Đang tải... (xem toàn văn)
1.Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài:1.1 Cơ sở khoa học:Trong điều kiện thời tiết Việt Nam thuộc khu vực nhiệt đới với nhiệt độ không khí về mùa hè cao, bức xạ mặt trời mạnh, chế độ thuỷ nhiệt của nền đường của một số nơi khá bất lợi…Là nhân tố ảnh hưởng không tốt đến cường độ và độ ổn định của mặt đường. Vì vậy, khi làm mới hay cải tạo nâng cao chất lượng mặt đường ở nước ta cần phải chú ý đến việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự làm việc của mặt đường, đặt biệt là mặt đường BTXM.Những năm gần đây, hệ thống hạ tầng giao thông ở nước ta ngày càng phát triển vượt bậc về nhiều lĩnh vực, cùng với sự phát triển của mặt đường BTN thì mặt đường BTXM cũng được áp dụng ngày càng rộng rãi hơn đặc biệt là tại một số vị trí, công trình quan trọng như: Sân bay, các trạm thu phí, vùng ngập nước v.v.... Trong thời gian gần đây cho thấy sản lượng xi măng đã và đang tăng lên đáng kể. Điều này cho thấy số lượng và khối lượng mặt đường BTXM ngày càng phát triển. Do đó, cần có các giải pháp nâng cao chất lượng công tác thiết kế, tính toán, xây dựng, khai thác và quản lý loại đường BTXM để nâng cao khả năng khai thác và sử dụng các tuyến đường là BTXM.1.2 Tính thực tiễn của đề tài:Mặt đường BTXM ngoài việc chịu tải trọng của bánh xe, chúng còn chịu tác động của nhiệt độ môi trường. Trên một số đoạn đường người ta quan sát thấy mặt đường BTXM xuất hiện những vết nứt ngay cả khi không chịu sự tác động của tải trọng bánh xe (tại những đoạn đường ít khai thác và chịu tác động của tải trọng nhỏ).Vì vậy, sự xuất hiện vết nứt trong mặt đường BTXM là do sự tác động của nhiệt độ môi trường ... Do đó, việc “Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ môi trường Thành phố Hồ Chí Minh đến sự làm việc của mặt đường BTXM” là một yêu cầu có tính cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn2. Tên của đề tài:“Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ môi trường Thành phố Hồ Chí Minh đến sự làm việc của mặt đường BTXM”
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGHIÊN CỨU SỰ TÁC ĐỘNG CỦA NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hồ Chí Minh – Năm 2015 1 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt viii Danh mục các bảng x Danh mục các hình vẽ, đồ thị xiv Phụ lục xvi MỞ ĐẦU 1 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TẠI THÀNH PHỐ HỐ CHÍ MINH 3 1.1.Khái quát tình hình xây dựng và phát triển mặt đường BTXM trên thế giới 3 1.2 Khái quát tình hình xây dựng mặt đường BTXM ở nước ta 9 1.3 Khái niệm mặt đường BTXM: 10 1.4 Cấu tạo chung của mặt đường BTXM: 10 1.4.1 Cấu tạo mặt đường BTXM: 10 1.4.1.1 Tấm bê tông: 10 1.4.1.2 Lớp dãn cách: 11 1.4.1.3 Lớp móng: 11 1.4.2 Cấu tạo khe nối mặt đường BTXM: 11 1.4.2.1 Tác dụng khe nối: 11 1.4.2.2 Khe dãn: 13 1.4.2.3 Khe co: 15 1.4.2.4 Khe dọc 17 1.5 Phân loại mặt đường BTXM: 18 1.6 Phạm vi áp dụng của mặt đường BTXM: 20 1.7 Ưu nhược điểm của mặt đường BTXM: 20 1.7.1 Ưu điểm: 20 2 1.7.2 Nhược điểm: 21 1.8 Thực tế công tác xây dựng mặt đường BTXM ở Việt Nam và các Quốc gia khác trên thế giới: 21 1.8.1 Công tác xây dựng mặt đường BTXM ở Việt Nam: 21 1.8.2 Công tác xây dựng mặt đường BTXM của các Quốc gia trên thế giới: 22 1.9 Thực trạng công tác xây dựng mặt đường BTXM tại Thành phố Hồ Chí Minh 24 1.10 Xu hướng phát triển loại mặt đường BTXM ở Thành phố Hồ Chí Minh:………………………………………………………………………. 