Các dạng hư hỏng của cầu bê tông cốt thép thường và giải pháp gia cường

Các dạng hư hỏng của cầu bê tông cốt thép thường và giải pháp gia cường

1. Cơ sở thực tiễn của đề tài:

Cầu bê tông cốt thép là loại cầu chiếm tỷ trọng lớn và chủ yếu trong tổng số các cầu đang khai thác trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long nói riêng và cả nước nói chung. Sau thời gian khai thác, cầu bị hư hỏng, xuống cấp. Việc xác định đúng nguyên nhân gây hư hỏng, chọn vật liệu và giải pháp sửa chữa và gia cường phù hợp sẽ mang lại thành công và hiệu quả cho dự án.

Hiện nay, việc xác định nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu cầu và giải pháp sửa chữa, nâng cấp cầu vẫn còn nhiều ý kiến trái chiều. Trong đề tài này, tác giả sẽ đi sâu vào việc xác định nguyên nhân của các dạng hư hỏng, phân tích các giải pháp công nghệ khả thi dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn, lựa chọn giải pháp và vật liệu phù hợp theo tiêu chí đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và điều kiện Kinh tế – Xã hội của địa phương. Chính vì vậy, hướng nghiên cứu của đề tài về “Các dạng hư hỏng của cầu bê tông cốt thép thường và giải pháp gia cường” là thật sự cần thiết và có tính thực tiễn cao cho hệ thống cầu bê tông trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long nói riêng và cả nước nói chung.

1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Phân tích, đánh giá hiện trạng, những hư hỏng thường gặp, những bất cập trong khai thác sử dụng để tìm ra nguyên nhân và đưa ra các giải pháp sửa chữa, gia cường nhằm khôi phục hoặc nâng cấp tải trọng khai thác.

Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp Phân tích các dạng hư hỏng của cầu bê tông cốt thép thường và lựa chọn phương pháp gia cường phù hợp cho từng loại hư hỏng – Ứng dụng cho cầu Lộ, thành phố Vĩnh Long.

1. Đối tượng nghiên cứu:

Kết cấu bê tông cốt thép thường, bao gồm hư hỏng bản mặt cầu, dầm chủ, mố, trụ và các công trình phụ trợ của cầu…. để đưa ra giải pháp sửa chữa, nâng cấp tải trọng cầu đem lại hiệu quả về khai thác sử dụng cũng như về kinh tế phù hợp với điều kiện địa phương.

1. Phạm vi nghiên cứu:

Các cầu BTCT thường trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long.

1. Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu cơ sở lý thuyết;

Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu chủ yếu là thống kê, tổng hợp, phân tích, đánh giá.

Phương pháp quan sát, kiểm tra, đo đạc các bộ phận cầu.

1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Đề tài đã tìm hiểu, phân tích các giải pháp công nghệ khả thi để sửa chữa, tăng cường cầu bê tông dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn, tìm hiểu phương pháp tính toán, đánh giá khả năng chịu tải của cầu sau khi gia cường, trên cơ sở đó lựa chọn giải pháp và vật liệu phù hợp theo tiêu chí đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và điều kiện Kinh tế – Xã hội của địa phương. Qua đó góp phần nâng cao hiệu quả cho công tác thiết kế, gia cường hệ thống cầu yếu nhằm nâng cấp tải trọng hoặc đồng bộ hóa tải trọng trên trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long.

