Nghiên cứu đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khai thác mặt đường btxm ô tô và sân bay tại Việt Nam

• Tác giả: Phạm Duy Linh
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Đức Sỹ
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông
• Đề tài: Đánh Giá Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Khai Thác Mặt Đường BTXM Tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu
• 0.2. Mục đích nghiên cứu:
• 0.3. Nội dung nghiên cứu:
• 0.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu:
• 0.5. Bố cục luận án:
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN MẶT ĐƯỜNG BTXM HỆ NHIỀU LỚP DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG BÁNH XE VÀ NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG
• 1.1. Cấu tạo chung mặt đường BTXM
• 1.2. Cấu tạo điển hình mặt đường BTXM
• 1.3. Nguyên nhân gây hư hỏng làm suy giảm chất lượng khai thác mặt đường BTXM
• 1.4. Tính toán tấm BTXM mặt đường hệ nhiều lớp
• 1.4.1. Các phương pháp tính toán theo quy trình thiết kế của Việt Nam
• 1.4.1.1. Phương pháp tính toán thiết kế của Việt Nam theo quy trình 22 TCN 223- 95 [2]
• 1.4.1.2. Phương pháp tính toán thiết kế theo Quy định tạm thời về thiết kế mặt đường BTXM thông thường có khe nối trong xây dựng công trình giao thông QĐ 3230/2012 [1]
• 1.4.1.3. Phương pháp tính toán thiết kế mặt đường BTXM nhiều lớp mặt đường sân bay theo TCVN 10907-2015 [3]
• 1.4.1.4. Một số nghiên cứu tính toán mặt đường BTXM hệ nhiều lớp tại Việt Nam [10, 11, 15]
• 1.4.2. Các phương pháp tính toán thiết kế mặt đường BTXM hệ hai lớp có khe nối trên thế giới
• 1.5. Tính tấm BT mặt đường theo phương pháp bán thực nghiệm theo Westergaard [16, 39]
• 1.6. Tính tấm bê tông mặt đường theo quy trình thiết kế mặt đường cứng nhiều lớp của Nga [52, 55, 62, 67]
• 1.7. Phương pháp tính toán thiết kế theo AASHTO [17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 36, 37]
• 1.8. Phương pháp cơ học thực nghiệm của Mỹ [33, 42, 45]
• 1.9. Theo cục hàng không liên bang Mỹ (FAA) [41, 43]
• 1.10. Theo phương pháp tính toán trong quy trình thiết kế của Ấn độ
• 1.11. Theo quy trình thiết kế mặt đường cứng của Trung Quốc JTG D40-2011 [78]
• 1.12. Một số phần mềm tính toán kết cấu mặt đường trên nền biến dạng
• 1.13. Nhận xét chung:
• 1.14. Tính toán tấm BTXM dưới ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường
• 1.14.1. Ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ với mặt đường BTXM
• 1.14.1.1. Gradient nhiệt độ và hiện tượng uốn vồng tấm BTXM do gradient nhiệt
• 1.14.1.2. Tấm BT bị co dãn khi nhiệt độ thay đổi theo mùa trong năm
• 1.14.2. Các phương pháp tính toán Gradient nhiệt độ
• 1.14.2.1. Phương pháp tính toán gradient nhiệt theo tiêu chuẩn 22TCN 223-95 [2]
• 1.14.2.2. Phương pháp tính toán gradient nhiệt tấm BTXM theo Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT [1]
• 1.14.2.3. Phương pháp tính toán ứng suất nhiệt tấm BTXM cho mặt đường sân bay theo tiêu chuẩn TCVN 10907-2015 [3]
• 1.14.2.4. Phương pháp tính toán ứng suất nhiệt tấm bê tông xi măng có xét ảnh hưởng nhiệt độ theo Mỹ (Theo tiêu chuẩn AASHTO-1998 [21, 22])
• 1.14.2.5. Tính toán ảnh hưởng của nhiệt độ trong tấm bê tông xi măng mặt đường theo quy trình thiết kế mặt đường BTXM của Nga [52, 58, 65]
• 1.15. Quy định bố trí khe dãn trên mặt đường BTXM
• 1.15.1. Theo quy định của hiệp hội mặt đường BTXM Mỹ [22, 25, 26, 27, 30, 31, 32, 34, 38, 40, 45]
• 1.15.2. Theo Cục hàng không liên bang Mỹ [16, 18, 20]
• 1.15.3. Theo quy trình thiết kế mặt đường của Ấn độ [28, 35]
• 1.15.4. Theo quy trình thiết kế mặt đường của một số nước khác [17, 34, 45]
• 1.15.5. Theo quy trình thiết kế mặt đường BTXM của Nga [52, 53, 55, 56, 62, 63, 65]
• 1.15.6. Theo quy trình thiết kế mặt đường cứng của Trung Quốc JTG D40/2011 [78]
• 1.15.7. Trong TCVN 10907/2015 quy định [3]:
• 1.15.8. Trong QĐ 3230/2012 quy định bố trí các khe co, dãn dãy tấm mặt đường [1]
• 1.15.9. Trong TCVN 9345/2012 [4], quy định bố trí khe dãn trong tấm BTXM
• 1.15.10. Thực tế bố trí khe dãn dãy tấm BTXM mặt đường tại Việt Nam
