Báo cáo khoa học: "các phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

115
lượt xem 30
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Công ty thiết kế & t- vấn XDCT hàng không (ADCC) Tóm tắt: Bài báo giới thiệu các ph-ơng pháp thiết kế mặt đ-ờng mềm sân bay đ-ợc nhiều quốc gia áp dụng để thiết kế kết cấu mặt đ-ờng mềm cho các sân bay. Đồng thời kiến nghị ph-ơng pháp thiết kế kết cấu mặt đ-ờng mềm sân bay trong giai đoạn Việt Nam ch-a ban hành quy trình thiết kế mặt đ-ờng mềm sân bay.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "các phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay"

c¸c ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm s©n bay PGS. TS ph¹m huy khang Bé m«n §−êng «t« - S©n bay Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i ThS. NguyÔn §×nh Chung C«ng ty thiÕt kÕ & t− vÊn XDCT hμng kh«ng (ADCC) Tãm t¾t: Bμi b¸o giíi thiÖu c¸c ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm s©n bay ®−îc nhiÒu quèc gia ¸p dông ®Ó thiÕt kÕ kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm cho c¸c s©n bay. §ång thêi kiÕn nghÞ ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm s©n bay trong giai ®o¹n ViÖt Nam ch−a ban hμnh quy tr×nh thiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm s©n bay. Summary: The article introduces Methods to design the Airport flexible Pavement, Nations use to design flexible Pavements at the Airport. This article also proposes the method that is applied to design flexible Pavements at the Airport. At time, Viet Nam hasn’t issued the Airport flexible Pavement - Design Criteria. I. §Æt vÊn ®Ò KÕt cÊu mÆt ®−êng trong ®å ¸n quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ s©n bay lµ v« cïng quan träng, ¶nh CT 2 h−ëng lín ®Õn gi¸ thµnh x©y dùng vµ chÊt l−îng khai th¸c sau nµy cña s©n bay, chØ mét khu vùc diÖn tÝch nhá kÕt cÊu mÆt ®−êng khu bay (®−êng cÊt h¹ c¸nh, ®−êng l¨n, s©n ®ç m¸y bay) bÞ h− háng cã thÓ uy hiÕp an toµn c¸c ho¹t ®éng cña m¸y bay, dÉn ®Õn ph¶i ®ãng cöa s©n bay. KÕt cÊu mÆt ®−êng ®−îc thiÕt kÕ ph¶i phï hîp víi viÖc c¶i t¹o, n©ng cÊp trong t−¬ng lai khi tÇn suÊt ho¹t ®éng cña m¸y bay t¨ng lªn. HiÖn nay cã 2 nhãm ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm ®−îc ¸p dông réng r·i ë nhiÒu n−íc ph¸t triÓn nh− sau II. Néi dung 1. Ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm thiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm s©n bay 1.1. Ph−¬ng ph¸p cña FAA (Federal Aviation Administration - Mü) Ph−¬ng ph¸p nµy yªu cÇu x¸c ®Þnh chÝnh x¸c ®iÒu kiÖn nÒn mãng cña mÆt ®−êng, kh¶o s¸t sù ph©n bè vµ c¸c ®Æc tr−ng vËt lý cña ®Êt nÒn, vÏ mÆt c¾t ®Þa chÊt vµ cao ®é mùc n−íc ngÇm d−íi mÆt ®−êng. C¸c sè liÖu ®Çu vµo thiÕt kÕ: - CBR cña nÒn ®Êt;
