Chương 3

ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG MẶT ĐƯỜNG

3.1. Khái niệm chung Ü  Trong quá trình sử dụng, do tác dụng trùng phục của xe chạy và của các nhân tố tự nhiên nên tính năng sử dụng của nó bị xấu đi liên tục, kết cấu mặt đường dần dần xuất hiện các hiện tượng biến dạng và cuối cùng đi tới trạng thái hư hỏng. Để có căn cứ quyết định các biện pháp bảo dưỡng sửa chữa và tiến hành thiết kế tăng cường hoặc cải tạo, cần phải tiến hành điều tra phân tích tình trạng mặt đường hiện có.

Chất lượng chạy xe của mặt đường

Năng lực chống trơn trượt

Tính năng sử dụng của mặt đường bao gồm ba mặt

Năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường

Œ  Năng lực phục vụ của mặt đường: Chất lượng chạy xe hoặc mức độ êm thuận do mặt đường tạo ra được gọi là năng lực phục vụ của mặt đường. Có thể tổ chức một nhóm cho điểm đánh giá. + Tổng hợp điểm đánh giá thu được một điểm cho TB được gọi là cấp đánh giá năng lực phục vụ PSR (Present Serviceability Rating). + Ngoài việc cho điểm, các người nhận xét đánh giá còn cần cho câu trả lời đối với câu hỏi: mặt đường với trạng thái như vậy có thể chấp nhận được không? Qua phân tích, người ta thấy: nhân tố chủ yếu về tình trạng đường sá có ảnh hưởng đến năng lực phục vụ của mặt đường là độ bằng phẳng (95%); do đó, độ bằng phẳng trở thành yếu tố quan trọng nhất dùng để đánh giá năng lực phục vụ của mặt đường và việc đo độ bằng phẳng của cũng trở thành nội dung chủ yếu.

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường

  Đo độ bằng phẳng của mặt đường: 2.1. Loại thiết bị đo mặt cắt: 2.1.1. Thiết bị đo mặt cắt GMR (General Motor Roadmeter).

Ø  Hai bánh xe nhỏ chỉ lăn theo khi chúng tiếp xúc với mặt đất; dùng chuyển vị kế tuyến tính để đo chuyển vị tương đối giữa khung xe và mặt đường W - Z, đồng thời đo gia tốc Z" của chuyển vị này bằng gia tốc kế; từ đó tích phân 2 lần đối với các tín hiệu thu được sẽ biết được chuyển vị Z của khung xe.

Từ chuyển vị của khung xe cùng với chuyển vị tương đối, sau khi xử lý sẽ có chuyển vị thẳng đứng W của bánh xe nhỏ, đó cũng chính là mặt cắt bề mđ. Do loại thiết bị này có sử dụng bánh xe nhỏ. Vì vậy, Vđo của GMR thường không vượt quá 65 Km/h, thích hợp với việc đo đối với mặt đường tương đối bằng phẳng hoặc sử dụng khi nghiệm thu công trình vừa mới hoàn thành.

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường 2.1.2. Thiết bị phân tích trắc dọc của mặt đường APL (Analyseur de

Gồm các bộ phận sau: bánh xe lăn theo độ lồi lõm của bề mặt đường, càng đỡ bánh xe, khung giá có lắp lò so và con lắc dao động quán tính với tần số thấp. Rơ moóc được kéo theo ở những tốc độ khác nhau, thông thường từ 20km/h đến 70km/h tùy theo loại mặt đường. Con lắc quán tính để tạo ra một hệ nằm ngang chuẩn; thông qua việc đo chuyển vị góc của càng đỡ bánh xe so với con lắc quán tính nằm ngang bằng máy tính và xử lý theo tốc độ đo, sẽ tính ra được chuyển vị thẳng đứng của bánh xe lăn trên bề mặt đường. Thiết bị APL có thể dùng cho mặt đường có độ bằng phẳng khác nhau.

profil en long).

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường

Nguồn sóng

ống cảm quang 2 cực

Thấu kính tiếp nhận

Thấu kính chiếu xạ

ảnh của vùng chiếu sóng

Vị trí bề mặt đường

Sơ đồ thiết bị truyền cảm di động theo phương thức kích quang kiểu TRRL (Transport and Road Research Laboratory)

2.1.3. Thiết bị đo mặt cắt kiểu không tiếp xúc: Hiện đã xuất hiện một số phương án thiết bị đo độ bằng phẳng mà không cần bánh lăn theo kiểu tiếp xúc. Chẳng hạn như các phương án dùng ánh sáng, vi ba, âm thanh, hồng ngoại tuyến v.v... Các loại thiết bị này hiện còn đang được nghiên cứu.

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường

Ø  Thước thẳng: thường được chế tạo bằng kim loại không rỉ, dài 3,0 m. Thước phải thẳng, nhẹ, đủ cứng không bị biến dạng trong quá trình thử nghiệm và có đánh dấu tại các điểm đo cách nhau 50 cm tính từ đầu thước. Ø  Về vật liệu, nên chế tạo bằng thước hợp kim nhôm hay có thể dùng loại gỗ tốt (chắc, khô, không cong, không vênh).

Ø Con nêm: thường được chế tạo bằng kim loại không rỉ và ít bị mài mòn, hình tam giác có khắc dấu 6 giá trị chiều cao: 3 mm, 5 mm, 7 mm, 10 mm, 15 mm và 20mm để nhanh chóng đọc được trị số khe hở (mm) giữa mặt đường và cạnh dưới của thước thẳng 3 mét.

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường

2.1.4. Dùng thước thẳng dài 3,0 m (TCVN8864-2011 ): Ø  Trên bề mặt các lớp cấu tạo mặt đường (móng hay mặt đường) tại trắc ngang cần kiểm tra, đặt thước dài 3,0 m song song với trục đường ở 3 vị trí: giữa tim đường, ở bên phải và bên trái tim đường và cách mép đường 1 m để đo độ bằng phẳng. Dọc theo thước, cứ cách mỗi khoảng 0,5 m kể từ đầu thước, đo khe hở giữa cạnh dưới thước với mặt đường bằng cách đẩy nhẹ nhàng nêm vào khe hở để đọc trị số khe hở tương ứng. Các khe hở này được lấy tròn theo các trị số 3 mm, 5 mm, 7 mm, 10mm, 15 mm và 20 mm. Tổng số khe hở với mỗi lần đặt thước đo là 7.

Ø  Với mỗi đoạn đường so sánh các tổng số khe đã đo với tiêu chuẩn đã quy định để đánh giá chất lượng về độ bằng phẳng hình học của lớp cấu tạo mặt đường (lớp móng hay lớp mặt) được kiểm tra .

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường 2.2. Thiết bị đo thuộc loại tạo phản ứng: Loại thiết bị đo đo độ bằng phẳng này sẽ ghi lại được phản ứng ở trạng thái động của hệ thống máy móc ô tô khi xe chạy trên mặt đường không bằng phẳng với một tốc độ nhất định nào đó. Đó là một cách đánh giá gián tiếp, kết quả đo sẽ thay đổi tuỳ theo đặc tính của hệ thống máy móc và tùy theo tốc độ xe chạy. Các loại hiện được sử dụng rộng rãi gồm có các thiết bị đo độ bằng phẳng đường ô tô với các thiết bị tích luỹ độ xóc. Các loại này sẽ đo tổng chuyển dịch thẳng đứng tích luỹ giữa trục sau của ô tô (hoặc giữa bánh của một xe một bánh kéo theo) đối với thân xe hoặc khung xe; trị số đo được biểu thị bằng m/Km hoặc số lần xóc trên 1 Km.

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường 2.2. Thiết bị đo thuộc loại tạo phản ứng: Máy đo độ bằng phẳng BUMP INTEGRATOR của Anh là một xe rơ moóc một bánh cũng như máy APL nhưng không có con lắc quán tính. Những bước đập của bánh xe, so với khung xe lấy làm chuẩn, được cộng dồn bởi một máy đếm cho những cự ly từ 200 m đến 1000m. Làm như vậy người ta được một trị số Rough Index (chỉ số độ gồ ghề), thường được biểu thị bằng mm cộng dồn cho 1 km. Tốc độ đo tiêu chuẩn là 32 km/h và số liệu tiêu chuẩn đo được gọi là RBI/32.

ChØ sè ®é gå ghÒ RBI/32 (mm/km)

< 1500

RÊt tèt

1500 - 2500

Tèt

2500 - 3500

Trung bình

3500 - 4500

KÐm

> 4500

XÊu

Chất lượng bằng phẳng của mặt đường

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường

2.3. Chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI: IRI là một số đo được tính bằng m/km của mặt cắt dọc đường trên một vệt bánh xe (đã được xác định biến dạng dọc), biểu thị phản ứng xóc của ôtô chuẩn “Golden car” khi xe chạy với tốc độ 80km/h (50 mph) với việc sử dụng mô hình mô phỏng 1/4 xe (Quarter - Car). Ưu điểm nổi bật của chỉ số IRI ở chỗ nó là một số đo ổn định theo thời gian và có thể chuyển đổi được với số đo trắc dọc tuyệt đối của đường trên một vệt bánh xe. Việc sử dụng IRI trên toàn thế giới làm cho yếu tố hòa nhập giữa các nước châu Âu, châu Mỹ và châu á trở nên dễ dàng. Đơn vị đo của IRI là inch/mile hay m/Km. IRI có thể đo bằng pp đo trực tiếp hoặc gián tiếp. Hiện nay, việc đo IRI trên đường thường được thực hiện bằng phương pháp đo gián tiếp

