phân tích kết cấu bằng mepdg ở việt nam
TRANSCRIPT
MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ BÊ TÔNG NHỰA VÀ
THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA
Ở VIỆT NAM
2
NGƯỜI THỰC HIỆN
NGUYỄN QUANG PHÚCTRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
- Quan điểm cá nhân
- Các đề tài nghiên cứu
- Các dự án thực tế
- Các tư liệu đồng nghiệp
ĐT: 0985578929
3
NỘI DUNG BÁO CÁO
5. CÔNG NGHỆ MỚI – VẬT LIỆU MỚI
4. CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU ĐANG TRIỂN KHAI
3. NHỮNG HƯ HỎNG PHỔ BIẾN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG
2. THIẾT KẾ HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA NÓNG
1. THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA
6. ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN
4
1-THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA
THIẾT KẾ KẾT CẤU
Phương pháp lý thuyết –thực nghiệm
22TCN 211-06
TQ, Nga, Pháp
Phương pháp kinh nghiệm – thực nghiệm
AASHTO-93
CBR
Phương pháp cơ học-thực nghiệm
AI MEPDG
Phương pháp AASHTO-93
Phương pháp AI
Phương pháp MEPDG
Đề xuất ở Việt Nam
Giới hạn nghiên cứu
5
• 22TCN211-06
• 22TCN274-01Việt Nam
• AASHTO-1993
• MEPDG PavementME Design2.2 Hoa Kỳ
• TCN 218.046.01 (2001)Nga
• JTG D50-2006 (2006)Trung Quốc
• IRC 37-2012 (2012)Ấn Độ
• LCPC, SETRA (2004)Pháp
CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG
6
NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG
7
Các phần mềm phân tích
MEPDG, DARWIN M-E 2.2
ALIZE 1.20; FPS21
3D Move
ANSYS, ABAQUS
KENPAVE
BISAR; EverStressFE;MichPave;
IIT PAVE; CIRCLY
8
100
35
740
45
KC3
NÒn ®Êt
68
14
15
31
74
KC4
NÒn ®Êt
67
68
13
40
KC5
NÒn ®Êt
57
57
15
30
KC6
NÒn ®Êt
715
30
52
KC1
NÒn ®Êt
93
35
710
33
35
KC2
NÒn ®Êt
Trượt Kéo uốn Độ võng KC1 KC2 KC3 KC4 KC5 KC6
1 BTN tạo nhám 250 1,200 320 0.30 3 3
2 BTN chặt lớp trên 300 1,800 420 0.30 5 5 6 6 5
3 BTN chặt lớp dưới 250 1,600 350 0.30 7 7 8 8 7 7
4 ATB 250 800 350 0.30 10 13
5 CPĐD gia cố XM 600 600 600 0.25 14
6 CPĐD loại 1 300 300 300 0.30 33 40 15 40 15 15
7 CPĐD loại 2 250 250 250 0.30 35 45 31 30 30
8 Subgrade 0.35
Tổng chiều dày kết cấu (cm) 93 100 74 67 57 52
Mô đun đàn hồi chung Ech (MPa) 216 216 215 196 172 160
42
µTTKết cấu áp dụngMô đun đàn hồi E (MPa)
Lớp vật liệu
CÁC KẾT CẤU PHỔ BIẾN
THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA
9
XE TẢI NẶNG 2 TRỤC
Biểu đồ tải trọng tích lũy - Xe tải nặng 2 trục
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Tỷ lệ % tích lũy
Tả
i tr
ọn
g (
kg
)
Trục trước
Tổng tải trọng
Trục sau
10
XE TẢI NẶNG 2 TRỤC
11
XE Tr11S2
Biểu đồ tải trọng tích lũy - Xe Tr11S2
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Tỷ lệ % tích lũy
Tả
i tr
ọn
g (
kg
)
Trục trước
Trục giữa
Cụm trục 2
Tổng tải trọng
12
XE Tr12S2
Biểu đồ tải trọng tích lũy - Xe Tr12S2
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Tỷ lệ % tích lũy
Tả
i tr
ọn
g (
kg
)
Trục trước
Cụm trục 2-1
Cụm trục 2-2
Tổng tải trọng
13
XE Tr12S3
Biểu đồ tải trọng tích lũy - Xe Tr12S3
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Tỷ lệ % tích lũy
Tải tr
ọn
g (
kg)
Trục trước
Cụm trục 2
Cụm trục 3
Tổng tải trọng
14
CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG
-Líp bª t«ng nhùa 1
h1
E1,
Echm
+
8
Echm, chm
C¸c líp mãng díi+ nÒn ®Êt
kÐo
nÐn
Líp bª t«ng nhùa 2
Líp mãng trªn
h2
h3
E2,
E3,
15
CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG
16
CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG
17
CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG
18
ME-PDG
19
Thông số đầu vào - MEPDG
Mức độ 1: Số liệu thu được từ các thí nghiệm, phép đo trực tiếp.
Ví dụ: Đặc trưng vật liệu rút ra từ thí nghiệm trong phòng, số
liệu đếm xe và cân xe.
Mức độ 2: Số liệu rút ra từ các mối tương quan với các số liệu
khác. Ví dụ: Mô đun đàn hồi của vật liệu rút ra từ giá trị CBR
thông qua các công thức thực nghiệm, mô đun đàn hồi của bê
tông nhựa được xác định từ thành phần hỗn hợp, loại và hàm
lượng nhựa, độ rỗng Va, VMA,…
Mức độ 3: Số liệu mặc định đặc trưng cho từng vùng hoặc từng
quốc gia.