7. Bố cục luận văn

• Phần mở đầu
• Chương 1: Tổng quan về công trình cầu bê tông cốt thép thường và các dạng hư hỏng.
• Chương 2: Khảo sát, đánh giá hư hỏng cầu và đề xuất các giải pháp cải tạo, gia cường cầu bê tông cốt thép thường.
• Chương 3: Đánh giá hiện trạng và tính toán gia cường kết cấu nhịp cầu lộ, thành phố Vĩnh Long.
• Kết luận và kiến nghị
• Tài liệu tham khảo.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG VÀ CÁC DẠNG HƯ HỎNG

• 1. Các loại cầu bê tông cốt thép trong mạng lưới đường bộ của nước ta và tỉnh Vĩnh Long
     1. Thông tin chung:

Hệ thống cầu đường bộ trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long được thống kê như sau:

• • 1. Công tác quản lý bảo trì cầu

Quản lý bảo trì cầu đường bộ là một phần của công tác quản lý bảo trì hệ thống đường bộ nhằm đảm bảo và duy trì sự làm việc bình thường của công trình cầu.

Đối với cầu đang khai thác, hư hỏng xuống cấp gây ra do hoạt tải khai thác là đáng lo ngại và cần quan tâm nhất. Việc phát hiện, sửa chữa kịp thời các hư hỏng do hoạt tải khai thác là hết sức cần thiết để đảm bảo an toàn khai thác và kéo dài tuổi thọ công trình. Công việc sửa chữa hư hỏng xuống cấp do hoạt tải khai thác cũng tiêu tốn nhiều nguồn lực dành cho công tác quản lý bảo trì nhất.

• • 1. Hư hỏng và xuống cấp của công trình cầu trên Thế giới và Việt Nam

Cầu đường bộ hư hỏng xuống cấp do các yếu tố sau:

– Chất lượng thiết kế: cáp dự ứng lực ngang, nứt xà mũ.

– Chất lượng thi công: đặt cốt thép không đúng vị trí, đổ bê tông chất lượng kém…

– Xâm thực của môi trường: phong hóa lớp bảo vệ, rỉ cốt thép hoặc bề mặt cấu kiện thép.

– Khai thác quá tải : xe tải vượt tải, lưu lượng xe nặng lớn.

– Hư hỏng do tải trọng lặp: nứt bản mặt cầu, hư hỏng khe co giãn; nứt mỏi tại các mối nối, liên kết trong cầu thép sau khoảng thời gian dài khai thác.

– Hư hỏng các nguyên nhân khác: va xô, xói, sạt lở.

Các hư hỏng xuống cấp nếu không được phát hiện kịp thời thì có thể dẫn tới các sự cố nghiêm trọng như sập đổ, dừng khai thác. Theo thống kê không chính thức, tính từ năm 2010-2019, có hàng trăm cầu có sự cố sập đổ cầu nghiêm trọng được nghi nhận trên thế giới làm cho 285 người chết, 265 người bị thương, 60 người mất tích và gây ra nhiều tốn kém cho cơ quan quản lý cầu để khôi phục lại năng lực khai thác.

1. Những vấn đề đặt ra cho hệ thống cầu ô tô trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long

Trong tổng cộng 572 cầu ô tô trên địa bàn tỉnh có đến 189 cầu yếu trong địa bàn tỉnh Vĩnh Long. Do đó vấn đề cần đặt ra là trên cơ sở nguồn kinh phí bảo trì và hiện trạng hệ thống cầu phải đưa ra được giải pháp sửa chữa, gia cường hợp lý nhằm giúp hoàn thiện mạng lưới đường giao thông, đáp ứng nhu cầu vận tải, đồng thời gúp cho các cơ quan quản lý quản lý tốt hạ tầng cầu, đường bộ và các phương tiện qua lại trên tuyến.

1.3. Các dạng hư hỏng xuống cấp đıển hình của cầu bê tông cốt thép thường:

1.3.1. Các dạng hư hỏng xuống cấp điển hình của cầu bê tông cốt thép thường:

1.3.1.1. Hư hỏng mặt cầu BTCT:

a. Hư hỏng nứt rạn, nứt vỡ cục bộ do mỏi tạo thành ổ gà

b.Nứt dọc bản mặt cầu do mối nối thi công

c. Nứt bản mặt cầu do phá hoại mõi

d. Bản mặt cầu bị thủng do quá tải

1.3.1.2. Hư hỏng khe co giãn

1.3.1.3. Hư hỏng dầm BTCT thường

a. Nứt dầm BTCT thường do tải trọng lặp gây uốn, cắt

b. Nứt dầm BTCT thường do mômen uốn.

c. Nứt vỡ đầu dầm bê tông cốt thép

d. Nứt nách dầm dọc gây thấm xuyên cánh dầm

1.3.1.4. Hư hỏng gối cầu:

Xẹp gối cao su, trôi gối do biến dạng nhiệt.

1.3.1.5. Hư hỏng xà mũ, trụ cầu:

a. Nứt vỡ bê tông do xâm thực, do chất lượng kém

b. Hư hỏng do va chạm với phương tiện thủy

1.3.2. Nguyên nhân gây hư hỏng cầu bê tông cốt thép

Quá trình phát triển hư hỏng mỏi đối với bản mặt cầu có thể được chia thành 4 giai đoạn như sau:

a). Giai đoạn hình thành vết nứt 1 phương (phá hoại ban đầu)	b). Giai đoạn hình thành vết nứt 2 phương (phá hoại tiến triển)
c). Vết nứt kết nối thành mạng lưới (thời kỳ phá hoại tăng tốc)	c). Bê tông bị bong vỡ (giai đoạn phá hoại cuối cùng)

Đối với dầm BTCT thường, khi tải trọng khai thác lớn hơn tải trọng thiết kế thì cũng dẫn tình trạng dầm nứt do uốn và cắt và khi các vết nứt này phát triển theo thời gian do hoạt tải sẽ làm suy giảm độ cứng, độ bền lâu dài và khả năng chịu lực của dầm. Dạng vết nứt trên dầm do hoạt tải lặp quá tải được chia thành các vết nứt do mô men uốn, do mô men uốn và lực cắt và vết nứt do lực cắt.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Hệ thống cầu trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long được xây dựng qua nhiều thời kỳ, kết cấu đa dạng nhưng tập trung chủ yếu là vật liệu bê tông cốt thép; tải trọng cầu không đồng bộ trên các tuyến. Tốc độ phát triển kinh tế nhanh kéo theo lưu lượng giao thông qua địa bàn ngày càng tăng cả về số lượng lẫn tải trọng. Điều đó làm cho hệ thống cầu suy giảm cường độ và xuống cấp nghiêm trọng không đáp ứng được năng lực chịu tải.

Các hư hỏng chính tập trung vào sự suy giảm cường độ và mất ổn định tổng thể của kết cấu nhịp, kết cấu mố trụ cầu. Các dạng hỏng chính về suy giảm cường độ là nứt thẳng góc tại đáy dầm ở vị trí giữa nhịp và nứt xiên tại đầu nhịp trên gối, nứt dọc nách dầm đối với các cầu bê tông cốt thép dạng bụng cá, tróc vỡ bê tông, rỉ cốt thép gây rộp lớp bê tông bảo vệ. Các dạng hư hỏng chính về mất ổn định kết cấu nhịp là: Nứt vỡ bê tông mối nối dọc hư hỏng liên kết ngang hoặc thiếu liên kết ngang. Ngoài ra xuất hiện các hư hỏng khác: hư hỏng khe co giãn, gãy lan can cầu, phần tiếp giáp giữa cầu và đường….

Việc nghiên cứu đánh giá tình trạng hư hỏng của cầu bê tông cốt thép trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long là cần thiết để từ đó đưa ra các giải pháp, các phương án nhằm sửa chữa, tăng cường năng lực chịu tải, kéo dài tuổi thọ công trình cầu trong điều kiện nền kinh tế đất nước còn khó khăn, không đủ để làm mới thay thế toàn bộ hay một phần của hệ thống cầu này. Vì vậy vấn đề sửa chữa và gia cố cầu yếu nhằm đảm bảo an toàn giao thông và kéo dài thời gian khai thác đã trở nên hết sức cần thiết.

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ HƯ HỎNG CẦU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬA CHỮA, GIA CƯỜNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG

2.1. Công tác khảo sát đánh giá hư hỏng cầu

2.1.1. Mục đích

2.1.2. Yêu cầu

2.1.3. Tiêu chuẩn đánh giá và phân loại chất lượng kỹ thuật công trình cầu bê tông cốt thép thường

Việc phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cần được đề nghị tương ứng với các hư hỏng như sau:

Cấp 0: Công trình không cần sửa chữa và chỉ có các hư hỏng nhỏ, cá biệt. Được đánh giá cấp I, trong trường hợp xuất hiện các vết nứt cá biệt trên bề mặt bê tông có độ rộng < 0,2 mm.

Cấp I: Công trình có hư hỏng nhưng có thể khắc phục hoặc ngăn ngừa phát triển bằng việc bảo dưỡng thường xuyên hoặc bằng việc sửa chữa đơn giản (sơn, sửa, lớp phòng nước, sửa mặt cầu). Được đánh giá hư hỏng cấp I, trong trường hợp xuất hiện nhiều vết nứt trong bê tông có độ mở rộng ≤ 0,2 mm.

Cấp II: Công trình có những hư hỏng ở mức độ phải tiến hành công tác sửa chữa vừa và sửa chữa lớn. Được đánh giá hư hỏng cấp II, trong trường hợp xuất hiện các vết nứt riêng lẻ có độ rộng > 0,3 mm, trong đó có các vết nứt xuyên, vết nứt nghiêng ở sườn dầm, hư hỏng nặng bê tông bản do sự khử kiềm. Vết nứt trong kết cấu dự ứng lực quá 0,1 – 0,15 mm. Hư hỏng liên kết ngang giữa các dầm chủ.

Cấp III: Công trình có các hư hỏng không thể khai thác bình thường được nữa, yêu cầu phải sửa/ tăng cường ngay lập tức. Được đánh giá hư hỏng cấp III, trong trường hợp xuất hiện nhiều vết nứt lớn quá 0,3 mm. Rỉ nặng cốt thép đến mức làm giảm yếu cốt thép hơn 10%. Hư hỏng nặng bê tông trên phần lớp bản.

2.2. Các phương pháp sửa chữa và gia cường cầu bê tông cốt thép thường

2.2.1. Các phương pháp sửa chữa và gia cường cầu BTCT

2.2.1.1. Sửa chữa bong tróc bê tông gây hở rỉ cốt thép

• Loại bỏ lớp bê bảo vệ đã bị xâm thực, phong hóa hoặc bị om vỡ do va chạm.

• Vệ sinh bề mặt bê tông phần đã bị đục bỏ, tẩy ri cốt thép.

• Bù cốt thép, sơn bảo vệ cốt thép (nếu cấn thiết).

• Quét lớp tạo bám dính giữa bê tông cũ và mới.

• Tạo cốt pha đổ lại lớp vữa bê tông bảo vệ, thông thường là bê tông tự chảy không co ngót. Với các vị trí bị bong tróc lớp có khối lượng lớn có thể dùng phương pháp vữa phun.

2.2.1.2. Sửa chữa vết nứt cấu kiện bê tông

Phương pháp sửa chữa sẽ phụ thuộc vào nguyên nhân gây nứt, mức độ nứt, tốc độ phát triển của vết nứt. Phương pháp để sửa chữa các vết nứt có độ mở rộng lớn hơn 0.2mm là bơm tiêm keo epoxy.

2.2.1.3. Các phương pháp tăng cường khả năng chịu lực

Nguyên lý tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu:

• Làm giảm nội lực cho cấu kiện

• Tăng khả năng chịu lực của cấu kiện

• Tổng hợp cả hai nguyên lý trên

a. Giảm nội lực

– Giảm hệ số phân bố ngang.

