BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
NGHIÊN CỨU GÓP PHẦN HOÀN THI
ỆN
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG MỀM SÂN BAY
Ở VIỆT NAM
Chuyên ngành: Xây dựng đường ôtô và đường thành phố
Mã ngành: 62.58.02.05
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI, 2018
Công trình được hoàn thành tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Người hướng dẫn khoa học:
GS. TS Phạm Huy Khang
GS. TS Vũ Đình Phụng
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sỹ cấp
trường, họp tại Trường đại học Giao thông vận tải.
Vào hồi........giờ........ngày.........tháng........năm 2018
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Trường đại học Giao thông vận tải
1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việc sử dụng kết cấu mặt đường bê tông nhựa (BTN) đang là một xu thế
trên thế giới và Việt Nam với những ưu điểm trong việc sử dụng nguồn vật
liệu, thời gian thi công nhanh, giá thành rẻ và thuận lợi cho công tác duy tu bảo
dưỡng, sửa chữa và nâng cấp. Việc nghiên cứu lựa chọn phương pháp thiết kế
mặt đường mềm sân bay phù hợp với điều kiện khai thác thực tế tại các cảng
hàng không, sân bay ở nước ta là rất cần thiết nhưng hiện nay chưa có sự đầu tư
nghiên cứu tương xứng, tiêu chuẩn TCVN 10907:2015 được ban hành trên cơ
sở biên dịch từ tiêu chuẩn CHИП của Nga vẫn còn một số tồn tại. Do đó, việc
nghiên cứu góp phần hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế TCVN 10907:2015 áp dụng
trong giai đoạn trước mắt và đề xuất thêm phương pháp thiết kế mới đảm bảo
khai thác các dòng tàu bay thương mại có tần suất, tải trọng lớn đang được các
Hãng hàng không khai thác tại các cảng hàng không, sân bay trong nước là vấn
đề có ý nghĩa khoa học, có tính thời sự và cấp thiết hiện nay.
2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu các phương pháp thiết kế mặt đường mềm sân bay trên thế
giới và Việt Nam. Khảo sát hiện trạng kết cấu, điều kiện khai thác tại các sân bay;
Ứng dụng phần mềm Abaqus tính ứng suất, biến dạng hệ kết cấu nhiều
lớp của mặt đường mềm sân bay và tính toán chiều dày các lớp kết cấu.
Nghiên cứu góp phần hoàn thiện tiêu chuẩn TCVN 10907:2015 và định
hướng áp dụng tiêu chuẩn AC 150/5320-6 (2016) tại Việt Nam.
3. Cấu trúc của luận án
Gồm có mở đầu, 4 chương, phần kết luận và kiến nghị, danh mục các
công trình của tác giả đã công bố, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục
4. Những đóng góp mới của đề tài
- Xây dựng mô hình tính ứng suất, biến dạng, ứng dụng phần mềm
Abaqus tính ứng suất, biến dạng và khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến ứng
suất, biến dạng của hệ kết cấu nhiều lớp mặt đường mềm sân bay;
- Xây dựng toán đồ xác định chiều sâu ảnh hưởng của tải trọng, các công
thức hồi quy tính toán độ võng tương đối khi tải trọng vượt ngoài các toán đồ,
xây dựng thuật toán và viết phần mềm thiết kế góp phần hoàn thiện tiêu chuẩn
TCVN 10907:2015;
- Ứng dụng phần mềm Abaqus tính toán chiều dày các lớp kết cấu mặt
đường mềm sân bay;
- Nghiên cứu định hướng áp dụng tiêu chuẩn AC 150/5320-6 (2016) để
thiết kế và đánh giá tuổi thọ kết cấu mặt đường sân bay tại Việt Nam.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Luận án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, lần đầu tiên có sự nghiên cứu
tổng quan các phương pháp thiết kế, ảnh hưởng của tải trọng tàu bay, vật liệu,
nền đất, hoạt động khai thác,... đến điều kiện làm việc của mặt đường mềm sân
bay, xem xét những hạn chế của tiêu chuẩn thiết kế TCVN 10907:2015, kết quả
nghiên cứu góp phần hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế để áp dụng trong giai đoạn
2
trước mắt, về lâu dài khi có đủ những nghiên cứu, đánh giá, kiến nghị áp dụng
tiêu chuẩn AC 150/5320-6 (2016) khi thiết kế và đánh giá tuổi thọ kết cấu mặt
đường tại các cảng hàng không, sân bay đáp ứng yêu cầu thực tế khai thác và
quản lý cơ sở hạ tầng tại cảng hàng không, sân bay của nước ta.
Luận án là tài liệu tham khảo rất hữu ích cho các nhà quản lý, khai thác,
thiết kế cảng hàng không, sân bay ở nước ta.
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ
MẶT ĐƯỜNG MỀM SÂN BAY
1.1. Tổng quan mặt đường mềm sân bay
1.1.1. Tổng quan về mặt đường sân bay
Kết cấu mặt đường sân bay được thiết kế và xây dựng đủ cường độ chịu
được tác động của tải trọng tàu bay, đảm bảo độ ổn định, êm thuận, chịu được
lực cắt xoay trượt, với điều kiện thời tiết bất lợi, không bị nứt vỡ hoặc không bị
bong bật cốt liệu do tác động cánh quạt và khí phụt của động cơ tàu bay.
1.1.2. Cấu tạo chung mặt đường mềm sân bay
Mặt đường mềm sân bay là một kết cấu nhiều lớp, vật liệu có cường độ và
độ bền giảm dần từ trên xuống dưới theo chiều sâu tác dụng của tải trọng.
Hình 1.1. Cấu tạo mặt đường mềm sân bay [65]
1.1.3. Các yêu cầu đối với mặt đường mềm sân bay
Mặt đường đảm bảo chịu được tác dụng của tải trọng của tàu bay, bền, ổn
định, độ bằng phẳng, độ nhám cao và sự toàn vẹn trong mọi điều kiện thời tiết.
1.1.4. Quy định về sức chịu tải kết cấu mặt đường
Sức chịu tải của kết cấu mặt đường sân bay được xác định theo chỉ số
phân cấp kết cấu PCN (Pavement Classification Number) phụ thuộc vào CBR
của nền đất.
Tải trọng tàu bay và sức chịu tải của nền đất ảnh hưởng rất lớn đến chỉ số
ACN (Aircraft Classification Number) của tàu bay, khi thiết kế kết cấu mặt
đường yêu cầu PCN phải lớn hơn giá trị ACN, chỉ số ACN của tàu bay phụ
thuộc vào các cấp chịu lực của nền đất tính theo CBR như hình 1.2.
Nhận xét: Khi khai thác các loại tầu bay B777, B787, A350, yêu cầu sức
chịu tải (PCN) của kết cấu mặt đường là lớn nhất và thường sẽ là các loại tàu
bay được sử dụng để tính toán chiều dày kết cấu mặt đường.
3
Hình 1.2a. Mối quan hệ giữa sức chịu t
ải của nền đất với
ACN yêu cầu của tàu bay Boeing [36]-[41].
Hình 1.2b. M
ối quan hệ giữa sức chịu tải của nền đất với
ACN yêu cầu của tàu bay Airbus [30]-[34].
1.1.5. Điều kiện khai thác tại các Cảng hàng không (CHK) ở nước ta
1.1.5.3. Điều kiện khai thác thực tế
Từ năm 2010, khi các loại tàu bay mới A321, A330, A340, A350, B777,
B747, B787… có tải trọng và áp suất bánh hơi lớn hơn so với tiêu chuẩn tính
toán được khai thác với tần suất lớn tại các CHK ở nước ta, tuổi thọ kết cấu mặt
đường giảm xuống nhanh chóng, xuất hiện nhiều hư hỏng.
1.2. Cơ sở lý thuyết tính toán
1.2.1. Cơ chế phá hoại kết cấu mặt đường mềm
Dưới tác dụng của tải trọng tàu bay, sự biến dạng của mặt đường là kết
quả của một loạt các quá trình xẩy ra đồng thời hoặc kế tiếp nhau (hình 1.4).
Hình 1.4. Cơ chế phá hoại mặt đường [4], [7], [9], [75]
Tråi lª n
®Ê t
nÐn
kÐo
NÐn C¾t VÕt nøt
KÐo
P