- CBR cña líp mãng d−íi; - CÊu t¹o hÖ cµng b¸nh vµ träng l−îng m¸y bay thiÕt kÕ; - Sè lÇn cÊt h¹ c¸nh hµng n¨m cña m¸y bay thiÕt kÕ. Khi sè lÇn cÊt h¹ c¸nh lín h¬n 25.000 lÇn/n¨m th× tæng chiÒu dµy cña kÕt cÊu mÆt ®−êng ph¶i t¨ng lªn, gi¸ trÞ gia t¨ng chiÒu dµy mÆt ®−êng lÊy theo b¶ng 1 vµ chiÒu dµy líp mÆt bªt«ng asphalt ph¶i t¨ng thªm 1 in (2,5 cm) B¶ng 1. X¸c ®Þnh hÖ sè ®iÒu chØnh chiÒu dμy kÕt cÊu Sè lÇn cÊt h¹ c¸nh/n¨m 50.000 100.000 150.000 200.000 HÖ sè t¨ng chiÒu dµy (%) 104 106 110 112 ChiÒu dµy cña kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm s©n bay ®−îc x¸c ®Þnh tõ c¸c to¸n ®å lÆp s½n cho c¸c lo¹i m¸y bay. ChiÒu dµy x¸c ®Þnh theo c¸c to¸n ®å dïng cho khu vùc nguy hiÓm vµ cã líp bÒ mÆt lµ bªt«ng asphalt trén nãng, d¶i nãng ®−îc ghi trªn to¸n ®å. NÕu tÝnh ë khu vùc kh«ng nguy hiÓm th× chiÒu dÇy líp mãng trªn vµ d−íi lÊy b»ng 0,9 cña vïng nguy hiÓm. Víi c¸c vïng kh«ng nguy hiÓm ë s¸t mÐp mÆt ®−êng th× lÊy b»ng 0,7 vïng nguy hiÓm. C¸c b−íc thiÕt kÕ chiÒu dμy mÆt ®−êng mÒm theo FAA 1. C¨n cø vµo sè liÖu dù b¸o c¸c lo¹i m¸y bay khai th¸c trong thêi gian phôc vô cña mÆt CT 2 ®−êng, x¸c ®Þnh m¸y bay thiÕt kÕ (lµ lo¹i m¸y bay cã t¶i träng lín nhÊt ®−îc phÐp cÊt h¹ c¸nh). Sö dông c«ng thøc FAA-1 ®Ó tÝnh sè lÇn cÊt h¹ c¸nh hµng n¨m cña mét lo¹i m¸y bay nµo quy ®æi vÒ m¸y bay thiÕt kÕ : 1/ 2 ⎛W ⎞ LogR 1 = LogR 2 × ⎜ 2 ⎟ (FAA-1) ⎜W ⎟ ⎝1 ⎠ trong ®ã: R1 - sè lÇn cÊt c¸nh h¹ cña m¸y bay thiÕt kÕ; R2 - sè lÇn cÊt c¸nh cña m¸y bay cÇn quy ®æi vÒ m¸y bay thiÕt kÕ; W1 - t¶i träng cña m¸y bay thiÕt kÕ (lb; kg); W2 - t¶i träng cña m¸y bay cÇn quy ®æi (lb, kg). 2. C¨n cø vµo träng l−îng cña m¸y bay thiÕt kÕ, sè lÇn cÊt h¹ c¸nh ®· quy ®æi vÒ t¶i träng thiÕt kÕ, trÞ sè CBR cña nÒn ®Êt. Tra to¸n ®å ®−îc lËp s½n cho lo¹i m¸y bay thiÕt kÕ x¸c ®Þnh ®−îc tæng chiÒu dµy cña mÆt ®−êng víi chiÒu dµy líp bªt«ng asphalt ®−îc ghi ë phÝa d−íi cho vïng nguy hiÓm vµ kh«ng nguy hiÓm. Khi tÝnh to¸n chiÒu dµy líp mãng, kiÓm tra theo to¸n ®å 4- 45 [5] vµ b¶ng 3.3 chiÒu dµy tèi thiÓu cña líp mãng [3] , so s¸nh chän gi¸ trÞ lín h¬n.
1.2. Ph−¬ng ph¸p cña Anh Ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm s©n bay cña Anh lµ ph−¬ng ph¸p cña Côc m«i tr−êng V−¬ng quèc Anh. C¸c tham sè thiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm gåm cã chÊt l−îng cña vËt liÖu mÆt ®−êng, c−êng ®é nÒn ®−êng, ACN thiÕt kÕ, tÇn suÊt vËn chuyÓn, ... - VËt liÖu mÆt ®−êng: Do nÒn ®−êng ë Anh th−êng cã ®é Èm cao nªn líp mãng trªn cña kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm s©n bay ph¶i lµm b»ng vËt liÖu gia cè xim¨ng hoÆc bitum, v× líp mãng kh«ng gia cè th−êng kh«ng ®¶m b¶o chÊt l−îng trong khai th¸c còng nh− trong thi c«ng. VËt liÖu th−êng dông lµm líp mãng trªn lµ bªt«ng nghÌo hoÆc ®¸ d¨m trén nhùa chÆt. ChiÒu dµy cña líp nhùa bitum, kÓ c¶ líp mÆt r¶i trªn líp bªt«ng nghÌo kh«ng ®−îc nhá h¬n 1/3 tæng chiÒu dµy cña c¸c líp mÆt ®−êng gia cè chÊt liªn kÕt. ChiÒu dµy tèi thiÓu tÇng mÆt cña kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm cã líp mãng trªn gia cè lµ 100 mm (trong ®ã líp mÆt trªn th−êng lµ 40 mm). - C−êng ®é nÒn ®−êng: Víi kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm cã líp mãng gia cè thiÕt kÕ tiªu chuÈn, trÞ sè CBR lín nhÊt lµ CBRMAX = 20%. - ACN(*) thiÕt kÕ: lµ ACN cña m¸y bay thiÕt kÕ, th−êng lµ m¸y bay cã ACN cao nhÊt trªn nÒn ®Êt thùc tÕ. CT 2 - TÇn suÊt vËn chuyÓn; C¸c nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn tÇn suÊt vËn chuyÓn: Tuæi thä thiÕt kÕ (víi mÆt ®−êng mÒm th−êng lÊy 20 n¨m); S¬ ®å vËn chuyÓn vµ sè lÇn ®i l¹i; HÖ sè trïng phôc; ViÖc ph©n tÝch l−îng vËn chuyÓn hçn hîp. TÇn suÊt vËn chuyÓn ®−îc ph©n cÊp nh− sau: ThÊp: 10.000 lÇn trïng phôc; Trung b×nh: 100.000 lÇn trïng phôc; Cao: 250.000 lÇn trïng phôc. Víi tÇn suÊt vËn chuyÓn cao th× ph¶i t¨ng chiÒu dµy cña líp mãng trªn b»ng vËt liÖu gia cè, b¶o ®¶m tæng chiÒu dµy cña kÕt cÊu mÆt ®−êng chØ lín h¬n 8% so víi chiÒu dµy thiÕt kÕ cho tÇn suÊt vËn chuyÓn trung b×nh. - HÖ sè trïng phôc: Sè lÇn ®i l¹i cña m¸y bay HÖ sè trïng phôc = --------------------------------- Sè lÇn trïng phôc
Trong ®ã: sè lÇn trïng phôc lµ sè lÇn mµ mét ®iÓm trªn mÆt ®−êng chÞu t¸c dông cña øng suÊt lín nhÊt øng víi sè lÇn ®i qua cña m¸y bay. HÖ sè trïng phôc phô thuéc vµo: Sè b¸nh vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c b¸nh trªn cµng chÝnh cña m¸y bay; ChiÒu réng vÖt b¸nh; Sù ph©n bè ngang cña quü ®¹o b¸nh m¸y bay so víi tim ®−êng hoÆc v¹ch s¬n dÉn ®−êng. HÖ sè trïng phôc cña c¸c lo¹i cµng b¸nh chÝnh ®−îc giíi thiÖu ë b¶ng 2: B¶ng 2. X¸c ®Þnh hÖ sè trïng phôc cña t¶i träng KiÓu cμng b¸nh chÝnh HÖ sè trïng phôc B¸nh ®¬n 4 - 12 (phô thuéc vµo ¸p suÊt b¬m b¸nh vµ sè ACN) B¸nh ®«i 3,2 B¸nh bèn 1,6 - Ph©n tÝch l−îng vËn chuyÓn hçn hîp ®Ó x¸c ®Þnh tæng sè lÇn trïng phôc t−¬ng ®−¬ng theo ACN thiÕt kÕ. - ThiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm: x¸c ®Þnh CBR cña nÒn ®−êng; x¸c ®Þnh ACN thiÕt kÕ; x¸c ®Þnh tÇn suÊt vËn chuyÓn. CT 2 TÝnh chiÒu dµy mÆt ®−êng theo to¸n ®å thiÕt kÕ cña Côc M«i tr−êng V−¬ng quèc Anh sau khi ®· biÕt c¸c sè liÖu trªn (h×nh 3.24 [3] ). 