– Tăng tính liên hợp giữa bản mặt cầu và dầm dọc.

– Liên tục hóa kết cấu nhịp.

– Bổ sung gối đỡ làm giảm chiều dài nhịp và giảm nội lực trong cấu kiện.

– Dự ứng lực ngoài.

b. Tăng khả năng chịu lực

Tăng khả năng chịu nén của cột, trụ cọc BTCT

Tăng năng chịu uốn của dầm BTCT.

c. Tổng hợp các nguyên lý trên

Để đạt được hiệu quả tổng thể thông thường nên tổng hợp các nguyên lý trên trong việc tăng cường khả năng chịu lực của cấu kiện.

2.2.2. Đề xuất các giải pháp sửa chữa, gia cường cầu bê tông cốt thép thường

2.2.2.1. Sửa chữa bản mặt cầu

Các phương pháp sửa chữa, tăng cường bản mặt cầu bao gồm:

a. Đập bỏ bản mặt cầu cũ để thi công bản mặt cầu mới:

b. Sửa chữa vết nứt bằng bơm keo, dán vật liệu FRP ở đáy:

2.2.2.2. Sửa chữa, bổ sung liên kết ngang

Để dầm ngang làm việc ổn định, hiệu quả, giải pháp căng cáp dự ứng lực cho liên kết ngang thường được áp dụng, tác dụng là để tăng lực pháp tuyến giữa dầm ngang và dầm chủ để tăng lực ma sát giữa hai dầm.

2.2.2.3. Sửa chữa khe giãn

Thay thế bằng khe thép răng lược và khe liên tục (Feba).

2.2.2.4. Sửa chữa gối cầu

Thay gối bị hư hỏng (gối cao su bị lão hóa, nứt và xẹp, gối thép bị han gỉ nặng…); Kê lại gối trong trường hợp gối bị dịch chuyển khỏi vị trí.

2.2.2.5. Sửa chữa xà mũ, thân trụ

Trám vá, đổ lại bằng vữa hoặc bê tông chuyên dụng cho những khuyết tật lớn, có độ đặc chắc cao, không co ngót. Có thể bổ sung thêm cốt thép thay cho cốt thép bị han gỉ nặng làm mất tiết diện. Sau đó dán tấm FRP gia cường và bảo vệ.

2.2.2.6. Sửa chữa, tăng cường kết cấu nhịp

• Gia cường bằng dán bản thép.
• Gia cường bằng phương pháp dùng hệ cáp DUL căng ngoài.
• Gia cường bằng vật liệu composite cường độ cao (FRP);

a. Gia cường bằng phương pháp dán bản thép:

b. Gia cường bằng phương pháp căng cáp DUL ngoài:

1-Dầm chủ BTCT;

2-Vấu neo cáp DUL ngoài;

3-Cáp DUL ngoài

4-Vấu chuyển hướng

c. Gia cường bằng vật liệu composite cường độ cao (FRP):

2.3. Mô hình làm việc của vật liệu FRP trong kết cấu nhịp dầm BTCT được tăng cường:

• • 1. Mô hình làm việc của bê tông
    2. Mô hình làm việc của cốt thép
    3. Mô hình làm việc của vật liệu FRP

2.4. Thiết lập, xây dựng mô hình và tính toán nhịp cầu BTCT khi được tăng cường vật liệu FRP:

• • 1. Các giả thiết tính toán
    2. Trạng thái giới hạn sử dụng
    3. Trạng thái giới hạn cường độ

2.5. Cơ sở lý thuyết tính toán khả năng chịu lực công trình cầu đánh gıá năng lực chịu tảı cầu thông qua hệ số đánh Gıá RF

2.5.1.Đánh giá tải trọng thiết kế

2.5.2. Đánh giá tải trọng hợp pháp

2.5.3. Đánh giá tải trọng cấp phép

2.5.4. Quy trình đánh giá tải trọng

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Trong chương 2 đã đi sâu tìm hiểu các giải pháp sửa chữa, gia cường cầu bê tông cốt thép thường hiện nay nhằm mục tiêu nâng cấp tải trọng đối với hệ thống cầu yếu hiện có. Nêu nguyên lý làm việc và trình tự tính toán của các giải pháp gia cường, trong đó đi sâu phân tích khả năng tăng cường sức kháng uốn và kháng cắt với giải pháp gia cường bằng vật liệu composite cường độ cao cho dầm BTCT.

Trên cơ sở các giải pháp gia cường, tiến hành tính toán, đánh giá cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng bao gồm 3 nội dung riêng biệt:

– Đánh giá tải trọng thiết kế: Tải trọng HL93

– Đánh giá tải trọng hợp pháp: Sử dụng 3 xe tải hợp pháp [3], [3-S2] và [3-3]

– Đánh giá tải trọng cấp phép: Các xe siêu trường, siêu trọng cần đánh giá đặc biệt.

Vấn đề sửa chữa và gia cố cầu yếu nhằm đảm bảo an toàn giao thông và kéo dài thời gian khai thác đã trở nên hết sức cần thiết. Một số giải pháp sửa chữa cầu yếu (Công nghệ dán bản thép để tăng sức kháng uốn & kháng cắt, Công nghệ căng cáp DƯL ngoài để tăng sức kháng uốn) được sử dụng đã phát huy được tác dụng to lớn, tuy nhiên với từng giải pháp trên vẫn còn tồn tại những mặt hạn chế cần khắc phục. Cùng với sự phát triển của công nghệ tấm chất dẻo được tăng cường bằng cốt sợi (Fiber Reinforced Polyme – FRP) được nghiên cứu và phát triển ứng dụng trong thực tế, đã mang lại sự lựa chọn hấp dẫn hơn so với phương pháp dán bản thép hoặc tăng cường dự ứng lực ngoài.

Trong phạm vi luận văn này, tác giả tập trung nghiên cứu giải pháp gia cường kết cấu nhịp nhằm nâng cấp tải trong cho các cầu dầm bê tông cốt thép bằng vật liệu polyme cốt sợi dán vào mặt bê tông dầm chủ để tăng độ cứng và sức kháng uốn cho dầm chủ góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, kéo dài tuổi thọ công trình cầu.

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ TÍNH TOÁN GIA CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU LỘ, THÀNH PHỐ VĨNH LONG

• 1. Giới thiệu chung về cầu lộ

Cầu Lộ được xây dựng từ năm 1937, cầu bắc qua sông Cái Cá, nối tuyến đường Ba Tháng Hai thuộc phường 1 và đường Lê Thái Tổ thuốc Phường 2, thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long.

Hình ảnh tổng thể cầu Lộ – thành phố Vĩnh Long

Đặc điểm kỹ thuật của cầu: Cầu có tổng chiều dài là 50,5m, với sơ đồ kết cấu nhịp 8m+12m+20,5m+10m; Mặt cầu rộng 9,94m, trong đó bề rộng phần xe chạy 7,0m, bề rộng lan can, lề người đi 1,47m x 2.

Tình hình hư hỏng của cầu Lộ:

Trong chiến tranh chống Mỹ năm 1968 cầu đã bị đánh mìn thủng một lỗ lớn trên mặt cầu làm chấn động, giảm sức chịu tải của cầu. Năm 2013 bị sà lan va chạm vào đáy dầm chủ làm bung tróc bê tông dầm chủ và đứt gãy một số thép chủ làm cầu hư hại nặng, để đảm bảo an toàn giao thông đã được điều chỉnh tải trọng cho phép xe qua cầu không vượt quá 8 tấn.

3.2. Công tác khảo sát đánh giá kết cấu nhịp cầu lộ:

3.2.1. Kết quả khảo sát

3.2.2. Phân tích hư hỏng và đề xuất khắc phục hư hỏng điển hình

3.2.3. Kết luận và kiến nghị việc sửa chữa kết cấu nhịp

a. Sửa chữa các hư hỏng hiện tại của kết cấu nhịp

b. Gia cường các kết cấu nhịp

c. Bổ sung các kết cấu còn thiếu:

d. Bổ sung dầm ngang:

Sơn dầm để cảnh báo va chạm:

Kiểm định cầu đánh giá tải trọng khai thác:

3.3. Tính toán gia cường kết cấu nhịp cầu lộ, thành phố Vĩnh Long bằng vật liệu FRP:

3.3.2. Thông số kỹ thuật của cầu Lộ:

3.3.2. Số liệu thiết kế

• • • 1. Kích thước dầm chủ

3.3.2. Số liệu thiết kế

3.3.3. Áp dụng phần mềm tính toán RM Bridge phân tích kết cấu cầu Lộ

Kết cấu được phân tích theo phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm RM Bridge phân tích kết cấu chuyên dụng.

3.4. Tổ hợp nộı lực

3.4.1. Tổ hợp tải trọng

3.4.2. Mặt cắt kiểm toán

3.5. Kıểm tra dầm theo trạng tháı gıớı hạn cường độ khı chưa gıa cường:

3.5.1. Kiểm tra dầm về khả năng kháng uốn:

3.5.1.1. Mô men uốn tính toán M_u:

3.5.1.2. Sức kháng uốn danh định M_n:

Sức kháng uốn danh định được xác định theo công thức:

3.5.1.3. Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt M_r = f . M_n (với f = 0,9):

3.5.1.4. Kiểm toán khả năng chịu uốn Mu ≤ f . Mn:

Biểu đồ khả năng kháng uốn của dầm G4 trước gia cường

3.5.2. Kiểm tra dầm về khả năng kháng cắt:

3.5.2.1. Lực cắt tính toán tại mặt cắt V_u:

3.5.2.2. Sức kháng cắt danh định V_n:

Sức kháng cắt danh định V_n là giá trị nhỏ hơn trong 2 giá trị:

V_n1 = V_c + V_s + V_p V_n2 = 0.25f_c‘b_vd_v

Kết quả tính toán Sức kháng cắt danh định tại các mặt cắt như sau:

3.5.2.3. Sức kháng cắt danh định . V_n:

3.5.2.4. Kiểm toán khả năng chịu cắt V_u ≤ . V_n:

Biểu đồ sức kháng cắt của dầm G4 trước khi gia cường

3.6. Tính toán gıa cường dầm bằng vật lıệu sợı FRP:

3.6.1. Tăng cường sức kháng uốn:

Mô hình tính toán: Sử dụng mô hình tính toán được nghiên cứu trong chương 2, tính toán sức kháng uốn danh định tại các mặt cắt Giữa N3.

Mô hình tính toán sức kháng uốn khi gia cường vật liệu FRP

3.6.1.1. Tính toán các thông số tăng cường:

• Hệ số triết giảm do tác động của môi trường, C_E = 0.95
• Đặc trưng hình học: f_fu = C_E f_fu‘ = 834 Mpa

ε_fu = C_E ε_fu‘ = 0.85%

3.6.1.2. Tính toán biến dạng ban đầu của đáy dầm:

Biến dạng ban đầu của đáy dầm xác định theo công thức:

3.6.1.3. Tính toán biến dạng của tấm sợi:

• Biến dạng của tấm sợi:

3.6.1.4. Xác định biến dạng có hiệu của tấm sợi:

• Biến dạng có hiệu của tấm sợi:

3.6.1.5. Tính chiều cao vùng bê tông chịu nén:

3.6.1.6. Tính toán sức kháng uốn:

• Sức kháng uốn của thép :
• Sức kháng uốn của tấm sợi:
• Sức kháng uốn của mặt cắt:

Biểu đồ sức kháng uốn của dầm G4 sau khi gia cường

3.6.2. Tăng cường sức kháng cắt:

3.6.2.1. Tính toán biến dạng trong tấm sợi chịu cắt:

• Biến dạng có hiệu của tấm sợi:

3.6.2.2. Tính toán khả năng tăng cường của tấm sợi:

• Sức kháng cắt tấm sợi :

3.6.2.3. Tính toán sức kháng cắt:

• Sức kháng cắt sau khi gia cường của mặt cắt:

Biểu đồ sức kháng cắt của dầm G4 sau khi gia cường

• 1. Kıểm toán dầm G4 sau khı gıa cường:

3.7.1. Đánh giá khả năng chịu uốn

3.7.1.1. Đánh giá với HL.93, IR.

3.7.1.2. Đánh giá với HL.93, OR.

3.7.1.3. Đánh giá với xe hợp pháp.

3.7.1.4. Đánh giá với tải trọng thử.

3.7.2. Đánh giá khả năng chịu cắt

3.7.2.1. Đánh giá với HL.93, IR.

3.7.2.2. Đánh giá với HL.93, OR.

3.7.2.3. Đánh giá với xe hợp pháp.

3.7.2.4. Đánh giá với tải trọng thử.

3.7.3. Tổng hợp hệ số đánh giá (RF)

3.7.4. Tổng hợp hệ số toàn bộ các dầm được đánh giá (RF):

Kết luận: Cắm biển tải trọng do hệ số đánh giá tương ứng với xe hợp pháp xem xét của dầm G1 về khả năng chịu cắt là 0.996.

3.7.5. Tính biển tải trọng:

22

32

22T

36T

32T

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

– Phân tích, đánh giá hư hỏng và giải pháp tăng cường cầu bê tông để nâng cấp tải trọng nhằm tháo biển hạn chế tải trọng hoặc để đồng bộ biển hạn chế tải trọng trên tuyến, phát huy hiệu quả khai thác hệ thống cầu trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long là rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay nhằm phục vụ cho việc đảm bảo an toàn giao thông, phục vụ nhu cầu đi lại của nhân dân, phát triển kinh tế xã hội của địa phương.

– Luận văn tập trung phân tích nghiên cứu một số biện pháp gia cường cầu cũ nhằm nâng cao năng lực, hiệu quả khai thác của hệ thống cầu trong địa bàn tỉnh Vĩnh Long.

– Công nghệ dán vật liệu FRP là công nghệ mới đang trong thời kỳ nghiên cứu ứng dụng. Việc ứng dụng vật liệu này trong xây dựng còn rất mới mẻ. Tận dụng tính năng bền với môi trường và có cường độ cao, khả năng dễ dàng thi công đối với các công trình sửa chữa. Tuy nhiên, việc ứng dụng loại vật liệu này còn nhiều hạn chế do chưa có các tiêu chuẩn trong nước để áp dụng. Hơn nữa, các sản phẩm FRP mang tính thương mại chưa nhiều.

Kiến nghị

Để có thể nâng cấp, đồng bộ hóa tải trọng khai thác của các cầu trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long luận văn có một số kiến nghị như sau:

– Xây dựng hệ thống kiểm soát, quản lý các công trình cầu từ lúc bắt đầu đưa công trình vào khai thác sử dụng;

– Sử dụng đồng bộ nhiều giải pháp sửa chữa, gia cường kết cấu nhịp, kết cấu mố, trụ cầu để nâng khả năng chịu lực cho công trình cầu bê tông cốt thép hiện hữu, nhằm tháo biển tải trọng đối với các cầu cũ, cầu yếu trên tuyến đường tỉnh và đường nội ô thành phố Vĩnh Long.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\CONG TRINH GIAO THONG\LAM THANH PHU\Tom tat luan van