Luận án tiến sĩ kỹ thuật xây dựng: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến kết quả xác định thông số mặt đường bê tông xi măng sân bay

• Tác giả: Nguyễn Thị Ngân
• Người hướng dẫn: PGS.TS Hoàng Tùng
• Trường học: Đại học Xây dựng Hà Nội
• Chuyên ngành: Đường ô tô và đường đô thị
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến thông số mặt đường bê tông xi măng sân bay bằng thiết bị gia tải động
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
• 1.1. Mặt đường BTXM sân bay
• 1.2. Cấu tạo chung
• 1.3. Quá trình truyền nhiệt và ảnh hưởng của nhiệt độ trong mặt đường BTXM
• 1.4. Các thông số nhiệt lý của vật liệu làm mặt đường
• 1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới mặt đường BTXM
• 1.6. Đánh giá mặt đường BTXM sân bay bằng HWD
• 1.7. Giới thiệu thiết bị gia tải động HWD
• 1.8. Các thông số của mặt đường BTXM đánh giá bằng HWD
• 1.9. Các nghiên cứu có liên quan
• 1.9.1. Các nghiên cứu về truyền nhiệt trong mặt đường BTXM
• 1.9.2. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ tới các thông số được đánh giá bằng HWD của tấm BTXM
• 1.9.3. Nhận xét chung về kết quả nghiên cứu tổng quan
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHỤC VỤ HIỆU CHỈNH PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN NHIỆT VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA MẶT ĐƯỜNG BTXM BẰNG HWD
• 2.1. Phương trình truyền nhiệt trong mặt đường BTXM
• 2.2. Dạng tổng quát của phương trình truyền nhiệt và các giả thuyết tương ứng
• 2.3. Một số phương pháp xác định phân bố nhiệt trong tấm BTXM
• 2.4. Lựa chọn phương pháp xác định biến thiên nhiệt độ trong tấm BTXM và các tham số cần hiệu chỉnh
• 2.5. Hiệu chỉnh một số thông số của phương trình truyền nhiệt
• 2.6. Xác định thông số của mặt đường BTXM từ kết quả đo HWD
• 2.7. Xác định các thông số thuộc nhóm thứ 2
• 2.8. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT BIẾN THIÊN NHIỆT ĐỘ VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA MẶT ĐƯỜNG BTXM BẰNG THIẾT BỊ HWD
• 3.1. Thí nghiệm khảo sát nhiệt độ trong tấm BTXM
• 3.2. Mục tiêu thí nghiệm
• 3.3. Quy hoạch thí nghiệm
• 3.4. Thực hiện thí nghiệm
• 3.5. Đánh giá về số liệu và độ tin cậy của thiết bị đo
• 3.6. Kết quả thí nghiệm
• 3.7. Thí nghiệm đánh giá mặt đường BTXM sân bay bằng HWD
• 3.8. Mục tiêu của thực nghiệm
• 3.9. Quy hoạch thí nghiệm
• 3.10. Thực hiện thí nghiệm
• 3.11. Đánh giá về điều kiện và số liệu thí nghiệm HWD
• 3.12. Kết quả thí nghiệm
• 3.13. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: HIỆU CHỈNH PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN NHIỆT VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ TỚI THÔNG SỐ CỦA TẤM BTXM SÂN BAY XÁC ĐỊNH BẰNG HWD
• 4.1. Kiểm nghiệm lại quy luật biến thiên của nhiệt độ trong ngày
• 4.2. Biến thiên nhiệt độ
• 4.3. Biến thiên chênh lệch nhiệt độ
• 4.4. Xác định điều kiện biên và các tham số của phương trình truyền nhiệt theo kết quả đo đạc nhiệt độ
• 4.5. Nhiệt độ trung bình mặt đường trong ngày, ttbmặt
• 4.6. Biên độ dao động nhiệt lớn nhất trong ngày, tnmax
• 4.7. Hệ số truyền nhiệt độ a
• 4.8. Chiều sâu tắt biên độ dao động ngày đêm zmax
• 4.9. Thiết lập điều kiện biên cho phương trình truyền nhiệt
• 4.10. Xác định thông số K trong phương trình truyền nhiệt
• 4.11. Đánh giá lại phương trình truyền nhiệt trong mặt đường BTXM đã hiệu chỉnh qua kết quả thí nghiệm
• 4.12. Xác định biến thiên nhiệt độ và các thông số trong tấm BTXM mặt đường sân bay
• 4.13. Biến thiên nhiệt độ
• 4.14. Các thông số của mặt đường BTXM từ kết quả đo HWD
• 4.15. Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ tới các thông số của mặt đường BTXM sân bay
• 4.16. Xác định phạm vi phân tích ảnh hưởng giữa nhiệt độ và các thông số
• 4.17. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới độ võng
• 4.18. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu quả truyền lực khe nối (LTE)
• 4.19. Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ tới các thông số tính toán thiết kế của mặt đường BTXM sân bay
• 4.20. Kiến nghị về thời điểm thích hợp và hiệu chỉnh kết quả đo HWD theo nhiệt độ
• 4.21. Kết luận chương 4
• 4.22. Đối với nội dung liên quan tới phương trình truyền nhiệt
• 4.23. Về ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ tới các thông số mặt đường BTXM đánh giá bằng HWD
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu tổng quan về mặt đường bê tông xi măng sân bay

Phần này tập trung vào nghiên cứu cấu tạo và quá trình truyền nhiệt trong mặt đường bê tông xi măng (BTXM) tại các sân bay. Các thông số nhiệt lý của vật liệu được phân tích, cùng với ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất của mặt đường. Thiết bị gia tải động (HWD) được giới thiệu như một công cụ đánh giá hiệu quả. Các nghiên cứu liên quan đến truyền nhiệt và ảnh hưởng của nhiệt độ đến các thông số đo bằng HWD cũng được tổng hợp.

