Nghiên cứu lựa chọn kết cấu áo đường hợp lý cho đường có nhiều xe tải nặng tại TP.HCM

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích Nghiên cứu lựa chọn kết cấu áo đường hợp lý cho đường có nhiều xe tải nặng khu vực thành phố hồ chí, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Phạm Hoàng An
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Chí Minh
• Trường học: Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây Dựng Đường Ô Tô
• Đề tài: Nghiên Cứu Kết Cấu Áo Đường Tối Ưu Cho Đường Nhiều Xe Tải Nặng Tại TP.HCM
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu áp dụng kết cấu áo đường hợp lý cho đường có quy mô giao thông lớn, có nhiều xe tải nặng trên thế giới và Việt Nam
• 1.2. Tổng quan về hiện trạng khu vực thành phố Hồ Chí Minh
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP, PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÁC HƯ HỎNG VÀ SUY GIẢM TUỔI THỌ CỦA MẶT ĐƯỜNG TRÊN MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG Ô TÔ CỦA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
• 2.1. Tổng hợp nguyên tắc cơ bản cần chú trọng khi thiết kế mới và thiết kế tăng cường kết cấu mặt đường cho các tuyến đường ô tô có lưu lượng và tải trọng lớn
• 2.2. Đối với mặt đường thiết kế mới
• 2.3. Đối với mặt đường thiết kế cải tạo tăng cường
• 2.4. Các yêu cầu cơ bản
• 2.5. Các yêu cầu về sửa chữa, bù vênh và yêu cầu về cấu tạo chuyển tiếp qua các đoạn có bề dày kết cấu tăng cường mới khác nhau
• 2.6. Yêu cầu thiết kế cấu tạo đối với các lớp kết cấu mới tăng cường trên đường có quy mô giao thông lớn
• 2.7. Phân tích ảnh hưởng của cường độ giao thông, điều kiện môi trường đến các hư hỏng và suy giảm tuổi thọ của mặt đường trên một số tuyến đường ô tô của thành phố Hồ Chí Minh
• 2.8. Tổng quan về ảnh hưởng của tải trọng nặng đến suy giảm tuổi thọ mặt đường mềm
• 2.9. Loại xe và tải trọng xe và trục xe cho phép ở Việt Nam
• 2.10. Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn và hệ số quy đổi
• 2.11. Ảnh hưởng của tải trọng xe trong khai thác đường ô tô đến dự báo tuổi thọ của kết cấu áo đường
• 2.12. Tổng hợp số liệu khảo sát cân, đếm xe trên một số quốc lộ trong thời gian gần đây
• 2.13. Kết quả khảo sát cân đếm xe trên QL 25B đoạn Mỹ Thủy – Cát Lái
• 2.14. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm đánh giá áp lực bánh xe tác dụng xuống mặt đường
• 2.15. Phân tích đánh giá
• 2.16. Tải trọng trục xe
• 2.17. Áp lực bánh xe lên mặt đường
• 2.18. Lựa chọn mô đun đàn hồi yêu cầu (Eyc) để thiết kế kết cấu áo đường chưa phù hợp
• 2.19. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC LOẠI KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHO ĐƯỜNG CÓ QUY MÔ GIAO THÔNG LỚN, TẢI TRỌNG NẶNG Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
• 3.1. Lựa chọn kết cấu, vật liệu, phương pháp tính toán
• 3.2. Nghiên cứu kết cấu áo đường, lựa chọn kết cấu hợp lý cho đường có nhiều xe tải nặng khu vực Tp. Hồ Chí Minh
• 3.3. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tình hình nghiên cứu kết cấu áo đường

Nghiên cứu về kết cấu áo đường cho các tuyến đường có nhiều xe tải nặng tại TP.HCM đã trở thành một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh giao thông hiện nay. Tình hình giao thông tại TP.HCM đang ngày càng phức tạp với lưu lượng xe cộ tăng cao, đặc biệt là xe tải nặng. Việc áp dụng các kết cấu áo đường hợp lý không chỉ giúp nâng cao chất lượng đường mà còn kéo dài tuổi thọ của mặt đường. Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy, việc lựa chọn kết cấu áo đường phù hợp có thể giảm thiểu hư hỏng do tải trọng lớn. Theo đó, các tiêu chuẩn thiết kế từ các quốc gia như Trung Quốc, Mỹ, và Nhật Bản đã được tham khảo để đưa ra các giải pháp tối ưu cho TP.HCM. Việc nghiên cứu này không chỉ mang tính lý thuyết mà còn cần thiết phải có thực nghiệm để đánh giá hiệu quả thực tế.

1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới, nhiều quốc gia đã áp dụng các phương pháp thiết kế kết cấu áo đường khác nhau để đối phó với tình trạng giao thông lớn. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng kết cấu áo đường nửa cứng hoặc toàn chiều dày có thể giúp cải thiện khả năng chịu tải và giảm thiểu hư hỏng. Tại Trung Quốc, tiêu chuẩn JTG D50-2006 đã được áp dụng để thiết kế các tuyến đường lớn, trong khi Mỹ đã chuyển sang phương pháp thiết kế cơ học - thực nghiệm để tối ưu hóa kết cấu. Những nghiên cứu này cung cấp cơ sở lý thuyết vững chắc cho việc áp dụng tại TP.HCM.

II. Phân tích ảnh hưởng đến hư hỏng và tuổi thọ mặt đường

Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hư hỏng và suy giảm tuổi thọ của mặt đường là rất quan trọng. Các yếu tố như tải trọng xe, điều kiện môi trường và thiết kế kết cấu đều có tác động lớn đến tuổi thọ của mặt đường. Tại TP.HCM, tải trọng xe nặng đã gây ra nhiều hư hỏng, đặc biệt là hiện tượng hằn lún. Nghiên cứu cho thấy rằng việc lựa chọn kết cấu áo đường phù hợp có thể giảm thiểu tình trạng này. Các yêu cầu về sửa chữa và bảo trì cũng cần được xem xét để đảm bảo hiệu quả lâu dài cho các tuyến đường. Việc áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế hiện đại sẽ giúp cải thiện tình trạng hư hỏng và kéo dài tuổi thọ của mặt đường.

2.1. Tải trọng và ảnh hưởng đến mặt đường

Tải trọng xe là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến tuổi thọ mặt đường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tải trọng nặng từ xe tải có thể gây ra hư hỏng sớm, đặc biệt là hằn lún và nứt. Tại TP.HCM, việc khảo sát lưu lượng và tải trọng xe đã cho thấy sự gia tăng đáng kể trong những năm gần đây. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc thiết kế kết cấu áo đường có khả năng chịu tải tốt hơn. Việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại sẽ giúp dự đoán chính xác hơn về tuổi thọ của mặt đường và từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế hợp lý.

III. Nghiên cứu lựa chọn kết cấu áo đường cho đường có quy mô giao thông lớn

Nghiên cứu lựa chọn kết cấu áo đường cho các tuyến đường có quy mô giao thông lớn tại TP.HCM là một phần quan trọng trong luận văn. Việc lựa chọn vật liệu và phương pháp tính toán phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa kết cấu, đảm bảo khả năng chịu tải và giảm thiểu hư hỏng. Các loại kết cấu như bê tông nhựa, bê tông xi măng và các loại vật liệu mới cần được xem xét kỹ lưỡng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế quốc tế có thể mang lại hiệu quả cao trong việc cải thiện chất lượng đường. Đặc biệt, việc áp dụng các công nghệ mới trong xây dựng sẽ giúp nâng cao hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

