Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến kết quả xác định thông số mặt đường bê tông xi măng sân bay sử dụng thiết bị gia tải động

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

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
• 1.1. Mặt đường BTXM sân bay
• 1.2. Cấu tạo chung. Quá trình truyền nhiệt và ảnh hưởng của nhiệt độ trong mặt đường BTXM
• 1.3. Các thông số nhiệt lý của vật liệu làm mặt đường
• 1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới mặt đường BTXM
• 1.5. Đánh giá mặt đường BTXM sân bay bằng HWD
• 1.6. Giới thiệu thiết bị gia tải động HWD
• 1.7. Các thông số của mặt đường BTXM đánh giá bằng HWD
• 1.8. Các nghiên cứu có liên quan
• 1.8.1. Các nghiên cứu về truyền nhiệt trong mặt đường BTXM
• 1.8.2. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ tới các thông số được đánh giá bằng HWD của tấm BTXM
• 1.8.3. Nhận xét chung về kết quả nghiên cứu tổng quan
• 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. Dạng tổng quát của phương trình truyền nhiệt và các giả thuyết tương ứng
• 2.2. Một số phương pháp xác định phân bố nhiệt trong tấm BTXM
• 2.3. Lựa chọn phương pháp xác định biến thiên nhiệt độ trong tấm BTXM và các tham số cần hiệu chỉnh
• 2.4. Hiệu chỉnh một số thông số của phương trình truyền nhiệt
• 2.5. Xác định thông số của mặt đường BTXM từ kết quả đo HWD
• 2.6. Xác định các thông số thuộc nhóm thứ 2
• 2.7. 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. Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ tới các thông số của mặt đường BTXM sân bay
• 4.14. Xác định phạm vi phân tích ảnh hưởng giữa nhiệt độ và các thông số
• 4.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới độ võng
• 4.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu quả truyền lực khe nối (LTE)
• 4.17. Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ tới các thông số tính toán thiết kế của mặt đường BTXM sân bay
• 4.18. Kiến nghị về thời điểm thích hợp và hiệu chỉnh kết quả đo HWD theo nhiệt độ
• 4.19. Kết luận chương 4
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu tổng quan

Phần này tập trung vào việc tổng hợp các nghiên cứu liên quan đến ảnh hưởng nhiệt độ đến kết quả xác định thông số mặt đường bê tông xi măng (BTXM) sử dụng thiết bị gia tải động (HWD). Các nghiên cứu về truyền nhiệt trong mặt đường BTXM và ảnh hưởng của nhiệt độ đến các thông số được đánh giá bằng HWD được phân tích chi tiết. Kết quả tổng quan cho thấy, nhiệt độ có tác động đáng kể đến độ võng, hệ số truyền lực (LTE), và mô đun đàn hồi của mặt đường BTXM.

1.1. Mặt đường BTXM sân bay

Mặt đường BTXM sân bay được cấu tạo từ các lớp vật liệu có tính chất nhiệt lý khác nhau. Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt và độ bền của mặt đường. Các thông số nhiệt lý như hệ số truyền nhiệt, nhiệt dung riêng, và hệ số dãn nở nhiệt được xem xét để đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ đến mặt đường.

1.2. Thiết bị gia tải động HWD

Thiết bị HWD được sử dụng để đánh giá thông số mặt đường thông qua đo độ võng. Tuy nhiên, kết quả xác định bằng HWD chịu ảnh hưởng lớn của nhiệt độ, đặc biệt là chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trên và mặt dưới tấm BTXM. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, nhiệt độ cao hơn làm tăng độ võng và giảm hệ số truyền lực (LTE).

II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Phần này trình bày các phương trình truyền nhiệt trong mặt đường BTXM và phương pháp xác định thông số bằng HWD. Các giả thuyết và mô hình toán học được sử dụng để hiệu chỉnh phương trình truyền nhiệt và xác định thông số mặt đường. Kết quả cho thấy, việc hiệu chỉnh các thông số nhiệt lý là cần thiết để đảm bảo độ chính xác của kết quả xác định.

2.1. Phương trình truyền nhiệt

Phương trình truyền nhiệt trong mặt đường BTXM được xây dựng dựa trên các giả thuyết về phân bố nhiệt độ theo chiều sâu tấm. Các thông số như hệ số truyền nhiệt, nhiệt dung riêng, và hệ số dãn nở nhiệt được hiệu chỉnh để phù hợp với điều kiện thực tế. Kết quả hiệu chỉnh cho phép dự đoán chính xác nhiệt độ tại các điểm khác nhau trong tấm BTXM.

2.2. Xác định thông số bằng HWD

Phương pháp xác định thông số mặt đường bằng HWD dựa trên đo độ võng và các mô hình tính toán liên quan. Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ võng và hệ số truyền lực (LTE), do đó cần hiệu chỉnh kết quả đo theo nhiệt độ thực tế. Các phần mềm chuyên dụng như COMFAA được sử dụng để tính toán và đánh giá thông số mặt đường.

III. Thí nghiệm và kết quả

Phần này trình bày các thí nghiệm khảo sát biến thiên nhiệt độ và xác định thông số mặt đường BTXM bằng HWD. Các thí nghiệm được thực hiện tại các sân bay Vân Đồn và Nội Bài, với các mẫu BTXM được chế tạo tại hiện trường. Kết quả thí nghiệm cho thấy, nhiệt độ có ảnh hưởng rõ rệt đến độ võng, hệ số truyền lực (LTE), và mô đun đàn hồi của mặt đường.

3.1. Thí nghiệm khảo sát nhiệt độ

Thí nghiệm khảo sát biến thiên nhiệt độ trong tấm BTXM được thực hiện bằng các thiết bị đo nhiệt độ chuyên dụng. Kết quả cho thấy, nhiệt độ bề mặt và chênh lệch nhiệt độ giữa mặt trên và mặt dưới tấm BTXM thay đổi theo thời gian trong ngày. Các dữ liệu này được sử dụng để hiệu chỉnh phương trình truyền nhiệt và xác định thông số mặt đường.

3.2. Thí nghiệm đánh giá mặt đường bằng HWD

Thí nghiệm đánh giá mặt đường BTXM bằng HWD được thực hiện tại các vị trí khác nhau trên sân bay. Kết quả đo độ võng và hệ số truyền lực (LTE) cho thấy, nhiệt độ cao hơn làm tăng độ võng và giảm LTE. Các kết quả này được sử dụng để thiết lập quan hệ giữa nhiệt độ và thông số mặt đường.

IV. Phân tích và đánh giá

Phần này phân tích ảnh hưởng nhiệt độ đến thông số mặt đường BTXM và đề xuất các phương pháp hiệu chỉnh kết quả đo HWD. Kết quả cho thấy, nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ võng, LTE, và mô đun đàn hồi của mặt đường. Các phương pháp hiệu chỉnh được đề xuất để đảm bảo độ chính xác của kết quả xác định.

4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thông số mặt đường

Phân tích ảnh hưởng nhiệt độ đến độ võng, LTE, và mô đun đàn hồi cho thấy, nhiệt độ cao hơn làm tăng độ võng và giảm LTE. Các thông số này cần được hiệu chỉnh theo nhiệt độ thực tế để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo HWD.

4.2. Hiệu chỉnh kết quả đo HWD

Các phương pháp hiệu chỉnh kết quả đo HWD theo nhiệt độ được đề xuất, bao gồm hiệu chỉnh độ võng, LTE, và mô đun đàn hồi. Các phương pháp này giúp đảm bảo độ chính xác của kết quả xác định và tối ưu hóa thiết kế mặt đường BTXM sân bay.