Luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố Nghiên cứu lựa chọn công nghệ đánh giá sức chịu tải mặt đường bê tông xi măng

Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Mậ đầU 4
Cơ Sậ CHN đề TI V MễC TIêU NGHIêN CỉU 4
CHơNG 1: TặNG QUAN Về MặT đấNG BTXM 6
1.1. sự phát triển công nghệ mặt đờng btxm trên thế giới 6
1.1.1. Mặt đờng BTXM không sử dụng cốt thép đổ toàn khối tại chỗ: 7
1.1.2. Mặt đờng BTXM cốt thép. 8
1.1.3. Mặt đờng BTXM lới thép. 8
1.1.4. Mặt đờng BTXM cốt thép liên tục. 9
1.1.5. Mặt đờng BTXM cốt thép phân tán (sợi thép) 10
1.1.6. Các loại mặt đờng BTXM ứng suất trớc 10
1.2. Tổng quan các phơng pháp đánh giá sức chịu tải của kết cấu mặt đờng BTXM hiện hữu 12
1.2.1. Các thông số đặc trng cho khả năng hiện hữu của kết cấu mặt đờng BTXM 12
1.2.2. Công nghệ xác định các đặc trng sức chịu tải của mặt đờng BTXM hiện hữu. 15
1.2.3. Xác định sức chịu tải của mặt đờng BTXM theo công nghệ không phá hoại kết cấu (NDT) 17
HWD 21
1.3. KếT LUậN: 23
CHơNG 2: 25
NGHIêN CỉU, LA CHN PHơNG PHáP XáC địNH CáC đặC TRNG SỉC CHịU
TảI CẹA KếT CấU MặT đấNG BTXM 25
2.1. NGHIÊN CứU CáC Phơng pháp xác định 25
2.1.1. Về phơng pháp đánh giá sức chịu tải: 25
2.1.2. Các thông số đo đạc, khảo sát và thiết bị khảo sát: 25
2.1.3. Về thuật toán xác định các đặc trng sức chịu tải của mặt đờng BTXM: 26
2.2. Phơng pháp xác định các thông số đặc trng của mặt đờng BTXM thông qua lời giải Westergaard
với nền Vinkle 27
2.2.1. Xác định các đặc trng sức chịu tải của kết cấu mặt đờng cứng bằng thuật toán Bets-fit: 28
2.2.2. Xác định các đặc trng sức chịu tải của kết cấu mặt đờng cứng bằng thuật toán AREA 30
2.2.3. Nhận xét chung: 33
2.3. Các nhân tố ảnh hởng tới kết quả tính toán các đặc trng cờng độ của kết cấu mặt đờng BTXM 36
2.3.1. ảnh hởng của lớp móng 36

2.3.2. Tác động của tỷ số modun. 38
2.3.4. Tác động của kích thớc tấm 42
2.3.5. Vùng giá trị của các đặc trng sức chịu tải moduyn đàn hồi và moduyn phản lực nền. 43
2.4. Đánh giá khả năng truyền tải của khe nối, vết nứt 43
2.4.1. Tổng quan về đánh giá hiệu quả truyền tải của khe nối 43
2.4.2. Các phơng pháp đánh giá hiệu quả truyền tải của khe nối 44
2.5. đánh giá và kết luận 50
2.5.1. Lựa chọn phơng pháp và thuật toán xác định các đặc trng sức chịu tải của mặt đờng BTXM.50
2.5.2. Các vấn đề đang đợc tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện 51
CHơNG 3 : 52
Trang
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Sệ DễNG THUậT TOáN TíNH NGẻC XáC địNH CáC đặC TRNG CấNG đẫ CẹA
MặT đấNG BTXM ậ VIệT NAM 52
3.1. Giới thiệu chung: 52
3.1.1. Mục tiêu tiến hành thực nghiệm 52
3.1.2. Phơng pháp thí nghiệm 52
3.2. áp dụng fwd Trên đoạn đờng BTXM của QL12A 52
3.2.1. Đặc điểm vị trí xây dựng 52
3.2.2. Thí nghiệm xác định moduyn đàn hồi của tấm BTXM và moduyn phản lực nền 54
a) Công tác chuẩn bị 54
a) Xử lý kết quả đo chậu võng. 56
b) Tính toán moduyn phản lực nền k và moduyn đàn hồi moduyn đàn hồi của tấm BTXM. 56
c) Xác định các giá trị moduyn đàn hồi và moduyn phản lực nền đặc trng trên đoạn thử nghiệm. 57
3.2.3. Thí nghiệm đánh giá hiệu quả truyền tải của mối nối 62
KếT LUậN V KIếN NGHị 67
1. Tính cần thiết của việc sử dụng công nghệ thí nghiệm không phá hoại kết cấu (NDT) trong khảo
sát và đánh giá hiện trạng kết cấu mặt đờng bê tông xi măng cho đờng ôtô và sân bay ở Việt Nam:
67
2. Lựa chọn công nghệ đánh giá sức chịu tải mặt đờng BTXM cốt thép: 68

a) Về phơng pháp đánh giá sức chịu tải: 68
b) Các thông số đo đạc, khảo sát và thiết bị khảo sát: 68
c) Về thuật toán xác định các đặc trng sức chịu tải của mặt đờng BTXM: 69
3. Định hớng nghiên cứu tiếp theo 69
TI LIệU THAM KHảO 70
CôNG NGHệ THI CôNG MặT đấNG BTXM CTLT 75
Thi công dầm neo và khe giãn đặc biệt 77
Tạo nhám 78
Làm khe 78
Bảo dỡng 79
Tài liệu tham khảo 70
Phụ lục 71
Phụ lục 1. Kết cấu & biện pháp tC mặt đờng btxm ctlt QL12A 71
Phụ lục 2. Các thiết bị đo đạc fwd & hwd 80
Trang
§¸nh gi¸ cêng ®é mÆt ®êng BTXM b»ng ph¬ng ph¸p ®éng

 !" #$"%&'()*'+,# !-./01#20(345
65789:
 ;(+/.<4:
 8=013%"!-./01#20(34565 
789:
 0<0>7?@5:
.A8BC?DE'8<"%(F
 – Trang G
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
mở đầu
cơ sở chọn đề tài và mục tiêu nghiên cứu
Mặt đờng bê tông xi măng (BTXM) là một trong những kết cấu mặt đờng
có khả năng đáp ứng đợc đầy đủ các yêu cầu của mặt đờng trong điều kiện giao