• 1.16. Một số công trình, các nghiên cứu khác về gradient nhiệt và khoảng cách các khe co, dãn mặt đường BTXM ở Việt Nam và trên thế giới
• 1.17. Nhận xét chung
• 1.18. Những vấn đề cần nghiên cứu làm rõ trong tính toán thiết kế mặt đường BTXM trong điều kiện Việt Nam
• 1.18.1. Ảnh hưởng của lớp cách ly trong kết cấu mặt đường hệ nhiều lớp
• 1.18.2. Tính toán trường nhiệt độ theo chiều sâu tấm với các tấm có chiều dày khác nhau:
• 1.18.3. Tính toán sự cần thiết và khoảng cách yêu cầu đối với khe dãn trên mặt đường BTXM trong điều kiện khí hậu Việt Nam
• 1.19. Nội dung nghiên cứu của luận án
• 1.20. Phương pháp nghiên cứu của luận án
• 2. CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP CÁCH LY ĐẾN SỰ LÀM VIỆC MẶT ĐƯỜNG BTXM HỆ NHIỀU LỚP
• 2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán mặt đường BTXM hệ nhiều lớp có xét ảnh hưởng của lớp cách ly
• 2.2. Khảo sát ảnh hưởng của biến dạng của lớp cách ly đến phân bố nội lực trong các lớp
• 2.2.1. Khi sử dụng lớp cách ly có chiều dày theo quy định trong cấu tạo
• 2.2.2. Tính toán mặt đường BTXM sử dụng lớp cách ly có chiều dày lớn
• 2.3. Xây dựng chương trình tính toán khảo sát biến dạng lớp cách ly
• 2.4. Khảo sát đánh giá độ tin cậy của phương pháp tính đề xuất
• 2.5. Khảo sát ảnh hưởng của lớp cách ly có chiều dày khác nhau
• 2.6. Sử dụng lớp cách ly bằng vật liệu Bitum- cát và Đá cát nhựa (SAMI)
• 2.7. Khảo sát ảnh hưởng biến dạng lớp cách ly từ BTNC đến ứng suất biến dạng trong lớp BTXM khi thay đổi chiều dày lớp cách ly
• 2.8. Khảo sát ảnh hưởng biến dạng lớp cách ly từ BTNC đến ứng suất biến dạng trong lớp BTXM khi thay đổi nhiệt độ trong lớp cách ly
• 2.9. Kết luận chương II
• 3. CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN GRADIENT NHIỆT ĐỘ TRONG TẤM BTXM MẶT ĐƯỜNG VỚI CÁC CHIỀU DÀY TẤM KHÁC NHAU TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
• 3.1. Tính toán phân bố nhiệt độ trong tấm BTXM mặt đường trong điều kiện Việt Nam
• 3.1.1. Nhiệt độ môi trường tác động lên bề mặt tấm bê tông mặt đường
• 3.1.2. Phân bố nhiệt độ theo chiều sâu tấm bê tông
• 3.1.3. Khảo sát hiện trường xác định phân bố nhiệt độ theo chiều sâu tấm BT mặt đường tại khu vực TP Hà Nội
• 3.2. Tính toán phân bố trường nhiệt độ trong tấm BTXM mặt đường trong điều kiện Việt Nam
• 3.3. Xây dựng các công thức tính toán gradient nhiệt độ và nhiệt độ trung bình trong tấm BTXM mặt đường
• 3.4. Giới thiệu phần mềm Mınitab và Phân tích hồi quy :
• 3.5. Tính toán xác định gradient nhiệt trong tấm BT mặt đường với các chiều dày khác nhau
• 3.6. Tính toán nhiệt độ trung bình theo chiều sâu trong tấm bê tông mặt đường
• 3.7. Tính toán khe dãn mặt đường BTXM
• 3.7.1. Cơ sở tính toán sự cần thiết bố trí khe dãn trên mặt đường bê tông xi măng
• 3.7.2. Cơ sở tính toán khoảng cách khe dãn mặt đường BTXM
• 3.8. Kết luận chương III
• 4. CHƯƠNG IV. ỨNG DỤNG TRONG TÍNH TOÁN MẶT ĐƯỜNG BTXM TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
• 4.1. Tính toán xác định chiều dày hợp lý lớp cách ly trong điều kiện Việt Nam
• 4.2. Khảo sát tính toán ứng suất nhiệt trong tấm BTXM mặt đường theo phương pháp xác định giá trị gradient nhiệt đề xuất
• 4.3. Tính toán ứng suất kéo uốn do chênh lệch nhiệt độ gây ra theo (QĐ 3230/2012)
• 4.4. Ứng dụng tính toán ứng suất kéo uốn trong tấm BT mặt đường do chênh lệch nhiệt độ gây ra với gradient nhiệt độ xác định theo công thức (3
• 4.5. Tính toán ứng suất nhiệt trong tấm BT mặt đường sân bay
• 4.6. Ứng dụng tính toán khe dãn mặt đường BTXM
• 4.6.1. Tính toán với mặt đường ô tô
• 4.6.1.1. Tính toán sự cần thiết bố trí khe dãn
• 4.6.1.2. Tính toán khoảng cách khe dãn mặt đường ôtô
• 4.6.2. Tính toán với mặt đường sân bay
• 4.6.2.1. Tính toán sự cần thiết bố trí khe dãn
• 4.6.2.2. Tính toán khoảng cách các khe dãn mặt đường sân bay
• 4.7. Kết luận chương IV
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH TÁC GIẢ THAM GIA ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• MỤC LỤC HÌNH VẼ
• MỤC LỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

I. Giới thiệu về chất lượng mặt đường BTXM

Chất lượng mặt đường BTXM (bê tông xi măng) là yếu tố quyết định đến hiệu suất khai thác và an toàn giao thông. Việc đánh giá chất lượng mặt đường không chỉ dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố này bao gồm quy trình khai thác, điều kiện môi trường, và công nghệ thi công. Đặc biệt, đường bê tông cần được thiết kế và thi công đúng quy trình để đảm bảo tính bền vững và khả năng chịu tải. Theo nghiên cứu, việc áp dụng các tiêu chuẩn chất lượng trong thiết kế và thi công sẽ giúp nâng cao hiệu quả khai thác mặt đường. Một trong những vấn đề quan trọng là tình trạng hư hỏng của mặt đường, điều này có thể dẫn đến giảm chất lượng khai thác và tăng chi phí bảo trì.

1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khai thác

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khai thác mặt đường BTXM. Đầu tiên, điều kiện khí hậu và môi trường có thể tác động lớn đến độ bền của mặt đường. Nhiệt độ thay đổi theo mùa có thể gây ra hiện tượng co giãn, dẫn đến nứt vỡ. Thứ hai, quy trình thi công và lựa chọn vật liệu cũng đóng vai trò quan trọng. Việc sử dụng vật liệu không đạt tiêu chuẩn có thể làm giảm chất lượng mặt đường. Cuối cùng, việc bảo trì và quản lý chất lượng sau thi công cũng là yếu tố quyết định đến tuổi thọ của mặt đường. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng các phương pháp quản lý chất lượng hiệu quả có thể giảm thiểu hư hỏng và nâng cao hiệu suất khai thác.

II. Quy trình khai thác mặt đường BTXM

Quy trình khai thác mặt đường BTXM bao gồm nhiều bước từ thiết kế, thi công đến bảo trì. Mỗi bước đều cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật để đảm bảo chất lượng mặt đường. Trong giai đoạn thiết kế, việc lựa chọn loại bê tông và cấu trúc mặt đường là rất quan trọng. Các tiêu chuẩn như TCVN 10907-2015 và QĐ 3230/2012 cung cấp hướng dẫn chi tiết về thiết kế và thi công mặt đường BTXM. Trong giai đoạn thi công, việc kiểm soát chất lượng vật liệu và quy trình thi công là cần thiết để đảm bảo mặt đường đạt yêu cầu. Cuối cùng, giai đoạn bảo trì cần được thực hiện định kỳ để phát hiện và khắc phục kịp thời các hư hỏng, từ đó duy trì chất lượng khai thác.

2.1. Tiêu chuẩn chất lượng trong thiết kế

Tiêu chuẩn chất lượng trong thiết kế mặt đường BTXM rất quan trọng để đảm bảo tính bền vững và an toàn. Các tiêu chuẩn như 22TCN 223-95 và TCVN 10907-2015 quy định rõ về các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này không chỉ giúp nâng cao chất lượng mặt đường mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình khai thác. Theo nghiên cứu, việc áp dụng các tiêu chuẩn này có thể giúp giảm thiểu hư hỏng và kéo dài tuổi thọ của mặt đường. Hơn nữa, việc kiểm tra và đánh giá định kỳ cũng là một phần quan trọng trong quy trình quản lý chất lượng.

III. Ảnh hưởng của môi trường đến chất lượng mặt đường

Môi trường có ảnh hưởng lớn đến chất lượng khai thác mặt đường BTXM. Các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và tải trọng giao thông đều có thể tác động đến độ bền của mặt đường. Nhiệt độ cao có thể gây ra hiện tượng co giãn, dẫn đến nứt vỡ. Độ ẩm cũng có thể làm giảm khả năng chịu tải của mặt đường. Theo một nghiên cứu, việc theo dõi và phân tích các yếu tố môi trường có thể giúp dự đoán và ngăn ngừa hư hỏng. Việc áp dụng công nghệ hiện đại trong giám sát môi trường sẽ giúp nâng cao hiệu quả quản lý chất lượng mặt đường.

3.1. Tác động của nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng mặt đường. Sự thay đổi nhiệt độ theo mùa có thể gây ra hiện tượng co giãn và nứt vỡ. Nghiên cứu cho thấy, việc theo dõi nhiệt độ và áp dụng các biện pháp kỹ thuật như khe dãn có thể giúp giảm thiểu hư hỏng. Hơn nữa, việc sử dụng vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt cũng là một giải pháp hiệu quả. Theo các chuyên gia, việc cải thiện thiết kế và thi công mặt đường BTXM có thể giúp nâng cao khả năng chịu tải và kéo dài tuổi thọ của mặt đường.

IV. Đánh giá hiệu suất khai thác mặt đường

Đánh giá hiệu suất khai thác mặt đường BTXM là một phần quan trọng trong quản lý chất lượng. Việc đánh giá này không chỉ dựa vào các tiêu chí kỹ thuật mà còn cần xem xét các yếu tố môi trường và quy trình thi công. Các phương pháp đánh giá hiện nay bao gồm phân tích số liệu thực tế và mô phỏng. Theo nghiên cứu, việc áp dụng các phương pháp này có thể giúp xác định chính xác tình trạng mặt đường và đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời. Hơn nữa, việc đánh giá định kỳ sẽ giúp duy trì chất lượng khai thác và giảm thiểu chi phí bảo trì.

4.1. Phân tích hiệu suất

Phân tích hiệu suất khai thác mặt đường BTXM cần dựa trên các tiêu chí cụ thể như độ bền, khả năng chịu tải và tình trạng hư hỏng. Việc thu thập và phân tích dữ liệu thực tế sẽ giúp đánh giá chính xác hiệu suất khai thác. Theo các chuyên gia, việc sử dụng công nghệ hiện đại trong phân tích sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả. Hơn nữa, việc áp dụng các tiêu chuẩn đánh giá quốc tế cũng sẽ giúp cải thiện chất lượng mặt đường và nâng cao hiệu suất khai thác.