CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG
4.5. Kiểm tra kết cấu theo phương pháp cơ học – thực nghiệm dự báo hư hỏng của mặt
của mặt đường
Phương pháp thiết kế theo cơ học thực nghiệm sử dụng phần mềm ME, với các tham số giới hạn cuối thời kì thiết kế ứng với độ tin cậy thiết kế 85%, bao gồm:
- Độ gồ ghề IRI: 2,7 m/km
- Tỉ lệ các tấm xuất hiện nứt ngang: 15%
- Chiều dài trung bình khe nối bị hư hỏng: 3mm.
Các tham số đầu vào thiết kế mặt đường BTXM theo phương pháp cơ học thực nghiệm và các giá trị đưa vào phần mềm, bao gồm như sau:
Các số liệu đầu vào thiết kế:
Số liệu đầu vào thiết kế cơ bản đưa vào trong chương trình được thể hiện trong Hình 4.5 và chi tiết như mơ tả dưới đây và từ phần mềm đưa vào Phụ lục 1.
Hình 4.5. Các số liệu đầu vào cơ bản thiết kế
Số liệu đầu vào thiết kế thể hiện trên Hình 4.5 cụ thể là: - Loại hình thiết kế: Thiết kế mới
- Loại mặt đường: BTXM phân tấm – kích thước tấm: 3,7 x 4,5 (m) - Thời kì phân tích: 15 năm, hệ số tăng trưởng xe nặng 3 %/năm
Các tham số về tấm BTXM mặt đường
- Chiều dày: 260mm; Khối lượng thể tích: 2400 Kg/m3 - Hệ số Poisson: 0,15
- Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông IC: 7,0 (mm/mm/0C)x10-6
- Hàm lượng xi măng: 300 Kg/m3; Tỉ lệ N/X: 0,452 - Loại cốt liệu thô: đá vôi.
- Cường độ chịu kéo uốn 28 ngày tuổi: 5,5 MPa - Mô đun đàn hồi 28 ngày tuổi: 30,000 MPa
Các tham số về móng trên và móng dưới
- Móng trên cấp phối đá dăm gia cố xi măng: 200 mm; Mô đun đàn hồi: 600 MPa; Hệ số Poisson: 0,20.
- Móng cấp phối đá dăm: 180 mm; Mơ đun đàn hồi: 300 MPa; Hệ số Poisson: 0,35.
Các tham số điều kiện khí hậu: Lấy tại trạm Phú Thọ, Việt Nam theo số liệu
Hình 4.6. Số liệu đầu vào khí hậu theo trạm Phú Thọ
Theo số liệu đầu vào khí hậu tại trạm Phú Thọ trên hình 4.6 thì nhiệt độ trung bình hàng năm là 24,01oC và lượng mưa trung bình hàng năm là 1691,133 mm.
Kết quả tính tốn:
Các kết quả tính tốn cho thấy các tham số đều đạt với các kết quả dự báo hư hỏng ở năm thứ 15 như sau:
- Độ gồ ghề IRI dự báo ở năm thứ 15: 1,33 m/km - Tỉ lệ các tấm xuất hiện nứt ngang: 4,26 %
- Chiều dài trung bình khe nối bị hư hỏng: 0,44 mm.
Kết quả và các biểu đồ dự báo phát triển hư hỏng tương ứng như ở trong hình từ 4.7 đến 4.10 như sau:
Hình 4.7. Các kết quả dự báo hư hỏng
Trên hình 4.7 cho thấy kết quả dự báo hư hỏng ở năm thứ 15 với độ tin cậy thiết kế 85% đã thể hiện: Độ gồ ghề IRI là 1,33 m/km < 2,70 m/km; Chiều dài trung bình khe nối bị hư hỏng là 0,44 mm < 3,00 mm; Tỉ lệ các tấm xuất hiện nứt ngang là 4,26 % < 15,00 %.
Hình 4.8. Dự báo phát triển độ gồ ghề của mặt đường
Hình 4.8 cho thấy kết quả dự báo phát triển độ gồ ghề của mặt đường IRI chỉ bằng một nữa giá trị cho phép (1,33 m/km so với 2,7 m/km) ở cuối thời kỳ thiết kế ứng với độ tin cậy 85%. Hay nói cách khác là khả năng khai thác của mặt đường vẫn tốt, đảm bảo điều kiện chạy xe an tồn.
Hình 4.9. Dự báo tỉ lệ tấm bị nứt ngang theo thời gian
Kết quả dự báo tỉ lệ các tấm bị nứt ngang theo thời gian trên hình 4.9 cho thấy ở cuối thời kỳ thiết kế tại năm thứ 15 với độ tin cậy 85% chưa đến 30% giá trị cho phép (4,26/15=28,4%). Như vậy, các tấm bê tơng vẫn rất bền và có thể khai thác tốt trong thời gian dài.
Hình 4.10. Dự báo chiều dài khe nối trung bình bị hư hỏng theo thời gian
Kết quả dự báo chiều dài khe nối trung bình bị hư hỏng theo thời gian trên hình 4.10 là 0,44 mm ở năm thứ 15 với độ tin cậy 85% chỉ bằng 15% giá trị cho phép (0,44/3=15%). Tức là, khe nối bị hư hỏng rất ít, điều này đem lại hiệu quả khai thác lâu dài cho mặt đường bê tông xi măng nội bảo dưỡng.