Báo cáo khoa học: "MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THỰC TẾ THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM SỬ DỤNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ HIỆN HÀNH VÀ GIẢI PHÁP"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

229
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm hiện hành 22TCN - 211 - 06 là tiêu chuẩn được phát triển từ rất lâu trên cơ sở phương pháp thiết kế lý thuyết với giả thiết hệ kết cấu nền mặt đường là hệ nhiều lớp đàn hồi, thể hiện trí tuệ và sự nỗ lực của các nhà khoa học, các chuyên gia ngành đường bộ của Việt Nam. Việc tiếp tục phát triển cập nhật tiêu chuẩn theo hướng phù hợp với điều kiện giao thông một vấn đề cần thiết. ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THỰC TẾ THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM SỬ DỤNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ HIỆN HÀNH VÀ GIẢI PHÁP"

MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THỰC TẾ THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM SỬ DỤNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ HIỆN HÀNH VÀ GIẢI PHÁP TS. TRẦN THỊ KIM ĐĂNG Bộ môn Đường bộ Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải PGS. TS. VŨ ĐỨC CHÍNH Viện Khoa học & CNGTVT Tóm tắt: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm hiện hành 22TCN - 211 - 06 là tiêu chuẩn được phát triển từ rất lâu trên cơ sở phương pháp thiết kế lý thuyết với giả thiết hệ kết cấu nền mặt đường là hệ nhiều lớp đàn hồi, thể hiện trí tuệ và sự nỗ lực của các nhà khoa học, các chuyên gia ngành đường bộ của Việt Nam. Việc tiếp tục phát triển cập nhật tiêu chuẩn theo hướng phù hợp với điều kiện giao thông một vấn đề cần thiết. Summary: The Flexible Pavement Design Vietnamese Standard 22TCN - 211 - 06 has been developed for long time based on elastic methodology assuming the pavement structure as multi- layer of elastic, homogeneous and isotropic. It results from brainpower and effort of Vietnamese scientists and specialists in road and highway construction sector. Continuing researches to improve this standard be suitable to actual traffic conditions are necessary nowadays. dụng cả hai tiêu chuẩn để thiết kế, có đối I. ĐẶT VẤN ĐỀ chứng so sánh. Tuy nhiên, rất khó có thể đưa Công tác thiết kế kết cấu mặt đường mềm ra các giải thích một cách có logic cho việc so ở Việt Nam hiện nay phổ biến sử dụng hai sánh đối chứng về sự lựa chọn này. tiêu chuẩn: tiêu chuẩn 22TCN - 211 - 06 và Tiêu chuẩn 22TCN - 211 - 06 được xây 22TCN - 274 - 01. Tiêu chuẩn 22TCN - 211 - dựng và phát triển từ rất lâu thể hiện trí tuệ và 06 được sử dụng cho hầu hết các dự án đường tâm huyết của các nhà khoa học và các bộ. Tiêu chuẩn 22TCN - 274 - 01 ít được sử chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng đ ường bộ dụng, vì các dự án có vốn đầu tư nước ngoài của Việt Nam, là phương pháp dựa trên cơ sở hay sử dụng trực tiếp hướng dẫn AASHTO, lý thuyết đàn hồi với giả thiết kết cấu nền mặt mặc dù thực chất hai tiêu chuẩn này là một. đường là hệ đàn hồi nhiều lớp đồng nhất và Hiện rất nhiều dự án đường bộ yêu cầu sử đẳng hướng, với thông số đàn hồi của mỗi lớp
là mô đun đàn hồi hệ số Poisson và tác dụng rời rạc, kém kính khi xét đ ến thành phần lực của bánh xe lên mặt đ ường là áp lực tĩnh phân ngang của tải trọng bánh xe; bố trên một vòng tròn có đ ường kính D tương + Hiện tượng nứt phản ánh từ vết nứt mặt đương với diện tích vệt tiếp xúc của bánh xe đường cũ hay từ móng gia cố vô cơ hoặc khe lên mặt đ ường. Qua thời kỳ sử dụng, tiêu nối của móng bê tông nghèo; chuẩn đ ược xây dựng trên cơ sở lý thuyết này + Hư hỏng do biến dạng không hồi phục được sửa đổi để phù hợp với điều kiện khai của mặt đ ường không được xét đến do giả thác đường thực tế và ứng dụng những tiến bộ thiết tính toán của hệ đàn hồi nhiều lớp. khoa học kỹ thuật trong ngành. Việc tiếp tục nghiên cứu để phát triển, hoàn thiện tiêu b. Người thiết kế còn gặp khó khăn trong chuẩn này theo từng bước yêu cầu thay đổi bước thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường và của ngành là nhi ệm vụ của các thế hệ kỹ sư kế quyết định thông số vật liệu đ ể kiểm toán kết tiếp, không chỉ để phục vụ cho thực tế sản cấu áo đ ường, do: xuất của ngành đường bộ, mà còn thể hiện + Việc yêu cầu thí nghiệm xác định các được sự kính trọng với công sức, trí tuệ và chỉ tiêu cơ lý làm thông số tính toán của vật tâm huyết của các giáo sư, các chuyên gia, các liệu trong tiêu chuẩn thiết kế hiện hành xét về thế hệ đi trước đã không ngừng phấn đấu cho khía cạnh kỹ thuật là đúng vì thực tế là một sự phát triển của ngành, của Bộ Giao thông vật liệu cùng “tên gọi” với nguồn gốc hình Vận tải trong sự nghiệp xây dựng và ki ến thiết thành và ở mỏ tại các vị trí địa lý khác nhau, đất nước. sẽ có giá trị khác nhau về chỉ tiêu cơ lý; II. CÁC KHÓ KHĂN TRONG THỰC TẾ + Yêu cầu thí nghiệm xác định các chỉ THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG MỀM SỬ tiêu cơ lý làm thông số tính toán của vật liệu DỤNG TIÊU CHUẨN 22TCN - 211 - 06 trong tiêu chuẩn thi ết kế hiện hành khó được Các khó khăn trong thực tế thiết kế mặt thực hiện do điều kiện về cơ sở thí nghiệm và đường mềm sử dụng tiêu chuẩn 22TCN - 211 kinh phí; - 06 được rà soát và liệt kê như sau: + Yêu cầu này không chỉ khó thực hiện a. Một số hiện tượng hư hỏng kết cấu khá đối với điều kiện hiện nay của các tư vấn mà phổ biến trong thực tế chưa được bao gồm còn có khả năng tạo ra sự “hỗn loạn” trong trong các trạng thái giới hạn kiểm toán kết cấu các thông số tính toán vật liệu vì các sai số mặt đường, như là: khó kiểm soát do thực hiện ở các phòng thí nghiệm khác nhau, người thực hiện thí + Hư hỏng dạng nứt parabol hoặc hiện nghiệm khác nhau và yêu cầu về số lượng tượng trượt trồi do ứng suất cắt trượt trong lớp mẫu vật liệu không được tuân thủ; bê tông nhựa mặt đường và của vật liệu móng
