SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATHCAD
TRONG THIẾT KẾ MỚI MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ
THEO PHƯƠNG PHÁP AASHTO
USING THE MATHCAD PROGRAM FOR DESIGNING NEW PAVEMENT
STRUCTURE IN ACCORDANCE WITH AASHTO METHODS
NGUYỄN TIẾN DŨNG
Trường Cao đẳng Công nghệ, Đại học Đà Nẵng
d
TÓM TẮT
Trong ngành Giao thông vận tải, các phương pháp của AASHTO đang được định hướng chọn
làm cơ sở cho viêc biên soạn tiêu chuẩn mới của Việt Nam. Hiện nay, việc tính toán độ dày
của các lớp kết cấu mặt đường ô tô theo phương pháp này dựa vào các toán đồ. Tính toán
như vậy sẽ kém chính xác và chậm. Ta có thể sử dụng phần mềm MathCAD để kiểm tra lại
độ chính xác của các toán đồ, tự động hóa tính toán và nâng cao độ chính xác của kết quả.
Qua đó sẽ góp phần phổ biến các tiêu chuẩn thiết kế mới đến với mọi người sử dụng.
ABSTRACT
The AASHTO methods are oriented for building building new vietnam specifications in the
transportation branch. The design of new pavement’s main parameters is based on the design
charts of the current AASHTO method. In this study, the MathCAD program is used to inspect
the accuracy of design charts and to design automatically.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi tính toán thiết kế mới áo đường mềm và áo đường cứng theo phương pháp của
AASHTO, người ta sử dụng hai toán đồ chính như sau:
- Toán đồ dùng cho thiết kế mặt đường mềm dựa trên các giá trị trung bình cho mỗi số
liệu đầu vào.
- Toán đồ dùng cho thiết kế mặt đường cứng dựa trên các giá trị trung bình cho mỗi số
liệu đầu vào.
Các toán đồ này đều có các phương trình thực nghiệm tương ứng.
Toán đồ được dùng để thay thế cho những phương trình thực nghiệm phức tạp nhằm
làm cho công việc của người thiết kế trở nên dễ dàng hơn. Việc thay thế này là do hạn chế của
công cụ tính toán và làm cho kết quả tính toán có thể kém chính xác.

2. BÀI TOÁN THIẾT KẾ MỚI ÁO ĐƯỜNG MỀM THEO PHƯƠNG PHÁP
AASHTO
- Nhập số liệu ban đầu của bài toán
Sau khi chọn đơn vị tính toán, các số liệu ban đầu được nhập với những giá trị cụ thể
(xem hình 1). Nếu người thiết kế chưa hiểu rõ về số liệu nào hoặc phải tính toán riêng với nó,
thì nhấn đúp chuột lên mục “xem tham khảo …” tương ứng. Sẽ có một trang MathCAD nhỏ
hiện ra chỉ dẫn chi tiết về số liệu đó (xem hình 2). Người thiết kế có thể đọc tham khảo hoặc
dựa vào những ví dụ trong đó để tính toán thoải mái những vấn đề liên quan đến số liệu này.
- Xác định chỉ số yêu cầu của mặt đường mềm (SN
yc
)
Phương trình cơ bản và hàm toán giải phương trình đã được lập sẵn. Tương ứng với
mỗi bộ số liệu ban đầu được nhập ở trên, MathCAD sẽ tự động cho ra kết quả SN
yc
(xem hình
3).
- Xác định chiều dày các lớp mặt đường
Phương trình và hàm toán đã được lập sẵn. Sau khi nhập trị số độ dày của hai lớp kết
cấu mặt đường chọn trước thì độ dày của lớp còn lại sẽ được tự động tính ra (xem hình 4).
- Đánh giá độ chính xác của toán đồ theo mô đun đàn hồi hữu hiệu M
R
Cho M
R
mười giá trị khác nhau, từ 36 đến 63 Mpa (bước tăng là 3 Mpa). Những giá trị
khác được giữ nguyên ở một mức trung bình. Trong hình 5a thể hiện kết quả tính toán SN
theo phương trình (SN
ycM1
- đường liền) và theo toán đồ (SN
ycM2
- những chấm hình ô vuông

18
(z - đường nét đứt).
3. KẾT LUẬN
Việc nghiên cứu đề tài này có những kết quả chính như sau:
- Qua thu thập các tài liệu nghiên cứu tôi thấy hầu hết các toán đồ và các phương trình
của phương pháp AASHTO thể hiện trong các tài liệu phổ biến tại Việt nam chứa nhiều sai
sót trong khâu in ấn. Do đó cần kiểm tra cẩn thận trước khi sử dụng. Tốt nhất nên sử dụng
toán đồ được copy và phóng to từ các bản in gốc các tài liệu của Mỹ.
- Các kết quả tính toán theo toán đồ có độ chính xác cao, sai lệch so với kết quả tính
theo phương trình không quá 1,75 % (đánh giá trên kết quả của 80 bài toán để chọn ra 40 cặp
kết quả so sánh).
Hình 1
Hình 2
- Việc sử dụng MathCAD trong thiết kế mới đường ô tô mềm và cứng được thực hiện
nhanh chóng và tiện lợi hơn so với dùng toán đồ, cho kết quả chính xác. Công cụ MathCAD
còn hỗ trợ cho ta giải quyết được nhiều vấn đề khác một cách thuận lợi, như thực hiện các bài
toán con song song với bài toán chính; lưu trữ, tra cứu và truy cập thông tin, …
- Hai bài toán thiết kế mới mặt đường mềm và cứng theo tiêu chuẩn của AASHTO
được thực hiện trong đề tài nghiên cứu này có thể được sử dụng như hai chương trình tính.
- Đề tài nghiên cứu này còn thành công trong việc sử dụng MathCAD với phép toán
hồi qui để lập phương trình từ những toán đồ AASHTO không có phương trình tương ứng.
MathCAD dựa vào các phương trình để tự động hóa tính toán được thông suốt.
- Trong bài toán thiết kế mới mặt đường mềm, MathCAD còn có thể dễ dàng tính toán
độ dày các lớp kết cấu mặt đường theo chỉ tiêu tối ưu về giá thành.
Hình 3
Hình 4
Hình 5
Hình 6
- Kết quả nghiên cứu này có thể được sử dụng trong các cơ quan thiết kế công trình
giao thông, các cơ quan nghiên cứu và giảng dạy, có thể được dùng để làm cơ sở cho việc lập