Nghiên cứu ứng xử của thanh truyền lực trong mặt đường bê tông xi măng bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.03 MB, 140 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHAN NGỌC TƯỜNG VY
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA THANH TRUYỀN LỰC
TRONG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ
MÃ SỐ NGÀNH
: 60 58 30
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHAN NGỌC TƯỜNG VY
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA THANH TRUYỀN LỰC
TRONG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ
MÃ SỐ NGÀNH
: 60 58 30
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2016
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn 1
: TS. NGÔ TRẦN TRỌNG LỄ ....................................
Cán bộ hướng dẫn 2
: TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN ...................................
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. NGUYỄN DUY CHÍ ...........................................
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. NGUYỄN CẢNH TUẤN ....................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ
trường Đại học Bách Khoa TP. HCM, ngày 16 tháng 01 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ……………………………………………………
2. ……………………………………………………
3. ……………………………………………………
4. ……………………………………………………
5. ……………………………………………………
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TRƯỞNG KHOA
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Độc Lập Tự Do Hạnh Phúc
------------------
-----oOo----Tp. HCM, ngày 16 tháng 01 năm 2016
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: PHAN NGỌC TƯỜNG VY
Phái: Nữ
Ngày, tháng, năm sinh: 02/09/1988
Nơi sinh: Bình Thuận
Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố
MSHV: 12010343
1. Tên đề tài: Nghiên cứu ứng xử của thanh truyền lực trong mặt đường bê tông xi
măng bằng phương pháp phần tử hữu hạn
2. Nhiệm vụ và nội dung
Chương 1. Mở đầu.
Chương 2. Giới thiệu về mặt đường bê tông xi măng và phương pháp tính tốn.
Chương 3. Tính tốn mặt đường bê tơng xi măng có khe nối sử dụng thanh truyền lực.
Chương 4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của mặt đường bê tơng xi
măng có khe nối.
Kết luận, kiến nghị.
3. Ngày giao nhiệm vụ: 19/01/2015
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 01/01/2015
5. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: TS. Ngô Trần Trọng Lễ và TS. Nguyễn Mạnh Tuấn
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TS. Ngô Trần Trọng Lễ
TS. Nguyễn Mạnh Tuấn
KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH
TS. Lê Bá Khánh
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, trước hết tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến tất cả
các quý Thầy Cô khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường ĐH Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh,
đã truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm hết sức quý báu trong suốt thời
gian học tập tại trường.
Bằng tất cả tấm lịng, tơi xin gửi đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp những lời cám
ơn và tình cảm chân thành nhất, đã khuyến khích, hỗ trợ, động viên, tạo điều kiện cho
tơi hồn thành chương trình học tập tại trường.
Xin gởi lời cám ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩ Nguyễn Mạnh Tuấn và Tiến sĩ Ngô
Trần Trọng Lễ, người thầy đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho tơi trong suốt q
trình thực hiện luận văn. Cũng xin gửi lời cảm ơn đến tập thể Khoa Xây dựng –
Trường đại học Xây dựng Miền Tây đã động viên, tạo điều kiện về thời gian để tơi có
thể thực hiện luận văn và đặc biệt là Ths. Đặng Ngọc Lợi đã hỗ trợ những tài liệu hữu
ích trong quá trình thực hiện luận văn.
Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thành luận văn, nhưng do thời gian và kiến thức có
hạn nên chắc chắn luận văn này vẫn cịn những thiếu sót nhất định. Kính mong q
Thầy, Cơ, q anh chị đóng góp ý kiến để tơi khắc phục và nâng cao kiến thức hơn
nữa.
Xin chân thành cám ơn!
TP. Vĩnh Long, ngày 28 tháng 12 năm 2015
Tác giả
Phan Ngọc Tường Vy
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Ngày nay, ứng dụng của áo đường cứng ngày càng được sử dụng rộng rãi
trong xây dựng cơng trình giao thơng, tuy nhiên ứng xử của loại mặt đường
này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tải trọng trục tác dụng, sự chênh lệch nhiệt
độ giữa mặt trên và mặt dưới, kích thước tấm và kết cấu loại nền móng bên
dưới. Trong luận văn này tác giả sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn cụ thể
là ứng dụng phần mềm Abaqus để khảo sát ứng xử của loại mặt đường bê tơng
xi măng thơng thường có khe nối và sử dụng phần mềm EverFE để so sánh kết
quả. Kết quả phân tích cho thấy khi sử dụng thanh truyền lực sẽ làm tăng hiệu
quả truyền tải trọng giữa các tấm kết hợp với lựa chọn kích thước tấm hợp lý
sẽ làm cho mặt đường có độ êm thuận. Đồng thời cho thấy Abaqus là công cụ
hỗ trợ rất mạnh mẽ trong phân tích kết cấu áo đường cứng.
ABSTRACT
Today, concrete pavement is widely used in construction traffic, but the
behavior of this type of pavements dependent on many factors such as axle
load effect, the different temperature between on the top and bottom surface,
the size and structural type of foundation. In this thesis, the author used finite
element analysis specifically Abaqus software to examine the behavior of the
joint plain concrete and EverFE is used to check the rusult. The analytical
results show that dowel bar is used to increase the load transfer efficiency
combined with siutable size of concrete pavement to make the smoothly surface
of road will be better. And Abaqus, a tool is very strong in analysis of concrete
pavement.
LỜI CAM ĐOAN
Tơi tên Phan Ngọc Tường Vy chính là tác giả của đề tài
“Nghiên cứu ứng xử của thanh truyền lực trong mặt đường bê
tông xi măng bằng phương pháp phần tử hữu hạn”, tôi xin cam
đoan nội dung trong luận văn và tài liệu tham khảo đúng sự thật
và mang tính khoa học như đã trình bày.
Tác giả
Phan Ngọc Tường Vy
─I─
MỤC LỤC
CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU .................................................................................. 1
1.1.
ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................... 1
1.2.
CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC ........................................ 2
1.3.
MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ............................................................. 4
1.4.
PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................................. 5
1.4.1. Về lý thuyết ...................................................................................................... 5
1.4.2. Về áp dụng ....................................................................................................... 6
1.5.
BỐ CỤC LUẬN VĂN ......................................................................................... 7
CHƢƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ MẶT ĐƢỜNG BÊ TƠNG XI MĂNG VÀ
PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ..................................................................... 9
2.1.
GIỚI THIỆU VỀ MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG................................ 9
2.1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................... 9
2.1.2. Các loại mặt đường bê tông xi măng ............................................................. 13
2.1.3. Các dạng hư hỏng thường gặp trong mặt đường bê tông xi măng................. 15
2.2.
KHE NỐI TRONG MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG .......................... 17
2.2.1.
2.2.2.
2.2.3.
2.2.4.
Khe co ngang.................................................................................................. 17
Khe dọc .......................................................................................................... 20
Khe thi công ................................................................................................... 21
Khe giãn ......................................................................................................... 22
2.3.
ĐẶC ĐIỂM THANH TRUYỀN LỰC ............................................................ 22
2.3.1. Cấu tạo thanh truyền lực ................................................................................ 23
2.3.2. Đặc điểm làm việc.......................................................................................... 24
2.3.3. Phương pháp tính tốn thanh truyền lực ........................................................ 25
2.4.
LÝ THUYẾT TÍNH TỐN MẶT ĐƢỜNG BÊ TƠNG XI MĂNG ............ 28
2.4.1. Tính tốn theo AASHTO ............................................................................... 29
2.4.2. Tính tốn theo tiêu chuẩn Việt Nam .............................................................. 33
2.4.3. Mô đun đàn hồi chung của nền đường ........................................................... 38
2.5.
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TÍNH TỐN...................................................... 39
2.5.1. Sơ lược các bước giải bài tốn sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn ........ 40
2.5.2. Phần mềm EverFE ......................................................................................... 44
2.5.3. Phần mềm Abaqus ......................................................................................... 45
─ II ─
CHƢƠNG 3. TÍNH TỐN MẶT ĐƢỜNG BÊ TƠNG XI MĂNG CÓ
KHE NỐI SỬ DỤNG THANH TRUYỀN LỰC ........................................ 55
3.1.
BÀI TỐN KIỂM TRA ................................................................................... 55
3.1.1.
3.1.2.
3.1.3.
3.1.4.
Thơng số đầu vào ........................................................................................... 56
Phần tử sử dụng .............................................................................................. 56
Kết quả mơ hình ............................................................................................. 57
Nhận xét kết quả............................................................................................. 59
3.2.
PHƢƠNG PHÁP GIẢI TÍCH ......................................................................... 60
3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.2.4.
Thơng số tính tốn.......................................................................................... 60
Ứng suất uốn vồng trong tấm bê tông xi măng .............................................. 61
Tấm BTXM chịu tác dụng tải trọng trục xe ................................................... 62
Mặt đường BTXM thơng thường có khe nối sử dụng thanh truyền lực ........ 63
3.3.
PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ....................................................... 67
3.3.1. Tấm BTXM chênh lệch nhiệt độ.................................................................... 67
3.3.2. Tấm BTXM chịu tác dụng tải trọng trục xe ................................................... 69
3.3.3. Mặt đường BTXM thơng thường có khe nối sử dụng thanh truyền lực ........ 72
CHƢƠNG 4. KHẢO SÁT YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC
MẶT ĐƢỜNG BÊ TƠNG XI MĂNG CĨ KHE NỐI ............................... 74
4.1.
HIỆU QUẢ TRUYỀN TẢI TRỌNG CỦA THANH TRUYỀN LỰC ......... 75
4.2.
KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC THANH TRUYỀN LỰC ............................ 78
4.3.
KÍCH THƢỚC TẤM BÊ TƠNG XI MĂNG ................................................. 81
4.3.1.
4.3.2.
4.3.3.
4.3.4.
Tấm bê tơng xi măng chịu tác dụng tải trọng chênh lệch nhiệt độ ................ 82
Tấm bê tông xi măng chịu tác dụng tải trọng xe............................................ 85
Ảnh hưởng của chiều dày tấm đến ứng suất trong tấm.................................. 89
Ảnh hưởng của cấu tạo nền móng bên dưới đến ứng suất trong tấm ............ 90
4.4. ẢNH HƢỞNG SỰ LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI GIỮA CÁC TẤM TRONG
