Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu một số thông số đặc trưng đánh giá chất lượng khai thác mặt đường BTXM đường ô tô bằng phương pháp không phá hủy ở Việt Nam

i<br /> <br /> LỜI CAM ĐOAN<br /> <br /> Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết<br /> quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực và chưa được ai công<br /> bố trong bất kỳ công trình nào khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã<br /> được trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy định.<br /> <br /> Tác giả<br /> <br /> Lƣơng Xuân Chiểu<br /> <br /> ii<br /> <br /> LỜI CẢM ƠN<br /> Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với GS.TSKH Hà Huy<br /> Cương và PGS.TS Lã Văn Chăm đã trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ tác giả với<br /> những chỉ dẫn khoa học có giá trị và thường xuyên động viên, tạo điều kiện thuận lợi,<br /> giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án và nâng<br /> cao năng lực khoa học của tác giả.<br /> Tác giả xin chân thành cảm ơn các Giáo sư, Phó giáo sư, Tiến sỹ, các chuyên gia,<br /> các nhà khoa học trong và ngoài Trường Đại học Giao thông Vận tải đã chỉ dẫn và<br /> đóng góp ý kiến để luận án được hoàn thiện.<br /> Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Trường Đại học Giao<br /> thông Vận tải, Phòng Đào tạo Sau đại học, Bộ môn Đường bộ, Trung tâm Khoa học<br /> Công nghệ Giao thông Vận tải, Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông vận tải,<br /> Phòng thí nghiệm Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải, Bộ môn Cầu đường Sân bay - Học viện Kỹ thuật Quân sự, Tổng Công ty Cảng hàng không Việt<br /> Nam, Sở Giao thông Vận tải Quảng Ninh đã tạo điều kiện và giúp đỡ tác giả hoàn<br /> thành luận án này.<br /> Tác giả xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm Khoa học Công nghệ Giao<br /> thông Vận tải và anh em đồng nghiệp trong Trung tâm, đã tạo điều kiện, tận tình giúp<br /> đỡ tác giả trong quá trình nghiên cứu.<br /> Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, những người thân đã động<br /> viên, khích lệ và chia sẻ những khó khăn với tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận<br /> án. Tác giả cũng xin dành những lời cám ơn sâu sắc tới vợ và các con của tác giả. Nếu<br /> không có sự động viên, chia sẻ và hy sinh của họ thì chắc chắn tác giả sẽ không hoàn<br /> thành được bản luận án này.<br /> Tác giả<br /> <br /> Lƣơng Xuân Chiểu<br /> <br /> iii<br /> MỤC LỤC<br /> LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................i<br /> LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii<br /> MỤC LỤC ................................................................................................................ iii<br /> DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................vii<br /> DANH MỤC HÌNH VẼ ..........................................................................................viii<br /> CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................................xiii<br /> CÁC KÝ HIỆU CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN ................................... xiv<br /> MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1<br /> CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG SỐ ĐẶC TRƢNG ĐÁNH GIÁ CHẤT<br /> LƢỢNG KHAI THÁC MẶT ĐƢỜNG BTXM ........................................................ 4<br /> 1.1. Khái niệm về chất lƣợng, sức chịu tải của mặt đƣờng ...................................... 4<br /> 1.2. Tổng quan về kết cấu mặt đƣờng BTXM .......................................................... 4<br /> 1.2.1. Cấu tạo mặt đường BTXM thông thường ........................................................... 4<br /> 1.2.2. Về tấm BTXM mặt đường ................................................................................. 6<br /> 1.3. Tổng quan về các loại hƣ hỏng kết cầu mặt đƣờng BTXM .............................. 7<br /> 1.4. Các thông số đặc trƣng cho khả năng khai thác của kết cấu mặt đƣờng bê<br /> tông xi măng. .............................................................................................................. 8<br /> 1.4.1. Nhóm 1: Đánh giá theo kinh nghiệm .................................................................. 8<br /> 1.4.2. Nhóm 2: Các thông số dựa trên cơ sở bài toán cơ học ........................................ 8<br /> 1.5. Phân tích tổng quan kết quả nghiên cứu ........................................................... 9<br /> 1.5.1. Một số nghiên cứu của tác giả nước ngoài .......................................................... 9<br /> 1.5.2. Một số nghiên cứu của tác giả trong nước ........................................................ 11<br /> 1.6. Phân tích tổng quan ứng dụng phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng mặt đƣờng<br /> BTXM trên thế giới.................................................................................................. 13<br /> 1.6.1. Phương pháp sử dụng tải trọng tĩnh đánh giá sức chịu tải ................................. 13<br /> 1.6.2. Phương pháp sử dụng tải trọng động đánh giá sức chịu tải ............................... 14<br /> 1.6.3. Phương pháp truyền sóng xác định đặc tính cơ học. ......................................... 17<br /> 1.7. Các phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng mặt đƣờng BTXM hiện đang áp dụng<br /> tại Việt Nam ............................................................................................................. 18<br /> 1.7.1. Các quy định pháp lý có liên quan.................................................................... 18<br /> <br /> iv<br /> 1.7.2. Các thiết bị thí nghiệm gia tải động hiện có tại Việt Nam ................................. 19<br /> 1.8. Phân tích lựa chọn vấn đề nghiên cứu ............................................................. 20<br /> 1.9. Kết luận chƣơng 1 ............................................................................................. 22<br /> CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU<br /> TẢI MẶT ĐƢỜNG BTXM. .................................................................................... 24<br /> 2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán mặt đƣờng cứng ...................................................... 