THÔNG TIN TÀI LIỆU
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHAN VĂN TIỆP NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ DỰ ỨNG LỰC NGOÀI TRONG THIẾT KẾ, SỬA CHỮA, TĂNG CƯỜNG CẦU CŨ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TP Hồ Chí Minh - 2014 LỜI CẢM ƠN Song song với việc xây dựng mới, việc sửa chữa gia cố cải tạo cơng trình cũ chiếm khối lượng quan trọng tồn khối lượng cơng việc xây dựng nói chung Cơng nghệ dự ứng lực cho thấy hiệu thiết thực thiết kế mới, sửa chữa tăng cường cầu cũ Việc nghiên cứu lý thuyết tính tốn thiết kế, nắm bắt công nghệ thực cần thiết Trong phạm vi nghiên cứu có hạn luận văn, điểm cần nghiên cứu kỹ hơn, tham gia phản biện chuyên gia để hồn thiện giải pháp giúp nâng cao cơng nghệ mặt tính tốn thiết kế sửa chữa cầu yếu Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn thầy hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thạc Quang tận tình hướng dẫn, giúp đỡ phương hướng nội dung luận án Xin trân trọng cám ơn tập thể môn Cầu - Hầm, thầy giáo Khoa Cơng Trình, Phòng Đào tạo sau đại học - Trường Đại học Giao thông vận tải, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ nhiều mặt để luận án hồn thành TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 05, năm 2014 Học viên Phan Văn Tiệp Luận văn thạc sỹ kỹ thuật MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HƯ HỎNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIA CƯỜNG SỬA CHỮA CẦU BÊ TÔNG DƯL 5 1.1 Hiện trạng hư hỏng cầu bê tông cốt thép việt nam 5 1.1.1 Đặc điểm kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép Việt nam 5 1.1.2 Các dạng hư hỏng cầu bê tông nước ta 5 1.2 Các nguyên nhân gây hư hỏng cầu bê tông cốt thép 8 1.2.1 Hư hỏng trình phá huỷ vật liệu 9 1.2.1.1 Quá trình xuống cấp BTCT 9 1.2.1.2 Sự ăn mịn cốt thép bê tơng 10 1.2.2 Hư hỏng thiết kế 11 1.2.3 Hư hỏng trình thi cơng 11 1.2.4 Hư hỏng trình khai thác 12 1.2.5 Đánh giá mức độ hư hỏng 13 1.3 Phân tích đánh giá biện pháp sửa chữa cầu Bê Tông Cốt Thép việt nam 14 1.3.1 Biện pháp sửa chữa vật liệu truyền thống 15 1.3.2 Biện pháp phun bê tông 15 1.3.3 Biện pháp sửa chữa dán thép 17 1.3.4 Biện pháp tăng cường sửa chữa sợi bon 18 1.3.5 Biện pháp đặt thêm cốt thép dự ứng lực ngồi 20 1.4 Tình hình áp dụng cơng nghệ dự ứng lực ngồi giới 20 Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 1.5 Tình hình áp dụng biện pháp sửa chữa, gia cường cầu BTDƯL giản đơn công nghệ DƯL-N Việt Nam 23 1.6 Những vấn đề hư hỏng cần lưu ý tăng cường dự ứng lực 24 1.7 Kết luận - mục tiêu luận án 26 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU KẾT CẤU VÀ LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CẦU BÊ TÔNG BẰNG DỰ ỨNG LỰC NGỒI, TÍNH TỐN ỨNG XỬ CHỊU LỰC 28 2.1 Cơng nghệ dự ứng lực ngồi triển vọng ứng dụng 28 2.1.1 Khái niệm dự ứng lực 28 2.1.2 Khả ứng dụng công nghệ DƯL-N 28 2.1.3 Giải pháp công nghệ 29 2.1.3.1 Giải pháp bố trí đường cáp DƯL-N 29 2.1.3.2 Giải pháp bố trí neo cáp DƯL-N 31 2.1.3.3 Giải pháp bố trí hệ thống chuyển hướng cáp 32 2.1.3.4 Giải pháp liên kết chống ổn định hình dạng kết cấu thay đổi độ lệch tâm cáp DƯL-N 33 2.1.3.5 Giải pháp chống rung cho cáp DƯL-N 34 2.1.3.6 Cấu tạo bó cáp DƯL-N phụ kiện 34 2.1.3.7 Căng kéo DƯL-N: 37 2.2 Lý thuyết tính tốn kết cấu cầu tăng cường DUL-N 38 2.2.1 Giới thiệu chung 38 2.2.1.1 Tổng quan nội dung tính tốn kết cấu dự ứng lực 38 2.2.1.2 Hiện trạng lực thực tế kết cấu hữu 40 2.2.2 Các giả thiết tính tốn kết cấu bê tông dự ứng lực bê tông dự ứng lực 41 2.2.3 Các tiền đề tính tốn cấu tạo 43 Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 2.2.4 Các sơ đồ tính tốn cáp dự úng lực theo trạng thái giới hạn sử dụng 44 2.2.5 Các sơ đồ tính tốn cáp dự úng lực ngồi theo trạng thái giới hạn cường độ 45 2.2.6 Các loại mát ứng suất cần tính đến xem xét DƯL-N 46 2.3 Nghiên cứu công nghệ tăng cường cục khả chịu lực dầm bê tông DƯL giản đơn DƯL 49 2.3.1 Các khái niệm yêu cầu chung 49 2.3.2 Các sơ đồ tăng cường cục 52 2.4 Nghiên cứu công nghệ tăng cường tổng thể cầu bê tông DƯL DƯL 53 2.4.1 Khái niệm 53 2.4.2 Sơ đồ kết cấu từ tĩnh định chuyển sang siêu tĩnh 54 2.4.3 So sánh phương pháp tăng cường tổng thể với phương pháp tăng cường cục DƯL-N 55 2.4.4 Công nghệ tăng cường tổng thể dầm BTDƯL giản đơn thành dầm liên tục DƯL-N 55 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN, CÁC THÍ NGHIỆM CHO KẾT CẤU DƯL NGỒI TỔNG HỢP CƠNG NGHỆ SỬA CHỮA, NÂNG CẤP, MỞ RỘNG CẦU SÀI GỊN BẰNG DƯL NGỒI ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP CƠNG NGHỆ DƯL NGỒI 56 3.1 Mơ hình phần tử hữu hạn để phân tích kết cấu bê tơng DƯL-N 56 3.1.1 Các nghiên cứu thực 56 3.1.2 Ví dụ phân tích 58 3.1.2.1 Giới thiệu mơ hình thí nghiệm 58 3.1.2.2 Xây dựng mơ hình phân tích midas FEA 59 3.1.2.3 Kết tính tốn 61 Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 3.1.2.4 So sánh kết tính tốn theo mơ hình phần tử hữu hạn với tính tốn theo Tiêu chuẩn 64 3.1.3 Tính tốn kết cấu bê tơng cường độ cao, dự ứng lực 65 3.1.3.1 Xây dựng mơ hình 65 3.1.3.2 Kết tính tốn 66 3.2 Đánh giá hiệu dự ứng lực việc tăng cường khả chịu cắt cấu kiện cầu 67 3.2.1 Tăng cường xà mũ trụ cầu Tenthill Creek (Queensland – Australia) dự ứng lực 67 3.2.2 Thí nghiệm mơ tăng cường xà mũ trụ cầu Tenthill Creek dự ứng lực 70 3.2.3 Các thí nghiệm bổ sung nhằm củng cố phát 75 3.2.4 Khảo sát thí nghiệm khác sau việc tăng cường khả chịu cắt công nghệ dự ứng lực 78 3.2.5 Tổng hợp kết thí nghiệm 82 3.2.6 So sánh đối chiếu kết tính tốn theo tiêu chuẩn 22 TCN 272 -05 kết thí nghiệm 83 3.3 Phân tích cơng nghệ sửa chữa, nâng cấp mở rộng cầu Sài Gịn cơng nghệ dự ứng lực (DƯL-N) (1998-2000): 88 3.3.1 Cầu Sài Gòn trước sửa chữa, nâng cấp mở rộng: 88 3.3.2 Những nội dung cơng tác sửa chữa, nâng cấp mở rộng cầu Sài Gòn 89 3.3.2.1 Tăng cường nâng cấp nhịp dẫn 89 3.3.2.2 Mở rộng nhịp dẫn 90 3.3.2.3 Mở rộng mặt cầu nhịp : nhịp thép 92 3.3.3 Các tính toán tăng cường DƯL-N dầm ngang nhịp dẫn 94 3.3.3.1 Các bước căng cáp ngang 94 Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 3.3.3.2 Tính độ dãn dài căng kéo bó cáp dự ứng lực ngang 95 3.3.3.3 Tính tốn lực căng đầu dầm ngang trung tâm (talon C): 95 3.3.3.4 Tính tốn lực căng đầu dầm ngang talon A, B, D, E, F, G 97 3.3.3.5 Tính toán kiểm tra lực căng cáp tăng cường 36 dầm ngang nhịp thép 98 3.3.4 Các tính tốn tăng cường cáp dọc DƯL-N: 99 3.3.4.1 Tính tốn kiểm tra lực căng thiết kế theo quy trình BPEL91 cáp dọc chiều dài 73,82 m 99 3.3.4.2 Tính tốn kiểm tra lực căng thiết kế theo quy trình BPEL91 cáp dọc chiều dài 48,92m 100 3.4 Đánh giá hiệu giải pháp tăng sửa chữa, nâng cấp mở rộng cầu công nghệ dự ứng lực ngoài: 101 3.4.1 Đánh giá hiệu giải pháp tăng sửa chữa, nâng cấp mở rộng cầu cơng nghệ dự ứng lực ngồi cho cầu Sài Gịn 101 3.4.1.1 Hiệu giải pháp kết cấu: 101 3.4.1.2 Đánh giá hiệu kinh tế việc nâng cấp mở rộng cầu Sài Gòn: 101 3.4.2 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật thông qua nghiên cứu trước việc áp dụng công nghệ DƯL-N để sửa chữa, nâng cấp kết cấu cầu định hình miền Nam: 103 3.4.2.1 Về mặt chịu lực 104 3.4.2.2 Độ võng 105 3.5 Đề xuất phương án phù hợp với điều kiện thực tế cầu Việt Nam 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang Hình 1.1 Mặt cắt ngang cầu BT dự ứng lực tiền áp Hình 1.2 Các vết nứt dầm BT dự ứng lực tiền áp Hình 1.3 Mặt cắt ngang điển hình cầu bê tơng dự ứng lực với sườn thép lượn sóng .22 Hình 1.4a Mặt cắt dọc vị trí đứt cáp 153N trụ T26 25 Hình 1.4b Mặt cắt ngang dầm hộp trụ T26 25 Hình 2.1a Tăng cường dầm cầu BTCT DƯL-N tuyến cáp thẳng … 30 Hình 2.1b Tăng cường dầm cầu BTCT DƯL-N tuyến cáp gãy khúc 30 Hình 2.2 Sự thay đổi độ lệch tâm DƯL-N…………… ……………….33 Hình 2.3a Neo cáp DƯL…………………………………………….………36 Hình 2.3b Sơ đồ điển hình dầm hộp dự ứng lực ngồi……………….…37 Hình 2.4 So sánh trạng thái dầm dự ứng lực có khơng có dính bám 39 Hình 2.5 Mơ hình phương pháp thứ nhất………………………………… 44 Hình 2.6 Mơ hình phương pháp thứ hai…………………….…………… 44 Hình 2.7 Ảnh hưởng tụt neo đến thay đổi nội lực cáp……….… 48 Hình 3.1 Mơ hình phần tử hữu hạn cho phần tử cáp Xiao-Han Wu1 & Xilin Lu đề xuất…………………… …………………………… 57 Hình 3.2 Cấu tạo dầm bê tơng dự ứng lực ngồi Tan va Ng thí nghiệm 59 Hình 3.3 Mơ hình kết cấu dự ứng lực ngồi midas FEA…………….…61 Hình 3.4 Quan hệ tải trọng – chuyển vị nhịp cho dầm có hai n chuyển hướng…… ……………………………………………………….….63 Hình 3.5 Quan hệ tải trọng – ứng suất cốt dự ứng lực …………… 63 Hình 3.6 Quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm khơng có n chuyển hướng dầm có hai yên chuyển hướng (có xét đến phi tuyến hình học) .63 Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 3.7 So sánh quan hệ tải trọng – chuyển vị dầm bê tông cường độ cao khơng có n chuyển hướng dầm có hai n chuyển hướng (có xét đến phi tuyến hình học)………………………………………….… 66 Hình 3.8 Hình ảnh cầu Tenthill Creek (Queensland – Autralia)….…68 Hình 3.9 Mặt cắt ngang cầu Tenthill Creek (Queensland – Autralia)…… 68 Hình 3.10 Mặt cắt ngang dầm dọc cầu Tenthill Creek …………………… 69 Hình 3.11 Tăng cường xà mũ trũ cầu Tenthill Creek dự ứng lực ngồi 70 Hình 3.12 Sơ đồ điển hình mơ hình mơ xà mũ cầu Tenthill Creek Bridge (headstock )………………………………… ………………70 Hình 3.13 Bố trí tải trọng thí nghiệm………………….…………………….71 Hình 3.14 Tiêm epoxy sửa chữa vết nứt……….……………………………71 Hình 3.15a Phá hủy xà mũ dọc đoạn nhịp dài chịu cắt (Khơng sửa chữa epoxy)………………………………………………………… 73 Hình 3.15b Phá hủy xà mũ dọc đoạn nhịp ngắn chịu cắt (có sửa chữa epoxy)…………………………………………………………………73 Hình 3.16 Quan hệ tải trọng – chuyển vị mẫu thí nghiệm………………74 Hình 3.17a Sơ đồ đặt tải…………………………………………………… 75 Hình 3.17b Sơ đồ điển hình dầm thí nghiệm…………….………………… 76 Hình 3.17c Hình ảnh mơ hình thí nghiệm……… ………………………76 Hình 3.18 Quan hệ tải trọng-biến dạng mẫu dầm bê tông cốt thép…… 78 Hình 3.19 Sơ đồ điển hình mẫu thí nghiệm bản…………………… 79 Hình 3.20 Vết nứt cắt dầm sở………….