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường

2.3. Chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI: đây là phương pháp đo không đưa ra trực tiếp giá trị IRI của toàn bộ tuyến đường thí nghiệm mà phải gián tiếp xác định IRI thông qua phương trình thực nghiệm được thiết lập trên cơ sở quan hệ giữa giá trị độ xóc và giá trị IRI đo được trên các đoạn đường ngắn chọn trước gọi là các đoạn định chuẩn Ø  Phương pháp đo gián tiếp phải sử dụng kết hợp 2 loại thiết bị: thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng và thiết bị đo xóc kiểu phản ứng. Các thiết bị đo xóc kiểu phản ứng có ưu điểm là tốc độ đo nhanh, nhưng không đưa ra trực tiếp giá trị IRI mà chỉ đưa ra giá trị độ xóc; ngược lại các thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng có tốc độ đo chậm, nhưng lại đưa ra giá trị IRI của đoạn đo. Ø  Phương pháp đo trực tiếp: là phương pháp đo đưa ra trực tiếp giá trị IRI của toàn bộ tuyến đường thí nghiệm. Do tốc độ đo nhanh và cơ động nên phương pháp này thích hợp với việc đo độ bẳng phẳng theo IRI trên đường cấp cao. Ø  Về các thiết bị đo và cách tiến hành đo xem chi tiết trong TCVN 8865-2011

3.2. Đánh giá chất lượng chạy xe của mặt đường

Tèc ®é ®¹t ®-îc

16

IRI (m/km = mm/m)

14

50 km/h

12

10

60 km/h

8

80 km/h

6

Mặt đường

4

100 km/h

xuống cấp khôn g rải

2

Mặt đường đất Mặt đường nhựa, dưỡn bảo g tốt

Hằn vệt bánh biến xe vì xói và dạng Biến dạng liên tục sâu nhưng cũng thường là nhẹ có khi sâu Biến dạng liên tục nhẹ Một vài trên bề gợn sóng mặt

0

Mặt đường cũ

xa lộ

2.3. Chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI:

sân ˜- bay, ờng

3.3. Đánh giá năng lực chống trơn trượt của mặt đường

Độ Nhám

Độ nhám

Độ nhám vi mô

Độ nhám vĩ mô

3.3. Đánh giá năng lực chống trơn trượt của mặt đường

  Các phương pháp thí nghiệm : 2.1. Các pp thí nghiệm đánh giá cấu trúc nhám mặt đường 2.1.1. Phương pháp ʺRắc cátʺ theo TCVN 8866-2011 : v  Một lượng cát có thể tích V = 25cm 3, cỡ hạt 0,15 ~ 0,30mm khô, sạch, tròn cạnh đựng trong một ống đong cát bằng kim loại hoặc bằng nhựa PC cứng, không bị biến dạng, có thể tích bên trong 25cm 3, một đầu được bịt kín được đổ ra trên mặt đường khô ráo, được quét sạch bằng chổi mềm. Dùng một bàn xoa dạng đĩa dẹt hình tròn (đường kính 65mm) đáy bằng cao su san cát từ trong ra ngoài theo hình xoắn ốc để tạo thành một mảng cát tròn liên tục, lấp đầy các lỗ hổng trên mặt đường cho ngang bằng với các đỉnh của các hạt cốt liệu. Tiến hành xoa cho đến khi mảng cát không còn lan ra ngoài. Cần chú ý để mảng cát khi xoa có dạng hình tròn. Dùng thước dài đo ít nhất 4 đường kính đại diện của mảng cát đã xoa, gồm có đường kính lớn nhất, nhỏ nhất và trung gian. Tính đường kính trung bình của mảng cát thí nghiệm, lấy tròn đến mm để làm trị số tính toán.

3.3. Đánh giá năng lực chống trơn trượt của mặt đường

hi

=

40 V × 2 d ×Π

n

v  Độ nhám của đoạn mặt đường được xem là đồng nhất, được tính theo công thức sau:

i

Htb =

i∑ h =1 n

Ưu điểm: Đơn giản, thiét bị không phức tạp Nhược điểm: Năng suất thấp, kết quả phụ thuộc vào thao tác của người thí nghiệm, khó làm đối với mặt đường ít nhám.

  Các phương pháp thí nghiệm : 2.1. Các pp thí nghiệm đánh giá cấu trúc nhám mặt đường 2.1.1. Phương pháp ʺRắc cátʺ theo TCVN 8866-2011 : v  Độ nhám của mặt đường tại mỗi vị trí thử nghiệm (hi), tính bằng milimét, chính xác tới 2 chữ số thập phân, theo công thức sau:

3.3. Đánh giá năng lực chống trơn trượt của mặt đường

2.1.2. ThiÕt bÞ ®o cÊu tróc bÒ mÆt MTM (Mini Texture Meter): Ø  Chïm tia Laser mÇu ®á ®­îc phãng ra trªn mÆt ®­êng vµ sù ph¶n håi cña c¸c tia ®­îc thu nhËn bëi c¸c ®i-èt nh¹y c¶m, trªn c¬ së ®ã x¸c ®Þnh được kho¶ng c¸ch tõ bé nh¹y ®Õn mÆt ®­êng vµ “chiÒu s©u” líp mÆt đường ®­îc tÝnh to¸n tõ hµng lo¹t c¸c l­ît ®o nh­ vËy. Ø  M¸y MTM ®­îc vËn hµnh b»ng tay bëi mét thiÕt bÞ mini víi tÇn sè laser kho¶ng 500Hz ®­îc kiÓm tra bëi mét m¸y tÝnh nhá vµ m¸y tÝnh nµy cho ta cÊu tróc trung b×nh cña mçi 10 m di chuyÓn cïng víi gi¸ trÞ trung b×nh toµn bé cho tõng 50m ®· hoµn thiÖn. Ø  §é chÝnh x¸c cña MTM lµ tèt h¬n ®¸ng kÓ so víi thÝ nghiÖm “R¾c c¸t”. H¬n n÷a MTM cã d¶i réng h¬n thÝ nghiÖm r¾c c¸t vµ dÔ dµng sö dông.

3.3. Đánh giá năng lực chống trơn trượt của mặt đường

2

=

f d

f

2.2. Thí nghiệm xác định hệ số bám: 2.2.1. Phương pháp đo cự ly hãm xe: Ø  Khi bánh xe bị phanh hãm hoàn toàn, tiến hành đo xác định tốc độ V1 và V2 tại 2 điểm bánh xe trượt qua, đo cự ly x và sử dụng nguyên lý bảo toàn công sẽ có thể xác định được hệ số sức cản ma sát trung bình fd 2 V V 1 − trong khoảng cự ly đó. 2 .2 xg

F b P

Ø  Phương pháp đo này có nhược điểm là khi đo gây ảnh hưởng đến giao thông trên đường và không an toàn. 2.2.2. Phương pháp hãm bánh xe rơ moóc kéo theo: Ø  Một rơ moóc có lắp một bánh lốp tiêu chuẩn do một xe kéo kéo theo; cho xe này chạy với một tốc độ nhất định và hãm bánh xe rơ moóc, rồi đo lực Fb cần thiết để làm chuyển động rơ moóc khi bánh của nó bị hãm chặt hoàn toàn. Chia Fb cho tải trọng hữu hiệu trên bánh P sẽ tìm được trị số hệ số sức cản ma sát fb: b =

3.3. Đánh giá năng lực chống trơn trượt của mặt đường

Phun nöôùc

Löïc beân

f

L =

F L P

Baùnh xe thí nghieäm chuyeån ñoäng

Löïc keùo phaùt sinh

Thieát bò ghi cöï ly

Choã keùo

Löïc keùo

5 1

Baùnh ghi

Thieát bò ghi taûi troïng

Löïc keùo phaùt sinh

Baùnh xe thí nghieäm coá ñònh

Löïc beân

Phun nöôùc

2.2.3. P.pháp dùng rơ moóc kéo theo có bánh chuyển động lệch: Ø  Rơ moóc có lắp hai bánh thí nghiệm. Mặt bằng của lốp lệch một góc α = 7,50 ~ 200 so với phương chuyển động của xe. Khi xe chạy về phía trước, bánh xe thí nghiệm sẽ theo xe chuyển dịch trượt về phía trước, trên bánh sẽ chịu tác dụng một lực bên FL. Cho góc chuyển động lệch thay đổi sẽ đo được các lực bên khác nhau và sẽ có 1 trị số lực bên lớn nhất. Hệ số sức cản ma sát theo hướng bên fL:

Ø PP đo này không cần phanh bánh xe, khi đo không ảnh hưởng đến giao thông trên đường, đồng thời có thể đo liên tục, tốc độ khá nhanh.

3.3. Đánh giá năng lực chống trơn trượt của mặt đường

G

A

Q

M

2.2.4. Phương pháp “Con lắc Anh” (British pendulum tester): Ø  Một con lắc có khối lượng P = 1500 ± 30 g, mặt dưới có gắn một tấm trượt bằng cao su tiêu chuẩn (kích thước 6,35 x 25,4 x 76,2 mm) rơi từ một độ cao xác định H = 411 ± 5 mm và trượt trên bề mặt đường ẩm ướt với chiều dài trượt không đổi L = 125 ± 2 mm, sau đó con lắc sẽ văng lên tới một độ cao h. Tùy thuộc vào tình trạng nhám bề mặt khác nhau mà tổn thất năng lượng của con lắc cũng khác nhau, dẫn tới chiều cao văng lên h thay đổi. Một chiếc kim đo kéo theo nhằm xác định chiều cao văng h của con lắc. Số đọc của kim đo trên bảng chia độ được ký hiệu là chỉ số SRT (Skid Resistance Tester). Thí nghiệm nhằm xác định sức kháng trượt tương ứng với điều kiện xe chạy trên đường ẩm ướt với tốc độ 50 Km/ h.

3.3. Đánh giá năng lực chống trơn trượt của mặt đường 2.3. Chỉ số sức kháng trượt quốc tế IFI (Intemational Friction Index). IFI là thước đo chuẩn trong kiểm tra đánh giá chất lượng sức kháng trượt mặt đuờng. IFI là hệ số tổng hợp liên quan đến cấu trúc nhám thô mặt đường, sức kháng trượt mặt đường và tốc độ thí nghiệm. IFI cho phép điều chỉnh việc đo sức kháng trượt bằng các thiết bị khác nhau về cùng một chỉ số chung. Chỉ số IFI(F60, Sp) bao gồm 2 thành phần: + F60: Hệ số ma sát- Friction Number là giá trị sức kháng trượt của bánh xe hãm cứng tại tốc độ 60 km/h.

F60 = A + B ×FRS×e + C×TX

S 60− PS

+ Sp: được tính toán từ chiều sâu cấu tạo nhám vĩ mô trung bình mặt đường: Sp (km/h) = a + b ×TX Việc đánh giá chất lượng mặt đường thông qua chỉ số IFI như sau: + Tương ứng với mỗi cấp đường sẽ có giá trị sức kháng trượt yêu cầu và giá trị tốc độ xe chạy khai thác cụ thể , hay nói một cách khác, có giá trị F60* và Sp* yêu cầu, tức là chỉ số IFI* (F60*, Sp*) yêu cầu. + Tiến hành đo xác định giá trị IFI (F60, Sp) thực tế của đoạn đường. So sánh IFI (F60, Sp) thực tế và IFI* (F60*, Sp*) yêu cầu để đánh giá khả năng hiện có của đường về IFI và đề ra các giải pháp khắc phục nếu không đủ.

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

иnh gi¸ n¨ng lùc chÞu t¶i

Ph¸ ho¹i kÕt cÊu

Kh«ng ph¸ ho¹i kÕt cÊu

TruyÒn t¶i träng tÜnh

TruyÒn t¶i träng ®éng

ThiÕt bÞ FWD

CÇn Benkenman

TÊm Ðp cøng

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

Œ  Dïng cÇn Benkenman theo TCVN 8866-2011 :

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

1.1. Công tác chuẩn bị: - Điểm đo. - Chuẩn bị cần đo võng. - Chuẩn bị xe đo.

1.2. Đo độ võng mặt đường dọc tuyến:

- Cho xe đo tiến vào vị trí đo võng; lắp đặt cần; - Độ võng ổn định ghi lấy trị số đọc ban đầu ở chuyển vị kế n0. - Cho xe đo chạy lên phía trước đến khi trục sau của xe đo cách

điểm đo ít nhất 5m; khi độ võng ổn định, ghi lấy trị số đọc cuối ở chuyển vị kế nS.

- Độ võng đàn hồi của mặt đường tại điểm đo: Li = n0 - ns

Phải ghi rõ lý trình điểm đo, điều kiện gây ẩm, tình trạng mặt

đường tại điểm đo. Không đo tại các điểm quá xấu. Không nên đo võng vào khoảng thời gian nhiệt độ mặt đường lớn hơn 400C.

Đo nhiệt độ của mặt đường: khoảng 1 giờ một lần trong suốt thời

gian đo võng dọc tuyến. Việc đo nhiệt độ mặt đường chỉ yêu cầu thực hiện đối với đường có lớp mặt phủ nhựa chiều dầy ≥ 5cm.

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

1.3. Xử lý kết quả đo độ võng: Đé võng tính toán tܻ vị trớ thử nghiệm thứ i:

L i

TT = Kq. Km .Kt . Li Li - Độ võng đàn hồi của mặt đường đo được tại vị trí thứ i, mm. Kq - Hệ số hiệu chỉnh tải trọng kết quả đo theo các thông số trục sau xe đo võng về kết quả của trục sau xe ôtô tiêu chuẩn. Km - Hệ số hiệu chỉnh độ võng đàn hồi về mùa bất lợi nhất trong năm. KT - Hệ số hiệu chỉnh độ võng đàn hồi ở nhiệt độ đo về độ võng ở nhiệt độ tt.

1.4. Xác định độ võng đàn hồi đặc trưng và môđun đàn hồi đặc trưng cho mỗi đoạn đường

thí nghiệm:

Trị số độ võng đàn hồi đặc trưng của từng đoạn đường thử nghiệm:

L˜T = LTB + K.δ

LTB - Độ võng đàn hồi trung bình của đoạn thử nghiệm, mm. δ - Độ lệch bình phương trung bình của đoạn thử nghiệm. K - Hệ số xác suất bảo đảm, lấy tùy thuộc vào cấp hạng đường.

Trị số môđun đàn hồi đặc trưng của từng đoạn đường thử nghiệm:

. Dp

2 µ−

)

E

71,0

=

đh

( 1. L đt

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

* Dùng tấm ép cứng theo TCVN 8861-2011: Xem TC

  Thí nghiệm FWD (22TCN 335-06) : 2.1. Nội dung thí nghiệm: Một khối tải trọng (Q) rơi từ độ cao (H) xuống một tấm ép (D), thông qua bộ phận giảm chấn gây ra một xung lực xác định tác dụng lên mặt đường. Biến dạng (độ võng) của mặt đường ở tâm tấm ép và ở các vị trí cách tấm ép một khoảng quy định sẽ được các đầu cảm biến đo võng ghi lại. Các số liệu đo được như: xung lực tác dụng lên mặt đường, áp lực tác dụng lên mặt đường, độ võng mặt đường xác định được cường độ kết cấu mặt đường. Thiết bị FWD được lắp đặt trên một chiếc moóc và được một xe ô tô tải nhẹ kéo đi trong quá trình di chuyến và đo đạc. Việc điều khiển quá trình đo và thu thập số liệu được tự động thông qua phần mềm chuyên dụng.