1.3. Ph−¬ng ph¸p dïng c«ng thøc kinh nghiÖm ⎛ 1⎞ 1 T = (8.71log R + 5.43) ⎜ − ⎟P ⎝ 8.1CBR 450S ⎠ trong ®ã: T - tæng chiÒu dµy cña kÕt cÊu mÆt ®−êng trªn nÒn ®Êt, cm; R - sè lÇn t¸c dông cña t¶i träng b¸nh ®¬n t−¬ng ®−¬ng; S - ¸p lùc b¬m b¸nh, MPa; P - t¶i träng cµng b¸nh ®¬n t−¬ng ®−¬ng, kg. 2. Ph−¬ng ph¸p lý thuyÕt (Tiªu chuÈn SNIP2.05.08.85) cña Liªn X« KÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm s©n bay ®−îc tÝnh to¸n theo tiªu chuÈn ®é vâng t−¬ng ®èi giíi h¹n vµ ®iÒu kiÖn chÞu kÐo uèn cña líp mÆt bªt«ng asphalt. 2.1. §é vâng t−¬ng ®èi giíi h¹n Khi tÝnh mÆt ®−êng mÒm s©n bay theo ®é vâng t−¬ng ®èi giíi h¹n, toµn bé kÕt cÊu ph¶i tháa m·n tiªu chuÈn: λ d ≤ γ c .λ u (1)
trong ®ã: λd - ®é vâng t−¬ng ®èi tÝnh to¸n cña mÆt ®−êng do t¶i träng g©y ra, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (2); γc - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc lÊy theo nhãm cña c¸c ®o¹n trªn mÆt ®−êng s©n bay; A-1; B vµ C - 1,05; D - 1,1 (xem h×nh 2); λu - ®é vâng t−¬ng ®èi giíi h¹n cña mÆt ®−êng x¸c ®Þnh theo môc 2.3. NÕu qua tÝnh to¸n t×m ®−îc tæng chiÒu dµy cña kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm lín h¬n 50 cm, m«®un ®µn håi cña ®Êt dÝnh b»ng vµ nhá h¬n 24 MPa (240 kG/cm2) th× ph¶i t¨ng thªm 5% khi chiÒu dµy kÕt cÊu tõ 51 ®Õn 75 cm; t¨ng thªm 10% khi chiÒu dµy tõ 70cm ®Õn 100cm, t¨ng 15% khi chiÒu dµy tõ 101 ®Õn 125 cm, vµ t¨ng 20% khi chiÒu dµy trªn 125 cm. S¬ ®å 1 S ¬ ®å 2 CT 2 H×nh 2. S¬ ®å c¸c nhãm khu vùc mÆt ®−êng) - S¬ ®å 1 - C¸c s©n bay mμ m¸y bay l¨n b¸nh trªn ®−êng l¨n chÝnh; - S¬ ®å 2 - C¸c s©n bay mμ viÖc l¨n b¸nh tiÕn hμnh trªn ®−êng cÊt h¹ c¸nh. A - ®−êng l¨n chÝnh; c¸c ®o¹n cuèi cña ®−êng cÊt h¹ c¸nh (®−êng b¨ng); phÇn gi÷a theo chiÒu réng cña ®−êng cÊt h¹ c¸nh mμ m¸y bay tiÕn hμnh l¨n b¸nh. B - c¸c ®o¹n ®−êng cÊt h¹ c¸nh thiÕt kÕ theo s¬ ®å 1, nèi tiÕp víi c¸c ®o¹n cuèi cña nã; c¸c mÐp theo chiÒu réng cña c¸c ®o¹n gi÷a cña ®−êng cÊt h¹ c¸nh thiÕt kÕ theo s¬ ®å 2; c¸c ®−êng l¨n phô vμ ®−êng l¨n nèi; c¸c s©n ®ç; s©n ga vμ c¸c qu¶ng tr−êng t−¬ng tù kh¸c ®Ó ®ç m¸y bay; C - phÇn gi÷a cña ®−êng cÊt h¹ c¸nh thiÕt kÕ theo s¬ ®å 1;
D - c¸c mÐp theo chiÒu réng cña ®o¹n gi÷a ®−êng cÊt h¹ c¸nh thiÕt kÕ theo s¬ ®å 1, trõ c¸c chç nèi víi ®−êng l¨n. 2.2. §é vâng t−¬ng ®èi tÝnh to¸n §é vâng t−¬ng ®èi tÝnh to¸n cña mÆt ®−êng do t¶i träng g©y ra ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 0,9.Pa λd = (2) E ed trong ®ã: Pa - ¸p lùc kh«ng khÝ trong b¸nh m¸y bay, MPa; Eed - m«®un ®µn håi t−¬ng ®−¬ng cña kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm bao gåm c¶ nÒn ®Êt, MPa; Eed = Emt . φk Emt - m«®un ®µn håi trung b×nh, MPa, cña kÕt cÊu nhiÒu líp (bao gåm líp mÆt, líp mãng vµ nÒn ®¾p) gåm n líp trong ph¹m vi chiÒu dµy chÞu nÐn: E1.t 1 + E 2 .t 21 + ... + E n .t n E mt = t tot ψk - hÖ sè x¸c ®Þnh theo to¸n ®å h×nh 7, phô lôc 10 [7] . CT 2 ⎛ E t tot ⎞ ψk = f⎜ ⎜E ; D ⎟ ⎟ ⎝ mt e⎠ trong ®ã: E1, E2 , … En - m«®un ®µn håi cña c¸c líp riªng rÏ, MPa; t1, t2, … tn - chiÒu dµy cña c¸c líp kÕt cÊu, cm; ttot - tæng chiÒu dµy c¸c líp kÕt cÊu, m; E - m«®un ®µn håi cña ®Êt nÒn thiªn nhiªn, MPa; De - ®−êng kÝnh vßng trßn, m, diÖn tÝch vÖt b¸nh t−¬ng ®−¬ng cña t¶i träng b¸nh ®¬n t−¬ng ®−¬ng ®−îc x¸c ®Þnh theo môc 2.5. 2.3. §é vâng giíi h¹n cña mÆt ®−êng §é vâng t−¬ng ®èi giíi h¹n cña mÆt ®−êng λu ®−îc x¸c ®Þnh theo to¸n ®å h×nh 8, phô lôc 10 [7] , phô thuéc vµo lo¹i ®Êt, ¸p lùc b¬m b¸nh vµ sè lÇn t¸c dông trïng phôc quy ®æi Nr cña t¶i träng m¸y bay. 2.4. C−êng ®é cña c¸c líp bªt«ng asphalt C−êng ®é cña c¸c líp bªt«ng asphalt cña mÆt ®−êng mÒm s©n bay ph¶i tháa m·n tiªu chuÈn: σr ≤ γc . Rd (3)
trong ®ã: σr - øng suÊt kÐo uèn lín nhÊt trong líp tÝnh to¸n do t¶i träng tÝnh to¸n g©y ra, MPa: σ r = σ 2 .p a víi γc - hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña bªt«ng asphalt lÊy theo nhãm cña c¸c bé phËn s©n bay nh− sau: A - 1; B vµ C - 1,1, D - 1,2 (xem h×nh 2) Rd - c−êng ®é kÐo uèn tÝnh to¸n cña bªt«ng asphalt, MPa, theo b¶ng 3; σ 2 - øng suÊt kÐo uèn ®¬n vÞ, x¸c ®Þnh theo to¸n ®å 9, phô lôc 10 [7] ; ⎛E ⎞ t σ 2 = f ⎜ ab , ab ⎟ ⎜E D ⎟ ⎝ª ⎠ ei víi: Eab - m«®un ®µn håi trung b×nh cña líp bªt«ng asphalt, MPa, ®−îc tÝnh t−¬ng tù nh− Emt (xem môc 2.2) Ee - m«®un ®µn håi t−¬ng ®−¬ng cña nÒn mãng d−íi líp bªt«ng asphalt, bao gåm c¶ nÒn ®Êt, MPa: Ee = Em . ψk Em - m«®un ®µn håi trung b×nh cña c¸c líp mãng d−íi líp bªt«ng asphalt (kh«ng tÝnh nÒn ®Êt), MPa, x¸c ®Þnh theo môc 2.2 ψk - hÖ sè x¸c ®Þnh theo to¸n ®å h×nh 7, phô lôc 10 [7] , trong ®ã c¸c ®¹i l−îng Emt vµ Ecd CT 2 ®−îc thay b»ng Em vµ Ee. ⎛ E t tot ⎞ ψ k = f⎜ ⎜E , D ⎟ ⎟ ⎝m e⎠ Dei - ®−êng kÝnh vßng trßn vÖt b¸nh t−¬ng ®−¬ng cña t¶i träng b¸nh ®¬n t−¬ng ®−¬ng trªn líp bªt«ng asphalt, ®−îc x¸c ®Þnh theo môc 2.5. 2.5. §−êng kÝnh vßng trßn vÖt b¸nh t−¬ng ®−¬ng cña t¶i träng b¸nh ®¬n t−¬ng ®−¬ng §−êng kÝnh vßng trßn vÖt b¸nh t−¬ng ®−¬ng cña t¶i träng b¸nh ®¬n t−¬ng ®−¬ng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: Fe Dei = 2 (4). πpa Trong ®ã: Fe - t¶i träng b¸nh ®¬n t−¬ng ®−¬ng (kN), thay ®æi t¶i träng cña cµng nhiÒu b¸nh, a ®−îc lÊy b»ng Fd khi t tot ≤ , b»ng Fn khi ttot = 2a1, trong c¸c tr−êng hîp cßn l¹i th× tÝnh theo 2 c«ng thøc:
⎛ ⎞ ⎜ lg n ⎟ k lg 2t tot + lg F ⎟ Fe = anti log⎜ d ⎜ 4ad ⎟ a ⎜ lg ⎟ ⎝ ⎠ a víi: Fd - t¶i träng tÝnh to¸n cña b¸nh m¸y bay (kN); nk - sè b¸nh trªn mét cµng; pa - ¸p lùc b¬m b¸nh, MPa (kG/cm2); Fn - t¶i träng trªn cµng chÝnh (kN); a - kho¶ng c¸ch nhá nhÊt gi÷a c¸c b¸nh gÇn nhau cña cµng chÝnh, (m); Fd a = ar - 2 1,4.πΡa ar, ad - kho¶ng c¸ch t−¬ng øng gi÷a c¸c trôc b¸nh gÇn nhau trong cµng b¸nh vµ kho¶ng c¸ch lín nhÊt gi÷a c¸c b¸nh cña cµng chÝnh (m), lÊy theo h×nh 10 phô lôc 10, phô thuéc vµo s¬ ®å bè trÝ xe trong cµng b¸nh; ttot - tæng chiÒu dµy c¸c líp cña kÕt, m, ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh Fe (ttot lÊy b»ng tæng chiÒu dµy kÕt cÊu khi tÝnh c−êng ®é theo ®é vâng t−¬ng ®èi giíi h¹n, vµ lÊy b»ng tæng chiÒu dµy c¸c líp atfan khi tÝnh c−êng ®é kÐo uèn cña chóng). 2.6. Sè lÇn t¸c dông trïng phôc quy ®æi cña t¶i träng Khi tÝnh c−êng ®é cña mÆt ®−êng chÞu t¸c dông cña t¶i träng nhiÒu lo¹i m¸y bay kh¸c nhau CT 2 th× ph¶i quy ®æi vÒ t¸c dông t−¬ng ®−¬ng cña t¶i träng tÝnh to¸n qua sè lÇn t¸c dông trïng phôc quy ®æi Nr cña t¶i träng. §ång thêi chØ tÝnh víi c¸c m¸y bay cã t¶i träng trªn cµng chÝnh lín h¬n hoÆc b»ng 1/2 trÞ sè t¶i träng trªn cµng chÝnh cña m¸y bay tÝnh to¸n. Gi¸ trÞ Nr ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: nj ∑ Ninak n Nr = (5) n =1 trong ®ã: Ni - sè lÇn cÊt c¸nh trung b×nh ngµy cña m¸y bay thø i ®−îc lÊy ë n¨m cuèi cïng cña thêi kú phôc vô thiÕt kÕ cña mÆt ®−êng, b»ng 10 n¨m víi mÆt ®−êng cÊp cao vµ b»ng 5 n¨m víi mÆt ®−êng lo¹i nhÑ; nj - sè kiÓu m¸y bay, kÓ c¶ m¸y bay tÝnh to¸n; na - sè trôc cña cµng b¸nh tÝnh to¸n; khi tÝnh to¸n c−êng ®é theo ®é vâng t−¬ng ®èi giíi h¹n, lÊy na = 1; D ei p vµ ai kn - hÖ sè quy ®æi t¶i träng, x¸c ®Þnh theo to¸n ®å, phô thuéc vµo tØ sè: D ed pd
Dei, Ded - ®−êng kÝnh vßng trßn vÖt b¸nh t−¬ng ®−¬ng cña m¸y bay thø i vµ cña m¸y bay tÝnh to¸n. TrÞ sè cña Dei vµ Ded x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (4), ph©n biÖt khi tÝnh to¸n c −êng ®é kÐo uèn cña c¸c líp bªt«ng asphalt vµ khi tÝnh c −êng ®é kÕt cÊu theo ®é vâng t−¬ng ®èi giíi h¹n; pai, pd - ¸p lùc b¬m b¸nh cña m¸y bay thø i vµ cña m¸y bay tÝnh to¸n. B¶ng 3. C−êng ®é bªt«ng asphalt trong tÝnh to¸n kÕt cÊu Hçn hîp C−êng ®é kÐo uèn Rd, MPa M«®un ®µn håi Eab, MPa bªt«ng 10 oC 20 oC 30 oC 10 oC 20 oC 30 oC asphalt 15.102 10.102 7.102 Lo¹i I 2.8/2.4 2.4/2.1 2.1/1.8 chÆt 10.102 8.102 5.102 II 2.2/1.9 2.0/1.7 1.7/1.4 9.102 6.102 4.102 III 2.1/1.8 1.9/1.6 1.6/1.3 9.102 6.102 4.102 Lo¹i rçng 1.7/1.4 1.5/1.3 1.3/1.1 Ghi chó: CT 2 §Ó ®æi thμnh kG/cm2, c¸c gi¸ trÞ cña c−êng ®é kÐo uèn vμ m«®un ®μn håi ®−îc nh©n víi 10. Gi¸ trÞ ë tö sè lμ c−êng ®é kÐo uèn cña bªt«ng asphalt øng víi sè lÇn t¸c dông cña t¶i träng b¸nh xe vμ cña trôc b¸nh tÝnh to¸n quy ®æi trung b×nh ngμy ®ªm theo mét vÖt nhá h¬n 50; gi¸ trÞ ghi ë mÉu sè lμ lín h¬n 50. NhiÖt ®é tÝnh to¸n cña bªt«ng asphalt lμ nhiÖt ®é lín nhÊt cña mÆt ®−êng trong thêi kú n¨ng lùc chÞu t¶i cña nÒn ®Êt lμ thÊp nhÊt. 3. VÝ dô tÝnh to¸n kÕt cÊu khu vùc nguy hiÓm cho 2 lo¹i m¸y bay B767-300 vµ B747-400 3.1. Sè liÖu ®Çu vμo - M¸y bay tÝnh to¸n Boeing 767 - 300 ER; sè liÖu tÝnh to¸n cña m¸y bay lÊy theo tµi liÖu [8] ; sè lÇn cÊt h¹ c¸nh 1200 l−ît/1 n¨m; - M¸y bay tÝnh to¸n Boeing 747 - 400; sè liÖu tÝnh to¸n cña m¸y bay lÊy theo tµi liÖu [9] ; sè lÇn cÊt h¹ c¸nh 1200 l−ît/1 n¨m; - Sè liÖu nÒn ®Êt vµ vËt liÖu x©y dùng: CBR nÒn ®Êt 6 %; EnÒn ®Êt = 400 kG/cm2; CBR ®Êt sái ®åi 10%, E®µn håi = 800 kG/cm2; CBR cÊp phèi ®¸ d¨m 100%, E®µn håi = 3000 kG/cm2. 3.2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n * KÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm cho m¸y bay Boeing 767 – 300 ER
- Theo ph−¬ng ph¸p cña FAA: Tæng chiÒu dµy kÕt cÊu tra theo to¸n ®å 7.5.1 [8] lµ 91 cm; CBR thiÕt kÕ líp mãng d−íi 20 %, tra to¸n ®å 7.5.1 [8] chiÒu líp mãng trªn vµ líp mÆt 36cm, tra to¸n ®å 4 - 45 [5] vµ B¶ng 3.3 chiÒu dµy tèi thiÓu cña líp mãng [3] x¸c ®Þnh chiÒu dµy líp mãng d−íi lµ 55 cm (líp cÊp phèi ®¸ d¨m 25 cm; líp ®Êt sái ®åi 30 cm), líp mãng trªn cÊp phèi ®¸ d¨m gia cè xi m¨ng lµ 20 cm. - Theo ph−¬ng ph¸p cña Anh: Tra to¸n ®å 7.10.1 [8] x¸c ®Þnh ACN thiÕt kÕ 52; tÝnh hÖ sè trïng phôc vµ tra to¸n ®å h×nh 3.24 [3] x¸c ®Þnh chiÒu dµy tèi thiÓu líp mÆt bªt«ng asphalt 10cm, líp mãng b»ng liÖu cÊp phèi ®¸ d¨m gia cè xi m¨ng 53 cm. TÝnh ®æi chiÒu dµy líp mãng cÊp phèi ®¸ d¨m gia cè xi m»ng thµnh líp mãng d−íi ®Êt sái ®åi, líp mãng trªn cÊp phèi ®¸ d¨m, líp mãng cÊp phèi ®¸ d¨m gia cè xi m¨ng, bªt«ng asphalt 15 m. HÖ sè quy ®æi theo b¶ng 4-9, b¶ng 4-10 [5] . - Theo c«ng thøc kinh nghiÖm (CTKN): TÝnh theo c«ng thøc môc 1.3, x¸c ®Þnh ®−îc tæng chiÒu dµy kÕt cÊu t−¬ng ®−¬ng víi vËt liÖu lµ ®¸ d¨m 125 cm. TÝnh ®æi vËt liÖu ®¸ d¨m theo hÖ sè quy ®æi theo b¶ng 3-10 [3] , kÕt qu¶ ghi ë b¶ng 4. - TÝnh theo ph−¬ng ph¸p cña Liªn X«: ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc lËp tr×nh trªn m¸y tÝnh, kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®−îc ghi b¶ng 4. B¶ng 4. Tæng hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n theo c¸c ph−¬ng ph¸p CT 2 Ph−¬ng ph¸p tÝnh STT C¸c líp kÕt cÊu FAA Anh CTKN Liªn X« 1 Bªt«ng asphalt (cm) 16 15 17 17 2 Mãng trªn cÊp phèi ®¸ gia cè (cm) 20 20 20 20 3 Mãng d−íi cÊp phèi ®¸ d¨m (cm) 25 24 24 25 4 Mãng d−íi ®Êt sái ®åi (cm) 30 25 30 30 5 Tæng chiÒu dμy kÕt cÊu (cm) 91 84 91 92 - KÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm cho m¸y bay Boeing 747-400: TÝnh to¸n t−¬ng tù nh− trªn kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®−îc ghi b¶ng 5.
