TÌM HIỂU GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG CẦU BTCT CŨ BẰNG THANH COMPOSITE VÀ NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHO CẦU CHÂU Ổ
Quốc lộ 1 là tuyến đường giao thông huyết mạch xuyên suốt chiều dài đất nước, đi qua hầu hết các trung tâm, vùng kinh tế lớn với tổng chiều dài khoảng 2300 Km đường và hơn 900 cây cầu lớn nhỏ (phần lớn trong đó là những cây cầu được xây dựng trước năm 1975). Trải qua hàng chục năm khai thác, Quốc lộ 1 đã trải qua nhiều lần đầu tư xây dựng, mở rộng, sửa chữa để đảm bảo khả năng khai thác của đường và hệ thống cầu BTCT cũ trên tuyến.
Hiện nay Quốc lộ 1 đang được xây dựng mở rộng lên 04 làn xe cơ giới, phấn đấu đến năm 2016 hoàn thành. Do đó để tiết kiệm kinh phí và thời gian, Bộ Giao thông vận tải đã có công văn chỉ đạo phải tận dụng các cầu hiện hữu trên tuyến và xây dựng cầu mới bên cạnh, trong trường hợp không thể mới cho xây dựng mới thay thế cầu cũ.
Vì vậy vấn đề sửa chữa gia cố, tăng cường tải trọng các cầu BTCT cũ là nhu cầu bức thiết của Ngành giao thông nói chung và đối với Cục Quản lý Đường bộ III nói riêng (đơn vị quản lý đoạn QL1 từ Đà nẵng đến Khánh Hòa). Như vậy, cần thiết phải nghiên cứu đánh giá hiệu quả các biện pháp gia cường cầu BTCT cũ hiện đang được sử dụng. Hiện nay các dự án sửa chữa cầu do Cục QLĐB III quản lý chủ yếu gia cường dầm BTCT bằng phương pháp dán tấm sợi composite còn một số cầu gia cường bằng căng cáp DƯL ngoài.
Vật liệu cốt sợi Composite ra đời với đặc tính bền vững trong môi trường muối, axít nhất là xây dựng công trình ở các vùng ven biển, hải đảo lại có tính năng chịu lực cao hơn thép, dễ tạo hình, thân thiện môi trường, có khả năng thay thế một phần thép trong kết cấu bê tông cốt thép. Do đó, học viên mạnh dạn “Tìm hiểu giải pháp gia cường cầu BTCT cũ bằng thanh composite và nghiên cứu áp dụng cho cầu Châu Ổ, Km1036+275, QL1, tỉnh Quảng Ngãi’ là cần thiết và theo học viên tương lai không xa sẽ áp dụng thanh composite này.
– Đánh giá được hiện trạng hư hỏng, sức chịu tải của hệ thống cầu trên tuyến Quốc lộ 1 thuộc địa bàn Cục QLĐB III.
– Đánh giá tổng quan các biện pháp đã được áp dụng.
– Nghiên cứu các đặc trưng cơ học, cấu tạo vật liệu Composite.
– Nghiên cứu các biện pháp gia cường cầu BTCT cũ bằng thanh composite để áp dụng cho hệ thống các cầu yếu trên tuyến.
– Nghiên cứu áp dụng cho cầu Châu Ổ, Km1036+275, QL1, tỉnh Quảng Ngãi .
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
– Hệ thống cầu trên tuyến quốc lộ 1- Thuộc địa bàn Cục QLĐB III.
– Các biện pháp gia cường sửa chữa đã được áp dụng: PP dán bản thép, PP căng cáp dự ứng lực ngoài, PP dán tấm sợi composite.
– Lý thuyết tính toán kết cấu BTCT gia cường bằng vật liệu composite.
– Nghiên cứu sử dụng thanh composite thay thế cáp dự ứng lực căng ngoài, nghiên cứu sử dụng thanh composite theo phương pháp dán gần bề mặt trong việc sửa chữa và gia cường cầu cũ đã xuống cấp: Cầu Châu Ổ, Km 1036+275, Quốc lộ 1 – tỉnh Quảng Ngãi.
– Một số ứng dụng khác của thanh composite.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
– Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là lý thuyết.
– Thu thập số liệu, nghiên cứu đánh giá hiện trạng hư hỏng của hệ thống cầu từ đó đề xuất giải pháp gia cường cụ thể cho từng đối tượng hư hỏng.
– Nghiên cứu áp dụng cụ thể việc sử dụng thanh composite so với Cáp dự ứng lực ngoài, nghiên cứu sử dụng thanh composite theo phương pháp dán gần bề mặt ở công trình thực tế: Sửa chữa cầu Châu Ổ, Km 1036+275, Quốc lộ 1, tỉnh Quảng Ngãi.
5. KẾT CẤU LUẬN VĂN
Luận văn gồm những nội dung chính như sau:
Chương 1: Hiện trạng các cầu trên tuyến QL1A thuộc địa bàn Cục QLĐB III quản lý và sơ lược các giải pháp gia cường cầu
Chương 2: Lý thuyết tính toán khi gia cường cầu BTCT cũ bằng vật liệu composite
Chương 3: Tìm hiểu các nghiên cứu thực nghiệm áp dụng thanh composite để gia cường công trình dầm cầu BTCT và các ứng dụng thanh composite
Chương 4: Nghiên cứu ứng dụng ở công trình: Sửa chữa cầu Châu Ổ, Km1036+275, QL1, tỉnh Quảng Ngãi bằng thanh composite
CHƯƠNG 1
HIỆN TRẠNG CÁC CẦU TRÊN TUYẾN QL1A
THUỘC ĐỊA BÀN CỤC QUẢN LÝ ĐƯỜNG BỘ III QUẢN LÝ VÀ SƠ LƯỢC CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG CẦU
1.1. HIỆN TRẠNG CÁC CẦU TRÊN TUYẾN QL1A TỪ ĐÀ NẴNG ĐẾN KHÁNH HÒA DO CỤC QUẢN LÝ ĐƯỜNG BỘ III QUẢN LÝ
Chỉ tính riêng hiện trạng về hệ thống cầu trên tuyến quốc lộ 1 đi qua các tỉnh thành: Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên và Khánh Hòa như sau:
Bảng 1.1. Tổng hợp các cầu trên tuyến QL1 đoạn trên địa bàn
Cục QLĐBIII
| TT | Loại cầu | Số lượng | Tỷ lệ | Chiều dài | Tỷ lệ |
| 1 | Cầu BTCT thường | 73 | 41.24% | 2.955,84 | 19.830% |
| 2 | Cầu BTCT DƯL | 66 | 37.29% | 10.276,22 | 68.93% |
| 3 | Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT | 38 | 21.47% | 1.676,67 | 11.24% |
| Tổng cộng các loại | 177 | 100.0% | 14.908,73 | 100.0% |
Dựa trên số liệu hiện trạng của hệ thống cầu trên tuyến QL1 đã nêu trên, hiện nay hiện trạng và sức chịu tải của các cầu trên tuyến như sau:
– Số lượng cầu tải trọng khai thác 25T: 87/177 cầu chiếm 49,15%
– Số lượng cầu tải trọng khai thác 30T: 79/177 cầu chiếm 44,63%
– Số lượng cầu tải trọng khai thác H30-XB80: 11/177 cầu chiếm 6,2%.
Theo Bảng thống kê thấy tình trạng 87 cầu có tải trọng khai thác 25T đa số được xây dựng trước năm 1975 là các cầu yếu cần được gia cố, sửa chữa tăng cường. Việc các phương tiện có tải trọng vượt quá cấp tải trọng cho phép cũng như lưu lượng xe qua lại trên cầu lớn ảnh hưởng đến khả năng khai thác và tuổi thọ của các cầu BTCT nhịp giản đơn trên các tuyến quốc lộ.
1.2. CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG THẤY TRÊN CÁC CẦU BTCT VÀ BTCT DƯL TRÊN TUYẾN QL1A
1.2.1. Hư hỏng do dầm bị võng, dịch chuyển vị trí
1.2.2. Hư hỏng do phong hóa bê tông
1.2.3. Hiện tượng mỏi của thép
1.2.4. Hư hỏng do bị nứt bê tông
Hình 1.5. Các dạng vết nứt trong kết cấu nhịp cầu
1-Do co ngót 2-Nứt xiên 3- Nứt dọc tại chỗ tiếp giáp bản cánh và sườn dầm 4-Nứt ngang bản cánh trên 5-Nứt ngang bầu dầm dưới 6-Nứt dọc bầu dầm dưới 7-Nứt ở vùng sát gối 8-Nứt ngang ở đầu dầm
1.2.5. Vỡ bê tông đầu dầm tại vị trí gối
1.2.6. Nứt vỡ bê tông cánh dầm dọc cầu
1.2.7. Bê tông rỗ tổ ong, rỉ cốt thép, nứt vỡ
1.2.8. Trường hợp bị bong tróc và những hư hỏng khác
1.3. SƠ LƯỢC CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG PHỔ BIẾN ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO CÁC CẦU YẾU TRÊN TUYẾN
Chương 1 đã nghiên cứu hiện trạng, đặc điểm kết cấu và đặc điểm hư hỏng của hệ thống cầu trên tuyến do Cục QLĐB III quản lý và tìm hiểu tổng quan về các giải pháp gia cường đã được áp dụng.
các dự án cần nâng cấp sửa chữa cầu so với yêu cầu thực tế tại Cục QLĐB III hàng năm chiếm tỷ lệ thấp do kinh phí có hạn. Hiện nay quốc lộ 1 được mở rộng lên 04 làn xe cơ giới, Bộ GTVT đã có công văn chỉ đạo phải tận dụng các cầu hiện hữu trên tuyến và xây dựng cầu mới bên cạnh, trong trường hợp khó khăn mới cho xây dựng mới thay thế cầu cũ. Như vậy nhu cầu gia cường sửa chữa cầu là yêu cầu bức thiết hiện nay.
hiện nay các dự án sửa chữa cầu do Cục QLĐB III quản lý chủ yếu gia cường dầm BTCT bằng phương pháp dán tấm sợi composite còn một số cầu vẫn được gia cường bằng căng cáp DƯL ngoài. Do đó, học viên mạnh dạn nghiên cứu và áp dụng biện pháp gia cường dầm BTCT bằng thanh composite cho một số cầu để khắc phục hiện tượng xâm thực, gỉ cốt thép, thân thiện môi trường trên địa bàn Cục QLĐB III là cần thiết và theo học viên tương lai không xa sẽ áp dụng. Các chương sau sẽ nghiên cứu chi tiết hơn về thanh composite.
CHƯƠNG 2
LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN KHI GIA CƯỜNG
CẦU BTCT CŨ BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE
2.1. TỔNG QUAN VỀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VẬT LIỆU CỐT SỢI COMPOSITE
2.2. CẤU TẠO VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU CỐT SỢI COMPOSITE
2.3. SO SÁNH VẬT LIỆU CỐT SỢI COMPOSITE VỚI VẬT LIỆU XÂY DỰNG TRUYỀN THỐNG
- 2.3.1. Ưu điểm của vật liệu cốt sợi với vật liệu xây dựng truyền thống
- 2.3.2. Thanh composite FRP mô đun đàn hồi cao
- 2.3.3. Nhược điểm của vật liệu cốt sợi FRP với vật liệu xây dựng truyền thống
2.4. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỦA GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN 2015\XAY DUNG CAU HAM\VO VAN TRUONG\LUAN VAN 3