thông hiện đại, đảm bảo đợc năng lực phục vụ trong một thời gian dài. Chính vì
vậy mặt đờng BTXM ngày càng đợc sử dụng rộng rãi trên thế giới.
ở Việt Nam, sự phát triển ngày càng nhanh về số lợng và tải trọng xe chạy
cũng đã đặt ra yêu cầu cấp thiết phải xây dựng mới, cải tạo và nâng cấp hệ thống
đờng bộ ở Việt Nam. Nhằm phát huy nội lực, tận dụng những nguyên vật liệu
trong nớc không phải nhập ngoại, nâng cao hiệu quả đầu t xây dựng, theo quy
hoạch phát triển giao thông đờng bộ của Việt Nam, Bộ Giao thông vận tải chủ tr-
ơng tăng cờng áp dụng các loại mặt đờng BTXM trong xây dựng mới và cải tạo
nhằm nâng cao hiệu quả đầu t và khai thác hệ thống đờng giao thông ở Việt
Nam.
Trên thế giới, hiện đã sử dụng rất nhiều loại mặt đờng BTXM nh: mặt đ-
ờng BTXM lới thép, mặt đờng BTXM cốt thép liên tục (CRCP), mặt đờng
BTXM sợi thép, mặt đờng BTXM lu lèn vv.
Với việc kế thừa, tiếp thu các công nghệ thiết kế, thi công các loại hình
mặt đờng BTXM trên thế giới. Bớc đầu, chúng ta đã tiến hành triển khai xây
dựng khoảng 400km mặt đờng BTXM trên đờng Hồ Chí Minh. Chúng ta cũng đã
xây dựng thí điểm 2km mặt đờng BTXM cốt thép liên tục (CRCP) trên quốc lộ
12A - Quảng Bình và sẽ tiếp tục thi công thí điểm loại mặt đờng này ở một số
trạm thu phí trong thời gian tới.
Đối với hệ thống các sân bay ở Việt Nam, kết cấu mặt đờng băng BTXM
vẫn chiếm vai trò chủ đạo trong tất các các loại kết cấu mặt đờng. Phần lớn các
mặt đờng băng sân bay này đã có tuổi thọ cao và đã xuất hiện nhiều h hỏng.
Trang H
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Chúng ta cũng đã áp dụng loại mặt đờng BTXM lới thép trong việc tăng cờng
nâng cấp và cải tạo nhiều sân bay lớn nh Nội Bài, Tân Sơn Nhất, Phú Bài,
Nh vậy, với định hớng phát triển các loại hình kết cấu mặt đờng BTXM
nh đã nói ở trên, chúng ta cần phải có một chiến lợc nghiên cứu, lựa chọn các
phơng pháp tính toán, giải pháp công nghệ thi công. Song song với nó thì việc
nghiên cứu, đề xuất phơng pháp đánh giá tình trạng của kết cấu mặt đờng

BTXM. Trong đó trọng tâm là đánh giá sức chịu tải hiện hữu của mặt đờng
BTXM để làm cơ sở cho công tác quản lý, khai thác, duy tu cũng nh thiết kế,
nâng cấp cũng trở thành vấn đề hết sức cấp thiết
1. Tên đề tài
Nghiên cứu lựa chọn công nghệ đánh giá sức chịu tải mặt đờng bê tông
xi măng
2. Đối tợng nghiên cứu:
Các thiết bị đo đạc và phơng pháp tính toán, xác định các đặc trng sức
chịu tải của kết cấu mặt đờng BTXM.
3. Nội dung chính của đề tài:
- Nghiên cứu, lựa chọn phơng pháp xác định các đặc trng sức chịu tải của
kết cấu mặt đờng bêtông xi măng và bêtông xi măng cốt thép .
- Tìm hiểu, nghiên cứu và lựa chọn các thiết bị đo đạc chậu võng phù hợp
với các yêu cầu của việc xác định các đặc trng sức chịu tải của kết cấu mặt đờng
BTXM.
- Tính toán xác định các đặc trng sức chịu tải của kết cấu mặt đờng BTXM
trên một tuyến đờng ở Việt Nam QL12A và đánh giá kết quả.
- Nhận xét, kiến nghị và định hớng nghiên cứu tiếp theo.
4. Phơng pháp thực hiện:
Trên cơ sở tổng quan các kết quả nghiên cứu trong nớc và thế giới, lựa
chọn công nghệ đánh giá các đặc trng sức chịu tải của kết cấu mặt đờng BTXM;
tính toán, đánh giá một số công trình thực tế ở nớc ta và đa ra các nhận xét, đánh
giá và kiến nghị.
Trang I
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Chơng 1: tổng quan về mặt đờng btxm
1.1. sự phát triển công nghệ mặt đờng btxm trên thế giới
Mặt đờng BTXM là một trong những kết cấu mặt đờng có khả năng đáp
ứng đợc đầy đủ các yêu cầu của mặt đờng trong điều kiện giao thông hiện đại,
đảm bảo đợc năng lực phục vụ trong một thời gian dài. Chính vì vậy mặt đờng

BTXM đã đợc sử dụng từ lâu và ngày càng phổ biến rộng rãi trên thế giới.
Tại Vơng quốc Anh, ngay từ năm 1872 đã làm mặt đờng BTXM đầu tiên ở
3 đờng phố tại Edibua. ở Mỹ lần đầu tiên làm mặt đờng BTXM là vào năm 1892
nhng mãi sang những năm 1925 ~ 1930 mới phát triển phổ biến (vào thời điểm
đó, ở Mỹ đã có tới 360 triệu m
2
mặt đờng BTXM). ở Nga, làm mặt đờng BTXM
đầu tiên vào năm 1913, đặc biệt là ở Gruzia có đờng phố Kirốp cũng đợc xây từ
thời gian đó bằng mặt đờng BTXM hai lớp vẫn giữ đợc trạng thái tốt sau hơn 40
năm. Vào những năm 50 của thế kỷ 20, ở Liên Xô cũ cũng đã phát triển rộng rãi
việc làm mặt đờng ôtô và sân bay bằng BTXM với việc sử dụng các thiết bị rải
BTXM liên hợp khá tiện lợi. Tại Đức, hàng năm có khoảng 17 triệu m
2
mặt đờng
BTXM đợc xây dựng. Tại Trung Quốc, chỉ từ những năm 1950 việc sử dụng mặt
đờng ôtô và sân bay bằng BTXM mới đợc bắt đầu và từ những năm 70 của thế kỷ
20 đến nay việc sử dụng này trở nên phổ biến. Tại Việt Nam, trớc nhu cầu ngày
càng tăng về số lợng và tải trọng cũng đã đặt ra yêu cầu cấp thiết phải xây dựng
mới, cải tạo và nâng cấp hệ thống đờng bộ, sân bay ở Việt Nam. Bớc đầu, chúng
ta đã tiến hành triển khai xây dựng khoảng 400 km mặt đờng BTXM trên đờng
Hồ Chí Minh, 20 km trên QL18 tại những đoạn ngập úng. Xây dựng thí điểm 2
Km mặt đờng BTXM cốt thép liên tục (CRCP) trên quốc lộ 12A - Quảng Bình
cũng nh sẽ tiếp tục thi công thí điểm loại mặt đờng này ở một số trạm thu phí
trong thời gian tới.
Trên thế giới, hiện đã sử dụng rất nhiều các loại mặt đờng BTXM nh: mặt
đờng BTXM không sử dụng cốt thép đổ toàn khối tại chỗ, mặt đờng BTXM lới
Trang J
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
thép, mặt đờng BTXM cốt thép liên tục (CRCP), mặt đờng BTXM sợi thép, mặt
đờng BTXM ứng suất trớc

1.1.1. Mặt đờng BTXM không sử dụng cốt thép đổ toàn khối tại chỗ:
Trớc đây thờng đợc sử dụng làm mặt đờng sân bay cấp cao, các đờng phố
chính đô thị và cả ở những nơi có điều kiện khí hậu, thủy văn khắc nghiệt, nơi có
khó khăn về khả năng huy động lực lợng duy tu, sửa chữa thờng xuyên.
Những u điểm chủ yếu của loại này:
- Có cờng độ, độ ổn định và bền vững dới tác dụng của xe cộ và các yếu tố
môi trờng cao hơn so với loại mặt đờng mềm cao cấp.
- Hệ số sức cản lăn của đờng nhỏ (f = 0,012 ~ 0,015)
- Hệ số bám khi mặt đờng khô cứng cũng nh khi ẩm ớt đều cao (=0,5 ~
0,7)
- Có khả năng chống hao mòn, chống bong bật, chống vệt hằn bánh dới
tác dụng của bánh xe tốt hơn so với mặt đờng mềm cao cấp.
- Chu kỳ sửa chữa dài hơn so với mặt đờng mềm cấp cao.
Các nhợc điểm chủ yếu của mặt đờng BTXM không cốt thép:
- Tồn tại các khe nối làm phức tạp cho việc thi công và duy tu bảo dỡng;
làm giảm chất lợng chạy xe (không êm thuận, gây tiếng ồn vì liên tục bánh phải
lăn qua các khe nối); làm giảm tuổi thọ do nớc thâm nhập xuống móng đờng qua
khe nối.
- Do cờng độ chịu kéo khá thấp nên dễ bị nứt co ngót và không đủ chịu
những ứng suất kéo gây ra do biến đổi nhiệt theo thời gian và gây ra do gradient
nhiệt độ giữa mặt và đáy tấm.
Vì các nhợc điểm quan trọng nói trên nên chất lợng sử dụng với tuổi thọ
của mặt đờng ôtô và sân bay bằng các tấm BTXM không cốt thép không tơng
xứng với giá thành (đắt hơn 1,8 ~ 3,0 lần mặt đờng bê tông nhựa) và tuổi thọ của
bản thân vật liệu BTXM. Do vậy, trên thế giới vào cuối những năm 60 của thế kỷ
20, ngời ta đã bắt đầu phát triển việc sử dụng bê tông có cốt thép và bê tông ứng
suất trớc nhằm khắc phục các nhợc điểm và mâu thuẫn nêu trên. Cụ thể là dùng
cốt thép hoặc bê tông cốt thép ứng suất trớc, hoặc bê tông tự nở (để tạo ứng suất
Trang K
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động

trớc) hoặc bê tông cờng độ cao để tăng khả năng chịu đựng của tấm dới tác dụng
của tải trọng, của các tác động nhiệt ẩm và để giảm số lợng khe nối nhằm tăng
chất lợng sử dụng, tuổi thọ của mặt đờng BTXM.
1.1.2. Mặt đờng BTXM cốt thép.
Theo đúng nguyên lý của bê tông cốt thép thông thờng, loại mặt đờng này
đợc bố trí cốt thép ở vùng phát sinh ứng suất trớc để chịu lực kéo, còn bê tông
chỉ chịu nén. Sự có mặt của cốt thép xuyên qua các kẽ nứt ở vùng chịu kéo sẽ
hạn chế bề rộng và chiều sâu của các khe nứt.
Tơng tự nh mặt đờng BTXM không cốt thép, cấu tạo mặt đờng BTXM cốt
thép cũng gồm các tấm và giữa các tấm vẫn tồn tại các khe nối nhng nhờ bố trí
thêm cốt thép nên chiều dài tấm đến nay thờng đã tăng đến 20m (so với 4 ~ 5m
đối với các tấm BTXM không cốt thép). Bề rộng tấm có thể đạt đến 7 ~ 7,5m. Bề
dày tấm từ 12 ~ 28cm (tuỳ tải trọng bánh xe). Lợng thép sử dụng khoảng 16 ~
18kg/m
2
cho đờng sân bay và 6,0 ~ 7,5kg/m
2
cho đờng ôtô. Cốt thép thờng dùng
là loại thép vằn =10 18mm hàn thành lới và bố trí cả vùng thớ trên và thớ dới
tơng ứng với biểu đồ mô men uốn do tải trọng xe cộ và do tác dụng nhiệt gây ra
(ở các cạnh tấm bố trí cả trên và dới, ở giữa tấm chỉ bố trí ở dới). Giữa các tấm
tại các khe nối vẫn phải bố trí các thanh truyền lực.
1.1.3. Mặt đờng BTXM lới thép.
Khác với mặt đờng BTXM cốt thép, lới thép đợc bố trí cách mặt trên của
tấm mặt đờng từ 1/3 ~ 1/2)h, (với h: bề dầy tấm) nhằm hạn chế mở rộng khe nứt
do co ngót hoặc do lực ma sát giữa đáy mặt đờng BTXM với lớp móng phát sinh
khi tấm bị co (không nhằm mục đích tăng cờng độ chịu kéo uốn của tấm BTXM
mặt đờng dới tác động của tải trọng xe cộ và dới tác động uốn vồng do gradien
nhiệt độ giữa mặt trên và mặt dới tấm).
Lới thép thờng dùng thép =10 14mm có khoảng cách giữa các thanh

thép dọc tối đa là 15cm (đối với thép trơn) hoặc 35mm (nếu là thép có gờ) và có
khoảng cách giữa các thanh thép ngang tối đa là 30cm (cốt thép trơn) hoặc 75cm
(cốt thép có gờ). Để phân bố đều khả năng hạn chế nứt nên dùng thép có đờng
Trang L
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
kính nhỏ nhng tối thiểu là là =8mm (nếu dùng cốt trơn) hoặc =10mm (nếu
dùng cốt thép gờ). Khoảng cách tối thiểu của ô lới phải gấp 2 lần đờng kính lớn
nhất của cốt liệu hạt dùng để trộn bê tông. Chiều dài nối chồng các thanh trong
lới thép thờng bằng 24 lần đờng kính thanh thép. Lợng thép sử dụng khoảng 6 ~
8kg/m
2
.
Chiều dài các tấm BTXM mặt đờng sử dụng lới thép có thể tăng đến 15m
khi biên độ năm của nhiệt độ trung bình ngày đêm bằng và dới 45
O
C. Trong các
vùng có khí hậu khắc nghiệt thì chiều dài tấm BTXM lới thép không nên quá
10m. Bề rộng tấm có thể bố trí bằng 7m. Tại các khe nối vẫn phải bố trí các
thành liên kết. Chiều dầy tấm vẫn thiết kế bằng với bề dầy tấm mặt đờng BTXM
không cốt thép (vì lới thép không làm tăng cờng độ chịu uốn của tấm).
1.1.4. Mặt đờng BTXM cốt thép liên tục.
Mặt đờng không còn phân thành các tấm, do đó không còn tồn tại các khe
nối giữa các tấm mà chỉ có các khe nối do dừng thi công và các chỗ tiếp xúc với
đoạn mặt đờng loại khác hoặc tiếp xúc với công trình khác.
Cốt thép =12 18mm đợc bố trí liên tục suốt chiều dài đờng ở vị trí nh
mặt đờng bê tông lới thép. Việc bố trí lới thép liên tục nh vậy cũng không phải
để tăng cờng độ chịu kéo uốn, mà chỉ để hạn chế việc phát sinh số lợng khe nứt
và hạn chế việc mở rộng khe nứt nhằm không cho nớc thấm qua để đảm bảo cho
mặt đờng khai thác bình thờng. Bề rộng khe nứt không đợc quá 1.0mm. Khoảng
cách giữa các khe nứt ngang phải nằm trong khoảng 1,05 ~ 2,4m.

Thông thờng cốt thép dọc nên dùng loại có gờ với diện tích thép chiếm
đến 0,5 ~ 0,7% diện tích BTXM. Nếu tỷ lệ diện tích thép nhỏ thì bề rộng khe nứt
lớn, khoảng cách giữa các khe nứt cũng lớn và nếu nhiều thép thì ngợc lại bề
rộng khe nứt nhỏ nhng số lợng khe nứt tăng lên. Khoảng cách bố trí thép dọc tối
thiểu là 10cm, tối đa là 25cm. Cốt thép ngang bố trí dới cốt thép dọc với số lợng
cốt thép ngang thờng bằng 1/5 ~ 1/8 lợng cốt thép dọc và khoảng cách giữa các
thanh cốt ngang không nên quá 80cm. Mối nối các thanh cốt thép dọc phải bố trí
so le nhau và chỗ hàn nối dài ít nhất là 50cm.
Trang M
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Vì lới cốt thép bố trí liên tục không phải để tăng cờng khả năng chịu kéo
uốn cho mặt đờng, do vậy bề dầy tấm BTXM không cốt thép liên tục thờng thiết
kế bằng 0,9 ~ 1,0h (h: bề dầy tấm BTXM không cốt thép dùng làm mặt đờng).
Tại các chỗ ngừng thi công phải tạo thành thẳng đứng góc với tim đờng,
bố trí cấu tạo khe ngang (khoảng cách khi ngừng thi công từ 100 ~ 2.000m) và
nên đặt thêm các thanh truyền lực dài khoảng 1,0m trớc khi đổ bê tông tiếp.
Thanh truyền lực đợc bố trí xen kẽ giữa các cốt thép dọc liên tục xuyên qua khe
ngừng thi công.
1.1.5. Mặt đờng BTXM cốt thép phân tán (sợi thép)
Trộn vào bê tông xi măng các sợi thép có hàm lợng than thấp hoặc sợi
thép không rỉ, hoặc sợi thủy tinh hay sợi chất dẻo Polime để tạo ra bê tông xi
măng có cốt thép đa hớng, đồng đều, nhờ đó cờng độ và các tính chất của BTXM
thay đổi theo chiều hớng có lợi.
Khối lợng sợi thép trộn vào BTXM thờng dùng khoảng 1,0 ~ 1,2% theo
thể tích bê tông (tức là khoảng 0,05 tấn sợi thép cho 1m
3
BTXM). Sợi thép sử
dụng là loại có cờng độ chịu kéo từ 550MPa trở lên với đờng kính 0,4 ~ 0,7mm,
chiều dài sợi thép bằng 50 ~ 70 lần đờng kính (hoặc 20 ~ 50mm). Việc phân bố
sợi thép càng không có quy tắc thì càng có lợi, nhất là với những kết cấu chịu tải

đa hớng.
Hỗn hợp BTXM đợc thiết kế nh với trờng hợp BTXM thông thờng nhng
phải khống chế cỡ hạt để trộn đều với sợi thép.
Nhờ cờng độ tăng đáng kể, do vậy bề dầy tấm BTXM sợi thép có thể giảm
chỉ bằng 0,5 ~ 0,65 bề dầy tấm BTXM mặt đờng ô tô thông thờng và khoảng
cách giữa các khe co (chiều dài tấm) có thể đạt tới 15 ~ 20m. Mặt khác môđun
đàn hồi của bê tông lại không tăng nên lại giảm đợc khả năng xuất hiện các khe
nứt.
1.1.6. Các loại mặt đờng BTXM ứng suất trớc
Việc sử dụng mặt đờng BTXM ứng suất trớc xuất phát từ việc muốn tận
dụng hơn nữa khả năng làm việc của bê tông, của thép và nâng cao khả năng
chống nứt của mặt đờng BTXM. Các cách tạo ứng suất trớc trong BTXM nh sau:
Trang N
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
- Không dùng cốt thép mà dùng kích ép: ở hai đầu tấm đặt các mố tựa kiểu
tờng chắn (có móng chôn sâu vào đất); ở giữa tấm bố trí đặt kích gia tải. Sau khi
đổ bê tông đợc 1 ~ 2 ngày thì kích gia tải, lúc đầu với áp lực gia tải 1,5MPa và
tăng dần cho đến 7 ngày thì đạt tới 5MPa. Đợi bê tông biến cứng thì chèn tấm bê
tông đúc sẵn vào khoảng trống đặt kích gia tải, sau đó lấy kích ra rồi đổ bê tông
lấp đầy khoảng trống đó. Tại hai đầu giữa hai mố tựa và tấm còn bố trí lò xo thép
(tạo khe đàn hồi) để dự trữ một phần ứng suất trớc.
- Dùng cốt thép căng sau để tạo ứng suất trớc: đổ tấm bê tông có tạo sẵn lỗ
luồn cốt thép . Sau khi tấm BTXM đủ cờng độ thì luồn thép (sợi hoặc bó sợi) vào
lỗ, căng thép và neo ở hai đầu tấm; tiếp đó phun vữa kín đặc lỗ.
ứng suất trớc phải thắng đợc lực cản ma sát ở đáy tấm và thờng yêu cầu
đạt đợc giá trị từ 2 ~ 4MPa theo hớng dọc và 0,4 ~ 1,4MPa và với bó sợi thép
phải đạt 1.700MPa.
Nếu tấm rộng 3 ~ 4m thì chỉ cần căng thép dọc, nếu tấm rộng 5 ~ 7m trở
lên thì căng cả thép dọc và ngang (tạo ứng suất trớc cả hai chiều) hoặc căng thép
theo hớng 45

0
so với tim tuyến. Cách căng 45
0
có u điểm là có thể liên tục đổ
bê tông các tấm rất dài và việc tạo ứng suất trớc đợc thực hiện ở hai bên mép
tấm.
- Dùng xi măng nở để tạo ứng suất trớc: nếu đặt cốt thép thì khi BTXM nở
ra sẽ căng thép và tạo ra ứng suất trớc; nếu không đặt cốt thép thì hai đầu phải bố
trí mố tựa kiểu tờng chắn để khi BTXM dãn nở sẽ bị phản lực mố tựa nén lại.
- Dùng cốt thép căng trớc để tạo ứng suất trớc: việc dùng cốt thép căng sau
để tạo ứng suất trớc thờng phức tạp về công nghệ và thờng chỉ dùng để tạo ứng
suất theo phơng ngang (chiều dài thép đợc căng tơng đối ngắn). Theo phơng dọc
mặt đờng BTXM thì cách dùng cốt thép căng trớc mới là thuận tiện và có khả
năng phát triển.
Dù tạo ứng suất trớc bằng cách nào theo bốn cách nêu trên thì thông thờng
mặt đờng BTXM ứng suất trớc đều có chung các đặc điểm cấu tạo sau đây:
+ Bê tông phải dùng loại mác cao (#350 ~ 450)
Trang
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
+ Giữa mặt và móng đờng phải bố trí lớp cách ly (lớp cát mỏng, lớp cát
trộn nhựa, lớp màng chất dẻo ) để tấm mặt đờng BTXM ứng suất trớc co dãn
thuận lợi, nhờ đó giảm đợc tổn thất ứng suất trớc do ma sát ở đáy tấm.
Các u điểm của mặt đờng BTXM ứng suất trớc:
+ Nhờ tạo đợc ứng suất trớc nên giảm đợc ứng suất kéo uốn do tải trọng
bánh xe và do sự biến đổi nhiệt độ gây ra.
+ Chiều dầy tấm có thể giảm xuống chỉ còn 10 ~ 15cm.
+ Chiều dài tấm đợc tăng lên đến hơn 30 thờng là 50m, đặc biệt có thể lên
đến 100 ~ 150m.
+ Giảm phát sinh khe nứt và hạn chế độ mở rộng vết nứt, do vậy tuổi thọ
đợc tăng lên.