…………………………….80 Hình 3.21 Vết nứt cắt sau tiêm epoxy xử lý vết nứt cắt trước đó…….80 Hình 3.22 Quan hệ tải trọng – biến dạng mẫu chịu cắt………………….81 Hình 3.23 Mặt cắt ngang nhịp dẫn cầu Sài Gịn trước mở rộng 88 Hình 3.24 Mặt cắt ngang nhịp dẫn cầu Sài Gòn sau mở rộng 91 Hình 3.25 Bố trí Maccalloy 36 công xon B, C, D 91 Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hình 3.26 Bố trí Maccalloy 36 cơng xon A, E 92 Hình 3.27 Mặt cắt ngang nhịp thép cầu Sài Gịn sau mở rộng .93 Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 100 - Kiểm tra lực căng tính theo độ dãn thiết kế : Ứng suất căng theo độ dãn thiết kế : σCK = E = 524 x1900000daN / cm 13486,85daN / cm 73820 Lực căng kiểm tra theo độ dãn thiết kế : 13486,85 daN/cm2 x 1,5 cm2=2 0230,25daN = 19845,9 Kg - Lực căng kiểm tra theo áp lực kích : (áp lực kích 614bar) F 1000 p 7996,131 27,17 614000 7996,131 22304,15daN 21880 Kg 27,17 - Lực căng có hiệu khai thác (trừ tổng mát) F 21985 Kg x 0,81 = 17807 Kg - Lực căng tối thiểu có hiệu khai thác : 17807 Kg x 0,95 = 16917 Kg 3.3.4.2 Tính tốn kiểm tra lực căng thiết kế theo quy trình BPEL91 cáp dọc chiều dài 48,92m - Lực căng thiết kế :18600 daN/cm2 x 0,8 x 1,5 cm2 = 22320 daN = 21985 Kg Lực căng tối thiểu cho phép : 21985 Kg x 0,95 = 20885 Kg - Kiểm tra lực căng tính theo độ dãn thiết kế : Ứng suất căng theo độ dãn thiết kế : σCK = E = 355 x1900000daN / cm 13787,81daN / cm 48920 Lực căng kiểm tra theo độ dãn thiết kế: 13486,85 daN/cm2 x 1,5 cm2=20230,25daN = 19845,9 Kg - Lực căng kiểm tra theo áp lực kích: (áp lực kích 614bar) 1000 p 7996,131 F 22304daN 21880 Kg 27,17 Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 101 - Lực căng có hiệu khai thác (trừ tổng mát) 21985 Kg x 0,81 = 17807 Kg - Lực căng tối thiểu có hiệu khai thác : 17807 Kg x 0,95 = 16917 Kg 3.4 Đánh giá hiệu giải pháp tăng sửa chữa, nâng cấp mở rộng cầu cơng nghệ dự ứng lực ngồi: 3.4.1 Đánh giá hiệu giải pháp tăng sửa chữa, nâng cấp mở rộng cầu cơng nghệ dự ứng lực ngồi cho cầu Sài Gòn 3.4.1.1 Hiệu giải pháp kết cấu: - Liên tục hóa nhịp dẫn làm giảm nội lực kết cấu, tăng tải trọng xe từ 25T lên 30T - Mở rộng bên 2,185m làm thêm xe mô tô thô sơ riêng tránh nạn kẹt xe cao điểm lượng xe máy lớn, tỷ lệ tăng phương tiện vận tải ngày lớn - Tháng 12 năm 2009, Khu Quản lý giao thông đô thị số giao cho Công ty Freyssinet khảo sát đánh giá thực trạng làm việc cầu Sài Gòn Qua nội dung khảo sát này, kết đánh giá kết cấu tình trạng tốt sau khoảng thời gian 10 năm thực hiện, kể phần kết cấu cũ phần gia cường mở rộng 3.4.1.2 Đánh giá hiệu kinh tế việc nâng cấp mở rộng cầu Sài Gòn: Những hiệu thấy trước mắt đảm bảo giao thơng liên tục q trình thi cơng, tháo gỡ ách tắc giao thông thường xuyên số lượng xe máy thơ sơ q đơng tuyến phía đơng Thành phố So sánh với số cầu xây nhận thấy giá thành có lợi hiệu tiết kiệm vốn đầu tư (theo Phương án chuyển giao cơng nghệ cơng trình: Sửa chữa, nâng cấp Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 102 mở rộng cầu Sài Gịn cơng nghệ dự ứng lực ngồi (DƯL-N)- Phân Viện KHCN GTVT phía Nam -2001) - Cầu Sông Gianh Chiều dài (m) 734,50 Chiều rộng (m) 12,50 Diện tích mặt cầu (m2) 9181 Giá thành USD 18000000 Giá thành 1m2 mặt cầu 1960 - Cầu Mỹ Thuận 1553,00 21,80 33855 52000000 1536 - Cầu Bính 1400,00 22,50 31500 70000000 2220 - Cầu Sài Gòn 998,00 20,00 19960 40000000 2004 - Cầu Phù Đổng 930,00 15,00 13950 19920600 1428 + Các nhịp dẫn 717,75 24,00 17178 17178000 1000 + Các nhịp 267,45 24,00 6419 12838000 2000 Tổng cộng 983,20 24,00 23597 30016000 1272 983,20 24,00 23597 10960000 646,0 Tên cơng trình - Cầu Sài Gịn nâng cấp mở rộng: Nếu so với cầu Sài Gòn làm diện tích lợi Đào tạo 20 kỹ sư 200 công nhân nắm công nghệ thi cơng dự ứng lực ngồi, bê tơng hạt nhỏ cường độ cao, thi công dự ứng lực Maccalloy Đội ngũ tiếp thu cơng nghệ ứng dụng cho cơng trình khác Trong phần tác giả luận văn cố gắng tổng