Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu

Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super t cắt khấc tại một số công trình cầu

Bài báo gửi đăng Tạp chí Kết cấu (3-2012) Khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super-T cắt khấc số công trình cầu Ths Bùi Xuân Học (1) , GS TS Nguyễn Viết Trung (2) (1) Viện Khoa học Công nghệ GTVT, (2) Trường Đại học GTVT Tóm tắt: Những năm gần đây, dầm super-T cắt khấc áp dụng phổ biến dự án xây dựng cầu Việt Nam Tuy vậy, số dự án cầu tồn tình trạng nứt khu vực đầu dầm super-T cắt khấc, cần sớm khắc phục Bài báo trình bày tóm tắt kết nghiên cứu thực khuôn khổ đề tài cấp Bộ năm 2008, mã số DT084035 xác định nguyên nhân đề xuất biện pháp khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super-T cắt khấc Việt Nam Abstract: In recent years, the halved-end super-T girders are applied fairly common in bridge construction projects in Vietnam However, some projects still exist the cracks at halved-end of super-T girders, that should be overcome as soon as possible This paper presents summary results of research project of DT084035 concerning the determination the causes and proposing the measures to overcome the cracks at the halved-end super-T girders in Vietnam Giới thiệu Dầm BTCT DƯL đúc sẵn super-T kỹ sư thiết kế VicRoads (Australia) phát triển từ năm 1993 Dầm super-T đời dựa nguyên lý kết cấu ‘bản T’, dầm máng hở tiêu chuẩn, kết hợp với tính khác dầm chữ T, chữ I BTCT DƯL Dầm super-T dầm BTCT DƯL đúc sẵn, sử dụng cho cầu có nhịp trung bình cầu cạn cầu vượt sông Nó có khả vượt nhịp lớn loại dầm khác chiều cao Hiện nay, dầm super-T vượt nhịp 20 – 38m Dầm super-T áp dụng lần đầu Việt Nam cầu Mỹ Thuận (từ 1998), sử dụng đầu dầm khấc để che phần nhô xà mũ trụ, tạo mỹ quan cho công trình Từ đến nay, nhiều dự án áp dụng kết cấu để vượt nhịp phổ biến từ 35 – 38m, với việc sử dụng dầm cắt khấc không cắt khấc, sử dụng dầm căng trước dầm căng sau Dầm super-T chứng minh hiệu kinh tế kỹ thuật, vậy, số dự án cầu tồn tình trạng nứt khu vực đầu dầm super-T cắt khấc, cần sớm khắc phục Vấn đề đặt nghiên cứu làm rõ nguyên nhân gây nứt đầu dầm super-T cắt khấc, dự báo phát triển vết nứt, đánh giá khả chịu lực dầm đề xuất giải pháp hiệu chỉnh thiết kế, công nghệ thi công dầm super-T cắt khấc để khắc phục tượng nứt dầm, góp phần hoàn thiện chất lượng chế tạo loại kết cấu Bài báo trình bày tình trạng nứt dầm, phân tích cục đầu dầm, xác định nguyên nhân dự tính phát triển nứt, đánh giá khả chịu lực, biện pháp khắc nứt dầm super-T cắt khấc Tình trạng nứt đầu dầm super-T cắt khấc Khảo sát tình trạng nứt đầu dầm super-T cắt khấc số dự án xây dựng cầu sử dụng dầm super-T cắt khấc về: vị trí, đặc trưng phân bố vết nứt; phương hình dạng vết nứt; kích thước vết nứt; thời điểm xuất vết nứt; phát triển vết nứt theo thời gian kể từ xuất hiện; đặc trưng khác bê tông bị bong rộp, bị nén vỡ Trong khuôn khổ đề tài, nhóm nghiên cứu khảo sát cầu Mỹ Thuận, cầu Rạch Miễu, cầu cạn đường cao tốc TP HCM – Trung Lương, cầu dẫn thuộc dự án cầu Cần Thơ, cầu Bạc Liêu 2, cầu cạn đường vành đai III (Hà Nội) Cầu Mỹ Thuận Cầu Rạch Miễu Đường cao tốc HCM-TL Hình Hình ảnh nứt đầu dầm super-T cắt khấc Khái quát tình trạng nứt khu vực đầu dầm super-T cắt khấc dự án, phân thành dạng sau (hình 1): Dạng 