THÔNG TIN TÀI LIỆU
bộ giáo dục đào tạo trường đại học giao thông vận tải - Phan tiến hoàng đánh giá kết cấu nhịp cầu dầm BTCT khai thác đường ô tô theo số tiêu chuẩn hành luận văn thạc sỹ kỹ thuật hà nội -2005 giáo dục đào tạo trường đại học giao thông vận tải - Phan tiến hoàng đánh giá kết cấu nhịp cầu dầm BTCT khai thác đường ô tô theo số tiêu chuẩn hành luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành: xây dựng công trình giao Thông khoá học: 2002-2005 giáo viên hướng dẫn :pgs.ts: trần đức nhiệm hà nội -2005 Mục lục Mục lục Mở đầu Các thuật ngữ viết tắt Chương 1: Tổng quan công tác kiểm tra đánh giá cầu BTCT 1.1 Tổng quan công tác kiểm tra đánh giá cầu BTCT giới 1.1.1 Tình hình nghiên cứu phương pháp kiểm tra kết cấu nhịp cầu BTCT 1.1.2 Tình hình nghiên cứu đánh giá kết cấu nhịp cầu BTCT trªn thÕ giíi…… 1.1.2.1 Giíi thiƯu chung…………….…………….…………….……………… 1.1.2.2 Xác định mô hình thực trạng vật liệu dựa Cơ sở liệu cầu 1.1.2.3 Tổng quan phương pháp đánh giá KCN cầu BTCT 1.2 Hiện trạng hệ thống cầu mạng lưới GTĐB Việt Nam 1.3 Hiện trạng công tác kiểm tra, đánh giá cầu Việt Nam 12 1.3.1 Giới thiệu chung... 12 1.3.2 Phân loại công tác kiểm tra... 13 1.3.3 Phương pháp đánh giá... 14 1.4 Tãm t¾t mét sè dÊu hiƯu h háng nguyên nhân gây hư hỏng cầu BTCT BTCT DUL Việt Nam.. 15 1.4.1 Vì…………….…………….…………….…………….…………….… 15 1.4.2 Nøt…………….…………….…………….…………….…………….… 16 1.4.3 GØ cèt thÐp thường... 16 1.4.4 Tình trạng cáp dự ứng lực.. 17 1.4.5 Mài mòn .... 17 1.4.6 Hư hỏng bê tông cốt thép xâm thực hoá học điện hoá 17 1.4.7 Thạch nhũ sản phẩm hư hỏng bề mặt bê tông. 17 1.4.8 Chuyển vị biến dạng lớn... 18 1.4.9 Những sai sãt thiÕt kÕ…………….…………….…………….…… 18 iii 1.4.10 Nh÷ng sai sãt thi công... 19 1.5 Kết luận chương.... 19 Chương 2: Những nội dung chủ yếu đánh giá kết cấu nhịp cầu BTCT theo số tiêu chuẩn hành 2.1 Khái quát chung ... 20 2.1.1 Cơ sở lý thuyết chung.... 20 2.1.2 Tải trọng dùng để đánh giá... 20 2.2 Quy trình xác định sức chịu tải kết cấu nhịp cầu dầm BTCT cầu đường Liên bang Nga BCH 32-78.. 21 2.2.1 Những quy định.... 21 2.2.1.1 Các toán giải phạm vi quy trình: . 21 2.2.1.2 Nội dung trình tự bước đánh giá khả chịu tải kết cấu nhịp .... 22 2.2.2 Kiểm tra thu thập số liệu trạng cầu.. 23 2.2.3 Xác định nội lực cho phép hoạt tải gây tiết diện cấu kiện kết cấu nhịp... 24 2.2.4 Xác định mômen uốn lực cắt tiết diện cấu kiện kết cấu nhịp..... 28 2.2.5 Xác định nội lực cấu kiện chịu lực kết cấu nhịp hoạt tải thẳng đứng tiêu chuẩn xe nặng... 29 2.2.6 Thư nghiƯm cÇu…………….…………….…………….…………….… 32 2.2.7 NhËn xÐt…………….…………….…………….…………….………… 33 2.3 Quy trình kiểm định cầu đường ô t« 22TCN 243-98……………… 2.3.1 Tỉng quan…………….…………….…………….…………….………… 34 2.3.1.1 Giíi thiƯu chung... 34 2.3.1.2 Các bước kiểm tra đánh giá cầu.. 34 2.3.2 Đánh giá kết cấu nhịp dầm BTCT thường.. 35 2.3.2.1 Quy định chung... 35 2.3.2.2 Xác định nội lực cho phép hoạt tải gây ra. 36 2.3.3 Đánh giá kết cấu nhịp dầm BTCT dự ứng lực. 38 iv 2.3.3.1 Quy định chung.... 38 2.3.3.2 Các đặc trưng vật liệu bêtông, cốt thép.. 38 2.3.3.3 Kiểm toán xác định lực chịu tải.. 40 2.3.4 Nhận xét..... 43 2.4 Đánh giá cầu dầm BTCT theo tiêu chuẩn Anh DB 21-93 2.4.1 Kiểm tra phục vụ đánh giá... 44 2.4.1.1 Giíi thiƯu chung…………….…………….…………….……………… 44 2.4.1.2 KiĨm tra ®Ĩ xác định tải trọng.. 44 2.4.1.3 Kiểm tra để xác định sức kháng.. 44 2.4.2 Mục tiêu phương pháp... 45 2.4.2.1 Giới thiệu chung... 45 2.4.2.2 Trạng thái giới hạn... 45 2.4.2.3 Đánh giá giá trị tải trọng... 45 2.4.2.4 Đánh giá hiệu ứng tải... 46 2.4.2.5 Đánh gi¸ søc kh¸ng…………….…………….…………….………… 46 2.4.2.6 KiĨm tra sù phï hợp kết cấu.. 47 2.4.2.7 Đánh giá mỏi.... 47 2.4.2.8 Thư t¶i…………….…………….…………….…………….………… 48 2.4.3 TÝnh chÊt cđa vËt liƯu…………….…………….…………….…………… 48 2.4.3.1 Cèt thÐp…………….…………….…………….…………….………… 48 2.4.3.2 Cèt thÐp dù øng lực... 48 2.4.3.3 Bê tông.... 49 2.4.4 Tải trọng.... 49 2.4.4.1 Tổng quát.... 49 2.4.4.2 Làn xe việc áp dụng hoạt tải.. 49 2.4.4.3 Hoạt tải đánh giá danh định... 50 2.4.4.4 Hệ số chiết giảm cho UDL KEL.. 52 2.4.4.5 Tải trọng đơn trục đơn bánh.. 53 2.4.4.6 Hiệu ứng ly tâm.... 55 2.4.5 Phân tích kết cấu.... 56 2.4.5.1 Phương pháp phân phối... 56 2.4.5.2 Các giả thiết chấp nhận. 56 v 2.4.5.3 Chiều dài nhịp tính toán... 56 2.4.6 Nhận xét 56 2.5 Đánh giá cầu BTCT theo AASHTO.. 2.5.1 Giới thiệu chung... 58 2.5.1.1 Triết lý phương pháp đánh giá cầu theo AASHTO. 58 2.5.1.2 Các mức ®¸nh gi¸…………….…………….…………….…………… 59 2.5.1.3 ChØ sè ®é tin cËy ®¸nh giá... 59 2.5.2 Các phương pháp đánh giá... 61 2.5.2.1 §¸nh gi¸ theo øng suÊt cho phÐp (SCP) ………….…………….…… 61 2.5.2.2 Đánh giá theo hệ số tải trọng (HSTT) .. 61 2.5.3 Phương trình đánh giá... 61 2.5.3.1 Khái quát.... 61 2.5.3.2 Đánh giá theo phương pháp ứng suất cho phép (ASR) . 62 2.5.3.3 Đánh giá cầu theo phương pháp hệ số tải trọng (LFR) . 62 2.5.4 Tình trạng phận cầu... 63 2.5.5 Các t¶i träng…………….…………….…………….…………….……… 63 2.5.5.1 TÜnh t¶i (D) …………….…………….…………….…………….…… 63 2.5.5.2 Hoạt tải đánh giá... 64 2.5.5.3 Tải trọng bánh xe (Mặt cầu) ... 64 2.5.5.4 Tải trọng xe tải.... 64 2.5.5.5 Tải trọng xe.... 65 2.5.5.6 Tải trọng đường hành... 65 2.5.5.7 Phân bố tải trọng... 66 2.5.5.8 Xung kÝch (I) …………….…………….…………….…………….… 66 2.5.5.9 §é vâng…………….…………….…………….…………….………… 66 2.5.5.10 Tải trọng dọc cầu... 66 2.5.5.11 Tải trọng môi trường... 67 2.5.5.12 Gió.... 67 2.5.5.13 Động đất.... 67 2.5.5.14 Tác dụng nhiệt độ... 67 2.5.5.15 Tác dụng dòng chảy... 67 2.5.6 Đánh giá cầu theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFR) 67 vi 2.5.6.1 Công thức đánh giá tải trọng tổng quát 68 2.5.6.2 Hệ thống đánh giá theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng 70 2.5.6.3.Tiêu chuẩn an toàn cho đánh giá theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng 71 2.5.7 So sánh LRFR vµ LFR…………….……… ………….………………… 72 2.5.8 NhËn xÐt…………….…………….…………….……… ……………… 76 2.6 Kết luận chương.... 76 Chương đánh giá kcn cầu btct thùc tÕ theo 22TCN 243-98 vµ híng dÉn cđa aashto (LRFR) 3.1 Kh¸i qu¸t…………….…………….…………….…………….………… 3.2 Giíi thiƯu vỊ kÕt cấu nhịp đánh giá.. 3.2.1 Giới thiệu chung.... 3.2.2 Kết cấu nhịp... 3.2.2.1 Mắt cắt dọc, ngang nhịp N2 .. 3.2.2.2 Các đặc trưng hình học đo đạc mắt cắt ngang dầm chủ 3.2.2.3 Bố trí cáp DUL (lÊy theo hå s¬ thiÕt kÕ) …………….…………….…… 3.2.3 VËt liƯu…………….…………….…………….…………….…………… 3.2.3.1 Bê tông.... 3.2.3.2 Cốt thép thường.... 3.2.3.3 Thép DUL.... 3.3 Đánh giá theo hướng dẫn AASHTO.. 3.3.1 Tính toán nội lực tĩnh tải.. 3.3.1.1 Giá trị néi lùc tÜnh t¶i…………….……………….…………….… 3.3.1.2 Néi lùc tĩnh tải 3.3.2 Tính toán nội lực hoạt tải... 3.3.2.1 Xác định hệ số... 3.3.2.2 Tính toán nội lực hoạt tải ... 3.3.3 Tính toán sức kháng tiết diện.. 3.3.4 Kết đánh giá... 3.4 Đánh giá theo tiêu chuẩn 22TCN 243-98.. 3.4.1 Tính toán néi lùc tÜnh t¶i…………….……………….…………….… vii 78 79 79 79 79 80 81 81 81 82 82 83 83 83 83 84 84 85 86 87 88 88 3.4.2 TÝnh toán nội lực hoạt tải... 89 3.4.2.1 Hệ số ph©n bè ngang ………………………………………………… 89 3.4.2.2 HƯ sè xung kích 89 3.4.2.3 Tải trọng tương đương 90 3.4.2.4 Nội lực hoạt tải 90 3.4.3 Tính toán khả chịu lực mặt cắt.. 91 3.4.3.1 Đặc trưng hình học dầm 91 3.4.3.2 Khả chịu mômen nhịp 91 3.4.3.3 Khả chịu lực cắt gối... 92 3.4.4 Kết đánh giá... 93 3.4.4.1 Mômen cho phép đoàn xe H30 gây nhịp. 93 3.4.4.2 Mômen cho phép xe HK80 gây nhịp. 93 3.4.4.3 Lực cắt cho phép đoàn xe H30 gây tái gối. 93 3.4.4.4 Lực cắt cho phép xe HK80 gây gối. 93 Kết luận.... 95 Các tài liệu tham khảo... 98 viii Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Mở đầu Trên hệ thống cầu đường Việt Nam có nhiều loại cầu xây dựng qua nhiều thời kỳ với giai đoạn lịch sử khác Chúng thiết kế thi công theo tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm khác Có thể phân loại cầu theo thời kỳ thiết kế thi công sau: - Trước năm 1954 : theo quy phạm cộng hoà Pháp - Từ năm 1955 - 1974 : + Tại miền Bắc theo quy phạm Liên Xô (cũ), Trung Quốc Việt Nam + T¹i miỊn Nam theo quy ph¹m cđa Mü (AASHO) - Từ năm 1979 đến nước thường thiết kế theo quy trình thiết kế cầu cống theo trang thái giới hạn (22TCN 18-79), Quốc lộ thường thiết kế với tiêu chuẩn 22TCN18-79, tải trọng H30, XB80, Tỉnh lộ đường nông thôn thiết theo tải trọng H18 đến H10 - Thời gian gần nhiều cầu nước ta đà xây dựng sở quy trình nước tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO (các dự án cầu QL 2, QL 1A ), Nhật (cầu Kiền, cÇu BÝnh… ), cđa Australia (cÇu Mü Thn ), Tõ thực trạng mà công tác quản lý, khai thác, đánh giá sửa chữa thêm phức tạp Do phát triển kinh tế đất nước, cầu phải đảm đương khối lượng vận tải lớn, nhiều lâm vào trạng thái tải Ngoài cầu nước ta chịu ảnh hưởng lớn môi trường Những điều dẫn đến việc hư hỏng cầu cũ nhiều đa dạng, ảnh hưởng đe doạ đến an toàn kết cấu công trình phương tiện vận tải Khối lượng cầu có tài sản lớn quốc gia, việc đầu tư cho công tác kiểm tra, quản lý, đánh giá tu sửa chữa cần quan tâm Để tăng tuổi thọ công trình cầu để khai thác cách an toàn công trình cầu cũ việc thường xuyên phải kiểm tra, đánh giá lại khả chịu tải cầu quan trọng cần thiết Mục tiêu việc kiểm tra đánh giá cầu nhằm phát hư hỏng, đề giải pháp xử lý xác Ngành xây dựng Cầu đường Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật định chế độ tải trọng cho phép khai thác cầu (tải trọng, tốc độ, khoảng cách xe , ) đảm bảo an toàn cho người, phương tiện Cho đến công tác kiểm tra, đánh giá quản lý chất lượng cầu đà nhận quan tâm ngày nhiều từ quan quản lý Bộ Giao thông Vận tải đà ban hành quy trình thử nghiệm cầu 22TCN-170-87, tiêu chuẩn Kiểm định cầu đường ôtô 22TCN-243-98, tiêu chuẩn bảo dưỡng sửa chữa thường xuyên đường bộ, Hiên công tác kiểm tra đánh giá cầu nước ta chủ yếu dựa sở quy trình, tiêu chuẩn nêu trên, có quy trình kiểm tra, đánh giá cầu khai thác khác tham khảo sử dụng nước ta như: Quy trình xác định sức chịu tải kết cấu nhịp dầm BTCT cầu đường BCH 32-78 (Liên xô cũ) Đánh giá cầu đường kết cấu BD 21/93 (Vương quốc Anh), đánh giá cầu theo tiêu chuẩn AASHTO (Mỹ) Do công trình cầu nước ta thiết kế theo nhiều tiêu chuẩn khác nên việc áp dụng tiêu chuẩn đánh giá cầu để đánh giá cầu xây dựng theo hệ thống tiêu chuẩn khác gặp khó khăn quan ®iĨm tÝnh to¸n kh¸c nhau, lùa chän c¸c hƯ sè tính toán, tải trọng đánh giá, mà không xem xÐt cÈn thËn cã thĨ dÉn tíi c¸c kÕt khác đáng kể Để góp phần khắc phục tình trạng trên, đề tài nghiên cứu Đánh giá kết cấu nhịp cầu dầm BTCT khai thác đường ôtô theo số tiêu chuẩn hành đặt nhằm mục tiêu sau: Tìm hiểu nghiên cứu số tiêu chuẩn đánh giá kết cấu nhịp cầu rầm BTCT cũ đường ôtô Việt Nam số nước giới Đánh giá công trình cầu theo hai tiêu chuẩn, so sánh kết đánnh giá rút kết luận kiến nghị Trên sở mục tiêu nghiên cứu nhiệm vụ nghiên cứu đề tài là: Tìm hiểu số tiêu chuẩn đánh giá kết cấu nhịp cầu rầm BTCT đường ôtô số nước thÕ giíi (Mü, Anh, Nga, ViƯt Nam) TiÕn hµnh đánh giá công trình cầu theo hai tiêu chuẩn khác (22 TCN 243-98 Việt Nam AASHTO Mỹ), từ so sánh rút kết luận đề tài Ngành xây dựng Cầu đường Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Mtr : Mômen xe tải tiêu chuẩn (KNm) Mln : Mômen tải trọng (KNm) b Lực cắt hoạt tải xe ôtô (KN) Ký hiệu 0.5L 0.4L 0.3L 0.2L 0.1L Gèi Vtr 125.124 155.624 186.124 216.624 247.124 277.624 Vln 37.4325 53.9028 73.3677 95.8272 121.281 149.73 Mtr : Lực cắt xe tải tiêu chuẩn (KN) Mln : Lực cắt tải trọng (KN) 3.3.3.Tính toán sức kháng tiết diện : Khả chịu mô men mặt cắt dầm : Mr = φMn M n = [A ps f ps (d p -a/2)+0.85f' c (b - b W )b h f (a/2-h f /2)]*10^-6 Trong ®ã: φ : HƯ sè sức kháng qui định điều [điều A5.5.4.2 theo tiêu chuÈn 22TCN272-01] = 1,0 M n : Søc kh¸ng danh ®Þnh (Nmm) A ps : DiƯn tÝch thÐp st = 4836,3 (mm2) f ps : øng suÊt trung b×nh thÐp st (MPa) f ps = f pu (1-k.c/d p ) k = 2(1.04-f py /f pu ) = 0,28 c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén (mm) c = [A ps f pu -0.85f c b (b-b w )h f ]/(0.85*f' c b b w +kA ps f pu /d p ) d p : Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm bó cáp mm a = b c (mm) b W : ChiÒu rộng bụng (mm) b : Bề rộng mặt chÞu nÐn cđa tiÕt diƯn = 2125 (mm) b : HƯ sè chun ®ỉi biĨu ®å øng st b = 0.85 - [(f c -28)/7]0.05 = 0.76 h f : Chiều dày cánh chịu nén = 150 (mm) Ngành xây dựng Cầu đường 86 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật f'c : Cường độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày = 40 MPa f pu : Cường độ chịu kéo qui định thép UST = 1860 MPa M u : Mô men tính toán TTGHCD (KNm) Thay giá trị vào trình toán ta có Mr = 11655.803 kNm Khả chịu cắt gối : Vr = φVn Trong ®ã: Vn = Vc + Vs + Vp (điều A5.8.3.3-1 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01) Vn = 0.25f' c b v d v + V p (®iỊu A5.8.3.3-3 theo tiªu chuÈn 22TCN 272-01) V c = 0.083b(f' c ^0.5)b V d V (điều A5.8.3.3-3 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01) V s = [A V f y d V (cotgq+cotga)sina]/s (điều A5 3.3-4 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01) f'c : Cường độ bêtông kiểm tra (MPa) b V : BỊ réng bơng cã hiƯu lÊy b»ng bỊ réng bơng nhá nhÊt träng chiỊu cao dv (mm) (điều A5.8.2.7 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01) d V : Chiều cao chịu cắt có hiệu (mm) (A5.8.2.7 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01) dv = de-a/2 Không nhỏ max(0.9de ,0.72h) fy : Giới hạn chảy thép thường (cèt ®ai) (Mpa) s : Cù ly thÐp ®ai b : Hệ số khả bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo (mm) (điều A5.8.3.4 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01) q : Gãc nghiªng cđa øng st nÐn chéo (độ) (điều A5.8.3.4 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01) a : Góc nghiêng cốt thép ngang trơc däc (®é) A V : DiƯn tÝch cèt thÐp chịu cắt cự li s (mm2) V P : Thành phần lực ứng suất trước có hiệu hướng lực cắt tác dụng (N) f : Hệ số sức kháng cắt (điều A5.5.4.2 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01) Tính ta Vr = 1748.337 kN 3.3.4.Kết đánh giá : Ngành xây dựng Cầu đường 87 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Đánh giá theo LRFR Công thức dùng để đánh giá: RF = C − γ DC DC − γ DW DW ± γ P P γ L LL(1 + IM ) Trong : RF : Hệ số đánh giá C : Khả chịu lực DC : Hiệu ứng tải trọng tĩnh phận kết cấu DW : HiƯu øng cđa t¶i träng tÜnh líp phủ phận khác P : Tải trọng lâu dài tải trọng tĩnh LL : Hiệu ứng tải trọng động IM : Hệ số tải trọng động DC : Hệ số tải trọng theo LRFD cấu kiện kết cấu DW : Hệ số tải trọng theo LRFD lớp phủ phận khác P : Hệ số tải trọng theo LRFD tải trọng lâu dài tải trọng tĩnh Bảng 3.5 Các giá trị hệ số đánh giá RF Vị trí Mô tả Mức đánh giá kiểm kê Mức đánh giá khai thác Giữa nhịp Mô men 1.05 1.75 Gối Lực cắt 1.43 2.38 - Kết cấu nhịp khai thác an toàn với tải trọng thiết kế HL93, mức độ dự trữ mức đánh giá kiểm kê nhỏ mức đánh giá khai thác Mức độ dự trữ mômen nhịp 1.05 3.4.Đánh giá theo Tiêu chuẩn 22TCN 243-98 : 3.4.1.Tính toán tĩnh tải : Ngành xây dựng Cầu đường 88 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Góc trượt danh định (tiêu chuẩn) hiệu ứng tĩnh tải đà tính toán mục 3.3, với kết nội lực : Mô men tải trọng tĩnh nhịp : M giữanhịp : 4079.989 kNm Lực cắt tải trọng tĩnh cách gối đoạn d : Q gối : 506.831 kN 3.4.2.Tính toán nội lực hoạt tải : 3.4.2.1.Hệ số phân bố ngang: áp dụng phương pháp nén lệch tâm: Số dầm chủ : n = 7.00 Bề rộng xe chạy : B = 15.00 (m) Khoảng cách dầm chủ : a(m) = 2.40 (m) HƯ sè ph©n = phèi : η n2* E x2 * x1 + ( a1 − E ) E a1 Giá trị E= e1 + a1 n2 : Hệ số e : Độ lệch tâm tải trọng trục đối xứng mặt cắt ngang a1 : Khoảng cách hai dầm biên x1, x2 : Tung độ đường ảnh hưởng vị trí dầm biên x1= + n x 2= − n a1* 2* ∑ * a1* 2* ∑ * Trong ®ã: a= (n − 1) * a = {n − 2* ( i 1)} * a Ngành xây dựng Cầu đường 89 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Hạng mục Lệch tâm L/2 3L/8 L/4 L/8 Đầu dầm 7.63 0.483 0.483 0.483 0.483 0.483 lµn 1.63 0.603 0.603 0.603 0.603 0.603 lµn 6.13 0.416 0.416 0.416 0.416 0.416 5.63 0.294 0.294 0.294 0.294 0.294 Ký hiÖu L/2 3L/8 L/4 L/8 Đầu dầm Chiều dài xếp tải M M 32.20 32.20 32.20 32.20 32.20 Chiều dài xếp tải Q Q 16.1 20.125 24.15 28.175 32.20 HÖ sè xung kÝch cho M (1+η)M 1.096 1.096 1.096 1.096 1.096 HÖ sè xung kÝch cho Q (1+)Q 1.217 1.187 1.156 1.126 1.096 Người Đoàn «t« H30 Xe nỈng XB 80 3.4.2.2.HƯ sè xung kÝch Theo 22TCN 18-79, điều 2.22: Hạng mục 3.4.2.3.Tải trọng tương đương Hạng mục Đoàn ôtô H30 Xe nặng XB80 Đơn vị Lệch tâm L/2 3L/8 L/4 L/8 Đầu dầm KN/m qM 17.60 19.08 20.56 22.56 0.000 KN/m qQ 32.12 28.67 27.44 25.95 24.56 KN/m qM 45.97 45.97 45.97 46.41 0.000 KN/m qQ 86.37 72.42 61.37 53.02 46.86 3.4.2.4.Néi lùc hoạt tải Hạng mục L/2 3L/8 L/4 L/8 Đầu dầm DiƯn tÝch §AH M 129.61 121.50 97.20 56.70 0.00 DiƯn tích ĐAH Q 4.03 6.29 9.06 12.33 16.10 Đoàn ôtô H30 Xe nặng XB80 Ký hiệu Đơn vị M KNm 1375.8 1398.2 1205.4 77.14 0.00 Q KN 78.0 108.7 149.9 192.9 238.4 M KNm 1751.7 1641.0 1313.6 773.64 0.00 Q KN 137.0 179.4 219.0 257.5 297.2 Ngành xây dựng Cầu đường 90 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 3.4.3.Tính toán khả chịu lực mặt cắt : 3.4.3.1.Đặc trưng hình học dầm: Hạng mục Ký hiệu Đơn vị Diện tích F cm2 7781.49 7781.49 7781.49 7781.49 11889.99 M«men tÜnh S cm3 867001 866407 864595 861582 1238249 Yd cm 111.42 11.34 111.11 110.72 104.14 Yt cm 58.58 58.56 58.89 59.28 65.68 e cm4 93.85 91.68 85.09 74.14 52.71 I cm4 33489012 33370645 33026890 32511998 37673289 Wd cm3 300570 299713 297247 293636 361749 Wt cm3 571664 568901 560815 548466 572039 Wet cm3 356847 363971 388119 438544 714680 Toạ độ trọng tâm Mômen quán tính Mômen kháng uốn L/2 3L/8 L/4 L/8 Đầu dầm 3.4.3.2.Khả chịu mô men nhịp : Trước hết ta xác định vị trí trục trung hoà từ điều kiÖn sau: ( ) = K Ru * D1 * tb + Rt * Ft + Ft ' Rt' − σ T' − RH * FT − Rt * Ft Vì không xét cốt thép thường nên ta cã: = K [ Ru * D1 * tb RH * FT ] Ngành xây dựng Cầu đường 91 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Trong đó: Ru : Cường độ chịu nén uốn bêtông D1 : Chiều rộng làm việc cánh dầm tb : Chiều dầy cánh tương đương RH : Cường độ thép thời điểm kiểm tra Ft : Diện tích cốt thép tiết diện xét * Nếu K > tức lực nén chịu lớn khả chịu kéo cốt thép trục trung hoà qua cánh dầm Khi ta xác định trục trung hoà sau: Ru * D1 * x1 = FT * RH Khả chịu lực dầm tiết diện lµ: x M gh m2 * RU * D1 * x * h0 − = m2 : Hệ số điều kiện làm việc cđa cÊu kiƯn nã phơ thc vµo tû sè ξ = NÕu ξ < 0.3 th× x h0 m2 = NÕu 0.3 < x < 0.55 th× m = 1.7-0.7(0.8 ξ -A) A = 0.00015*R < 0.75 = R0 0.8 RH − σ T 0.8R H : Giới hạn chảy quy ước thép T : ứng st tríc cã xÐt ®Õn øng st hao * NÕu K < trục trung hoà qua sườn dầm Ta xác định trục trung hoà c«ng thøc: Ru * d s * x= FT * RH * − Rlt *( D1 − d s ) * tb d s : Chiều dày sườn đứng dầm R lt : Cường độ chịu nén dọc trục Khả chịu lực tiết diện là: M gh m2 * Ru * d s * x *(h0 − 0.5 x) + Rlt *( D1 − d s ) * tb *(h0 − 0.5tb ) = Theo ®iỊu kiƯn cêng ®é : MghI = 7523.67 kN Ngành xây dựng Cầu đường 92 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật 3.4.3.3.Khả chịu lực cắt gối : áp dụng công thøc: = [Q ] mHo * RH * ∑ FHo *sin α + mHx RH * ∑ FHx + max * Ra ∑ Fax + Qxo Trong ®ã: mHo , mHx , max : Hệ số điều kiện làm việc theo điều 5.16 tiêu chuẩn 22TCN 18-79 R H : Cường độ tính toán chịu kéo cốt thép căng trước F Ho : Diện tích mặt cắt cốt thép cong có DUL trước nằm mặt phẳng (xiên so với trục cấu kiện) cắt mặt phẳng tính toán F Hx F ax : Diện tích mặt cắt tất nhánh cốt thép đai căng trước không căng trước nằm mặt phẳng uốn (vuông góc với trục dọc cấu kiện) mặt cắt xiên tính toán : Góc xiên cốt thÐp n céng hoµ x· héi chđ nghÜa viƯt nam Q xo : Lực cắt giới hạn, mà bêtông vùng chịu nén cốt thép đai mặt cắt xiên bất lợi chịu = Qxo 0.6* RI * b * h02 * qx − (qxa*ua + qxH * uH ) q x : Néi lùc giíi hạn cốt thép đai đơn vị chiều dµi cÊu kiƯn qx =qxa + qxH = m ax * Ra * Fax mHx * RH * FHx + ua uH u a vµ u H : Bíc cđa cốt đai lực trước có lực trước Theo ®iỊu kiƯn cêng ®é : QghI = 1036.60 kN 3.4.4.Kết đánh giá : 3.4.4.1.Mô men cho phép đoàn xe H30 gây nhịp : Theo c«ng thøc 2.2.3 ta cã : [ M ]aH 30 = M ghI − ∑ ng M g − nt M t 7638,95 − 1.4* 4079,989 = = 1705.992 kNm 1.4*(1 + 0.096) *0.7 na (1 + µ ).ε 3.4.4.2.Mô men cho phép xe HK80 gây nhịp : Theo công thức 2.2.3 ta có : Ngành xây dựng Cầu đường 93 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật M ghI − ∑ ng S g − nt S t 7638,95 − 1.4* 4079,989 = = 1751.78 kNm na (1 + µ ).ε 1.1 = [ M ]aHK 80 3.4.4.3.Lùc c¾t cho phép đoàn xe H30 gây gối : [Q]aH 30 = Q ghI − ∑ ng Qg − nt Q t 1036, − 1.4*506,831 = = 304.4807 kN 1.4*(1 + 0.096) *0.7 na (1 + µ ). 3.4.4.4.Lực cắt cho phép xe HK80 gây t¹i gèi : Q ghI − ∑ ng Qg − nt Q t 1036, − 1.4*506,831 [Q] = = = 297.306 kN 1.1 na (1 + µ ).ε HK 80 a Sau tính toán ta có bảng tổng hợp kết sau : a Nội lực hoạt tải gây cho KCN dầm là: Vị trí Mô tả Do H30 gây Do HK80 gây Giữa nhịp Mô men (KNm) 1375.80 1751.7 Gối Lực cắt (KN) 238.40 297.20 b Néi lùc cho phÐp ho¹t tải gây cho KCN dầm là: Vị trí Mô tả Do H30 gây Do HK80 gây Giữa nhịp Mô men (KNm) 1705.992 1751.787 Gối Lực cắt (KN) 304.4807 297.306 c Tû sè gi÷a néi lùc cho phÐp nội lực hoạt tải gây cho KCN là: Vị trí Mô tả Do H30 gây Do HK80 gây Giữa nhịp Mô men (KNm) 1.24 1.0003 Gối Lực cắt (KN) 1.277 1.0001 Vậy cầu khai thác xe H30 HK80 Mức độ dự trữ xe nặng XB80 gần không Nhận xét: Ngành xây dựng Cầu đường 94 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Đánh giá cầu theo hướng dẫn AASHTO theo tiêu chuẩn 22TCN 243-98 có mức độ an toàn xấp xỉ Tính toán đánh giá theo AASHTO hoàn toàn so sánh đối chiếu tính toán đánh giá theo tiêu chuẩn 22TCN 243-98 Trong điều kiện Việt Nam, đánh giá cầu cụ thể theo phương pháp tính toán lại kết cấu có kể đên trạng sử dụng đồng thời tiêu chuẩn đánh giá AASHTO 22 TCN 243-98 Ngành xây dựng Cầu đường 95 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Kết luận Luận án đà tìm hiểu trạng công tác kiểm tra đánh giá cầu giới Việt Nam, đà hệ thống hoá hư hỏng cầu BTCT BTCT ƯST Việt Nam Luận án đà trình bày nội dung Quy trình xác định sức chịu tải kết cấu nhịp rầm BTCT cầu đường BCH 32-78 (Liên bang Nga); Quy trình thử nghiệm cầu 22TCN 243-98 (Việt Nam); quy trình BD 21-93 (Anh); hướng dẫn đánh giá cầu theo AASHTO (Mỹ) đưa nhận xét quy trình Qua kết nghiên cứu luận án thấy rằng: Các cầu BTCT BTCT DƯL chiếm tỉ lệ tương đối lớn hệ thống cầu quốc lộ Việt Nam Các cầu BTCT BTCT DƯL Việt Nam có nhiều loại kết cấu nhịp khác nhau, nhiều loại mặt cắt ngang khác Được thiết kế thi công theo nhiều thời kỳ khác dựa Tiêu chuẩn thiết kế khác Công tác kiểm tra đánh giá cầu khai thác nghiên cứu từ lâu giới đà thu nhiều kết quan trọng Hiện công tác ngày quan tâm Việt Nam bước đầu đà có kết định Việc tìm hiểu, nghiên cứu so sánh số tiêu chuẩn đánh giá kết cấu nhịp cầu dầm BTCT khai thác đường ôtô Việt Nam số nước giới cần thiết Công tác kiểm tra đánh giá chất lượng kỹ thuật công trình cầu có kết cấu nhịp dầm BTCT đà nước quan tâm đà xây dựng hệ thống tiêu chuẩn từ sớm Công tác kiểm tra đánh giá chất lượng đà coi nhiệm vụ tổ chức làm công tác quản lý bảo dưỡng công trình Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá chất lượng kỹ thuật công trình phát triển theo xu hướng quy chuẩn hoá mang tính chất pháp lý bắt buộc Trình tự tiến hành công tác kiểm tra, đánh giá biên chế tổ chức làm công tác kiểm định tiêu chuẩn hoá từ thấp đến cao Việc đánh giá chất lượng kỹ thuật công trình để lên kế hoạch, định biện pháp sửa chữa tăng cường thông qua công tác kiểm tra Ngành xây dựng Cầu đường 96 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật mức độ giải loại kiểm tra Công trình theo dõi, quan sát đánh giá chất lượng từ xây dựng xong suốt trình khai thác sử dụng lập thành lý lịch lưu trữ đầy đủ Một hệ thống quản lý chất lượng tốt có đầy đủ số liệu thống kê số liệu kiểm tra định kỳ, kiểm định cầu liệu quan trọng cần thiết cho việc đánh giá cầu Quy trình 22TCN 243-98 đà sử dụng nhiều kết Quy trình BCH 3278, phân biệt kết cấu BTCT kết cấu BTCT DUL, thử tải tĩnh động đồng thời Tuy nhiên phần trình bầy nhịp dầm BTCT DUL chưa đầy đủ, thiếu đồng nhiều chỗ trình bầy chung chung Đánh giá cầu theo AASHTO có số đặc điểm sau: - Các hướng dẫn AASHTO việc kiểm tra đánh giá cầu chi tiết hệ thống, cần phải học tập - Các hướng dẫn đưa mức đánh giá mức đánh giá kiểm kê mức đánh giá khai thác Mức đánh giá kiểm kê cho phép so sánh với khả chịu tải kết cấu mới, từ xác định hoạt tải tác động an toàn lên kết cấu, mức đánh giá khai thác xác định hoạt tải tối đa chạy qua cầu - Trong hướng dẫn AASHTO đà đưa khái niệm độ tin cậy kết cấu đánh giá Đây bước phát triển triết lý đánh giá công trình - Các hướng dẫn AASHTO đưa nhiều phương pháp đánh đánh giá theo ứng suất cho phép, đánh giá theo hệ số tải trọng đánh giá theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng - Trong hướng dẫn đưa chi tiết loại tải trọng, hệ số sức kháng hệ số tải trọng - nước ta lượng lớn cầu thiết kế theo Tiêu chuẩn AASHTO trước Việc áp dụng hướng dẫn AASHTO để đánh giá chất lượng công trình hợp lý Ngoài ra, từ việc thiết kế cầu ta đà tuân theo Tiêu chuẩn AASHTO tương lai việc đánh giá chất lượng công trình cầu tuân theo Tiêu chuẩn AASHTO Ngành xây dựng Cầu đường 97 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Vì việc nghiên cứu tìm hiểu hướng dẫn đánh giá cần theo Hướng dẫn AASHTO cần thiết Một số kiến nghị Do điều kiện lịch sử, hệ thống cầu Việt Nam (trong có cầu BTCT) thiết kế thi công theo nhiều tiêu chuẩn quy trình khác nhau, nên đánh giá cầu không xem xét so sánh riêng tải trọng khả chịu tải để kết luận mà phải xem xét đồng thời theo hai theo phương pháp luận tiêu chuẩn, quy trình Mục đích cuối hệ số an toàn tính theo tiêu chuẩn, quy trình xem xét Phương pháp đánh giá dùng phương tiện thiết bị đo đạc kiểm tra với đội ngũ kiểm định viên có trình độ cao, có nhiều kinh nghiệm tận tâm với công việc Vì vậy, để tăng cường hiệu kiểm đánh giá cầu cân phải tăng cường công tác quản lý khai thác, trọng đào tạo nguồn nhân lực cho công tác kiểm định đầu tư thiết bị phục vụ công tác kiểm định đại đồng Trong điều kiện Việt Nam, đánh giá cầu cụ thể theo phương pháp tính toán lại kết cấu có kể đến trạng nó, mặt nguyên tắc sử dụng đồng thời tiêu chuẩn đánh giá 22 TCN 243-98, BCH 32-78, đánh giá theo hướng dẫn AASHTO Tuy nhiên điều kiện Bộ GTVT đà định sử dụng thống tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 273-05, việc yêu cầu vận dụng thức phương pháp đánh giá cầu theo hệ số tải trọng sức kháng (LRFD) phù hợp cần thiết Ngành xây dựng Cầu đường 98 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật tài liệu tham khảo [ 1] Bộ Đường ô tô LB Nga (1990), Quy trình xác định sức chịu tải kết cấu nhịp rầm BTCT cầu đường BCH 32-78, Viện Thiết kế GTVT, Hà Nội [ 2] Bộ Giao thông vận tải, Tiêu chuẩn ngành (1979), Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn, Nxb Giao thông vận tải, Hà Nội [ 3] Bộ Giao thông vận tải bưu điện, Tiêu chuẩn ngành (1992), Quy trình thử nghiệm cầu 22-TCN-170-87, Nxb Giao thông vận tải, Hà Nội [ 4] Bộ Giao thông vận tải, Tiêu chuẩn ngành (1999), Quy trình kiểm định cầu đường ô tô 22-TCN-243-98, Nxb Giao thông vận tải, Hà Nội [ 5] Bộ Giao thông Vận tải Tiêu chuẩn kỹ thuật kiểm tra thường xuyên đường bộ, Hà nội 2003 [ 6] Trần Đức Nhiệm, 2004, Vấn đề hạn chế kiểm soát tải trọng xe lưu hành qua cầu đường Cần tiếp cận giải cách có hệ thống đồng bộ, Tạp chí GTVT, 11-2004 Hà nội [ 7] Nguyễn Viết Trung (2003), Chẩn đoán công trình Cầu, Nxb Giao thông vận tải, Hà Nội [ 8] Nguyễn Văn Lạp đồng nghiệp (1995), Lựa chọn công nghệ thích hợp kiểm định công trình giao thông, Báo cáo kết đề tài cấp Nhà nước KC-10-11, Chương trình KC-10, Viện Khoa học Công nghệ GTVT, Hµ Néi [9] AASHTO (1989), Guide Specifications for Strength Evaluation of Existing Steel and Concrete Bridge, Washington D C [10] AASHTO (1990), Manual for Maintenance Inspection of Bridge 1983 Includes Revision From Interim Specification for Beidges 1984, 1984, 1986, 1987-1988, 1989, 1990, Washington D C [11] AASHTO (1996), Standard Specifications for Highway Bridges, Ngành xây dựng Cầu đường 99 Khoá học 2002-2005 Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuËt Washington D C [12] AASHTO (2001), Manual for Condition Evaluation of Bridges Second Edition As Revised by the 1995, 1996, 1998 and 2000 Interim Revisions and as approved by the AASHTO Subcommittee on Bridges and Structures, Washington D C [13] BSI (1990), BS 6089:1981 Guide to Assessment of Concrete Strength in Exiting Strucrures, British Standards Institution, London [14] BD 21/93 (1993), Quality Controlled Document- Highway bridge and Structures, British Standard Institution, London [15] NCHRP: Manual for Condition Evaluation Load Rating of Highway Bridges Using Load and Resistance Factor Philosophy, Washington D.C, May 2001 [16] Ciolk A T., Tabatabai H., (1999), “NCHRP Wed Document 23: Contractor’s Final Report: Nondestructive Methods for Condition Evaluation of Prestressing Steel Strands in Concrete Bridges-Final Report, Phase I: Technology Review”, Transportation Research Board Project No.10-53 [17] Ali M G and Maddocks A R., (1999), “Evaluation of Corrosion of Prestressing Steel in Concrete Using Non-Destructive Texhniques”, january/February 1994, pp 297-300 [18] Wichmann H J., Holst A., Harir K and Buldelmann H (2003), “Detection an locazation in tendons by means of electromagnetic”, International Symposium on Non-Destructive Testing in Civil Engineering 2003 (NDT-CE 2003), September 16-19, 2003 in Berlin, Germany Ngành xây dựng Cầu đường 100 Khoá häc 2002-2005
Ngày đăng: 31/05/2023, 07:55
Xem thêm: