BÁO cáo kết QUẢ KIỂM ĐỊNH cầu hòa lạc

- Nhịp N2 trên dầm chủ đoạn từ ¼ chiều dài nhịp đến ¾ chiều dài nhịp cónhiều vết nứt thẳng đứng, vết nứt dài nhất kéo dài từ đáy dầm lên gần hếtchiều cao sườn dầm, độ mở rộng vết nứt lớn

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TX SƠN TÂY - THÀNH PHỐ HÀ NỘI

I CĂN CỨ LẬP BÁO CÁO KẾT QUẢ KIỂM ĐỊNH:

- Căn cứ Quyết định số 234/QĐ-SGTVT ngày 19 tháng 03 năm 2012 của SởGiao thông vận tải về việc phê duyệt danh mục phân bổ kinh phí kiểm định cầunăm 2012

- Căn cứ Quyết định số 536/QĐ-SGTVT ngày 28 tháng 05 năm 2012 của SởGiao thông vận tải về việc duyệt kế hoạch đấu thầu gói thầu: T vấn kiểm địnhcầu của 11 công trình kiểm định năm 2012 trên địa bàn thành phố Hà Nội

- Căn cứ Quyết định số: 269/QĐ-SGTVT ngày 12 tháng 06 năm 2012 của SởGiao thông vận tải về việc phê duyệt kết quả trúng chỉ định thầu các gói thầu:

T vấn kiểm định cầu của 11 công trình kiểm định cầu năm 2012 trên địa bànthành phố Hà Nội

- Căn cứ hợp biên bản Thơng thảo hợp đồng số 139/2012/TTHĐ-KĐC ngày

28 tháng 05 năm 2012 giữa Ban quản lý dự án duy tu hạ tầng giao thông vớiCông ty TNHH Giao thông vận tải về việc kiểm định các cầu: cầu Đồng Mô(Quốc lộ 21); cầu Hòa Lạc (Quốc lộ 21); cầu Trì (Phố Vân Gia); cầu Đôi(huyện Từ Liêm)

- Căn cứ hợp đông kinh tế số 182/2012/HĐKT ngày 12 tháng 06 năm 2012giữa Ban quản lý dự án duy tu hạ tầng giao thông với Công ty TNHH Giaothông vận tải về việc kiểm định các cầu: cầu Đồng Mô (Quốc lộ 21); cầu HòaLạc (Quốc lộ 21); cầu Trì (Phố Vân Gia); cầu Đôi (huyện Từ Liêm).

- Các quy trình, quy phạm hiện hành và đã áp dụng

+ Quy trình thử nghiệm cầu 22TCN - 170 - 87

+ Quy trình kiểm định cầu trên đờng ôtô 22TCN - 243 - 98

+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN - 272 – 05 (Quy trình tham khảo)

+ Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN-19-79

II GIỚI THIỆU CHUNG:

− Cầu Hũa Lạc nằm ở Km 12+300, Quốc lộ 21A, đoạn từ thị xó Sơn Tõy điHũa Lạc, thuộc địa phận thị xó Sơn Tõy, thành phố Hà Nội, trong phạm viquản lý của cụng ty Quản lý và Sửa chữa Đường bộ Hà Nội

− Cầu do CuBa thiết kế và thi cụng, khởi cụng năm 1975, hoàn thành và đưavào khai thỏc năm 1976, gồm 3 nhịp giản đơn BTCT thường, bố trớ theo sơ

đồ 10m +20m +10m, chiều dài toàn cầu 45m

− Bề rộng mặt đường xe chạy 7,50m, hai lề người đi cựng mức, mỗi bờn kể

cả phạm vi lan can rộng 2,25m, bề rộng toàn cầu 7,50m + 2,25m x 2 =12m

− Mỗi nhịp cú 11 dầm chủ mặt cắt chữ nhật, khoảng cỏch tim cỏc dầm1,15m Nhịp 10m dầm chủ cú chiều cao 55cm, rộng 40cm Nhịp 20m dầmchủ cú chiều cao 85cm, rộng 40cm

− Mố gồm xà mũ BTCT trờn múng cọc, mỏi dốc trước mố xõy đỏ

− Trụ cú xà mũ BTCT mặt cắt 80x60 (cm) Thõn trụ gồm 4 cột vuụng 60x60(cm) đặt cỏch nhau 3m Phần trờn chưa bọc bờtụng cao 50cm, phần dướicao 125cm đó bọc bờtụng, đường kớnh ngoài của phần BT bọc 1,50cm

− Cầu đang khai thỏc với biển tải trọng 20T

III HIỆN TRẠNG CẦU:

3.1 Kết cấu nhịp

- Nhịp N2 trên dầm chủ đoạn từ ¼ chiều dài nhịp đến ¾ chiều dài nhịp cónhiều vết nứt thẳng đứng, vết nứt dài nhất kéo dài từ đáy dầm lên gần hếtchiều cao sườn dầm, độ mở rộng vết nứt lớn nhất đến 0.15mm, khoảng cáchgiữa các vết nứt từ 20cm đến 80cm

- Trên các dầm chủ đoạn từ gối đến ¼ chiều dài nhịp rải rác có vết nứtxiên với góc nghiêng so với đường nằm ngang từ 60 đến 80 độ Vết nứt dàinhất kéo dài từ đáy dầm đến gần hết chiều cao dầm, độ mở rộng vết nứt nhỏhơn 0.05mm, nhiều vết nứt phải dùng kính lúp mới phát hiện được

- Đáy dầm chủ tải vị trí ngay trên gối có một số vết nứt, chiều dài lớn nhất40cm, độ mở rộng vết nứt nhỏ hơn 0,1mm

- Đầu dầm chủ nhiều chỗ sứt, vỡ bê tông,vết vỡ chưa lớn và chưa để lộ cốtthép chủ

- Bê tông bản mặt cầu bị nứt vỡ nhiều vị trí trên khắp chiều dài cầu, cácvết vỡ làm hở cốt thép gây gỉ, tại các vị trí trên đỉnh mố trụ gần khe co giãnbản bê tông mặt cầu bị thủng hoàn toàn hiện nay đơn vị quản lý cầu đangphải dùng tấm thép đậy lên trên để các phương tiện giao thông có thể di quađược

- Mặt đường trên cầu bị hư hỏng nặng, mặt cầu bị dồn nhựa không êmthuận, nhiều vết nứt dọc kéo dài hết toàn bộ chiều dài nhịp với độ mở rộngvết nứt 10mm đến 15mm

- Tất các khe co dãn đều hư hỏng, nứt vỡ bê tông nhựa, lồi lõm Các khe

co giãn bị hư hỏng toàn bộ hiện nay đơn vị quản lý dùng bê tông nhựa lấplên trên để các phương tiện giao thông có thể đi qua được Do có vết nứt vàphải sửa chữa nhiều lần nên hiện tại trên đỉnh xà mũ đất cát phủ kín gối cầu,khi mưa nước chảy trên đỉnh xà mũ mố trụ

- Lan can bê tông cốt thép, đáy thanh ngang có vết nứt do chiều dầy lớp

bê tông bảo vệ không đủ, nước và hơi ẩm thấm vào làm gỉ cốt thép, cốt thépchương nở thể tích đẩy nứt lớp bê tông bên ngoài

3.2 Đường đầu cầu

- Đường đầu cầu trước đuôi mố M0 và sau đuôi mố M3 bình thường,taluy không bị xói lở

- Cả hai phía đều có đủ biển tên cầu, biển hạn chế tải trọng 20T

- Các cột trụ T1 và T2 đã được bọc thêm một lớp bê tông để chống ănmòn phần thân cột nằm trong nước, một vài trụ lớp bê tông bọc đã bị vỡ

- Mái dốc trước mố và phần tư nón lát gạch bê tông, mạch được đắp caobằng vữa xi măng cát, một số đã bị hư hỏng nứt vỡ

- Chưa có dấu hiệu xói lở gây nguy hiểm cho mố, trụ xói lở nhẹ, chưa ảnhhưởng đến an toàn của trụ

3.4 Tình hình khai thác và môi trường.

- Cầu nằm trên đường 21 lưu lượng xe kể cả ô tô và xe máy qua cầu khálớn trong đó có nhiều xe nặng 3 và 4 trục chở vật liệu xây dựng chắc chắn

có tải trọng lớn hơn nhiều so với tải trọng hạn chế theo biển cắm ở đầu cầu20T

- Môi trường xung quanh cầu ô nhiễm nặng, nước dưới cầu ô nhiễm nhẹ

- Các công trình xây dựng hai bên cầu không ảnh hưởng đến tầm nhìn khi

ra vào cầu Thượng và hạ lưu cầu không có công trình xây dựng ảnh hưởngđến thoát nước dưới cầu

- Trên dầm chủ xuất hiện rất nhiều vết nứt theo phương thẳng đứng trênsuốt chiều dài nhịp

- Khe co giãn bị hư hỏng rất nặng Nước chảy qua khe co giãn làm đất đáđọng trên đỉnh xà mũ mố trụ và ướt gối cầu

- Đường hai bên mố cầu ô nhiễm nặng do rác thải đổ xuống Nước dướicầu ô nhiễm

- Hiện nay hai đầu cầu có biển hạn chế tải trọng 20T

IV BỐ TRÍ ĐIỂM ĐO:

4.1 Đo ứng suất dầm chủ: ( hình 1)

− Đo ứng suất dầm chủ tại mặt cắt giữa hai nhịp N2 và N3

− Trên mỗi dầm chủ bố trí 2 điểm đo: 1 điểm đo ở đáy dầm, 1 điểm đo ởsườn dầm cách đáy bản 5 đến 6cm Ký hiệu dầm từ thượng lưu đến hạ lưulần lượt là 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 Điểm đo trên dầm i có tên là Ti1

cho điểm đo ở đáy dầm, Ti2 cho điểm đo ở sườn dầm

− Mỗi nhịp có 11 x 2 = 22 điểm đo

Toàn cầu có 22 x 2 = 44 điểm đo ứng suất dầm chủ

T51

T52 T61

T62 T71

T72 T81

T82 T91

T92 T101

T102 T111

T122 T11

T12

T21

T32 T31

T32 T41 T42

Hình 1: Bố trí điểm đo ứng suất dầm chủ

4.2 Đo độ võng dầm chủ: ( hình 2)

− Đo độ võng dầm chủ tại mặt cắt giữa hai nhịp N2 và N3

− Trên mỗi dầm bố trí 1 điểm đo, ký hiệu điểm đo ( của một mặt cắt) từ dầmthượng lưu đến dầm hạ lưu lần lượt là V1, V2, V11

− Mỗi mặt cắt có 11 điểm đo

Toàn cầu có 11 x 2 = 22 điểm đo độ võng dầm chủ

V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V1 V2 V3 V4

Hình 2: Bố trí điểm đo độ võng dầm chủ

4.3 Đo dao động kết cấu nhịp: ( hình 3)

− Đo dao động kết cấu nhịp ở cả ba nhịp N1, N2 và N3

− Trên kết cấu nhịp bố trí 3 điểm đo dao động theo 3 phương:

+ Thẳng đứng (Đ1);

+ Nằm ngang dọc cầu (Đ2);

+ Nằm ngang ngang cầu (Đ3)

Toàn cầu có 3 x 3 = 9 điểm đo dao động kết cấu nhịp

Ð1

Ð2

Ð3

Hình 3: Bố trí điểm đo dao động kết cấu nhịp

4.4 Đo dao động và chuyển vị mố: ( hình 4)

− Đo dao động và chuyển vị 2 mố M0 (mố phía Sơn Tây) và M3 (mố phíaXuân Mai)

− Trên đỉnh mố bố trí 3 điểm đo dao động và chuyển vị theo 3 phương:

A3

2

A

Hình 4: Bố trí điểm đo dao động và chuyển vị mố

4.5 Đo dao động và chuyển vị trụ: ( hình 5)

− Đo dao động và chuyển vị 2 trụ T1 và T2

− Trên đỉnh xà mũ mỗi trụ bố trí 3 điểm đo dao động và chuyển vị theo 3phương:

+ Thẳng đứng (P1);

+ Nằm ngang dọc cầu (P2);

+ Nằm ngang ngang cầu (P3)

− Toàn cầu có 3 x 2 = 6 điểm đo dao động và chuyển vị trụ

P1

Hình 5: Bố trí điểm đo dao động và chuyển vị trụ

V TẢI TRỌNG VÀ CÁC SƠ ĐỒ TẢI TRỌNG:

5.1 Tải trọng thử:

Tải trọng thử gồm 2 xe 3 trục có:

+ Xe thứ nhất:

− Biển đăng ký 29C 125-11

− Khoảng cách từ trục trước đến trục giữa 3,85m

− Khoảng cách từ trục giữa đến trục sau 1,35m

− Khoảng cách từ tim 2 bánh xe theo chiều ngang 1,85m

− Tải trọng tổng cộng 24,40 tấn

+ Xe thứ hai:

− Biển đăng ký 30U - 3890

− Khoảng cách từ trục trước đến trục giữa 3,65m

− Khoảng cách từ trục giữa đến trục sau 1,35m

− Khoảng cách từ tim 2 bánh xe theo chiều ngang 1,85m

− Tải trọng tổng cộng 24,80 tấn

5.2 Các sơ đồ tải trọng:

5.2.1 Sơ đồ tải trọng I (hình 6):

− Sơ đồ tải trọng I để đo ứng suất và độ võng dầm chủ ở mặt cắt giữa nhịp

− Theo chiều dọc cầu do cầu xiên nên xếp xe sao cho điểm giữa của trụcgiữa mỗi xe rơi vào mặt cắt giữa nhịp

− Theo chiều ngang cầu xếp xe theo 2 phương án:

+ Xếp xe đúng tâm ( sơ đồ tải trọng Ia);

+ Xếp xe lệch tâm (sơ đồ tải trọng Ib)

L

1.2

3.2 a)

b- Theo phương ngang cầu xếp xe đúng tâm;

c- Theo phương ngang cầu xếp xe lệch tâm;

5.2.2 Sơ đồ tải trọng II:

− Sơ đồ tải trọng II để đo dao động kết cấu nhịp, dao động và chuyển vị mố,trụ

− Cho từng xe chạy qua cầu với vận tốc 30 đến 40 km/h, xe chỉ dừng lại khikhông còn ảnh hưởng đến đại lượng đo

− Có thể đo với xe nặng ngẫu nhiên chạy qua cầu

VI KẾT QUẢ ĐO:

6.1 Kết quả đo ứng suất dầm chủ:

Đo ứng suất dầm chủ ở mặt cắt giữa hai nhịp N2 và N3 Trên mỗi dầm chủ

bố trí 2 điểm đo trong đó điểm đo tại đáy dầm đều gắn vào vết nứt để đo độ

mở rộng vết nứt Khi chưa có hoạt tải độ mở rộng vết nứt lớn nhất đo được tạimặt cắt giữa nhịp N2 là 0,12mm, ở mặt cắt giữa nhịp N3 là 0,10mm Dầm 5 và

6 của nhịp N3 trông thấy vết nứt kéo dài đến cách đáy bản 1-2cm nên cácđiểm đo T52 và T62 cũng gắn vào vị trí vết nứt để đo độ mở rộng vết nứt

Các điểm đo không có vết nứt để tính ra ứng suất theo biến dạng đo được,lấy môđun đàn hồi của bêtông dầm : Eb=3,5x 105 daN/cm2(3,5x104MPa), xấp

xỉ bằng 3,5 x 105 kG/cm2

Kết quả đo được trong bảng 1 và 2

Khi chưa có hoạt tải độ mở rộng vết nứt lớn nhất là 0,12mm, từ đó có

độ mở rộng vết nứt tổng cộng ( do cả tĩnh tải và hoạt tải thử sinh ra) lớnnhất là 0,12 + 0,036 = 0,156mm, nhỏ hơn độ mở rộng vết nứt cho phép[a] = 0,20mm

− Ứng suất đo được ở sườn dầm (cách đáy bản 5-6cm) là ứng suất nén, trụctrung hòa của mặt cắt giữa nhịp nằm trong phạm vi sườn dầm

b Mặt cắt giữa nhịp N3

− Độ mở rộng vết nứt lớn nhất đo được ở đáy dầm chủ :

+ Sơ đồ tải trọng Ia : 28,083.10-3mm ≈ 0,028mm;

+ Sơ đồ tải trọng Ib : 37,583.10-3mm ≈ 0,038mm

Khi chưa có hoạt tải độ mở rộng vết nứt lớn nhất là 0,10mm, từ đó có

độ mở rộng vết nứt tổng cộng ( do cả tĩnh tải và hoạt tải thử sinh ra) lớnnhất là 0,10 + 0,038 = 0,138mm, nhỏ hơn độ mở rộng vết nứt cho phép[a] = 0,20mm

− Tại dầm 5 và dầm 6 vết nứt kéo dài đến tận đáy bản, tuy nhiên độ mở rộngvết nứt đo được ( điểm đo T52 và T62 )ở vị trí cách đáy dầm 5-6cm là rất nhỏ

c Mặt cắt giữa cả hai nhịp

+ Ở mặt cắt giữa cả 2 nhịp N2 và N3 tại các điểm đo khi hoạt tải thử rakhỏi nhịp số đọc không tải lại trở về xấp xỉ số đọc ban đầu Vết nứt dohoạt tải sinh ra khép lại khi không còn hoạt tải nữa

− Từ kết quả đo ứng suất và vết nứt nhận thấy dầm chủ ở cả hai nhịp N2 vàN3 làm việc được dưới tác dụng của tải trọng thử

6.2 Kết quả đo độ võng dầm chủ:

Đo độ võng dầm chủ tại mặt cắt giữa hai nhịp N2 và N3 với mỗi dàm chủ 1điểm đo Trên 1 mặt cắt ký hiệu các điểm đo từ dầm thượng lưu đến dầm hạlưu lần lượt là V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11, Kết quả đo chotrong bảng 5

Dụng cụ đo độ võng là indicateur có giá trị một vạch trên thang chia lớn(ứng với kim dài) là 0,01mm, một vạch trên thang chia nhỏ (ứng với kimngắn) là 1mm.

− Căn cứ vào kết quả đo độ võng tính được hệ số phân bố ngang thực đo chocác dầm ở mặt cắt giữa nhịp N2 và N3 theo từng sơ đồ tải trọng như trongbảng 5 và bảng 6.

Hình 7: Biểu đồ độ võng và phân bố ngang ở mặt cắt giữa nhịp N2

a Biểu đồ độ võng khi xếp tải đúng tâm

b Biểu đồ phân bố ngang khi xếp tải đúng tâm

c Biểu đồ độ võng khi xếp tải lệch tâm

d Biểu đồ phân bố ngang khi xếp tải lệch tâm

0.565 1.880

b)

2.440

3.040 4.217

Hình 8: Biểu đồ độ võng và phân bố ngang ở mặt cắt giữa nhịp N3

a Biểu đồ độ võng khi xếp tải đúng tâm

b Biểu đồ phân bố ngang khi xếp tải đúng tâm

c Biểu đồ độ võng khi xếp tải lệch tâm

d Biểu đồ phân bố ngang khi xếp tải lệch tâm

6.3 Kết quả đo dao động kết cấu nhịp:

Đo dao động kết cấu nhịp ở cả ba nhịp N1, N2 và N3 Biểu đồ dao động chotrong phụ lục Mỗi biểu đồ có 3 đồ thị dao động theo 3 phương: Thẳng đứng(đường màu đỏ - trục z), nằm ngang ngang cầu (đường màu xanh đậm-trục x)

và nằm ngang dọc cầu (đường màu xanh lá cây- trục y) Phân tích các đồ thịdao động có kết quả như trong bảng 7, trong đó có:

− Tần số dao động tự do của kết cấu nhịp f;

− Chu kỳ dao động tự do của kết cấu nhịp T;

Nhận xét kết quả đo dao động của kết cấu nhịp:

− Chu kỳ dao động tự do thẳng đứng của kết cấu nhịp :

− Chu kỳ dao động tự do nằm ngang ngang cầu của kết cấu nhịp:

+ Nhịp N1 : 0,1492s;

+ Nhịp N2 : 0,2234s;

+ Nhịp N3 : 0,1523s;

Các chu kỳ này không trùng hoặc bằng bội số của chu kỳ dao động tự dothẳng đứng cùng nhịp.

Kết cấu nhịp đảm bảo điều kiện dao động, không có khả năng xảy racộng hưởng khi xe qua cầu

6.4 Kết quả đo dao động và chuyển vị mố:

Đo dao động và chuyển vị cả 2 mố M0, M3, biểu đồ dao động cho trong phụlục Phân tích các đồ thị dao động có các thông số dao động của mố như trongbảng 8, trong đó có:

− Tần số dao động tự do của mố f;

− Chu kỳ dao động tự do của mố T;

− Biên độ dao động lớn nhất amax;

− Chuyển vị lớn nhất ∆max;

Bảng 8

KẾT QUẢ ĐO DAO ĐỘNG VÀ CHUYỂN VỊ MỐ

Mố Phương đo dao động vàchuyển vị f (Hz) T (s) a max (mm) ∆ max (mm)

Nhận xét kết quả đo dao động và chuyển vị mố:

− Chu kỳ dao động tự do 2 mố theo ba phương nhỏ hơn 0,35s

− Biên độ dao động lớn nhất của 2 mố theo ba phương nhỏ hơn 0,70mm

− Chuyển vị nằm ngang lớn nhất ở đỉnh:

0 0,1 0,059 0,121mm

6.5 Kết quả đo dao động và chuyển vị trụ:

Đo dao động và chuyển vị cả 2 trụ T1, T2, biểu đồ dao động cho trong phụlục Phân tích các đồ thị dao động có các thông số dao động của trụ như trongbảng 9, trong đó có:

− Tần số dao động tự do của trụ f;

− Chu kỳ dao động tự do của trụ T;

− Biên độ dao động lớn nhất amax;

− Chuyển vị lớn nhất ∆max;

Bảng 9

KẾT QUẢ ĐO DAO ĐỘNG VÀ CHUYỂN VỊ TRỤ

Trụ Phương đo dao động và

chuyển vị f (Hz) T (s) amax (mm) ∆ max (mm)

Nhận xét kết quả đo dao động và chuyển vị trụ:

− Chu kỳ dao động tự do 2 trụ theo ba phương nhỏ hơn 0,35s

− Biên độ dao động lớn nhất của 2 trụ theo ba phương nhỏ hơn 0,70mm

6.6 Kết quả đo cao độ mặt đường xe chạy:

− Đo cao độ mặt đường xe chạy tại 3 vệt :

+ Vệt thượng lưu trên mép đường xe chạy phía thượng lưu;

+ Vệt hạ lưu trên mép đường xe chạy phía hạ lưu;

+ Vệt tim cầu

− Trên mỗi vệt đo cao độ tại các điểm :

+ 1 và 6 cách đuôi mố M0 và M1 về mỗi phía 30m;

+ 2 và 5 cách đuôi mố M0 và M1 về mỗi phía 20m;

+ 3 và 4 cách đuôi mố M0 và M1 về mỗi phía 10m;

+ Đuôi mố M0, M3; mố M0, M3; trụ T1, T2;

+ Giữa các nhịp N1, N2 và N3

− Cao độ các điểm được tính theo cao độ giả định của mốc là +20,000 Kếtquả đo trong bảng 1 Mốc cao độ đặt tại chân lan can thượng lưu mố M3

Bảng 10

KẾT QUẢ ĐO CAO ĐỘ MẶT ĐƯỜNG XE CHẠY

Điểm đo ThượngSố đọc trên mia ( m ) Cao độ ( m )

lưu Tim cầu Hạ lưu Thượng lưu Tim cầu Hạ lưu

Nhận xét kết quả đo cao đọ mặt đường xe chạy:

− Theo chiều dọc cầu từ mố M0 đến mố M3 ở cả 3 vệt cao độ chênh nhaukhông nhiều:

+ Vệt thượng lưu cao độ tại mố Mo : 20,158, tại mố M3 : 20,161;

+ Vệt tim cầu cao độ tại mố Mo : 20,187, tại mố M3 : 20,207;

+ Vệt hạ lưu cao độ tại mố Mo : 20,146, tại mố M3 : 20,161;

Có thể xem như độ dốc dọc của mặt đường trên cầu xấp xỉ bằng không