Giáo trình cầu Hiên đại ĐH GTVT

Nói chung sự phát triển của công nghệ xây dựng cầu hiện đại có thể tóm tắt như sau: Áp dụng các giải pháp công nghiệp hoá xây dựng, ưu tiên sử dụng các kết cấu chế tạo sẵn trong công xưởng, vận chuyển ra công trường bằng các thiết bị chuyên dụng và lắp ghép tại hiện trường bằng thiết bị hiện đại năng suất cao, an toàn. Sử dụng các loại vật liệu mới có tính năng cao, cường độ cao phù hợp như: Thép tính năng cao, bê tông tính năng cao, vật liệu composite, v,v… Áp dụng rộng rãi các thiết kế điển hình và thiết kế thống nhất hóa với hiệu quả và chất lượng cao. Áp dụng kỹ thuật tính toán, lập bản vẽ, lập dự toán và quản lý thi công trong một hệ thống tích hợp, linh hoạt, đễ dàng hiệu chỉnh ngay trong quá trình thi công nhằm đạt hiệu quả cao nhất. Lựa chọn vật liệu và công nghệ thân thiện với môi trường, có tính phát triển bền vững. Chú trọng hơn trước đây đến các yêu cầu về vẻ đẹp kiến trúc của công trình

PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 Khái quát công trình cầu hệ thống sở hạ tầng giao thông 1.2 Các xu hướng phát triển kỹ thuật cầu đại CHƯƠNG 2: KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CẦU HIỆN ĐẠI 2.1 Tổng quan 2.2 Kết cấu công nghệ cầu bê tông đại 2.3 Kết cấu công nghệ cầu thép đại 35 2.3 Nhận xét chung kết cấu giàn không đứng áp dụng vịêt nam 81 2.4 Một số cải tiến cấu tạo dầm cầu liên hợp có hiệu cao 82 2.5 Kỹ thuật công nghệ đại xây dựng cầu dây văng 95 2.6 KT CN đại xây dựng móng, kết cấu cơng trình cầu 134 2.7 Áp dụng công nghệ tiên tiến chế tạo thi công nhanh cầu đô thị 147 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU 159 3.1 Khái quát 159 3.2 Tiêu chuẩn thiết kế cầu hệ 159 CHƯƠNG 4: QUẢN LÝ KHAI THÁC CẦU HIỆN ĐẠI 160 4.1 Khái niệm chung 160 4.2 Hệ thống quản lý cầu đại 160 4.3 Các phương pháp kỹ thuật tiên tiến kiểm tra đánh giá cầu 160 4.4 Quản lý chi phí vịng đời cơng trình cầu 181 4.5 Các phương pháp tiên tiến sửa chữa, tăng cường cầu 182 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 KHÁI QUÁT VỀ CƠNG TRÌNH CẦU TRONG HỆ THỐNG CƠ SỞ HẠ TẦNG GIAO THÔNG Hệ thống sở hạ tầng giao thông gồm tuyến đường bộ, đường sắt, bến cảng, sân bay, hầm cơng trình đường khác Các cơng trình cầu chiếm vị trí đặc biệt nhiệm vụ chúng vốn đầu tư ban đầu chi phí bảo trì, khai thác hàng năm lớn Trong phạm vi giáo trình cầu cấp Đại học giới thiêu kiến thức cầu Nội dung Giáo trình bậc Cao học tập trung vào nội dung sâu hơn, công nghệ đại xây dựng cầu Khái niệm kết cấu công nghệ cầu đại liên quan đến vấn đề: - Vẻ đẹp kiến trúc - Tính đại kết cấu bên trên, móng vật liệu áp dụng - Tính đại cơng nghệ xây dựng, bảo trì cầu 1.2 CÁC PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG KỸ THUẬT CẦU HIỆN ĐẠI 1.2.1 PHƯƠNG HƯỚNG CHUNG Nói chung phát triển cơng nghệ xây dựng cầu đại tóm tắt sau: - Áp dụng giải pháp công nghiệp hoá xây dựng, ưu tiên sử dụng kết cấu chế tạo sẵn công xưởng, vận chuyển công trường thiết bị chuyên dụng lắp ghép trường thiết bị đại suất cao, an toàn PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung - Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Sử dụng loại vật liệu có tính cao, cường độ cao phù hợp như: Thép tính cao, bê tơng tính cao, vật liệu composite, v,v… - Áp dụng rộng rãi thiết kế điển hình thiết kế thống hóa với hiệu chất lượng cao - Áp dụng kỹ thuật tính tốn, lập vẽ, lập dự tốn quản lý thi cơng hệ thống tích hợp, linh hoạt, đễ dàng hiệu chỉnh trình thi công nhằm đạt hiệu cao - Lựa chọn vật liệu công nghệ thân thiện với môi trường, có tính phát triển bền vững - Chú trọng trước đến yêu cầu vẻ đẹp kiến trúc cơng trình 1.2.2 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CẦU BTCT Các công nghệ sau ý phát triển: - Công nghệ đúc hẫng - Công nghệ dầm Super-T - Công nghệ nối liên tục nhịp dầm giản đơn - Công nghệ lắp đúc đà giáo di dộng - Công nghệ kết cấu cầu hỗn hợp, kết cấu lai (hybrid bridge) - Cầu hộp BTCT có sườn thép lượn sóng - Kết cấu BT cốt cứng (ví dụ Dầm Prebeam) - Cầu dây văng có dầm cứng BTCT - Cầu Extradosed - Cầu vịm ống thép nhồi bê tông 1.2.3 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CẦU THÉP Các công nghệ sau ý phát triển: PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 - Kết cấu thép kiên hợp BTCT - Dầm hộp thép liên tục - Dầm Preflex-beam - Giàn thép không đứng - Kết cấu thép chịu thời tiết (không sơn) - Cầu dây võng cầu dây văng có dầm cứng thép 1.2.4 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC LOẠI MĨNG SÂU CHO CẦU HIỆN ĐẠI Các cơng nghệ sau ý phát triển: - Móng cọc khoan nhồi đường kính lớn, hạ sâu đến 120m - Bơm vữa XM chân cọc khoan nhồi - Móng cọc ống thép dạng giếng - Móng cọc ống thép đường kính lớn - Móng cọc vít - Móng khoan thả cọc - Các loại móng giếng chìm: + Giếng chìm chở nổi; + Giếng chìm ép kiểu đại PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 CHƯƠNG KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CẦU HIỆN ĐẠI 2.1 TỔNG QUAN Có nhiều dạng kết cấu công nghệ phát triển ứng dụng giới Việt nam năm qua Tuy nhiên tài liệu trình bầy khái quát công nghệ phổ biến hiệu áp dụng có triển vọng áp dụng Việt Nam 2.2 KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ CẦU BÊ TÔNG HIỆN ĐẠI Giới thiệu: Việc chế tạo KCN BTCT BTCT DUL tiến hành theo phương pháp chủ yếu: - Phương pháp đúc sẵn công xưởng (hoặc công trường); - Phương pháp đổ bê tông chỗ A/- Đối với kết cấu nhịp cầu chế tạo theo phương pháp đổ bê tông chỗ, tuỳ theo độ nhịp, dạng sơ đồ kết cầu, điều kiện địa hình địa chất cơng trình mà nước giới áp dụng công nghệ thi công chủ yếu sau: - Công nghệ đổ bê tông chỗ đà giáo cố định; - Công nghệ đổ bê tông chỗ theo phương pháp đúc đẩy; - Công nghệ đổ bê tông chỗ đà giáo di động (MSS - Movable Scaffolding System); - Công nghệ đổ bê tông chỗ theo phương pháp đúc hẫng lắp hẫng cân Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Bảng 2.1 Tóm tắt đặc điểm chủ yếu công nghệ Công nghệ Khẩu độ nhịp áp dụng hợp lý ( m ) Sơ đồ kết Tĩnh không Yếu tố tự nhiên áp cầu ảnh hưởng đến cấu dụng Đổ bê tông chỗ đà giáo cố ≤ 35 Giản đơn 35  60 Liên tục định thi cơng cơng nghệ Khơng đảm Địa hình, địa bảo chất, thuỷ văn Đảm bảo Địa chất Đảm bảo - Đảm bảo - Đổ bê tông chỗ theo phương pháp đúc đẩy Đổ bê tông chỗ đà giáo di 35  60 động Giản đơn, liên tục Đổ bê tông chỗ theo phương pháp đúc hẫng & đúc 60  200 Liên tục hẫng cân B/- Đối với kết cấu nhịp cầu chế tạo theo phương pháp đúc sẵn-lắp ghép, tuỳ theo độ nhịp, dạng sơ đồ kết cầu, điều kiện địa hình địa chất cơng trình mà ta áp dụng công nghệ thi công chủ yếu sau: - Đúc sẵn dầm nguyên dài chiều dài nhịp vận chuyển lao lắp dầm, sau thực mối nối dọc cầu có cốt thép thường có cáp dự ứng lực - Đúc sẵn đốt dầm ngắn từ 2-5m ,rồi vận chuyển lao lắp đốt dầm, sau thực mối nối ngang cầu có cáp dự ứng lực dự ứng lực (phương pháp lắp phân đoạn) PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 2.2.1 CẦU BÊ TÔNG HAI DẦM BIÊN (EDGE GIRDER CONCETE BRIDGE) 2.2.1.1 Giới thiệu chung Cũng cầu Double-T, cầu bê tông hai dầm biên dạng cầu cải tiến từ cầu dầm I phát triển nhằm tăng cường tính mỹ thuật, khả bảo dưỡng, tăng cường khả chịu lực Khi cầu liên tục có nhiều nhịp giống nhau, việc áp dụng phương pháp thi công dàn giáo di động MSS hiệu Hình 2.1 Bố trí chung dầm cầu có dầm biên cải tiến Hình 2.2 Ý tưởng cải tiến từ dầm mặt cắt Double-T thành mặt cắt dầm biên cải tiến Kết cấu cầu hai dầm biên phát triển điều chỉnh từ dạng kết cấu cầu Double –T Hình dạng dầm có biến đổi kết hợp với mở rộng nhịp mặt cầu tạo dạng cầu hai dầm biên Sườn biên cong làm tăng khả chống xoắn mặt cắt đồng thời đảm bảo điều kiện mỹ thuật Khe hở vị trí cánh đáy dầm tạo điều kiện cho việc bảo dưỡng dễ dàng Sự lắp đặt cáp dự ứng lực cầu dầm biên đặt theo phương dọc ngang cầu Vị trí lực căng cáp phụ thuộc vào giai đoạn xây dựng, PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 mát dự ứng suất Đặc biệt cầu áp dụng thi công theo phương pháp đúc đà giáo di động (MSS) giả thuyết từ biến, co ngót, phụ thuộc vào thời gian bê tông cần xem xét kỹ lưỡng yếu tố quan trọng thiết kế giai đoạn xây dựng 2.2.1.2 Đặc tính chủ yếu Các đặc tính chủ yếu kết cấu cầu hai dầm biên đề cập hình vẽ (hình 2.3) Hình 2.3 Các ưu điểm kiểu dầm Cách bố trí đường ống nước có ý tưởng hình 2.4 Xét mặt khí động học, dạng mặt cắt ngang cầu có nhiều ưu điểm gió minh họa hình 2.5 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Hình 2.4 Cách bố trí ống nước Hình 2.5 Minh họa ưu điểm khí có ý tưởng động học mặt cắt kiểu Dạng mặt cắt thuận tiện cho việc bố trí xe đường kiểm tra, tu cầu bên dầm Đối với cầu hai dầm biên liên tục nhiều nhịp cần nghiên cứu việc bố trí cáp dự ứng lực theo phương dọc phương ngang cầu Khi thiết kế dạng cầu giai đoạn thi công cần xem xét yếu tố co ngót từ biến bê tơng đặc biệt sơ đồ kết cấu giai đoạn Khi tính duyệt ứng suất thi cơng đảm bảo ứng suất nén bê tông không vượt 98.9kg/cm2, ứng suất kéo bê tơng 17kg/cm2, có xét đến có ngót từ biến giá trị ứng suất nén không vượt 98.4kg/cm2 Khi thiết kế giai đoạn sử dụng cần xem xét đến tất tải trọng xảy tĩnh tải, hoạt tải, co ngót từ biến, chuyển vị lún, nhiệt độ, gió động đất đồng thời cần xét đến trường hợp sử dụng hoạt tải đặc biệt TANK, TRAILER Bố trí cốt thép cầu hai dầm biên minh họa hình vẽ sau (hình 2.6) PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Hình 2.6 Minh họa nguyên tắc đặt cốt thép 2.2.1.3 Giải pháp thi công đà giáo đẩy kiểu MSS hệ treo Công nghệ thi công đà giáo đẩy kiểu MSS hệ treo minh họa hình 2-6 Đối với cầu liên tục nhiều nhịp qua vùng có mực nước khống chế cao phương án thi công đà giáo di động kiểu chạy phương án hợp lý kinh tế Hình 2.7 Mô 3D công nghệ đà giáo đẩy MSS hệ treo ván khuôn đúc dầm 10 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 BT đạt chất lượng Đối với cầu lớn, số lượng cáp DUL nhiều số đặt số đặt ngồi BT - Đối với kết cấu dầm khung T liên tục đúc (Lắp) hẫng cánh tay vươn lên dùng DUL-T sau hợp long căng DUL-N để liên kết cho chịu mômen dương dầm DUL-N phần nhịp làm cho thi công đơn giản nhiều - Đối với dầm khai thác phải sửa chữa, nâng cấp, mở rộng áp dụng DUL-N khắc phục khiếm khuyết cách chủ động (không cần mở rộng tiết diện vết nứt phát triển, khép kín vừa thi cơng vừa khai thác) - Ngồi cịn có ưu điểm khác như: + Luồn cáp vào ống bảo vệ bơm vữa chống rỉ cho cáp dễ dàng kiểm tra chặt chẽ chất lượng bơm vữa Việc kiểm tra thường xuyên tình trạng ống bảo vệ thuận tiện + Loại ống bảo vệ cho cáp thường dùng ống keo PEHD có hệ số ma sát căng kéo cáp DUL thấp +Có thể dễ dàng thay cáp DUL-N có ý đồ dự kiến trước vị trí để đặt kích sau Khuyết điểm: - Về nguyên tắc cáp DUL-N đặt ngồi BT khó chống rỉ lâu dài khơng có biện pháp đặc biệt - Phải bố trí thêm số chi tiết cấu kiện phức tạp đòi hỏi chất lượng thực cao 4.5.1.8 Phạm vi ứng dụng a Trong cơng trình làm - Các nhịp cầu lớn BTCT DUL cần thiết phải có nhiều cáp DUL Mặc dù mở rộng tiết diện nơi cần đặt cáp DUL bó cáp thành bó lớn, 201 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 đặt BT, khoảng cách bó thấy bị hạn chế khơng đủ khơng gian để BT ướt lọt vào dễ dàng việc đầm rung thiết phải đầm dùi, không thực thuận lợi Như BT không đạt chất lượng thi cơng mong muốn Lúc số bó cáp đặt BT số cịn lại đặt ngồi BT - Các nhịp cầu dầm liên tục thi công phương pháp đúc lắp hẫng từ đoạn trụ phía nhịp, nhịp cầu đổ BT hợp long căng kéo cốt thép liên tục hố Những cốt thép liên tục hố thường dùng cáp DUL đặt tiết diện BT b Trong cơng trình khai thác cần sửa chữa, nâng cấp, mở rộng - Các nhịp cầu BTCT thường bị nứt lớn, nhiều kể vết nứt phát triển, dùng DUL-N đề khép kín cách có hệ thống vệt nứt cần nâng cấp nhịp cầu - Các nhịp cầu BTCT DUL bị nứt dùng DUL-N để bổ sung DUL, khép kín vét nứt nữa, nâng cấp nhịp cầu - Thay bó cáp DUL cũ bó cáp DUL thấy chúng bị rỉ có nguy bị rỉ Có thể dự kiến thay cáp thiết kế thi cơng Cũng thay trường hợp khơng dự kiến cách căng dần bó cáp ngồi vơ hiệu hóa dần cáp bị rỉ có nguy bị rỉ - Liên tục hoá nhịp cầu tĩnh định để tăng khả chịu lực, hạn chế dao động biến dạng Thí dụ: + nhịp dầm giản đơn liên tục hoá thành nhịp liên tục nhịp + Nhịp cánh T dẩm treo dầm hẫng chốt liên tục hoá thành dầm khung liên tục dầm liên tục nhịp - Trong nhịp cầu BTCT không dầm ngang thường hay bị nứt nghiêm trọng dùng DUL-N đề khép kín vết nứt đồng thời bố trí 202 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 dầm ngang để liên kết phiến dầm dọc Dùng DUL-N theo chiều ngang liên kết chặt dầm ngang vào dầm dọc cho nhịp cầu sửa chữa bền - Các nhịp cầu gồm nhiều phiến dầm đúc sẵn liên kết ngang cáp ngang đặt BT thực thi công nghệ DUL cáp ngang không chuẩn, nên qua thời gian cáp ngang bị rỉ đứt liên kết bị phá vỡ Đối với nhịp cầu cần khơi phục liên kết ngang cáp ngang đặt BT mặt cầu (gồm cánh T phiến dầm liên kết lại) - Các nhịp cầu gồm nhiều phiến dầm đúc sẵn liên kết ngang cáp ngang đặt BT thực thi công nghệ DUL cáp ngang không chuẩn, nên qua thời gian cáp ngang bị rỉ đứt liên kết bị phá vỡ Đối với nhịp cầu cần khôi phục liên kết ngang cáp ngang đặt BT mặt cầu (gồm cánh T phiến dầm liên kết lại) - Các nhịp cầu khai thác cần mở rộng, bố trí cơng xon gắn vào thành biên ngồi dầm cũ căng cáp để liên kết chặt với cơng trình cũ Trên cơng xon đổ BT chỗ đặt lắp ghép thành mặt cầu Cáp ngang đặt BT suốt theo chiều ngang từ thành biên đến thành biên, vừa liên kết công xon mở rộng mặt cầu vừa chống phiến đầu không bị tách bửa Kết luận: Trong phạm vi ứng dụng DUL-N, cầu làm mới, cáp cần thiết cho cầu lớn cần cân nhắc với biện pháp DUL-T Riêng ứng dụng DUL-N vào cơng trình làm khai thác có giá trị thực tế áp dụng lớn công tác sửa chữa, nâng cấp, mở rộng Đối với cơng trình dùng DUL-T mở rộng tiết diện (theo chiều rộng chiều cao) khơng đủ độ tin cậy cịn dùng phương pháp khác manh mún chắp vá Riêng dùng biện pháp DUL bao trùm nhiều loại độ, khép kín vết nứt ứng suất nén vửa thi cơng vừa khai thác nhiều cơng trình nước chứng minh 203 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Nói tóm lại biện pháp dùng DUL-N để sửa chữa, nâng cấp, mở rộng nhịp cầu khai thác biện pháp có hệ thóong chủ động, đạt độ tin cậy cao 4.5.2 PHƯƠNG PHÁP DÁN TẤM CHẤT DẺO PHA SỢI (FRP) Phương pháp trình bày qua tóm tắt bước sau đây: - Kiểm tra tình trạng cầu cũ, tính toán khả chịu lực hữu trước sửa chữa - Tính tốn thiết kế phương án sửa chữa, dán vải sợi Polyme dán băng sợi Polyme, ưu tiên phương án dán băng để dễ dàng kiểm tra theo dõi cầu lâu dài sau sửa chữa - Làm bề mặt bê tông cũ, tẩy bỏ phần bê tơng bị suy thối nặng - Quết keo Epoxy lên vải băng sợi Polyme - Dán vải băng sợi Polyme lên bề mặt bê tơng dầm vị trí theo thiết kế - Cơng tác hồn thiện cuối Dưới trình bầy vài dự án thực thành công 4.5.2.1 Dự án sửa chữa cầu Tràng (Quốc lộ 38b-Hưng yên) có mặt cầu bị hư hỏng nặng a Hiện trạng 204 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Hình 4.8 Nứt vỡ bê tông mặt Cầu Tràng Đánh giá trạng Cầu Tràng trước sửa chữa - Bản mặt cầu: Chất lượng bê tông mặt cầu thấp, mặt cầu nhịp biên phía Hải Dương bị hư hỏng nặng, nứt vỡ có tính hệ thống bê tơng bị tính liền khối - Dầm chủ: Mặc dù kết thử tải trọng tính tốn cho thấy dầm thép khai thác điều kiện hệ số an tồn thấp - Mố trụ kết cấu móng: Qua khảo sát từ thông số dao động cầu cho thấy kết mố, trụ móng cầu làm việc tốt điều kiện khai thác - Mặt cầu: Mặt cầu không phẳng gây xung kích lớn cho kết cấu cầu - Tải trọng khai thác: Tải trọng khai thác thực tế (xe tải nặng 60-70 tấn) vượt xa giá trị tải trọng thiết kế (H13) b Phương án sửa bê tông mặt cầu 205 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 + PA1: Thay mặt cầu - Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: Khắc phục triệt để hư hỏng chất lượng thấp bê tông - Nhược điểm: thời gian thi công lâu, phải ngừng lưu thông xe cầu, tốn phải dỡ bỏ mặt cầu cũ, làm cầu tạm phục vụ cơng tác sửa chữa - Kinh phí dự kiến: 3,1 tỉ đồng (chưa kể thiệt hại ngừng lưu thông xe cầu) + PA2: Đổ thêm BTCT mặt cầu cũ - Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: phân phối lại tải trọng, đập bỏ lớp bê tông mặt cầu cũ - Nhược điểm: phải cấm cầu q trình thi cơng, tăng tĩnh tải cho cầu, thi cơng phức tạp - Kinh phí dự kiến: 2,7 tỉ đồng (chưa kể thiệt hại ngừng lưu thông xe cầu) + PA3: Dán vải sợi thủy tinh - Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: Đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật công tác sửa chữa gia cường kết cấu bản; không tăng thêm tĩnh tải cho cầu; thi công đơn giản, nhanh gọn; ngừng lưu thông xe cầu suốt q trình thi cơng sửa chữa - Nhược điểm: bị hạn chế số điều kiện cụ thể như: tính chịu nhiệt thấp; hiệu gia cường khả chống cắt, chịu nén uốn cho khơng cao 206 Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung - Kinh phí dự kiến: 1,7 tỉ đồng c Kết sửa chữa Hình ảnh Cầu Tràng sau sửa chữa phương án dán sợi thủy tinh Hình 4.9 Cầu Tràng sau sửa chữa Bảng 4.1 Kết đo ứng suất mặt Cầu Tràng Cấp tải H13 Trước Điểm Cấp tải H30 Sau sửa chữa sửa chữa Sau sửa chữa đo Biến Biến dạng dạng (x (x 10-6) ứng suất BT Biến dạng ứng suất BT (daN/cm2) (x 10-6) (daN/cm2) -6 10 ) N1 -4.8833 18.83 5.4607 20.11 D1 -2.05 - - - N2 - 22.16 6.4264 22.83 D2 -4.2333 - - - 207 5.8319 6.6207 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Kết đo dao động Cầu Tràng - Hệ số xung kích giảm từ 7-10% sau sửa chữa - Độ võng giảm từ 10-17% sau sửa chữa 4.5.2.2 Dự án sửa chữa tăng cường cầu yếu Quốc lộ 70 a Hiện trạng đặc điểm cầu yếu QL70 đoạn qua tỉnh Yên Bái tỉnh Lào Cai - Tuổi thọ 40 năm thiết kế với tải trọng thấp (H13-X60) trọng khai thác thực tế lớn (xe tải chở quạng tải trọng từ 60-80 tấn) - Dầm chủ dầm chữ T BTCT thường, độ nhỏ 18 mét - Khơng cịn vẽ thiết kế hồ sơ hồn cơng - Hỏng khe có giãn, q độ, vỡ đầu dầm ứng suất cục bộ, nứt xiên cắt, có nhiều vết nứt lớn mơ men gây - Chất lượng bê tông dầm kém, rỗng, rỗ, bong lộ cốt thép nhiều vị trí Hình ảnh số cầu QL 70 tăng cường vật liệu FRP Hình 4.10 Cầu Ngịi Chỉ - Lào Cai Biển báo Cầu Ngòi Chỉ QL70-Lào Cai Trọng tải cho phép cầu nhỏ tải thực tế khai thác nhiều (60-80 tấn) 208 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Bê tông chất lượng kém, rỗng, bong vỡ Bê tông chất lượng kém, rỗng, bong vỡ lộ cốt thép lộ cốt thép Hình 4.11 Một số hư hỏng dầm trước sửa chữa gia cường b Giải pháp sửa chữa gia cường - Thay khe co giãn - Bọc mở rộng đầu dầm bê tông cốt thép - Thay gối - Tăng cường cho dầm ngang - Gia cường cho dầm chủ khả chịu cắt FRP cốt sợi - Gia cường cho dầm chủ khả chịu uốn FRP cốt sợi carbon c Trình tự thi cơng 209 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Mài bề mặt bê tơng Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Cắt vải sợi thành theo vẽ thiết kế Pha trộn keo epoxy theo tỉ lệ Tẩm keo bão hòa vào vải sợi carbon Cuộn vải sợi carbon bão hòa vào ống Dán sợi vào sườn dầm nhựa Dán sợi vào vị trí chống cắt Vuốt lại lớp sợi dán, tránh phồng rộp tồn bọt khí lớp vải sợi 210 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Giám sát thi công kiểm tra trực tiếp Hoàn thành việc dán vải sợi gia cường kỹ thi công dán vải kháng uốn kháng cắt sợi Thi công dán vải sợi khơng cần cấm cầu Hồn thành cơng việc thi cơng dán vải sợi, kích thước kết cấu tăng cường khơng thay đổi Hình 4.12 Trình tự thi công c Thử tải cho cầu Tô Mậu, Mác cầu Lủ trước sau dán sợi 211 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Gắn Tenzomet đòn Cảm biến LVDT Tenzomet đòn đo biến dạng dọc trục 212 Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung Lắp cảm biến đo chuyển vị tĩnh đo Tải xe có tổng trọng tải 27.2 tần số dao động xếp lệch hạ Hình 4.13 Thử tải cầu Tơ Mậu, Mác cầu Lủ Hình 4.14 Hình 4.15 d Đánh giá kết sau dán tăng cường - Biến dạng giảm Khoảng 40%-50% - Đường trung hòa dịch xuống khoảng 4cm - Biểu đồ độ võng dầm trước dán, độ võng trung bình 4.57mm - Biểu đồ độ võng dầm sau dán, độ võng trung bình 3.92mm 213 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung - Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 Độ võng tĩnh giảm trung bình 15% Hình 4.16 Sau dán sợi: - Độ võng động lớn giảm 50% - Hệ số xung kích giảm 2.5% - Tần số dao động tăng 10%- 15% 4.5.2.3 Kết luận Về mặt kỹ thuật - Các cầu sau sửa chữa tăng cường khai thác an toàn với tải trọng thiết kế ban đầu - Ứng dụng thành công công nghệ dán vải sợi cường độ cao vào sửa chữa tăng cường kết cấu bê tông cốt thép bị hư hỏng mức độ nghiêm trọng, bổ sung thêm giải pháp sửa chữa tăng cường cơng trình cầu hiệu quả, đặc biệt ngừng lưu thông xe trình thi cơng sửa chữa Về mặt kinh tế Cơng nghệ sửa chữa tăng cường cầu dán vải sợi Polyme cường độ cao cho phép giảm chi phí trực tiếp so với phương pháp sửa chữa tăng cường kết cấu cầu truyền thống Ngồi cơng nghệ cịn cho phép giảm chi phí gián tiếp khơng phải ngừng lưu thơng xe q trình thi cơng sửa chữa Thời gian thi công ngắn hiệu kinh tế đáng kể công nghệ 214 Giáo trình Cao học - Cầu đại, 2016 PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, GS.TS Nguyễn Viết Trung TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH [1] Bộ Giao thơng Vận tải (2005), Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05, NXB GTVT, Hà Nội [2] Nguyễn ngọc Long, Nguyễn Viết Trung, Công nghệ đại xây dựng cầu bê tông cốt thép, Giáo trình Cao học, NXB GTVT, Hà Nội, 2014 [3] Nguyễn Viết Trung (2007), Công nghệ đúc hẫng cầu bê tông cốt thép Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội [4] Nguyễn Viết Trung, Cọc khoan nhồi công trình giao thơng - Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà Nội 2009 [5] Schmitt V., Seidl G., Hever M.: Composite bridges with the VFT-WIB construction method – robust and long lasting, Compendium Eurosteel, Maastricht, Netherlands, 2005 [6] Seidl G.: VFT-WIB-Construction Method, Compendium 5th JapaneseGerman Joint Symposium for Composite Bridges, Munich, 2005 [7] Seidl G., Schmitt V., Lorenc W.: Shear Transmission of Fibre Reinforced Concrete Dowels, The 7th German-Japanese Bridge Symposium, 30 July– August, Osaka, Japan, 2007 [8] Hegger J., Feldmann M., Rauscher S., Hechler O.: Bericht P 621 / AiFNr 13867 - Verbundmittel in hochfestem Beton Aachen, 2007 [9] Lorenc W., Ignatowicz R., Kubica E., Seidl G.: Numerical model of shear connection by concrete dowels Recent Developments in Structural Engineering Mechanics and Computation, Netherlands, 2007 215 Millpress, Rotterdam,