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

2.2. Các bộ phận chính của thiết bị đo: 2.2.1. Bộ phận tạo xung lực: Khối tải Q, H. Thời gian tác dụng của xung lực lên mặt đường (0,02 - 0,06 giây).

+

=

2.2.2. Tấm ép: Tấm ép truyền tác dụng của tải trọng lên mặt đường có đường kính 30cm. Tấm ép chế tạo bằng hợp kim, mặt đáy tấm ép có dán một lớp cao su mỏng. Giữa tâm của tấm ép có lỗ rỗng để đặt cảm biến. 2.2.3. Các cảm biến đo võng: Số lượng đầu đo võng thông thường là 7 đầu đo, tối thiểu là 5 đầu đo . Có một đầu đo đặt tại tâm tấm ép, các đầu đo khác cách tâm một khoảng theo thứ tự là: 30, 60, 90, 120, 150, 180 mm ...). Khi tiến hành đo độ võng để xác định mô đun đàn hồi của đất nền đường, khoảng cách r từ chiếc cảm biến đo võng kề chiếc cảm biến đo võng cuối cùng đến tâm tấm ép phải thoả mãn điền kiện sau: r ≥ 0,7ae a Khoảng cách r này theo kinh nghiệm, lấy từ 0,9m đến 1,2 m. e

E P M r

⎛ ⎜ 3 D ⎜ ⎝

⎡ 2 ⎢ a ⎢ ⎣

2 ⎤ ⎞ ⎟ ⎥ ⎟ ⎥ ⎠ ⎦

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đườn

2.2.4. Cảm biến đo lực: Độ lớn của xung lực phụ thuộc không những vào trọng lượng quả rơi, độ cao rơi, mà còn còn phụ thuộc vào các yếu tố khác (ma sát giữa quả nặng với thanh dẫn hướng, khả năng tiếp xúc giữa tấm ép và mặt đường...). Bộ phận cảm biến đo lực (load-cell) có khả năng đo được giá trị xung lực lớn nhất tác dụng lên mặt đường tại mỗi lần khối tải trọng rơi.

2.2.5. Hệ thống ghi, lưu tr€ vƒấxử lý số liệu: Các dữ liệu như độ lớn tải trọng (xung lực) tác dụng, áp lực tác dụng lên mặt đường, trị số độ võng của mặt đường đo được ...vv, được phần mềm chuyên dụng ghi lại vào máy tính. Các thông tin hỗ trợ khác như nhiệt độ không khí, nhiệt độ mặt đường, khoảng cách giữa các vị trí đo, lý trình vị trí đo được lưu lại bằng phần mềm hoặc ghi lại vào sổ tay.

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

2.3. Công tác chuẩn bị: 2.3.1. Về thiết bị đo: Thiết bị đo động FWD: theo hướng dẫn sử dụng kèm theo. Các dụng cụ thí nghiệm khác: nhiệt kế, nước hoặc glycerin, búa, đục. Các dụng cụ đảm bảo ATGT: cờ hiệu, biển báo, đèn nhấp nháy. 2.3.2. Điểm đo: Mật độ điểm đo: Chia thành các đoạn đồng nhất: Đo đoạn đại diện (500-1000m): đo 20 điểm. Nếu không chia được các đoạn đồng nhất:

- Đối với dự án lập báo cáo đầu tư và quản lý khai thác đường

ôtô: mật độ đo từ 5 - 10 điểm đo/1 km.

- Đối với dự án đầu tư (thiết kế cơ sở và thiết kế kỹ thuật): đo rải

đều trên toàn tuyến với mật độ 20 điểm đo/1km. Chọn vị trí các điểm đo: các điểm đo võng thường được bố trí ở vệt bánh xe phía ngoài (cách mép mđ 0,6 - 1,2 mét). Với đường nhiều làn xe,

phải đo võng của làn yếu nhất.

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

+ Kiểm tra lại hệ thống thiết bị thí nghiệm; + Xem xét tình trạng tiếp xúc giữa tấm ép, các đầu đo võng với mđ; + Di chuyển thiết bị đến vị trí mới cách vị trí cũ 1~2m và đo lại.