BÀI TOÁN ỨNG SUẤT NHIỆT ................................................................................ 92
4.4.1. Khi xét tấm đơn .............................................................................................. 92
4.4.2. Khi xét tấm có thanh truyền lực ..................................................................... 93
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ............................................................................ 96
─ III ─
DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1. Nội dung thực hiện trong luận văn ............................................................ 8
Hình 2-1. Mặt đường BTXM được sử dụng trong đường ơ tơ và sân bay............... 10
Hình 2-2. Sơ đồ cấu tạo mặt đường bê tông xi măng thơng thường có khe nối ...... 13
Hình 2-3. Hư hỏng phồng (Blowup) trong mặt đường bê tông xi măng ................. 16
Hình 2-4. Mặt đường bê tơng bị hư hỏng tại góc và nứt gãy ................................... 16
Hình 2-5. Cấu tạo khe thi cơng dọc .......................................................................... 21
Hình 2-6. Cấu tạo khe giãn....................................................................................... 22
Hình 2-7. Kết cấu mặt đường BTXM thơng thường sử dụng thanh truyền lực ....... 25
Hình 2-8. Bố trí thanh truyền lực điển hình taị khe nối ngang ................................ 25
Hình 2-9. Biến dạng của thanh truyền lực dưới tác dụng tải trọng. ......................... 26
Hình 2-10. Sự truyền tải trọng qua nhóm thanh truyền lực. .................................... 27
Hình 2-11. Hiện tượng uốn vồng trong tấm chênh lệch nhiệt độ............................. 29
Hình 2-12. Nhiệt độ thực đo theo chiều dày tấm ..................................................... 30
Hình 2-13. Toán đồ xác định các hệ số Cx và Cy. .................................................... 31
Hình 2-14. Sự chia lưới thành các phần tử hữu hạn. ................................................ 41
Hình 2-15. Giao diện và khai báo thanh truyền lực trong EverFE 2.25 .................. 45
Hình 2-16. Quan hệ ứng suất, biến dạng khi chịu nén một trục của bê tơng [20] ... 48
Hình 2-17. Quan hệ ứng suất – biến dạng khi chịu kéo của bê tơng [17] ................ 48
Hình 2-18. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng khái quát hóa của thép và Quan hệ
ứng suất – biến dạng của thép trong Abaqus ............................................................ 49
Hình 2-19. Phần tử trong Abaqus để mơ phỏng bê tơng. ......................................... 53
Hình 2-20. Dạng phần tử dùng để mơ phỏng tấm bê tơng xi măng. ........................ 54
Hình 3-1. Quy đổi nền nhiều lớp qua hệ số mơ hình phần tử hữu hạn .................... 56
Hình 3-2. Mơ hình tấm BTXM có khe nối bằng phần mềm Abaqus ....................... 57
Hình 3-3. Kết quả mô phỏng tấm BTXM bằng phần mềm Abaqus ........................ 57
Hình 3-4. Kết quả tính tốn tấm BTXM bằng phần mềm EverFE .......................... 58
Hình 3-5. Biểu đồ nội lực lớn nhất trong thanh truyền lực. ..................................... 58
─ IV ─
Hình 3-6. Tấm BTXM chịu tác dụng tải trọng trục xe............................................. 62
Hình 3-7. Sơ đồ bố trí thanh truyền lực tại khe nối ngang ....................................... 64
Hình 3-8. Đường ảnh hưởng tính lực cắt trong thanh truyền lực ............................. 65
Hình 3-9. Biểu đồ giá trị lực cắt lớn nhất trong mỗi thanh truyền lực ..................... 66
Hình 3-10. Ứng suất trong tấm chênh lệch nhiệt độ ................................................ 68
Hình 3-11. Ứng suất trong một mặt cắt theo phương cạnh dài tấm BTXM ............ 68
Hình 3-12. Chuyển vị tại một mặt cắt theo phương cạnh ngắn tấm BTXM ............ 68
Hình 3-13. Các trường hợp kích thước ơ lưới trong phân tích bài tốn ................... 69
Hình 3-14. Ứng suất theo điều kiện Von-Mises ứng với các trường hợp chia lưới . 70
Hình 3-15. Ứng suất 12 ứng với các trường hợp chia lưới ..................................... 70
Hình 3-16. Phân bố ứng suất, chuyển vị trong tấm dưới tác dụng tải trọng xe ....... 71
Hình 3-17. Chuyển vị dọc theo chiều dài tấm BTXM dưới tác dụng tải trọng........ 71
Hình 3-18. Ứng suất và chuyển vị trong tấm chịu tải tác dụng xe tại biên tấm ....... 71
Hình 3-19. Mơ hình mặt đường BTXM có sử dụng thanh truyền lực ..................... 72
Hình 4-1. Mơ hình tải trọng tác dụng tại khe nối ngang .......................................... 75
Hình 4-2. Mơ hình chia ơ lưới trong tấm BTXM có sử dụng thanh truyền lực ....... 76
Hình 4-3. Chuyển vị trong tấm trường hợp tải tác dụng ngay tại khe nối (TH5) .... 76
Hình 4-4. Biểu đồ chuyển vị của hai tấm BTXM .................................................... 77
Hình 4-5. Biểu đồ lực cắt thanh truyền lực số 3, khoảng cách các thanh 300(mm) 79
Hình 4-6. Biểu đồ lực cắt lớn nhất trong mỗi thanh truyền lực ............................... 80
Hình 4-7. Mơ hình bài tốn khảo sát ứng suất nhiệt trong bê tơng .......................... 82
Hình 4-8. Ứng suất theo phương cạnh dài ............................................................... 83
Hình 4-9. Ứng suất theo phương cạnh ngắn ............................................................ 83
Hình 4-10. Ứng suất kéo (thớ dưới) tại vị trí giữa tấm trong các trường hợp ......... 84
Hình 4-11. Biểu đồ thể hiện quan hệ giữa ứng suất trong tấm và chiều dài tấm ..... 85
Hình 4-12. Mơ hình và lưới chia khi tấm chịu tác dụng của tải trục xe................... 85
Hình 4-13. Ứng suất trong tấm dưới tác dụng tải trục xe, h=20(cm)....................... 86