1: nứt xiên góc khấc; Dạng Dạng 2: nứt dọc khu vực bầu dầm phía dưới; Dạng Dạng Dạng Dạng 3: nứt dọc phần tiếp giáp cánh dầm thân dầm; Dạng 4: nứt xiên cánh dầm vị trí tiếp giáp phần đặc phần rỗng Hình Các dạng nứt khu vực đầu dầm super-T cắt khấc Bảng Các công trình tiến hành khảo sát Công trình (năm xây dựng) Số nhịp khảo sát Số dầm khảo sát Số dầm bị nứt Cầu Mỹ Thuận (2000) 60 53 Nhiều dầm bị nứt dạng Các vết nứt đo vẽ đánh dấu theo dõi phát triển Đến nay, không thấy có phát triển vết nứt Cầu Rạch Miễu (2008) 36 22 Nhiều dầm bị nứt dạng 2, dầm phía bờ Tiền Giang Dự án đường ô tô cao tốc TP HCM – Trung Lương (2008): TT Xưởng dầm Công ty CP Bê tông 620 Long An Nhận xét 38 Các dầm đúc xong, tập kết bãi dầm Điểm kê dầm vị trí đặt gối Khoảng ¼ số dầm xuất vết nứt dạng Các vết nứt dạng không dài chiều rộng vết nứt nhỏ Đoạn cầu cạn sử dụng dầm Công ty Bê tông 620 40 31 Kiểm tra nhịp dầm thấy nhiều dầm bị nứt dạng Đoạn cầu cạn sử dụng dầm Tổng Công ty Xây dựng Thăng Long 20 Kiểm tra nhịp dầm không phát vết nứt Thiết kế dầm bổ sung lưới thép xiên D18 Cầu Bạc Liêu (2009) 42 Chỉ có 6/42 dầm xuất vết nứt dạng 1, mức độ không lớn Thiết kế dầm có lưới thép xiên D18 Cầu dẫn thuộc dự án cầu Cần Thơ (2009): Không phát nứt dầm Thiết kế dầm có lưới thép xiên D20 Cầu Cái Răng bé 30 Cầu Cái Răng lớn 30 Cầu cạn đường Vành đai III, Hà Nội 64 Kiểm tra nhịp dầm, thấy dầm không bị nứt dạng Thiết kế dầm có lưới thép xiên D25 Một số dầm xuất vết nứt dạng Sau bổ sung đoạn không dính bám dài 1m cho tao cáp phía cánh bổ sung xiên D13 góc phần đặc phần rỗng cánh không thấy xuất nứt Bảng Đặc điểm dạng nứt Dạng nứt Vị trí vết nứt Phương hình dạng Kích thước vết nứt Thời điểm xuất nứt Dạng Góc khấc đầu dầm Xuất phát từ góc khấc, thường tách thành vết nứt, có xu hướng nằm ngang, có xu hướng xiên góc 35-500 Các vết nứt xuyên từ bên sang bên đối diện Rộng a = 0.02 – 0.4mm; Dài L = 20 – 70cm; Xuất tạo xong DƯL Khi đặt dầm lên trụ, thi công mặt cầu, số lượng dầm xuất vết nứt nhiều có chiều dài, độ mở rộng vết nứt lớn Sau tiếp tục theo dõi thấy phát triển vết nứt không rõ ràng Dạng Khu vực bầu dầm phía Xuất phát từ đầu dầm, phát triển nằm ngang xiên lên Thường xuất đến vết nứt, vết nứt cách đáy dầm khoảng 20cm, vết nứt cách đáy dầm khoảng 40cm Rộng a = 0.02 – 0.2mm; Dài L = 20 – 80cm; Xuất tạo xong DƯL Tiếp tục theo dõi thấy phát triển vết nứt không rõ ràng Dạng Dọc phần tiếp giáp cánh dầm thân dầm Xuất phát từ đầu dầm, phát triển dọc khu vực tiếp giáp cánh dầm thân dầm Rộng a = 0.01 – 0.08mm; Dài L = 15 – 30cm; Xuất tạo xong DƯL Dạng Trên cánh dầm vị trí tiếp giáp phần đặc phần rỗng Xuất phát từ góc tiếp giáp phần đặc phần rỗng cánh dầm, phát triển xiên góc, xuyên hết chiều dày cánh dầm Rộng a = 0.02 – 0.08mm; Dài L = 15 – 25cm; Xuất tạo xong DƯL Nhận xét: vết nứt đầu dầm super-T cắt khấc vết nứt co ngót tính quy luật vết nứt, không phân tán ngẫu nhiên vết nứt co ngót Vết nứt dạng vết nứt phổ biến xuất nhiều công trình, vậy, dầm có bố trí lưới cốt thép xiên đầu dầm không bị nứt dạng Một số dầm dự án đường vành đai III xuất vết nứt dạng Vết nứt không xuất công trình khác Phân tích cục đầu dầm super-T cắt khấc 3.1 Mở đầu a Khái quát phân tích ứng suất cục Ứng suất cục xuất nơi kết cấu có đặt lực tập trung, thay đổi đột ngột hình dạng kích thước, có liên kết, có vật liệu không liên tục tính chất học Tại nơi này, ứng suất phân bố không bình thường, có giá trị lớn gần giảm nhanh xa khu vực tập trung ứng suất (a) Phân tích giải tích (b) Phân tích FEM Hình Ứng suất cục khoét lỗ Trong phân tích kết cấu, hai nội dung thực là: phân tích tổng thể phân tích cục Phân tích tổng thể nghiên cứu làm việc chung hệ kết cấu, xét đến tương tác phận kết cấu với Phân tích cục nghiên cứu ứng xử vùng cục đó, thường bất lợi kết cấu Để thực phân tích cục bộ, cần phải phân tích tổng thể nhằm xác định điều kiện biên cho kết cấu cục Ngược lại, kết phân tích cục xem xét để hiệu chỉnh lại mô hình phân tích tổng thể Phân tích cục thường bao gồm: phân tích ứng suất cục bộ; phân tích ổn định cục bộ; xác định phạm vi phân bố truyền tải trọng vùng cục bộ; xác định quan hệ hay ảnh hưởng hiệu ứng làm việc vùng cục cấu kiện liên quan kết cấu tổng thể b Phân tích cục đầu dầm super-T cắt khấc Phân tích cục đầu dầm super-T cắt khấc nhằm: xác định phân bố ứng suất cục khu vực đầu dầm, kiểm tra phù hợp việc bố trí cốt thép chịu lực cục bộ, nguyên nhân gây nứt đầu dầm; cấu tạo bố trí cốt thép hợp lý khu vực đầu dầm super-T cắt khấc để khắc phục tượng nứt đầu dầm Nội dung phân tích cục đầu dầm super-T cắt khấc gồm: - Phân tích tổng thể (sử dụng phần mềm MIDAS Civil): phân tích cho trường hợp, tương ứng với tiến trình chịu lực Sử dụng phần tử để mô tả đoạn dầm, mô tả phần tử cáp DƯL dọc dầm Kết phân tích tổng thể dùng để xác định nội lực, chuyển vị mặt cắt dự định lấy làm biên phân tích cục - Phân tích ứng suất cục đầu dầm (sử dụng phần mềm MIDAS Civil): sử dụng phần tử khối để mô tả bê tông phần tử mô tả cốt thép cáp DƯL Tại mặt cắt biên đoạn đầu dầm, sử dụng điều kiện biên gối đàn hồi kết hợp với lực biên tính phân tích tổng thể - Phân tích sức kháng cục đoạn đầu dầm mô hình chống – giằng, sử dụng phần mềm CAST kết hợp với bảng tính Excel 3.2 Phân tích tổng thể dầm Để có sở phân tích cục đầu dầm super-T cắt khấc, nghiên cứu ví dụ cụ thể sau: dầm super-T cắt khấc L=38.3m, chiều cao dầm 1.75m, mặt cắt ngang có dầm cách 2.12m, hoạt tải thiết kế HL93, khai thác với xe 15200 600 74 14000 200 600 445 700 700 2120 700 2120 890 890 890 350 2120 2120 2120 2120 Hình Dầm super-T cắt khấc L=38.3m Khảo sát trạng thái làm việc đầu dầm super-T cắt khấc ứng với trường hợp tính sau đây: Bảng Các trường hợp phân tích Kết cấu Tiết diện dầm Tải trọng tác dụng Trường hợp 1: Chế tạo dầm Dầm đặt lên gối mố trụ cầu, chưa thi công mặt cầu Mặt cắt dầm super-T chưa liên hợp - Trọng lượng thân dầm - Lực DƯL Trường hợp 2: Đổ bê tông mặt cầu Dầm đặt lên gối mố trụ cầu, tiến hành đổ bê tông mặt cầu Mặt cắt dầm super-T chưa liên hợp - Trọng lượng thân dầm - Lực DƯL - Tĩnh tải: mặt cầu, ván khuôn, dầm ngang, lan can Trường hợp 3: Hoàn thiện khai thác Nhịp dầm thi công hoàn chỉnh đưa vào khai thác Mặt cắt dầm super-T liên hợp BTCT mặt cầu - Trọng lượng thân: dầm, mặt cầu - Lực DƯL - Tĩnh tải: ván khuôn, dầm ngang, lan can, lớp phủ, tay vịn lan can - Hoạt tải khai thác (a) Trường hợp (b) Trường hợp Hình Mô hình kết cấu tính tổng thể dầm Phân tích tổng thể dầm theo trường hợp cho kết nội lực chuyển vị mặt cắt liên kết (mặt cắt tiếp giáp phần đặc đầu dầm phần lại dầm), từ tính toán hệ số đàn hồi mặt cắt liên kết Bảng Nội lực chuyển vị mặt cắt liên kết Nội lực tính toán TH1 Trường hợp TH2 TH3 Fx (kN) -3214.7 -3214.7 -3073.4 Fy (kN) 0.0 0.0 0.0 Fz (kN) -260.4 -539.1 -771.6 Mx (kN.m) 0.0 0.0 0.0 My (kN.m) -1249.5 -768.5 -1554.6 Mz (kN.m) 0.0 0.0 0.0 Chuyển vị tính toán TH1 Trường hợp TH2 Dx (m) 0.000051 Dy (m) Dz (m) 0.006833 Rx (rad) Ry (rad) -0.004056 Rz (rad) 0.000019 0.000012 0 -0.001184 0.000922 0 0.000752 -0.000565 0 TH3 Bảng Hệ số đàn hồi mặt cắt liên kết (mặt cắt biên) Hệ số đàn hồi biên Trường hợp TH1 TH2 SDx (kN/m) 63032353 169192105 SDy (kN/m) 0 SDz (kN/m) 38106 455287 SRx (kN.m/rad) 0 SRy (kN.m/rad) 308050 1021928 SRz (kN.m/rad) 0 TH3 256112500 836822 2751540 3.3 Phân tích ứng suất cục đầu dầm Nghiên cứu nhằm mục đích tìm nguyên nhân gây nứt xu hướng vết nứt xuất khu vực đầu dầm khấc Vì vậy, việc phân tích dựa giả thiết: 1) bê tông chưa xuất vết nứt, 2) vật liệu bê tông làm việc giai đoạn đàn hồi tuyến tính Việc phân tích làm việc / trạng thái ứng suất đầu dầm khấc, xuất vết nứt, mà cần đến kiến thức môn học rạn nứt, nằm phạm vi nghiên cứu Mô hình hóa kết cấu: - Bê tông dầm mô hình hóa phần tử khối - Cốt thép thường mô tả phần tử Tạo phần tử thép vị trí thích hợp cách nối trực tiếp điểm nút - Khi mô tả cáp DƯL bê tông, gán trực tiếp phần tử cáp vào kết cấu mà phải thông qua số phần tử Sự mô hình hóa cáp DƯL hợp lý mô tả xác vị trí tiếp xúc cáp DƯL bê tông Do vậy, cần tạo phần tử giả (có độ cứng nhỏ, mang tải trọng cáp DƯL) qua điểm nút tương ứng với vị trí cáp qua kết cấu Tạo phần tử cáp DƯL cách đặt vào vị trí thích hợp, phần tử cốt thép tạo phần tử giả để gán cáp DƯL Điều kiện biên: - Tại vị trí gối cầu sử dụng gối liên kết cứng; - Tại mặt phẳng liên kết đầu dầm với đoạn dầm lại sử dụng điều kiện biên gối đàn hồi kết hợp với lực biên tính mô hình tổng thể (a) Trường hợp 1, (b) Trường hợp Hình Mô hình kết cấu cốt thép Các nhận xét rút từ kết phân tích ứng suất cục bộ: - Trường hợp 1: đặt dầm lên gối cầu, xuất ứng suất kéo lớn khu vực từ đáy dầm đến góc khấc đặc biệt góc khấc ứng suất kéo vượt cường độ chịu kéo bê tông (f’ct = 4.45 Mpa); - Trường hợp 2: trường hợp này, ứng suất kéo khu vực từ đáy dầm đến góc khấc giảm đi, có ứng suất kéo Von-Mises eff vượt cường độ chịu kéo bê tông; - Trường hợp 3: so với trường hợp 2, ứng suất kéo khu vực từ đáy dầm đến góc khấc tăng lên có ứng suất kéo p1 ứng suất kéo Von-Mises eff vượt cường độ chịu kéo bê tông; - Như vậy, khu vực từ đáy dầm đến góc khấc góc khấc xuất vết nứt từ giai đoạn đặt dầm lên gối cầu (a) Trường hợp (b) Trường hợp (c) Trường hợp Hình Một số hình ảnh ứng suất cục (ứng suất xx) 3.4 Phân tích sức kháng cục đầu dầm Căn cấu tạo bố trí cốt thép khu vực đầu dầm, lựa chọn hai mô hình chống – giằng sau để phân tích sức kháng cục đầu dầm B A E   E' D Nu Vu (L4) x 12 D16 F'' (L1) D32 C  F F' (L3) x 12 D16 Hình Mô hình 1: không bố trí lưới cốt xiên (L2) x D16; x D16 (L5) x D18 A E B G E'   D Nu Vu (L4) x 12 D16 F'' (L1) D32 C H F  F' (L3) x 12 D16 (L2) x D16; x D16 Hình Mô hình 2: bố trí lưới cốt xiên Phản lực gối tính từ mô hình phân tích tổng thể Bảng Phản lực gối (từ kết tính tổng thể) Trạng thái giới hạn Kí hiệu TTGH Cường độ I TTGH Sử dụng RCDI RSD Trường hợp Vu (kN) Nu (kN) 401.78 321.42 Trường hợp Vu (kN) Nu (kN) 790.76 632.61 Trường hợp Vu (kN) Nu (kN) 1312.65 942.34 Nhận xét: - Mô hình 1: trường hợp chịu tải 2, chống bê tông giằng cốt thép đủ khả chịu lực Trường hợp 3, lưới L3 không đủ sức kháng cần thiết; Ứng suất phần tử STM Nội lực Sức kháng Tỷ số ứng suất Hình 10 Mô hình 1, trường hợp - Mô hình 2: trường hợp chịu tải, chống bê tông giằng thép đủ khả chịu lực; Ứng suất phần tử STM Nội lực Sức kháng Tỷ số ứng suất Hình 11 Mô hình 2, trường hợp - Như vậy, với thiết kế tại, không bố trí thêm lưới cốt thép xiên lưới thép L3 cần tăng diện tích cốt thép chịu kéo Giải pháp bố trí lưới cốt thép xiên vừa làm giảm ứng lực giằng L3, vừa hạn chế/ ngăn phát triển vết nứt góc khấc Nguyên nhân dự báo phát triển nứt Khảo sát tình trạng nứt số dự án xây dựng cầu phân tích lý thuyết, cho phép xác định nguyên nhân dự báo phát triển vết nứt đầu dầm super-T cắt khấc sau Bảng Nguyên nhân dự báo phát triển dạng nứt Dạng nứt Nguyên nhân gây nứt Dự báo phát triển nứt Dạng Đầu dầm super-T cắt khấc có biến đổi đột ngột hình học, phân bố ứng suất cục khu vực phức tạp, dễ phát sinh vết nứt ứng suất kéo vượt cường độ chịu kéo bê tông Vát góc 100x100mm vị trí góc khấc không làm giảm nhiều thay đổi đột ngột kích thước tiết diện nguyên nhân làm tăng bất lợi Một số thiết kế không lường hết trạng thái ứng suất cục khu vực đầu dầm cắt khấc, dẫn đến việc bố trí cốt thép chịu lực cục chưa hợp lý Phân tích trạng thái ứng suất cục đầu dầm cho thấy phổ ứng suất lớn tập trung khu vực góc khấc, phương ứng suất lớn có xu hướng xiên góc 30-600 so với phương nằm ngang Điều lý giải xuất vết nứt theo phương vuông góc với ứng suất lớn Vết nứt dạng có khả tiếp tục phát triển trình khai thác ứng suất gây nứt chịu ảnh hưởng tác động lực DƯL, ngược lại, tác động tải trọng phụ thêm (bản mặt cầu + tĩnh tải II) hoạt tải khai thác hạn chế ảnh hưởng Khảo sát cầu Mỹ Thuận (đã khai thác 10 năm) thấy vết nứt không tiếp tục phát triển Dạng Việc tính toán số lượng, chiều dài đoạn cáp không dính bám tao cáp DƯL số công trình chưa phù hợp, làm tăng ứng lực cục khu vực đầu dầm neo cáp, gây nứt Ở số dự án, nguyên nhân khắc phục cách tính toán, điều chỉnh hợp lý số lượng, chiều dài đoạn Vết nứt khả phát triển vì: - Ứng lực nén cục đầu dầm DƯL gây vết nứt loại này; - Hướng vết nứt song song với trục dầm trình khai thác cáp dính bám đầu dầm gia tăng tải trọng gây ứng suất kéo vuông góc với trục dầm làm vết nứt phát triển Dạng Do việc bố trí tao cáp DƯL cánh dính bám hoàn toàn nên gây ứng lực cục lớn bê tông, gây nứt Không có khả phát triển thêm trình chịu tải Dạng Không bố trí cốt thép cấu tạo (cốt thép xiên) góc khu vực tiếp giáp phần đặc phần rỗng dầm để hạn chế biến dạng cục Ít có khả phát triển thêm trình chịu tải Đánh giá khả chịu lực dầm 5.1 Về chịu lực tổng thể dầm Kiểm toán TTGH cường độ dầm super-T cắt khấc L=38.3m, tiết diện dọc theo chiều dài dầm, thấy rằng: Hình 12 Sức kháng uốn kháng cắt dầm super-T cắt khấc Tỷ lệ sức kháng uốn momen uốn lớn nhất: Mr / Mu = 1.6 – 5.2 Tỷ lệ sức kháng cắt lực cắt lớn nhất: Vr / Vu = 2.5 – 10.5 Như vậy, tổng thể dầm super-T cắt khấc đủ khả chịu lực theo tải trọng thiết kế 5.2 Về chịu lực cục khu vực đầu dầm khấc Đối với vết nứt dạng 1: - Phân tích ứng suất cục đầu dầm cho thấy: dầm không đủ khả kháng nứt (vết nứt dạng 1) khu vực góc khấc tạo xong DƯL ứng suất kéo khu vực vượt cường độ chịu kéo bê tông, không bố trí lưới thép xiên khu vực góc khấc - Phân tích kết cấu đầu dầm theo mô hình chống – giằng để kiểm tra sức kháng lưới thép bê tông, thấy rằng: hai lưới thép thẳng đứng L3 đầu dầm D16 không đủ sức kháng cần thiết chịu hoạt tải khai thác tối đa không bố trí lưới cốt thép xiên L5 tăng đường kính cốt thép Vì vậy, cần thiết phải bố trí cốt thép xiên khu vực đầu dầm nhằm kháng nứt khu vực góc khấc giảm ứng lực cho lưới thép thẳng đứng L3 Đối với vết nứt dạng 2, 3, 4: không ảnh hưởng đến khả chịu lực Biện pháp khắc phục nứt dầm super-T cắt khấc 10 6.1 Giải pháp khắc phục nứt Dựa nguyên nhân gây nứt, dự báo phát triển nứt, đánh giá khả chịu lực dầm, nhóm nghiên cứu đề xuất giải pháp hiệu chỉnh thiết kế, chế tạo dầm super-T cắt khấc để khắc phục tượng nứt dầm sau: Bảng Biện pháp khắc phục nứt đầu dầm super-T cắt khấc Dạng nứt Về thiết kế Về chế tạo dầm Dạng Bổ sung lưới cốt thép xiên D18, bố trí sát bề mặt bê tông góc khấc với chiều dày bê tông bảo vệ nhỏ nhất; Nên tăng kích thước góc vát đầu khấc tối thiểu 150x150mm Dạng Tính toán hợp lý số lượng chiều dài đoạn cáp không dính bám tao cáp khu vực đầu dầm tính thiết kế dầm, tùy thuộc vào chiều dài nhịp số lượng tao cáp DƯL, cho ứng suất nén cục bê tông đầu dầm DƯL gây nằm giới hạn cho phép Dạng Bố trí đoạn cáp không dính bám đầu dầm dài 1.0m cho tao cáp DƯL cánh dầm Dạng Bổ sung 02 thép cấu tạo D13 đoạn kết nối phần đặc phần rỗng cánh dầm Bổ sung 06 thép D13 dài 1.0m đoạn kết nối phần đặc phần rỗng sườn dầm Một số biện pháp xử lý thi công: - Đầm lèn tốt cho bê tông khu vực đầu dầm nhằm đạt cường độ độ đồng yêu cầu - Ván khuôn (đoạn 2.0m mép dầm) rải lớp bóng kính chống dính - Xung quanh thép tạo dốc (sử dụng cho dầm), đặt xốp sau cắt ván khuôn đoạn 3cm - Cắt số chống ván khuôn phạm vi 1.5m cánh đầu dầm đệm xốp cao su dày 2cm - Biện pháp làm giảm lực nén cục vào mép đầu dầm: tao cáp cắt sợi riêng rẽ đồng thời lúc hai đầu lửa oxy-axetylen, vị trí cách mặt dầm kích khoảng 30 cm Lửa oxyaxetylen đưa đưa lại để nung nóng đỏ đoạn cáp khoảng 20cm tao cáp tự đứt 6.2 Áp dụng thử nghiệm Nhóm nghiên cứu áp dụng thử nghiệm xưởng dầm Công ty CP 473 thuộc Tổng Công ty XDCT Giao thông 4, dự án xây dựng cầu cạn đường vành đai III (TP Hà Nội), nhằm kiểm chứng tính đắn đề xuất khắc phục Nội dung áp dụng thử nghiệm gồm: 1) giám sát việc chế tạo dầm; 2) kiểm tra dầm sau chế tạo; 3) kiểm tra tình trạng nứt dầm khác chế tạo điều kiện tương tự (a) Bố trí lưới cốt thép xiên (b) Rải lớp chống dính cho VKN phạm vi 2.0m đầu dầm (c) Cắt VKN vị trí đặt thép đệm gối Hình 13 Giám sát chế tạo dầm Nhận xét: - Giám sát việc chế tạo dầm, thấy dầm chế tạo theo vẽ thiết kế, đề xuất bổ sung, yêu cầu kỹ thuật dự án đảm bảo chất lượng - Kiểm tra dầm sau chế tạo, thấy dầm super-T cắt khấc sau áp dụng biện pháp xử lý kiến nghị đề tài, đạt yêu cầu chất lượng không xuất vết nứt dầm 11 (a) Góc khấc đầu dầm (b) Khu vực bầu dầm phía (c) Khu vực tiếp giáp phần đặc phần rỗng cánh dầm Hình 14 Kiểm tra dầm sau chế tạo - Kiểm tra tình trạng nứt dầm khác chế tạo điều kiện tương tự, thấy không tình trạng nứt khu vực đầu dầm super-T cắt khấc Hình 15 Kiểm tra tình trạng nứt dầm điều kiện tương tự Kết luận Các vết nứt khu vực đầu dầm super-T cắt khấc nguyên nhân ứng lực cục Những dầm super-T cắt khấc bị nứt không bố trí cốt thép xiên cục và/hoặc bố trí số lượng, chiều dài dính bám tao cáp DƯL chưa phù hợp Các vết nứt khả phát triển giai đoạn khai thác công trình không ảnh hưởng đến khả chịu lực chung dầm theo tải trọng thiết kế Để khắc phục tình trạng nứt đầu dầm super-T cắt khấc cần: - Bổ sung lưới cốt thép xiên D18, bố trí sát bề mặt bê tông góc khấc Nên tăng kích thước vát góc đầu khấc tối thiểu 150x150mm Xác định hợp lý số lượng, chiều dài đoạn không dính bám tao cáp khu vực đầu dầm tính thiết kế dầm Đoạn kết nối phần đặc phần rỗng, bổ sung thép cấu tạo D13 cánh dầm, bổ sung D13 dài 1.0m sườn dầm - Thực số biện pháp xử lý thi công trình bày bảng nhằm giảm tác động gây bất lợi cho đầu dầm tạo DƯL Lời cảm ơn Tác giả chân thành cảm ơn tài trợ nghiên cứu Bộ GTVT thông qua nhiệm vụ nghiên cứu KHCN cấp Bộ mã số DT084035 hỗ trợ nghiên cứu Quỹ phát triển KH&CN quốc gia (Nafosted) Tài liệu tham khảo 12 [1] Bùi Xuân Học Nghiên cứu biện pháp xử lý nứt dầm super-T Báo cáo tổng kết Đề tài KHCN cấp Bộ GTVT, mã số DT084035, Hà Nội 2010 [2] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Trọng Nghĩa Thiết kế kết cấu nhịp cầu dầm super-T theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 2008 [3] Trần Ngọc Linh Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn bậc cao ứng dụng phân tích vùng ứng suất tập trung kết cấu cầu Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Hà Nội 2005 [4] Hồ sơ thiết kế dầm super-T cắt khấc công trình: cầu Mỹ Thuận (2000), cầu cạn đường vành đai TP Hà Nội (2010), cầu Nhật Tân (2007), cầu Ấp Mỹ (2006), cầu Cái Răng (2008), cầu Bạc Liêu (2004), cầu Hưng Lợi (2004), cầu Lạch Tray (2008), cầu cạn đường cao tốc TP.HCM-TL (2008), cầu Cần Thơ (2003), cầu Yên Lệnh (2001) [5] Wolfgang Merretz, Godfrey Smith Standardisation and detailing for super-T bridge girders Austroad 1997 bridge conference 13 [...]... rỗng trên cánh dầm Hình 14 Kiểm tra dầm sau khi chế t o - Kiểm tra t nh trạng n t của các dầm khác được chế t o trong điều kiện t ơng t , thấy rằng không còn t nh trạng n t ở khu vực đầu dầm super- T c t khấc Hình 15 Kiểm tra t nh trạng n t của các dầm trong điều kiện t ơng t 7 K t luận Các v t n t khu vực đầu dầm super- T c t khấc là do nguyên nhân ứng lực cục bộ Những dầm super- T c t khấc bị n t đều... pháp khắc phục n t Dựa trên nguyên nhân gây n t, dự báo sự ph t triển n t, đánh giá khả năng chịu lực của dầm, nhóm nghiên cứu đề xu t giải pháp hiệu chỉnh thi t kế, chế t o dầm super- T c t khấc để khắc phục hiện t ợng n t dầm như sau: Bảng 8 Biện pháp khắc phục n t đầu dầm super- T c t khấc Dạng n t Về thi t kế Về chế t o dầm Dạng 1 Bổ sung 2 lưới c t thép xiên 8 thanh D18, bố trí s t bề m t bê t ng... bố trí c t thép xiên cục bộ và/hoặc bố trí số lượng, chiều dài dính bám của các tao cáp DƯL chưa phù hợp Các v t n t này không hoặc t có khả năng ph t triển trong giai đoạn khai thác công trình và không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực chung của dầm theo t i trọng thi t kế Để khắc phục t nh trạng n t đầu dầm super- T c t khấc cần: - Bổ sung 2 lưới c t thép xiên 8 thanh D18, bố trí s t bề m t bê t ng... đề xu t khắc phục Nội dung áp dụng thử nghiệm gồm: 1) giám s t việc chế t o dầm; 2) kiểm tra dầm sau khi chế t o; và 3) kiểm tra t nh trạng n t của các dầm khác chế t o trong điều kiện t ơng t (a) Bố trí lưới c t thép xiên (b) Rải lớp chống dính cho VKN phạm vi 2.0m đầu dầm (c) C t VKN t i vị trí đ t tấm thép đệm gối Hình 13 Giám s t chế t o dầm Nhận x t: - Giám s t việc chế t o dầm, thấy rằng dầm được... Vi t Trung, Nguyễn Trọng Nghĩa Thi t kế k t cấu nhịp cầu dầm super- T theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Nhà xu t bản Xây dựng, Hà Nội 2008 [3] Trần Ngọc Linh Xây dựng mô hình phần t hữu hạn bậc cao ứng dụng phân t ch vùng ứng su t tập trung trong k t cấu cầu Luận văn thạc sỹ kỹ thu t, Hà Nội 2005 [4] Hồ sơ thi t kế dầm super- T c t khấc của các công trình: cầu Mỹ Thuận (2000), cầu cạn đường vành đai 3 TP... đầu dầm dài 1.0m cho 2 tao cáp DƯL trên bản cánh dầm Dạng 4 Bổ sung 02 thanh thép cấu t o D13 t i đoạn k t nối giữa phần đặc và phần rỗng trên bản cánh dầm Bổ sung 06 thanh thép D13 dài 1.0m t i đoạn k t nối giữa phần đặc và phần rỗng trên sườn dầm M t số biện pháp xử lý thi công: - Đầm lèn t t cho bê t ng khu vực đầu dầm nhằm đ t được cường độ và độ đồng nh t yêu cầu - Ván khuôn ngoài (đoạn 2.0m t i... bê t ng ở góc khấc Nên t ng kích thước v t góc đầu khấc t i thiểu 150x150mm Xác định hợp lý số lượng, chiều dài đoạn không dính bám của các tao cáp khu vực đầu dầm trong các bản t nh thi t kế dầm Đoạn k t nối giữa phần đặc và phần rỗng, bổ sung 2 thanh thép cấu t o D13 trên bản cánh dầm, bổ sung 6 thanh D13 dài 1.0m trên sườn dầm - Thực hiện m t số biện pháp xử lý thi công như trình bày trong bảng 8... 2.0m t i mép dầm) rải lớp bóng kính chống dính - Xung quanh t m bản thép t o dốc (sử dụng cho dầm) , đ t 2 t m xốp sau khi c t ván khuôn ngoài m t đoạn 3cm - C t m t số thanh chống ván khuôn trong phạm vi 1.5m t i 2 cánh đầu dầm và đệm t m xốp hoặc cao su dày 2cm - Biện pháp làm giảm lực nén cục bộ vào các mép đầu dầm: các tao cáp được c t từng sợi riêng rẽ và đồng thời cùng m t lúc t i cả hai đầu bằng... rằng dầm được chế t o đúng theo bản vẽ thi t kế, các đề xu t bổ sung, các yêu cầu kỹ thu t của dự án và đảm bảo ch t lượng - Kiểm tra dầm sau khi chế t o, thấy rằng dầm super- T c t khấc sau khi áp dụng các biện pháp xử lý như kiến nghị của đề t i, đã đ t được yêu cầu ch t lượng và không còn xu t hiện v t n t trên dầm 11 (a) Góc khấc đầu dầm (b) Khu vực bầu dầm phía dưới (c) Khu vực tiếp giáp giữa phần... các t c động gây b t lợi cho đầu dầm khi t o DƯL Lời cảm ơn T c giả chân thành cảm ơn sự t i trợ nghiên cứu của Bộ GTVT thông qua nhiệm vụ nghiên cứu KHCN cấp Bộ mã số DT084035 và sự hỗ trợ nghiên cứu của Quỹ ph t triển KH&CN quốc gia (Nafosted) T i liệu tham khảo 12 [1] Bùi Xuân Học Nghiên cứu các biện pháp xử lý n t dầm super- T Báo cáo t ng k t Đề t i KHCN cấp Bộ GTVT, mã số DT084035, ... super- T c t khấc v t n t co ng t tính quy lu t v t n t, không phân t n ngẫu nhiên v t n t co ng t V t n t dạng v t n t phổ biến xu t nhiều công trình, vậy, dầm có bố trí lưới c t thép xiên đầu dầm. .. chế t o dầm super- T c t khấc để khắc phục t ợng n t dầm sau: Bảng Biện pháp khắc phục n t đầu dầm super- T c t khấc Dạng n t Về thi t kế Về chế t o dầm Dạng Bổ sung lưới c t thép xiên D18, bố trí... Hình 15 Kiểm tra t nh trạng n t dầm điều kiện t ơng t K t luận Các v t n t khu vực đầu dầm super- T c t khấc nguyên nhân ứng lực cục Những dầm super- T c t khấc bị n t không bố trí c t thép xiên