hợp lại nghiên cứu, kết tính tốn, giải pháp thi cơng cơng trình áp dụng để Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 103 sửa chữa, nâng cấp mở rộng cầu Sài Gòn, nhằm mục tiêu tham khảo cho công tác nghiên cứu, chuyển giao công nghệ DƯL-N ứng dụng thực tế sửa chữa gia cường cầu yếu có tính chất tương tự 3.4.2 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật thông qua nghiên cứu trước việc áp dụng công nghệ DƯL-N để sửa chữa, nâng cấp kết cấu cầu định hình miền Nam: Để thấy rõ hiệu giải pháp tăng cường cầu cơng nghệ DƯL ngồi luận văn hệ thống lại số liệu, kết nghiên cứu trước cho loại dầm dự ứng lực công ty cổ phần bê tông Châu Thới với dạng cầu định hình thường hay sử dụng tỉnh phía Nam làm sở cho việc nghiên cứu đánh giá giải pháp công nghệ tăng cường khả chịu tải cầu cáp dự ứng lực Trên sở phân tích cơng nghệ tăng cường DƯL-N nhằm đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật việc sử dụng biện pháp DƯL-N tăng cường khả chịu tải cầu, từ đưa đề xuất áp dụng cho cơng trình cầu cần nâng cấp sửa chữa Việt Nam mà cụ thể tỉnh khu vực phía nam, nơi cịn tồn nhiều cầu bê tơng dự ứng lực có tải trọng thiết kế nhỏ tải trọng khai thác chuẩn Kết khảo sát thực cho loại dầm đại diện cho kết cấu nhịp cầu phổ biến miền Nam nước ta loại dầm 12,5m, 18,6m 24,7m Với loại cầu có sơ đồ kết cấu giả thiết nhịp, bề rộng mặt cầu xe chạy 7,05m, đường người khác mức hai bên rộng 2x1,0m, mặt cắt ngang có dầm chữ T với khoảng cách tim dầm 0,96m dạng thiết kế định hình thường sử dụng miền Nam Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 104 3.4.2.1 Về mặt chịu lực Các nghiên cứu sau tăng cường DƯL-N nội lực gây dầm giảm đáng kể (ở ta quan niệm xem DƯL ngoại lực, có tác dụng chống lại, hạn chế ảnh hưởng bất lợi tải trọng khai thác) Ta có bảng tổng hợp Momen mặt cắt nhịp tương ứng với loại độ nhịp sơ đồ tăng cường DƯL-N sau: Loại dầm Mô men sau tăng cường DƯL-N(T.m) Khả chịu Đơn giản Liên tục tải dầm Dầm 12,5m 61,2 50,9 73,2 Dầm 18,6m 100,9 90,87 116,3 Dầm 24,7m 201,14 184,9 226,7 So với khả chịu tải dầm mơmen mặt cắt nhịp dầm nhỏ lượng là: Loại dầm Mô men sau tăng cường DƯL-N(%) Khả chịu tải dầm(%) Đơn giản Liên tục Dầm 12,5m 16,39 30,46 100 Dầm 18,6m 13,24 21,87 100 Dầm 24,7m 11,27 18.44 100 Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 105 Biểu đồ hiệu mômen mặt cắt dầm sau tăng cường DƯL-N phương án đơn giản liên tục hoá 35.00 30.46 30.00 (%) 25.00 20.00 21.87 18.44 16.43 15.00 13.24 Dầm đơn giản 11.27 10.00 Dầm liên tục 5.00 0.00 12.5 18.6 24.7 (m) Như qua hai phương án tăng cường ta thấy mô men nhịp phương án liên tục hoá giảm nhiều so với khả chịu tải loại dầm Về phương diện chịu lực ta nên sử dụng phương án tăng cường liên tục hóa làm giảm nội lực dầm 3.4.2.2 Độ võng Phương pháp dự ứng lực ngồi khơng tạo trạng thái phân bố lại nội lực mà cịn có tác dụng phân bố lại biến dạng hợp lý kết cấu vật liệu sử dụng mát nhiều tính chất khơi phục biến dạng đàn hồi, khả chịu lực kết cấu nâng lên cách có hiệu Các kết nghiên cứu thực tế dầm sau tăng cường DƯL-N độ võng khai thác mặt cắt nhịp giảm đáng kể chí thiết kế để dự trự độ vồng nhằm mục tiêu đảm bảo hiệu làm việc lâu dài cho kết cấu Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 106 Biểu đồ độ võng DƯL-N sinh 0.00 cm -0.50 -1.00 -0.83 Độ võng -1.50 -1.45 -2.00 -2.50 Độ võng -1.96 1200 1800 2410 -0.83 -1.96 -1.45 - Giá trị âm thể dầm võng lên (vồng) căng DƯL-N Biểu đồ độ võng hoạt tải 0.80 0.63 0.63 cm 0.60 0.40 Độ võng 0.25 0.20 0.00 Độ võng 1200 1800 2410 0.25 0.63 0.63 cm - Giá trị dương dầm võng xuống Từ hai biểu đồ độ võng cho thấy: Độ vồng DƯL-N sinh lớn độ võng hoạt tải tác dụng nhịp gây Để đánh giá hiệu áp dụng công nghệ DƯL-N triển khai áp dụng để sửa chữa, tăng cường cần tập trung vào mục tiêu phương diện chịu lực độ võng khai thác, sở hài hòa tiêu kinh tế khảo sát đánh giá trạng kết cấu Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 107 3.5 Đề xuất phương án phù hợp với điều kiện thực tế cầu Việt Nam Từ phân tích đánh giá tiêu kỹ thuật kết hợp với điều kiện thực tế cơng trình cầu khu vực miền Nam cho thấy với phương án tăng cường kết cấu cầu theo dạng tổng thể giảm kinh phí so với phương án tăng cường cục với phương án tăng cường tổng thể việc thi cơng khó khăn nhiều so với phương án cục bộ, đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao phải thực bơm lấp khe nối nhịp vữa polyme trước căng kéo cáp DƯL phải bố trí hệ thống theo dõi ứng suất biến dạng q trình thi cơng Một thực tế cho thấy đồng Sông Cữu Long địa chất yếu, đất bùn nhiều tăng cường DƯL-N dạng liên tục dẫn đến việc trụ bị lún nảy sinh nhiều vấn đề phức tạp cho cầu Điều nhận thấy cầu Sài Gịn, Tháng 12 năm 2009, Khu Quản lý giao thơng đô thị số giao cho Công ty Freyssinet khảo sát đánh giá thực trạng làm việc cầu Sài Gòn, theo kết khảo sát đánh giá trụ P2 phía quận Bình Thạnh xảy tượng lún, dẫn đến kết cấu trụ P2 có vết nứt lớn phía thượng lưu, kèm theo số gối bị ảnh hưởng xấu tượng lún Đồng thời thay đổi nhiệt độ bất thường dẫn đến nội lực cầu thay đổi khó kiểm sốt Ngồi ra, tiêu đánh giá xem xét phương án tăng cường két cấu cầu sử dụng yếu tố đảm bảo thi cơng điều kiện khai thác bình thường, hạn chế tối đa thời gian lưu thông xe cộ Xét phương diện phương án tăng cường cục hiệu Nếu điều kiện khai thác đòi hỏi xe chạy êm thuận hệ thống khe co giãn bị hư hỏng nặng phương án đề xuất kiến nghị nên chọn tăng cường Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 108 cục có xét đến liên tục nhiệt, không kiến nghị phương án tăng cường cục nhịp cầu túy Do phương án tăng cường hợp lý cho hệ thống cầu thuộc khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long ta nên chọn phương án tăng cường cục bộ, khơng phát huy hết ưu điểm kinh tế mặt kỹ thuật thi công cầu theo sơ đồ đơn giản hiệu đảm bảo tính chất chịu lực cầu sau tăng cường, tránh ảnh hưởng nhiệt độ lún không địa chất gây ra, thời gian thi công nhanh, không làm gián đoạn giao thơng q trình thi cơng Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A) Kết luận Đất nước ta thời kỳ hội nhập kinh tế với giới, để giữ nguyên tốc độ tăng trưởng kinh tế địi hỏi kinh tế phải có bước chuyển lớn bên cạnh sở hạ tầng để phục vụ cần có chuyển biến, hệ thống đường giao thơng địi hỏi ngày cấp bách để kịp đáp ứng cho nhu cầu vận tải với mật độ ngày tăng, tải trọng ngày lớn Theo số liệu Tổng cục đường Việt Nam cho thấy để thay cầu cũ sử dụng Miền Nam nước ta nơi có nhiều sơng ngịi nhà nước cần phải đầu tư chi phí lớn Tuy nhiên qua khảo sát cho thấy cầu cịn sử dụng tốt khơng đáp ứng điều kiện khai thác Trước thực trạng đó, để đảm bảo sở hạ tầng cho phát triển kinh tế điều kiên đất nước cịn nghèo, bên cạnh phát triển giao thơng xây dựng đường cao tốc, cầu đại…thì việc nâng cấp cải tạo cơng trình để để phù hợp với điều kiện khai thác điều cấp bách cần thiết, địi hỏi phải có cơng nghệ hữu hiệu sửa chữa cơng trình tồn Giải pháp DƯL-N số công nghệ vừa qua luận văn phân tích cho thấy giải pháp không tiết kiệm kỹ thuật kinh tế mà cịn đơn giản cơng nghệ thi cơng thi cơng điều kiện thơng xe bình thường So với kết cấu bê tông dự ứng lực truyền thống (dự ứng lực trong), kết cấu bê tông dự ứng lực ngồi có nhiều ưu điểm bật khả kiểm soát trạng thái thay cáp dự ứng lực trường hợp cần thiết, cho phép sử dụng trắc dọc cáp đơn giản bị ảnh hưởng ma sát so với dự ứng lực trong, mức biến thiên ứng suất trình chịu lực thấp, v.v Để áp dụng Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 110 bê tông cường độ cao, kết cấu dự ứng lực giải pháp kết cấu hợp lý Việc ứng dụng công nghệ dự ứng lực cần quan tâm xem xét kết hợp với công nghệ sửa chữa phát huy hết tính chất tăng cường kết cấu Trong luận văn, thông qua việc khảo sát ảnh hưởng vết nứt cắt đến khả tăng cường sức kháng cắt công nghệ dự ứng lực ngồi vết nứt khơng xử lý sửa chữa hợp lý hiệu tăng cường mang lại không cao, số trường hợp gây bất lợi cho kết cấu Tiêm vữa epoxy giải pháp hữu hiệu để sửa chữa vết nứt Luận văn đưa số đánh giá hiệu mặt kinh tế kỹ thuật áp dụng DƯL-N sau: *) Xét phương diện kỹ thuật: + Phương pháp DƯL-N không áp dụng để khôi phục lại khả làm việc ban đầu kết cấu mà cịn tăng cường khả chịu lực cho kết cấu cầu + Phương pháp DƯL-N dùng để liên tục hoá nhịp để kết cấu làm việc theo sơ đồ liên tục, tức làm thay đổi sơ đồ làm việc kết cấu + Công nghệ thi công đơn giản, thời gian thi cơng nhanh + Dự ứng lực ngồi giải pháp công nghệ thiết thực cho việc tăng cường sức kháng cắt Vết nứt cắt hữu cần tiến hành sửa chữa trước thực công tác tăng cường dự ứng lực để tăng cường sức kháng cắt cho dầm bê tông cốt thép + Việc tăng cường sức kháng cắt cấu kiện bê tông dự ứng lực khác so với việc tăng cường sức kháng uốn Các nghiên cứu tăng cường sức kháng uốn vết nứt uốn khép lại ứng dụng tăng cường dự ứng lực ngoài, vết nứt uốn dường không ảnh hưởng đến tăng cường sức chịu tải Trong đó, nghiên cứu khảo sát Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 111 thí nghiệm tăng cường sức kháng cắt cho thấy, vết nứt uốn dường thẳng đứng, vết nứt cắt thường nghiêng góc 30o đến 45o so với phương nằm ngang Do vậy, ứng dụng dự ứng lực ngồi theo phương ngang dường khơng khép vết nứt cắt Nó làm giảm đáng kể sức chịu tải cấu kiện Trong vài trường hợp gây hiệu ứng bất lợi cho sức kháng cắt + Như kết khảo sát thí nghiệm mơ tăng cường sức kháng cắt cấu kiện bê tơng cốt thép dự ứng lực ngồi, việc sửa chữa hợp lý vết nứt làm giảm ảnh hưởng vết nứt đến làm việc cấu kiện, tăng cường sức chịu tải cấu kiện lên đến 60% *) Xét theo phương diện kinh tế: Việc áp dụng công nghệ DƯL-N nhằm tăng cường khả chịu tải cầu với việc xây lại cầu giá thành để thi công lại giảm 40-50% so với giá xây dựng cầu Đồng thời với giá thành thời gian thi công nhanh đảm bảo xe cộ lưu thơng bình thường, tránh việc phải xây dựng cơng trình phụ tạm phục vụ đảm bảo giao thơng lại bình thường…Đó lý để đưa phương pháp DƯL-N vào áp dụng rộng rãi công tác sửa chữa tăng cường cầu B) Kiến Nghị Từ kết đề tài nghiên cứu trên, luận văn xin đưa số kiến nghị sau: + Chuẩn hóa, hồn thiện tiêu chuẩn, qui trình, qui phạm thiết kế, thi cơng nghiệm thu áp dụng cho phương pháp DƯL-N, đảm bảo tính pháp lý để ứng dụng vào thực tế rõ ràng + Cần thành lập số quan trung tâm thu thập số liệu sở cơng trình cầu mạng lưới đường tồn quốc, để có