THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ MẶT ĐƯỜNG SÂN BAY

PGS.TS. PHẠM HUY KHANG

THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG
BÊ TÔNG XI MĂNG ĐƯỜNG ÔTÔ
VÀ MẶT ĐƯỜNG SÂN BAY

NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI
HÀ NỘI – 2008



2 ã TKMĐBTXM


THƠNG TIN CHUNG VỀ GIÁO TRÌNH
THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ MẶT
ĐƯỜNG SÂN BAY

PGS.TS Phạm Huy Khang
1.
2.
3.
4.

Câu hỏi đánh giá: có file kèm theo
File giáo trình: có file kèm theo
Emai:
Phạm vi và đối tượng sử dụng giáo trình: Giáo trình được dùng trong xây
dựng cơng trình giao thơng, cho sinh viên ngành Xây dựng đường ô tô và sân
bay, ngành Đường bộ, ngành Công trình giao thơng cơng chính và một số
ngành cơng trình khác.

5. Các từ khóa:
- Bê tơng xi măng
- Phương pháp FAA
- Phương pháp ACN – PCN
- Sân bay
- Mặt đường cứng
- Hệ số nền
- Độ tin cậy
- Khe co
- Khe giãn
- Hệ số xung kích
6. Kiến thức yêu cầu của môn học trước: Yêu cầu sinh viên phải nắm vững môn
học Lý thuyết đàn hồi, thiết kế đường ôtô và sân bay F1, F2.
7. Tên nhà xuất bản: Nhà xuất bản giao thông vân tải.


PHẦN II

MẶT ĐƯỜNG SÂN BAY

Chương 7

MẶT ĐƯỜNG VÀ
CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI MẶT ĐƯỜNG SÂN BAY
Đ 7.1. KHÁI NIỆM
Mặt đường sân bay được xây dựng để máy bay vận hành trên đó. Yêu cầu mặt
đường sân bay phải đủ sức chịu tải, có bề mặt ổn định, bằng phẳng, nhám và không bụi.
1. Sức chịu tải
Mặt đường sân bay phải đủ sức chịu tải để chịu được lượng vận chuyển thiết kế có
xét tới các điều kiện mơi trường (đất nền, khí hậu) trong suốt năm và trong suốt cuộc

đời của nó. Sức chịu tải là chỉ tiêu chất lượng của kết cấu mặt đường, có liên quan với
chất lượng đất nền (thay đổi theo mùa) và trạng thái của hệ thống thốt nước.
Có hai bài tốn được đặt ra:
– Từ một loại đất và một lượng vận chuyển đã cho, tính tốn kết cấu mặt đuờng
ứng với một tuổi thọ quy định.
– Từ một loại đất và một kết cấu mặt đường đã cho, xác định lượng vận chuyển
cho phép và tuổi thọ cịn lại.
2. Sự tồn vẹn của bề mặt
Mặt đường sân bay phải tồn vẹn, khơng bong vật liệu làm hư hỏng thiết bị và động
cơ. Khi bảo dưỡng mặt đường phải đặc biệt chú ý đến sự toàn vẹn của lớp mặt. Mặt
đường thường bị hư hỏng dưới các hình thức như: xuất hiện các đường nứt và mép
đường nứt bị vụn nát, bong vật cốt liệu (với mặt đường đá trộn nhựa), bóc vệt lơng chim
(với mặt đường láng nhựa) và bóc vẩy cá (với mặt đường bêtông xi măng)
Những hư hỏng này làm giảm chất lượng kết cấu mặt đường bởi chúng ảnh hưởng
xấu đến sự phân bố ứng suất (trường hợp các đường nứt), làm cho nước thấm qua lớp
móng và nền giảm sức chịu tải.
Vì vậy cần chú ý việc bảo dưỡng thường xuyên mặt đường và khi cần thì tăng
cường lớp mặt.
3. Độ bằng phẳng của trắc dọc đường hạ – cất cánh
Khuyến nghị của ICAO (Điều 3.1.12, Phụ lục 14) ghi rõ: “Bề mặt của đường bằng
phải được xây dựng bằng phẳng, khơng có các chỗ lồi lõm, khơng đều ảnh hưởng xấu
đến hiệu quả hãm phanh và việc cất h cỏnh ca mỏy bay.
124 ã TKMĐBTXM




Trắc dọc của đường băng không đồng đều so với trắc dọc lý thuyết (bảo đảm các
tiêu chuẩn về độ dốc và đường cong đứng) sẽ ảnh hưởng xấu đến độ bằng phẳng. Trên
đường băng đang khai thác các chỗ không bằng phẳng này thường là chỗ mặt đường bị

hỏng do mỏi hoặc nền đường bị lún.
Vì vậy phải thường xuyên kiểm tra độ bằng phẳng và cải thiện trắc dọc của mặt
đường băng sân bay.
4. Độ trơn
ICAO khuyến nghị (Điều 3.1.22, Phụ lục 14): “Bề mặt của đường băng phải được
xây dựng sao cho đủ hệ số ma sát khi mặt đường bị ướt”
Do lực bám giữa bánh máy bay và mặt đường giảm xuống khi mặt đường bị ướt, sẽ
ảnh hưởng xấu đến việc phanh máy bay, quay bánh khi hạ cánh và điều kiện hướng bay
khi cất cánh.
Một mặt đường có hệ số ma sát tốt được đặc trưng bằng độ trơn. Với một loại máy
bay độ trơn phụ thuộc vào chất lượng thoát nước mặt (để giảm chiều dày máng nước) và
độ nhám của lớp mặt.
Nguy cơ chính có thể xảy ra khi máy bay vận hành trên mặt đường ướt màng nước.
Nếu giữa bánh máy bay và mặt đường có một màng nước dày thì bánh máy bay sẽ mất
hết lực bám. Mặt đường không phẳng, bị đọng nước, hoặc thốt nước khơng kịp khi
mưa lớn là nguyên nhân sinh ra các máng nước. Để khắc phục cần sửa lại mặt cắt, lấp
các vũng nước, xẻ rãnh tạo nhám…

Đ7.2. CÁC ĐIỂM GIỐNG NHAU VÀ KHÁC NHAU GIỮA
MẶT ĐƯỜNG SÂN BAY VÀ MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ
Mặt đường ơ tơ và mặt đường sân bay có những điểm khác nhau và giống nhau chủ
yếu sau đây.
1. Tải trọng
Mạng lưới đường ơ tơ của mỗi nước có những quy định riêng về trọng lượng của
trục bánh thiết kế, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế, xã hội và điều kiện tự nhiên của mỗi
nước. Tải trọng trục bánh thiết kế của nước ta là 100 kN (hoặc một bánh kép 50 kN) với
áp lực hơi trong bánh xe là 0,65 Mpa.
Với sân bay, do việc vận tải hàng khơng khơng có biên giới, hệ thống sân – đường
của sân bay phải tuân thủ các quy định của Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế
(ICAO). Tải trọng trên một càng bánh máy bay có thể lớn hơn 900 kN (máy bay Boeing

747 – 400) với áp lực hơi trong bánh 1,25 Mpa (có thể lên đến 1,5 hoặc 1,6 Mpa)
Tốc độ lớn nhất của ô tô vận tải trên tất cả các loại đường ô tô của các nước thường
khơng q 60 km/h. Trên sân bay thì tốc độ lại phụ thuộc vào bộ phận sân đường: tốc
độ nhỏ và không đổi trên đường lăn, tốc độ thay đổi liên tục trên đường băng và hồn
tồn khơng phụ thuộc vào tầm quan trọng của cảnh hàng không của nước sở tại – máy
bay phải chạy bon cất cánh với tốc độ như nhau ở Nội Bài, ở Bangkok hoc Paris.

TKMĐBTXM ã 125


Vì vậy, phải tiêu chuẩn hố việc thiết kế và khai thác mặt đường sân bay theo các
quy định của ICAO.
Do tải trọng thẳng đứng của bánh máy bay rất lớn nên chiều dày mặt đường sân bay
thường lớn hơn nhiều so với chiều dày mặt đường ô tô.
Tải trọng ngang tác dụng trên mặt đường sân bay cũng lớn hơn rất nhiều so với trên
đường ơ tơ. Vì vậy, nếu thi cơng lớp dính bám trong kết cấu mặt đường mềm sân bay
khơng tốt thì thường xuất hiện sự trượt của lớp mặt trên lớp móng tại các khu vực có bố
trí siêu cao và các đoạn đường hãm phanh.
Tần suất tác dụng tải trọng cũng rất khác nhau: trên các đường ô tô cao tốc hoặc
cấp I số lần tác dụng trùng phục của tải trọng có thể đến vài nghìn lần trong một ngày,
cịn trên mặt đường sân bay có nhiều máy bay hạ cánh thì cũng chỉ tới vài trăm lần.
Từ đó, với kết cấu mặt đường mềm của đường ô tô cấp cao người ta thường làm làn
riêng cho xe tải vì có nguy cơ hình thành vệt lún bánh xe trên làn xe này. Trong sân bay,
nguy cơ này chỉ xuất hiện trên đường lăn, vì máy bay lăn với tốc độ thấp và vệt bánh
luôn tác dụng qua cùng một chỗ.
2. Tác dụng của môi trường
Tác dụng của môi trường (nhiệt độ, nước mưa...) thường gây các hậu quả bất lợi
đối với mặt đường sân bay nhiều hơn so với mặt đường ô tô.
Với kết cấu mặt đường mềm, cùng với thời gian nhựa bitum trong mặt đường bị
hoá già sẽ xuất hiện các đường nứt nhỏ trên lớp mặt. Do tần suất tác dụng của bánh máy

bay thấp hơn nên các bánh máy bay khơng hàn kín được các đường nứt như thường thấy
trên đường ơ tơ. Vì vậy, khi thiết kế công thức bêtông nhựa của mặt đường sân bay nên
tăng hàm lượng nhựa lên một ít để đảm bảo độ kín nước của mặt đường.
Mặt khác, do mặt đường sân bay rộng, khoảng cách thoát nước xa, thời gian thoát
nước lâu, khiến cho tính khơng thấm nước trở thành một chỉ tiêu cơ bản khi thiết kế mặt
đường sân bay. Đây là điểm mấu chốt để bảo đảm chất lượng mặt đường.
Từ đó phải nghiên cứu một cơng thức riêng cho bêtông nhựa mặt đường sân bay,
bảo đảm chỗ hỗn hợp nhựa có độ chặt và độ để thi cơng cao.
3. Phương pháp thiết kế
Phương pháp thiết kế chiều dày mặt đường mềm của đường ô tô và của sân bay
(theo ICAO) cũng khác nhau.
Chiều dày mặt đường mềm đường ô tô được tính theo hai tiêu chuẩn:
a) Không cho phép xuất hiện biến dạng dư trong đất nền;
b) Không cho phép xuất hiện đường nứt do mỏi trong thớ dưới của từng lớp mặt
đường. Chiều dày mặt đường được tính với tiêu chuẩn bất lợi nhất.
Việc thiết kế chiều dày mặt đường sân bay thì chỉ tính theo tiêu chuẩn đầu tiên (tiêu
chuẩn a) (xem Thiết kế sân bay, Phần 3: Mặt đường, ICAO). Căn cứ vào trị số CBR của
đất nền và tải trọng càng bánh của máy bay thiết kế để xác định chiều dày tương đương
tổng cộng của kết cấu mặt đường. Sau đó chọn một kết cấu mặt đường cụ thể với các
lớp vật liệu thích hợp có chiều dày tương đương bằng chiều dày ó xỏc nh trờn.

126 ã TKMĐBTXM




Đ7.3. CÁC LOẠI MẶT ĐƯỜNG VÀ CHỌN
LOẠI MẶT ĐƯỜNG SÂN BAY
1. Các loại mặt đường: Có 4 loại kết cấu mặt đường chính thường sử dụng trong xây
dựng mặt đường ôtô là: mặt đường mềm, mặt đường nửa cứng, mặt đường cứng, và mặt

đường hỗn hợp.
Mặt đường mềm là kết cấu mặt đường chỉ gồm các lớp vật liệu không gia cố chất
kết dính hoặc gia cố bằng chất kết dính hiđrơcácbon (các loại nhưa bitum, guđron và
nhũ tương của chúng).
Mặt đường nửa cứng là kết cấu mặt đường mà lớp móng trên được gia cố bằng các
chất liên kết rắn trong nước (xi măng, xỉ lị cao, puzolan –vơi,...) và lớp mặt bằng hỗn
hợp đá trộn nhựa và bêtông nhựa.
Mặt đường cứng là kết cấu mặt đường mà lớp mặt và lớp móng trên là một, và là
một tấm BTXM.
Mặt đường hỗn hợp thường không sử dụng cho mặt đường làm mới. Nói chung đó
là kết quả của việc tăng cường mặt đường cứng cũ bằng các lớp bêtông nhựa.
2. Chọn loại mặt đường: Việc chọn loại mặt đường phụ thuộc vào nhiều nhân tố như:
giá thành xây dựng, điều kiện cung cấp vật liệu, điều kiện khí hậu, đất nền, khả năng
bảo đảm tốt việc duy tu bảo dưỡng với giá thành phù hợp, lượng vận chuyển, thời hạn
thi cơng, có khả năng xây dựng theo từng giai đoạn, vấn đề kỹ thuật tăng cường, khả
năng trang bị kỹ thuật của các công ty thi công.
Mặc dù các lớp móng trên bằng cấp phối đá gia cố xi măng (hay các chất liên kết
rắn trong nước khác) trong kết cấu mặt đường nửa cứng có nhiều ưu điểm đối với
đường ô tô (giá thành hợp lý, cường độ chống hình thành vệt lún bánh xe cao), nhưng
kinh nghiệm sử dụng lại cho thấy kết cấu mặt đường nửa cứng khơng thích hợp với mặt
đường sân bay. Do đó, không nên sử dụng các kết cấu mặt đường nửa cứng vì hai
ngun nhân chính sau:
– Khi mặt đường nửa cứng chịu tải trọng lớn của máy bay thì lớp móng trên của
nó dễ bị nứt gẫy, nếu chiều dày của lớp này tương đương với chiều dày của kết
cấu mặt đường ơ tơ. Để tránh bị nứt gãy thì phải tăng chiều dày lớp này và như
vậy sẽ không kinh tế.
– Các lớp móng trên bằng cấp phối đá gia cố chất liên kết rắn trong nước dễ bị nứt
gãy, nếu chiều dày lớp mặt không đủ lớn. Do tần suất tác dụng tải trọng của sân
bay thấp, các đường nứt này trong lớp mặt không tự liền lại được và nước dễ
thấm vào nền móng làm hư hỏng nhanh kết cấu mặt đường. Kinh nghiệm cho

thấy chiều dày tối thiểu của lớp bêtơng nhựa là 12cm thì mới làm chậm việc
truyền nứt lên lớp mặt, do đó tính ưu việt về kinh tế của kết cấu mặt đường nửa
cứng lại càng giảm.
Vì vậy việc chọn mặt đường sân bay thường chỉ tiến hành với hai loại mặt đường
mềm và mặt đường cứng.
Khơng thể xác định chính xác trong trường hợp nào thì xây dựng mặt đường cứng
tốt hơn mt ng mm, tuy nhiờn cú th tha nhn:
TKMĐBTXM ã 127


– Các kết cấu mặt đường mềm thích hợp để làm các mặt đường loại nhẹ, rải lề tiếp
giáp hoặc sân hãm. Mặt đường mềm cũng thích với các vùng khí hậu khơ nóng
khó thi cơng BTXM đảm bảo chất lượng cao, hoặc ở các vùng bị lún nhiều hoặc
trương nở.
– Các kết cấu mặt đường mềm thích hợp trên các bề mặt chịu tác dụng của các tải
trọng lớn hoặc chịu các ứng suất tiếp lớn (sân – đường của các sân bay thương
mại lớn). Cũng nên làm mặt đường cứng ở hai đầu đường băng các sân bay quân
sự vì phải chịu tác dụng nhiệt của các động cơ phản lực.
– Ở vùng khí hậu ẩm ướt, mặt đường cứng làm việc tốt hơn mặt đường mềm, tuổi
thọ dài hơn, nhưng việc bảo dưỡng sửa chữa khi nối của mặt đường cứng lại
tương đối phức tạp. Nền đất có sức chịu tải thấp thì giá thành của mặt đường
cứng thường nhỏ hơn giá thành mặt đường mềm; ngược lại nền đất có sức chịu
tải cao thì giá thành của mặt đường cứng cũng cao vì tấm bêtơng phải có một
chiều dày tối thiểu khoảng 18cm, khơng phụ thuộc vào sức chịu tải của nền.

Đ7.4. CÁC YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG ĐỐI VỚI
MẶT ĐƯỜNG SÂN BAY
1. Yêu cầu về chất lượng đối với lớp mặt của mặt đường mềm sân bay
Lớp mặt của mặt đường mềm sân bay phải bảo đảm được các chức năng sau:
– Bảo đảm cho máy bay lăn bánh an toàn và thuận lợi. Chức năng này đòi hỏi lớp

mặt phải bảo đảm được các yêu cầu về cường độ và độ ổn định dưới tác dụng
của tải trọng, cũng như phải thoả mãn các yêu cầu về độ nhám và độ bằng
phẳng.
– Bảo vệ nền móng dưới tác dụng của nước. u cầu này địi hỏi lớp mặt phải
khơng thấm nước và phải có một chiều dầy tối thiểu bảo đảm không xuất hiện
đường nứt dưới tác dụng của tải trọng hoặc do sự truyền nứt từ lớp móng cứng.
– Bảo đảm các tính chất trên đây phải được duy trì lâu dài. Điều này địi hỏi nhựa
bitum phải lâu hố già.
2. u cầu về cường độ chống hình thành vệt lún bánh xe và mỏi
Do tần suất tác dụng của bánh máy bay tại một số chỗ nhỏ hơn nhiều so với đường
ô tô nên yêu cầu đối với chỉ tiêu này không khắt khe như với mặt đường ô tô. Tuy
nhiên, mặt đường sân bay chịu tải trọng lớn hơn nên phải sử dụng hỗn hợp bêtơng nhựa
có độ dãn dài khi phá hoại cao hơn so với bêtông nhựa của đường ô tô.
3. Độ nhám
Do tần số lần hạ cánh của sân bay không lớn nên yêu cầu đối với độ nhám khơng
cao như đối với mặt đường ơ tơ, vì bánh máy bay ít làm hao mịn và trơn nhẵn cốt liệu.
Độ nhám (độ bám giữa bánh máy bay và mặt đường) của mặt đường khô và sạch
thường là phù hợp với yêu cầu. Tuy nhiên khi mặt đường bị ướt thì thường khơng đủ độ
nhám và mặt đường trở thành trơn trượt.
Vì vậy, khi xây dựng và khai thác mặt đường sân bay cần đặc biệt chú ý đến độ
nhám khi mt ng m t.
128 ã TKMĐBTXM




Để vận hành an toàn, mặt đường sân bay phải đủ độ bám để hãm phanh khi máy
bay hạ cánh (hoặc hãm phanh trong trường hợp việc cất cánh bị gián đoạn vì lý do kỹ
thuật) và để quay bánh khi máy bay tiếp đất lúc hạ cánh.
Để tăng độ bám giữa bánh máy bay với mặt đường, khi xây dựng mặt đường phải

bảo đảm việc thoát nước mặt và bảo đảm độ nhám của kết cấu. Để tránh đọng nước nên
thiết kế độ dốc ngang của đường băng (từ 1 đến 1,5%) lớn hơn độ dốc dọc (tối đa
là 1,25%).
Để đạt được độ nhám vĩ mô, với mặt đường mềm nên dùng bêtông nhựa vừa đá
dăm 0/14 hoặc 0/10mm; với mặt đường BTXM thì phải xẻ rãnh tạo nhám. Ở mặt đường
sân bay vài trò của độ nhám vi mô không rõ ràng. Trên các đường băng sân bay cấp 4E,
4D, 4C cho phép dùng cốt liệu đá vôi có độ cứng lớn để chế tạo bêtơng nhựa.
Để nghiệm thu mặt đường và kiểm tra độ bám phải tiến hành các thí nghiệm kiểm
tra như sau:
– Kiểm tra khe hở giữa thước dài 3m theo hướng dọc và hướng ngang. Yêu cầu
khe hở phải ≤ 3mm để mặt đường không đọng nước.
– Kiểm tra lực bám bằng máy đo hệ số ma sát dọc. Yêu cầu hệ số ma sát dọc dưới
một máng nước 1mm phải lớn hơn 0,65 ở tốc độ 65km/h, và lớn hơn 0,44 ở tốc
độ 100km/h.
– Kiểm tra độ nhám bằng thí nghiệm đo chiều cao cát. Theo ICAO chiều cao cát
1mm là thoả mãn.
4. Tính khơng thấm nước
Nước làm giảm sức chịu tải của kết cấu mặt đường. Do điều kiện thoát nước của
mặt đường sân bay khó khăn hơn so với đường ơ tơ (khoảng cách thốt nước xa, thời
gian thốt nước mặt đường băng lâu) làm cho tính khơng thấm nước trở thành một yêu
cầu chính đối với mặt đường sân bay. Đây là điểm ưu tiên để bảo đảm chất lượng.
Muốn vậy hỗn hợp bêtơng nhựa phải có độ chặt và độ dễ thi công cao.
5. Độ bằng phẳng
Theo khuyến nghị của ICAO (Điều 3.1.24, Phụ lục 14) thì “Bề mặt của đường băng
không được gồ ghề làm giảm hiệu quả của việc hãm phanh hoặc có hại cho việc cất – hạ
cánh của máy bay”.
Do tốc độ lăn bánh của máy bay lúc cất cánh hoặc hạ cánh rất cao (ví dụ với máy
bay Boeing 474, Airbus tốc độ gần đúng khi cất cánh ở cao trình mặt biển là 250 ÷ 280
km/h), nên yêu cầu về độ bằng phẳng của đường băng cao hơn nhiều so với đường ô tơ,
ảnh hưởng của độ bằng phẳng đến sự an tồn của máy bay quan trọng hơn nhiều so với

đường ô tơ mà tốc độ chạy xe thấp hơn va có thể hạn chế.
Phụ lục 14 ICAO quy định khe hở dưới thước dài 3m là – 3mm để thoát nhanh
nước mặt, tránh tạo thành các vũng nước, và độ dốc dọc không được thay đổi quá 2%
trên 30m dài.
Trên đường lăn, do tốc độ lăn bánh của máy bay thấp hơn (20 – 60km/h) nên yêu
cầu về độ bằng phẳng chỉ xấp xỉ với độ bằng phẳng của đường ô tụ.
TKMĐBTXM ã 129


6. Bảo đảm sự toàn vẹn của lớp mặt
Dưới tác dụng của máy bay (ứng suất do tải trọng gây ra, nhiên liệu rơi vãi, sự phụt
của động cơ phản lực) và của mơi trường khí hậu (sự hố già), mặt đường có thể bị phá
hoại dưới các hình thức:
– Nứt và rạn vỡ làm cho mặt đường bị thấm ướt;
– Biến dạng (lún, sệ, vệt bánh, mặt cắt chữ W).
Những hư hỏng này làm cho lớp mặt mất tính tốn khối và vật liệu bị bong bật, có
khả năng gây ra những tai nạn nghiêm trọng khi chúng bị động cơ phản lực hút vào.
Vì vậy để bảo đảm sự toàn vẹn của mặt đường cần phải:
a) Sử dụng vật liệu ổn định với tác dụng của xăng dầu để làm lớp mặt của sân đỗ
máy bay là nơi máy bay đỗ lầu dài, kết hợp bảo dưỡng và sửa chữa. Với đường băng và
đường lăn vấn đề này khơng cần đặt ra.
Có nhiều biện pháp để chống lại tác dụng ăn mòn của xăng dầu, mà đơn giản nhất
là làm sân đỗ bằng BTXM.
b) Bảo đảm độ bền chịu phụt. Sự phụt của động cơ máy bay có thể gây ra hai tác
dụng đối với mặt đường:
* Tác dụng động lực: Với động cơ phản lực là lớn nhất. Thí dụ động cơ phản lực
của máy bay Boeing 747 khi cất cánh có tốc độ phụt 320 km/h tại trục và ở sau động cơ
35m, 240 km/h – ở sau động cơ 45m, và 160 km/h – ở sau động cơ 90m. Với các tốc độ
phụt này cốt liệu của mặt đường có thể bị bong bật, các mép đường nứt bị xói và mở
rộng, đất lề đường khơng gia cố bị xói mịn nghiêm trọng. Nên ta phải:

– Bịt kín tất cả đường nứt;
– Quét sạch sỏi đá và các mảnh vỡ của vật liệu;
– Rải mặt lề tiếp giáp và sân hãm.
* Tác dụng nhiệt. Sự xâm thực do tác dụng nhiệt của động cơ phản lực phụ thuộc
vào thời gian và nhiệt độ phụt.
Một số máy bay quân sự có thể sinh ra một luồng hơi nóng từ 200 – 2500C trên mặt
đường sau ống phụt từ 7 – 8m. Một lớp mặt bêtông nhựa chịu phụt như vậy trong thời
gian 2 lần có thể bị biến dạng nghiêm trọng.
Với các máy bay dân dụng, do thiết kế và bố trí các động cơ phản lực khác với máy
bay quân sự nên không gây hư hỏng mặt đường. Vì vậy, chỉ cần áp dụng các biện pháp
đặc biệt đối với các đường băng dùng chung cho cả mục đích quân sự.
c) Bảo đảm ổn định dưới tác dụng của mơi trường. Do diện tích lớn hơn, độ dốc
nhỏ hơn, việc thốt nước khó hơn, tần suất tác dụng máy bay ít hơn, cũng như khơng
được cây cối, nhà cửa che chắn nắng gió... cho nên ảnh hưởng của các điều kiện khí hậu
và mơi trường đối với mặt đường sân bay lớn hơn so với mặt đường ô tô.
Về mùa hè nhiệt độ của mặt đường bêtơng nhựa sân bay có thể lên tới 60 – 700C.
Khi thiết kế công thức của hỗn hợp bêtông nhựa phải xét tới điều này để tránh xuất hiện
vệt lún bánh xe (bảo đảm cấp phối chặt, dùng cốt liệu có nhiều góc cạnh, dùng nhựa
bitum có độ làm lún thích hợp và đầm chặt đến độ chặt cao).
Do lượng vận chuyển của sân bay không lớn, tần suất tác dụng tải trọng nhỏ hơn
nhiều so với đường ôtô, nên các đường nứt nhỏ trong bêtông nhựa sân bay khụng t hn
130 ã TKMĐBTXM




kín được làm cho lớp bêtơng nhựa chóng bị hố già. Vì vậy, khi thiết kế cơng thức phối
hợp của bêtông nhựa cho mặt đường sân bay cần đặc biệt chú ý việc chống hoá già.

Đ7.5. KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM

Mặt đường mềm sân bay thường là một kết cấu nhiều lớp với chất lượng vật liệu
tăng dần từ dưới lên (Hình 7.1).
1. Lớp mặt
Lớp mặt của mặt đường sân thường làm bằng bêtơng nhựa rải nóng với chiều dày
lấy theo cấu tạo. Ví dụ theo quy định của FAA chiều dày lớp mặt bêtông nhựa trong các
khu vực nguy hiểm là 4 inch (10cm), trong các khu vực không nguy hiểm là 3 inch
(7,5cm).
Lớp mặt phải bảo đảm các chức năng như đã nêu trong mục 7–4

Hình 7.1. Kết cấu mặt đường mềm
2. Lớp móng trên
Lớp móng trên là thành phần kết cấu chính của mặt đường mềm. Chức năng chính
của nó là phân bố tải trọng máy bay từ lớp mặt xuống nền móng (lớp móng dưới hoặc
nền đất).
Lớp móng trên phải đủ chiều dày và cường độ để bảo vệ tốt lớp nền móng phía
dưới và khơng gây lún cố kết nền móng, làm lớp mặt bị lún hoặc biến dạng.
Chất lượng của lớp móng trên phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu, độ chặt lu
lèn. Vật liệu làm lớp móng trên phải có CBR ≥ 80, cứng và bền.
Với các kết cấu mặt đường làm mới được thiết kế để tiếp nhận các máy bay phản
lực trọng lượng ≥ 100000 lb (45000 kg) thì phải làm lớp móng trên và lớp móng dưới
gia cố, trừ trường hợp lớp móng làm bằng cấp phối đá dăm cứng và chất lượng tốt.
Nếu có sử dụng lớp móng gia cố thì tổng chiều dày của kết cấu mặt đường không
được nhỏ hơn tổng chiều dày của kết cấu mặt đường tính với nền đường có CBR = 20.
Để giảm khả năng xuất hiện đường nứt, chiều dày tối thiểu của lớp mặt bitum
không được nhỏ hơn 10cm.

TKMĐBTXM ã 131


Vật liệu để làm lớp móng trên có thể là: hỗn hợp đá dăm trộn nhựa nóng và nguội;

đá dăm thấm nhập nhựa; cấp phối đá dăm hoặc cấp phối đá dăm gia cố xi măng (thường
dùng ở Anh).
3. Lớp móng dưới
Lớp móng dưới thường là một bộ phận hợp thành kết cấu mặt đường sân bay, từ kết
cấu mặt đường trên nền đường bằng đất sỏi sạn.
Chức năng tương tự như của lớp móng trên, nhưng yêu cầu vật liệu thấp hơn do
khoảng cách đến tải trọng bánh xe xa hơn.
4. Nền đất
Nền đất chịu ứng suất nhỏ hơn so với các lớp mặt đường. Ứng suất trong nền đất
giảm dần theo chiều sâu; ứng suất lớn nhất ở trên mặt của nền đất.
Nếu đất nền yếu và không ổn định với nước thì phải thay đất hoặc gia cố đất bằng
vôi hoặc xi măng.

Đ7.6. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG
MẶT ĐƯỜNG SÂN BAY
Mặt đường sân bay là những kết cấu mặt đường nhiều lớp, chất lượng của nó phụ
thuộc vào nhiều thơng số. Những thơng số này có thể chia thành 5 nhóm, được tóm tắt
như sau.
1. Các thông số tải trọng: Tổng trọng lượng máy bay, tải trọng trên bánh, số lượng
bánh và khoảng cách giữa các bánh, áp suất bơm bánh, số lần tác dụng tải trọng, thời
gian tác dụng tải trọng, phân bố tải trọng theo chiều ngang, loại tải trọng (tĩnh hoặc
động).
2. Các thống số liên quan đến môi trường: Lượng mưa và phân bố lượng mưa, nhiệt
độ môi trường, luồng phụt và nhiệt độ hơi phụt của máy bay, nhiên liệu rơi vãi.
3. Các thông số liên quan đến kết cấu: Số lớp và chiều dày các lớp của kết cấu mặt
đường, cường độ vật liệu.
4. Các thông số liên quan đến xây dựng.
5. Các thông số liên quan đến duy tu bảo dưỡng
Chất lượng của kết cấu mặt đường đặc biệt nhạy cảm với tần suất tác dụng tải
trọng. Các khu vực chịu tác dụng của tải trọng trùng phục phải được thiết kế chịu được

mỏi do tải trọng trùng phục gây ra.
Lương mưa và phân bố lượng mưa không đều trong năm cũng là một nguyên nhân
làm yếu nền đất, xuất hiện hiện tượng phùi bùn làm cho các tấm bêtông bị cập kênh.
Sự thay đổi nhiệt độ của mơi trường có thể làm xuất hiện các ứng suất nhiệt bất lợi
trong mặt đường bêtông, làm chảy bitum trong mặt đường mềm.
Tốc độ phụt và nhiệt độ luồng hơi phụt của các động cơ phản lực, sự chảy tràn hoặc
rơi vãi nhiên liệu trên mặt đường cũng làm giảm cht lng ca kt cu.

132 ã TKMĐBTXM




Chất lượng của mặt đường trực tiếp liên quan với các thông số kết cấu như số lớp,
chiều dày các lớp, đặc trưng cường độ của vật liệu. Ngoài ra, chất lượng mặt đường còn
phụ thuộc nhiều vào chất lượng thi công cũng như chất lượng của công tác duy tu bảo
dưỡng đường trong suốt quá trình khai thác.
Cần lưu ý là kết cấu mặt đường thường ít bị hư hỏng đột ngột mà chỉ mất dần khả
năng phục vụ theo thời gian do vật liệu bị mỏi, lớp mặt bị mòn.
Do những phức tạp trên đây nên các phương pháp thiết kế mặt đường sân bay chỉ là
những phương pháp gần đúng, nửa lý thuyết nửa thực nghiệm.
Tóm tắt chương 7:
Trình bày những vấn đề cơ bản , những yêu cầu khi xây dựng, yêu cầu khai thác và cấu
tạo mặt đường mềm sân bay.Chương này cũng trình bày những yếu tố ảnh hưởng đến
chất lượng mặt đường sân bay.
Câu hỏi ơn tập :
1-Phân tích đặc điểm chịu lực của mặt đường ô tô và mặt đường sân bay,
nhữngđiểm khác biệt khi thiết kế mặt đường sân bay và mặt đường ô tô.
2-Từ những yêu cầu của mặt đường SB những vấn đề đặt ra khi thiết kế .

TKM§BTXM • 133


Chương 8

TẢI TRỌNG VÀ NHỮNG TÁC ĐỘNG LÊN CÁC MẶT
ĐƯỜNG SÂN BAY
Đ8.1. TÁC ĐỘNG CỦA LỰC (TẢI TRỌNG KHAI THÁC)
1. Quan hệ giữa vận tốc và tải trọng tác dụng của máy bay lên mặt đường băng
Trong quá trình khai thác các mặt sân bay thì các tải trọng từ các trục bánh xe máy
bay đã tác động lên chúng. Các điểm đặc trưng của các tải trọng này đã được xét đến
khi tính tốn và thiết kế cấu tạo mặt đường của các chủng loại khác nhau. Khi cất cánh,
hạ cánh, khi lái lăn bon và khi đỗ dừng lại của các máy bay thì độ lớn và thời gian đặt
tải trọng lên mặt đường bị thay đổi phụ thuộc vào chế độ chạy của máy bay.

Hình 8.1. Sự thay đổi vận tốc của máy bay v và tải trọng P lên mặt đường
1. Khoảng chạy hạ cánh ( υ1 là vận tốc hạ cánh);
2. Chạy lấy đà ( υ 2 là vận tốc tách rời khỏi mặt đường băng);
3. Chạy lấy đà hành trình (P1 là tải trọng đã dừng lại trục sau khi đỗ hạ cánh);
4. Chạy lấy đà (P2 là tải trọng đỗ dừng lại trước khi cất cánh).
Trên hình 8.1 đã nêu ra các đồ thị thay đổi vận tốc và tải trọng máy bay lên đường
băng trong thời gian của khoảng chạy và chạy lấy đà khởi động.Việc cất cánh hạ cánh
và lái lăn bon ra của các máy bay đã được xem xét nghiên cứu dựa theo tuyến trục của
các bộ phận sân bay như đường băng nhân tạo, song trên thực tế để đạt được việc này là
rất phức tạp, đặc biệt l khi thc hin h cỏnh.



TKMĐBTXM ã 133

2. Ảnh hưởng tải trọng và lốp bánh xe máy bay
Các lốp xe có dạng nửa hình cầu áp thấp được áp dụng sử dụng ở trên các máy bay
có vận tốc hạ cánh < 160 km/giờ, mà chúng hạ cánh và đỗ xuống trên các sân bay có
mặt đường cứng, cũng như là trên các sân bay mặt bằng đất. Đối với các máy bay có các
vận tốc cất cánh lên và hạ cánh xuống lớn thì các lốp xe này khơng phù hợp vì có độ
bền thấp, khơng đảm bảo độ thăng bằng cho máy bay. Các lốp dạng vịm hình cung vịm
cuốn được lắp đặt trên các máy bay có vận tốc cất cánh, hạ cánh cao, chúng thực hiện
việc cất hạ cánh ở trên tất cả các sân bay khác nhau.

Hình 8.2. Mối quan hệ giữa tải trọng
và diện tích tiếp xúc bánh lốp lên mặt đường
Đối với loại lốp dạng này, sự phụ thuộc giữa đoạn tiếp xúc bánh lốp với mặt đường
và giá trị tải trọng tác động gần như tuyến tính, cho nên áp suất bánh hơi lên mặt đường
với tải trọng khác nhau gần như khơng đổi (hình 8.2).
3. Sự phân bố tải trọng máy bay lên đường băng, đuờng lăn
Các nghiên cứu khi quan sát tĩnh học chỉ ra việc phân bố lặp lại các tải trọng giống
với quy luật tiêu chuẩn về phân bố (hình 8.3). Các độ sai lệch của máy bay tính từ tuyến
trục khi lái lăn bon trên đường lăn và khi cất cánh trên đường băng là nhỏ hơn đáng kể
so với khi hạ cánh.
134 • TKM§BTXM


Hình 8.3. Sự phân phối tải trọng trên đường băng khi hạ cánh của các máy bay
1. Theo các số liệu (207);

2. Dựa theo các số liệu (60)

Hình 8.4. Sự phân bố tải trọng lên trên đường lăn trên đường lăn bon của máy bay
Các sai lệch này cũng phù hợp với tiêu chuẩn. Biểu đồ xác xuất đã nêu ra trên hình

8–4 về việc phân bố các chuyển động của trục bánh xe trên cơ sở tổng quát các nghiên
cứu số lượng rất lớn và đã được thống nhất chung. Sự di chuyển của máy bay có vận tốc
là 30 – 40 km/h lăn ra đường băng trước khi cất cánh đã gây tác động lớn nhất lên mặt
đường theo hàng loạt các nguyên nhân. Thứ nhất là không có lực nâng lên, thứ hai là
máy bay trước khi cất cánh có trọng lượng tối đa, thứ ba là việc lái lăn bon ra được thực
hiện với độ sai lệch nhỏ tính từ tuyến trục mặt đường, thứ tư là khi có các chỗ lồi lõm,
khơng bằng phẳng ở trong mặt đường đã sinh ra các ứng lực phụ khi chuyển động của
trục xe.
4. Áp lực của máy bay tác động lên đường băng khi cất và hạ cánh
Khi hạ cánh của các máy bay thì các đoạn đường cua vòng tròn của đường băng
đều bị chịu các tải trọng va đập mạnh của các bánh xe với mặt đường. Nếu như người
phi công thực hiện việc hạ cánh này có sự va đập, thì cũng có thể làm tng lờn ỏng k



TKMĐBTXM ã 135


tải trọng tĩnh của máy bay. Ở trên hình 8.5 người ta đã chỉ ra một ví dụ về sự thay đổi
của tải trọng lên trên mặt đường do các bánh xe máy bay khi có sự hạ cánh bình thường
đạt tiêu chuẩn với cuộc hạ cánh có sự va đập. Từ hình vẽ này ta cần chú ý là khi có sự
hạ cánh chính xác của máy bay thì các tải trọng lên trên mặt đường là không vượt quá
các tải trọng tĩnh học. Khi có sự hạ cánh khơng đạt u cầu thì tải trọng va đập trong
thời gian ngắn lên trên mặt đường sẽ tăng vượt trội hơn gấp đến 3 lần so với tải trọng
tĩnh, và khi xét với độ bền của càng máy bay, thì chiếm đến 3,5–4,5 về trữ lượng độ bền
của chúng.

Hình 8.5. Áp lực bánh xe lên mặt đường khi máy bay h cỏnh
136 ã TKMĐBTXM

a. Hạ cánh bình thường
b. Hạ cánh với xung va đập
Sau khi có sự va đập của các bánh xe khi hạ cánh, vì có sự giảm dần của lực nâng
nên áp suất lên trên mặt đường khi vận tốc giảm đi sẽ tăng dần lên cho đến độ lớn của
áp suất tĩnh học. Khi có các mặt đường khơng bằng phẳng lồi lõm, cũng như khi chạy
dừng lại, ở trong khoảng đoạn phạm vi của các vận tốc là 20 – 40km/giờ thì các tải
trọng lên trên mặt đường có thể vượt trội tăng hơn so với tải trọng tĩnh học. Các điều
kiện hoạt động làm việc của máy bay ở giữa của đường băng là thuận lợi nhất. Các máy
bay đi qua đoạn đường này với vận tốc cao khi có sự thể hiện ban đầu của lực nâng lên.
Thời gian va chạm nhỏ, và vì vậy các mặt đường và nền móng đất khơng kịp bị biến
dạng hoàn toàn. Sức cản của đất nền đã được tăng lên so với sự tác động tĩnh học của
các tải trọng. Đồng thời các trường hợp không chỉ ở các nơi đỗ lại mà còn cả các nơi
dừng lại của các máy bay ở trên phần đầu, ở giữa trung gian của đường băng không bị
ảnh hưởng của quy luật các cuộc cất cánh.
5. Ảnh hưởng của tại trọng, sơ bỏnh xe mỏy bay



TKMĐBTXM ã 137


Hình 8.6. Sơ đồ các trục chính của máy bay
Các đặc tính đặc thù đã nêu trên về tác động của các tải trọng từ các trục xe máy
bay đã được tính tốn bởi các tiêu chuẩn về thiết kế các mặt sân bay. Để tính tốn
cường độ và độ lớn các tải trọng ở trên các đoạn khác nhau ở sân bay, người ta đã đưa
ra các hệ số, hoặc là độ lớn tải trọng theo tính tốn hoặc là các trị số giới hạn của các
tham số tính toán. Các hệ số đã được ấn định trong các phạm vi từ 0,7 đến 1,2–1,3 trên
các đoạn đường băng nhân tạo (ĐBNT), các đường lăn chính.
Việc tăng khối lượng cất cánh của máy bay sẽ làm phức tạp hóa các trục xe, vì vậy

các máy bay hiện đại có các trục xe với hình dáng khác nhau (hình 8.6). Việc tăng lên
số lượng các bánh xe ở trên các trục chính và số lượng của chính các trục này là một
quá trình khách quan nhằm để giữ duy trì tốt các tải trọng trên mặt đường trong các
phạm vi khác nhau nhằm để tăng cường ổn định tải trọng trên mặt đường tốt hơn, phân
bố hợp lý. Tính đa dạng khác nhau này của các tham số các trục chính địi hỏi phải tính
tốn chúng khi thiết kế các mặt đường của các sân bay hiện đại.
Thực tế là việc tính tốn như thế trong các tiêu chuẩn thiết kế mặt đường tuy đã
được xem xét nghiên cứu, nhưng vẫn còn chưa đầy đủ.
6. Sự phân bố ứng suất trong tấm bê tông mặt đường

a) Phân bố dọc theo trc M
-760

138 ã TKMĐBTXM

-570

-380

-190

0

190

380

570

760

Hình 8.7. Ứng suất kéo uốn trong mặt đường bê tơng xi măng khi có sự chuyển
động đi lại của trục có 10 bánh xe khi có bề dày của mặt đường 24 cm (a)
Khi chuyển động của máy bay bất kỳ nào theo mặt đường, ngoài việc phụ thuộc
vào hình dáng của các trục chính (như số lượng bánh xe, khoảng cách giữa chúng…)
trong hệ số tính tốn ta cần xem xét đến thao tác cất cánh, hạ cánh và một chu trình thay
đổi về các tham số của trạng thái ứng suất biến dạng. Song trên thực tế người ta lại
nghiên cứu quan sát cái khác. Trên hình 8.7 đã chỉ ra sự thay đổi của các ứng suất uốn
trong mặt đường BTXM có bề dày khác nhau (24, 28, 32 cm) khi có chuyển động của
trục 10 bánh xe.
Độ dày của mặt đường BTXM đã làm thay đổi đặc trưng chu trình của tải trọng,
lúc này số lượng chu kỳ tác động sau mỗi lần đi qua của trục là không thay đổi.
7. Sự phân bố ứng suất trên mặt đường mềm
Các tham số tương tự của việc xếp tải đặc trưng cho tác động của trục có nhiều
bánh xe lên mặt đường mềm. Sau một lần đi qua của trục trên mặt đường, nó tác động
lên nền đường có cường độ trung bình (như loại đất CBR8), một vài chu trình tác động
khơng hồn chỉnh, mà số lượng của chúng bằng với số lượng của các trục trụ xe (hình
8.8)

Hình 8.8. Áp lực lên đất có cường độ trung bình (CBR8) khi có chuyển
động trên mặt đường mềm của các trục có nhiều bánh xe gồm:



TKM§BTXM • 139


1. Trục có 2 bánh xe; 2. Trục có 4 bánh xe; 3. Trục có 6 bánh xe; 4. Trục có 8 bánh xe.
Khi có chuyển động của trục trên mặt đường nằm trên nền yếu (loại CBR 3) thì các

ảnh hưởng của các trục có nhiều bánh xe tính đến đặc trưng của chu trình (trong thực tế
người ta chưa quan sát theo dõi nghiên cứu) sau một lần đi qua đã thực hiện được một
chu trình xếp tải khơng phụ thuộc vào hình dáng cấu trúc của trục máy bay (hình 8.9).

Hình 8.9. Áp lực lên nền đất có cường độ thấp (CBR3)
khi có chuyển động trên mặt đường mềm của các trục có nhiều bánh xe gồm:
1. Trục có 2 bánh xe; 2. Trục có 4 bánh xe; 3. Trục có 6 bánh xe; 4. Trục có 8 bánh
xe.
Các điểm đặc thù đã kể trên về tác động của các tải trọng bánh xe từ trục máy bay
lên mặt đường đã đặc trưng cho tham số và chúng phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố
khác, kể cả các thay đổi về độ lớn tải trọng và của vận tốc tác động của nó, sự phân bố
lặp lại việc đặt tải trọng, tính chất có nhiều bánh xe của các trục chính ở các máy bay
hạng nặng.
Khi tính tốn các mặt đường ta cần phải tính đến sự tác động của các máy bay có
chủng loại khác nhau mà chúng được đưa vào khai thác. Trong thực tế việc dự báo về
thành phần phương tiện giao thông của máy bay được lập ra khá phức tạp, và tồn tại
một số phương pháp về tính tốn nó khi thiết kế các mặt đường. Một trong số các biện
pháp thường được sử dụng đó là việc tính tốn mặt đường đối với tải trọng định hình
(bảng 8.1).
Trong nhiệm vụ thiết kế đã chỉ ra trục tiêu chuẩn (có 1, 2, hay có 4 bánh xe) và số
lượng dự báo về các thao tác cất hạ cánh hay là tính trùng phục (cường độ) đặt tải trọng.
Chủng loại trục, và độ lớn tải trọng lên nó được ấn định theo cách thể hiện gần đúng của
tác động xảy ra nhiều lần với chế độ dự báo khai thác mặt đường trong thời hạn thiết kế.
Bỏ qua hình dáng cấu tạo trục, các quy định tải trọng lên trục và áp lực trong lốp xe
là 850, 700, 550, 400, 300 kN lên trục có 4 bánh xe với áp suất trong xm xe 1 MPa
140 ã TKMĐBTXM


tương ứng cho các cấp là I, II, III, và IV của tải trọng tiêu chuẩn, 80 và 50 KN trên trục
có 1 bánh xe với áp suất trong xăm là 0,6 và 0,4 MPa đối với các cấp V và VI của tải

trọng tiêu chuẩn.
Bảng 8.1
Hình dạng của trục theo tiêu chuẩn
Nga

Mỹ

Pháp

Trục có 4 bánh
0,51 x 1,14 m với máy bay nhẹ
0,76 x 1,40 với máy bay nặng
Trục có 4 bánh:
0,81 x1,4 m

Trục có 4 bánh:
7,0 x 1,30 m
Trục đơn

Trục có 4 bánh

0,75 x 1,40m
Trục có 2 bánh với khoảng cách
Trục có hai bánh với
giữa các bánh:
khoảng cách giữa các trục
0,51 m với máy bay nhẹ
0,7 m
0,86 m với máy bay nặng
Trục đơn

Trong các tiêu chuẩn về thiết kế của Pháp đối với trục 4 bánh xe tiêu chuẩn có áp
suất trong các xăm xe là 1,2 MPa, trục 2 bánh xe là 0,9Pa, trục 1 bánh xe là 0,6 MPa.
Đại lượng tải trọng đối với trục tiêu chuẩn không được quy định.
Trong tiêu chuẩn của Mỹ cả áp suất trong lốp và đại lượng tải trọng lên trục đều
khơng được quy định, cịn trong các điều quy định ngoài các khoảng cách ở giữa các
bánh xe của trục điển hình mẫu chỉ được chọn áp suất ở trong các xăm lốp là
196 psi ∼1,35 MPa
Sự đồng tâm – tập trung của trục là thuận tiện để cho các tính tốn thực tiễn, nhưng
khơng ở mức độ đầy đủ cho phép ta tính tốn được sự tác động lên mặt đường của các
loại máy bay khác nhau, các tải trọng mà từ đó chúng ta có thể thấy sự khác biệt bởi
tính đa dạng khác nhau rất lớn, điều này là đặc trưng cho rất nhiều sân bay.
Hiện đang có tồn tại một quan điểm thứ hai đối với tính tốn thành phần phương
tiện chuyển động của các máy bay trên mặt đường. Nó được dựa trên cơ sở việc lựa
chọn máy bay tính tốn, mà thơng thường nó gây ra tác động lớn nhất lên mặt đường, và
trong việc xác định số lượng tương đương của các điểm đặt tải trọng tính tốn, mà nó
được “ nguồn dự báo” của các loại máy bay khác nhau, mà chúng được dự định khai
thác sử dụng trên mặt đường đang được thiết kế này. Trong việc tính tốn các điểm đặt
tải trọng được xác định bằng cách nhân số lượng các cuộc cất cánh của mỗi loại máy
bay với hệ số thực hiện áp dụng và với số lượng của các trục, của trục trụ chính với việc
tổng cộng tiếp theo các trị số đã nhận được, các hệ số thực hiện ta xác định được theo
biểu đồ chuyên dùng phụ thuộc vào tỉ số của các ứng lực bên trong m chỳng sinh ra



TKMĐBTXM ã 141


trong các kết cấu mặt đường khi có tác động của các tải trọng đang tính tốn và đang
được xem xét nghiên cứu đối với các mặt đường cứng, hay là vào các tỉ số của các đặc

tính của các bánh xe, của trục tính tốn và trục đang xem xét nghiên cứu đối với các mặt
đường cứng.
Phương pháp luận đã nêu trong tiêu chuẩn của Mỹ về xác định các điểm đặt tải
trọng gồm có 2 giai đoạn:
Ở giai đoạn thứ nhất các máy bay được thực hiện áp dụng với hình dáng ngồi của
trục cũng giống như là ở máy bay tính tốn, việc thực hiện thực nghiệm được tiến hành
bằng cách nhân số lượng các cuộc cất cánh máy bay với hệ số thực hiện, mà các trị số
của nó nhỏ hơn 1,0 khi thay đổi chuyển tiếp từ trục với có số lượng bánh xe nhỏ hơn và
lớn hơn 1,0 trong trường hợp ngược lại.
Giai đoạn hai gồm có việc hiệu chỉnh lại các giá trị nhận được của các chuyến bay
cất cánh nhờ có dãy phụ thuộc lôgarit của số lượng các cuộc cất cánh vào các tỉ số của
các tải trọng lên trục của máy bay tính tốn và máy bay đang xem xét nghiên cứu. Bằng
cách tổng cộng lại các giá trị đã nhận được ta xác định được số lượng các lần đặt tải
trọng tính tốn, mà nó được sử dụng khi tính tốn mặt đường.
Một phương pháp tương tự thế đối với tiêu chuẩn của Mỹ cũng đang được sử dụng
ở Pháp, ở đó người ta xem xét đến trục tiêu chuẩn của càng xe (xem bảng 8.1), theo các
biểu đồ chuyên dùng, người ta xác định được các tải trọng cho phép là P0 lên trục mẫu
điển hình đã được lựa chọn rồi và lên các trục của các máy bay là Pi, mà chúng đang
được khai thác trên mặt đường. Số lượng các chuyển động tương đương đối với mỗi
một chủng loại tải trọng được xác định bằng cách nhân lên số lượng thực tế của các
chuyển động ở mỗi dạng tải trọng với hệ số chọn lọc điều chỉnh, phụ thuộc vào tỉ số của
Pi với Po. Số lượng tương đương chung tổng quát của các chuyển động theo mặt đường
được tính ra bằng cách tổng cộng lại các giá trị đã nhận được ở trên của các chuyển
động tương đương đối với mỗi một loại máy bay.
Song biện pháp này để xác định số lượng tương đương của các chuyển động khơng
được sử dụng để tính tốn mặt đường khi khai thác với sự quá tải và để xác định thời
hạn dư thừa còn lại của mặt đường.
8. Ảnh hưởng của tải trọng khai thác đến đường băng theo dọc trục
Việc lái lăn bon theo đường băng được thực hiện với vận tốc lớn hơn so với chạy
theo đường lăn. Vì vậy ở đoạn trung tâm của đường băng, mặt đường có thể được tính

tốn đến cả các tải trọng nhỏ hơn so với các đoạn ở đầu cuối.
Các tính chất khác nhau ở trong các điều kiện hoạt động ở phần giữa và phần đầu,
cuối của các mặt đường băng đã chỉ ra rất rõ bằng sự phân bố chỗ hư hỏng, khuyết tật
của các tấm theo chiều dài của đường băng của một trong số các sân bay đang hoạt
động tốt là đã được nêu dẫn ra rõ ràng trên hình 8.3.
Số lượng chính của các biến dạng (chiếm 80%) đã được tập trung ở trên các đoạn
phần cuối cùng của đường băng, nơi mà mặt đường đã phải chịu các tác động mạnh
nhất của cỏc ti trng.

142 ã TKMĐBTXM


Các tải trọng, mà chúng đã sinh ra ở trong các bộ phận của khung càng máy bay khi
tiếp đất và lắc lư chao đảo của các bánh xe ở đoạn giữa của đường băng không cần phải
như nhau với các ứng lực, mà chúng đang truyền tới đến nền móng đường và tới lớp
móng dưới và khi cần thì dựa theo chúng khi ta tính tốn tới bề dày của các mặt đường.
Áp suất của bánh xe lên trên mặt đường nhân tạo đã được truyền đến lớp đất lót đệm
dưới, ở trong dạng đã được mềm hố một phần.

Hình 8.10. Phân bố số lượng tấm của mặt đường băng bê tơng có hư hỏng theo
chiều dài đường băng (số liệu A.B.Mikhalop)

Đ8.2. NHỮNG TÁC ĐỘNG CỦA THỜI TIẾT KHÍ HẬU
Độ tin cậy và tuổi thọ của các mặt sân bay được xác định bởi giải pháp thiết kế cấu
tạo mặt đường, số lượng của các vật liệu đang được sử dụng, công nghệ đang áp dụng
về xây dựng, sự phù hợp của các mơ hình tính tốn của hệ thống “mặt đường– nền
đường” cũng như bởi các điều kiện khai thác và các tác động bên ngoài như nhiệt độ, độ
ẩm, thuỷ văn, địa hình…
Dựa theo tồn bộ các yếu tố rất đa dạng mà chúng ảnh hưởng đến mặt đường, mà
chủ yếu cho đến nay thì những vấn đề đã nghiên cứu được là các tác động về lực.

Chúng là thành phần ghép trong các mơ hình tốn học và trong các biện pháp tính tốn
khả năng chịu tải và độ bền của mặt đường và nền đường. Ngoài ra người ta cũng đã
nghiên cứu đầy đủ các đặc tính cơ lý của các vật liệu được sử dụng khi xây dựng mặt
đường. Nhưng trong thành phần này chúng ta bị hạn chế chủ yếu bởi các chế độ về
nhiệt độ và độ ẩm ướt quy định.
Trong mức độ nhỏ hơn, người ta đang chú ý đến các vấn đề mà có liên quan đến
việc đánh giá ảnh hưởng đến trạng thái và hoạt động của mặt đường của mơi trường bên
ngồi ở giai đoạn xây dựng cũng như trong thời kỳ khai thác. Điều này được giải thớch



TKMĐBTXM ã 143


bởi các đặc tính về lý nhiệt và độ ẩm ướt của vật liệu và loại đất ở trên phạm vi thay đổi
của trạng thái nhiệt độ, độ ẩm – chế độ thuỷ nhiệt của môi trường xung quanh (đặc biệt
khi có nhiệt độ thấp) cịn chưa nghiên cứu đầy đủ như là: chưa có các quan hệ tốn học
chính xác hay là các giả thuyết để xác định các đại lượng của chúng. Nguyên nhân là ở
chỗ: tác động của mơi trường bên ngồi và trạng thái phụ thuộc vào nó của các mặt
đường sân bay là rất đa dạng phong phú, điều này làm phức tạp thêm khi biểu diễn nó
bằng mơ hình tốn học là chính xác hơn hay là khơng chính xác hơn. Song vào những
năm gần đây, ở hướng này người ta đã có những theo dõi nghiên cứu nhất định. Để đơn
giản hóa bài tốn, đã có rất nhiều các nhà nghiên cứu chia các yếu tố cơ bản và xây
dựng các cách giải xung quanh chúng. Trước tiên, phụ thuộc về điều kiện nhiệt độ, mơi
trường bên ngồi. Khi có các nghiên cứu về sự thay đổi các vùng nhiệt độ trong hệ
thống “ mặt – nền đường” khi có các dao động của cả ngày đêm và cả năm trước, người
ta đã chấp nhận quy luật cân đối của chính hệ thống này, người ta lập các phương trình
về thay đổi thuỷ nhiệt – nhiệt độ, độ ẩm, như là đối với các vật thể xốp rỗng có mao
dẫn, phụ thuộc vào trạng thái pha của các vật liệu đưa vào làm mặt, một tiêu chuẩn đặc
thù khác của các tác động nhiệt độ – độ ẩm của mơi trường bên ngồi đối với các mặt

sân bay, đối với các tải trọng về lực là các tác động về nhiệt độ và độ ẩm bị thay đổi,
trong suốt toàn bộ cả chu kỳ hoạt động của mặt sân bay, còn tác động của các tải trọng
thẳng đứng từ các máy bay theo chu kỳ tuần hồn.
Phù hợp với các chu trình thay đổi của các yếu tố bên ngoài này, người ta lập ra
công thức các trường – vùng của các ứng lực, ứng suất và của các biến dạng trong các
bộ phận mặt sân bay. Vì vậy việc tạo lập ra một bài tốn và các cách tính tốn của các
vùng miền nhiệt độ và của độ ẩm trong các mặt đường có mang tính chất diễn biến tiến
hố và có liên quan đến việc dự báo dự đoán các quá trình về nhiệt, độ ẩm và cơ học
đang diễn ra trong chúng.
Các kết quả của các nghiên cứu theo dõi ngoài thực địa các mặt sân bay và các
nghiên cứu lý thuyết về các trạng thái ứng suất biến dạng của chúng đã chỉ ra các biến
dạng và ứng suất đang sinh ra trong thời kỳ khai thác khi thay đổi nhiệt độ và độ ẩm của
môi trường xung quanh và nền đường đất, có thể dẫn đến các khuyết tật hư hỏng khác
nhau (như tróc bong ra, phá vỡ, trương nở ra…) cịn vào thời kỳ đóng băng lạnh thì nó
nở trương phình ra.
Ngồi ra, việc thay đổi nhiều lần nhiệt độ ở môi trường trên bề mặt đã làm ảnh
hưởng đến trạng thái của các lớp trên cùng mặt đường, mà ở chúng khi có ma sát cực
nhỏ thì bêtơng bị q ẩm ướt.
Nhờ có các tác động về nhiệt độ, độ ẩm và đặc biệt là khi quá ẩm ướt của nền
đường (điều này xảy ra khi có trạng thái quá kém tồi tàn của các khe mối ghép mà nước
mưa đã thấm qua chúng…) đã làm thay đổi kết cấu vật liệu trong mặt – nền đường và
đã làm xấu đi các tính chất của chúng (đã được xem xét trước) các vấn đề này và việc
chấp nhận tiếp thu các giải pháp kỹ thuật tương ứng thích hợp mà khơng có các phép
tính tốn trước thì là rất phức tạp, rất khó khăn vì ta cần phải có các thơng tin đầy đủ về
những thay đổi đang diễn ra trong tự nhiên (như thay đổi nhiệt độ, độ ẩm của mơi
trường bên ngồi, bức xạ mặt trời, vận tốc gió…). Ngồi ra ta cần phải biết được các
đặc tính như thế này của vật liệu mặt đường (như bêtông, atphan) và của nền đường như
là độ dẫn nhiệt, độ dẫn ẩm ướt, độ dẫn nhiệt độ, các hệ số chuyển đối nhiệt và chuyên

144 • TKM§BTXM