Hình 4-14. Ứng suất trong tấm dưới tác dụng tải trục xe, h=25(cm)....................... 86
─V─
Hình 4-15. Ứng suất trong tấm dưới tác dụng tải trọng xe, h=30(cm) .................... 87
Hình 4-16. Biểu đồ quan hệ giữa ứng suất và chiều dày với, L=4.5(m) .................. 87
Hình 4-17. Xác định kích thước tấm BTXM tối ưu ................................................. 88
Hình 4-18. Mơ hình và chia lưới bài tốn khảo sát ảnh hưởng chiều dày tấm ........ 89
Hình 4-19. Ứng suất trong tấm chênh lệch nhiệt độ khi chiều dày thay đổi............ 89
Hình 4-20. Ứng suất trong tấm chênh lệch nhiệt độ khi chiều dày thay đổi............ 90
Hình 4-21. Ứng suất trong tấm BTXM khi hệ số nền thay đổi ................................ 91
Hình 4-22. Quan hệ giữa ứng suất trong tấm và nền đất chịu tác dụng tải xe ......... 92
Hình 4-23. Tấm đơn võng chênh lệch nhiệt độ ........................................................ 93
Hình 4-24. Tấm có sử dụng thanh truyền lực võng chênh lệch nhiệt độ ................. 93
─ VI ─
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2-1. Quy định về kích cỡ thanh truyền lực tại các khe ngang......................... 23
Bảng 2-2. Kích thước và chiều dài đề xuất của thanh truyền lực............................. 24
Bảng 2-3. Chọn loại vật liệu cho lớp móng trên ...................................................... 35
Bảng 2-4. Hệ số giãn nở nhiệt c của BTXM .......................................................... 37
Bảng 3-1. Thơng số tính toán tấm BTXM chênh lệch nhiệt độ ............................... 56
Bảng 3-2. Kết quả tính tốn tấm BTXM chênh lệch nhiệt độ .................................. 58
Bảng 3-3. Thơng số tính tốn bài tốn tấm chịu tác dụng tải trọng xe..................... 60
Bảng 3-4. Quy đổi mơ đun đàn hồi lớp móng và nền .............................................. 61
Bảng 3-5. Ứng suất uốn vồng trong tấm BTXM chênh lệch nhiệt độ ..................... 62
Bảng 3-6 Ứng suất và chuyển vị trong tấm BTXM chịu tác dụng tải trọng xe ....... 63
Bảng 3-7. Lực cắt trong mỗi thanh truyền lực ......................................................... 65
Bảng 3-8. So sánh kết quả phân tích bằng PP phần tử hữu hạn ............................... 72
Bảng 4-1. Thông số tấm bê tông xi măng ................................................................ 74
Bảng 4-2. Các trường hợp tải trọng tác dụng ........................................................... 77
Bảng 4-3. Hiệu quả truyền tải trọng ứng với các trường hợp tải tác dụng ............... 78
Bảng 4-4. Lực cắt lớn nhất trong mỗi thanh truyền lực ........................................... 79
Bảng 4-5. Kiểm tra điều kiện ứng suất ép mặt cho phép ......................................... 80
Bảng 4-6. Hiệu quả truyền tải trọng với khoảng cách thanh truyền lực thay đổi .... 81
─ Trang 1 ─
CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong bối cảnh hiện nay, kết cấu áo đường cứng ngày càng được sử dụng rộng
rãi tại nhiều nước trên thế giới và ở Việt Nam. Những ưu điểm của áo đường cứng
so với mặt đường bê tông xi măng như độ bền cao, trong q trình sử dụng khơng
cần duy tu bảo dưỡng thường xuyên, mặt đường ổn định, độ ma sát tốt, đặc biệt phù
hợp tuyến đường có lưu lượng xe lớn, tải trọng nặng và những tuyến đường thường
xuyên chịu ảnh hưởng của mưa bão, lũ lụt, ngập nước.
Tuy nhiên việc tính tốn thiết kế mặt đường bê tơng xi măng hiện nay vẫn cịn
một số hạn chế nhất định như: xác định kích thước tấm với điều kiện nhiệt độ ở từng
vùng, tính tốn thiết kế cốt thép trong tấm BTXM liên tục, tính tốn thiết kế cốt thép
gia cường trong tấm… Trong đó việc tính tốn thiết kế khe nối trong mặt đường bê
tông xi măng chủ yếu được bố trí cấu tạo theo quy định trong tiêu chuẩn “Tiêu
chuẩn thiết kế áo đường cứng đường ô tô” - 22TCN 223-95 [1] hoặc “Quy định
tạm thời về thiết kế mặt đường bê tông xi măng thông thường có khe nối trong
xây dựng cơng trình giao thơng” [2] ban hành theo quyết định số 3230/QĐBGTVT ngày 14/12/2012.
Mặc dù được quy định nhưng sự làm việc của các thanh truyền lực trong khe nối
vẫn chưa được xét đến một cách thỏa đáng. Việc bố trí các thanh truyền lực chỉ
mang tính cấu tạo mà vẫn chưa được tính tốn cụ thể. Trong khi đó, sự hư hỏng
trong mặt đường bê tông xi măng thông thường xảy ra tại vị trí các khe nối, cùng với
sự phát triển của áo đường cứng thì việc tính tốn cụ thể sự làm việc của các thanh
truyền lực có ý nghĩa quan trọng. Do đó, việc phân tích ứng xử của thanh truyền lực
trong mặt đường bê tông xi măng là đều thật sự cần thiết.
Ngoài ra, khi chọn chiều dài tấm quá lớn sẽ làm cho ứng suất trong tấm chênh
lệch nhiệt độ sẽ rất lớn sẽ phải bố trí cốt thép gia cường hoặc cốt thép liên tục,
ngược lại chiều dài tấm nhỏ thì sẽ làm cho mặt đường khơng êm thuận bằng tấm dài.
─ Trang 2 ─
Do đó cần phải xác định chiều dài tấm và số lượng khe nối hợp lý sẽ làm cho mặt
đường êm thuận, tiến độ thi công nhanh và chi phí xây dựng hợp lý hơn.
Ngày nay, phân tích phần tử hữu hạn được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
như: bài toán cơ học, động lực học chất lỏng, bài tốn truyền nhiệt… Với mục đích
phân tích sự làm việc của thanh truyền lực trong khe nối ngang của mặt đường bê
tông xi măng cũng như ảnh hưởng của chiều dày tấm, tải trọng xe đến cấu tạo, chiều
dài của thanh truyền lực, phục vụ cho cơng tác thiết kế khe nối, bố trí các thanh
truyền lực trong mặt đường bê tông xi măng, trong khuôn khổ luận văn cao học, học
viên mạnh dạn chọn đề tài “Nghiên cứu ứng xử của thanh truyền lực trong mặt
đường bê tông xi măng bằng phương pháp phần tử hữu hạn”.
