tớch về ứng xử của lớp kết cấu ỏo đường bằng bờ tụng as- phalt trờn mặt cầu đường ụ-tụ bờ tụng cốt thộp ở Việt Nam. Đưa ra được cỏc thớ nghiệm và thiết bị đang được sử dụng rộng rải trờn thế giới để đo đạc biến dạng và ứng suất trong lớp kết cấu ỏo đường asphalt. Thụng qua việc ỏp dụng cỏc điều kiện thực tế ở Việt Nam cựng với đú tiến hành đo đạc thực tế và mụ hỡnh sử dụng phần tử hữu hạn trờn Abaqus đối với cầu Hàn thuộc dự ỏn cầu Hàn và tuyến đường hai đầu cầu, TP Hải Dương, Tỉnh Hải Dương để hiểu rừ hơn về sự làm việc giữa bản mặt cầu bờ tụng và lớp phủ Asphalt và cú thể giải thớch được cỏc hiện tượng trồi lỳn, trượt, hằn lỳn vệt bỏnh xe trờn mặt cầu.
1. Đặt vấn đề
ỞViệt Nam, lớp phủ mặt cầu bằng bờ tụng Asphalt (ỏo đường mềm) cho cầu được sử dụng rất rộng rói trong cỏc cụng trỡnh xõy dựng mới hoặc sửa chữa, nõng cấp cải tạo cầu cũ do cú một số tớnh năng phự hợp hơn so với lớp phủ mặt cầu bằng bờ tụng xi măng (ỏo đường cứng). Lớp phủ mặt cầu bằng bờ tụng Asphalt ngoài việc đỏp ứng được cỏc yờu cầu cơ bản của lớp phủ mặt cầu cú lợi thế về khả năng tạo ra ờm thuận cho xe chay, nõng cao hiệu quả khai thỏc của cầu, đồng thời tương đối thuận tiến cho sửa chữa bảo dưỡng. Tuy nhiờn bờn cạnh những tớnh năng tốt, lớp phủ mặt cầu bằng bờ tụng Asphalt cũng cũn tồn tại nhiều vấn đề đũi hỏi tiếp tục nghiờn cứu giải quyết. Một trong những tồn tại là sự xuất hiện tương đối phổ biến của cỏc dạng hư hỏng khỏc nhau trờn lớp phủ mặt cầu dạng này trong quỏ trỡnh khai thỏc, sử dụng. Theo cỏc số liệu thống kờ (xem [Bộ GTVT, Đề tài nghiờn cứu khoa học cấp bộ: Hư hỏng trờn lớp phủ mặt cầu tại Việt Nam, 2010]), mật độ xảy ra hư hỏng ở lớp phủ mặt bằng Asphalt trờn cỏc cụng trỡnh cầu cao hơn nhiều so với lớp phủ mặt đường, mặc dự xột về mặt khối lượng, diện tớch lớp phủ mặt cầu đó được thi cụng ớt hơn nhiều so với lớp phủ mặt đường. Nguyờn nhõn của cỏc hư hỏng này thường được lý giải là do việc lớp phủ mặt cầu thường xuyờn phải chịu cỏc tải trọng quỏ tải (tải trọng bỏnh xe lớn hơn nhiều so với tải trọng thiết kế).
Đõy chắc chắn là một nguyờn nhõn lớn dẫn đến cỏc hư hỏng trờn lớp phủ mặt cầu bằng bờ tụng Asphalt. Tuy nhiờn cũng cần lưu ý rằng tải trọng xe quỏ tải khụng chỉ tỏc động lờn lớp phủ mặt cầu mà cũn tỏc động lờn lớp phủ mặt đường. Vậy nờn chỉ xột nguyờn nhõn từ xe quỏ tải là khụng đủ để giải thớch được mật độ hư hỏng lớn của lớp phủ mặt cầu so với lớp phủ mặt đường. Ngoài ra trong hầu hết trường hợp, lớp phủ mặt cầu cú dạng hư hỏng khỏc so với dạng hư hỏng thường xảy ra trờn lớp phủ mặt đường. Điều này gợi ý đến một nguyờn nhõn rất quan trọng khỏc đến từ bản thõn thiết kế và trạng thỏi làm việc (ứng suất, biến dạng) của của lớp phủ Asphalt trờn mặt cầu.
Ở nước ta, hiện chưa cú một chỉ dẫn thiết kế chuẩn cho kết cấu ỏo đường mềm (ỏo đường bằng vật liệu Asphalt) trờn cầu. Tiờu chuẩn thiết kế cầu 22-TCN-272-05 khụng coi lớp phủ mặt cầu là một bộ phận của kết cấu chịu lực, do đú cũng đưa ra hướng dẫn cụ thể về phõn tớch, tớnh toỏn sự làm của lớp này. Tiờu chuẩn thiết kế cầu 22-TCN-272-05 cũng khụng đưa ra cỏc yờu cầu cụ thể về thiết kế cấu tạo cho lớp phủ mặt cầu.
Hỡnh 1. Trạng thỏi làm việc của lớp ỏo đường mềm trờn đường và lớp phủ mặt cầu bằng bờ tụng Asphalt trờn cầu.
Hỡnh 1. Thiết bị hộp đo ỏp lực đất Hỡnh 5. Quỏ trỡnh sản xuất cảm biến OF được bọc As-phalt – Mastic Hỡnh 2. Thiết bị đo ỏp lực đất
Hỡnh 3. Thiết bị đầu đo biến dạng Asphalt
Hỡnh 4. Phỏc họa và ảnh thực tế cho cảm biến FBG trong hỗn hợp Asphalt