B¶ng 5. Tæng hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n theo c¸c ph−¬ng ph¸p Ph−¬ng ph¸p tÝnh STT C¸c líp kÕt cÊu FAA Anh CTKN Liªn X« 1 Bªt«ng asphalt (cm) 20 20 22 23 2 Mãng cÊp phèi ®¸ gia cè (cm) 25 24 24 25 3 Mãng cÊp phèi ®¸ d¨m (cm) 30 30 30 30 4 Mãng ®Êt sái ®åi (cm) 30 30 30 30 5 Tæng chiÒu dµy kÕt cÊu (cm) 105 104 106 108 IV. KÕt luËn vμ kiÕn nghÞ C¸c ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm s©n bay cña FAA, Anh nªu trªn ®Òu dùa trªn c¸c to¸n ®å thùc nghiÖm ®−îc lËp s½n, c¸c ®iÒu kiÖn kiÖn khÝ hËu, ®Þa chÊt thuû v¨n vµ vËt liÖu cña c¸c n−íc rÊt kh¸c biÖt so víi ViÖt Nam. ChÝnh v× vËy, viÖc ¸p dông c¸c ph−¬ng ph¸p nµy vµ thiÕt kÕ mÆt ®−êng mÒm s©n bay trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam lµ kh«ng thuËn lîi vµ kh«ng chÝnh x¸c. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy, tÝnh theo SNIP 2.05.08.85 cña Liªn X« cho chiÒu dµy kÕt cÊu mÆt ®−êng dµy h¬n kho¶ng 5-10% so víi kÕt qu¶ tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm. Cã ®é tin cËy cao h¬n vµ cã thÓ sö dông trong c«ng t¸c thiÕt kÕ cho nhiÒu s©n bay víi c¸c ®iÒu kiÖn CT 2 khÝ hËu, ®Þa chÊt thñy v¨n ®a d¹ng. Ph−¬ng ph¸p nµy ®· ®−îc ¸p dông tÝnh to¸n kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm cho nhiÒu s©n bay nh− S©n bay Vinh (NghÖ An); C¸t Bi (H¶i Phßng); PleiKu (Gia Lai); Bu«n Ma Thuét (§¾c L¾c); Liªn Kh−¬ng (L©m §ång); CÇn Th¬ (Kiªn Giang),… khai th¸c ®−îc nhiÒu lo¹i m¸y bay cña ViÖt Nam vµ thÕ giíi. Tiªu chuÈn SNIP 2.05.08.85 cña Liªn X« ch−a ®Ò cËp ®Õn tÝnh to¸n kÕt cÊu mÆt ®−êng mÒm theo ®iÖu kiÖn c©n b»ng giíi h¹n vÒ tr−ît trong nÒn ®Êt vµ c¸c líp vËt liÖu kÐm dÝnh kÕt. Mét sè chØ tiªu vÒ vËt liÖu sö dông trong c«ng thøc tÝnh to¸n ch−a ®−îc phï hîp víi ®iÒu kiÖn ViÖt Nam (vÝ dô m«®un ®µn håi cña bªt«ng asphalt chÆt lo¹i 1 ë 300C lµ 700 MPa, lín nhÊt ë ViÖt Nam theo 22TCN 211-06 lµ 420 MPa). §©y chÝnh lµ nh÷ng tån t¹i, bÊt cËp cña tiªu chuÈn nµy vµ còng lµ h−íng t×m hiÓu, nghiªn cøu tiÕp theo cña t¸c gi¶. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. PGS.TS. Ph¹m Huy Khang. ''Kh¶o s¸t vµ thiÕt kÕ c¶ng hµng kh«ng s©n bay''. Nhµ xuÊt b¶n x©y dùng 2006. [2]. NguyÔn §øc Khu«ng (1990). "S©n bay vµ C¶ng hµng kh«ng d©n dông" NXB X©y dùng. [3]. NguyÔn Quang Chiªu (2001). "ThiÕt kÕ vµ x©y dùng mÆt ®−êng s©n bay" NXB Gi¸o dôc. [4]. PGS. TS. Vò §×nh Phông (2003). "Quy ho¹ch, thiÕt kÕ vµ kh¶o s¸t s©n bay" NXB X©y dùng. [5]. International Civil Aviation Organization, Aerodrome Design Manual (Doc 9157-AN/901). Part 3. Pavement. Second Edition 1983. [6]. Federal Aviation Administration "Advisory Circular - Airport Design AC No: 150/5070" 14/02/ 1997; [6]. CTPOиTEљHЫE HOPMЫ и пPABилA POCCийCKOй фEДEPAции-AЭРОДРОМЫ CHип 2.05.08 - 1985. [7]. The Boeing Company, 767. Airplane Characteristics for Airpot Planning. February 1989. [8]. The Boeing Company, 747-400. Airplane Characteristics for Airpot Planning. December 2002♦