1.2. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC
Có một số nghiên cứu về mặt lý thuyết và thực nghiệm áp dụng trong tính tốn
mặt đường bê tơng xi măng. Mục tiêu của phần này là hệ thống hóa một số nghiên
cứu tiêu biểu đã và đang thực hiện khi tính tốn mặt đường, cụ thể:
Zahidul Q. Siddique đã nghiên cứu đề tài "Nhiệt độ và đo thực nghiệm ở tấm bê
tơng xi măng" [3]. Sự uốn vồng tấm nói chung là kết quả của sự chênh lệch nhiệt độ
dọc theo bề dày tấm bê tông. Sự uốn vồng sẽ tạo ra ứng suất trong tấm có thể gây
nứt cho tấm bê tông xi măng. Trong bài báo này tác giả sử dụng mơ hình thực
nghiệm đo nhiệt độ trên tấm và phân tích chuyển vị trong tấm bằng phương pháp
PTHH 3D bằng cách khảo sát các dạng mơ hình nhiệt phân bố tuyến tính và khơng
tuyến tính theo chiều dày tấm.
Niki D. Beskou, Dimitrios D.Theodorakopoulos đã nghiên cứu đề tài "Ứng xử của
mặt đường dưới sự tác động tải trọng xe" [4]. Trong bài báo này tác giả khảo sát ứng
xử động của mặt đường dưới tác động tải trọng di động bằng các mơ hình tấm bê
tơng xi măng sử dụng phần tử dầm, phần tử tấm. Đất nền có thể được mơ hình hóa
như một hệ thống lị xo đàn hồi và dashpots hoặc một nửa khơng đồng nhất hoặc bán
đồng nhất. Mơ hình vật liệu sử dụng mơ hình đàn hồi hoặc đàn nhớt (viscoelastic),
trong khi đó các lớp nền bên dưới được mơ hình đàn hồi, đàn nhớt, bão hịa nước và
cả mơ hình bất đẳng hướng. Tải trọng tác dụng là tập trung hoặc phân bố và di động
─ Trang 3 ─
trên phần tử theo vận tốc đều và khơng đều. Kết quả mơ hình ứng xử động của kết
cấu mặt đường dưới tác dụng tải trọng động sử dụng hệ số nền Winkler cho kết quả
phù hợp với cả mơ hình 2D-3D bằng các phương pháp Phần tử hữu hạn (FEM) và
mơ hình phần tử biên (BEM) hoặc kết hợp.
Swati Roy Maitra, K. S. Reddy and L. S. Ramachandra đã thực hiện đề tài "Dự
báo ứng suất cực hạn trong mặt đường bê tơng có khe nối" [5]. Trong bài báo này
kết cấu áo đường chịu tác động tải trọng lặp cùng với sự thay đổi nhiệt độ. Sự phá
hủy trong tấm phải được tính tốn kiểm tra đồng thời hai trường hợp tải trọng tác
dụng của xe và sự chênh lệch nhiệt độ sao cho tạo ra hiệu ứng bất lợi nhất trong tấm.
Tác giả đưa ra cơng thức giải tích xác định ứng suất cực hạn trong mặt đường bê
tông xi măng trong một số trường hợp đơn giản bằng cách kết hợp các thông số khác
nhau của loại mặt đường, tải trọng và nhiệt độ tác dụng.
Mohd. Imran Khan. Mohd. Abdul Qadeer, A. B. Harwalkar "Phân tích
ứng xử của mặt đường bê tơng xi măng dưới tác dụng tải trọng nhiệt độ sử
dụng phần mềm Ansys" [6]. Trong bài báo này tác giả sử dụng mơ hình phần tử
hữu hạn 3D để phân tích ứng suất chuyển vị trong tấm bê tông xi măng. Nhóm tác
giả khảo sát một tấm đơn, mơ hình gradient nhiệt độ tuyến tính và phi tuyến giữa
mặt trên và mặt dưới tấm bê tông. Các kết quả thu được bằng cách sử dụng gradient
nhiệt độ tuyến tính đã cho thấy sự tương đồng hợp lý với kết quả thu được từ ba mơ
hình cơ học khác: thực hiện bằng phần mềm KENSLABS, ILLI-SLAB và JSLAB.
Kết quả này cũng phù hợp với giải pháp phân tích được đề xuất bởi Bradbury. Mơ
hình này được sử dụng để thực hiện các nghiên cứu tham số liên quan của ảnh
hưởng chiều dài và chiều dày tấm đối với ứng suất uốn.
Dan F. Adkins and Gary P. Merkley đã nghiên cứu mơ hình toán học của sự thay
đổi nhiệt độ trong mặt đường bê tơng [7]. Trong q trình tăng và giảm nhiệt độ nhất
thời diễn ra trong thời gian ngắn, có ba chế độ truyền tải năng lượng cơ bản: bức xạ
(tỏa nhiệt); đối lưu; và truyền dẫn nhiệt. Khi tấm bê tơng xi măng thay đổi mơi
trường nhiệt, thì sẽ làm cho tấm chuyển vị trong chu kỳ một ngày. Nhóm tác giả sử
dụng mơ hình phần tử hữu hạn khác nhau kết hợp với số liệu đo thực tế và trong
phịng thí nghiệm, từ đó đưa ra biểu đồ thay đổi nhiệt độ theo chiều dày tấm.
─ Trang 4 ─
Phạm Trọng Trí đã nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hóa học
và phụ gia khoáng để tăng cường độ tuổi sớm và tính dễ thi cơng của bê tơng xi
măng dùng cho áo đường cứng" [8], luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa Tp.
HCM, năm 2015. Nội dung luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của các loại phụ gia hóa
học và phụ gia khoáng ảnh hưởng đến thời gian ninh kết, cường độ chịu kéo, cường
độ chịu nén dùng cho áo đường cứng. Kết quả nghiên cứu đưa ra các tỉ lệ phụ gia
cho các loại bê tông dùng cho mặt đường và đưa ra các kết quả tối ưu về các chỉ tiêu
cơ lý, cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn của bê tông xi măng dùng cho áo
đường cứng.
Võ Trọng Thọ đã nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu đề xuất các yêu cầu về chất lượng
mặt đường bê tông xi măng cho mặt đường cao tốc tại các tỉnh phía Nam” [9], Luận
văn Thạc sĩ, Đại học Bách khoa Tp.HCM, năm 2013. Nội dung luận văn nghiên cứu
kết cấu mặt đường BTXM, công nghệ thi công mặt đường, từ đó thí nghiệm thực
nghiệm và đưa ra các u cầu chất lượng của bê tông dùng cho đường cao tốc.
(00:00:00 Ngày 20/08/2009)
Nguyễn Hữu Trí, Lê Anh Tuấn, Vũ Đức Chính đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu
ứng dụng mặt đường BTXM ở việt Nam trong điều kiện hiện nay”, bài báo giới
thiệu về các loại mặt đường BTXM thường được sử dụng, trình tự thi cơng, nghiệm
thu và phân tích khả năng áp dụng các loại mặt đường này ở nước ta.
Nhận xét kết quả các nghiên cứu
Qua các cơng trình nghiên cứu đã trình bày ở trên, có thể nhận thấy các cơng
trình này chủ yếu đi vào nghiên cứu ứng xử của mặt đường bê tông xi măng, cụ thể
là trong tấm bê tông dưới tác dụng của chênh lệch nhiệt độ và tải trọng bánh xe chứ
chưa đi vào thiết kế khe nối và nghiên cứu ứng xử của thanh truyền lực trong khe
nối. Tuy nhiên trong thực tế, các hư hỏng trong mặt đường bê tơng xi măng chủ yếu
xảy ra tại vị trí khe nối nên việc nghiên cứu ứng xử tại khe nối là yêu cầu rất cần
thiết.
1.3. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
─ Trang 5 ─
Ngày nay, áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong tính tốn thiết kế kết cấu
tương đối phổ biến, có rất nhiều nghiên cứu đã và đang thực hiện về ứng dụng
phương pháp này trong tính tốn kết cấu cơng trình. Các nghiên cứu chủ yếu thực
hiện với kết cấu bê tông cốt thép, dầm, cột… cịn đối với lĩnh vực kết cáo áo đường
của cơng trình giao thơng thì rất ít nghiên cứu đánh giá về độ tin cậy của kết cấu mặt
đường sau thời gian sử dụng, nghiên cứu các dạng khe nối bố trí sao cho xe chạy êm
thuận và thời gian thi cơng là nhanh nhất. Các nghiên cứu kích thước tấm bê tông xi
măng cũng như khoảng cách, chiều dài của thanh truyền lực trong mặt đường bê
tông xi măng ảnh hưởng như thế nào bởi tải trọng xe và chênh lệch nhiệt độ.
Khi kích thước tấm bê tơng xi măng thay đổi sẽ ảnh hưởng đến độ êm thuận của
mặt đường, thời gian thi cơng cũng như chi phí xây dựng cơng trình. Nếu tấm có
kích thước chiều dài gần bằng chiều rộng thì ứng suất do nhiệt độ giảm đi đáng kể,
tuy nhiên số lượng khe nối sẽ tăng lên, tăng thời gian thi công và mặt đường không
êm thuận so với trường hợp tấm có kích thước có tỉ lệ giữa các cạnh hợp lý. Nếu
trường hợp tấm quá dài, xét tỉ lệ hai cạnh lớn hơn hoặc bằng 2, độ êm thuận mặt
đường sẽ tốt hơn, nhưng ứng suất do nhiệt độ rất lớn. Do đó cần phải tăng chiều dày
tấm hoặc phải sử dụng cốt thép để chịu được ứng suất nhiệt, sẽ làm tăng chi phí
trong xây dựng cơng trình.
Để mặt đường xe chạy có độ êm thuận cao, chi phí xây dựng hợp lý và thời gian
thi công nhanh, khi thiết kế áo đường cứng thanh truyền lực được sử dụng trong mặt
đường bê tơng thơng thường có khe nối. Tuy nhiên ứng xử của thanh truyền lực,
cũng như loại mặt đường có sử dụng thanh này dưới tác dụng tải trọng trục xe và
chênh lệch nhiệt độ vẫn đang còn nghiên cứu cả về mặt lý thuyết và thực nghiệm.
Nội dung đề tài sẽ ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng sự làm
việc của mặt đường bê tông xi măng thơng thường có khe nối, cụ thể tìm hiểu ứng
xử của thanh truyền lực cũng như ứng xử của loại mặt đường này.
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.4.1. Về lý thuyết
Tổng quan về mặt đường bê tông xi măng sẽ tập trung vào các vấn đề sau:
─ Trang 6 ─
Sự phát triển và phạm vi áp dụng của mặt đường bê tông xi măng
Cấu tạo điển hình mặt đường bê tơng xi măng
Các dạng mặt đường
Cấu tạo các loại khe sử dụng trong mặt đường có khe nối
Một số dạng hư hỏng thường gặp trong mặt đường bê tông xi măng
Đặc điểm chịu lực thanh truyền lực trong mặt đường bê tơng xi măng
Lý thuyết tính tốn mặt đường bê tơng xi măng thường được áp dụng
Giới thiệu phần mềm tính tốn, sơ lược giải bài tốn bằng PTHH.
1.4.2. Về áp dụng
Áo đường cứng có nhiều dạng như: Mặt đường bê tông cốt thép liên tục, mặt
đường bê tơng cốt thép có khe nối, mặt đường bê tông lắp ghép, mặt đường bê tông
cốt thép dự ứng lực và mặt đường bê tơng cốt thép có khe nối. Do thời gian có hạn,
trong luận văn này sẽ tập trung vào nghiên cứu ứng xử của thanh truyền lực trong
mặt đường bê tơng xi măng có khe nối bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Nội
dung thực hiện:
Tính tốn theo phương pháp giải tích;
Tính ứng suất và chuyển vị dưới tác dụng tải trọng xe
Tính ứng suất và chuyển vị do sự chênh lệch nhiệt độ
Tính lực cắt trong thanh truyền lực để kiểm tra ứng suất ép mặt giữa
thép và bê tông, giá trị ứng suất này khơng được vượt q ứng suất ép
mặt cho phép.
Tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Bài toán kiểm tra: dựa vào kết quả đo thực nghiệm của tác giả Zahidul
Q. Siddique [3] do sự chênh lệch nhiệt độ phân bố trong tấm bê tông xi
măng và chuyển vị trong tấm. Tác giả sử dụng phần mềm Abaqus V6.10
để mô phỏng sự làm việc tấm, và quy đổi các lớp nền bên dưới về hệ số
nền "k" và có so sánh với phần mềm chun ngành EverFE.
Mơ hình tính tốn mặt đường bê tơng xi măng bằng phần mềm Abaqus
─ Trang 7 ─
Khảo sát ứng suất, chuyển vị và nội lực trong thanh truyền lực (dowel bar)
và mặt đường bê tơng xi măng bằng mơ hình 3D xét các yếu tố ảnh hưởng:
chiều dày tấm, tải trọng xe, nhiệt độ, chiều dài tấm và hệ số nền Winkler.
Gồm các trường hợp tấm riêng lẻ và các tấm làm việc chung với nhau. Đồng
thời khảo sát khoảng cách, kích thước trong thanh truyền lực và hiệu quả
truyền tải trọng trong tấm.
1.5. BỐ CỤC LUẬN VĂN
Bố cục luận văn gồm các chương sau:
Chương 1. Mở đầu.
Chương 2. Giới thiệu về mặt đường bê tơng xi măng và phương pháp tính tốn.
Chương 3. Tính tốn mặt đường bê tơng xi măng có khe nối sử dụng thanh
truyền lực.
Chương 4. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc mặt đường bê tơng xi
măng có khe nối.
Kết luận, kiến nghị.
Tổng qt nội dung thực hiện trong luận văn như trên sơ đồ thể hiện ở Hình 1-1.
─ Trang 8 ─
Hình 1-1. Nội dung thực hiện trong luận văn
─ Trang 9 ─
CHƢƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ MẶT ĐƢỜNG BÊ TƠNG XI
MĂNG VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN
2.1. GIỚI THIỆU VỀ MẶT ĐƢỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG
2.1.1. Giới thiệu chung
Mặt đường bê tông xi măng (BTXM) được định nghĩa là mặt đường ơ tơ có tầng
mặt bằng BTXM có thể có cốt thép, lưới thép hoặc khơng. Trong phạm vi luận văn
do thời gian có hạn tác giả chỉ trình bày về mặt đường BTXM thơng thường có khe
nối.
Mặt đường BTXM thơng thường có khe nối là loại mặt đường có tầng mặt bằng
các tấm BTXM kích thước hữu hạn, liên kết với nhau bằng các khe nối (khe dọc và
khe ngang). Ngoại trừ vị trí khe nối và các khu vực cục bộ khác, trong tầng mặt
BTXM loại này đều khơng bố trí cốt thép (mặt đường BTXM phân tấm không cốt
thép) [2].
Sơ lƣợc về sự phát triển mặt đƣờng bê tông xi măng
A. Trên thế giới
Mặt đường bê tông xi măng đầu tiên được xây dựng vào năm 1893 (Fitch, 1996)
tại Bellefontaine, Ohio. Tính đến năm 2001, đã có khoảng 59.000 dặm (95.000 km)
áo đường cứng được xây dựng ở Hoa Kỳ [10].
Trong những năm qua, mặt đường BTXM đã được tiếp tục được xây dựng và
phát triển ở hầu hết các nước trên thế giới, tập trung nhiều nhất ở các nước có nền
kinh tế phát triển như: Canada, Hoa Kỳ, CHLB Đức, Anh, Bỉ, Hà Lan, Australia,
Trung Quốc… Theo Báo cáo Long - Life Concrete Pavements in Europe and
Canada” của Cục Đường bộ Liên bang Mỹ - FHWA), đến năm 2013, khối lượng
mặt đường BTXM đã xây dựng ở một số nước như sau:
Tại Mỹ, mặt BTXM chiếm khoảng 9% của 490.179km đường đô thị và 4% của
1.028.491km đường ngồi đơ thị. Tỉnh Qbec, Canada có 1.239km (đường 2 làn
xe) trong tổng số 29.000km đường (khoảng 4%) là mặt đường BTXM nhưng lại
─ Trang 10 ─
phục vụ tới 75% lượng giao thông ở Québec. Đức, mặt đường BTXM không cốt
thép, phân tấm chiếm khoảng 25% mạng lưới đường cao tốc với lưu lượng giao
thông cao. Áo, đường cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lưới đường bộ quốc gia
(14.000km), trong đó mặt đường BTXM chiếm 2/3 khối lượng đường cao tốc. Bỉ,
mạng lưới đường khoảng 134.000km, gồm đường cao tốc, đường tỉnh, đường địa
phương và đường nơng thơn. Trong đó, đường cao tốc có khoảng 1.700km, tức là
chỉ hơn 1%. Mặt đường BTXM chiếm 40% của những đường cao tốc và 60% đường
nông thơn. Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 17%. Ngồi ra, Hà Lan cịn
có 20.000km đường xe đạp, trong đó 10% là mặt đường BTXM. Vương quốc Anh,
mạng lưới đường có khoảng 285.000km, trong đó có 1.500km là mặt đường BTXM,
chiếm khoảng 67% đường cao tốc ở Úc và chiếm 60% đường cao tốc ở Trung Quốc.
Tại Trung Quốc, Thái Lan và một số nước trong khu vực đã xây dựng hàng trăm
ngàn kilômét đường giao thông bằng BTXM.
B. Tại Việt Nam
Mặt đường BTXM đã được áp dụng ở nước ta từ trước năm 1945, một số cơng
trình như đoạn QL3 (Thái Nguyên - Bắc Kạn, 1980), Quán Thánh - Cửa Lị (1979),
QL18 (Tiên n - Móng Cái), đường Hùng Vương và Quảng trường Ba Đình… đã
được xây dựng và đang ở trong tình trạng khá tốt.
