Phạm Cao Thăng- NXB XD 2007 : Tính tốn thiết kế mặt đường sân bay đường ô tô 16 Advisory Circular of FAA, 2004 Use of Nondestructive Testing in the Evaluation of Airport Pavements 17 Aerodrome Degign Manual International Civil Aviation Organization (ICAO) – Part – Pavements – Second Edition 18 Robert Horonjeff - Fourth Edition 1993 -Planning & Design of Airports 19 Yang H Huang (2004) Pavement Analysis and Design Univesity of Kentucky 20 Norbert Delatte -Concrete Pavement Design, Construction and Perfomance 21 Taylor & Francis 2006– T F Fwa –The Handbook of Highway Engineering 145 22 Geoffrey Griffthf and Nich Thom- Concrete Pavement Design – Guidance Notes 23 Guidelines for the Design of plain Jointed Rigid Pavements for HighwaysIRC 58 2002 24 Planning & Design of Airports- Robert Horonjeff Fourth Edition 1993 25 The American Association of State Highway and Transportaiton OfficianlsAASHTO 1998 26 The American Association of State Highway and Transportaiton Officianls AASHTO 1986 27 Guide for Design and Construction of New Jointet Plain Concrete Pavements (JPCPs) Divisuon of Design- office of Pavement Design and Analysis Branch-2008 28 American Association of State Highway and Trancportation Officials (AASHTO) 29 American Concrete Pavement Association Concrete Information - Design and Construction of Joints for Concrete Streets 30 Eri Susanto Hariyady, Kharisma Putri Aurum, Bambang S Subagio Theoretical Study of Bonding Condition at the Interface between Asphalt Pavement Layers 31 Muslich, Sutanto (2010) Assessment of bond between asphalt layers PhD thesis, University of Nottingham 32 Johan Söderqvis- Design of Concrete Pavements – Design Criteria for Plain and Lean Concrete 33 Concrete Paving Technology- Concrete Intersection: Guide for Design and Construction 34 IRC 58-2002 Guidelines for the Design of Plain Joited Rigid Pavements for Highways 35 American Association of State Highway and Transportation Officials Executive committee 2007/2008- Mechanistic-empirical pavement design guide (MEPDG) 36 American Concrete Pavement Association- Where I need to use isolation or expansion joints in concrete pavement 37 Federal Hihway Administration : Technical Advisory Subject - Concrete Pavement Joints -January 2019 38 J M Gregory – The omission of expansion joints from concrete pavements: Summary of experience and recommendations 39 ACI-224.3R-95/2011- Joints in Concrete Construction- Grant T.Hallvorsen 40 Division of Design Office of Pavement Design Pavement Design & Analysis Branch Guide for Design and Construction of New Jointed Plain Concrete Pavements (JPCPs) 146 41 Rajib B Mallick and Tahar El-Korchi Pavement Engineering Principles and Practice Second Edition 42 Xi Luo Dynamic response of overlay pavement due to moving load-2016 43 ACI 330R-08 Guide for the Design and Construction of Concrerte pavements Reported by ACI Comitete 330 44 Devinder Kamar Yadav- Aircraft - Runway Interaction and an Insight into Evolving Civil Aviation Regulations 2013 45 Mechanistic empirical pavement design guide A manual of practice American Association of State Highway and Transportation Officials (2015) 46 Brian Killingsworth Concrete Jointing and Details: Thickness is Only the Start 47 Guide for the Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures 2003 48 ME- Pavement Design Manual – Colorado Deparment of Transportation 2018 49 Pavement Project- Hadeel AL-Rasheed- 2001 50 Animesh Das- Analysis of Pavement Sructures CRC Press 51 Sanjeev Kuma Suman and Sunita Kumari Analysis of Rigid Pavement Built With Multi-Layer Concrete Slabs Resting on Pasternak Foundation 2017 52 Руководство по проектированию конструкций аэродромных покрытий Министерство транспорта российской федерации- М 2004 53 СП 121.13330.2012 - Строитеьные нормы и правила- Аэродромы М 2012 54 Родоский Б.С - Цементобетонные покрытия в СЩА 55 ВСН 197 - 91 - Проектирование жестких дорожных одежд- М 1992 56 Руководство по проектированию Аэродромов Doc 9157-AN/901 57 Смирнов А.В Расчет дорожных конструкций автомагистралей на прочность и выносливость Омск 2012 58 Кульчицки В.А Аэродромые покрытия Современный взгляд М 2002 59 Строитеьные нормы и правила- Аэродромы - СНиП 2.-5.08.85 60 Строитеьные нормы и правила- Аэродромы - СНиП 32.-03-96 61.Горб Александр Михайлович- Совершенствование аналитических методов расчёта конструкций промышленных полов из цементобетона, расположенных на упругом грунтовом основании в случае использования модели местных упругих деформаций 62 Левицкий Е.Ф Бетонные покрытия автомобильеых дорог 63 В.А Сабуренкова, А.П Степущинн Методы расчета конструкций аэродромых покрытий-2015 64 N0 OC 1066 Методические Рекомендации по Проектирование жестких дорожных одежд- М 2004 (Взамен BCH 197-91) 65 Глущков Г.И Повыщение Научно-техническиого уровня Пооектирования покрытий Аэродромов М 1999 147 66 Горецкий Л.И Теория и расчета цементобетоных покрытий на температурные воздействия М.1985 67 Глущков Г.И Жеские покрытия аэродромов и автомобильных дорог.М 1994 68 Горецкий Л.И Эсплуатация Аэродромов М 1986 69 Тоцкий О.Н Соверщенствование расчетной модели многослойных покрытий аэродромов Сборник научных трудов- М1983 70 Синицын А.П Расчет балок и плит на упругом основании за презелом упругости М 1984 71 Глущков Г.И Изыскания и проектирование аэродромов, М., 1981 72 Тимощенко С.П Плита и оболочки М Наука 1979 73 СП 121.13330.2012 - нормы проектирования и распространяется на вновь строящиеся, расширяемые и реконструируемые сооружения аэродромов M 2012 74 Родоский Б.С (Internet Laboratories, Inc., США) - Цементобетонные покрытия в СЩА 75 Методические рекомендации по проектированию жестских дорожных одежд OMCK 2008 76 Кульчицкий В.А.Макагонов В.А Аэродромные покрытия современный взгляд М 2002 77 RDO Asphalt 09- Richtlinien Fuer Die Rechnerrische Dimensionierung Des Oberbaus Von Verkehrsflaechen Mit Asphaltdeckschicht FGSV-2009 78 .Specifications for Dign of Highway Cement Concrete Pavement JTG D40-2011 ... tích nêu trên, đề tài ? ?Nghiên cứu đánh giá số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khai thác mặt đường BTXM đường ô tô sân bay điều kiện Việt Nam? ??, luận án chọn hướng nghiên cứu số vấn đề kỹ thuật liên... 2: Nghiên cứu tính toán đánh giá ảnh hưởng lớp cách ly đến mặt đường BTXM hệ nhiều lớp Chương 3: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ môi trường đến làm việc mặt đường BTXM điều kiện Việt Nam. .. loại kết cấu mặt đường cấp cao sử dụng phổ biến cho đường ô tô sân bay giới nói chung Việt Nam nói riêng Tuy nhiên trình khai thác kết cấu mặt đường BTXM cho đường ô tô sân bay Việt Nam xuất hư