KHAI THÁC CẦU ĐƯỜNG - PHẦN I KHAI THÁC VÀ KIỂM ĐỊNH CẦU - CHƯƠNG 2 ppsx

CHƯƠNG II CÔNG TÁC KIỂM ĐỊNH VÀ GIA CỐ CẦU I Cơng tác kiểm định cầu: Mục đích cơng tác kiểm định cầu Các cơng trình sau thời gian sử dụng thường có thay đổi định, làm ảnh hưởng đến khả chịu lực cơng trình Những thay đổi nguyên nhân như: môi trường, thời gian khai thác, tác động hoạt tải tĩnh tải nhiều nguyên nhân khác Những thay đổi bao gồm:Thay đổi hình dạng bên ngồi thay đổi chất như: tính chất lý vật liệu, liên kết, dính kết phận kết cấu Công tác kiểm định cầu cần thiết phải xem xét an toàn tồn cơng trình cho hoạt tải vượt cấp tải trọng thiết kế qua tiến hành thiết kế gia cố cải tạo cơng trình - Làm sáng tỏ đặc điểm làm việc thực tế tồn cơng trình nói chung cng phận riêng lẻ cầu - Trong thiết kế cầu thường phải dùng sơ đồ tính tốn đơn giản hố tính chất vật liệu đại diện Do làm việc thực tế kết cấu cầu khác với giả thiết tính tốn - Kết thử tải cầu cịn dùng để nghiên cứu nhằm hồn thiện phương pháp tính tốn phương pháp đánh giá lực chịu tải cầu - Thử tải cầu giúp hiểu rõ ảnh hưởng thay đổi đến làm việc thực tể cầu Nội dung công tác kiểm định cầu - Đo đạc lại thật chi tiết kích thước hình học ohân tố kết cấu phận cơng trình - Khảo sát kỹ lưỡng tình trạng phận cơng trình Đặc biệt lưư ý xác định mức độ hư hỏng, khuyết tật có anhr hưởng tới khả chịu lực Trong trường hợp cần thiết cáo thể lấy mẫu vật liệu để thí nghiệm đặc trưng lý phân tích thành phần hố học - Tính tốn xác định lại khả chịu lực phận cơng trình, phân tố kết cấu tổng thể cơng trình Khả chịu lực phải tương ứng với trạng thực tế (phải xem xét đầy đủ ảnh hưởng tác động môi trường, thời gian nhân tố khác trình khai thác) - Thử tải cơng trình để có số liệu cụ thể số thơng số kỹ thuật, nói lên làm việc thực tế khả chịu tải cơng trình Nội thử tải đo thông số sau: * Tĩnh tải: - Đo độ võng, độ vồng dầm, dàn, vòm - Đo độ lún : mố, trụ, gối - Đo chuyển vị ngang của: mố, trụ, gối - Đo ứng suất lớn mặt cắt cần kiểm tra - Đo biến dạng đàn hồi, biến dạng dư * Hoạt tải: - Đo độ võng, độ vồng dầm, dàn, vòm - Đo độ lún : mố, trụ, gối - Đo chuyển vị ngang của: mố, trụ, gối - Đo ứng suất lớn mặt cắt cần kiểm tra - Đo biến dạng đàn hồi, biến dạng dư - Đo biên độ tầng số giao động tự theo phương thẳng đứng - Đo biên độ tầng số giao động tự theo phương ngang (đặc biệt cầu cong, cầu đường sắt) Các trường hợp cần tiến hành thử tải: - Khi nghiệm thu cầu xây dựng - Khi có nhu cầu phải xác hố kết tính tốn lực chịu tải cầu - Khi kết thúc việc tăng cường sửa chữa cầu cũ Mục đích để đánh giá hiệu việc tăng cường sửa chữa việc vừa tăng cường - Thực thử tải định kỳ trình khai thác cầu nhằm phát hiẹn thay đổi làm việc phận kết cấu cầu - Trong tình đặc biệt nhằm mục đích nghiên cứu