2.4. Đo độ võng dọc tuyến đường: Kéo thiết bị FWD đến vị trí cần đo độ võng. Lắp đặt thiết bị. Đo độ võng: - Bước 1: đưa khối tải trọng lên độ cao quy định và thả khối tải trọng rơi đập vào tấm ép để truyền một xung lực xuống mặt đường. Đầu cảm biến đo lực, cảm biến đo võng sẽ xác định xung lực, độ võng của mặt đường. Cần chú ý điều chỉnh độ cao rơi hoặc trọng lượng quả nặng để xung lực tác dụng xuống mặt đường là 40kN. - Bước 2: lặp lại B.1. So sánh kết quả đo võng ở vị trí tâm tấm ép giữa 2 lần đo. Nếu hai kết quả đo võng khác nhau dưới 5% th?~ kết thúc đo. Sử dụng kết quả đo ở lần 2 làm cơ sở tính toán. - Bước 3: nếu B.2 không thoả mãn th?~ phải lặp lại B.1 cho đến khi độ võng của 2 lần đo liên tiếp không khác nhau quá 5%. Sử dụng kq đo lần cuối. - Bước 4: nếu việc đo lặp như bước 1 đến lần thứ 5 mà vẫn không đạt th?~ cần thực hiện các công tác như sau:

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

M

=

ri

4,2 P rd . ri

n

(

M

)

ri

∑ = 1

r

M

n

2.5. Xử lý kết quả đo võng: 2.5.1. Xác định Môdun đàn hồi của nền đường: Mô đun đàn hồi của nền đường tại 1 vị trí đo: (MPa) - P: là tải trọng tác dụng (xung lực), KN ; - r: là khoảng cách từ điểm đo độ võng đến tâm tấm ép truyền tải trọng cm; - dr: là độ võng của mặt đường (không điều chỉnh độ về nhiệt độ tính toán của mặt đường) tại điểm cách tâm tấm ép một khoảng là r , cm. Mô đun đàn hồi đặc trưng của nền đường:

(MPa) - Mri:là mô đun đàn hồi của đất nền tại vị trí thử nghiệm thứ i, Mpa; - n: số điểm đo trên mỗi đoạn đường đồng nhất hoặc trên đoạn đường thí nghiệm Mô đun đàn hồi hữu hiệu của nền đường dùng trong thiết kế:

Mr tkế = 0,33. Mr (MPa)

- Mr: là mô đun đàn hồi đặc trưng của nền đường MPa.

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường 2.5.2. Xác định mô đun đàn hồi hữu hiệu Ep của kết cấu mặt đường: v  Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu mặt đường tại 1 vị trí đo:

1

−

2

1

+

D a

1

⎛ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

d

.5,1

=

+

0

2

E

pi

E

3

M

1

+

r

D a

p M

r

⎛ ⎜ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

⎡ 1 ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎧ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ap .. ⎨ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩

⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ; ⎬ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎭

d0:là độ võng ở tâm của tấm ép truyền tải trọng (đã được điều chỉnh về nhiệt độ chuẩn tính toán của mặt đường nhựa ở 30oC ), cm. p: là áp lực truyền qua tấm ép, MPa; Epi: là mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu mặt đường tại vị trí đo, MPa; Mr: là mđđh của lớp đất nền đường, MPa.

n

)

E

= 1

P

pi∑ ( E n

v  Mô đun đàn hồi hữu hiệu đặc trưng của kết cấu mặt đường:

Epi: là mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu mặt đường tại vị trí thứ i, Mpa; n: là số điểm đo trên mỗi đoạn đường.

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

Thiết bị FWD được một ô tô kéo đi khi di chuyển và đo đạc

Bộ phận tạo xung lực: Khối tải trọng + Thanh dẫn + Bộ phận giảm chấn

  Thí nghiệm FWD:

3.4. Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường

Các đầu cảm biến đo độ võng

Tấm ép truyền tải trọng tác dụng xuống mặt đường

  Thí nghiệm FWD:

3.5 Hệ thống quản lý mặt đường

Œ  Quản lý mặt đường và hệ thống quản lý mặt đường: 1.1. Quản lý mặt đường: theo nghĩa rộng đã bao gồm cả các hoạt động có liên quan đến việc tạo ra và duy trì mặt đường. Các hoạt động này bao gồm các công việc quy hoạch, thiết kế, thi công, duy tu bảo dưỡng, quan sát đánh giá tình trạng đường và nghiên cứu. Nội dung chủ yếu và quan hệ giữa các bộ phận này được biểu diễn:

3.5 Hệ thống quản lý mặt đường 1.2. Hệ thống quản lý mặt đường như trên nhằm tạo ra công cụ và phương pháp để trợ giúp cho các cán bộ có trách nhiệm trong các cơ quan quản lý, giúp họ tìm được phương án tốt nhất về chi phí – hiệu quả để tạo ra và duy tr~ R-ợc mặt đường có đủ mức phục vụ trong một thời kỳ nhất định. Tác dụng của hệ thống quản lý mặt đường là ở chỗ: Cải thiện được hiệu quả của các quyết định, đồng thời tạo ra tác dụng trở lại bảo đảm cho các quyết định đó đạt được sự nhất trí cao.   Phân cấp hệ thống quản lý mặt đường: phân làm 2 cấp: Cấp mạng lưới và cấp hạng mục. 2.1. Cấp mạng lưới: Hệ thống quản lý cấp mạng lưới thường bao gồm một khu vực, như mạng lưới đường trong một tỉnh, một thành phố v.v... hoặc một loạt nhiều hạng mục công trình. Nhiệm vụ chủ yếu của nó là cung cấp các cách giải quyết cho các cơ quan quản lý khi đưa ra các quyết định hành chính và các quyết định then chốt, quan trọng. Nhiệm vụ này gồm có: Quy hoạch lưới đường. Bố trí kế hoạch. Dự toán. Phân phối vật tư, tiền vốn

3.5 Hệ thống quản lý mặt đường 2.2. Cấp hạng mục: Hệ thống quản lý mặt đường cấp hạng mục có mục tiêu là một hạng mục công trình. Nhiệm vụ chủ yếu của nó là đưa ra các cách giải quyết khi các cơ quan quản lý cần phải có các quyết định kỹ thuật đối với một công trình nào đó nhằm chọn phương án tối ưu về chi phí hiệu quả.

3.5 Hệ thống quản lý mặt đường Ž  Cơ cấu và các bộ phận hợp thành của hệ thống quản lý mđ: Một hệ thống quản lý mặt đường hoàn chỉnh cần có 3 hệ thống con hợp thành 3.1. Hệ thống quản lý số liệu: Hệ thống quản lý mặt đường cần phải được lập ra trên cơ sở có rất nhiều thông tin, tức là cần phải lấy hệ thống số liệu làm chỗ dựa mới có thể đảm bảo cho các đối sách do hệ thống đề xuất có tính khách quan. Hệ thống quản lý số liệu thường bao gồm 4 loại thông tin sau: Số liệu về thiết kế và thi công: số liệu về giao thông, cấp hạng đường, số liệu về các kích thước hình học, về chiều dày kết cấu mặt đường, vật liệu đã dùng và các kết quả thí nghiệm về tính chất của chúng, tính chất đất nền đường và các kết quả thí nghiệm v.v... Số liệu về duy tu, sửa chữa và cải tạo: công tác duy tu sửa chữa và cải tạo đã tiến hành, ngày tháng năm thực hiện và chi phí thực hiện v.v... Số liệu về tính năng sử dụng chủ yếu: Chất lượng chạy xe (độ bằng phẳng hay chỉ số năng lực phục vụ); Tình hình hư hỏng mặt đường; Năng lực chịu tải của kết cấu mặt đường và số liệu về an toàn. Các số liệu này có được nhờ thu thập định kỳ. Các số liệu khác: môi trường (mưa, nhiệt độ, đóng băng), về đơn giá vật liệu v.v..

3.5 Hệ thống quản lý mặt đường

3.2. Hệ thống quản lý cấp mạng lưới: do các bộ phận sau hợp thành. Đánh giá tình trạng đường. Mô hình dự tính tính năng sử dụng. Các tiêu chuẩn về tính năng sử dụng và các đối sách sửa chữa, cải tạo. Mô hình các chi phí. Thứ tự ưu tiên hoặc tối ưu hóa.

3.3. Hệ thống quản lý cấp hạng mục: Các bộ phận hợp thành hệ thống quản lý cấp hạng mục về cơ bản giống như hệ thống quản lý cấp mạng lưới. Do nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống quản lý cấp hạng mục là nhằm cung cấp những phương án cải tạo tối ưu về chi phí – hiệu quả trong thời kỳ phân tích đã cho đối với các hạng mục công trình đã được hệ thống quản lý cấp mạng lưới xác định, nên nó cần phải thu thập được các số liệu tỷ mỷ hơn và kết hợp chặt chẽ hơn với tình hình tại địa phương, đồng thời càng cần phải tiến hành phân tích các kết cấu và năng lực phục vụ một cách cụ thể hơn.

3.5 Hệ thống quản lý mặt đường

  Lợi ích của việc lập hệ thống quản lýý mặt đường: Có thể dùng các số liệu khách quan thu thập được nhờ hệ thống quan trắc đánh giá để thuyết minh rõ hiện trạng đường. Có thể dùng mô hình dự báo tính năng sử dụng với độ tin cậy nhất định để dự đoán hiệu quả của các giải pháp sửa chữa và cải tạo áp dụng. Có thể dựa vào các số liệu khách quan không mang tính chủ quan để làm căn cứ xin vốn đầu tư, đồng thời có thể luận chứng ảnh hưởng của các mức đầu tư khác nhau đối với mức độ phục vụ của lưới đường và tình trạng đường. Có thể cung cấp các phương án tối ưu về chi phí hiệu quả nhằm phân phối vốn và vật tư một cách hợp lýý và có hiệu quả. Có thể đánh giá các phương án thiết kế một cách hợp lýý, chọn phương án tối ưu về chi phí hiệu quả. Có thể dùng các số liệu do hệ thống quan trắc đánh giá thu thập được để khảo sát và đánh giá các phương pháp thiết kế, thi công, sửa chữa; đồng thời dùng chúng làm căn cứ để sửa đổi, soạn thảo quy phạm.

Về đầu Chương