27 1.11 Kết luận chương 1: ……………………………………………………… 28 Chương 2. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ TRONG THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 29 2.1 Phương pháp tính toán theo Quy trình Việt Nam hiện hành: 29 2.2 Phương pháp tính theo Quy trình Mỹ hiện hành 40 2.2.1 Các tính chất của bê tông và các chi tiết của tấm bê tông 41 2.2.2 Cốt thép 42 2.2.3 Chiều dày tấm bê tông 43 2.3 Các phương pháp tính toán theo các Quy trình hiện hành của một số nước khác trên thế giới 47 2.3.1 Phương pháp thiết kế mặt đường cứng của Anh 47 2.3.2 Phương pháp thiết kế mặt đường BTXM của Pháp 53 2.3.2.1 Lý thuyết tính toán 53 2.3.2.2 Các tham số 57 2.4 Kết luận chương 2 60 Chương 3. KHẢO SÁT TÍNH TOÁN, XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 61 3.1 Điều tra, khảo sát nhiệt độ môi trường và bức xạ của khu vực Thành phố Hồ Chí Minh 61 3.1.1 Vị trí đia lý 61 3.1.2 Điều kiện môi trường tư nhiên 61 3.1.3 Điều kiện về khí tượng 62 3 3.1.3.1 Nhiệt độ không khí 62 3.1.3.2 Độ ẩm không khí 63 3.1.3.3 Tốc độ gió 64 3.1.3.4 Bức xạ 64 3.1.3.5 Lượng mưa 65 3.1.4 Điều kiện thủy văn 66 3.2 Các xác định nhiệt độ bề mặt trên mặt dường BTXM 67 3.3 Tính toán xác định nhiệt độ bề mặt trên mặt đường BTXM tại Thành phố Hồ Chí Minh 68 3.3.1 Nhiệt độ và bức xạ đo được tại trạm khi tượng Tân Sơn Hòa – Nhà Bè 68 3.3.1.1 Nhiệt độ trung bình tháng theo giờ năm 2013 đối với khu vực Thành phố Hồ Chí Minh Bức xạ 69 3.3.1.2 Bức xạ trung bình tháng theo giờ năm 2013 đối với khu vực Thành phố Hồ Chí Minh Bức xạ 70 3.3.2 Xác định nhiệt độ tính toán bề mặt tấm BTXM mặt đường tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh 71 3.3.2.1 Xác định nhiệt độ không khí 71 3.3.2.2 Xác định nhiệt độ làm nóng thêm mặt đương do bức xạ 71 3.3.2.3 Xác định nhiệt độ bề mặt tấm BTXM mặt đường tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh 72 3.4 Nhận xét và kết luận 73 Chương 4. NGHIÊN CỨU SỰ TÁC ĐỘNG CỦA NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 75 4.1 Nghiên cứu sự truyền nhiệt và sự thay đổi của nhiệt độ trong tấm bê tông của mặt đường BTXM 75 4.1.1 Xác định trường nhiệt độ tính toán trong mặt đường BTXM (theo GS.TS Phạm Cao Thăng 75 4.1.2 Kết quả nghiên cứu của một số tác giả khác 81 4.1.2.1 Theo GS Dương Học Hải 81 4.1.2.2 Theo TS Nguyễn Duy Đồng 81 4 4.1.3 Trường nhiệt độ tính toán trong tấm BTXM mặt đường chịu tác dụng của nhiệt độ môi trường tại Thành phố Hồ Chí Minh 82 4.2 Mối quan hệ giữa chiều dày và chiều dài tấm khi xét đến sự ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt BTXM tại Thành phố Hồ Chí Minh 84 4.3 Tính toán ứng suất nhiệt trong tấm BTXM do tác dụng của nhiệt độ 89 4.3 Kết luận chương 4 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 95 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỐ TT KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT GIẢI THÍCH NỘI DUNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT I DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU 1 α An pha; là hệ số nở dài 2 γ Ga ma; trọng lượng riêng; chuyển vị góc … 3 ∆Τ , t ∆ , ∆ , δ Đen ta, Chênh lệch nhiệt độ 4 ε Epxilon; biến