kết Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 112 xử lý thống kê, nguồn liệu đáng tin cậy tiến hành khảo sát trạng, đánh giá lực có cầu + Một số vấn đề cần sâu nghiên cứu thêm tính tốn để tránh gây cộng hưởng cáp ngồi Tính tốn hợp lý cấu tạo neo, ụ chuyển hướng + Việc tính tốn kết cấu bê tơng dự ứng lực ngồi địi hỏi phải có mơ hình thích hợp tương thích biến dạng cốt thép bê tơng khơng trì mặt cắt kết cấu bê tơng dự ứng lực có dính bám thông thường Đối với kết cấu đơn giản, việc tính tốn nội lực hay ứng suất cốt dự ứng lực ngồi thực thơng qua biến dạng trung bình bê tơng cao độ cốt dự ứng lực Tuy nhiên, kết cấu phức tạp, có nhiều n chuyển hướng, tính phi tuyến hình học có ảnh hưởng đến nội lực cáp đó, việc tính tốn nên thực mơ hình phần tử hữu hạn thích hợp, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để khảo sát ứng xử dạng kết cấu bê tơng dự ứng lực ngồi khác để giảm bớt thí nghiệm thực tế + Các khảo sát phương pháp số, sử dụng chương trình phân tích tính tốn phương pháp phần tử hữu hạn cần thực để nghiên cứu tác động góc nghiêng, chiều rộng vết nứt đến khả tăng cường cấu kiện bê tông cốt thép dự ứng lực + Xem xét áp dụng cho các cầu giao thông nông thôn ứng dụng gia cường cho cầu dầm thép, dàn thép Trong luận văn này, tác giả trình bày tổng kết lại nghiên cứu, kết tính tốn giải pháp thi cơng dự ứng lực ngồi, khảo sát đánh giá số thí nghiệm mơ điển hình kết cấu dự ứng lực ngồi, nhằm sử dụng tham khảo cho công tác nghiên cứu ứng dụng thực tế sửa chữa gia cường kết cấu cầu thời gian tới Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 113 Tuy nhiên, phạm vi nghiên cứu có hạn luận văn, cịn điểm cần nghiên cứu kỹ hơn, tham gia phản biện chuyên gia để hoàn thiện giải pháp giúp cho nâng cao công nghệ tính tốn sửa chữa cầu yếu Luận văn tránh khỏi sai sót, mong đóng góp quý thầy cô đồng nghiệp Một lần tác giả xin trân trọng cảm ơn tham gia góp ý giúp đỡ quý báu quý thầy cô đồng nghiệp Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 114 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO A- Tiếng Việt [1] Bộ Giao Thông Vận Tải (2005), "Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272 – 05." [2] Phân Viện KHCN GTVT phía Nam (2001), “Phương án chuyển giao cơng nghệ cơng trình: Sửa chữa, nâng cấp mở rộng cầu Sài Gịn cơng nghệ dự ứng lực (DƯL-N).” [3] Trần Đức Nhiệm (2004), “Tài liệu bồi dưỡng chuyên môn: sửa chữa tăng cường cầu” [4] Ngơ Đăng Quang (tháng 11 năm 2008), “Tính tốn ứng xử chịu uốn kết cấu bê tông dự ứng lực phương pháp phần tử hữu hạn”, Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, số 24 [5] Nguyễn Viết Trung, Hồng Hà (2003), “Cầu bê tơng cốt thép nhịp giản đơn”, Nhà xuất Giao thông vận tải [6] Nguyễn Viết Trung, Hoàng Hà, Đào Duy Lâm (2004), “Các ví dụ tính tốn Cầu bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-01”, Nhà xuất Xây dựng A- Tiếng Anh [7] Building code requirements for structural concrete and commentary (ACI 318M-05) [8] MIDAS IT FEA - Analysis and Algorithm, 2012 [9] Aravinthan “Is external post-tensioning an effective solution for shear strengthening of bridge element?”, University of Southern Queensland (USQ)-Australia [10] Mr Shawn Wayne Davis (2005), “investigation of the flexural strengthening of concrete beam using external prestressing”, University of Southern Queensland (USQ)-Australia Học viên: Phan Văn Tiệp - Lớp Cao học cầu hầm K20-1
Ngày đăng: 31/05/2023, 10:24
Xem thêm: