Một phương pháp tính toán mô-đun đàn hồi chung kết cấu áo đường mềm đường ô tô

Tác giả: TS. PHẠM TUẤN ANH - Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải; TS. PHẠM ĐỨC PHONG; GS. TS. PHẠM CAO THĂNG - Học viện Kỹ thuật Quân sự

Sơ đồ tính toán hệ hai lớp

Kết cấu áo đường mềm có nhiều ưu điểm như thi công nhanh, sau khi thi công xong, các phương tiện có thể lưu hành được ngay, công tác duy tu bảo dưỡng đơn giản, mặt đường êm thuận, ít gây tiếng ồn do phương tiện gây ra. Vì vậy, đây là loại mặt đường hiện đang được sử dụng rộng rãi trong nước và trên thế giới.

Hiện nay, các quốc gia đều đã ban hành các quy trình hướng dẫn tính toán thiết kế kết cấu áo đường mềm, dựa trên các điều kiện thực tế của nước mình, cụ thể: Quy trình của Nga ODN 218-046-01 [4], quy định tính toán thiết kế theo kết cấu hệ hai lớp theo các chỉ tiêu: độ lún đàn hồi kết cấu (thông qua đại lượng mô-đun đàn hồi chung), ứng suất kéo uốn trong lớp bê tông nhựa (BTN), chỉ tiêu vệt hằn lún xô dồn lớp BTN và chỉ tiêu ứng suất cắt trong nền tự nhiên, đưa ra hai phương pháp tính với tải trọng tác dụng ngắn hạn (D=37 cm) và tải trọng tác dụng dài hạn (D=33 cm). Quy trình của Trung quốc JTG D50-2017 [7], quy trình của Belarus [8] và một số nước khác cũng đưa ra phương pháp tính tương tự. Các chỉ tiêu tính toán được trình bày dưới dạng công thức hoặc toán đồ tra nên tiện lợi cho người sử dụng. Theo hướng dẫn thiết kế của Mỹ dưới dạng phần mềm chuyên dụng [3], quy định tính toán thiết kế theo các chỉ tiêu: độ bằng phẳng IRI, tỉ lệ nứt do nhiệt, tỉ lệ nứt mỏi do trùng phục và chỉ tiêu vệt hằn lún bánh xe, tính với tải trọng tác dụng ngắn hạn.

Quy trình thiết kế của Việt nam theo 22TCN 211-06 [1] đã quy định tính toán kết cấu theo ba chỉ tiêu: độ lún đàn hồi kết cấu (thông qua đại lượng mô-đun đàn hồi chung), ứng suất kéo uốn lớp BTN và ứng suất cắt gây trượt lớp nền tự nhiên. Trong đó, chỉ tiêu mô-đun đàn hồi chung của kết cấu được quy định tính với kết cấu hệ hai lớp, dưới dạng toán đồ tra cho trường hợp khi chiều dày lớp trên không quá hai lần đường kính vệt bánh xe quy đổi, trường hợp chiều dày lớp trên lớn hơn, mô-đun đàn hồi được tính theo công thức của Bacberơ (phụ lục F), tính với tác dụng tải trọng dài hạn (D=33 cm).

Trong nghiên cứu này, các tác giả giới thiệu một phương pháp tính toán xác định mô-đun đàn hồi của bán không gian đồng nhất (mô-đun đàn hồi chung kết cấu áo đường mềm) trên cơ sở lý thuyết tính toán biến dạng hệ đàn hồi nhiều lớp, chịu tác dụng của tải trọng bánh xe. Đây là một hướng nghiên cứu mới, kết quả dưới dạng công thức tính, kết hợp xây dựng toán đồ tra trực tiếp, trong mối quan hệ với mô-đun đàn hồi và chiều dày từng lớp các lớp áo đường và mô-đun đàn hồi nền.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây