Khảo sát các tham số thiết kế ảnh hưởng đến chiều dày và ứng suất trong mặt đường bê tông xi măng

 
sự thay đổi ứng suất do nhiệt độ ở cạnh tấm 
Bảng 5: Giá trị ứng suất uốn vồng theo hướng dọc ở giữa tấm do tác dụng của nhiệt độ 
 h(m) 
L(m) 20 22 24 26 28 30 32 
4.504 3.874 3.992 4.070 3.561 2.642 2.192 3.5 13.83% 13.65% 15.69% 17.75% 17.43% 14.75% 13.64% 
5.392 4.459 4.196 4.181 3.799 2.897 2.600 3.75 16.12% 15.43% 16.36% 18.15% 18.38% 15.94% 15.78% 
6.279 5.267 4.318 4.291 4.038 3.407 3.008 4 18.28% 17.69% 16.76% 18.54% 19.31% 18.24% 17.82% 
7.167 6.149 5.248 4.512 4.157 3.662 3.280 4.25 20.34% 20.06% 19.66% 19.31% 19.76% 19.34% 19.12% 
8.124 7.031 6.127 5.224 4.633 3.918 3.553 4.5 
22.45% 22.30% 22.22% 21.69% 21.54% 20.42% 20.39% 
9.204 7.914 7.006 6.099 4.990 4.683 4.097 4.75 
24.70% 24.41% 24.62% 24.44% 22.82% 23.47% 22.80% 
10.285 8.890 7.884 6.974 5.995 5.066 4.642 5 26.82% 26.62% 26.87% 27.00% 26.22% 24.91% 25.07% 
11.365 9.964 8.763 7.849 6.867 5.831 5.186 5.25 28.82% 28.91% 29.00% 29.39% 28.93% 27.63% 27.21% 
12.445 11.038 9.760 8.725 7.739 6.700 5.731 5.5 30.72% 31.05% 31.27% 31.63% 31.44% 30.50% 29.23% 
13.269 12.113 10.830 9.600 8.612 7.569 6.597 5.75 32.10% 33.08% 33.55% 33.73% 33.79% 33.14% 32.23% 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 45 (6/2014) 29 
 h(m) 
L(m) 20 22 24 26 28 30 32 
14.079 13.187 11.899 10.617 9.484 8.438 7.463 6 33.41% 34.98% 35.68% 36.02% 35.98% 35.59% 34.98% 
15.700 14.903 14.039 12.748 11.393 10.176 9.196 6.5 
35.87% 37.82% 39.55% 40.33% 40.30% 39.99% 39.86% 
16.666 16.515 15.837 14.879 13.516 12.099 10.928 7 37.26% 40.26% 42.47% 44.10% 44.47% 44.20% 44.06% 
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20 22 24 26 28 30 32
Chiều dày tấm BTXM h(cm)
Ứ
ng
 s
uấ
t u
ốn
 v
ồn
g 
th
eo
 h
ướ
ng
 d
ọc
 ở
 g
iữ
a 
tấ
m
 d
o 
nh
iệ
t đ
ộ 
(d
aN
/c
m
2)
L =3.5 m
L = 3.75 m
L = 4 m
L = 4.25 m
L = 4.5 m
L = 4.75 m
L = 5 m
L = 5.25 m
L = 5.5 m
L = 5.75 m
L = 6 m
L = 6.5 m
L = 7 m
Hình 3: Quan hệ giữa chiều dày và chiều dài của tấm BTXM thông qua sự 
 thay đổi ứng suất uốn vồng ở giữa tấm theo sự thay đổi của nhiệt độ 
Từ kết quả trên cho thấy giá trị ứng suất uốn 
vồng theo dọc ở cạnh tấm lớn hơn ứng suất uốn 
vồng theo hướng dọc ở giữa tấm dưới tác dụng 
của nhiệt độ điều này ngược lại với tác dụng ở 
tải trọng. Đồng thời để làm rõ vai trò của ứng 
suất dưới tác dụng của nhiệt độ trong tấm 
BTXM tác giả có tính tỷ lệ % ứng suất nhiệt độ 
tính toán so với tổng ứng suất do tải trọng và 
nhiệt độ thì cho thấy kết quả lớn nhất là 44.06% 
tương ứng với chiều dày lớn và chiều dài tấm 
cũng rất lớn nhưng ở các số liệu thông thường 
hay áp dụng thì khoảng 33-35%, tỷ lệ này trong 
22TCN223-95 đang quy định là 40%-44% để 
thiên về an toàn do tính toán dưới tác dụng của 
nhiệt độ thì tỷ lệ quy định như trọng tiêu chuẩn 
có thể chấp nhận được. Khi chiều dài tấm tăng 
lên làm cho chiều dày tấm phải tăng lên và ứng 
suất dưới tác dụng của nhiệt độ cũng tăng lên 
nhưng mức độ tăng này không đều. 
Tính toán tổng ứng suất do tác dụng đồng 
thời của tải trọng và nhiệt độ: 
Ứng suất tổng cộng do tải trọng và nhiệt độ cùng 
tác dụng gây ra tại giữa tấm theo hướng dọc: 
I = 1 + t [12] 
Ứng suất tổng cộng do tải trọng và nhiệt độ 
cùng tác dụng gây ra tại cạnh tấm: 
II = 2 + c [13] 
Từ kết quả tính ứng suất do tải trọng và do 
nhiệt độ tác dụng ở phía trên thì dưới tác dụng 
của tải trọng ứng suất tại cạnh tấm lớn hơn rất 
nhiều so với ứng suất tại giữa tấm còn khi tác 
động bởi nhiệt độ thì ứng suất sinh ra tại cạnh 
tấm lại nhỏ hơn ứng suất tại giữa tấm nhưng chỉ 
chênh nhau không nhiều. Khi tổng ứng suất do 
cả tải trọng và nhiệt thì ứng suất gây ra tại cạnh 
tấm lớn hơn. Bên cạnh đó tác giả tính giá trị % 
tổng ứng suất do tải trọng xe và do nhiệt độ so 
với cường độ chịu kéo uốn giới hạn của BTXM 
đã chiết giảm nhằm tìm ra được những cặp giá 
trị chiều dài và chiều dày tấm đảm bảo tính kinh 
tế nhất nghĩa là ứng suất tiến sát đến giá trị giới 
hạn 100% nhất. 
 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 45 (6/2014) 30 
Bảng 6: Bảng tổng hợp giá trị ứng suất tổng cộng do tác dụng của nhiệt độ và tải trọng tại 
cạnh tấm: 
h(m) 
L(m) 20 22 24 26 28 30 32 
32.570 28.381 25.445 22.928 20.436 17.913 16.065 3.5 
85.15% 74.20% 66.52% 59.94% 53.43% 46.83% 42.00% 
33.458 28.891 25.649 23.038 20.674 18.168 16.473 3.75 
87.47% 75.53% 67.06% 60.23% 54.05% 47.50% 43.07% 
34.345 29.773 25.771 23.149 20.912 18.678 16.881 4 
89.79% 77.84% 67.38% 60.52% 54.67% 48.83% 44.13% 
35.233 30.656 26.701 23.370 21.031 18.934 17.154 4.25 92.11% 80.15% 69.81% 61.10% 54.98% 49.50% 44.85% 
36.190 31.538 27.580 24.082 21.507 19.189 17.426 4.5 94.61% 82.45% 72.10% 62.96% 56.23% 50.17% 45.56% 
37.270 32.421 28.459 24.957 21.865 19.955 17.970 4.75 97.44% 84.76% 74.40% 65.25% 57.16% 52.17% 46.98% 
38.351 33.397 29.337 25.832 22.870 20.337 18.515 5 
 87.31% 76.70% 67.54% 59.79% 53.17% 48.41% 
39.431 34.471 30.216 26.707 23.742 21.102 19.059 5.25 90.12% 79.00% 69.82% 62.07% 55.17% 49.83% 
40.511 35.545 31.213 27.582 24.614 21.971 19.604 5.5 
 92.93% 81.60% 72.11% 64.35% 57.44% 51.25% 
41.335 36.619 32.283 28.458 25.486 22.840 20.470 5.75 
 95.74% 84.40% 74.40% 66.63% 59.71% 53.52% 
42.145 37.694 33.352 29.475 26.358 23.709 21.337 6 
 98.55% 87.20% 77.06% 68.91% 61.99% 55.78% 
43.766 39.410 35.492 31.606 28.267 25.447 23.069 6.5 
 92.79% 82.63% 73.90% 66.53% 60.31% 
44.732 41.022 37.290 33.737 30.390 27.370 24.801 7 97.49% 88.20% 79.45% 71.56% 64.84% 
Ghi chú: 
Những giá trị không tính % với cường độ giới hạn là những giá trị bị loại vì không thỏa mã điều 
kiện kutxe R)90.085.0(  . 
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
3.5 3.75 4 4.25 4.5 4.75 5 5.25 5.5 5.75 6 6.5 7
Chiều dài tấm BTXM L (m)
Ứ
ng
 s
uấ
t 
tấ
m
 d
o 
tả
i t
rọ
ng
 v
à 
nh
iệ
t đ
ộ 
(d
aN
/c
m
2)
h = 20 cm
h = 22 cm
h = 24 cm
h = 26 cm
h = 28 cm
h = 30 cm
h = 32 cm
Hình 4: Ứng suất tấm phụ thuộc vào chiều dài L 
với sự thay đổi chiều dày h 
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
20 22 24 26 28 30 32
Chiều dày tấm BTXM h (cm)
Ứ
ng
 s
uấ
t 
do
 t
ải
 t
rọ
ng
 v
à 
nh
iệ
t 
độ
 (
da
N
/c
m
2 )
L =3.5 m
L = 3.75 m
L = 4 m
L = 4.25 m
L = 4.5 m
L = 4.75 m
L = 5 m
L = 5.25 m
L = 5.5 m
L = 5.75 m
L = 6 m
L = 6.5 m
L = 7 m
Hình 5: Ứng suất tấm phụ thuộc vào chiều dày h 
với sự thay đổi chiều dài L 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 45 (6/2014) 31 
Như vậy khi chiều dài tấm tăng lên thì làm 
cho chiều dày tấm cũng tăng lên và ứng suất 
trong tấm BTXM tăng theo. Để tận dụng tối đa 
cường độ kéo uốn của BTXM với chiều dày 
thích hợp là 24cm đã giải thích ở trên thì chiều 
dài tấm nằm trong khoảng từ 5.5-6.5m tận dụng 
được khoảng >80% cường độ của BTXM. Từ 
bảng kết quả tính toán thì rất khó có một giá trị 
đạt được 100% cường độ giới hạn vì nếu tiếp 
tục tăng L thì sẽ không thỏa mãn chiều dài lớn 
nhất vì chiều dài này bị khống chế theo các kết 
quả tính toán ở trên, điều đó càng khẳng định 
những tính toán trong 22TCN223-95 thiên về 
đảm bảo an toàn nghĩa là chứa hệ số an toàn 
cao, còn tính kinh tế thì chưa thực sự hiệu quả. 
4. KẾT LUẬN 
Theo tiêu chuẩn 22TCN223-95 thì tổng số tải 
trọng tích lũy ít ảnh hưởng đến chiều dày tấm, đây 
là tồn tại trong tiêu chuẩn đang được sử dụng ở 
nước ta. Các yếu tố ảnh hưởng đều đưa cả vào hệ 
số chiết giảm cường độ cả BTXM và các thông số 
đầu vào đều xét ở trạng thái bất lợi nhất. Trong đó 
hệ số chiết giảm ảnh hưởng rất lớn đến kết quả 
tính toán cho nên từ kết quả khảo sát tác giả đề 
xuất hệ số chiết giảm nên chọn từ n = 0.45-0.55 
thay vì một giá trị cố định như trong tiêu chuẩn là 
n=0.5. Bên cạnh đó theo tiêu chuẩn 22TCN223-
95 thì chiều dài tấm cũng ảnh hưởng rất lớn đến 
kết quả tính toán nhưng để phù hợp với điều kiện 
Việt Nam nên chọn chiều dài tấm không nên vượt 
quá chiều dài tối đa Lmax. 
Khi thay đổi chiều dài tấm thì chiều dày tấm 
cũng thay đổi và nó ảnh hưởng rất lớn đến ứng 
suất phát sinh trong tấm. Khảo sát giá trị ứng 
suất trong tấm do tác động của nhiệt độ 
22TCN223-95 khi chiều dài tấm lớn và chiều 
dày lớn thì ứng suất trong tấm do nhiệt độ lại 
tăng lên chiếm tỷ lệ lớn. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Bộ giao thông vận tải (1995), Quy trình thiết kế mặt đường cứng 22TCN223-1995. 
2. Dương Học Hải-Nguyễn Xuân Trục ,Thiết kế đường ôtô tập2, NXBgiáo dục2007. 
3. GS.TSKH Nguyễn Xuân Trục, GS.TS Dương Học Hải, GS.TS Vũ Đình Phụng, Sổ tay thiết kế 
đường ôtô tập II, NXB Xây dựng Hà Nội, 2010. 
4. PGS.TS. Phạm Huy Khang, Thiết kế mặt đường BTXM đường ô tô và mặt đường sân bay, NXB 
Giao thông vận tải, Hà Nội, 2008. 
5. Dương Học Hải, Hoàng Tùng, Mặt đường bê tông xi măng cho đường ô tô – sân bay, NXB Xây 
dựng, Hà Nội, 2010. 
6. Nguyễn Quang Chiêu, Mặt đường bê tông xi măng đường ô tô và sân bay, NXB GTVT Hà Nội, 1999. 
7. Yang H. Huang, Pavement analysis and design,Second Edition,University of Kentucky. 
8. Rajib B. Mallick, Tahar El-Korchi, Pavement engineering principles and practice, Taylor & 
Fracis, New York, 2009. 
9. Nick Thom, Concrete pavement design, Taylor & Fracis, New Yord, 2003. 
Abtract: 
SURVEYİNG DESİGN PARAMETERSAFFECT THE THİCKNESS 
AND STRESS OF CEMENT CONCRETE PAVEMENT 
 The change in load and temperature greatly affects the stress and thickness change in concrete 
pavement slabs. In addition, other parameters also affect the stresses and thickness of the rigid 
pavement design process as the length of slab, slab thickness, coefficient concession according to 
rigid pavement design standards 22TCN223-95. In this paper authorwould survey design factors 
affecting thickness and stress in cement concrete slab of rigid pavement. 
Keyworks: stress of concrete pavement,rigid pavement, thickness of concrete pavement. 
Người phản biện: TS. Lương Minh Chính BBT nhận bài: 9/5/2014 
Phản biện xong: 26/5/2014