Mặt đường BTXM cũng được sử dụng thay thế mặt đường bê tông nhựa như
một phương án thiết kế chống lún trồi cho mặt đường chịu tác dụng tải trọng nặng
quá tải lưu thông như trong dự án Đại lộ Đơng Tây Sài Gịn [11].
(a) Đại lộ Đông Tây – Tp. HCM
(b) Sân bay quốc tế Đà Nẵng [12]
(Nguồn: dantri.com)
Hình 2-1. Mặt đường BTXM được sử dụng trong đường ô tô và sân bay
─ Trang 11 ─
Ngoài việc sử dụng trong xây dựng đường ô tô, mặt đường BTXM được xem là
phương án phù hợp sử dụng trong sân bay như sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất, sân
bay quốc tế Đà Nẵng [12]… để chịu được tải trọng nặng và lực xung kích lớn.
Hiện nay, cơng nghệ xây dựng đường BTXM được phát triển đa dạng như: thi
công thủ công, bán cơ giới thi công tại chỗ với các thiết bị chuyên dụng, thi cơng bê
tơng đầm lăn, hay có thể thi công theo phương pháp lắp ghép, các tấm mặt đường
được chế tạo trong nhà máy, vận chuyển và lắp ghép trên mặt nền đã chuẩn bị xong.
Tùy theo điều kiện thực tế, phương pháp thi cơng có thể được lựa chọn sao cho đảm
bảo các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế. Do đó sự phát triển của mặt đường BTXM ngày
càng thuận lợi hơn.
Theo ý kiến của Cục Giám định Nhà nước về chất lượng cơng trình xây dựng:
Sự khác nhau lớn nhất giữa đường BTXM và đường bê tơng nhựa là đường BTXM
có cấu trúc cứng và đường bê tơng nhựa có kết cấu mềm. Cấu trúc mặt đường cứng
giúp phân bố đều tải trọng, chịu va đập tốt, thích ứng với mọi loại xe, kể cả xe bánh
xích. Cường độ mặt đường khơng thay đổi theo nhiệt độ. Mặt đường BTXM rất ổn
định trong môi trường nước, chịu ngập lụt lâu ngày. Kỹ thuật thi công đa dạng, với
thiết bị hiện đại, cơ giới hóa tồn bộ, từ khâu vận chuyển, rải đầm… Mặc dù đường
BTXM mang lại hiệu quả kinh tế cao nhưng việc phát triển loại đường này ở nước ta
vẫn rất khiêm tốn, chỉ chiếm gần 3% tổng chiều dài của cả hệ thống đường bộ.
Phạm vi sử dụng
Theo Thông tư số 12/2013/TT-BGTVT Quy định về sử dụng kết cấu mặt đường
bê tông xi măng trong đầu tư xây dựng cơng trình giao thơng [13], kết cấu mặt
đuờng BTXM được sử dụng trong dự án xây dựng cơng trình giao thơng khi phù
hợp với điều kiện địa hình, địa chất, khí hậu, thủy văn, cung ứng vật liệu, điều kiện
thi công sửa chữa, bảo trì và khả năng nâng cấp, mở rộng sau này.
Kết cấu mặt đường BTXM phải là giải pháp kỹ thuật chủ yếu trong các trường
hợp sau:
Mặt đường tại các khu vực trạm thu phí; bến xe; bãi đỗ xe; đường ôtô
chuyên dụng, đường vào cảng; mặt đường hầm; mặt đường đập tràn;
─ Trang 12 ─
Tuyến đường bộ tại vùng chịu ảnh hưởng của ngập lụt nhưng nền đường
không nằm trên vùng đất yếu; tuyến đường bộ chịu ảnh hưởng của khí hậu
sương mù, ẩm ướt thường xuyên;
Tuyến đường bộ tại khu vực miền núi có độ dốc lớn từ 7% trở lên, khó khăn
đối với cơng tác duy tu, bảo dưỡng nếu sử dụng các dạng kết cấu mặt đường
khác;
Tuyến đường bộ đào qua nền đất, đá chịu ảnh hưởng của nước ngầm;
Tuyến đường giao thơng nơng thơn;
Các cơng trình giao thông khác khi sử dụng kết cấu mặt đường bê tông xi
măng bảo đảm hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và tiết kiệm chi phí đầu tư xây
dựng, sửa chữa, bảo dưỡng hơn các loại kết cấu mặt đường khác.
Nhìn chung, phạm vi áp dụng của mặt đường bê tông xi măng ở Việt Nam trong
giai đoạn hiện nay là sử dụng mặt đường BTXM phân tấm, không cốt thép cho tất cả
các cấp đường ô tô và sân bay; mặt đường BTXM lưới thép cho đường cấp cao, sân
bay và những khu vực thời tiết khắc nghiệt; mặt đường BTXM cốt thép liên tục cho
đường cấp cao, đường cao tốc và sân bay; mặt đường BTXM lu lèn cho các loại
đường cấp cao thứ yếu và đường nông thôn, đường miền núi…
Cấu tạo mặt đƣờng bê tông xi măng
Theo 22 TCN 223-95 [1]
Áo đường cứng là kết cấu áo đường có lớp mặt hoặc lớp móng làm bằng
bê tơng xi măng – loại vật liệu có độ cứng cao, đặc tính biến dạng và
cường độ của nó thực tế không phụ thuộc vào sự biến đổi của nhiệt độ.
Áo đường cứng được thiết kế theo lý thuyết “tấm trên nền đàn hồi”
đồng thời có xét tới sự thay đổi của nhiệt độ và của các nhân tố khác
gây ra đối với tấm bê tông.
Theo Quy định tạm thời về thiết kế mặt đường bê tông xi măng thông
thường có khe nối trong xây dựng cơng trình giao thơng [2]
Mặt đường BTXM là mặt đường ơ tơ có tầng mặt bằng bê tơng xi măng,
có thể có cốt thép, lưới thép hoặc không.