để hồn thiện lý thuyết phương pháp tính tốn kết cấu cầu Công tác kiểm định tiến hành chủ yếu trường Vì cơng việc kiểm định phải thực theo kế hoạch đề cương chi tiết sát để hạn chế mức độ phong toả giao thông cầu, đảm bảo an tồn cho người, máy móc thiết bị cơng trình Kết kiểm định phải đưa vào hồ sơ kỹ thuật cơng trình Các vẽ có kích thước thực tế Các vị trí mức độ hư hỏng, khuyết tật thuyết minh báo cáo thí nghiệm mẫu thử tải trọng bao gồm: ứng suất, biến dạng, độ võng, tần số dao động, đặc trưng lý, thành phần hoá học Những nhận xét đánh giá kết luận tình trạng khả chịu tải phân tố kết cấu, phận cơng trình nói riêng tổng thể cơng trình nói chung II Cơng tác gia cố cầu: 2.1 Gia cố cầu thép 2.1.1 Gia cố hệ dầm mặt cầu (cầu thép) Thường tăng cường mặt cầu bị giảm yếu dầm dọc cách: + Đặt thêm ngang liên kết với thép góc cánh + Liên bulơng cường độ cao + Hoặc liên kết đinh tán Trong dầm dọc khơng có cánh trên: + Cần phải bổ sung cánh nhằm cải thiện điều kiện làm việc tà vẹt bêtông mặt cầu + Nếu tỷ lệ chiều thị thép góc cánh với bề dày chúng lớn lần việc đặt thêm thép cánh bắt buộc chí trường hợp kết cấu đủ khả chịu tải trường hợp dễ phát sinh khe nứt biến dạng cục Biên dầm(hay cánh dầm) Vách (sườn dầm) Biên dầm ; Bản thép ngang ) Việc gia cường loại dầm dọc với biên có hai thép góc thị tiến hành theo trình tự sau:(Hình 43a) + Khoan lỗ cánh nằm ngang thép góc + Làm vệ sinh bề mặt đặt thép tăng cường (có lỗ khoan sẵn trùng với lỗ khoan thép góc) + Tán đinh xiết chặt bulông cường độ caotheo thứ tự từ đến đầu dầm clê chuyên dụng có đồng hồ đo lực Trường hợp biên dầm có thép ngang, việc gia cơng phức tạp (Hình43b ) Cách làm: + Tiến hành chặt mũ đinh phía cho đinh giữ nguyên lỗ + Làm bề mặt, đặt thép tăng cường nửa cánh (nằm phía sườn dầm) + Đột bỏ đinh tán cũ với số lượng khoảng 50% tổng số đinh để thay vào bulơng thơ + Tiếp tục thay 50% dinh tán lại + Tiếp tục thay 50% đinh tán cịn lại + Thay theo trình tự bulông cac đinh tán bulông cường độ cao Cơng việc gia cố nửa cánh cịn lại dầm dọc (hoặc dầm ngang) tiến hành tương tự nêu Nếu điều kiện thông xe liên tục mà táp thêm cánh dầm táp thêm thép góc tăng cường đặt phía thép góc cánh, liên kết trực tiếp vào sườn dầm Phương pháp thuận tiện cho thi công, vật liệu bố trí gần trục trung hồ nên hiệu thấp Phương pháp hiệu để gia cố dầm dọc có chiều cao thấp tạo ứng suất trước mức biên (đáy dầm) Nói chung tăng cường dầm phải tăng cường liên kết: dầm dọc với dầm ngang dầm ngang với dàn chủ Giải pháp: + Thay đinh tán thép góc liên kết đinh tán có đường kính lớn bulơng cường độ cao + Tìm cách tăng cường số lượng đinh tán bulơng liên kết + Tìm cách đặt thêm nối phụ cánh thép góc, làm tăng số mặt tiếp xúc liên kết (số mặt cắt)- Hình 44a + Giữa sườn dầm phải đặt đệm Khi không muốn làm đệm hàn vào nhánh sắt góc (Hình 44b) + Hàn thêm nối vào cánh thép góc liên kết (lưu ý hàn khơng để đường hàn ăn vào sườn dầm) + Khoan lỗ bắt liên kết bulông cường độ cao Phương pháp gia cố có độ tin cậy thấp khu vực đường hàn dễ phát sinh nhiều vết nứt (Hình 44b) Hình 44: (a)Gia cố liên kết dầm dọc với dầm ngang thép phủ; (b) Hoặc thép nối hàn Bản nối Bản đệm Đường hàn Ký hiệu: + Đinh tán cũ; Đinh tán bulông cường độ cao Các đinh tán bulông cường độ cao mới, lỗ cũ Để tăng cường liên kết dầm dọc với dầm ngang cầu cũ khơng có táp “con cá” tiến hành sau: + Khoét hai lỗ hai phía với đường kính đủ cần thiết để luồn qua thép chịu hàn, kích thước theo tính tốn + Ở hai đầu dùng đường hàn liên kết vào thép, thép liên kết với cánh dầm dọc bulơng cường độ cao Hình 45:Gia cố liên kết dầm dọc với dầm ngang Bản cá Bản đậy Đường hàn Trong trường hợp chiều cao dầm dọc nhỏ nhiều so với chiều cao dầm ngang cần phải:( tạo nên ứng lực lớn tác dụng vào bụng dầm ngang) + Gia cường thép thép góc nằm ngang + Hoặc dùng căng để gia tăng cách đáng kể khả chịu tải dầm ngang + Trong trường hợp việc tạo dự ứng lực làm tăng hiệu công tác gia cố 2.1.2 Gia cố kết cấu nhịp dầm đặc Khi có u cầu gia tăng khơng lớn khả chịu tải của nhịp dầm đặc, áp dụng biện pháp gia cố dầm dọc (táp thêm thép thép góc vào biên dầm) Trong q trình gia cố phải dùng biện pháp điều chỉnh nội lực như: + Dỡ bớt tải trọng lượng thân kết cấu nhịp + Tạo trạng thái nội lực ngược với nội lực tải trọng khai thác cách dùng căng trước dùng trụ tạm… Trong trường hợp cần thiết để tăng khả chịu tải kết cấu nhịp, người ta tạo hệ căng đơn giản ứng suất trước Biện pháp đơn giản so với biện pháp khác khơng u cầu phải ngừng xe gia cố (Hình46) Hình 46: Gia cố dầm căng a) Sơ đồ gia cố b) Cấu tạo nút Khi tạo căng dùng loại thép trịn cường độ cao thép hình Đối với dự ứng lực biên dùng bó thép cường độ cao bảo vệ chống rỉ Việc tạo ứng suất trước kích kéo thép hệ tăng (vít ngược chiều)… Đối với dầm có đường xe chạy tăng cách đáng kể khả chịu lực cách liên kết bêtông cốt thép với biên tạo thành kết cấu thép- bêtông liên hợp Đối với cầu đường sắt dùng bêtơng cốt thép có ray đặt trực tiếp, bêtơng cốt thép lắp ghép đổ liền khối Để đảm bảo làm việc bêtơng cốt thép dầm thép cấu tạo neo cứng liên kết bulông cường độ cao.(Hình 47b) Khi dùng liên kết bulơng cường độ cao để tăng lực ma sát cánh dầm bêtơng phải thơng qua trụ đỡ cứng cấu tạo từ cánh dầm Biện pháp giảm thời gian dừng xe lâu (Hình 47c) Việc gia cố kết cấu nhịp chỗ thường nhiều thời gian, để rút ngắn thời gian, người ta thường làm nhịp dự trữ để tạm thời gian thay nhip khác thời gian thời gian gia cố chúng Khi gia cố dầm đặc tổ hợp tán thép, người ta gia cố mối nối cách thay đinh tán bulơng cường độ cao có đường kính lớn Mỗi đợt thay phải đảm bảo số lượng đinh tán thay không 10% tổng số Nếu phương pháp gia cố không đảm bảo khả chịu tải yêu cầu phải thay nối với số lượng đinh nhiều Hình 47: a) Liên kết bêtông cốt thép với dầm neo cứng b) Bulông cường độ cao ; c) Trụ đỡ Neo cứng Vữa ximăng epôxy Bu lông cường độ cao “ Trụ đỡ ” 2.1.3 Gia cố giàn chủ Chủ yếu dùng phương pháp gia tăng mặt cắt thay đổi sơ đồ giàn Khi gia cố thường áp dụng biện pháp như: điều chỉnh nội lực cấu kiện cách: +Thay đổi sơ đồ tính tốn, + Tạo ứng suất trước + Thay đổi vị trí gối đỡ sơ đồ giàn liên tục + Dỡ chất tải gia cố… Khi cần thiết : + Tăng cường khả chịu lực biên + Tăng độ cứng dàn theo phương pháp thẳng đứng + Tạo thêm hệ căng (hoặc biên thứ ba) Việc thay đổi sơ đồ dàn đơn giản thành liên tục dựng thêm trụ đỡ phụ điều kiện định làm tăng đáng kể khả chịu lực dàn Khi nội lực dàn bị thay đổi, cần phải phân bố lại nội lực cho hợp lý người ta tạo dự ứng lực cách: + Làm căng biên thứ + Điều chỉnh biến dạng gối (Hình48c,d) a) c) b) d) Hình 48: Gia cố thay đổi sơ đồ tĩnh học a) Cấu tạo căng b) Tạo biên thứ ba c) Liên tục hoá nhịp giản đơn d) Xây dựng trụ đỡ phụ Biện pháp gia cố dàn hiệu dùng thép cường độ cao để tạo dự ứng lực (vì khơng phải ngừng xe thời gian gia cố) - Hình 49 Hình 49: Sơ đồ gia cố ứng suất trước a, b) Khi gia cường c, d) Thay đổi sơ đồ tĩnh học e) Dàn liên tục Việc thay đổi sơ đồ tính tốn ln dẫn đến cần thiết phải gia cố cục liên kết chúng Do phải gia cố giàn chủ để tăng mặt cắt riêng rẽ tăng cường liên kết chúng theo bước sau: + Bổ sung vào lượng thép liên kết với thép cũ bulơng cường độ cao.(Hình 50) + Khi gia cố tránh tạo độ lệch tâm mặt cắt liên kết chúng + Chặt đầu đinh tán trước, sau đặt thép vào tháo bỏ phần thân đinh nằm lỗ Để giảm bớt khối lượng công việc, người ta ốp thêm đứng vào khu vực bên thép góc Khi chịu nén, khoảng cách giằng hay thép góc >12 lần bề dày thép phải đặt thêm thép góc giằng Hình 50a Đối với xiên, đứng treo lựa chọn cách gia cố hình Hình 50b,c tuỳ theo hình dạng mặt cắt Hình 50: Bố trí thép gia cố mặt cắt dàn chủ a) Thanh biên b) Thanh xiên c) Thanh đứng treo Để lực ứng suất phân bố mặt cắt cần bố trí thép cường độ cao đối xứng qua trọng tâm mặt cắt Để giảm độ mảnh dao động bó thép, cách đoạn phải liên kết chúng với 2.1.4 Gia cố làm lại hệ liên kết dàn chủ Nhược điểm hệ thống liên kết dàn chủ liên kết cấu nhịp cũ không đủ độ cứng, làm cho dao động lớn xe chạy Chính dao động có hại làm cho nút liên kết thường phát sinh vết nứt Khắc phục: + Thường giảm độ mảnh hệ liên kết đến trị số yêu cầu cách tăng cường mặt cắt giảm chiều dài tự + Giảm chiều dài tự liên kết dọc người ta dùng biện pháp liên kết chúng với hệ dầm mặt cầu thép góc “treo” liên kết dọc vào hệ thống liên kết ngang dầm dọc hệ mặt cầu, chống dầm dọc hệ liên kết nối vào điểm giao cắt liên kết dầm dọc théo góc (Hình 54) Hình 54: Gia cố liên kết dọc Thép góc tạo mối nối Thép góc Các chéo hệ liên kết dọc 2.2 Gia cố cầu bêtông cốt thép cầu đá: 2.2.1 Gia cố kết cấu nhịp cầu bêtông cốt thép Kết cấu nhịp bêtơng cốt thép có khả nằng chịu tải cao, cần phải gia cố Ở nước ta gia cố cầu thường xảy nhịp dầm dàn thiết kế chế tạo từ thời Pháp với tải trọng thấp bị nhiều hư hỏng thời gian kháng chiến Để gia cố kết cấu nhịp thường phải tăng cường tiết diện nhịp thay đổi sơ đồ tĩnh học cách bổ sung cấu kiện khác Khi gia cố nhỏ (10 – 15% lực) dùng phương pháp bổ sung thêm cốt thép vào vùng biên chịu kéo cách: + Đập bỏ lớp bêtơng bảo vệ ½ đường kính cốt thép hàng + Thêm thép cách liên kết chúng vào cốt thép hàng + Đổ bê tông đáy Thép góc Hình 56: Gia cố kết cấu nhịp bêtông cốt thép cốt thép bổ sung tạo nên từ cốt thép hàn (a) , khung cốt thép hàn (b) Khi cần tăng khả chịu tải lên 15- 35% làm sau: + Tăng chiều cao dầm cách hàn bổ sung sườn cốt thép ( sườn cốt thép bao gồm: cốt thép dọc cốt đai) - Hình56b + Đập bỏ lớp bêtông bảo vệ, liên kết sườn cốt thép cũ với cách hàn qua xiên cốt đai + Đổ bêtông cốt liệu nhỏ vữa ximăng (mác bêtông ≥300) : Bêtông đổ thông qua ống dẫn đầm chặt đầm rung liên kết với ván khuôn Chú ý: để lớp bêtông cũ liên kết tốt với cần phải tạo độ nhám bề mặt bêtông cũ quét lên chúng lớp keo êpôxi pôlime với bề dày 1mm Sử dụng phụ gia dẻo, đơng cứng nhanh khơng co ngót phần bêtơng đổ thêm Đối với dầm có sườn để tăng cường khả chịu lực mặt cắt dùng phương pháp đặt thêm cốt thép bọc mặt cắt cũ lớp “áo” bêtơng với bề dày phía 20cm bề dày thành biên 5cm, cần bổ sung ba loại cốt thép: + Cốt thép dọc vùng chịu nén đường kính đến 36mm + Cốt thép xiên cốt thép đai Trong khu vực sườn dầm đặt cốt ngang đường kính 12mm đỡ cốt đai ôm cốt chịu lực phía Khi gia cố dầm người ta thường dùng ván khn gỗ Hình 57: Gia cố kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép (trên hình vẽ thể cốt thép gia cường) 2.2.2 Gia cố cầu đá Nội dung bao gồm: + Khơi phục lớp cách nước vành vịm kết cấu vòm + Sửa lại mạch vữa cũ hỏng + Trát bịt vết nứt + Sửa chữa chỗ sứt vỡ + Sửa lại nón mố, chân khay, gia cố taluy đầu cầu + Làm vệ sinh tổng thể bề mặt kết cấu Để bảo vệ bề mặt bêtơng đá cũ phụ lớp áo bêtơng bọc ngồi Các cầu vịm đá cũ cịn Việt Nam sửa chữa tốt kéo dài thời gian khai thác Các viên đá bị bong bật, mạch vữa xây bị bong bật cần sửa chữa ngay, đặt cốt thép đổ bêtông cục để sửa chữa Bêtơng vịm nên có hàm lượng ximăng 320 kg/m3 Tỷ lệ pha trộn X:C:=1:3 lượng nước: 10-18% lượng ximăng nớp bảo vệ nên phun làm hai đợt đợt chiều dày khoảng 10-20mm Nên trộn phụ gia vào bêtông 2.3 Gia cố mố trụ cầu Các mố trụ đá xây lâu ngày thường bị hư hỏng mạch vữa, bị sói lở gây vỡ, bong đá xây Khi cần đục bỏ vữa xấu cũ, trát mạch xây lại vữa ximăng- cát xây dựng với tỷ lệ: 1:1 đến 1:2 Loại vữa đem dùng phải đảm bảo: khơng bị co ngót, hố cứng nhanh đạt độ dính bám cao, cường độ cao Các vết nứt mố trụ BTCTcó thể tiêm bịt bêtông pôlime keo êpoxy Trong trường hợp cần thiết nên đặt cốt thép đỡ bêtơng tạo đai vịng quanh thân trụ đổ bêtơng lớp ngồi dày 12cm bọc ngồi thân trụ cũ Đối với xà mũ sửa Có thể dùng bêtơng phun thay cho việc đổ bêtông với ván khuôn thông thường 2.3.1 Gia cố mố Nếu đất đắp đường sát sau mố bị lún lý có lực đẩy ngang lớn giải cách: + Đào bỏ đất đắp cũ thay loại hạt thô (sỏi, cuội, đá hộc) + Có thể làm lại độ sau mố: - Làm lại độ có chiều dài 3-6 mvà dày 20-30cm bêtơng cốt thép - Kéo dài thêm nhịp cầu vào phía bờ Như mố bờ Trong cầu nhịp với chiều dài nhịp không lớn dùng chống ngang hai mố để tăng cường ổn định (Hình 63a) Trường hợp cần gia cố phía trước mố vùi dùng biện pháp mở rộng móng phía trước (Hình 63b) Hoặc tạo chống phụ (Hinh 63c) Trong điều kiện đặc biệt gia tăng khả chịu lực phương pháp phun hoá chất điện thấm, ximăng bitum hố Hình 63: a) Gia cố mố chống b) mở rộng phía trước c) chống phía trước Thanh chống mố ; Phần mở rộng Thanh chống ; 4- Bệ tỳ 2.3.2 Gia cố trụ Các trụ cũ thường có thân đặc:do khả chịu lực móng gia tăng cách thay phần thân đặc (phía mực nước cao) kết cấu nhẹ như: kết cấu khung cột Việc gia cố móng trụ thiên nhiên theo điều kiên ổn định thực cách mở rộng móng sau:( Hình 64) Hình 64: Tăng cường ổn định mố Công son bêtông; 2.Neo ; Kích ; bê tơng + Dùng thùng chụp vòng vây ngăn nước + Hút nước xử lý mở rộng móng + Phần bêtơng gia cố móng đổ cách đáy móng 1m Phía đúc sẵn lớp bêtơng bọc quanh móng tạo nên công xon cách lớp bêtông đáy khoảng - 1,5m + Để tăng hiệu gia cố, người ta dùng hệ thống kích thuỷ lực kích đạp hai lớp bêtơng sau đổ bêtơng nhét đầy khoảng trống Đối với móng cọc, để làm tăng khả chịu lực phải đóng thêm cọc khoan nhồi bổ sung vào móng cũ Tốt dùng biện pháp khoan nhồi chúng khơng gây ổn định trụ móng cũ  ... t? ?i cầu - Khi kết thúc việc tăng cường sửa chữa cầu cũ Mục đích để đánh giá hiệu việc tăng cường sửa chữa việc vừa tăng cường - Thực thử t? ?i định kỳ trình khai thác cầu nhằm phát hiẹn thay đ? ?i. .. th? ?i gian thay nhip khác th? ?i gian th? ?i gian gia cố chúng Khi gia cố dầm đặc tổ hợp tán thép, ngư? ?i ta gia cố m? ?i n? ?i cách thay đinh tán bulơng cường độ cao có đường kính lớn M? ?i đợt thay ph? ?i. .. làm l? ?i độ sau mố: - Làm l? ?i độ có chiều d? ?i 3-6 mvà dày 2 0-3 0cm bêtông cốt thép - Kéo d? ?i thêm nhịp cầu vào phía bờ Như mố bờ Trong cầu nhịp v? ?i chiều d? ?i nhịp khơng lớn dùng chống ngang hai mố