+ Cách phân loại vật liệu bê tông nhựa có điều chỉnh hoặc điều chỉnh ít về thông số hi ện nay chưa có sự thống nhất, tham chiếu đầu vào cho kết quả kết cấu mặt đường lớn lẫn nhau giữa tiêu chuẩn thi công nghiệm thu hơn so với tiêu chuẩn thiết kế trước đây và tiêu chuẩn thiết kế; (22TCN - 211 - 93) gây thắc mắc đối với các kỹ sư đã từng sử dụng tiêu chuẩn trước đây đ ể + Nhiều loại vật liệu mới hiện đã đ ược sử tính kết cấu mặt đường; dụng nhưng chưa có các thông số tính toán tham chiếu trong tiêu chuẩn. + Hướng dẫn lựa chọn hệ số độ tin cậy thiết kế trong tiêu chuẩn thiết kế còn chưa đủ c. Người thiết kế gặp khó khăn trong việc mức độ cụ thể, chi tiết. Với một loại đ ường, xác định thông số tải trọng giao thông phản người sử dụng sẽ có thể thấy khó khăn khi ánh đúng theo điều kiện giao thông thực tế: muốn lựa chọn hệ số độ tin cậy thiết kế. + Yêu cầu điều tra tải trọng trục trong tiêu chuẩn là công việc tốn phí thời gian và III. CÁC KHÓ KHĂN TRONG THỰC TẾ tiền bạc. Đặc biệt trong điều kiện hiện nay, THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG MỀM SỬ DỤNG TIÊU CHUẨN 22TCN - 274 - 01 khi hầu hết các tư vấn thiết kế chưa có các thiết bị kiểm tra tải trọng trục tự động thì yêu a. Trạng thái giới hạn là mức độ phục vụ cầu này rất khó được đáp ứng trong thực tế. của mặt đường là một khái niệm còn khá “mơ Trong khi đó, vi ệc xây dựng hệ số tải trọng hồ” đ ối với các kỹ sư đường bộ của Việt Nam. trục tương đương của các loại xe đối với các Đó không phải là thông số để người ta có thể loại đường có thể là giải pháp khả thi và kinh đo đ ếm đ ược một cách dễ dàng và gây khó tế hơn nhiều; khăn đối với kỹ sư Việt Nam về việc kiểm tra nghiệm thu chất lượng mặt đường hoàn thành. + Rất nhiều dự án đường bộ hiện nay được thiết kế chưa xét đ ến xe quá tải do lấy b. Người thiết kế còn gặp khó khăn trong tải trọng các trục theo thiết kế của loại xe, thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường và quyết trong khi hiện t ượng xe quá tải là rất phổ biến định thông số vật liệu để kiểm toán kết cấu áo trên các tuyến đ ường, kể cả quốc lộ và đường đường do chưa có giá trị tham khảo cho các địa phương. Điều này dẫn đến kết cấu mặt chỉ tiêu cơ lý tương ứng với thông số hệ số đường được thiết kế hư hỏng sớm do không lớp của vật liệu mặt đ ường như là mô đun đàn đủ khả năng chịu tải trọng giao thông thực tế. hồi của bê tông nhựa theo mô hình kéo gián tiếp tải trọng lặp, mô đun đàn hồi của vật liệu d. Vấn đề về độ tin cậy trong thiết kế gây hạt theo mô hình thí nghiệm nén ba trục tải ra những thắc mắc với các kỹ sư đ ã thực hiện trọng lặp hoặc theo mô hình nén hạn chế nở thiết kế kết cấu áo đ ường trong nhiều năm: hông tải trọng lặp ... Các thiết bị thí nghiệm + Việc nhân hệ số độ tin cậy mà không và tiêu chuẩn thí nghiệm cũng chưa có ở Việt
Nam. IV. ĐỀ XUẤT CÁC NGHIÊN CỨU NHẰM TIẾP TỤC PHÁT TRIỂN CÁC c. Hệ số tải trọng trục tương đương TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KẾT CẤU khuyến cáo trong tiêu chuẩn không xét đến xe MẶT ĐƯỜNG MỀM HIỆN HÀNH PHÙ quá tải, là hiện tượng phổ biến trong thực tế HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ dòng giao thông trên quốc lộ cũng như các Nghiên cứu số 1: Xây dựng hệ số tải đường khác ở Việt Nam (xem bảng 1 dưới trọng tương đương