dạng dài tương đối 5 x ε , y ε , z ε biến dạng theo phương x, phương y, phương z 6 λ Lamđa; hệ số dẫn nhiệt; độ mỏng … 7 µ Muy; hệ số Poát xông 8 Π , π Pi 9 ρ Rô; mật độ khối lượng riêng 10 τ Tao 11 σ Sigma; ứng suất 12 [ ] σ Sigma cho phép; ứng suất cho phép 13 x σ , y σ , z σ ứng suất theo phương x, phương y, phương z 14 ϕ Phi; là góc nội ma sát 15 w Độ võng của tấm 16 E Mô đuyn đàn hồi của bê tông 17 f Hệ số ma sát 18 C Hệ số nền. Lực dính … II DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1 BT Bê tông 2 BTXM Bê tông xi măng 3 GCXM Gia cố xi măng 4 BTCTLT Bê tông cốt thép liên tục. 5 KTQS Kỹ thuật Quân sự 6 MĐC mặt đường cứng 7 GS giáo sư 8 PGS phó giáo sư 9 PTS phó tiến sĩ 6 10 TS tiến sĩ DANH MỤC CÁC BẢNG TT KÝ HIỆU NỘI DUNG TÊN CÁC BẢNG TRANG II Chương 2 Điều kiện khí hậu Việt Nam và trường nhiệt độ trong mặt đường BTXM 1 Bảng 2.1 Nhiệt độ không khí lớn nhất, nhỏ nhất bình quân trong tháng và cường độ bức xạ lớn nhất (kcal/m 2 ) của các tháng mùa hè thuộc khu vực Hà Nội 31 2 Bảng 2.2 Nhiệt độ tương đương do bức xạ mặt trời đốt nóng thêm mặt đường BTXM thuộc khu vực Hà Nội 32 3 Bảng 2.3 Biên độ nhiệt độ bề mặt của mặt đường BTXM (biên 33 7 độ A) khu vực Hà Nội 4 Bảng 2.4 Giá trị của M phụ thuộc vào chiều dày mặt đường h và hệ số nhiệt cả bê tông 34 5 Bảng 2.5 Gradien nhiệt độ trong mặt đường BTXM vào tháng 7 của khu vực Hà Nội 0 C 35 6 Bảng 2.6 Hệ số C, γ 37 7 Bảng 2.7 Chi tiết của các thanh truyền lực của AASHO 41 8 Bảng 2.8 Phân loại năng lực chịu tải của các kết cấu mặt đường cứng 49 9 Bảng 2.9 Chiều dày của lớp móng 50 10 Bảng 2.10 Biến số phụ thuộc vào sự rủi ro r% - Độ rủi ro r% được chọn phụ thuộc vào cấp giao thong. Với mặt đường BTXM 55 11 Bảng 2.11 Giá trị của u được tra theo bảng dưới (bảng 2.11) 55 12 Bảng 2.12 Độ dốc của quy luật mỏi của vật liệu được xác định theo kết quả thí nghiệm mỏi của vật liệu làm mặt đường. Với BTXM lấy theo bảng 2.12 55 15 Bảng 2.13 K δ được xác định theo bảng 2.13 phụ thuộc vào mô đun của nền đất (hoặc của lớp móng không gia cố) 57 16 Bảng 2.14 Bê tông được chia thành 4 cấp (từ cấp 5 đến cấp 2) theo bt σ (MPA) (bảng 2.14) 58 17 Bảng 2.15 Kích thước và khoảng cách giữa các thanh truyền lực 59 III Chương 3 Nghiên cứu sự tác động của môi trường đến sự làm việc của mặt đường BTXM 18 Bảng 3.1 Thống kê nhiệt độ khu vực (0C) 62 19 Bảng 3.2 Thông kê độ ẩm khu vực (%) 63 20 Bảng 3.3 Số giờ nắng khu vực dự án (giờ) 64 21 Bảng 3.4 Lượng mưa trung bình khu vực giai đoạn 2009-2013 (mm) 66 8 22 Bảng 3.5 Nhiệt độ không khí trung bình tháng theo giờ năm 2013 đối với khu vực Thành phố Hồ Chí Minh 69 23 Bảng 3.6 Nhiệt độ trung bình của không khí theo từng giờ tại trạm Tân Sơn Hòa – Nhà Bè (theo số liệu năm 2013 với các tháng II, III, IV và V) 70 24 Bảng 3.7 Nhiệt độ trung bình của không khí theo từng giờ tại trạm Tân Sơn Hòa – Nhà Bè (theo số liệu năm 2013 với các tháng II, III, IV và V) 71 25 Bảng 3.8 Bức xạ trung bình của theo từng giờ tại trạm Tân Sơn Hòa – Nhà Bè (theo số liệu năm 2013 với các tháng II, III, IV và V 71 26 Bảng 3.9 Nhiệt độ tính toán bề mặt tấm BTXM mặt đường sân bay tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh (nhiệt độ tháng III) 73 IV Chương 4 Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ bề mặt đến sự làm việc của mặt đường BTXM 27 Bảng 4.1 Nhiệt độ theo từng địa phương tại Việt Nam 78 28 Bảng 4.2 Građien nhiệt độ lớn nhất theo chiều dày h (ký hiệu: max ∆Τ ; đơn vị: 0C/cm) 81 29 Bảng 4.3 Chênh lệch nhiệt độ và Gradien nhiệt với điều kiện khí hậu Thành phố Hà Nội 82 30 Bảng 4.4 Chênh lệch nhiệt độ và Gradien nhiệt với điều kiện khí hậu Thành phố Hồ Chí Minh 82 31 Bảng 4.5 Xác định với điều kiện nhiệt độ tại Thành phố Hồ Chí Minh 83 32 Bảng 4.6 Chiều dài lớn nhất tương ứng với chiều dày tấm (theo tác giả) 87 33 Bảng 4.7 Chiều dài lớn nhất tương ứng với chiều dày tấm (theo quy trình) 88 34 Bảng 4.8 Giá trị ứng suất uốn vồng do tác dụng của nhiệt độ: 89 9 (theo Tác giả nghiên cứu tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh) với tấm có kích thước là 500 x 500 35 Bảng 4.9 Giá trị ứng suất uốn vồng do tác dụng của nhiệt độ: (theo Tác giả nghiên cứu tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh) với tấm có kích thước là 500 x 500 89 36 Bảng 4.10 Giá trị ứng suất uốn vồng do tác dụng của nhiệt độ: (theo Tác giả nghiên cứu tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh) với tấm có kích thước là 600 x 600 90 37 Bảng 4.11 Giá trị ứng suất uốn vồng do tác dụng của nhiệt độ: (theo Tác giả nghiên cứu tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh) với tấm có kích thước là 650 x 650 90 38 Bảng 4.12 Giá trị ứng suất uốn vồng do tác dụng của nhiệt độ: (theo Tác giả nghiên cứu tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh) với tấm có kích thước là 700 x 700 90 39 Bảng 4.13 Giá trị ứng suất uốn vồng do tác dụng của nhiệt độ: (theo Tác giả nghiên cứu tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh) với tấm có kích thước là 762 x 762 90 10 [...]... quan sát thấy mặt đường BTXM xuất hiện những vết nứt ngay cả khi không chịu sự tác động của tải trọng bánh xe (tại những đoạn đường ít khai thác và chịu tác động của tải trọng nhỏ) Vì vậy, sự xuất hiện vết nứt trong mặt đường BTXM là do sự tác động của nhiệt độ môi trường Do đó, việc Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ môi trường Thành phố Hồ Chí Minh đến sự làm việc của mặt đường BTXM là một yêu... thực tiễn 2 Tên của đề tài: Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ môi trường Thành phố Hồ Chí Minh đến sự làm việc của mặt đường BTXM 14 3 Mục tiêu của đề tài - Tổng quan những vấn đề đặt ra về mặt đường BTXM - Trình bày các cơ sở khoa học về sự ảnh hưởng của nhiệt độ trong thiết kế tính toán kết cấu mặt đường BTXM - Tiến hành nghiên cứu thực tế và tính toán sự tác động nhiệt độ môi trường tại Thành... vi, đối tượng nghiên cứu: - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu sự làm việc của mặt đường BTXM chịu sự tác động của nhiệt độ môi trường Thành phố Hồ Chí Minh - Đối tượng nghiên cứu: mặt đường BTXM 6 Nội dung của đề tài, các vấn đề giải quyết: Chương 1: Tổng quan về công tác xây dựng mặt đường BTXM tại Thành phố Hồ Chí Minh Chương 2: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ trong thiết kế, tính toán mặt đường BTXM Chương... loại mặt đường BTXM: Trong hơn 100 năm phát triển, mặt đường BTXM được phân ra một số loại như sau - Mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm, đổ tại chỗ (thông thường) - Mặt đường BTXM cốt thép - Mặt đường BTXM lưới thép - Mặt đường BTXM cốt thép liên tục; mặ đường BTXM cốt phân tán - Mặt đường BTXM lu lèn - Mặt đường BTXM ứng suất trước 30 - Mặt đường BTXM lắp ghép Tương ứng với mỗi loại mặt đường BTXM. .. Chương 3: Khảo sát tính toán, xác định nhiệt độ bề mặt của mặt đường BTXM tại Thành phố Hồ Chí Minh Chương 4: Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ bề mặt đến sự làm việc của mặt đường BTXM tại Thành phố Hồ Chí Minh 15 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TẠI THÀNH PHỐ HỐ CHÍ MINH 1.1 Khái quát tình hình xây dựng và phát triển mặt đường BTXM trên thế giới: Vào cuối thế kỷ XIX,... vực 73 Thành phố Hồ Chí Minh IV Chương 4 22 Hình 4.1 Nghiên cứu sự tác động của nhiệt độ bề mặt đến sự làm việc của mặt đường BTXM Sự thay đổi nhiệt độ trong tấm bê tông ở các độ sâu khác nhau (các số trên đường cong – chỉ độ sâu, cm) 12 80 PHỤ LỤC TT NỘI DUNG 1 Phụ lục 01: Những hình ảnh đặc trưng về các vết nứt của mặt đường BTXM 2 Phụ lục 02: Nhiệt độ và bức xạ tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh năm... Minh đến sự làm việc của mặt đường BTXM 4 Phương pháp nghiên cứu: - Thu thập, điều tra, khảo sát các số liệu về nhiệt độ và bức xạ của khu vực Thành phố Hồ Chí Minh; xác định nhiệt độ tính toán bề mặt của mặt đường BTXM - Nghiên cứu lý thuyết trên cơ sở các phương pháp tính toán kết cấu mặt đường BTXM hiện đang được áp dụng ở Việt Nam, có tham khảo các phương pháp tính toán kết cấu mặt đường BTXM của. .. kế mặt đường cứng, Pt=2,5 45 21 Hình 2.6 Chiều dày tấm bê tông 46 22 Hình 2.7 Trọng lượng tối thiểu của cốt thép (theo Road Note 29) 52 23 Hình 2.8 III Chương 3 Khoảng cách giữa các khe trong tấm BTCT (theo Road Note 29) 53 Nghiên cứu sự tác động của môi trường đến sự làm việc của mặt đường BTXM Nhiệt độ không khí và nhiệt độ tính toán bề mặt tấm 21 Hình 3.1 BTXM mặt đường theo chu kỳ ngày đêm của. .. thực tiễn của đề tài: 1.1 Cơ sở khoa học: Trong điều kiện thời tiết Việt Nam thuộc khu vực nhiệt đới với nhiệt độ không khí về mùa hè cao, bức xạ mặt trời mạnh, chế độ thuỷ nhiệt của nền đường của một số nơi khá bất lợi…Là nhân tố ảnh hưởng không tốt đến cường độ và độ ổn định của mặt đường Vì vậy, khi làm mới hay cải tạo nâng cao chất lượng mặt đường ở nước ta cần phải chú ý đến việc nghiên cứu sự ảnh... và khối lượng mặt đường BTXM ngày càng phát triển Do đó, cần có các giải pháp nâng cao chất lượng công tác thiết kế, tính toán, xây dựng, khai thác và quản lý loại đường BTXM để nâng cao khả năng khai thác và sử dụng các tuyến đường là BTXM 1.2 Tính thực tiễn của đề tài: Mặt đường BTXM ngoài việc chịu tải trọng của bánh xe, chúng còn chịu tác động của nhiệt độ môi trường Trên một số đoạn đường người . mưa trung bình khu vực giai đoạn 2009-2013 (mm) 66 8 22 Bảng 3.5 Nhiệt độ không khí trung bình tháng theo giờ năm 2013 đối với khu vực Thành phố Hồ Chí Minh 69 23 Bảng 3.6 Nhiệt độ trung bình. tượng Tân Sơn Hòa – Nhà Bè 68 3.3.1.1 Nhiệt độ trung bình tháng theo giờ năm 2013 đối với khu vực Thành phố Hồ Chí Minh Bức xạ 69 3.3.1.2 Bức xạ trung bình tháng theo giờ năm 2013 đối với khu vực. V) 70 24 Bảng 3.7 Nhiệt độ trung bình của không khí theo từng giờ tại trạm Tân Sơn Hòa – Nhà Bè (theo số liệu năm 2013 với các tháng II, III, IV và V) 71 25 Bảng 3.8 Bức xạ trung bình của theo từng