3.1. Lựa chọn vật liệu và phương pháp tính toán

Việc lựa chọn vật liệu cho kết cấu áo đường là rất quan trọng. Các loại vật liệu như bê tông nhựa, bê tông xi măng và các loại vật liệu composite cần được xem xét dựa trên điều kiện khí hậu và tải trọng thực tế tại TP.HCM. Phương pháp tính toán cũng cần được cập nhật theo các tiêu chuẩn mới nhất để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các công nghệ mới trong thiết kế và thi công sẽ giúp cải thiện đáng kể chất lượng và tuổi thọ của mặt đường. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu hư hỏng mà còn tiết kiệm chi phí bảo trì trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển hạ tầng giao thông tại thành phố Hồ Chí Minh, việc lựa chọn kết cấu áo đường hợp lý cho các tuyến đường có lưu lượng lớn và nhiều xe tải nặng trở thành vấn đề cấp thiết. Theo ước tính, các tuyến quốc lộ và đường cao tốc tại khu vực này chịu tải trọng trục xe tiêu chuẩn tích lũy Ne ≥ 5×10^6 trục, với lưu lượng xe tải hạng trung trở lên trung bình ngày đêm trên một làn xe đạt khoảng 1500 xe/ngày đêm. Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe đã xuất hiện phổ biến trên nhiều tuyến đường như quốc lộ 1A, Xa lộ Đại Hàn, quốc lộ 25B, đại lộ Đông-Tây, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ và chất lượng mặt đường.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm xây dựng hướng dẫn lựa chọn kết cấu áo đường mềm phù hợp với điều kiện khí hậu, tải trọng và lưu lượng giao thông đặc thù của thành phố Hồ Chí Minh. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tuyến đường có quy mô giao thông lớn, nhiều xe tải nặng, trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa đặc trưng của khu vực. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu, kéo dài tuổi thọ mặt đường, giảm chi phí bảo trì và đảm bảo an toàn giao thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình thiết kế kết cấu áo đường mềm được áp dụng phổ biến trên thế giới, bao gồm:

• Phương pháp thiết kế cơ học - thực nghiệm (Mechanistic-Empirical Design): Kết hợp giữa lý thuyết cơ học và dữ liệu thực nghiệm để mô phỏng ứng suất, biến dạng và tuổi thọ kết cấu áo đường dưới tác động tải trọng và điều kiện môi trường.

• Mô hình phá hoại mỏi và phá hoại lún vệt bánh: Phân tích các hệ số hồi quy liên quan đến tải trọng trục, áp lực bánh xe và ảnh hưởng đến suy giảm tuổi thọ mặt đường.

Các khái niệm chính bao gồm: độ võng đàn hồi giới hạn, mô đun đàn hồi yêu cầu (Eyc), các loại hỗn hợp bê tông nhựa (BTNC, SMA, OGFC), và phân loại cấp đường theo lưu lượng xe tiêu chuẩn tích lũy (Ne) và lưu lượng xe tải nặng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thống kê, phân tích lý thuyết và thực nghiệm:

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu lưu lượng xe, tải trọng trục xe, áp lực bánh xe từ các tuyến quốc lộ và đường cao tốc tại TP. Hồ Chí Minh và các khu vực lân cận. Dữ liệu khí hậu, nhiệt độ, độ ẩm cũng được tổng hợp để đánh giá ảnh hưởng môi trường.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình tính toán cơ học - thực nghiệm để đánh giá ứng suất, biến dạng và tuổi thọ kết cấu áo đường. Phân tích hồi quy để xác định ảnh hưởng của tải trọng và lưu lượng xe đến hư hỏng mặt đường.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2014-2016, bao gồm khảo sát hiện trường, thu thập số liệu, phân tích mô hình và thử nghiệm vật liệu.

Cỡ mẫu khảo sát gồm các tuyến quốc lộ trọng điểm như QL1A, QL25B, các đoạn đường cao tốc như Nội Bài – Lào Cai, Cầu Giẽ – Ninh Bình, với hàng nghìn lượt xe tải được cân đếm và phân tích.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng tải trọng xe đến tuổi thọ mặt đường: Kết quả khảo sát cho thấy tải trọng trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm tại các tuyến đường lớn đạt từ 8 đến 10 tấn, vượt mức thiết kế tiêu chuẩn. Áp lực bánh xe trung bình dao động từ 700 đến 900 kPa, gây ra hiện tượng hằn lún vệt bánh xe với tỷ lệ hư hỏng tăng 15-20% so với thiết kế ban đầu.

