Nghiên cứu lựa chọn giải pháp tăng cường khả năng chịu lực kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép tỉnh trà vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN THÀNH NHƠN NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TĂNG CƢỜNG KHẢ NĂNG CHỊU LỰC KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP TỈNH TRÀ VINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN THÀNH NHƠN NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TĂNG CƢỜNG KHẢ NĂNG CHỊU LỰC KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP TỈNH TRÀ VINH Chun ngành : Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Giao thông Mã số : 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS L Thị B ch Th y Đà Nẵng - Năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng em Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Thành Nhơn ii M CL C TRANG PH BÌA LỜI CAM ĐOAN i M C L C ii DANH SÁCH CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƢƠNG PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THƠNG CẦU 1 TH TR G H TH G U 1 Dạng kết cấu vật liệu xây dựng 1 Vấn đề cần đặt cho hệ thống cầu địa bàn .2 1 Thời gian xây dựng tải trọng cầu T H TR G H T G U G H I TH ác dạng hư hỏng, cố thường gặp 1 ối với ầu dầm thép liên hợp BT T .9 2 ối với cầu bê tông cốt thép cầu dầm bê tông cốt thép .10 ường đầu cầu, mặt cầu, khe co giãn, mố cầu 12 2 Phân tích nguyên nhân gây hư hỏng yếu tố làm xuống cấp cầu khai thác 14 2 ác hư hỏng trình phá hủy vật liệu tác động môi trường 14 a Sự phá hủy lý hóa bê tơng 14 b Sự hư hỏng tượng ăn mòn cốt thép bê tông 14 c Sự hư hỏng nứt co ngót bê tơng 14 2 hững hư hỏng trình khảo sát, thiết kế 14 a hững hư hỏng tính tốn kết cấu 15 b hững hư hỏng xảy lựa chọn giải pháp kết cấu không tốt 15 2 hững hư hỏng liên quan đến thi công 15 a Sản xuất bê tông 16 b ốt thép bê tông 16 c Bố trí cốt thép ván khuôn thi công căng kéo 16 d hững sai sót q trình thi cơng 16 2 hững hư hỏng trình khai thác sử dụng 16 13 H GI T H TR G H H G UB T G T TH P TR B T H TR VI H 17 iii CHƢƠNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ ĐÁNH GIÁ CƠNG TRÌNH CẦU VÀ CÁC BIỆN PHÁP SỬA CHỮA, GIA CỐ TĂNG CƢỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU CŨ 19 21 SỞ THUY T V S H H G T U H P .19 1 Hệ thống phân loại chất lượng kỹ thuật 19 22 PH G PH P I TR .19 2 Phương pháp kiểm tra tổng quát .19 2 Phương pháp kiểm tra chi tiết 20 2 Thử nghiệm cầu 20 23 GI I PH P S H T G Ờ G U 20 Biện pháp sửa chữa vật liệu truyền thống 21 Biện pháp tăng cường tiết diện .21 3 Biện pháp dán thép bổ sung 22 Biện pháp dán vật liệu composite 23 Biện pháp đặt thêm cốt thép dự ứng lực .26 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN SỬA CHỮA TĂNG CƢỜNG CẦU BTCT THƢỜNG ÁP D NG CHO CẦU CÂY GÁO KM14+772,ĐƢỜNG ĐT912 29 GHI U T H T S H T G Ờ G U BT T TH Ờ G B G PH G PH P P D G G I P D G H U YG 14+772, Ờ G T 912 29 1 Tổng quan công nghệ tăng cường cáp dự ứng lực cho dầm cầu bê tông cốt thép 29 ác phận kết cấu 29 3 Phương pháp phân tích tính tốn 30 ý thuyết phân tích kiểm toán 31 p dụng cho cầu ây Gáo .31 a Số liệu tính tốn 31 b Phương án gia cường 32 c Thiết kế cáp dự ứng lực 33 d Mơ hình phân tích .34 Tải trọng phân tích 34 a Tải trọng thân dầm (D ) 34 b Tải trọng lớp bê tông dày 6-12 (cm) (DW1) 34 c Tải trọng lớp láng nhựa phòng nước dày 4mm, mối nối ướt (DW2) 35 d Tải trọng lan can tay vịn .35 iv e Tải trọng căng kéo cáp cường độ cao (PS) 35 f Hoạt tải xe thiết kế (H 93) 36 g Hoạt tải xe thiết kế (3 – 22TCN 272-05) 36 h Tổ hợp tải trọng tính tốn kiểm tra 37 iều kiện kiểm tra kết cấu chịu lực theo 22T 272-05 [3] 37 a b c ối với dầm 37 ối với dây cáp dự ứng lực 37 iểm tra hiệu ứng mõi cáp dự ứng lực 37 4 Tính tốn nội lực dầm trước gia cường cáp dự ứng lực 38 Tính tốn dầm sau tăng cường 38 a Theo dõi biến dạng dầm sau căng cáp 38 b iểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 39 c iểm tra sức kháng uốn dầm 40 iểm tra ứng suất dầm sau căng cáp 41 a iểm tra cáp dự ứng lực .42 b iểm tra hiệu ứng mỏi cho cáp dự ứng lực 42 c iểm tra sức kháng uốn dầm tiết diện có nội lực lớn .43 d iểm tra sức kháng cắt dầm vị trí kê lên gối cầu 43 e iểm tra trạng thái giới hạn cường độ cáp dự ứng lực .44 ột số kết minh họa kết tính 44 a Dầm biên .44 b Dầm 45 Tổng kết kết tăng cường 45 Dự toán sửa chữa căng cáp cho nhịp gồm dầm 46 10 u điểm nhược điểm công nghệ D -N 47 a u điểm 47 b hược điểm 48 GHI U T H T S H T G Ờ G U BT T TH Ờ G B G PH G PH P T S I RB PD G H U YG 14+772, Ờ G T 912 48 Giới thiệu công nghệ .48 2 ác đặc trưng học vật liệu FRP 50 2 ý thuyết tính tốn 50 a Tính tốn sức kháng uốn dầm 50 b Sức kháng cắt dầm 51 2 p dụng tính tốn 52 v a ội lực kiểm tra kết cấu 52 b iểm tra khả chịu lực cấu kiện .52 c Dự toán sửa chữa cho nhịp bốn dầm .53 2 u điểm nhược điểm phương pháp sửa chữa tăng cường sợi carbon .55 a u điểm 55 b hược điểm 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .57 DANH M C TÀI LIỆU THAM KHẢO PH L C QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) vi DANH M C CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTCT GTVT D L FRP : Bê tông cốt thép : Giao thông vận tải : Dự ứng lực : Sợ cacsbon composite D : Dự ứng lực –N vii DANH M C CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 G dầm thép cầu Rạch lợp t nh Trà Vinh m114+106, Quốc lộ 54, 1.2 G dầm thép cầu Rạch lợp t nh Trà Vinh m114+106, Quốc lộ 54, 1.3 Hỏng đáy bê tông để lộ cốt thép, cầu Trà ú m163+93, Quốc lộ 53, t nh Trà Vinh 10 1.4 Hỏng đáy bê tông để lộ cốt thép, cầu Rạch ợp m114+106, Quốc lộ 54, t nh Trà Vinh 11 1.5 Bong tróc bê tơng mố trụ cầu để lộ cốt thép, cầu Rạch lợp m114+106, Quốc lộ 54, t nh Trà Vinh 11 1.6 Hỏng đáy bê tông để lộ cốt thép, cầu Hàm Giang m155+800, Quốc lộ 53, t nh Trà Vinh 12 1.7 Hỏng mặt cầu, cầu Sông Giăng đường t nh 914, t nh Trà Vinh 13 1.8 Hỏng khe co giản , cầu Trà ú t nh Trà Vinh 2.1 Tăng cường tiết diện bê tông kết hợp với cốt thép 22 2.2 Dán FRP tăng cường khả chịu lực dầm cầu 26 2.3 Tăng cường cáp dự ứng lực 28 3.1 Sơ đồ bố trí hệ thống cáp dự ứng lực 29 m 32 + 650, m163+93, Quốc lộ 53, –ET2) 10 13 3.2 ấu tạo đầu neo cáp điển hình (QV 3.3 ặt cắt ngang dầm 32 3.4 ấu tạo mặt cắt ngang dầm 32 3.5 ầu neo cáp lựa chọn 33 3.6 ặt cắt bố trí cáp 33 3.7 ác mặt cắt ngang bố trí cáp 33 3.8 hình 3D nhịp dầm 18 m 34 3.9 hình tải trọng 35 30 viii Số hiệu hình Tên hình Trang 3.10 hình tải trọng căng cáp 35 3.11 Sơ đồ sếp tải trọng lang xe 36 3.12 ịnh nghĩa xe tải, xe hai trục hiệu ứng H 93 36 3.13 ịnh nghĩa tải trọng xe mỏi 37 3.14 omen dầm trạng thái cường độ (max = 2741 m) 38 3.15 omen dầm tổ hợp giới hạn sử dụng (max = 1844 KNm) 38 3.16 Biến dạng dầm nhịp 38 3.17 ng suất thớ dầm (max = 20 87 pa ot ok) 39 3.18 ng suất thớ dầm ( in -11.47Mpa