Tải Trọng Xe Tính Trên Mặt Đường: Ảnh Hưởng Đến Thiết Kế Và Khai Thác

Tải Trọng Xe Tính Trên Mặt đường là yếu tố quan trọng trong thiết kế, thi công và khai thác đường bộ. Bài viết này phân tích các quy định về tải trọng, ảnh hưởng của tải trọng đến chất lượng mặt đường và kết cấu áo đường, cùng những nghiên cứu thực nghiệm về áp lực bánh xe. Từ đó, đưa ra khuyến nghị về việc kiểm soát tải trọng để đảm bảo tuổi thọ công trình đường bộ.

Tải Trọng trong Tiêu Chuẩn Thiết Kế

Việc xác định tải trọng xe tiêu chuẩn là bước quan trọng trong thiết kế kết cấu mặt đường. Các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành quy định tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn, diện tích vết bánh xe quy đổi, áp lực bánh xe trên mặt đường và quy cách, khoảng cách giữa các trục xe.

Các tiêu chuẩn phổ biến:

22TCN 211 – 06: Quy định tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn là 100kN (hoặc 120kN) cho trục đơn bánh đôi, diện tích tiếp xúc quy đổi tương đương hình tròn đường kính 33cm (hoặc 36cm), áp lực tính toán 0,6MPa.
22TCN 274 – 01: Sử dụng tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn 80kN cho trục đơn bánh đôi, diện tích tiếp xúc 707cm2, áp lực 0.566MPa.
Tiêu chuẩn của Liên Xô cũ và các nước Đông Âu: Có sự khác biệt về tải trọng trục tiêu chuẩn (80kN, 100kN, 110kN, 130kN) và hệ số quy đổi tải trọng.
AASHTO: Sử dụng tải trọng trục đơn tiêu chuẩn 80kN và hệ số tải trọng tương đương (LEFs) để quy đổi tải trọng thực tế.

Nhận xét: Mỗi tiêu chuẩn có quy định khác nhau về tải trọng trục tiêu chuẩn và cách thức quy đổi tải trọng thực tế. Điều này dẫn đến sự khác biệt trong kết quả tính toán và thiết kế.

Ảnh Hưởng của Tải Trọng trong Khai Thác Mặt Đường

Tải trọng thực tế của xe lưu thông thường khác biệt so với tải trọng tính toán trong thiết kế. Sự thay đổi về cấu tạo xe, tải trọng trục, kích thước và hình dạng bánh xe, áp suất lốp… đều ảnh hưởng đến chất lượng mặt đường. Xe quá tải là nguyên nhân chính gây ra hư hỏng sớm mặt đường.

Các nghiên cứu thực nghiệm:

Nghiên cứu cho thấy mối quan hệ giữa tải trọng trục và chỉ số nứt, lún vết bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa. (Hình 3.1 và 3.2 trong bài gốc)
Diện tích tiếp xúc và áp lực bánh xe ảnh hưởng đáng kể đến biến dạng mặt đường.
Áp lực bánh xe tăng gây ra biến dạng (lún) của lớp bê tông nhựa mặt đường tăng lên đáng kể.
Độ võng đàn hồi chung của kết cấu mặt đường tăng theo hàm số mũ so với tải trọng trục.

alt

Hình 3.2: Mối quan hệ giữa tải trọng trục và độ lún mặt đường

Thí nghiệm của Viện Khoa học và Công nghệ GTVT:

Thí nghiệm thực tế cho thấy áp lực bánh xe trên mặt đường tăng tỉ lệ thuận với tải trọng trục. “Độ cứng” của bánh xe cũng ảnh hưởng đến áp lực bánh xe trên mặt đường.

alt

Hình 3.3: Toàn cảnh thí nghiệm hiện trường đo tải trọng trục

Kết Luận và Kiến Nghị

Kết luận:

Tải trọng trục, khoảng cách giữa các trục, loại bánh xe, áp lực bánh xe và áp suất lốp đều ảnh hưởng đến tuổi thọ kết cấu mặt đường.
Áp lực bánh xe có ảnh hưởng lớn nhất đến biến dạng và hư hỏng các lớp phía trên bề mặt mặt đường.
Kiểm soát tải trọng xe là cần thiết để hạn chế hư hỏng mặt đường.

Kiến nghị:

Nghiên cứu sâu hơn về quy đổi tải trọng trục trong tính toán thiết kế.
Đánh giá mức độ hư hỏng mặt đường do các loại xe tải đang lưu thông.
Quy định chặt chẽ hơn về kiểm soát tải trọng và các thông số kỹ thuật của xe được phép lưu hành.