2. Hiệu quả các loại kết cấu áo đường: Kết cấu áo đường toàn chiều dày bê tông nhựa (full depth Asphalt pavement) cho tuổi thọ sử dụng lên đến 50 năm, cao hơn 30% so với kết cấu truyền thống gồm lớp bê tông nhựa trên móng cấp phối đá dăm. Kết cấu tổng hợp với lớp đá gia cố xi măng cũng cho thấy khả năng chịu lực và ổn định cao, giảm 10-15% chi phí bảo trì trong vòng 10 năm.

3. Phân bố chiều dày lớp bê tông nhựa: Chiều dày lớp mặt bê tông nhựa hạt mịn và hạt trung được đề xuất trong khoảng 3-6 cm và 7-15 cm tương ứng, phù hợp với lưu lượng xe tải nặng và điều kiện khí hậu TP. Hồ Chí Minh. Chiều dày tổng kết cấu áo đường dao động từ 70 đến 100 cm tùy theo cấp đường và tải trọng.

4. Ảnh hưởng khí hậu và môi trường: Nhiệt độ trung bình trọng số năm (WMAPT) từ 28 đến 32°C ảnh hưởng đến lựa chọn loại nhựa đường và cấp phối cốt liệu. Việc lựa chọn nhựa đường có độ kim lún phù hợp giúp giảm hiện tượng nứt và hằn lún mặt đường.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến hư hỏng mặt đường là do tải trọng xe vượt quá thiết kế, kết cấu áo đường chưa tối ưu và ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới ẩm. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết cấu toàn chiều dày bê tông nhựa được đánh giá là giải pháp hiệu quả nhất cho đường có nhiều xe tải nặng, phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố tải trọng trục xe, bảng so sánh tuổi thọ và chi phí bảo trì giữa các loại kết cấu, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của từng phương án thiết kế. Kết quả nghiên cứu cũng khẳng định vai trò quan trọng của việc lựa chọn vật liệu và thiết kế chiều dày lớp bê tông nhựa phù hợp với điều kiện thực tế.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng kết cấu toàn chiều dày bê tông nhựa (full depth Asphalt pavement): Động từ hành động: Triển khai; Target metric: Tăng tuổi thọ mặt đường lên 50 năm; Timeline: 3-5 năm; Chủ thể thực hiện: Bộ Giao thông Vận tải và các nhà thầu xây dựng.

2. Tăng cường sử dụng vật liệu cấp phối đá dăm gia cố xi măng trong lớp móng: Động từ hành động: Ưu tiên sử dụng; Target metric: Giảm chi phí bảo trì 10-15%; Timeline: 2-4 năm; Chủ thể thực hiện: Các đơn vị thiết kế và thi công.

3. Lựa chọn nhựa đường có độ kim lún phù hợp với khí hậu TP. Hồ Chí Minh: Động từ hành động: Điều chỉnh; Target metric: Giảm hiện tượng nứt và hằn lún mặt đường 20%; Timeline: 1-2 năm; Chủ thể thực hiện: Viện nghiên cứu và nhà sản xuất vật liệu.

4. Xây dựng hướng dẫn thiết kế kết cấu áo đường chuyên biệt cho đường có nhiều xe tải nặng: Động từ hành động: Soạn thảo và ban hành; Target metric: Chuẩn hóa thiết kế; Timeline: 1 năm; Chủ thể thực hiện: Bộ Giao thông Vận tải và các viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế giao thông: Nắm bắt các phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm phù hợp với điều kiện tải trọng và khí hậu đặc thù, áp dụng vào thực tế thiết kế các tuyến đường lớn.

2. Nhà quản lý dự án giao thông: Hiểu rõ các giải pháp kỹ thuật và kinh tế trong lựa chọn kết cấu áo đường, từ đó đưa ra quyết định đầu tư hiệu quả, giảm chi phí bảo trì.

3. Các nhà thầu xây dựng và thi công: Áp dụng các kết cấu và vật liệu được nghiên cứu để nâng cao chất lượng thi công, đảm bảo tuổi thọ công trình.

4. Viện nghiên cứu và đào tạo: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo về kết cấu áo đường và đào tạo chuyên ngành xây dựng cầu đường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần lựa chọn kết cấu áo đường riêng cho đường có nhiều xe tải nặng?
   Xe tải nặng tạo ra áp lực lớn lên mặt đường, gây hư hỏng nhanh nếu kết cấu không phù hợp. Lựa chọn kết cấu đúng giúp tăng tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì.

2. Kết cấu toàn chiều dày bê tông nhựa có ưu điểm gì so với kết cấu truyền thống?
   Kết cấu này có khả năng chịu lực tốt hơn, giảm hiện tượng nứt và hằn lún, tuổi thọ có thể đạt đến 50 năm, đồng thời dễ dàng sửa chữa lớp mặt mà không ảnh hưởng đến cao độ đường.

3. Ảnh hưởng của khí hậu đến thiết kế kết cấu áo đường như thế nào?
   Nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng đến tính chất vật liệu nhựa đường, đòi hỏi lựa chọn loại nhựa có độ kim lún phù hợp để tránh nứt và biến dạng do nhiệt.

4. Phương pháp nghiên cứu cơ học - thực nghiệm có ưu điểm gì?
   Phương pháp này kết hợp lý thuyết cơ học với dữ liệu thực nghiệm, giúp dự đoán chính xác hơn tuổi thọ và khả năng chịu tải của kết cấu áo đường trong điều kiện thực tế.

5. Làm thế nào để giảm chi phí bảo trì mặt đường?
   Sử dụng vật liệu gia cố như cấp phối đá dăm gia cố xi măng, lựa chọn kết cấu phù hợp với tải trọng và khí hậu, đồng thời áp dụng công nghệ thi công hiện đại giúp giảm chi phí bảo trì hiệu quả.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định rõ ảnh hưởng của tải trọng xe tải nặng và điều kiện khí hậu TP. Hồ Chí Minh đến tuổi thọ và hư hỏng mặt đường.
• Kết cấu toàn chiều dày bê tông nhựa (full depth Asphalt pavement) và kết cấu tổng hợp với lớp đá gia cố xi măng là giải pháp tối ưu cho đường có nhiều xe tải nặng.
• Chiều dày lớp bê tông nhựa và vật liệu nhựa đường cần được lựa chọn phù hợp với lưu lượng xe và nhiệt độ trung bình trọng số năm từ 28-32°C.
• Đề xuất xây dựng hướng dẫn thiết kế kết cấu áo đường chuyên biệt cho khu vực TP. Hồ Chí Minh nhằm chuẩn hóa và nâng cao chất lượng công trình.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thí điểm kết cấu mới, đánh giá hiệu quả thực tế và hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế phù hợp.

Hành động ngay hôm nay để áp dụng các giải pháp kết cấu áo đường hợp lý, góp phần nâng cao chất lượng hạ tầng giao thông và phát triển bền vững thành phố Hồ Chí Minh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tình hình nghiên cứu áp dụng kết cấu áo đường hợp lý cho đường có quy mô giao thông lớn, có nhiều xe tải nặng trên thế giới và Việt Nam. Tình hình nghiên cứu áp dụng kết cấu áo đường hợp lý cho đường có quy mô giao thông lớn, có nhiều xe tải nặng trên thế giới. Trong nội dung này, học viên tập trung nghiên cứu tổng quan về thiết kế cấu tạo các loại kết cấu áo đường mềm được áp dụng hay khuyến khích sử dụng cho các tuyến đường có quy mô lớn trong hệ thống Tiêu chuẩn của một số nước như Trung Quốc, Mỹ, Úc, Nhật Bản.

Về phạm vi nghiên cứu của tuyến đường có quy mô giao thông lớn, trong nghiên cứu này sử dụng theo quy định tại mục 1.3 của Hướng dẫn ban hành cùng QĐ số 858 của Bộ GTVT, đường có quy mô giao thông lớn ở đây được tạm hiểu là các tuyến đường có lưu lượng xe lớn và/hoặc có nhiều xe khách lớn, xe tải lớn lưu thông, cụ thể là các tuyến đường có tống số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế (xác định tại mục A.2 của tiêu chuẩn 22TCN 211-06) Ne ≥ 5.106 trục hoặc các tuyến đường có số xe tải hạng trung trở lên và xe khách lớn trung bình ngày đêm lưu thông trên một làn xe N ≥ 1500 xe/ngày đêm. Nguyên lý, phương pháp và trình tự thiết kế kết cấu áo đường mềm ở Trung Quốc. Về nguyên lý và phương pháp thiết kế kết cấu áo đường của Trung Quốc là khá tương đồng với Việt Nam. Theo báo cáo của Viện nghiên cứu giao thông vận tải Jiangsu, lịch sử nghiên cứu thiết kế tính toán kết cấu áo đường của Trung Quốc có thể tính từ năm 1958, khi đó Trung Quốc sử dụng phương pháp tính toán theo Liên Xô (cũ) đó là phương pháp Ivanop, lấy trị số biến dạng tương đối cho phép (λcp) làm đặc trưng cho trạng thái làm việc 4 giới hạn của mặt đường với tải trọng tiêu chuẩn tính toán là tải trọng trục 8 tấn.

Năm 1966 có điều chỉnh bổ sung về các thông số vật liệu nhưng vẫn giữ phương pháp tính cũ. Năm 1978 thay thế phương pháp tính bằng sử dụng độ võng cho phép như là giá trị tính toán thiết kế và bổ sung thêm nội dung kiểm toán ứng suất kéo vào năm 1986. Năm 1997, Trung Quốc ban hành Tiêu chuẩn JTJ 014-97 trong đó điều chỉnh sử dụng Độ võng đàn hồi giới hạn như là giá trị thiết kế, thể hiện là mô đun đàn hồi chung của kết cấu mặt đường thiết kế phải lớn hơn mô đun đàn hồi yêu cầu được xác định từ lưu lượng xe trục tải trọng trục tiêu chuẩn 10 tấn trung bình ngày đêm của năm thiết kế cùng với kiểm toán ứng suất kéo tại đáy lớp BTN. Tính đến thời điểm hiện tại, Trung Quốc đang sử dụng Tiêu chuẩn JTG D50-2006 (Tiêu chuẩn thiết kế mặt đường BTN), điểm thay đổi về nguyên lý tính toán của Tiêu chuẩn này chính là sử dụng độ võng đàn hồi và ứng suất kéo như là một giá trị yêu cầu khi thiết kế.

5 Hình 1-1: Sơ đồ trình tự thiết kế kết cấu áo đường theo TC Trung Quốc 1. Phân loại đường theo quy mô giao thông.8 của Tiêu chuẩn JTG D50-2006 quy định 4 cấp đường 6 theo lưu lượng tích lũy (Ne) và lưu lượng xe khách và xe tải cỡ trung trở lên chi tiết trong bảng sau: Bảng 1.1 : Phân cấp đường theo quy mô giao thông, JTG D50-2006 STT Cấp đường Số trục xe tiêu chuẩn Xe khách và xe (mức giao thông) tích lũy (Ne – trục tải trung trở lên xe/làn) (xe/ngày.5x107 >3000 Theo chỉ dẫn kỹ thuật thiết kết kết cấu mặt đường của Tỉnh Quảng Đông Trung Quốc (bảng 3.2) mức độ giao thông được phân loại như sau: Bảng 1.2: Phân loại mức độ giao thông của tỉnh Quảng Đông, Trung Quốc Cấp đường (mức Rất nặng Nặng Vừa Nhẹ độ giao thông) Loại 1 Loại 2 Loại 3 Số trục Mặt 1200~2 300~1 xe chuẩn đường >2500 <300 500 200 tích lũy, BTN Ne (triệu Mặt trục / làn) 100~20 đường >2000 3~100 <3 00 BTXM Ô tô khách và xe tải 3000~5 2000~3 1200~2 800~1 cỡ trung trở lên[xe/ >5000 <800 000 000 000 200 (ngày • làn)] 7 1. Kết cấu điển hình cho đường giao thông quy mô lớn ở Trung Quốc Khi thiết kế kết cấu mặt đường BTN dùng cho các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn Trung Quốc luôn chú trọng các biện pháp hạn chế vệt hằn do tích lũy biến dạng và hiện tượng xuất hiện vệt hằn sớm, vệt hằn sâu hai bên bị đẩy trồi lên cao do các lớp kết cấu không đủ cường độ chống cắt trượt. Do vậy, trong một số nghiên cứu hoặc dự án đã thi công, Trung Quốc bố trí BTN tầng mặt thành 3 lớp, bố trí lớp bê tông nhựa chặt loại hạt mịn ở trên cùng với bề dày từ 3,0 - 4,0cm rồi đến 4,0 – 6,0cm bê tông nhựa hạt trung và 5,0 – 6,0cm bê tông nhựa hạt lớn.

Hoặc cũng có thể bố trí trên cùng là lớp bê tông nhựa chặt loại hạt trung dày 4,0 – 5,0cm rồi đến 2 lớp bê tông nhựa hạt lớn dày 5,0 – 6,0cm và 6,0 – 8,0cm ở dưới. Theo báo cáo kết quả nghiên tại Hội nghị khoa học về thiết kế và thi công mặt đường BTN tại Quảng Tây. Kết cấu tổng thể chung được sử dụng cho các tuyến đường giao thông quy mô lớn được đánh giá là khá thành công bao gồm các lớp như hình vẽ. Hình 1-2: Kết cấu điển hình sử dụng cho đường GT quy mô lớn đưa ra tại Hội nghị KHKT Quảng Tây 8 Tùy theo quy mô giao thông, tầng mặt BTN có thể bố trí thành 2 hoặc 3 lớp.

Lớp mặt thường sử dụng BTNC 13 hoặc SMA chất kết dính là nhựa thường hoặc nhựa polymer. Đối với lớp giữa thường sử dụng BTNC 20, chất kết dính là nhựa thường hoặc nhựa polymer. Lớp móng của tầng mặt, thường sử dụng BTNC 20. Lớp dính bám giữa các lớp BTN có thể sử dụng nhũ tương polime tăng chất lượng dính bám giữa các lớp.

Kết cấu áo đường mềm dùng cho các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn ở Trung Quốc ít nhất phải có một lớp móng trên bằng vật liệu toàn khối, như cấp phối đá dăm gia cố xi măng hoặc bê tông nhựa rỗng, tiếp đó là các lớp móng dưới bằng cấp phối đá dăm gia cố xi măng hoặc cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng cường độ thấp hơn hoặc bằng cấp phối đá dăm không gia cố. Để giảm tổng bề dày kết cấu áo đường, giảm số lớp phải thi công (có lợi cho tiến độ thi công và có thể có lợi cả về kinh tế) chọn vật liệu làm lớp móng dưới có mô đun đàn hồi cao và tính ổn định với nước tốt, do vậy đối với đường cấp cao và đường có giao thông quy mô lớn ở Trung Quốc ít sử dụng lớp móng là các vật liệu cấp phối đá tự nhiên không gia cố. Thường sử dụng móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng một hoặc hai lớp. Trong điều kiện bất lợi cho việc sử dụng móng đường gia cố xi măng thì thay thế bằng lớp móng đá dăm đen (ATB) để tăng tính ổn định và chịu lực cho kết cấu áo đường mềm.

Chú ý, trong trường hợp sử dụng móng đường là lớp đá gia cố xi măng, Trung Quốc thường thiết kế một lớp gọi là ”lớp quá độ” nhằm hạn chế nứt phản ảnh từ móng đường lên lớp BTN phía trên. 9 Hình 1-3: Một số kết cấu áo đường được sử dụng phổ biến ở Trung Quốc Chiều dày nhất định của lớp mặt đường BTN đóng 1 vai trò quan trọng trong việc cải thiện tổng thể khả năng làm việc của lớp BTN, nhưng nếu chiều dày lớp BTN quá dày thì sẽ có thể gây ra hiện tượng hằn lún bánh xe nghiêm trọng, tăng chiều dày lớp BTN để cải thiện ứng suất cắt trong lớp BTN không phải là cách tốt nhất, do vậy trong điều kiện tải trọng nặng cần chọn một phạm vi chiều dày hợp lý. Trên thế giới hiện tại đại bộ phận đều đang sử dụng phổ biến kết cấu áo đường nửa cứng, nhưng kết cấu mặt đường này dưới tải trọng nặng thì khả năng xuất hiện hư hỏng sớm là rất cao, do vậy nhiều nước trên thế giới đã đề xuất một loại kết cấu mới đó là loại kết cấu mặt đường toàn chiều dày BTN (full depth Asphalt pavement) có tính tương thích cao đối với đường tải trọng lớn, đặc biệt thích hợp đối với tình trạng xe quá tải đang ngày càng nhiều trên các tuyến quốc lộ như hiện nay. Kết cấu toàn chiều 10 dày BTN đã sử dụng thành công ở nhiều nước như Anh, Mỹ.tuổi thọ sử dụng có thể đạt đến 50 năm.

Do vậy, đưa kết cấu mặt đường này ứng dụng vào nước ta để sử dụng cho đường quy mô giao thông lớn là rất hợp lý và cần thiết. Khái niệm thiết kế toàn chiều dày BTN đại diện cho một xu hướng mới của KCMĐ cao tốc nước ngoài, có tính khả thi họp lý cao. Tổng chiều dày của lớp kết cấu này mỏng hơn so với tổng chiều dày của lớp móng thông thường, đồng thời có khả năng làm giảm các rạn nứt do mỏi, do vậy có thể khống chế được các hư hỏng KCMĐ chỉ xảy ra ở lớp trên. Vì vậy khi mặt đường hỏng đến một mức độ nhất định, chỉ cần thay thế lớp trên mà không ảnh hưởng đến cao độ của mặt đường.

Đây cũng là cách sửa chữa hiệu quả kinh tế nhất. Cốt lõi của loại thiết kế kết cấu này là dựa vào chức năng của từng lớp để bố trí hợp lý các lớp, tạo ra một kết cấu mặt đường có lớp mặt có khả năng chống lún tốt, hạn chế khả năng thấm nước và mài mòn, lớp giữa có độ bền cao, lớp dưới có khả năng chống mỏi tốt. Loại KCMĐ này vẫn chưa được nghiên cứu nhiều ở nước ta, để ứng dụng cho đường quy mô giao thông lớn, chúng ta rất cần thiết để nghiên cứu sâu hơn về KCMĐ này. Nguyên lý, phương pháp và trình tự thiết kế kết cấu áo đường mềm ở Mỹ Đối với nước Mỹ, kết cấu áo đường đã được thiết kế bằng phương pháp pháp dựa trên kinh nghiệm (Empirical method).

Nghĩa là mối quan hệ giữa dữ liệu đầu vào (như: tải trọng, vật liệu, kích thước lớp vật liệu, yếu tố môi trường…) và sự phá hoại áo đường được xác định dựa trên kinh nghiệm, thí nghiệm hoặc kết hợp cả hai.