NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU CỐT THANH POLYME SỢI THỦY TINH CHO KẾT CẤU BẢN MẶT CẦU TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ
Kỹ thuật Xây dựng công trình đặc biệt
Mã số: 95.80.2.06
Luận án "Nghiên cứu ứng dụng vật liệu cốt thanh polyme sợi thủy tinh cho kết cấu bản mặt cầu trên đường ô tô" được thực hiện tại Trường Đại học Giao thông Vận tải, tập trung giải quyết vấn đề suy thoái nhanh của bản mặt cầu do ăn mòn cốt thép. Đề tài nghiên cứu ứng dụng cốt thanh polyme sợi thủy tinh (GFRP) – một vật liệu có khả năng chống ăn mòn mạnh, nhằm cải thiện độ bền và giảm chi phí sửa chữa cho bản mặt cầu.
Mục đích chính của luận án là nghiên cứu ứng dụng cốt thanh GFRP cho kết cấu bản mặt cầu trên đường ô tô. Đối tượng nghiên cứu là kết cấu bản mặt cầu sử dụng cốt thanh GFRP loại có gờ, được sản xuất tại Việt Nam theo tiêu chuẩn TCVN 11109:2015. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc xác định ứng xử của bản mặt cầu bê tông (cường độ chịu nén 45 MPa) cốt GFRP chịu tải trọng tập trung thông qua thí nghiệm trong phòng. Đồng thời, luận án nghiên cứu mô hình phá hoại, khả năng chịu tải và ảnh hưởng của hàm lượng cốt lớp dưới. Các phương pháp nghiên cứu được áp dụng là sự kết hợp giữa phân tích, thống kê, nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm và mô phỏng số.
Về mặt khoa học, luận án đã hệ thống hóa cơ sở lý thuyết thiết kế bản mặt cầu bê tông cốt thanh GFRP theo phương pháp chịu uốn và kinh nghiệm. Luận án xác định được mô hình phá hoại của kết cấu bản mặt cầu khi chịu tải trọng bánh xe là phá hoại chọc thủng, với khả năng chịu tải lớn hơn 1,7 đến 2,3 lần so với tiêu chuẩn TCVN 11823:2017 hiện hành. Luận án đã đề xuất công thức điều chỉnh dùng để dự báo khả năng chịu tải của kết cấu bản mặt cầu bê tông cốt thanh GFRP trên cơ sở sức kháng chọc thủng, cho kết quả dự báo phù hợp với thực nghiệm. Phân tích chi phí vòng đời cho thấy việc ứng dụng cốt thanh GFRP thay thế cốt thép mang lại hiệu quả kinh tế, với chi phí vòng đời thấp hơn bản mặt cầu bê tông cốt thép truyền thống từ 0,4% đến 40,7% tùy thuộc vào giả định tuổi thọ (50, 65, 85 năm).
Tuy nhiên, luận án còn một số hạn chế như chưa nghiên cứu sâu về hiện tượng mỏi, ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ đến độ dính bám giữa cốt thanh GFRP và bê tông, ứng xử của kết cấu bản mặt cầu phần hẫng dưới tải trọng va chạm, và ảnh hưởng lâu dài của điều kiện môi trường đến ứng xử của kết cấu. Các kiến nghị cho hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm việc xem xét thêm yếu tố nhiệt độ, tải trọng động, thực hiện thí nghiệm quy mô lớn để kiểm chứng công thức dự báo, và khảo sát ảnh hưởng của chiều dày bản, cường độ bê tông đến ứng xử của kết cấu.