Ảnh hưởng của cường độ vận chuyển (lưu lượng)và tải trọng xe đến biến dạng, hư hỏng của đường

Cùng CÔNG TY CP XNK HÓA DẦU MIỀN NAM (nhuaduongmiennam.com) tìm hiểu về Ảnh hưởng của cường độ vận chuyển (lưu lượng)và tải trọng xe đến biến dạng, hư hỏng của đường

Ngày đăng: 24-08-2015

1,941 lượt xem

Sự hoạt động qua lại nhiều lần của các trục xe, áo đường bị bào mòn trên mặt và mỏi trong kết cấu.

1. Hiện tượng mài mòn

Sự mài mòn lớp mặt xảy ra chủ yếu là do lực tiếp tuyến gây ra bởi bánh xe. Lực tiếp tuyến làm bong bật các hạt đá mặt đường không rải nhựa, đối với mặt đường láng nhựa và bê tông nhựa thì nó làm nhẵn mặt các viên đá.

Sự mài mòn tuỳ thuộc vào cường độ vận chuyển, thành phần dòng xe (số lượng xe, loại xe nhẹ hay xe nặng) và vào tốc độ của xe.

2. Hiện tượng mỏi

Hiện tượng mỏi xuất hiện phổ biến trên các đường nhựa, do sự không liên tục trong cấp phối của vật liệu và sự diễn biến khác nhau giữa một bên là móng đường và nền đường với một bên là lớp trên mặt đường.

Sự mỏi của mặt đường có nguyên nhân từ các lực thẳng đứng do truyền tải và các lực kéo nén tác dụng lên kết cấu mặt đường, trong bề dày áo đường sự ma sát lặp đi lặp lại giữa các hạt đá dẫn đến tác dụng làm vụn dần mặt đá, sản sinh ra các hạt bụi nhỏ và làm tăng tính dẻo của phối liệu. Có thể thấy sự phát sinh trên đường những vết nứt dọc và nứt ngang khi mặt đường phải làm việc qúa giai đoạn đàn hồi của nó.

Nhiều thử nghiệm đã được làm trên các mặt đường nhựa, đặc biệt là thử nghiệm AASHO đã cho thấy rất rõ là các hiện tượng mỏi này tuỳ thuộc không những vào số

lần lặp đi lặp lại của tải trọng bánh xe, mà còn phụ thuộc rất nhiều vào trọng lượng của trục xe.

Số lần lặp của tải trọng trên các mặt đường nhựa (khối lượng vận chuyển và hình thái các trục xe) tác động đến tuổi thọ của mặt đường không phải theo qui luật đường thẳng, mà theo một hàm số có dạng hàm số lôgarit và cứ như thế mà các tác động trực tiếp của hiện tượng mỏi được thể hiện từ từ, càng trải qua nhiều thời gian (kể từ khi bắt đầu đưa đường vào khai thác) tác động tích luỹ lại càng nhiều hơn.

Ở giai đoạn dài khởi đầu, có thể dài hơn một nửa tuổi thọ có ích của con đường (thậm chí có thể 2/3) không thấy xuất hiện những hư hỏng có thể trông thấy được bằng mắt thường nếu có một sự chăm sóc tối thiểu cho lớp mặt. Nhưng sau giai đoạn này sẽ thấy xuất hiện giai đoạn phá hỏng càng ngày càng nhanh, nó được thể hiện bằng những vết nứt và những vết lún của bánh xe và dẫn đến mặt đường mất bằng phẳng và dần bị bong bật.

3. Tác động của tải trọng xe tới độ bền của kết cấu nền - mặt đường:

Về mặt nguyên lý, tổ hợp gồm: tải trọng trục + bánh xe + mặt đường giữ vai trò quyết định đến độ bền và tuổi thọ của kết cấu mặt đường, trong đó, toàn bộ tải trọng chất trên xe được phân bố qua các trục để thông qua bánh xe truyền trực tiếp tải trọng xuống mặt đường. Tại vị trí tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường, căn cứ vào tải trọng, độ cứng của bánh xe và độ cứng của mặt đường mà diện tích truyền áp lực xuống có thể lớn hay nhỏ, ảnh hưởng trực tiếp đến sự chịu tải của các lớp kết cấu mặt đường và của nền đường.

Hình 2-1: Sơ đồ mô tả trạng thái ứng suất của nền - mặt đường

dưới tác dụng của tải trọng bánh xe.

Xét về yếu tố tải trọng trục và bánh xe, nếu để cho các phương tiện có mức độ trọng  tải không hợp lý sẽ gây hư hỏng cho kết cấu mặt đường và các công trình cầu cống trên đường.

Theo tài liệu nghiên cứu của Hội những người làm đường ôtô và vận tải ở Mỹ (AASHTO), các loại xe tải thông dụng hiện đang lưu thông trên đường có 4 kiểu trục xe cơ bản như sau:

• Trục đơn – bánh đơn

Trục đơn – bánh kép

Trục kép – bánh đơn

Trục kép – bánh kép.

Hệ số chuyển đổi tải trọng của các loại xe kiểu trục đơn bánh kép và trục kép bánh kép về trục đơn bánh kép của xe tiêu chuẩn 80kN đã được tính với giả thiết: Chỉ số phục vụ ở cuối thời kỳ thiết kế Pt = 2,5, chỉ số kết cấu mặt đường mềm SN = 3 và BTXM dày 22cm.

giữa 2 cấp tải trọng như trên thì nguy cơ gây hư hỏng mặt đường do xe vượt tải có tải trọng trục đơn 30 000 lbs (133,4kN) gây ra sẽ gấp 7,9 lần so với tải trọng trục đơn tiêu chuẩn 18 000 lbs (80kN).

Từ kết quả tính toán nêu trong bảng, AASHTO đã đưa ra một số thông báo như sau:

• Để đạt được mức độ ảnh hưởng tới mặt đường tương đương như do xe có tải trọng trục đơn tiêu chuẩn 80kN gây ra, thì với loại xe tải nhẹ có tải trọng trục đơn 44,5kN phải tác động gấp 12 lần so với xe tiêu chuẩn.

• Tương tự, để đạt được mức độ ảnh hưởng như nhau tới mặt đường do xe có tải trọng trục đơn tiêu chuẩn 80kN gây ra trong một số lượt chạy nhất định, thì với xe tải nặng hơn có tải trọng trục đơn 97,8kN chỉ được phép chạy bằng một nửa số lượt đó.

• Nguy cơ gây hư hỏng mặt đường của xe có tải trọng trục đơn tiêu chuẩn 80kN gấp 3000 lần so với xe con có tải trọng trục đơn 8,9kN.

• Cùng chịu một tải trọng như nhau là 133kN nhưng nguy cơ gây hư hỏng mặt đường của xe tải nặng trục đơn sẽ lớn gấp khoảng 11 lần so với xe trục kép.