cho các nhóm/loại xe đây). dựa trên cơ sở điều kiện giao thông hiện tại Bảng 1: Hệ số tải trọng tương đương khuyến cáo và ứng với các kịch bản kiểm soát tải xe trong tiêu chuẩn 22TCN - 274 - 01 quá tải khác nhau Hệ số tải Hệ số tải trọng tương trọng tương Mục đích nghiên cứu: Xác định các hệ số đương đương (các tải trọng tương đương để tính đổi từ xe sang Loại xe (đường quốc đường chính trục tính toán theo các tiêu chuẩn thiết kế lộ) khác) đường hiện hành của Việt Nam (22TCN - 211 - 06 và 22TCN - 274 - 01), nhằm hỗ trợ cho Xe con 0.001 0.001 công tác thiết kế kết cấu mặt đường thực tế Ô tô buýt 0.56 0.98 hiện nay, giản tiện cho yêu cầu điều tra tải Xe tải đơn trọng trục cho các dự án thiết kế mới, thiết kế - Xe hai 0.002 0.002 cải tạo nâng cấp hay bảo trì mặt đ ường trên trục, 4 bánh các tuyến đường bộ của Việt Nam - Xe hai 0.21 0.26 trục, 6 bánh Nghiên cứu số 2: Phân vùng vật liệu - Xe ba trục xây dựng đường ô tô và phát triển phương 0.71 1.05 và lớn hơn pháp lựa chọn vật liệu xây dựng đường ô tô Tổng cho cho một dự án đường bộ trên cơ sở phân 0.06 0.08 xe đơn vùng vật liệu xây dựng và chương trình nghiên cứu thực nghiệm xác định các chỉ Sơ mi mooc kéo tiêu vật lý và cơ học của vật liệu, phục vụ theo cho thiết kế và thi công - nghiệm thu mặt đường.  4 trục 0.72 1.14 = 5 trục 1.8 1.8 Mục đích nghiên cứu: Xây dựng phân ≥ 6 trục 1.58 2.03 vùng vật liệu xây dựng đường ô tô và phương Chung cho pháp lựa chọn vật liệu của các lớp kết cấu áo các xe có 1.3 1.8 đường trên cơ sở cấp đường của dự án và phân mooc vùng vật liệu xây dựng đường ô tô. Nghiên cứu Chung cho thực nghiệm chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xây 0.70 0.42 các xe tải dựng đường ô tô theo phân vùng vật liệu xây dựng đường đề xuất, bao gồm cả các vật liệu
gia cố từ nguồn cốt liệu từ mỗi phân vùng. thái giới hạn kéo của lớp bê tông nhựa trên mặt đường có vết nứt, mặt đường bê tông Nghiên cứu số 3: Xây dựng hệ số độ tin xi măng cũ hay móng gia cố xi măng, từ đó cậy trong tính toán kết cấu mặt đường nghiên cứu phát triển phương pháp tính mềm toán thiết kế kết cấu mặt đường hỗn hợp Mục đích nghiên cứu: Xây dựng hệ số độ (mặt đường nửa cứng) tin cậy trong tính toán kết cấu mặt đường Mục đích nghiên cứu: Xây dựng phương thông qua phân tích ảnh hưởng của các thông pháp tính, lập các toán đồ tra ứng suất chịu số thiết kế đầu vào như lưu lượng và tải trọng kéo của lớp bê tông nhựa tăng cường trên lớp giao thông và thông số vật liệu nền - mặt mặt cũ (bằng bê tông nhựa, bằng b ê tông xi đường cũng như ảnh hưởng của phương pháp măng có khe nối, bằng cấp phối đá dăm gia cố tính như việc chuyển đổi từ hệ nhiều lớp về xi măng) xem như đã nứt hoàn toàn với vết các sơ đồ tính toán trong các toán đồ tra cứu nứt phát triển hết chiều sâu của mặt đ ường. đến chiều dày mặt đ ường thiết kế hay ảnh Xây dựng phương pháp tính toán cho kết cấu hưởng của giả thiết tính toán hệ đàn hồi nhiều mặt đường hỗn hợp lớp đến tuổi thọ sử dụng của kết cấu mặt đường thiết kế. Độ tin cậy tổng hợp được xây Nghiên cứu số 6: Xây dựng phương dựng trên cơ sở tỉ trọng ảnh hưởng của các pháp tính toán kết cấu mặt đường mềm sử yếu tố kể trên đ ến chiều dày mặt đường thiết dụng lý thuyết đàn hồi có xét đến tác dụng kế. Các hướng dẫn lựa chọn hệ số độ tin cậy tải trọng động của tải trọng bánh xe. trên cơ sở cấp đường thiết kế, tầm quan trọng Mục đích nghiên cứu: Xây dựng phương của dự án đường... cũng là mục đích của pháp tính mô phỏng thực tế chịu tải trọng của nghiên cứu. xe chạy với các thông số trạng thái giới hạn và thông số vật liệu đầu vào đều được xác định Nghiên cứu số 4: Phương pháp tính với mô hình thí nghiệm mô phỏng gần gũi toán kết cấu mặt đường mềm theo trạng hơn đi ều kiện chịu tải trọng của kết cấu nền - thái giới hạn trượt có xét đến lực tác dụng mặt đường trên thực tế. theo phương ngang của bánh xe lên mặt đường III. KẾT LUẬN Mục đích nghiên cứu: Xây dựng phương pháp tính, lập các toán đồ tra ứng suất cắt Việc nghiên cứu để hoàn thiện các tiêu chuẩn tính toán thiết kế nói chung và thiết kế trượt trong các lớp mặt - móng đường có xét mặt đường mềm nói riêng luôn là cần thiết để đến thành phần lực ngang của tải trọng bánh có thể đáp ứng được điều kiện khai thác sử xe tác dụng lên kết cấu mặt đường do tăng dụng đường thực tế và phù hợp với điều kiện giảm tốc, hãm phanh và trên các đoạn đường công nghệ hiện đại để mô phỏng gần gũi hơn có độ dốc dọc lớn. điều kiện làm việc của kết cấu trong thực tế. Nghiên cứu số 5: Phương pháp tính Để thực hiện các nghiên cứu này, cần có sự phối hợp của các cơ quan nghiên cứu, các toán kết cấu mặt đường mềm theo trạng
trường Đại học, các cơ quan chủ quản, Bộ chuyên ngành, sự dẫn dắt của các nhà khoa học, các chuyên gia dày dạn kinh nghiệm trong ngành và sự nỗ lực, thái độ luôn học hỏi cầu thị của lực lượng cán bộ nghiên cứu trẻ. Cần phải có lộ trình và dự trù những khoản kinh phí cần thiết cho các nghiên cứu này đ ể có được các thiết kế tốt, tiết kiệm mà vẫn đảm bảo tuổi thọ của mặt đường. Tài liệu tham khảo [1]. Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm – 72. [2]. Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm – 22TCN - 211 – 93. [3]. Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm – 22TCN - 211 – 06. [4]. BISAR 3.0 User Manual – Bitumen Bussiness Group – May 1998. [5]. Quy trình thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa – 22TCN 249-98. [6]. Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm – 22TCN 274-01. [7]. Đường ôtô yêu cầu thiết kế – 22TCN 4054- 2005. [8] . Báo cáo khảo sát tải trọng trục - Chương trình bảo trì mạng lưới – Tư vấn BCEOM 2006. [9]. Trần Thị Kim Đăng – Nghiên cứu mô đun đàn hồi của bê tông asphalt làm mặt đường ôtô xét đến điều kiện chịu tải trọng thực tế – Luận án tiến sỹ kỹ thuật – năm 2004. [10]. TS. Trần Thị Kim Đăng - Phân tích - đánh giá các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm hiện hành ở Việt Nam, đề xuất các giải pháp bổ sung, chỉnh sửa và áp dụng khả thi cho các tiêu chuẩn, phù hợp với điều kiện giao thông thực tế - Đề tài NCKH cấp Bộ, Mã số: B2007-04-41, Báo cáo tổng hợp - 2009