24<br /> 2.2. Cơ sở lý thuyết thử nghiệm đánh giá sức chịu tải mặt đƣờng BTXM tại hiện<br /> trƣờng. ...................................................................................................................... 28<br /> 2.2.1. Các nghiên cứu về chậu võng ........................................................................... 28<br /> 2.2.2. Phương pháp xác định hệ số nền theo đặc trưng chậu võng .............................. 29<br /> 2.2.3. Xác định mô đun đàn hồi tấm bê tông, cường độ chịu kéo khi uốn tại thời điểm<br /> đánh giá ..................................................................................................................... 30<br /> 2.3. Nghiên cứu lý thuyết và nguyên lý của phƣơng pháp truyền sóng ................. 32<br /> 2.3.1. Tóm tắt lý thuyết truyền sóng ........................................................................... 32<br /> 2.3.2. Các đặc trưng của sự truyền sóng ..................................................................... 32<br /> 2.3.3. Các loại sóng.................................................................................................... 33<br /> 2.4. Các phƣơng trình cơ bản và phƣơng trình truyền sóng của môi trƣờng đàn<br /> hồi. ............................................................................................................................ 35<br /> 2.4.1. Các liên hệ cơ bản của môi trường đàn hồi. ...................................................... 35<br /> 2.4.2. Xây dựng các phương trình vi phân cân bằng và các phương trình truyền sóng<br /> theo PPNLCT Gauss. ................................................................................................. 36<br /> 2.5. Kết luận chƣơng 2 ............................................................................................. 43<br /> CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ PHÙ HỢP PHỤC VỤ NGHIÊN<br /> CỨU THỰC NGHIỆM ............................................................................................ 45<br /> 3.1. Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo kiểm tra chiều dày, đánh giá độ đồng nhất của<br /> BTXM-TOTC1......................................................................................................... 45<br /> 3.1.1. Mục tiêu nghiên cứu chế tạo thiết bị................................................................. 45<br /> 3.1.2. Nguyên lý hoạt động. ....................................................................................... 46<br /> 3.1.3. Thiết kế hệ thiết bị thí nghiệm .......................................................................... 51<br /> 3.1.4. Đo đạc thử nghiệm trên mô hình trong phòng thí nghiệm ................................. 52<br /> 3.1.5. So sánh đối chứng với thiết bị thương mại ....................................................... 62<br /> <br /> v<br /> 3.1.6. Đo đạc kiểm tra mặt đường BTXM đường Hồ Chí Minh ................................. 64<br /> 3.1.7. Đo đạc kiểm tra mặt đường BTXM đường QL18 Hạ Long – Mông Dương...... 67<br /> 3.1.8. Những vấn đề ảnh hưởng đến kết quả đo và phương án xử lý.......................... 69<br /> 3.2. Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo độ cập kênh giữa hai tấm bê tông qua khe nối<br /> TOTC-02 .................................................................................................................. 69<br /> 3.2.1. Mục tiêu chế tạo ............................................................................................... 69<br /> 3.2.2. Nguyên lý cấu tạo của thiết bị .......................................................................... 70<br /> 3.3. Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo biến dạng TOTC-03 ........................................ 71<br /> 3.3.1. Mục tiêu chế tạo ............................................................................................... 71<br /> 3.3.2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị ...................................................................... 72<br /> 3.3.3. Chế tạo dụng cụ đo biến dạng sử dụng cảm biến điện trở ................................ 74<br /> 3.3.4. Đo đạc thử nghiệm trên mẫu thử trong phòng thí nghiệm ................................. 76<br /> 3.4. Kết luận chƣơng 3 ............................................................................................. 77<br /> CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM HOÀN THIỆN PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ<br /> CÁC THAM SỐ CHẤT LƢỢNG KHAI THÁC MẶT ĐƢỜNG BTXM ............. 80<br /> 4.1. Thử nghiệm xây dựng tƣơng quan giữa mô đun đàn hồi và cƣờng độ chịu kéo<br /> khi uốn...................................................................................................................... 80<br /> 4.2. Nghiên cứu đo đạc thực nghiệm trên mô hình tấm mặt đƣờng tại phòng thí<br /> nghiệm ...................................................................................................................... 87<br /> 4.2.1. Mục đích của thí nghiệm .................................................................................. 87<br /> 4.2.2. Các công thức sử dụng tính toán ...................................................................... 87<br /> 4.2.3. Mô hình thử nghiệm ......................................................................................... 89<br /> 4.2.4. Kết quả thí nghiệm ........................................................................................... 91<br /> 4.2.5. Tính toán xử lý kết quả đo ............................................................................. 93<br /> 4.3. Thiết kế thử nghiệm đánh giá sức chịu tải của mặt đƣờng BTXM đoạn đƣờng<br /> tại trƣờng Đại học Giao thông Vận tải ................................................................... 94<br /> 4.3.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 95<br /> 4.3.2. Thiết kế thực nghiệm: Thiết kế kết cấu, thiết kế thí nghiệm và hệ thống đo đạc<br /> đánh giá ..................................................................................................................... 95<br /> 4.3.3. Thiết bị đo đạc chính đã sử dụng .................................................................... 103<br /> 4.3.4. Phân tích kết quả đo ....................................................................................... 108<br /> <br />