20
CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG
21
Định hướng sử dụng MEPDG
22
Pavement Design Methodologies by State - 2014
Pierce, L. M. and G. McGovern. Implementation of the AASHTO Mechanistic‐Empirical Pavement Design Guide and Software. NCHRP
Synthesis 457
23
Địa điểmVĩ độ
Kinh độ
Số
tháng
phân
tích
Nhiệt độ
thấp
nhất, oC
Nhiệt độ
cao
nhất, oC
Nhiệt độ
trung
bình, oC
Lượng
mưa trung
bình, mm
Hà Nội21.02
105.0890 6.80 40.11 24.50 1773.43
HOUSTON,
Texas Mỹ29.39
-95.1791 -5.56 41.67 21.14 1238.50
BROWNSVILLE
, Texas Mỹ
25.55
-97.26116 -1.11 40.56 23.31 573.28
PORT ISABEL,
Texas Mỹ26.1
-97.2190 -1.67 37.78 23.20 495.30
PHOENIX,
Arizona Mỹ33.26
-111.59116 0.61 46.72 23.88 170.94
So sánh điều kiện khí hậu Hà Nội với một số thành phố ở Mỹ
24
Permanent Deformation: Rutting
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
0 18 36 54 72 90 108 126 144 162 180 198
Pavement Age (month)
Ru
ttin
g D
ep
th (
in)
SubTotalAC
SubTotalBase
SubTotalSG
Total Rutting
TotalRutReliability
Total Rutting Design Limit
AC Rutting Design Value = 0.25
Total Rutting Design Limit = 0.75
Phân tích kết cấu bằng MEPDG ở Việt Nam
AADTT = 2146; W18 = 35 241 017
25
Permanent Deformation: Rutting
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0 18 36 54 72 90 108 126 144 162 180 198
Pavement Age (month)
Ru
ttin
g D
ep
th (
in) SubTotalAC
SubTotalBase
SubTotalSG
Total Rutting
Total Rutting Design Limit
AC Rutting Design Value = 0.25
Total Rutting Design Limit = 0.75
AADTT= 275 xe/nđ; W18=4 500 000 ESAL
AADTT = 2146; W18 = 35 241 017 !?
Phân tích kết cấu bằng MEPDG ở Việt Nam
26
2-PHƯƠNG PHÁP MARSHALL
Các đặc tính độ chặt và độ rỗng của hỗn hợp
Thí nghiệm đơn giản, phù hợp với các phòng thí nghiệm
hiện trường.
Công đầm nén cố định
Không mô phỏng hết được quá trình lu lèn thực tế ngoài
hiện trường
Các khả năng làm việc của mặt đường bê tông nhựa chưa
được xem xét chặt chẽ
Chưa khắc phục được ba hư hỏng chính: biến dạng vĩnh
cửu, nứt do mỏi và nứt ở nhiệt độ thấp
27
CẤP PHỐI HỖN HỢP
28
Vấn đề độ ổn định và độ dẻo
Xác định độ dẻo
Marshall khi có điểm
cực trị rõ ràng theo
ASTM D6927-15
29
Vấn đề độ ổn định và độ dẻo
Xác định độ
dẻo Marshall
khi không có
điểm cực trị
theo ASTM
D6927-15
30
NHỮNG CHÚ Ý
ĐỘ CHỤM THÍ NGHIỆM
31
3 – CÁC DẠNG PHÁ HOẠI CHÍNH
• Sớm
• Nghiêm trọng
HLVBX
Thấm
Bong bật
Phá hoại
NỨT
32
Lún trồi > < Nứt, Mỏi, thấm
KHẢ NĂNG CHỐNG
MỎI, BONG TRÓC
KHẢ NĂNG CHỐNG
LÚN VỆT BÁNH
BTN CỠ HẠT LỚN HƠN
CẤP PHỐI THÔ HƠN
NHỰA ÍT HƠN
BTN CỠ HẠT NHỎ
CẤP PHỐI MỊN
NHỰA NHIỀU
?
33
CÁC DẠNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE
2 Lún chảy dẻo lớp bê tông nhựa
MÆt ®êng ban ®Çu
NÒn ®êng
C¸c líp mãng
C¸c líp mÆt BTN
M« dån M« dån
C¾t C¾tC¾t
34
CÁC DẠNG HẰN LÚN VỆT BÁNH XE
tanBTN BTN BTNC
35
HẰN LÚN VỆT BÁNH XE
Tình hình hằn lún vệt bánh xe trên các tuyến Quốc lộ
36
NỨT, THẤM NƯỚC, BONG BẬT
37
Các đặc trưng thể tích Superpave
38
CỠ HẠT DANH ĐỊNH THIẾT KẾ
39
CÁC BIỆN PHÁP TĂNG KHẢ NĂNG
CHỐNG LÚN VỆT BÁNH
40
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
TTYếu tố ảnh hưởng
Sự thay đổi
yếu tố
Khả năng chống
lại BDKHP
1 Cốt liệu
Bề mặt cốt liệu NhẵnThô Tăng
Cấp phối Thích hợp Tăng
Hình dạng hạtTròn góc
cạnhTăng
Cỡ hạt*Tăng cỡ hạt
lớn nhấtTăng
2 Nhựa đường Độ cứng Tăng Tăng
3Hỗn hợp bê
tông nhựa
Hàm lượng nhựa Tăng Giảm
Độ rỗng dư* Tăng Giảm
Độ rỗng cốt liệu* Tăng Giảm
4Điều kiện tải
trong
Số lần tác dụng;
Áp lựcTăng Giảm
5 Môi trường Nhiệt độ/Độ ẩm Tăng Giảm