Liên hệ
Tổng giám đốc

Đào Minh      

0903 413 330

emal_btn
Cho thuê máy

Ph. Ngọc Toàn

0983 580 263

emal_btn
Kinh doanh

Ph. Ngọc Toàn

0983 580 263

emal_btn

Chăm sóc khách hàng

Minh Thắng

0968 205 508

emal_btn

TẢI TRỌNG

22 Tháng Chín 2014

TẢI TRỌNG

Một trong những chức năng chính của đường bê tông nhựa là chịu và phân bổ tải trọng. Vì vậy, để thiết kế đường, các kỹ sư phải được biết về tải trọng dự kiến con đường sẽ phải đáp ứng. Tải và các lực tác dụng của các phương tiện giao thông lên đường (ví dụ như xe tải, máy móc hạng nặng, máy bay), có thể được đặc trưng bởi các thông số sau:

  • Tải của lốp
  • Tải trọng trục và cấu hình của lốp
  • Tải trọng trùng phục
  • Phân bổ giao thông trên đường
  • Tốc độ xe

 

Hình 1: Giao thông giờ cao điểm

 

Hình 2: Xe bus tại Ala Moana

Tải, cùng với môi trường, sẽ làm mặt đường hư hỏng theo thời gian. Các mô hình cấu trúc đường đơn giản khẳng định rằng mỗi một tải đặc thù sẽ gây ra một số tác hại nhất định đến đường thậm chí không thể phục hồi. Đây là thiệt hại tích lũy trong suốt thời gian phục vụ của đường và khi nó đạt đến một số giá trị giới hạn thì đường sẽ hết tuổi thọ hữu ích của nó.
Vì vậy, khi thiết kế kết cấu mặt đường đòi hỏi xác định hết tất cả dự kiến chịu tải mà con đường sẽ chịu đựng trong suốt quãng đời của nó. Việc này thường được thực hiện theo một trong hai cách sau đây:

1.Tải trọng trục tương đương (ESALs).

Cách tiếp cận này chuyển đổi tải trọng bánh xe độ lớn khác nhau và lặp đi lặp lại ("giao thông hỗn hợp") thành một giá trị số lượng tương đương với tải "tiêu chuẩn" hoặc "tương đương"

2. Phổ tải.

Cách tiếp cận này đặc trưng cho tải trực tiếp theo số lượng trục, cấu hình và trọng lượng. Nó không liên quan đến việc chuyển đổi các giá trị tương đương. Tính toán thiết kế kết cấu sử dụng phổ tải nói chung là phức tạp hơn so với những người sử dụng ESALs.
Cả hai phương pháp sử dụng các loại và chất lượng của dữ liệu giống nhau nhưng cách tiếp cận phổ tải có khả năng được chính xác hơn trong đặc tính tải của nó.

 

Tire Loads- Tải lốp xe

 

Tải lốp xe tải là cơ bản tại các điểm tiếp xúc lốp xe với đường thực tế. Đối với hầu hết các phân tích về tải, người ta cho rằng tải được áp dụng đồng nhất trên một diện tích hình tròn. Ngoài ra, nó thường được giả định rằng áp suất lốp và áp suất tiếp xúc đều giống nhau (điều này là không hoàn toàn chính xác, nhưng có giá trị xấp xỉ). Phương trình dưới đây liên quan đến bán kính tiếp xúc của lốp với áp suất lốp và tổng tải trọng của lốp:

Chính phủ thường hạn chế tải trọng cho phép trên mỗi inch chiều rộng của lốp xe. Dựa trên một cuộc khảo sát ở (Sharma, Hallin và Mahoney, 1983), việc hạn chế này thay đổi từ mức cao 140 N / mm (800 lbs / inch) tới mức thấp 79 N / mm (450 lbs / inch)

 

 

Hình 3. Xe đầu kéo xếp hạng FHWA 9 có năm trục (18 lốp). Có tải 18.9 kN (4,250 lbs) và áp suất lốp 689 kPa (100 psi.)

Trục và cấu hình lốp

Trong khi áp suất tiếp xúc lốp và diện tích chiếm dụng trên đường, ta thấy số lượng các điểm tiếp xúc của xe và khoảng cách của chúng cũng rất quan trọng. Khi lốp xe tải gần nhau hơn khu vực ảnh hưởng trên đường và bắt bắt đầu chồng lấn, tại điểm đặc trưng các thông số thiết kế phù hợp với lốp đơn nhưng sẽ bị ảnh hưởng kết hợp của tất cả các lốp. Do đó, sự sắp xếp trục và lốp xe đóng vai trò quan trọng

Mô tả

Lốp- Trục kết hợp được bố trí như hình sau (Hình 4):

  • Trục đơn lốp đơn (Ví dụ như trục lái)
  • Trục đơn lốp kép
  • Trục kép lốp đơn (Hình 5)
  • Trục kép lốp kép

 

Hình 4. Sự kết hợp giữa trục và lốp.

 

 

Hình 5. Trục kép xe đầu kéo đang được sản xuất.

Giới hạn trục xe tải điển hình

Luật Liên bang và Nhà nước thiết lập qui định tải trọng trục tối đa và trọng lượng có tải tối đa để hạn chế việc hư hỏng đường. Phạm vi của các giới hạn trọng lượng ở Mỹ thay đổi một chút khác nhau dựa trên luật Liên bang và Nhà nước. Hình 6 cho thấy phạm vi giới hạn tối đa cho trục đơn, trục kép và và tổng trọng lượng xe (GVW) được thành lập bởi các bang và FHWA.

 

  Hình 6. Phạm vi cho phép tải trọng ở Mỹ ( Dựa theo các dữ liệu của USDOT, 2000).

Mặc dù mỗi tiểu bang và FHWA đã thành lập việc kết hợp tải trọng trục-lốp tối đa, có những hạn chế khác. Một trong những phổ biến nhất là công thức bắc cầu FHWA-FHWA bridge formula (đôi khi được gọi là công thức Cầu Liên bang)

Tải trọng trùng phục của bánh xe

Mặc dù nó không phải quá khó để xác định tải trọng cho các bánh xe và trục tải trọng đơn tuy nhiên vấn đề trở nên khá phức tạp khi xác định số lượng và loại tải trọng bánh xe/trục tác động đến tuổi thọ thiết kế đường giao thông. Hơn nữa, nó không chỉ đơn thuần là tải trọng bánh xe mà là ảnh hưởng của tải đến đường.Hiện tại có hai phương pháp cơ bản cho việc xác định tải trọng trùng phục như sau:

  1. Tải trọng trục tương đương (ESAL). Dựa trên kết quả AASHO Road Test, Cách tiếp cận phổ biến nhất là chuyển đổi tải trọng bánh xe độ lớn khác nhau và tải trọng trùng phục ("giao thông hỗn hợp") thành một số lượng tương đương với tải "tiêu chuẩn" hoặc "tương đương". Tải trọng tương đương thường được sử dụng ở Mỹ là 80 kN (18,000 lbs) tương đương tải trọng trục đơn (Thường được gọi là ESAL).
  2. Phổ tải.

Theo hướng dẫn thiết kế của làm mới và bảo dưỡng cấu trúc đường (NCHRP 1-37A) về cơ bản không sử dụng khái niệm ESAL mà xác định tải trọng trực tiếp từ cấu hình trục và trọng lượng xe. Đây là một đặc tính chính xác hơn về giao thông nhưng dựa trên các dữ liệu đầu vào cùng được sử dụng để tính toán ESALs. điển hình đầu vào phổ tải sẽ là hình thức của một bảng hiển thị tần số trọng lượng trục tương đối cho sự kết hợp trục phổ biến (ví dụ như trục đơn, trục song song..trong một khoảng thời gian nhất định (hình 7). Thông thường, dữ liệu phổ tải có thể được lấy từ thiết bị thí nhiệm tải trọng và chuyển động weigh-in-motion stations.

 

 Hình 7 Ví dụ về màn hình tính theo phương pháp phổ tải NCHRP 1-37A.

Thông thường, các nhà thiết kế không chỉ phải tính toán ESALs hoặc phổ tải cho các phương tiện khác nhau mà còn phải dự báo số lượng dự kiến ​​của ESALs hoặc phổ tảimà đường giao thông sẽ phải đáp ứng được trên quãng thời gian phục vụ của nó. Thông tin này sau đó sẽ giúp xác định các cấu trúc thiết kế. Việc thiết kế đường cao tốc ở hầu hết các bang dựa trên thông số giao thông đầu vào ESAL và dự đoán thời gian trong tương lai 10-50 năm.

Phân bổ giao thông

Cùng với các loại tải và tính chất trùng phục, Việc phân bổ tải trọng phải được tính đến. Ví dụ, trên một đường cao tốc Liên bang gồm 6 làn xe (Mỗi chiều 3 làn) tổng số tải có thể không được phân bổ một cách chính xác như nhau trong cả hai hướng. Thông thường một hướng mang tải nhiều hơn so với hướng kia. Hơn nữa trên một hướng, không phải tất cả các tuyến đường mang tải tương tự như nhau. Thông thường, làn đường bên ngoài cùng chịu hầu hết tải trọng nặng của các xe tải. Vì vậy, khi thiết kế kết cấu mặt đường cần phải tính toán cho các loại tải phân phối không đồng đều. Thông thường, điều này được giải thích bằng cách chọn một kiểu "thiết kế làn đường" cho một làn cụ thể. Các tải dự kiến ​​trong làn đường thiết kế (1) sẽ tính trực tiếp với làn hoặc (2) tính từ chịu tải hai hướng tích lũy bằng cách áp dụng các yếu tố để phân bổ hướng làn đường. Năm 1993 tiêu chuẩn AASHTO đã đưa ra hướng dẫn theo các phương trình cơ bản sau đây:

Tốc độ xe

Mặc dù việc thiết kế hiện nay không nhất thiết phải tính đến tốc độ của xe lưu thông, nó không ảnh hưởng đến tải của đường. Nhìn chung, đối với tốc độ chậm hoặc dừng xe tác dụng vào đường trong thời gian dài dẫn đến ảnh hưởng lớn đến đường. Đối với đường bê tông nhựa (HMA) hiện tượng này đôi khi thấy rõ ở các điểm dừng xe buýt (nơi xe buýt dừng lại và đón trả khách) và các giao lộ (trong đó các phương tiện giao thông dừng lại và chờ đợi để đi qua) để thiết kế phối trộn và kết cấu phù hợp. Trong khi thiết kế đường asphalt. Phương pháp Superpave được tính toán gián tiếp bằng cách áp dụng sự điều chỉnh nhiệt độ mặt đường thiết kế cho phương tiện di chuyển chậm hoặc điểm dừng đỗ.

Tải trọng tương đương ESAL

Mặc dù không phải là quá khó khăn để xác định tải trọng trục đơn nhưng việc này trở nên khá phức tạp để xác định số lượng và loại bánh /trục xe tải để áp dụng vào tuổi thọ thiết kế của đường. Cách tiếp cận lịch sử phổ biến nhất là chuyển đổi ảnh hưởng từ bánh xe có tải trọng và độ lớn khác nhau và trùng phục gây ảnh hưởng đến đường giao thông qui đổi số lượng tương đương với tải "tiêu chuẩn" hoặc "tương đương". Tải trọng tương đương thường được sử dụng tại Mỹ là 18.000 £ (80 kN) tương đương tải trọng trục đơn (gọi là ESAL). Tại thời điểm phát triển của nó (đầu những năm 1960 ở đường thử AASHO) do đó dễ dàng sử dụng một số qui đổi duy nhất để đại diện cho tất cả các tải tác động của phương tiện giao thông trong các phương trình thực nghiệm phức tạp được sử dụng để dự đoán tuổi thọ của đường giao thông.

Tải trọng qui đổi tương đương

Sử dụng phương pháp qui đổi ESAL, ta tính được ảnh hưởng từ tất cả các tải trọng (bao gồm cả tải trọng đa trục) sẽ được chuyển đổi mức ảnh hưởng thành một số lượng tương đương với 18.000 £ tải trọng trục đơn, sau đó được sử dụng cho tính toán thiết kế. Sự đại diện này là kết hợp trọng lượng trục nhất định. Phương trình được sử dụng để xác định tải trọng tương đương có thể khá phức tạp. Như một quy tắcngón tay cái, tải trọng tương đương của một tải trọng đặc biệt (và cũng là lực cụ thể ảnh hưởng đến đường giao thông) là khoảng liên quan đến tải bởi một sức mạnh của bốn (đối với các bề mặt đường có độ bền phù hợp). Ví dụ, một tải trọng trục đơn có giá trị là £ 36.000 sẽ gây ra ảnh hưởng khoảng 16 lần so với tải trọng trục đơn 18.000£.


Bảng 1 cho ta thấy việc qui đổi một số tải điển hình (lưu ý rằng một lan rộng tải ra trên hai trục gần nhau làm giảm số lượng ESALs). Hình 8, sử dụng một số xấp xỉ, cho thấy một số tải tương đương nói chung - lưu ý rằng xe buýt có xu hướng có các yếu tố tải trọng tương đương cao hơn xe tải mặc dù chúng có thể nhẹ hơn so với một tải 18 bánh, bởi vì xe bus chỉ có hai hoặc ba trục thay vì năm trục.

 

Tải trọng xe

Số lượng tương đương ESALs

18,000 lb. Trục đơn

1.000

2,000 lb. Trục đơn

0.0003

30,000 lb. Trục đơn

7.9

18,000 lb. Trục kép

0.109

40,000 lb. Trục kép

2.06

 

 Hình 8: Một vài nhân tố tải tương đương điển hình

  • Chỉ số giao thông (TI). Chỉ số giao thông với phương pháp thiết kế kết cấu California Về cơ bản, nó được phát triển dựa vào ESALs như một số đơn hoặc là một chỉ số ( Hình 9).

 

 Hình 9: Chỉ số giao thông và ESALs

Phổ tải

Hướng dẫn năm 2002 về thiết kế mới và phục hồi cấu trúc đường mềm (NCHRP 1-37A) đã được sinh ra từ cách tiếp cận ESAL và thông qua một cách tiếp cận phổ tải. Về bản chất, cách tiếp cận phổ tải sử dụng dữ liệu lưu lượng truy cập tương tự như phương pháp tiếp cận ESAL chỉ sử dụng nó không chuyển tải vào ESALs - nó duy trì các dữ liệu cấu hình trục và trọng lượng. Thông tin này sau đó có thể được sử dụng với một loạt các phương trình cơ học thực nghiệm để phát triển một thiết kế kết cấu mặt đường. Một số ưu điểm chính của phương pháp tiếp cận phổ tải là:
1. Nó tương thích với hướng dẫn của FHWA về Giám sát giao thông (TMG) và do đó nhiều cơ quan đã thu thập được nhiều dữ liệu thích hợp.
2. Nó cung cấp một phương pháp tiếp cận phân cấp đầu vào dữ liệu lưu lượng giao thông phụ thuộc vào nhu cầu và nguồn lực người sử dụng. Có ba mức độ đầu vào tiềm năng:
• Mức độ 1 đầu vào - Sử dụng khối lượng/phân loại và tải trọng trục phổ dữ liệu liên quan trực tiếp đến dự án.
• Mức 2 đầu vào - Sử dụng dữ liệu phổ tải trọng trục của khu vực và khối lượng dữ liệu/phân loại liên quan đến dự án.
• Mức độ 3 đầu vào - Sử dụng phân loại khu vực hoặc mặc định và trục dữ liệu phổ tải.
3. Đã có thông tin về phân phối lưu lượng bao gồm cả hướng, làn đường và phân phối thời gian (nếu cần thiết) cũng như tốc độ tăng trưởng giao thông

Theo trang

http://www.pavementinteractive.org/article/loads/

Nhận xét