+ Tính mềm và đàn hồi tốt hơn so với mặt đờng BTXM không cốt thép (do
mỏng hơn) do vậy chịu tác động trùng phục tốt hơn và có thể thích ứng với nền
móng có khả năng biến dạng không đều.
+ Tận dụng đợc tối đa khả năng làm việc của vật liệu; so với mặt đờng
BTXM có cốt thép nhng không tạo ứng suất trớc vì tận dụng đợc cờng độ của
thép nhiều hơn do đó lợng thép dùng sẽ ít hơn.
Tất cả các loại mặt đờng BTXM nêu trên khi đa vào khai thác đều cần
phải đợc đánh giá chất lợng nhằm đảm bảo các tiêu chí thiết kế, thi công công
trình. Phơng pháp thông thờng là đánh giá sức chịu tải của kết cấu mặt đờng
BTXM.
1.2. Tổng quan các phơng pháp đánh giá sức chịu tải của kết
cấu mặt đờng BTXM hiện hữu.
1.2.1. Các thông số đặc trng cho khả năng hiện hữu của kết cấu mặt đờng
BTXM
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phơng pháp đánh giá mặt đờng BTXM
khác nhau làm cơ sở cho việc duy tu, bảo dỡng và thiết kế nâng cấp. Mỗi phơng
pháp dựa trên các thông số khác nhau. Có thể phân thành hai nhóm chính:
a) Nhóm 1: Đánh giá theo kinh nghiệm
Trang
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Việc đánh giá khả năng hiện hữu của kết cấu dựa vào số liệu thị sát và thí
nghiệm vật liệu hoặc dựa vào sự h hại của kết cấu dới tác dụng của tải trọng.
Bằng các kinh nghiệm đúc kết đợc trong suốt quá trình xây dựng, khai thác và
sửa chữa, nâng cấp mà đề ra các giải pháp thiết kế tăng cờng hoặc duy tu và sửa
chữa. Ví dụ nh:
- Căn cứ vào các số liệu đánh giá tình trạng h hỏng bề mặt, tình trạng
thoát nớc, số liệu thí nghiệm trên mẫu khoan và thí nghiệm vật liệu, từ đó đề ra
các biện pháp sửa chữa hoặc tăng cờng.
- Căn cứ vào các số liệu thống kê số lợng tải trọng mà kết cấu đã phục vụ
cùng với sự thay đổi các đặc trng cơ lý của vật liệu để đánh giá mức độ h hỏng

của kết cấu.
Dựa vào mức độ h hỏng hiện tại của kết cấu, khả năng phục vụ còn lại của
kết cấu sẽ đợc ớc tính và so sánh lợng xe tơng lai có đáp ứng đợc hay không
hoặc phân loại lại cấp hạng của đờng làm cơ sở để chọn các thông số tính toán
cho mặt đờng hiện hữu khi tăng cờng, sửa chữa.
Ngoài ra, ngời ta có thể tiến hành xác định bổ xung các thông số đánh giá
theo chức năng tình trạng mặt đờng nh các chỉ tiêu độ bằng phẳng, khả năng
chống trơn trợt và các điều kiện an toàn khác
Có thể nêu ra đây ví dụ về việc đánh giá mặt đơng hiện hữu theo phơng
pháp này: Phơng pháp của "Hiệp hội đờng và vận tải liên bang của Mỹ" khuyến
nghị đợc trình bày trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1: Đánh giá mức độ h hỏng của mặt đờng BTXM có mối nối
T
T
Các dạng h hỏng
Nguyên nhân do
Tải trọng Vật liệu hoặc môi trờng
1 H hỏng do vật liệu X
2 Vỡ góc tấm X
3 Lún thành vùng lớn X
4 Nứt bề mặt loại X
5
H hỏng của các khe nối ngang hay các
vết nứt
X
Trang G
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
6 H hỏng do truyền tải X
7 H hỏng của miết mạch các khe nối X
8

H hỏng do lún của vai đờng hay làn đ-
ờng
X
9
H hỏng do lún của vai đờng và kết cấu
mặt đờng phân tách
X
10 H hỏng do các vết nứt dọc kéo dài X
11 H hỏng mối nối dọc X X
12 H hỏng của các miếng vá hay sửa chữa X
13
H hỏng của tấm bản do các miếng vá
hay sửa chữa của tấm bản liền kề
X X
14
H hỏng do khe hở bên dới tấm bản dẫn
tới hiện tợng phụt nớc
X X
15
H hỏng do nguyên nhân của lớp móng
vật liệu hạt dới tấm bản
X
16
H hỏng do các vết nứt nhỏ, tạo thành
mạng
X
17 Sự nứt, gẫy mối nối dọc và ngang X
18 Sự nứt, gẫy mối tại góc tấm X
19 Sự phồng lên của kết cấu mặt X
20 Các vết nứt ngang X

b) Nhóm 2: Các thông số dựa trên cơ sở bài toán cơ học:
Hiện nay, trên thế giới tồn tại rất nhiều phơng pháp tính toán kết cấu mặt
đờng BTXM và mỗi nớc dùng một phơng pháp thích hợp cho điều kiện của nớc
mình.
Có thể thấy rằng, các phơng pháp tính toán mặt đờng BTXM chủ yếu dựa
trên hai bài toán cơ học cơ bản đó là: các phơng pháp dựa trên bài toán tấm trên
nền đàn hồi và bài toán hệ đàn hồi nhiều lớp.
Với các phơng pháp thiết kế mặt đờng BTXM dựa trên lý thuyết của bài toán
tấm trên nền đàn hồi của môn cơ học kết cấu với giả thiết xem tấm BTXM
là vật liệu đàn hồi đẳng hớng và tuân theo giả thuyết tiết diện phẳng và có
Trang H
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
kích thớc vô hạn đặt trên nền đàn hồi với các giả thiết khác nhau về mô hình
nền.
Theo mô hình nền bán không gian đàn hồi tính chất đàn hồi của nền đã đ-
ợc Gorbunôp và Pôsadôp giải với các thông số đặc trng cho sức chịu tải của mặt
đờng BTXM là moduyn đàn hồi của tấm BTXM E
PCC
, moduyn đàn hồi của nền
đất E
o
.
Theo mô hình hệ số nền của Vincle, lời giải của Westergaard đối với tải
trọng đặt ở giữa, cạnh và góc tấm với các thông số đặc trng cho sức chịu tải của
mặt đờng BTXM là moduyn đàn hồi của tấm BTXM E
PCC
, moduyn phản lực nền
k.
Phơng pháp sử dụng bài toán hệ bán không gian đàn hồi nhiều lớp để tính
toán mặt đờng cứng. Nội dung tính toán tơng tự nh việc tính toán mặt đờng

mềm theo phơng pháp đàn hồi.
Một nhân tố có ảnh hởng rất lớn đến khả năng khai thác cũng nh sự bền vững
của kết cấu đó là khả năng truyền tải của khe nối. Do vậy, việc đánh giá khả
năng truyền tải của khe nối luôn đợc coi là một phần của quá trình đánh giá
sức chịu tải chung của mặt đờng BTXM.
Tóm lại, từ các phân tích ở trên, đặc trng cho sức chịu tải của mặt đờng
BTXM bao gồm các thông số chính nh sau:
- Moduyn đàn hồi của tấm BTXM E
PCC
.
- Moduyn đàn hồi của nền đất E
o
với mô hình nền là bán không gian đàn
hồi hoặc Moduyn phản lực nền k với mô hình hệ số nền của Vincle.
- Khả năng truyền tải của khe nối.
1.2.2. Công nghệ xác định các đặc trng sức chịu tải của mặt đờng BTXM
hiện hữu.
Nh đã trình bày ở trên, đối với các phơng pháp đánh giá sức chịu tải của
kết cấu mặt đờng BTXM theo kinh nghiệm là các phơng pháp cổ điển. Nó xuất
hiện và tồn tại khi mà các công cụ, thiết bị đo đạc còn hết sức thô sơ, lạc hậu và
phơng pháp đánh giá sức chịu tải theo kinh nghiệm này đang dần đợc thay thế
bằng các phơng pháp dựa trên nền tảng của các bài toán cơ học và cùng với nó là
Trang I
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
các công cụ thí nghiệm, tính toán hiện đại, tiên tiến. Do vậy không đề cập đến
các thiết bị, công cụ thí nghiệm phục vụ cho phơng pháp đánh giá theo kinh
nghiệm. Thay vào đó, chỉ đề cập đến các thiết bị hiện đại, tiên tiến và các thuật
toán đang đợc sử dụng phổ biến, rộng rãi vào thời điểm hiện nay.
Việc xác định các đặc trng cho sức chịu tải của mặt đờng BTXM thờng đ-
ợc tiến hành thông qua công tác khảo sát và các thí nghiệm tại hiện trờng kết hợp

với các thí nghiệm trong phòng.
Có thể phân loại các thí nghiệm này, theo phơng pháp thực hiện, thành hai
nhóm chính: đó là các thí nghiệm phá hoại kết cấu và các phơng pháp thí nghiệm
không phá hoại kết cấu (Non Destructive Test - NDT).
Với các thí nghiệm phá hoại kết cấu khi tiến hành để lấy đợc mẫu của các lớp
vật liệu bên dới kết cấu mặt, các lớp vật liệu phía trên phải đợc khoan cắt, đào
bỏ hay đợc thí nghiệm trực tiếp ngoài hiện trờng. Loại thí nghiệm này có rất
nhiều điểm bất lợi và hạn chế, đặc biệt khi tiến hành trên mặt đờng ôtô hoặc
sân bay đang khai thác. Bên cạnh đó các thí nghiệm này đòi hỏi một lợng thời
gian và kinh phí không nhỏ cho việc tiến hành, đồng thời không thể tiến hành
thờng xuyên liên tục, nhiều lần đợc.
Phơng pháp không phá huỷ (Non Destructive Test - NDT) là một phơng pháp
chẩn đoán chất lợng công trình dựa trên các thành tựu khoa học của nhiều
ngành khoa học, công nghệ khác nhau nh kỹ thuật và công nghệ đo đạc, công
cụ tính (máy tính, các phần mềm). Phơng pháp này có các u điểm tuyệt đối so
với phơng pháp cổ điển ở trên đó là sơ đồ thí nghiệm sát với sơ đồ làm việc
thực của kết cấu, độ chính xác và năng suất cao, có thể tiến hành thờng
xuyên, liên tục Chính vì vậy phơng pháp thí nghiệm không phá hoại kết
cấu đang đợc sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong mọi lĩnh vực, trong đó
có lĩnh vực đánh giá sức chịu tải của các kết cấu mặt đờng mềm và mặt đờng
BTXM hiện hữu.
Trang J
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
1.2.3. Xác định sức chịu tải của mặt đờng BTXM theo công nghệ không phá
hoại kết cấu (NDT)
::G::4O"P??<Q,5<$R'
S&T:
Nh chúng ta đã biết, đối với kết cấu nền mặt đờng, các lớp vật liệu chủ yếu
có nguồn gốc thiên nhiên, có thể có hoặc không có chất kết dính nên tính đồng
nhất, toàn khối rất kém. Việc xác định chính xác trạng thái ứng suất - biến dạng

của các lớp kết cấu thông qua đo đạc là hết sức khó khăn. ở nhiều nớc trên thế
giới và ngay cả ở Việt Nam đã có những nghiên cứu và tiến hành đo đạc trạng
thái ứng suất - biến dạng trong các lớp kết cấu mặt đờng bằng cách đặt trớc các
đầu đo (datric) vào những vị trí cần khảo sát trong quá trình xây dựng. Sau đó,
tiến hành đo các chỉ tiêu biến dạng hoặc áp lực trong các lớp kết cấu mặt đờng
ứng với các cấp tải trọng khác nhau.
Phơng pháp này lắp đặt rất phức tạp và khó khăn, các đầu đo có thể bị h
hỏng ngay trong quá trình lắp đặt do tác động của quá trình thi công và mau
hỏng và hầu nh không thể dùng lại đợc. Số liệu đo đạc có độ chính xác và độ tin
cậy không cao. Nguyên nhân chính yếu do bản thân các lớp kết cấu vật liệu
trong mặt đờng không phải là đồng nhất, sự tiếp xúc giữa kết cấu mặt đờng với
các đầu đo không tốt do đó gây nên các kết quả đo đạc không đạt độ chính xác
nh mong muốn.
Cho đến nay, trên thế giới vẫn cha có một loại thiết bị hoàn hảo nào có thể
xác định đợc chính xác, tin cậy các thông số ứng suất - biến dạng nội tại kết cấu
và trong từng lớp áo đờng nh đã nêu ở trên.
Trong khi đó, độ võng tại bề mặt kết cấu áo đờng có thể đo dễ dàng với độ
chính xác ngày càng cao. Chính vì vậy mà các thông số xác định phản ứng của
công trình dới tác dụng của các tải trọng khai thác thờng đợc chọn là các trị số
biến dạng của công trình. Đối với kết cấu nền mặt đờng thông đợc chọn là chậu
võng.
Trong khoảng 20 năm trở lại đây, cùng với sự phát triển của khoa học
công nghệ và các kết quả nghiên cứu trong các lĩnh vực vật liệu, thiết bị và tin
Trang K
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
học, phơng pháp đánh giá cờng độ nền mặt đờng thông qua chậu võng đã có rất
nhiều thay đổi. Từ phơng pháp gây tải tĩnh chuyển sang phơng pháp gây tải
động, từ việc chỉ xác định độ võng đàn hồi ở tâm diện truyền tải chuyển sang xác
định độ võng đàn hồi của toàn bộ bề mặt mặt đờng trong vùng ảnh hởng của tải
trọng - đợc gọi là chậu võng.

Nh vậy, cho đến nay, thông số đo đạc cơ bản nhất đã đợc hầu hết các nớc
thống nhất, đó là đo đạc chậu võng trên bề mặt mặt đờng trong vùng ảnh hởng
của tải trọng. Ngoài ra, ngời ta còn tiến hành thu thập thêm các thông số khác về
ẩm, nhiệt và các đặc trng của từng lớp vật liệu trong kết cấu áo đờng nh: chiều
dày, loại vật liệu trong quá trình khảo sát.
::G::4O$0U?8'7V?@WSX7(WXXYEXXX+T
7ZWSZEEWXXYEXXX+T#&'(E[E757
"P%'8
Một trong những yêu cầu cơ bản đối với các thiết bị đo đạc, thử nghiệm
sức chịu tải của kết cấu công trình là phải tạo ra các tải trọng gần giống nh tải
trọng khai thác và ghi lại chính xác các thông số cơ học vật lý của kết cấu khi
chịu lực. Nói cách khác, bộ thiết bị thử nghiệm phải vừa mô phỏng đợc gần đúng
điều kiện làm việc thực tế của công trình vừa phải thu nhận chính xác những
thông tin phản ứng từ công trình trong điều kiện làm việc đó.
Dựa trên các thành tựu của nhiều ngành khoa học, công nghệ khác nhau
nh kỹ thuật và công nghệ đo đạc, công cụ tính (máy tính, các phần mềm) cùng
với các kết quả nghiên cứu về sự làm việc thực tế của vật liệu, kết cấu nền mặt đ-
ờng dới tác dụng của tải, ngời ta đã chế tạo ra các thiết bị mô phỏng đợc tải trọng
tác dụng của các phơng tiện lên mặt đờng và đo đạc đợc chậu võng dới tác dụng
của các hoạt tải đó. Đó là các thiết bị chuỳ rơi xung lực HWD, FWD (Heavy
Weight Deflectometer, Falling Weight Deflectometer). Hình 1.1 và Bảng 1.3,
1.4 trình bày một số chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị FWD và HWD.
Trang L
§¸nh gi¸ cêng ®é mÆt ®êng BTXM b»ng ph¬ng ph¸p ®éng
 – Trang M
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
B: $0UWSX7(WXXYEXX+T:
B: $0UZWSZEEWXXYEXX+T
B:G \]'7O$0UZW7W
Bộ phận gia tải (gây ra tải trọng)

Trang N
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý đo chậu võng bằng thiết bị FWD
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Bộ phận gây tải là một vật nặng đợc rơi từ một độ cao ấn định trớc tác
dụng lên trên một tấm ép tròn thông qua một hệ thống giảm chấn có độ cứng
hoặc môduyn đàn hồi xác định
Từ đó, tuỳ theo khối lợng của vật nặng và chiều cao rơi của quả nặng, ngời
ta có thể thay đổi đợc độ lớn của lực tác dụng trên mặt đờng, hay nói cách khác
là độ lớn của áp lực truyền lên mặt đờng thông qua tấm ép. Cũng tơng tự nh thế,
ngời ta có thể thay đổi độ cứng của hệ giảm chấn để đạt đợc độ lớn và thời gian
tác dụng của tải trọng trên bề mặt mặt đờng theo mong muốn.
Bằng thiết bị trên, ngời ta hoàn toàn có thể tạo ra xung lực tơng tự nh xe
chạy trên đờng. Và tải trọng tác dụng trên mặt đờng là dạng động tơng tự nh tác
dụng của tải trong bánh xe.
Bảng 1.2: Một số chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị Falling Weight Deflectometer
(FWD) và Heavy Weight Deflectometer (HWD)
Loại thiết bị
FWD
HWD
Phơng thức vận hành
Điều khiển tự động toàn bộ quá trình thực
hiện và lu trữ kết quả phép thử
Phạm vi độ lớn của xung tải trọng ứng với
trọng lợng khối nặng:
7 - 120 kN 30 - 240 kN
Khả năng điều chỉnh áp lực tác dụng
xuống mặt đờng:
Tự động điều chỉnh theo cài đặt của ngời
dùng
Đờng kính tấm ép

300 và 450 mm (tuỳ chọn theo mục đích sử
dụng. Thông thờng dùng tấm ép 300mm cho
mặt đờng ôtô và 450mm cho mặt đờng sân
bay)
Số đầu đo độ võng
Từ 7 - 15 (tuỳ chọn theo mục đích ngời
dùng)
Loại đầu đo Gia tốc kế
Độ chính xác của đầu đo độ võng
< 1àm
Vị trí đặt đầu đo
Tại tâm và các điểm tuỳ ý dọc theo trục thiết
bị và không lớn hơn 2.450 mm. (tuỳ chọn
theo mục đích ngời dùng)
Phạm vi nhiệt độ vận hành -30 - 70
0
C
Thời gian tác dụng của tải trọng trên mặt
đờng
20-35 às
Độ chính xác của đầu đo tải trọng
< 0.3 kN
Trang
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Bảng 1.3: Khả năng tạo áp lực thông qua bàn ép có các kích thớc khác nhau của
các thiết bị FWD và HWD thông dụng
Tải trọng (kN)
Đờng kính
tấm ép, cm
áp lực (MPa)

Đờng kính
tấm ép, cm
áp lực (MPa)
7 30 1.0 45 0.4
30 30 4.2 45 1.8
120 30 16.6 45 7.4
240 30 33.3 45 14.8
B:H <7?1EQ'E^_$0UZW7W<+
Các đầu đo biến dạng
Khi lực tác dụng trên mặt đờng gây ra trong kết cấu mặt đờng một trạng
thái ứng suất - biến dạng tơng ứng. Các thông số cần đo đạc thông thờng là biến
dạng hoặc ứng suất. Nếu đo đợc biến dạng có thể tính đợc ứng suất và ngợc lại.
Hiện nay cùng với sự phát triển của công nghệ đo đạc và tin học, cho phép
xác định đợc các biến dạng trong suốt quá trình tác động của tải trọng động với
độ chính xác rất cao. Thông thờng ngời ta đã sử dụng các loại đầu đo gia tốc
chuyển động của các đối tợng (đặc biệt hay dùng đối với thử nghiệm động) và
sau đó sẽ tính ra ứng suất hoặc biến dạng thông qua các phần mềm điều khiển và
tính toán của thiết bị kèm theo.
Ta biết rằng, khi đo đợc gia tốc của một chất điểm chuyển động, hoàn
toàn có thể tính ra chuyển vị của chúng và do đó tính ra đợc ứng suất.
Bằng những đầu đo gia tốc theo nguyên lý gia tốc đợc tỳ xuống bề mặt
mặt đờng, ta có thể đo đợc chuyển vị thẳng đứng của mặt đờng tại mỗi điểm nằm
trong vùng ảnh hởng của tải trọng. Chuyển vị (hoặc biến dạng) đo đợc trong tr-
ờng hợp này là ứng suất hoặc các thông số dẫn suất tính ra từ nó của kết cấu
cũng là ở trạng thái động.
Với các độ chính xác rất cao của các loại đầu đo hiện nay hoàn toàn có thể
thoả mãn yêu cầu nghiên cứu và đo đạc để đánh giá sức chịu tải của toàn bộ và
từng lớp kết cấu áo đờng kể cả nền đất dới tác dụng của của tải trọng.
Trang
DYNATEST HWD HWD

-
1
5
4
3
2
1
0
VOLT
S
TIME,
msec
16
0
14
0
12
0
10
0
8
0
6
0
4
0
2
0
VOLT
S

KUAB FWD FWD
6
-
1
5
4
3
2
1
0
TIME,
msec
16
0
14
0
12
0
10
0
8
0
6
0
4
0
2
0
-
1

5
4
3
2
1
0
VOLT
S
TIME,
msec
DYNATEST FWD
16
0
14
0
12
0
10
0
8
0
6
0
4
0
2
0
3
-
0.5

2.
5
2
1.
5
1
0.
5
0
VOLT
S
TIME,
msec
PHONIX FWD
16
0
14
0
12
0
10
0
8
0
6
0
4
0
2
0

3.
5
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
1.3. KếT LUậN:
Sự phát triển của kết cấu mặt đờng BTXM cho đờng ôtô và sân bay ở Việt
Nam là một xu thế tất yếu không chỉ đối với các dự án xây dựng mới mà đối với
cả các dự án cải tạo, nâng cấp. Nên việc tiến hành nghiên cứu phơng pháp đánh
giá sức chịu tải cho mặt đờng BTXM là đòi hỏi khách quan.
Việc xác định các đặc trng cờng độ kết cấu của mặt đờng cứng hiện hữu
bằng công nghệ không phá huỷ (NDT) phục vụ cho khai thác và cải tạo đang là
vấn đề đợc tập trung nghiên cứu trên thế giới. Một trong những hớng nghiên cứu
chủ đạo là sử dụng phơng pháp tính ngợc các đặc trng cờng độ của kết cấu mặt
đờng cứng dựa trên các kết quả đo đạc chậu võng bằng thiết bị FWD (Falling
Weight Deflectometor) cho đờng ôtô và HWD (Heavy Weight Deflectometor)
cho mặt đờng sân bay.
Trong những năm qua, chúng ta đã nhập một số thiết bị đo đạc chậu võng
FWD (Falling Weight Deflectormeter). Đây là các thiết bị hàng đầu thế giới và
đắt tiền nhng chúng cha phát huy đợc hiệu quả vốn có của nó.
Trong tiến trình hoà nhập với các tiêu chuẩn tiên tiến trên thế giới, chúng
ta đã cho ban hành thí điểm tiêu chuẩn thiết kế mặt đờng mềm 22TCN 271-01
đợc biên soạn theo AASHTO (American Association of State Highway &
Transportation Officials). Trong đó, đối với việc điều tra, khảo sát phục vụ cho
việc nâng cấp cải tạo mặt đờng thì phơng pháp tính ngợc thông qua chậu võng là
một giải pháp đợc u tiên lựa chọn. Song cho đến nay, sau 8 năm áp dụng thí
điểm thì Quy trình này cũng chỉ dừng ở mức tài liệu tham khảo. Một trong
những nguyên nhân đó là sự mối mẻ của công nghệ và phơng pháp tính toán cha
đợc cập nhật.
Để tiến tới xây dựng một qui trình cho phơng pháp thiết kế, cải tạo mặt đ-
ờng BTXM. Do vậy, cần thiết phải có nghiên cứu nhằm đa ra một phơng pháp
tính ngợc tiên tiến, khả thi và có cơ sở khoa học phục vụ cho công tác đánh giá

chất lợng mặt đờng BTXM.
Từ các nội dung cơ bản đã trình bày ở trên, mục tiêu nghiên cứu của Luận
văn này nh sau:
Trang G
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Tìm hiểu, nghiên cứu và lựa chọn các thiết bị đo đạc chậu võng phù hợp
với các yêu cầu của việc xác định các đặc trng sức chịu tải của kết cấu mặt
đờng BTXM và BTXM cốt thép .
Nhận xét, kiến nghị và định hớng nghiên cứu tiếp theo.
Trang H
Đánh giá cờng độ mặt đờng BTXM bằng phơng pháp động
Chơng 2:
nghiên cứu, lựa chọn phơng pháp Xác định các đặc tr-
ng sức chịu tải của kết cấu mặt đờng btxm
2.1. NGHIÊN CứU CáC Phơng pháp xác định
2.1.1. Về phơng pháp đánh giá sức chịu tải:
Hiện nay, trên thế giới tồn tại rất nhiều phơng pháp tính toán kết cấu mặt
đờng BTXM cho đờng ôtô và sân bay. Trong đó, phơng pháp dựa trên bài toán
tấm trên nền đàn hồi với mô hình moduyn phản lực nền k của Vincler đợc
dùng phổ biến nhất trong đó có Việt Nam. Do vậy phơng pháp này đợc lựa chọn
để đánh giá sức chịu tải của mặt đờng BTXM cho đờng ôtô và sân bay ở Việt
Nam
Với phơng pháp dựa trên bài toán tấm trên nền đàn hồi, các thông số
đặc trng cho sức chịu tải của mặt đờng BTXM là moduyn đàn hồi của tấm
BTXM E
PCC
, moduyn phản lực nền k. Ngoài ra, khả năng truyền tải cũng là một
thông số phản ánh sức chịu tải của kết cấu.
Việc xác định các đặc trng cho sức chịu tải của mặt đờng BTXM dựa vào
các phơng pháp thí nghiệm không phá hoại kết cấu (NDT) đang đợc sử dụng

rộng rãi trên toàn thế giới lĩnh vực đánh giá sức chịu tải của kết cấu mặt đờng
BTXM hiện hữu.
2.1.2. Các thông số đo đạc, khảo sát và thiết bị khảo sát:
Thông số đo đạc của phơng pháp thí nghiệm không phá hoại kết cấu
(NDT) là chậu võng trên bề mặt mặt đờng trong vùng ảnh hởng của tải trọng.
Ngoài ra, ngời ta còn tiến hành thu thập thêm các thông số khác về ẩm, nhiệt và
các đặc trng của từng lớp vật liệu trong kết cấu áo đờng nh: chiều dày, loại vật
liệu trong quá trình khảo sát.
Thiết bị đo chậu võng đàn hồi HWD (Heavy Weight Deflectometer) và
FWD (Falling Weight Deflectometer) có thể mô phỏng đợc tải trọng của ôtô
chạy trên đờng cũng nh máy bay khi cất hạ cánh trên mặt đờng băng sân bay và
Trang I