Bài giảng quản lý khai thác công trình giao thông

MỤC LỤC K H O A CA U D U O N G -D H X D M T Chương Những vấn ñề chung 1.1 Sự cần thiết tầm quan trọng bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô .3 1.2 Hiện trạng giao thông vận tải ñường Việt Nam 1.3 Phân loại công tác bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô .5 1.3.1 Bảo dưỡng sửa chữa thường xuyên bảo dưỡng sửa chữa ñịnh kỳ 1.3.2 Bảo dưỡng dự phòng bảo dưỡng sửa chữa Chương Biến dạng hư hỏng nền, mặt ñường Các yếu tố ảnh hưởng ñến chất lượng khai thác ñường 2.1 Những nhân tố gây biến dạng xuống cấp ñường ô tô 2.1.1 Môi trường vật chất ñường ô tô 2.1.2 Chất lượng kỹ thuật ñồ án thiết kế chất lượng thi công 2.1.3 Ảnh hưởng lưu lượng tải trọng xe 2.2 Những hư hỏng biến dạng nền, mặt ñường công trình ñường 2.2.1 Đối với mặt ñường nhựa 2.2.2 Đối với mặt ñường bê tông xi măng .16 2.2.3 Đối với công trình ñường 17 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng ñến chất lượng khai thác ñường 18 2.3.1 Chất lượng cường ñộ kết cấu mặt ñường 18 2.3.2 Chất lượng chạy xe mặt ñường .19 2.3.3 Năng lực chống trơn trượt 20 Chương Đánh giá chất lượng khai thác ñường 21 3.1 Đánh giá lực chịu tải kết cấu mặt ñường 21 3.1.1 Phương pháp phá hoại kết cấu 21 3.1.2 Phương pháp ñánh giá không phá hoại kết cấu 21 3.2 Đánh giá chất lượng xe chạy thông qua ñộ phẳng 31 3.2.1 Loại thiết bị ño mặt cắt 32 3.2.2 Thiết bị ño thuộc loại tạo phản ứng 34 3.2.3 Chỉ số ñộ gồ ghề quốc tế IRI 35 3.3 Đánh giá lực chống trơn trượt mặt ñường 38 3.3.1 Các phương pháp thí nghiệm ñánh giá cấu trúc nhám mặt ñường 38 3.3.2 Đo xác ñịnh hệ số sức cản ma sát mặt ñường 41 3.3.3 Chỉ số sức kháng trượt quốc tế IFI (Intemational Friction Index) 43 Chương Đánh giá mức ñộ an toàn giao thông ñường .46 4.1 Ảnh hưởng ñiều kiện ñường ñến an toàn xe chạy 46 4.1.1 Các nguyên nhân gây tai nạn giao thông 46 4.1.2 Những nguyên nhân thuộc ñiều kiện ñường 46 4.1.3 Các biện pháp ñể hạn chế tai nạn giao thông 48 4.2 Các phương pháp ñánh giá mức ñộ an toàn giao thông ñường .48 4.2.1 Phương pháp dựa vào hệ số tai nạn .48 4.2.3 Phương pháp dựa vào hệ số an toàn 50 Chương Kiểm tra ñánh giá phân loại chất lượng kỹ thuật công trình 51 Trang K H O A CA U D U O N G -D H X D M T 5.1 Khái niệm 51 5.2 Nguyên tắc chung việc kiểm tra, ñánh giá chất lượng kỹ thuật công trình 51 5.3 Đo ñạc kiểm tra biến dạng mặt kết cấu nhịp cầu 52 5.4 Các dạng hư hỏng nguyên nhân xuất hư hỏng phận kết cấu cầu 52 5.4.1 Kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép 52 5.4.2 Mố trụ, gối cầu .53 Chương Thử nghiệm cầu 54 6.1 Các vấn ñề chung thử nghiệm cầu 54 6.2 Thử tải cầu với tải trọng tĩnh tải trọng ñộng .54 6.3 Thí nghiệm xác ñịnh ñặc trưng học chất lượng vật liệu kết cấu .55 6.4 Các thiết bị cách bố trí thử nghiệm cầu 55 6.4.1 Tenzomet ñể ño ứng suất 55 6.4.2 Các máy ño võng ño chuyển vị thẳng 59 6.4.3 Dụng cụ ño góc xoay 60 6.5 Xử lý phân tích kết thử nghiệm ñánh giá, kết luận chất lượng kỹ thuật cầu 61 Chương Đánh giá lực chịu tải cầu ñã qua khai thác .62 7.1 Khái niệm chung 62 7.2 Đánh giá lực chịu tải kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép mố trụ 62 Chương Sửa chữa tăng cường cầu 63 8.1 Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa tăng cường nhịp cầu bê tông cốt thép .63 8.2 Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa tăng cường cầu, mố trụ cầu 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Trang Chương Những vấn ñề chung K H O A CA U D U O N G -D H X D M T 1.1 Sự cần thiết tầm quan trọng bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô Có thể nói rằng, tất ñường vừa làm xong ñã bắt ñầu suy giảm chất lượng tác hại trùng phục cường ñộ vận chuyển nhân tố thiên nhiên Nhất ñối với tuyến ñường có lớp mặt ñơn giản chưa ñược xử lý nhựa, trình suy giảm thường diễn cách nhanh chóng Hàng năm khối lượng vận chuyển hàng hóa không ngừng tăng lên, lượng xe chạy nhiều, tỉ lệ xe nặng lớn, ñó ñường sá công trình ñường chịu tác dụng nhiều tải trọng xe Các yếu tố khí hậu thường xuyên tác dụng lên công trình ñường sá làm cho chất lượng ñường không ổn ñịnh theo mùa năm, tạo ñiều kiện cho việc phát sinh tượng biến dạng, hư hỏng Một vấn ñề cần lưu ý ñường tồn tốt ñược vĩnh viễn dù ñã ñược xây dựng ñạt chất lượng cao Những tuyến ñường có lớp kết cấu mặt ñường cấp hạng cao không thoát khỏi thông lệ Từ nguyên nhân trên, thấy ñược cần thiết phải bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô công trình ñường nhằm cho phép hạn chế trình suy giảm chất lượng giới hạn chấp nhận ñược Việc xem nhẹ vai trò công tác bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô sớm hay muộn phải trả giá chi phí lớn nhiều phải sửa chữa lớn xây dựng lại toàn công trình Một công trình nghiên cứu Ngân hàng giới (WB) ñã ước tính phải cần 90 tỷ USD ñể ñủ chi phí cho sửa chữa giữ gìn ñược hệ thống ñường ô tô 85 nước ñã vay nợ WB ñể làm ñường (Hệ thống ñưòng ôtô kể ñến tuyến ñường yếu: 1.000.000 km mặt ñường nhựa 800.000 km mặt ñường chưa ñược xử lý nhựa - tính ñến 1985) Nếu công tác quản lý, bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô không ñược quan tâm ñúng mức gây tác hại nghiêm trọng: - Tổn phí nhu cầu tài lớn Ngoài ra, tổn phí mà ngành quản lý ñường sá phải gánh chịu không thấm vào ñâu so với tổn thất chung tổng cộng: Những người sử dụng ñường phải lái xe ñường xấu chịu tổn thất lớn nhiều Sau nữa, giá thành vận tải tăng cao, hạn chế liên kết thị trường kinh tế làm giảm bớt sinh lực hoạt ñộng phụ thuộc vào vận tải ñường - Sự suy giảm chất lượng ñường ô tô tăng nhanh theo thời gian Hiện tượng làm cho người ta chưa kịp nhận thức ñược cần thiết ñợt bảo dưỡng sửa chữa tình trạng chất lượng ñã suy giảm rõ rệt tới mức ñòi hỏi phải khôi phục lại làm lại ñường với tổn phí lớn nhiều Vì vậy, ñiều quan trọng phải nhận biết ñược kịp thời nhu cầu cần sửa chữa - Do xuống cấp công trình nên ảnh hưởng nghiêm trọng ñến tình hình an toàn giao thông Do cần phải có quan tâm ñúng mức ñến công tác bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô ñể ñảm bảo công trình ñủ khả phục vụ Đồng thời quan quản lý ñường ô tô cần phải chịu nhiều sức ép từ quan tổ chức xã hội từ luồng dư luận ñể vai trò việc bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô ñược quan tâm ñúng mức Trang K H O A CA U D U O N G -D H X D M T 1.2 Hiện trạng giao thông vận tải ñường Việt Nam a Kết cấu hạ tầng ñường Mạng lưới giao thông ñường Việt Nam có chiều dài tăng từ 224.482km năm 2002 ñến 287.698 km năm 2010, bao gồm: - Hệ thống quốc lộ: Hệ thống xương sống mạng lưới ñường bộ, có tác dụng quan trọng phục vụ lợi ích kinh tế, trị, văn hóa, xã hội, an ninh quốc phòng ñất nước, với tổng chiều dài ước tính 4.130km bao gồm: + Đường nối từ thủ ñô Hà Nội tới thành phố trực thuộc Trung ương, tới trung tâm hành tỉnh + Đường từ trục ñến cửa quốc tế, cửa chính, khu công nghiệp + Đường nối liền trung tâm hành từ tỉnh trở lên - Hệ thống ñường tỉnh trục ñường ñịa bàn tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương bao gồm ñường nối từ thành phố trung tâm hành tỉnh tới trung tâm hành huyện nối ñến trung tâm hành tỉnh lân cận - Hệ thống ñường huyện ñường nối từ trung tâm hành huyện tới trung tâm hành xã cụm xã nối trung tâm hành huyện lân cận - Hệ thống ñường xã ñường nối từ trung tâm hành xã ñến thôn xóm nối xã với - Hệ thống ñường ñô thị ñường giao thông nằm nội ñô, nội thị thành phố, thị xã, thị trấn - Hệ thống ñường chuyên dùng ñường nội chuyên phục vụ cho việc vận chuyển, ñi lại nhiều quan, doanh nghiệp, tư nhân b Quản lý, bảo trì ñường Theo tính toán Tổng cục ĐBVN thời ñiểm 31/12/2011, dựa sở Đề án “Nhu cầu vốn cho quản lý bảo dưỡng hệ thống ñường quốc gia” ñã ñược Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, nhu cầu vốn quản lý, bảo dưỡng năm cho quốc lộ cần 6.700 tỉ ñồng, cho ñường ñịa phương cần 5.500 tỉ ñồng (chỉ tính cho ñường tỉnh, ñường huyện ñường ñô thị) Hiện với ngân sách Nhà nước cấp 3.000 tỉ ñồng năm, ñáp ứng gần 50% nhu cầu quản lý, bảo dưỡng cho quốc lộ tùy ngân sách ñịa phương ñáp ứng khoảng 20% nhu cầu quản lý, bảo dưỡng ñường ñịa phương Do ñó tình trạng sửa chữa mang tính chấp vá, ứng cứu ñoạn hư hỏng mà không thực ñược sửa chữa ñúng ñịnh kỳ Cầu ñường ñã ñến kỳ sửa chữa vốn nên xuống cấp nhanh c Hiện trạng mạng lưới ñường Trong thời gian qua, với chuyển ñổi cấu kinh tế từ tập trung sang thị thường nên nhu cầu vận chuyển ñường không ngừng tăng lên Do ñó Nhà nước ñã quan tâm ñầu tư xây dựng số tuyến mới, cải tạo nâng cấp số tuyến ñang khai thác, nên chất lượng mạng lưới ñường ñược cải thiện rõ rệt, ví dụ ñã xây dựng tuyến ñường cao tốc Tp Hồ Chí Minh – Trung Lương, Pháp Vân - Cầu Giẽ - Ninh Bình, Đại lộ Thăng Long (Láng - Hòa Lạc) với quy mô từ ñến xe chạy dừng khẩn cấp Hiện Việt Nam ñã ñưa vào khai thác sử dụng khoảng 150km Theo kế hoạch ñến năm 2015 xây dựng khoảng 600km ñường cao tốc, ñang triển khai dự án: Đường cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên, Hà Nội - Hải Phòng, Hà Nội - Lào Cai, ñường vành ñai III giai ñoạn 2, thành phố Hồ Chí Minh - Long Thành - Dầu Giây ñang chuẩn bị dự án: Đường cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi, Dầu Giây - Phan Thiết, Bến Lức - Long Thành, Trung Lương - Mỹ Thuận Mỹ Thuận - Cần Thơ Trang -D H X D M T Trong ñó, Suất ñầu tư ñường cao tốc xe khu vực ñồng bình quân là: 16,63 triệu USD/1km Khu vực miền núi, trung du là: 9,42 triệu USD/1km Khu vực miền Trung là: 10,56 triệu USD/km Suất ñầu tư ñường cao tốc xe khu vực ñồng là: 23,1 triệu USD/1km Tất chi phí cao gấp 1,4 – 1,6 lần so với nước khác K H O A CA U D U O N G Hình 1.1 Cao tốc Pháp Vân - Cầu Giẽ - Ninh Bình Định hướng ñến năm 2020 nâng cấp, xây dựng cá tuyến như: Quốc lộ từ Hữu Nghị Quan (Lạng Sơn) ñến Năm Căn (Cà Mau), dài 2.434 km, hoàn thiện toàn tuyến ñạt tiêu chuẩn ñường cấp III, xe; Đường Hồ Chí Minh từ Pác Pó (Cao Bằng) ñến Đất Mũi (Cà Mau), dài 3.167 km; Tuyến cao tốc Bắc Nam gồm tuyến với chiều dài 3.262 km; Đường ven biển từ Quảng Ninh ñến Kiên Giang, dài khoảng 3.127 km; Đường hành lang biên giới hình thành dọc biên giới với Trung Quốc, Lào, Campuchia, từ Quảng Ninh ñến Kiên Giang, dài khoảng 4.432 km d Vận tải ñường Năm 2002, khối lượng hành khách vận chuyển ñường nước chiếm khoảng 80% khối lượng hàng hóa vận chuyển chiếm khoảng 60% so với loại phương tiện vận tải khác Năm 2010, ngành Đường vận chuyển ñược 2.240 triệu lượt hành khách 115% so với năm 2009, khối lượng luân chuyển 63.419,9 triệu hành khách.km 113,5% so với 2009 Vận tải khách ñường chiếm 91,5 %, loại hình vận tải lại chiếm 8,5% Khối lượng vận chuyển hàng hóa ñược 526.539,3 nghìn 113,1% so với so với năm trước, khối lượng luân chuyển 23.894,4 triệu tấn.km 114,3% so với năm trước Vận tải hàng hóa ñường chiếm 75%, loại hình vận tải lại chiếm 25% 1.3 Phân loại công tác bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô 1.3.1 Bảo dưỡng sửa chữa thường xuyên bảo dưỡng sửa chữa ñịnh kỳ Công tác bảo dưỡng sửa chữa thường xuyên bao gồm nhiệm vụ chăm sóc, giữ gìn ñề phòng hư hỏng sửa chữa hư hỏng nhỏ nhằm trì tình trạng tốt sẵn ñường, loại công tác công việc cụ thể không phức tạp, không lớn, song lại quan trọng, phải làm nhiều lần năm Công tác bảo dưỡng sửa chữa ñịnh kỳ gồm nhiệm vụ quan trọng phải làm với khoảng cách thời gian dài hơn, bao gồm: Trang -D H X D M T - Các công việc sửa chữa hạng mục theo ñịnh kỳ thời gian qui ñịnh trung tu (còn gọi sửa chữa vừa) nhằm sửa chữa số phận công trình cho ñúng tiêu chuẩn kỹ thuật quy ñịnh, thường hai năm phải trung tu lần - Các công việc sửa chữa hạng mục theo ñịnh kỳ thời gian qui ñịnh ñại tu (còn gọi sửa chữa lớn), gồm công việc mang tính tổng hợp toàn diện nhằm sửa chữa tất hư hỏng ñoạn ñường dài công trình kỹ thuật nhằm khôi phục khả thiết kế ban ñầu công trình, ñôi có kết hợp nâng cao tiêu chuẩn vài phận công trình Công việc tiến hành sau công trình ñã trải qua hay hay nhiều lần trung tu Ngoài có sửa chữa ñột xuất, bao bồm công việc phải sửa chữa dự ñoán trước ñược, nguyên nhân thiên tai hay cố người gây nên (vô ý hay cố ý) Công tác phải ñược xử lý gấp với khả sẵn có ñơn vị trực tiếp quản lý công trình, ñồng thời báo cáo lên quan lãnh ñạo trực tiếp có liên quan ñể có biện pháp xử lý triệt ñể trợ giúp cần thiết Ví dụ kết thực năm 2011: Đơn vị tính: triệu ñồng D U O N G Hạng mục Kế hoạch Bộ giao Thực Đạt (%) Tổng số 3.414.431 3.554.192 104% Sửa chữa thường xuyên 751.993 751.993 100% Sửa chữa ñịnh kỳ 2.662.438 2.802.199 105% K H O A CA U 1.3.2 Bảo dưỡng dự phòng bảo dưỡng sửa chữa Cũng có cách phân loại cổ ñiển nữa: - Bảo dưỡng dự phòng can thiệp dự phòng có mục ñích, mặt tránh phá hỏng chất lượng kết cấu mặt ñường, ñể chuẩn bị dự phòng cho mặt ñường phải chịu cường ñộ vận chuyển cao dự ñoán trước ñược, mặt khác ñể trì cách liên tục trình ñộ phục vụ êm thuận ñịnh - Bảo dưỡng sửa chữa can thiệp sửa chữa có mục ñích khắc phục tình trạng thiếu kết cấu hay bề mặt, sau ñã thấy xuất hư hỏng quan trọng Vá ổ gà loại công việc ñiển hình cho công tác bảo dưỡng sửa chữa Trang Chương Biến dạng hư hỏng nền, mặt ñường Các yếu tố ảnh hưởng ñến chất lượng khai thác ñường K H O A CA U D U O N G -D H X D M T 2.1 Những nhân tố gây biến dạng xuống cấp ñường ô tô Ngay từ hoàn thành ñược ñưa vào sử dụng, ñường ñã bắt ñầu trình suy giảm chất lượng Sự suy giảm ñược biểu thị biến dạng, hư hỏng rõ ràng ñường có cấp hạng thấp, mặt ñường cấu tạo ñơn giản chưa ñược xử lý nhựa, rõ ràng ñường có cấp hạng cao ñã ñược phủ nhựa xuống cấp chất lượng ñường ô tô chịu tác ñộng nhân tố sau: 2.1.1 Môi trường vật chất ñường ô tô Đối với ñường ôtô, môi trường vật chất bao gồm: Khí hậu, chất lượng vật liệu xây dựng ñường (ñất), vật liệu xây dựng mặt ñường có mặt cối bên ñường, nhân tố ñóng vai trò quan trọng phát sinh phát triển trình suy giảm chất lượng ñường ô tô a Những nhân tố khí hậu Nhân tố ñầu tiên làm cho ñường ô tô suy giảm chất lượng thành phần khí hậu khu vực mà ñường chạy qua, bao gồm: - Mưa khí nhân tố quan trọng cần phải coi trọng ảnh hưởng tới sức chịu ñựng vật liệu làm ñường, ví dụ ảnh hưởng ñến ñộ ẩm, ñộ trương nở ñất nền, xói mòn, sạt lở mái dốc, làm giảm cường ñộ kết cấu… - Ánh nắng mặt trời có ảnh hưởng không tốt tới cường ñộ vật liệu làm mặt ñường, thay ñổi nhiệt ñộ ngày làm cho mặt ñường co giãn, thể tích thay ñổi không ñều làm cho mặt ñường nứt nẻ, ví dụ mặt ñường nhựa trở nên mềm, dẻo, mặt ñường phát sinh sóng, lún, vệt hằn bánh xe, chảy nhựa mặt ñường hay nhanh chóng hóa già, dòn làm mặt ñường nứt gãy; Còn với mặt ñường bê tông xi măng thay ñổi nhiệt ñộ lớn nên gây ứng suất nhiệt làm nứt mặt ñường - Gió có lại gây khó khăn cho thi công Ví dụ: nhiệt ñộ trời cao, gió làm nguội tia nhựa lúc rải nhựa làm giảm tính dính bám nhựa với ñá, mặt khác ñang tưới nhựa mà mặt ñá bị gió thổi làm cho bị phủ lớp bụi mỏng, lớp bụi mỏng làm nhựa dính bám với ñá Gió làm cho mặt ñường bê tông nhựa nhanh bị nguội, không lu lèn kịp thời không ñảm bảo ñộ chặt Với mặt ñường bê tông xi măng, gió làm cho mặt ñường nước nhanh sau ñổ bê tông gây tượng nứt dẻo, hay gió thổi hạt vật liệu rời rạc phần lề ñất không gia cố b Chất lượng ñất loại vật liệu Chất lượng ñất loại vật liệu ñóng vai trò quan trọng, mặt ñối với kết cấu áo ñường, mặt khác ñối với lớp mặt chịu tác dụng bánh xe chạy - Loại ñất dùng ñể ñắp ñường phải phù hợp, có khả chịu lực tốt, dễ ñầm lèn, trạng thái ñất thay ñổi ñộ ẩm biến ñổi nhiều (ñất cát, cát), bị trương nở co ngót nhiều bị thay ñổi lớn ñộ ẩm (ñất hữu cơ, ñất sét, ñất bazan) - Vật liệu dùng làm kết cấu mặt ñường, ví dụ yêu cầu thành phần hạt, khả chịu mài mòn, hàm lượng bụi sét, số dẻo, cường ñộ… 2.1.2 Chất lượng kỹ thuật ñồ án thiết kế chất lượng thi công Đồ án thiết kế ñường không ñảm bảo yêu cầu kỹ thuật gây ảnh hưởng xấu, làm cho mặt ñường chóng suy giảm chất lượng Ví dụ: - Nếu thiết kế kết cấu áo ñường không ñặt ñược áo ñường mực nước làm cho mặt ñường sớm bị hư hỏng Trang K H O A CA U D U O N G -D H X D M T - Sự thiếu quan tâm ñến công trình chống xói rãnh thoát nước hai bên dẫn ñến hỏng dần phá hoại hai bên lề ñường - Một kết cấu áo ñường mỏng thiết kế ñất yếu dẫn ñến hư hỏng nhanh chóng mặt ñường - Ở nơi có mực nước ngầm cao nơi thường xuyên ngập nước không nên dùng ñất ñắp ñất sét có hàm lượng sét cao - Thiết kế ñộ dốc mái ta luy không phù hợp Về phương diện thi công chế tạo vật liệu, sai sót dẫn ñến rút ngắn tuổi thọ ñường là: - Thiếu công ñầm lèn - Khi thi công ñá bị phân tầng (ñá nhỏ ñá to bị phân tách), vật liệu không ñúng tiêu chuẩn thành phần hạt, hạt sẹt, tròn cạnh… - Cân ñong thiếu nhựa thiếu cốt liệu, nhiệt ñộ thi công nhựa ñường thấp, màng nhựa chưa bao kín hạt ñá, ñá bị bẩn ẩm tưới nhựa - Thi công không ñúng ñộ dốc mái ta luy 2.1.3 Ảnh hưởng lưu lượng tải trọng xe Sự hoạt ñộng qua lại nhiều lần trục xe làm áo ñường bị bào mòn mặt tác dụng trùng phục ñó phát sinh tượng mỏi kết cấu a Hiện tượng mài mòn Sự mài mòn lớp mặt xảy chủ yếu lực tiếp tuyến gây bánh xe Lực tiếp tuyến làm bong bật hạt ñá mặt ñường không rải nhựa, ñối với mặt ñường láng nhựa bê tông nhựa làm nhẵn mặt viên ñá b Hiện tượng mỏi Sự mỏi mặt ñường có nguyên nhân từ lực thẳng ñứng truyền tải lực kéo nén tác dụng lên kết cấu mặt ñường, ñồng thời bề dày áo ñường ma sát lặp ñi lặp lại hạt ñá dẫn ñến tác dụng làm vụn dần mặt ñá, sản sinh hạt bụi nhỏ làm tăng tính dẻo phối liệu Điển hình tượng mỏi ñó phát sinh vết nứt dọc nứt ngang mặt ñường phải làm việc giai ñoạn ñàn hồi Hiện tượng mỏi xuất phổ biến ñường nhựa, không liên tục cấp phối vật liệu diễn biến khác bên móng ñường ñường với bên lớp mặt ñường c Tác ñộng tải trọng xe tới ñộ bền kết cấu – mặt ñường Toàn tải trọng chất xe ñược phân bố qua trục ñể thông qua bánh xe truyền trực tiếp tải trọng xuống mặt ñường Tại vị trí tiếp xúc bánh xe với mặt ñường, vào tải trọng, ñộ cứng bánh xe ñộ cứng mặt ñường mà diện tích truyền áp lực xuống lớn hay nhỏ, ảnh hưởng trực tiếp ñến chịu tải lớp kết cấu mặt ñường ñường Trang Tải trọng bánh xe Tải trọng bánh xe KCMĐ Nền ñất -D H X D M T áp lực tải trọng xe tác dụng lên ñường 1- Mặt ñường có ñộ cứng nhỏ 2- Mặt ñường có ñộ cứng lớn 3- K H O A CA U D U O N G Hình 2.1 Sơ ñồ mô tả trạng thái ứng suất – mặt ñường tác dụng tải trọng bánh xe Nếu ñường có phương tiện với mức ñộ trọng tải không hợp lý, khả chịu tải gây hư hỏng cho kết cấu mặt ñường công trình cầu cống ñường 2.2 Những hư hỏng biến dạng nền, mặt ñường công trình ñường 2.2.1 Đối với mặt ñường nhựa a Hiện tượng cóc gặm Hiện tượng cóc gặm tượng kết cấu mặt ñường bị hư hỏng dọc theo mép ñường, phần tiếp giáp với lề ñất Hiện tượng có tên gọi vỡ mép ñường Phương pháp ño: Chỉ ño chiều dài vết cóc gặm có bề rộng > 150mm tính từ mép ñường cũ Đơn vị ño: m Các nguyên nhân chính: - Lề ñường bị xói mòn, ñặc biệt lề thấp mặt ñường tạo thành nấc - Lề ñất ñầm không ñủ ñộ chặt - Đường hẹp phương tiện giao thông thường phải ñi lấn mép ñường Hậu (Nếu không sửa chữa): - Mức ñộ hư hỏng tăng nhanh vào mùa mưa - Đường hẹp gây nguy hiểm Hình 2.2 Sơ ñồ ñịnh nghĩa hư hỏng "Cóc gặm" Trang -D H X D M T Hình 2.3 Hư hỏng "Cóc gặm" CA U D U O N G b Hiện tượng nứt lớn Hiện tượng nứt lớn tượng mặt ñường xuất vết nứt có bề rộng > mm Các vết nứt lớn xuất dạng nứt dọc, nứt ngang, nứt hình Parabol, nứt chéo nứt ngoằn ngoèo Các vết nứt xuất ñơn lẻ song song với Nứt dọc Nứt ngang Nứt Parabol Nứt chéo Nứt ngoằn nghèo K H O A Hình 2.4 Hư hỏng nứt lớn Phương pháp ño: Các vết nứt lớn (rộng > mm) ñược ño thước ño ñộ rộng vết nứt dụng cụ phù hợp có vạch chia mm Chiều dài vết nứt lớn cần ñược cộng dồn phạm vi phân ñoạn hư hỏng ñược ghi vào mẫu biểu Đơn vị ño: m Lưu ý: Tổng chiều dài vết nứt lớn vượt chiều dài phân ñoạn có số lượng lớn vết nứt chạy song song dọc theo phân ñoạn ñó Các nguyên nhân chính: - Nứt dọc: + Do chênh lệch ñộ cứng mặt ñường phần mở rộng mặt ñường tăng cường thi công phần mở rộng không ñảm bảo chất lượng + Khi thi công mặt ñường bê tông nhựa không ñảm bảo chất lượng mối nối dọc + Nứt lan truyền từ lên lớp móng ñất bị co ngót, trương nở mạnh làm vật liệu có sử dụng chất liên kết vô Trang 10 Chương Kiểm tra ñánh giá phân loại chất lượng kỹ thuật công trình K H O A CA U D U O N G -D H X D M T 5.1 Khái niệm Là công việc kiểm tra phận công trình ñang ñược khai thác nhằm thu thập số liệu tin cậy làm việc công trình, từ ñó ñánh giá trạng chất lượng công trình, lực chịu tải, khả tiếp tục sử dụng ñề xuất giải pháp kỹ thuật ñể nâng cao ñộ tin cậy kéo dài tuổi thọ công trình 5.2 Nguyên tắc chung việc kiểm tra, ñánh giá chất lượng kỹ thuật công trình Về nguyên tắc tất công trình nói chung khác nhau, như: sơ ñồ kết cấu, sơ ñồ nhịp, vật liệu sử dụng, thời gian sử dụng, tác dụng thời tiết…nên ñể thuận tiện cho việc quản lý khai thác, cần xây dựng hoàn chỉnh hệ thống tiêu chuẩn ñể kiểm tra, ñánh giá phân loại chất lượng công trình a Công tác kiểm tra - Công tác kiểm tra ñược phân làm ba loại: + Kiểm tra tổng quát: Đề cập ñến toàn công trình, thường tiến hành khoảng năm lần + Kiểm tra chi tiết: Được tiến hành có dấu hiệu bất thường tùy theo ñiều kiện thực tế công trình + Kiểm tra toàn diện: Xem xét toàn công trình môi trường xung quanh - Mục ñích việc kiểm tra: + Làm sở ñể phân loại tình trạng công trình + Phân tích chi tiết tiêu kỹ thuật phận công trình + Điều tra nhằm phát thay ñổi ñất, môi trường + Lựa chọn phương pháp, thời gian tiến hành sửa chữa - Trình tự tiến hành công tác kiểm tra + Kiểm tra tổng thể + Lập biên hồ sơ kết kiểm tra thông thường, ñánh giá sơ phân loại + Kiểm tra chi tiết + Lập hồ sơ hư hỏng công trình, xác ñịnh phương pháp sửa chữa, thời gian + Thông báo ñến tổ chức bảo dưỡng sửa chữa + Lập kế hoạch thi công tổ chức thi công theo phương pháp ñã xác ñịnh + Thông báo tới trung tâm kiểm tra ñể giám sát trình sửa chữa b Công tác ñánh giá phân loại chất lượng công trình Tùy theo mức ñộ hư hỏng tình trạng suy giảm chức làm việc công trình mà chất lượng kỹ thuật công trình ñược xếp theo loại sau: - Loại A: Những hư hỏng khuyết tật công trình ảnh hưởng bất lợi ñến an toàn vận tải Đồng thời tùy theo suy yếu thời gian sửa chữa mà phân thành cấp sau: + Cấp AA: Công trình khả sử dụng bình thường ảnh hưởng ñến an toàn vận tải nên cần phải có số biện pháp sửa chữa tăng cường ñó phải ñược tiến hành thực + Cấp A1: Chức công trình bị xuống cấp sớm ảnh hưởng ñến an toàn vận tải nên ñòi hỏi số biện pháp sửa chữa ñịnh cấn tiến hành sớm + Cấp A2: Công trình vấn ñề an toàn an toàn vận tải bị ảnh hưởng tương lai Vì dòi hỏi phải có dự kiến biện pháp sửa chữa thời ñiểm thích hợp Trang 51 K H O A CA U D U O N G -D H X D M T - Loại B: Hư hỏng không ảnh hưởng ñến khả công trình, mức ñộ diễn biến không nhiều không ảnh hưởng ñến an toàn vận tải Chỉ tiến hành sửa chữa có yêu cầu - Loại C: Công trình không bị suy yếu chức làm việc có hư hại nhẹ không ảnh hưởng ñến an toàn vận tải nên không yêu cầu sửa chữa - Loại S: Công trình hư hỏng hay khuyết tật, có mức ñộ không ñáng kể, không ảnh hưởng ñến chức làm việc kết cấu nên không yêu cầu sửa chữa 5.3 Đo ñạc kiểm tra biến dạng mặt kết cấu nhịp cầu Công tác ño ñạc ñể kiểm tra biến dạng mặt kết cấu nhịp cầu ñược tiến hành sau thi công xong ñược lặp ñi lặp lại nhiều lần suốt trình khai thác công trình Thông qua số liệu thu thập ñược, tiến hành phân tích, ñánh giá mức ñộ chuẩn xác phận, khuynh hướng phát triển biến dạng… Công tác ño ñạc kiểm tra ñược tiến hành máy trắc ñạc Để ñảm bảo ñược tính xác cần ño lần ñộc lập nhằm tăng ñộ xác loại trừ sai số ngẫu nhiên Qua kết phân tích biến dạng ñều ñặn có ñộ vồng xây dựng chứng tỏ chất lượng công tác chế tạo, gia công lắp ráp ñảm bảo Ngược lại không ñảm bảo, nguyên nhân do: - Sai số thi công - Chất lượng công tác chế tạo lắp ráp - Xuất biến dạng mức trình khai thác Đồng thời việc ño ñạc kiểm tra biến dạng ta tiến hành kiểm tra vị trí mặt kết cấu nhịp, ñặc biệt với kết cấu dàn ta cần kiểm tra kỹ vị trí tiếp ñiểm, dàn, phận…vì chúng ảnh hưởng trực tiếp ñến ñiều kiện làm việc 5.4 Các dạng hư hỏng nguyên nhân xuất hư hỏng phận kết cấu cầu 5.4.1 Kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép Đối với kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép vấn ñề ñáng quan tâm vết nứt kết cấu bê tông bê tông vật liệu chịu nén tốt, chịu kéo kém, nên ñể tăng cường khả chịu kéo người ta bố trí tăng cường cốt thép Vì bê tông xuất vết nứt cốt thép không ñược bảo vệ tốt dẫn ñến bị hoen rỉ, cuối suy giảm khả chịu tải phá hoại kết cấu Nguyên nhân chủ yếu dẫn ñến viêc xuất vết nứt làm hư hỏng kết cấu là: - Sai sót khâu thiết kế như: Không phản ánh ñúng làm việc kết cấu, tính toán tồn sai sót không kiểm soát ñược trình thi công, không dự kiến ñược mức ñộ tăng tải trọng trình khái thác - Thi công không ñảm bảo chất lượng: Chất lượng cốt liệu, xi măng, nước kém, cấp phối không chuẩn xác, bố trí cốt thép sai lệch không ñủ nên làm tăng ứng suất biến dạng kết cấu bê tông, công tác nhào trộn, ñổ ñầm bê tông không ñảm bảo, thi công không ñúng kích thước… - Trong trình khai thác: phong hóa, trình xâm thực làm ăn mòn bê tông, cốt thép, gia tăng ñột ngột tải trọng trình khai thác Từ ñó mà làm cho bê tông xuất dạng hư hỏng sau: - Dạng 1: Vết nứt co ngót Loại vết nứt thường không nguy hiểm, nguyên nhân co dãn không ñều lớp bê tông, trình bảo dưỡng bê tông không tốt Vết nứt xuất sớm vị trí bề mặt lớp bê tông không phát triển theo thời gian, ñộ mở rộng vết nứt nhỏ, chiều dài ngắn Trang 52 K H O A CA U D U O N G -D H X D M T - Dạng 2: Vết nứt nghiêng Thường xuất nơi có ứng suất kéo tương ñối lớn, xuất phát từ mép dầm hướng ngiêng lên khu vực chịu nén, có xu hướng tách dầm thành phần riêng biệt Nguyên nhân phân bố tải trọng không ñều Mức ñộ ảnh hưởng dạng vết nứt ñặc biệt nguy hiểm, làm giảm lực chịu tải dầm lớn - Dạng 3: Vết nứt dọc bụng dầm Xuất khu vực tiếp xúc cánh sườn dầm, nguyên nhân trình thi công chế tạo kết cấu nhịp không tốt - Dạng 4: Vết nứt ngang khu vực cánh Xuất ứng suất kéo bê tông lớn trình chế tạo, cẩu lắp trình căng cáp dự ứng lực Vết nứt không ảnh hưởng ñến lực chịu tải kết cấu ñó không nguy hiểm - Dạng 5: Vết nứt ngang ñáy dầm Chủ yếu xuất bê tông dự ứng lực ứng suất kéo bê tông lớn khả chịu kéo bê tông Vết nứt không ảnh hưởng ñến khả chịu tải tạo ñiều kiện ñể cốt thép bị ăn mòn - Dạng 6: Vết nứt dọc ñáy dầm Nguyên nhân trình co ngót, bảo dưỡng bê tông không tốt căng cáp dự ứng lực lớn Loại vết nứt nguy hiểm tạo ñiều kiện thuận lợi cho tác nhân xâm thực tác dụng làm ăn mòn cốt thép - Dạng 7: Vết nứt khu vực kê gối Do lực ép cục tác dụng tải trọng thân lớn - Dạng 8: Vết nứt ñầu dầm Do ñầu dầm bị nén chặt - Dạng 9: Vết nứt vị trí nối dầm ngang mặt cầu Do việc xử lý mối nối không tốt Vết nứt không ảnh hưởng ñến lực chịu tải dầm làm tải trọng tác dụng lên dầm tăng lên hệ số phân bố ngang tăng lên, ñó ảnh hưởng ñến làm việc bình thường kết cấu 5.4.2 Mố trụ, gối cầu a Đối với mố trụ Các dạng hư hỏng vết nứt, hư hỏng mạch xây, bị chuyển vị lớn, có dấu hiệu bị trượt, nghiêng lệch, bị rỉ ăn mòn nên làm giảm yếu tiết diện chịu lực Nguyên nhân: - Do yếu nên dẫn ñến việc lún không ñều - Áp lực tĩnh tải hoạt tải tăng - Lực hãm lớn - Chất lượng thi công không tốt bị tác ñộng nhân tố tự nhiện nên bị ăn mòn làm giảm yếu tiết diện chịu lực b Đối với gối Các hư hỏng chủ yếu rỉ, kẹt gối mà nguyên nhân lăn bị nghiêng lệch nên không ñảm bảo ñược chuyển vị gối, dẫn ñến xuất ứng lực phụ bất lợi Trang 53 Chương Thử nghiệm cầu K H O A CA U D U O N G -D H X D M T 6.1 Các vấn ñề chung thử nghiệm cầu Giữa thiết kế thực tế làm việc kết cấu khác Trong trình khai thác cầu ñiều kiện làm việc cầu nhiều bị thay ñổi theo theo thời gian Vì việc thử tải cầu nhằm mục ñích: - Làm rõ ñặc ñiểm làm việc thực tế toàn công trình cầu nói chung phận nói riêng - Làm sở ñể nghiên cứu, hoàn thiện phương pháp tính toán, phương pháp ñánh giá lực chịu tải cầu - Rút ñược kết luận ảnh hưởng nhân tố ñến làm việc thực tế cầu 6.2 Thử tải cầu với tải trọng tĩnh tải trọng ñộng Để tiến hành việc kiểm tra thử tải cầu trước hết cần phải lập ñề cương thử tải cầu bao gồm nội dung chủ yếu sau: - Khái quát tính chất, ñặc ñiểm công trình - Mô tả thực trạng công trình - Những vấn ñề cần ý chất lượng trình thi công công trình - Yêu cầu mục ñích công tác thử tải cầu - Các nội dung cần quan sát, ño ñạc lúc thử tải - Tải trọng thử, cách bố trí, trình tự xếp tải, dỡ tải, thời gian giữ tải - Tổ chức cân tải trọng thử (xe thử tải) trước xếp lên cầu - Các máy móc, thiết bị ño ñạc - Sơ ñồ bố trí ñiểm ño - Kế hoạch bố trí lực lượng, phương tiện phục vụ ño ñạc - Thời gian dự kiến bắt ñầu tiến hành, khoảng thời gian thử tải - Biện pháp an toàn cho người phương tiện - Nhiệm vụ trách nhiệm bên tham gia Việc thử tải cần ño thông số kỹ thuật sau: - Khi thử tải tĩnh: + Độ võng, ñộ vồng dầm (giàn, vòm) chủ + Độ lún mố, trụ, gối + Chuyển vị ngang ñầu mố, trụ, gối + Ứng suất lớn mặt cắt cần kiểm tra + Ứng suất tập trung, ứng suất cục + Biến dạng ñàn hồi biến dạng dư - Khi thử tải ñộng: + Độ võng ñộng kết cấu nhịp + Độ lún mố, trụ, gối + Chuyển vị ngang ñầu mố, trụ, gối + Ứng suất lớn mặt cắt cần kiểm tra + Biên ñộ tần số dao ñộng tự theo phương thẳng ñứng + Biên ñộ tần số dao ñộng tự theo phương nằm ngang Trang 54 K H O A CA U D U O N G -D H X D M T + Biến dạng ñàn hồi biến dạng dư 6.3 Thí nghiệm xác ñịnh ñặc trưng học chất lượng vật liệu kết cấu Khi tính toán ñánh giá khả chịu tải trạng thái kỹ thuật kết cấu ñang khai thác cần có trị số ñặc trưng lý vật liệu kết cấu thực Việc xác ñịnh ñặc trưng lý dùng phương pháp sau: - Phương pháp phá hoại kết cấu: Khoan mẫu bê tông cắt lấy mẫu thép, sau ñó ñem phòng thí nghiệm ñể kiểm tra xác ñịnh cường ñộ, mô ñun ñàn hồi bê tông, giới hạn chảy, giới hạn chảy thép - Phương pháp không phá hoại kết cấu: Dùng máy siêu âm ñể kiểm tra mật ñộ cốt thép, kiểm tra ñộ ñồng bê tông, dùng súng bật nẩy ñể kiểm tra cường ñộ bê tông trường 6.4 Các thiết bị cách bố trí thử nghiệm cầu Trạng thái làm việc ñối tượng thí nghiệm thực tế ñược ñặc trưng biến ñộng tham số Các tham số ñó cần ñược làm sáng tỏ số liệu ño ñồ thị ghi nhận ñược trực tiếp hay gián tiếp từ thiết bị ño lường tương ứng Với tham số khảo sát có phương pháp thiết bị ño phù hợp, thoả mãn ñược yêu cầu ñộ nhạy cảm ñộ xác Các thiết bị dụng cụ ño dùng công tác thí nghiệm vật liệu kết cấu công trình, tuỳ thuộc vào tính chất mục ñích làm việc, ñược tập hợp thành năm nhóm sau : - Đo lực áp suất: thông dụng loại lực kết lò xo, lực kế cảm biến loại ñồng hồ ño áp lực chất lỏng , chất khí - Đo ñộ dịch chuyển (chuyển vị): thường dùng thước ño ñộ dài thước cặp, panme, ñồng hồ ño chuyển vị, ñồng hồ ño ñộ võng, ñầu ño dịch chuyển cảm biến… - Đo ñộ dãn dài, biến dạng tương ñối thớ vật liệu: phổ biến loại tenzomet học, quan học, ñiện cảm, ñiện trở - Đo xoay, biến dạng góc - Đo trượt biến dạng trượt tương ñối thớ vật liệu, phần tử kết cấu ghép Trong nhóm thiết bị có nhiều chủng loại ñược thiết kế chế tạo theo sở vật lý sơ ñồ cấu tạo khác nhau, có mức ñộ xác khác Trong kỹ thuật ño, cần vào ñặc trưng ñối tượng nghiên cứu, tính chất tham số tiến hành khảo sát yêu cầu ñộ xác số ño ñể chọn thiết bị ño thích ứng 6.4.1 Tenzomet ñể ño ứng suất a Tenzomet học Tenzomet học loại dụng cụ ño biến dạng ñiểm rời rạc ñược dùng phổ biến khảo sát trạng thái biến dạng tĩnh kết cấu công trình, chúng có cấu tạo ñơn giản, ñộ xác cao ổn ñịnh trình ño Trong ñó, ñặc trưng loại tenzomet ñòn bẩy Tenzomet dùng ñồng hồ chuyển vị a1 Tenzomet ñòn bẩy ( Tenzomet ñòn) Trang 55 r A L a -D H X D M T AL Hình 6.1 Tenzomet ñòn bẩy D U O N G - Cấu tạo: + Chân cố ñịnh (1) gắn liền với khung máy (6), chân di ñộng (2) gắn liền với ñòn (3) + Khoảng cách hai chân (l) gọi chuẩn máy ño, thường có chuẩn ño 20mm; 50mm; 100m; 200mm + (3) hệ thống ñòn ñể truyền chuyển ñộng ñến kim (4), kim hệ thống ñòn có tác dụng ñể khuếch ñại chuyển ñộng, với hệ số phóng ñại k = R A , hệ số thường 1000 r a ∆L = CA U - Khi ño, hai chân Tenzômet ñòn gắn chặt vào vật ño, vật ño dãn dài hay co ngắn lại trám chân di ñộng nghiêng ñi làm ñòn nghiêng theo ñẩy cho kim lệch ñi (ñường nét ñứt hình vẽ) Khi vật ño ngắn lại trám nghiêng theo chiều ngược lại, ñẩy kim lệch ñi theo chiều ngược lại - Thang chia ñược chia theo 1mm nên hệ số phóng ñại k = 1000 vạch thang chia tương ứng với biến dạng dài tuyệt ñối ñầu chân di ñộng là: 1 = 10-3 mm = k 1000 (6.1) - Do hệ số phóng ñại sai lệch nên với máy có hệ số ñiều chỉnh k1 (hệ số nhà chế tạo cho sẵn máy) ñó số vạch chênh hai lần ñọc số K H O A ∆ = k1.∆n (mm) k (6.2) Trong ñó: k: Độ phóng ñại máy ño, thông thường k = 1000 k1: Hệ số ñiều chỉnh máy, thường k1 = 0,98 – 1,02 ∆n: Số vạch chênh lệch thang chia, hiệu số số ñọc ko có tải số ñọc ko tải ∆n = n1 – n0 n0: Số ñọc ko có tải n1: Số ñọc có tải - Lắp Tenzomet + Tenzomet ñược lắp dọc theo phương cần ño biến dạng + Chân ño Tenzomet ép chặt vào bề mặt kết cấu với lực ép khoảng 2-3kG kẹp cua (khi ño kết cấu thép) cài (khi ño KC bê tông) Thông thường sau Trang 56 w= σ 2.l ρ D U O N G -D H X D M T gắn Tenzomet ta nên gõ nhẹ vào chân di ñộng (hình chám), thấy kim quay nhẹ lại trở trạng thái ban ñầu ñược, kim quay không trở trạng thái ban ñầu có nghĩa ta ñã gắn chặt làm cho ñầu di ñộng không di chuyển ñược + Khi lắp Tenzomet cao so với mặt ñất nước cần phải lắp thêm dây bảo vệ ñể ñảm bảo có rơi ko bị hỏng bị Tenzomet - Cách ño + Mở khóa, chỉnh kim vị trí: ño biến dạng kéo kim chỉnh lệch nhiều sang phải, ño biến dạng nén kim chỉnh lệch nhiều sang trái Sau chỉnh phải nhìn cho kim bóng gương gắn bàn ñộ trùng + Khi cầu không tải tiến hành ñọc số ño ko tải n0 + Cho tải vào ñúng vị trí, sau phút tiến hành ñọc số ño có tải n1 + Kết ño ∆n = n1 – n0 + Với vị trí ñặt tải phải ño lần lấy kết trung bình lần ño + Sau ño xong phải khóa máy ñể cho ñầu di ñộng Tenzomet ko bị dịch chuyển tiến hành tháo máy a2 Tenzomet dùng ñồng hồ ño chuyển vị Giống Tenzomet ñòn kim ño bảng vạch chia ñược thay ñồng hồ ño chuyển vị b Tenzomet dây rung Dụng cụ ño biến dạng kiểu dây rung dựa sở quan hệ tần số dao ñộng riêng sợi dây với lực kéo căng dây Tần số dao ñộng riêng w (hz) sợi dây căng phụ thuộc vào chiều dài l (mm) dây, ñộ chặt ρ (kG/mm3) vật liệu làm dây, ứng suất căng σ (kG/mm2) dây ñược xác ñịnh theo công thức: (6.3) K H O A CA U Ban ñầu dây ñược căng giữ chặt bề mặt kết cấu dây có σ1, w1 Khi kết cấu bị biến dạng tải trọng tác dụng, dây bị kéo căng thêm, tần số dao ñộng ngang dây thay ñổi theo, dây có σ2, w2 Dựa vào thay ñổi tần số dao ñộng trước sau lúc kết cấu bị biến dạng, bỏ qua trị số nhỏ việc tăng chiều dài, ta xác ñịnh ñược gia số ứng suất dây: ∆σ = 4.l ρ (w22 − w12 ) (6.4) Bởi biến dạng dây cấu kiện giống cấu kiện chịu kéo nén nên ta có ứng suất cấu kiện cần kiểm tra là: σ caukien = Ecaukien σ day Eday (6.5) Hình 6.2 Tenzomet dây rung Cấu tạo gồm: Giá hình chữ L (1), mút giá có dạng gối dao cố ñịnh (2), mút giá dựa vào gối dao di ñộng (3) Nối liền chân cố ñịnh (2) chân di ñộng (3) sợi dây thép căng (4) Trên dây căng ñặt nam châm ñiện nhỏ (5) nhằm tạo Trang 57 D U O N G -D H X D M T nên xung ñiện làm rung dây căng, cần xác ñịnh tần số riêng dây Tần số riêng dây rung ñược xác ñịnh nhờ ñếm tần số vi mạch (6) ñược thị ñèn số c Tenzomet ñiện (Tenzomet cảm biến ñiện trở) Tenzomet cảm biến ñiện trở ñược sử dụng rộng rãi, cho ñộ xác cao, ño ñược biến dạng nhỏ 10-5 - 10-6, biến dạng tĩnh, ñộng, xung kích, ño ñược biến dạng phân tán theo nhiều phương, kích thước nhỏ gọn, nhẹ - Cấu tạo: + Một Tenzomet ñiện có phận chính: cảm biến gắn vật cần ño máy ño Máy ño nối với máy tính nối với cảm biến dây, ñó hệ máy ño máy tính ñặt xa cảm biến lúc ño ñược với nhiều cảm biến gắn nhiều chỗ khác vật ño + Bộ cảm biến: Cảm biến thường dùng ñiện trở, gồm dây dẫn ép hai lớp giấy cách ñiện chất dẻo ñể chống dẩm cách ñiện, chiều dài l gọi chuẩn ño ñiện trở, thường ñiện trở phương có chuẩn ño 10, 20, 50, 100 120mm, với ñiện trở từ 100 ñến 300Ω + Máy ño: Để ño thay ñổi ñiện trở Máy ño thường ñược nối với máy tính, máy tính có chương trình xử lý, nhập mô ñun ñàn hồi vật liệu từ ε ño ñược, máy cho ứng suất, tùy theo chương trình mà máy xếp kết thành bảng vẽ biểu ñồ L CA U Hình 6.3 Tenzomet ñiện - Nguyên tắc phương pháp ño ñiện trở dựa nguyên lý thay ñổi ñiện trở dây dẫn tỷ lệ bậc với thay ñổi chiều dài dây dẫn Điện trở dây dẫn xác ñịnh theo công thức: R = ξ l F (6.6) K H O A Trong ñó: ξ _ Điện trở suất vật liệu dây dẫn l – Chiều dài dây dẫn F - Diện tích tiết diện dây - Khi ñó, gia tăng ñiện trở trình dây bị biến dạng ñược xác ñịnh : ∆R = k ε R (6.7) Trong ñó: K ñộ nhạy ñiện trở, K phụ thuộc vào ñộ nhạy dây, cách bố trí dây ñiện trở cách liên kết ñiện trở vào vật ño ε biến dạng dài tương ñối Trang 58 -D H X D M T - Sự thay ñổi ñiện trở dẫn ñến thay ñổi ñiện dòng ñiện mạch thiết bị ño nên thiết lập ñược quan hệ tương ứng thay ñổi ñiện hay cường ñộ dòng ñiện với biến dạng dài tương ñối ε 6.4.2 Các máy ño võng ño chuyển vị thẳng Để ño võng ño chuyển vị thẳng ñứng có nhiều thiết bị khác nhau, như: máy cao ñạc, ống cao su ñựng chất lỏng hay loại ñồng hồ ño Tùy theo yêu cầu ñộ xác mà lựa chọn loại thiết bị phù hợp a Máy ño võng Macximop - Cấu tạo: dây thép (1) có ñường kính 0,3-0,5 mm, ñầu buộc vào nặng khoảng 20kg thả xuống ñáy sông buộc chặt vào cọc cố ñịnh gần cầu, ñầu dây lại ñược treo vật nặng từ 1,5-2kg ñể giữ cho dây thẳng Dây (1) ñược mắc qua bánh xe quay (2) trục quay (7) Khi kết cấu bị võng xuống vồng lên bánh xe (2) quay làm cho thang chia (6) quay theo nên ta ñọc ñược giá trị thang chia Đồng thời thông qua hệ thống bánh (5) làm quay thang chia phụ (3), nhờ có kim vạch (4) nên ñọc ñược giá trị thang chia phụ D U O N G CA U K H O A Hình 6.4 Thiết bị ño võng kiểu Macximop - Khi ño chuyển vị ñiểm ñó ta gắn dụng cụ ño vị trí ño, ghi lại giá trị không tải có tải Thông qua chênh lệch số vạch chia tính ñược chuyển vị thẳng ñứng ñiểm ño: ∆V = Vi − V0 + Voi (6.8) Trong ñó: ∆V: Chênh lệch vạch chia vị trí ño Vi: Số ñọc có tải lần i V0, V0i: Số ñọc không tải trước sau lần i - Phương pháp có ưu ñiểm thao tác dễ dàng, kết ño xác, nhiên dùng ñược trường hợp sông không sâu, nước chảy không mạnh thuyền bè qua lại không va chạm vào dây thả vật nặng Trang 59 -D H X D M T b Đồng hồ ño chuyển vị - Cấu tạo: Trục (1) chuyển ñộng lên xuống Đồng hồ ñược gắn liền vật cần ño, ñầu trục (1) tì vào ñiểm cần ño, lúc kết cấu bị võng xuống vồng lên, thông qua hệ thống bánh làm chuyển ñộng kim quay thang chia (2) (3) Giá trị vạch thang chia lớn cho sẵn mặt ñồng hồ, thường có loại: + Bách phân kế: giá trị vạch 0.01mm + Thiên phân kế: giá trị vạch 0.001mm D U O N G K H O A CA U Hình 6.5 Đồng hồ ño chuyển vị - Khi ño cầu ta thường dùng loại bách phân kế ñảm bảo xác phạm vi ño rộng hơn, tối ña ñến 100mm, ñó thiên phân kế phạm vi ño tối ña thường từ 10mm ñến 20mm - Tương tự máy ño võng Macximop, ta ghi lại giá trị lần ño có tải, không tải trước sau Từ ñó ta tính ñược chuyển vị kết cấu c Đồng hồ ño biến dạng Cấu tạo nguyên lý hoạt ñộng giống ñồng hồ ño chuyển vị, khác hai ñầu ñồng hồ có gắn thêm hai ñầu nhọn ñể tỳ lên bề mặt kết cấu, dùng ñể ño chuyển vị, bề rộng vết nứt, biến dạng… 6.4.3 Dụng cụ ño góc xoay - Dùng cho cầu dàn thép chịu tác dụng tải trọng sinh mô men uốn làm xoay dàn - Cấu tạo: Tấm ñế (1) ñược gắn chặt vào kết cấu thép (7) thông qua gá (8), ñế díp lò xo (3) bọt thủy (2), chỉnh cho bọt thủy cân nhờ vít ñiều chỉnh (4) Khi kết cấu bị xoay bọt thủy bị lệch, ñồng thời chuyển vị góc xoay ñược ñọc ñĩa chia ñộ (5) số vòng quay ñĩa (6) - Dụng cụ ñơn giản, nhỏ gọn có ñộ xác cao, thường từ – 5” Trang 60 -D H X D M T K H O A CA U D U O N G Hình 6.6 Dụng cụ ño góc xoay 6.5 Xử lý phân tích kết thử nghiệm ñánh giá, kết luận chất lượng kỹ thuật cầu a Độ võng Cần ý kết ño biến dạng gì: biến dạng toàn phần, biến dạng ñàn hồi, biến dạng dư Cường ñộ bê tông lúc thử tải lớn lý thuyết tính toán tuổi bê tông lớn 28 ngày Khi tính toán chưa xét ñến ảnh hưởng cảu yếu tố lan can, lớp phủ mặt cầu… Kết ño võng thử tải thường ño với tải trọng cho phép nên thường biến dạng ño ñược biến dạng ñàn hồi b Ứng suất Các trị số ño ứng suất ñiểm khác cấu kiện thường khác nhau, cấu kiện chịu lực dọc trục mặt lý thuyết (các dàn…) Do ñó tùy vào vị trí ñặt thiết bị ño ứng suất ñể suy biểu ñồ ứng suất dọc cấu kiện mặt cắt ño Trang 61 Chương Đánh giá lực chịu tải cầu ñã qua khai thác K H O A CA U D U O N G -D H X D M T 7.1 Khái niệm chung Để ñánh giá lực chịu tải cầu ñã qua khai thác ta cần tiến hành công tác khảo sát, ño ñạc, thử nghiệm mẫu phòng, trường, thử tải cầu, làm thí nghiệm không phá hủy kết cấu thực…sau ñó vào số liệu thực tế có ñược, tiến hành tính toán lại ñể xác ñịnh nội lực cho phép lớn phận kết cấu so sánh chúng với nội lực tải trọng dự kiến có tương lai gây Qua ñó kết luận công trình cầu có ñảm bảo khả chịu tải hay không Do ñó tính toán lại kết cấu, ta phải xét ñến trạng thái thực kết cấu: - Sơ ñồ hình học kết cấu công trình - Các mặt cắt chịu lực thực tế (có hư hỏng khuyết tật) - Đặc ñiểm thực trạng hệ liên kết phận - Các ñặc trưng cường ñộ vật liệu thực tế kết cấu Trong công trình cầu có nhiều phận kết cấu: mố, trụ, gối, nhịp…, phận có nhiều chi tiết nhỏ Để ñánh giá lực chịu tải toàn công trình phải xác ñịnh lực chịu tải phận Khi ñó khả chịu tải chi tiết yếu công trình quy ñịnh toàn khả chịu tải công trình 7.2 Đánh giá lực chịu tải kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép mố trụ Do tính chất vật liệu, ñặc ñiểm trạng thái nội lực, biến dạng nên toán ñánh giá lực chịu tải kết cấu nhịp mố trụ cầu bê tông cốt thép thực chất việc kiểm tra theo ñiều kiện sau: Smax ≤ [S] (7.1) Hoặc Sht ≤ [S]ht (7.2) Trong ñó: Smax: Giá trị ứng suất cường ñộ (tùy theo việc tính toán theo trạng thái giới hạn hay ứng suất cho phép) có ñược tác ñộng tải trọng có xét ñến yếu tố khác nhiệt ñộ, co ngót, từ biến… [S]: Giá trị ứng suất cường ñộ cho phép thực tế kết cấu phận kết cấu, có kể ñến tình trạng hư hỏng khuyết tật có Sht: Giá trị ứng suất cường ñộ kết cấu tác ñộng trực tiếp hoạt tải (có xét ñến tải trọng tăng lên tương lai) [S]ht: Giá trị ứng suất cường ñộ cho phép thực tế kết cấu (có kể ñến tình trạng hư hỏng khuyết tật có) tác ñộng trực tiếp hoạt tải (có xét ñến tải trọng tăng lên tương lai) Trang 62 Chương Sửa chữa tăng cường cầu K H O A CA U D U O N G -D H X D M T 8.1 Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa tăng cường nhịp cầu bê tông cốt thép a Giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa Tùy theo mục ñích việc sửa chữa ñể kéo dài tuổi thọ kết cấu cầu ñể khôi phục lại khả chịu lực kết cấu ban ñầu kết cấu mà lựa chọn loại công nghệ sửa chữa (bao gồm: vật liệu, thiết bị phương pháp) thích hợp Đồng thời việc lựa chọn công nghệ sửa chữa phụ thuộc vào ñặc ñiểm loại hư hỏng, khuyết tật Có thể phân hư hỏng sau; - Loại 1: Những hư hỏng không làm giảm cường ñộ tuổi thọ kết cấu, ñó cần sửa chữa bảo dưỡng ñịnh kỳ làm khôi phục vẻ ñẹp kết cấu cầu - Loại 2: Những hư hỏng làm giảm tuổi thọ kết cấu, ñó phải dùng vật liệu có tính bảo vệ tốt ñể sửa chữa cho kết cấu - Loại 3: Những hư hỏng làm giảm cường ñộ kết cấu, ñó cần phải dùng vật liệu công nghệ thích hợp ñể sửa chữa nhằm ñảm bảo cường ñộ cho kết cấu Trình tự thực hiện: - Chuẩn bị kết cấu trước sửa chữa: Đục bê tông yếu, làm sạch, khô, cạo rỉ thép… - Dùng vữa xi măng keo Epoxy: Khi vết nứt nhỏ 1cm - Dùng bê tông Polime vữa ñặc biệt ñể vá chỗ hở chèn vết nứt - Phun bê tông kết hợp ñặt thêm thép gia cường b Giải pháp kết cấu công nghệ tăng cường - Tăng cương thêm thép chủ chịu kéo ñáy dầm cần thiết tăng cường cốt thép ñai - Dán thép bổ sung keo epoxy - Tạo thêm dự ứng lực bổ sung 8.2 Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa tăng cường cầu, mố trụ cầu a Giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa Các mố trụ lâu ngày thường hay bị hư hỏng mạch vữa xây,hoặc bị xói lở gây vỡ, bong ñá xây Khi ñó cần phải ñục bỏ phần vữa xấu cũ, trác lại vữa xi măng Còn kết cấu bị nứt phải dùng keo Epoxy loại vữa chuyên dùng ñể trám vết nứt Nếu ñất ñắp sau mố bị lún sụp lý ñó mà tăng áp lực ñất sau mố ta phải ñào bỏ ñất cũ ñi, thay cát hạt thô ñầm chặt, chèn thêm ñá dăm kết hợp làm lại ñộ sau mố b Giải pháp kết cấu công nghệ tăng cường - Tăng cường trụ: + Tăng cường ñai bê tông cốt thép tăng cường thêm lớp áo bê tông cốt thép bao quanh thân trụ cũ suốt chiều cao thân trụ + Đổ bê tông nhằm làm cho trụ trở thành khối suốt chiều cao cho ñến sát ñáy xà mũ + Đặt thêm cốt thép ñổ bê tông phía bê ñể tăng cường chiều cao xa mũ + Tạo thêm cọc phía thượng hạ lưu, sau ñó bố trí cốt thép ñổ bê tông bệ cọc bao trùm phần bệ cọc cũ ñể mở rộng phần bệ cọc - Tăng cường mố: + Làm lại ñộ + Thay ñất sau mố Trang 63 K H O A CA U D U O N G -D H X D M T + Tăng cường kết cấu chống lực ñẩy ngang phía trước tăng cường neo chống lực ñẩy ngang phía sau mố + Kéo dài thêm nhịp xây dựng mố + Tăng cường mố lớp phủ bê tông cốt thép + Xây dựng thêm cọc ñể mở rộng bệ cọc mố mở rộng mố Trang 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO K H O A CA U D U O N G -D H X D M T Bảo dưỡng sửa chữa ñường ô tô – Th.s Vũ Đình Hiền – Nhà xuất GTVT năm 2005 Chuẩn ñoán công trình cầu – GS Nguyễn Viết Trung – Nhà xuất xây dựng Hà Nội – 2003 Khai thác, kiểm ñịnh, sửa chữa, tăng cường cầu - GS Nguyễn Viết Trung – Nhà xuất GTVT Hà Nội – 2004 Tiêu chuẩn kỹ thuật bảo dưỡng thường xuyên ñường 22 TCN 306 - 03 Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 16 – 79 Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 277 – 01 Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 335 – 06 Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 251 – 98 Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 211 – 06 10 Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 278 – 01 Trang 65 [...]... ñánh giá khả năng chống trươn trượt của mặt ñường thì có thể ñánh giá bằng cách thông qua ñiều tra phân tích các tai nạn trơn trượt, thông qua ñiều tra quan sát bề ngoài và thông qua việc ño các ñặc trưng chống trơn trượt của bề mặt ñường Nhưng thông thường hay dùng cách ño các ñặc trưng chống trơn trượt của bề mặt ñường thông qua chỉ tiêu ñộ nhám Độ nhám bề mặt của ñường bao gồm 2 thành phần ñóng góp... quy ñịnh ño như sau: + Đối với dự án lập báo cáo ñầu tư và quản lý khai thác ñường: mật ñộ ño từ 5-10 ñiểm ño/1km + Đối với dự án ñầu tư (thiết kế cơ sở và thiết kế kỹ thuật): ño rải ñều trên toàn tuyến, mật ñộ ño 20ñiểm/1km - Vị trí các ñiểm ño: các ñiểm ño võng thường ñược bố trí ở vệt bánh xe phía ngoài (cách mép mặt ñường 0,6 - 1,2m) là nơi thông thường có ñộ võng cao hơn các vệt bánh phía trong Với... hạn chiều cao của xe chui qua các gầm cầu, hoặc các cọc chắn ngang ñối với các cầu có khẩu ñộ hẹp,.v.v Các thiết bị này có thể bị hư hại vì các tai nạn giao thông và mức ñộ hư hại tuỳ thuộc vào cấu trúc, ñộ chắc chắn của thiết bị b Hư hỏng các công trình tiêu nước và thoát nước Trang 17 K H O A CA U D U O N G -D H X D M T - Xói lùi dần các rãnh tiêu nước Hiện tượng xói này có nguyên nhân từ rãnh quá... và khó bốc hơi nước, gây nhiều khó khăn cho giao thông sau khi trời mưa - Cát lấn + Đây là hiện tượng gió thổi ñưa cát ñến lấn ñường, một hiện tượng ñặc thù của các ñường ở vùng duyên hải Cát cũng có thể do mưa lớn gây xói và chảy xuống những ñoạn ñường thấp + Cát có thể ngập cả mặt ñường làm giảm khả năng bám giữa bánh xe với mặt ñường, gây mất an toàn giao thông, ñồng thời cát làm lấp mương rãnh thoát... khi khai thác nền ñường sẽ bị biến dạng lớn - Nước ngầm hoạt ñộng cao - Kết cấu áo ñường mỏng không ñủ khả năng chịu lực dưới tác dụng của tải trọng xe (nhất là xe nặng), qua quá trình trùng phục dẫn ñến kết cấu bị phá hoại Hậu quả (Nếu không sửa chữa): - Mức ñộ cao su sẽ tăng nhanh, liên tục trong mùa mưa và sẽ gây ra tình trạng mặt ñường bị nứt nếu như nước thấm xuống mặt ñường, gây mất an toàn giao. .. phân tán nước mặt ở phía trước và xung quanh lốp xe lăn Công dụng của ñộ nhám vĩ mô cao là ñảm bảo cho sức kháng trượt ñược duy trì cả khi xe chạy với tốc ñộ thấp cung như khi xe chạy với tốc ñộ cao Hình 2.13 Độ nhám vi mô và ñộ nhám vĩ mô Trang 20 Chương 3 Đánh giá chất lượng khai thác của ñường P K H O A CA U D U O N G -D H X D M T Trong quá trình sử dụng mặt ñường, do tác dụng trùng phục của xe chạy... cấu Theo phương pháp này, người ta tiến hành khoan lấy mẫu trong các lớp kết cấu của mặt ñường rồi thông qua các thí nghiệm trong phòng ñể xác ñịnh các thông số tính toán, từ ñó dự báo năng lực chịu tải của kết cấu Do không thể lấy quá nhiều mẫu trên mặt ñường nên các thông số phản ánh tình trạng mặt ñường thông qua các thí nghiệm thường mang tính cục bộ nhất ñịnh 3.1.2 Phương pháp ñánh giá không phá... nhất về loại hình mặt ñường theo ñiều kiện gây ẩm, trạng thái bề mặt ñường, kết cấu áo ñường, chiều dày kết cấu áo ñường, loại ñất nền…Các số liệu này có thể lấy ở các ñơn vị quản lý ñường hoặc thông qua khảo sát hiện trường thông qua nhóm chuyên gia có kinh nghiệm thực hiện Trên mỗi ñoạn ñồng nhất, chọn một ñoạn ñại diện dài 500-1000m, mỗi ñoạn ñại diện chọn lấy 20 ñiểm ño Với những ñoạn ñồng nhất,... năng chống thấm - Làm giảm ñộ nhám của mặt ñường, giảm sức bám của bánh xe với mặt ñường gây mất an toàn giao thông l Miếng vá mặt ñường Miếng vá xuất hiện trên mặt ñường do quá trình sửa chữa nhỏ, cục bộ lớp mặt ñể phục hồi hư hỏng như ổ gà, cao su, nứt lưới, lún vệt bánh, cóc gặm, bong tróc hoặc xử lý ñọng nước ở mặt ñường…Miếng vá mặt ñường phản ánh ñiều kiện trước ñây của ñường và bản thân miếng vá... kỹ thuật sau: - Đo ñược mặt cắt dọc của ñường một cách tuần tự, liên tục với các bước ño không ñổi (thông thường hoặc 250 mm, hoặc 300 mm) - Độ chính xác của phép ño cao ñộ phải ≤ ± 0,5 mm Trang 35 D U O N G -D H X D M T - Có bộ vi xử lý ñể thu thập, lưu trữ số liệu ño Kết quả ño ñược tự ñộng xử lý thông qua phần mềm chuyên dụng ñể ñưa ra giá trị IRI trên ñoạn ñã ño Các thiết bị loại này có thể là ... lượng kỹ thuật công trình K H O A CA U D U O N G -D H X D M T 5.1 Khái niệm Là công việc kiểm tra phận công trình ñang ñược khai thác nhằm thu thập số liệu tin cậy làm việc công trình, từ ñó ñánh... - Tai nạn giao thông tăng cao ñoạn ñường ñi qua khu dân cư bị ảnh hưởng giao thông ñịa phương 4.1.3 Các biện pháp ñể hạn chế tai nạn giao thông - Trước tiên phải hoàn thiệt luật giao thông, phổ... ban ñầu công trình, ñôi có kết hợp nâng cao tiêu chuẩn vài phận công trình Công việc tiến hành sau công trình ñã trải qua hay hay nhiều lần trung tu Ngoài có sửa chữa ñột xuất, bao bồm công việc