1.1. Cấu tạo và quá trình truyền nhiệt

Mặt đường BTXM được cấu tạo từ nhiều lớp vật liệu khác nhau, mỗi lớp có thông số nhiệt lý riêng. Quá trình truyền nhiệt trong mặt đường phụ thuộc vào các yếu tố như độ dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng và độ dày của từng lớp. Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố nhiệt trong mặt đường, từ đó tác động đến các thông số mặt đường như độ võng và khả năng chịu tải.

1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mặt đường BTXM

Nhiệt độ cao có thể gây ra hiện tượng uốn vồng trong tấm BTXM, làm giảm tiếp xúc giữa tấm và lớp móng. Điều này ảnh hưởng đến độ võng khi đo bằng thiết bị gia tải động (HWD). Ngoài ra, sự thay đổi nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến hiệu ứng chèn móc (aggregate interlock) giữa các tấm liền kề, từ đó tác động đến hệ số truyền lực (LTE) tại các khe nối.

II. Phương trình truyền nhiệt và xác định thông số mặt đường

Phần này trình bày phương trình truyền nhiệt trong mặt đường BTXM, bao gồm dạng tổng quát và các giả thuyết liên quan. Các phương pháp xác định phân bố nhiệt trong tấm BTXM được thảo luận, cùng với việc hiệu chỉnh các thông số của phương trình truyền nhiệt. Kết quả đo bằng thiết bị gia tải động (HWD) được sử dụng để xác định các thông số mặt đường như mô đun đàn hồi và hệ số nền.

2.1. Phương trình truyền nhiệt trong mặt đường BTXM

Phương trình truyền nhiệt được xây dựng dựa trên các giả thuyết về sự phân bố nhiệt độ trong tấm BTXM. Các thông số như hệ số truyền nhiệt và nhiệt dung riêng được hiệu chỉnh để phù hợp với điều kiện thực tế. Phương trình này cho phép dự đoán nhiệt độ tại các điểm khác nhau trong tấm dựa trên số liệu nhiệt độ tại một điểm bất kỳ.

2.2. Xác định thông số mặt đường bằng HWD

Thiết bị gia tải động (HWD) được sử dụng để đo độ võng của mặt đường, từ đó tính toán các thông số mặt đường như mô đun đàn hồi và hệ số nền. Kết quả đo được phân tích bằng các mô hình toán học và phần mềm chuyên dụng như COMFAA. Nhiệt độ tại thời điểm đo ảnh hưởng đáng kể đến kết quả, do đó cần được hiệu chỉnh để đảm bảo độ chính xác.

III. Thí nghiệm khảo sát biến thiên nhiệt độ và đánh giá mặt đường

Phần này mô tả các thí nghiệm được thực hiện để khảo sát sự biến thiên nhiệt độ trong tấm BTXM và đánh giá mặt đường bằng thiết bị gia tải động (HWD). Các thí nghiệm được quy hoạch và thực hiện tại các sân bay thực tế, với mục tiêu xác định mối quan hệ giữa nhiệt độ và các thông số mặt đường.

3.1. Thí nghiệm khảo sát nhiệt độ

Thí nghiệm được thực hiện để đo nhiệt độ tại các điểm khác nhau trong tấm BTXM, từ đó xác định sự biến thiên nhiệt độ theo chiều sâu. Kết quả thí nghiệm được sử dụng để hiệu chỉnh phương trình truyền nhiệt và đánh giá độ tin cậy của thiết bị đo.

3.2. Thí nghiệm đánh giá mặt đường bằng HWD

Thiết bị gia tải động (HWD) được sử dụng để đo độ võng của mặt đường tại các vị trí khác nhau. Kết quả đo được phân tích để xác định các thông số mặt đường như mô đun đàn hồi và hệ số truyền lực (LTE). Nhiệt độ tại thời điểm đo được ghi nhận và sử dụng để phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đến kết quả đo.

IV. Hiệu chỉnh phương trình truyền nhiệt và phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ

Phần này trình bày việc hiệu chỉnh phương trình truyền nhiệt dựa trên kết quả thí nghiệm và phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đến các thông số mặt đường. Các điều kiện biên và tham số của phương trình truyền nhiệt được xác định, cùng với việc đánh giá lại phương trình sau khi hiệu chỉnh.

4.1. Hiệu chỉnh phương trình truyền nhiệt

Phương trình truyền nhiệt được hiệu chỉnh dựa trên kết quả đo nhiệt độ tại các điểm khác nhau trong tấm BTXM. Các tham số như hệ số truyền nhiệt và nhiệt dung riêng được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện thực tế. Phương trình sau hiệu chỉnh cho phép dự đoán chính xác hơn sự phân bố nhiệt độ trong tấm.

4.2. Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến các thông số mặt đường như độ võng và hệ số truyền lực (LTE). Kết quả phân tích cho thấy mối quan hệ rõ ràng giữa nhiệt độ và các thông số này. Các kiến nghị về thời điểm thích hợp để thực hiện thí nghiệm HWD và hiệu chỉnh kết quả đo theo nhiệt độ cũng được đưa ra.