Đánh giá năng lực chịu tải và thiết kế nâng cấp sửa chữa cầu Thạnh Phú trên đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN VĂN TRUNG ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ THIẾT KẾ NÂNG CẤP SỬA CHỮA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƢỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Cơng trình Giao thơng Mã số: 85.80.205 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ K THUẬT  DỰNG C NG TR NH GIAO TH NG Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình đƣợc hồn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGU ỄN VĂN M Phản biện 1: TS TRẦN ĐÌNH QUẢNG Phản biện 2: TS VÕ DUY HÙNG Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ thuật d ng c ng tr nh gi o th ng h p Trường Đại h c Bách kho vào ngà … tháng ….… năm ….… Có thể t m hiểu luận văn tại: - Trung t m H c liệu, Đại h c Đà Nẵng Trường ĐHB - Thư viện ho d ng - Cầu Đường, Trường ĐHB - ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Để phát triển kinh tế ã hội củ tỉnh Trà Vinh việc đầu tư phát triển hạ tầng gi o th ng vận tải đóng v i trò qu n tr ng Hiện n , tỉnh Trà Vinh có 03 tu ến Quốc lộ, 06 tu ến Đường tỉnh 42 tu ến Đường hu ện với tổng chiều dài 927,54km đường có 189 cầu Trên Đường tỉnh Đường hu ện, có 138 cầu đ ng kh i thác, cầu bê t ng cốt thép có 119 cầu cầu thép có 19 cầu Các tu ến nà cho thấ nhiều hạn chế hệ thống gi o th ng chư đồng đặc biệt nhiều cầu ếu Trên sở việc đánh giá trạng đề uất giải pháp thiết kế n ng cấp sử chữ cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911 củ số cầu đị bàn tỉnh Trà Vinh cần thiết cấp bách Mục đích nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát Đánh giá l c chịu tải đư r phương án n ng cấp số cầu đị bàn tỉnh Trà Vinh 2.2 Mục tiêu cụ thể Đánh giá l c chịu tải đề uất giải pháp thiết kế n ng cấp tải tr ng cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh từ tải tr ng kh i thác th c tế 18 lên 25 Từ đề r phương án tổng thể cho cầu toàn hệ thống cầu đị bàn tỉnh Trà Vinh Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đề tài tiến hành nghiên cứu đánh giá l c chịu tải đề uất giải pháp thiết kế n ng cấp sử chữ cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp th c nghiệm - Phương pháp lý thu ết Cấu trúc luận văn Để đạt mục tiêu luận văn tr nh bà 03 chương: Phần mở đầu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH 1.1 Sơ lược đặc điểm t nh h nh kinh tế - ã hội tỉnh Trà Vinh 1.2 Hiện trạng mạng lưới gi o th ng đị bàn tỉnh Trà Vinh 1.3 Hıện trạng hư hỏng chủ ếu cầu đị bàn tỉnh Trà Vinh CHƢƠNG CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 2.1 Cơ sở pháp lý đánh gıá l c chịu tải củ cầu 2.2 đánh gıá l c chịu tải củ cầu thạnh phú đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh CHƢƠNG ĐỀ UẤT GIẢI PHÁP NÂNG CẤP TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƢỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH 3.1 Một số giải pháp gi cường cầu BTCT BTCT DUL l c 3.2 Thiết kế gi cường kết cấu nhịp cầu Thạnh Phú ết luận kiến nghị CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH 1.1 SƠ LƢỢC ĐẶC ĐIỂM VÀ T NH H NH KINH TẾ- à HỘI TỈNH TRÀ VINH Trà Vinh tỉnh nằm phí Đ ng đồng s ng Cửu Long cóvị trí t độ giới hạn từ 9°31'46" đến 10°4'5" vĩ độ Bắc từ 105°57'16" đến 106°36'04" kinh độ Đ ng Phí Bắc T Bắc giáp tỉnh Vĩnh Long, phí Đ ng Bắc giáp tỉnh Bến Tre ngăn cách s ng Cổ Chiên (một nhánh s ng Tiền), phí T N m giáp tỉnh Sóc Trăng ngăn cách s ng Hậu, N m Đ ng N m giáp biển Đ ng với 65km bờ biển, nơi có cử s ng (Cổ Chiên Định An) 1.2 HIỆN TRẠNG MẠNG LƢỚI GIAO TH NG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH Hiện trạng mạng lưới gi o th ng thể qu đồ qu hoạch gi o th ng đến năm 2020 tầm nh n đến năm 2030 Hình 1.1 1.2.1 Hệ thống đƣờng Hiện n hệ thống gi o th ng đị bàn tỉnh tồn tỉnh có 03 tu ến Quốc lộ, 06 tu ến Đường tỉnh 42 tu ến Đường hu ện với tổng chiều dài 927,54km, ngồi r cịn có tu ến đường gi o th ng n ng th n với tổng chiều dài 2.500km với kết cấu đ n bê t ng cốt thép, cấp phối, 200km đường Đ thị nh hó 1.2.2 Hệ thống cầu đƣờng Hệ thống cầu đị bàn tỉnh có 189 cầu; Quốc lộ 51 cầu với tổng chiều dài 2.612,5md, Đường tỉnh 41 cầu với tổng chiều dài 2.596,1dm Đường hu ện 97 cầu với tổng chiều dài 3.712,5dm 1.3 HIỆN TRẠNG HƢ HỎNG CHỦ ẾU CÁC CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VİNH 1.3.1 Cầu Quốc lộ Quốc lộ có 51 cầu với tổng chiều dài 2.612,5md đầu tư mạnh mẽ từ năm 2000 n nên cầu đảm bảo kh i thác tốt có tải tr ng từ 25 trở lên 1.3.2 Cầu Đƣờng tỉnh Trên hệ thống đường tỉnh có 41 cầu, với tổng chiều dài 2.596,14dm Qu kết kiểm tr th c tế, có 14 cầu uất hư hỏng s u: Lớp bê t ng bảo vệ mặt cầu bị bong tróc, bê t ng mặt cầu bị nứt, khe co giãn bị hư hỏng, bê t ng l n c n bị nứt vỡ lộ cốt thép, dầm chủ bong tróc bê t ng lộ cốt thép, đường vào cầu bị lún sụp, uất nhiều ổ gà 1.3.3 Một số hƣ hỏng đặc trƣng cầu địa bàn tỉnh Trà Vinh 1.3.3.1 Các hư hỏng đặc trưng kết cấu cầu thép 1.3.3.2 Các hư hỏng đặc trưng kết cấu cầu bê t ng cốt thép KẾT LUẬN CHƢƠNG Từ kết khảo sát hư hỏng nêu trên, ng n sách củ tỉnh Trà Vinh Trung ương hạn chế chư thể đầu tư d ng th việc đánh giá l c chịu tải củ cầu để có giải pháp sử chữ , n ng cấp cần thiết gi i đoạn n ; Đồng thời đánh giá lại việc cắm biển tải tr ng cầu để loại e có số lượng trục khác nh u, có tải tr ng khác nh u hợp pháp qu cầu mà không g ngu hiểm cho kết cấu Trên sở đề uất ch n cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911 để tiến hành th c nghiệm đánh giá l c chịu tải th c tế củ cầu Từ đó, đề uất giải pháp n ng c o l c chịu tải củ cầu CHƢƠNG CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 2.1 CƠ SỞ PHÁP LÝ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 2.1.1 Cơ sở pháp lý 2.1.2 Các phƣơng pháp thử tải cầu 2.1.2.1 Phương pháp thử tải với tải trọng tĩnh 2.1.2.2.Phương pháp thử tải với tải trọng động 2.1.2.3 Tải trọng thử sơ đồ tải trọng 2.1.3 Các phƣơng pháp đánh giá cầu Theo tiêu chuẩn AASHTO, c ng tr nh cầu đường n có phương pháp dùng để đánh giá tải tr ng: - Đánh giá theo hệ số tải tr ng hệ số sức kháng (LRFR) - Đánh giá theo ứng suất cho phép (ASR) - Đánh giá theo hệ số tải tr ng (LFR) 2.1.4 Đánh giá cầu theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng 2.1.4.1 Đánh giá tải trọng thiết kế Các cầu đạt với kiểm toán hoạt tải thiết kế cấp độ IR (hệ số đánh giá RF ≥ 1) th đạt đánh giá cho tải tr ng thiết kế cấp OR m i tải tr ng hợp pháp.Hệ số RF ác định s u: RF  C   DC DC   DW DW   P P  LL 1  IM  LL (2.1) 2.1.4.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp Tải tr ng hợp pháp e 3, 3-S2 3-3 (Hình 2.1), cụ thể sau: Hình 2.1 Các loại xe đánh giá 2.1.4.3 Đánh giá tải trọng cấp phép Đ cấp đánh giá tải tr ng thứ b , cấp nà áp dụng cho cầu kh ng cắm biển hạn chế tải tr ng Đánh giá tải tr ng cấp phép kiểm toán s n toàn khả chịu tải củ cầu tr nh cấp phép cho phương tiện có tải tr ng vượt giới hạn cho phép 2.1.5 Quy trình đánh giá tải trọng theo phƣơng pháp đánh giá hệ số tải trọng hệ số sức kháng 2.1.5.1 Trình tự đánh giá Có qu tr nh đánh giá tải tr ng phù hợp với đánh giá theo hệ số tải tr ng hệ số sức kháng: - Đánh giá tải tr ng thiết kế (cấp đánh giá thiết kế) - Đánh giá tải tr ng hợp pháp (cấp đánh giá thứ h i) - Đánh giá tải tr ng cấp phép (cấp đánh giá thứ b ) Mỗi qu tr nh có tải tr ng cụ thể với hệ số tải tr ng hiệu chỉnh đặc biệt nhằm đảm bảo mức độ tin cậ nh u chấp nhận m i đánh giá đánh giá theo tr nh t thể Hình 2.1 Hình 2.2 Trình tự đánh giá tải trọng hợp pháp 2.1.5.2 Công thức đánh giá tải trọng C ng thức (2.1) viết g n lại s u: RF  C  DL HL  LL LL (2.2) hi RF ≥ tức khả chịu hoạt tải lớn hiệu ứng củ hoạt tải, phận đánh giá kh i thác với hoạt tải đánh giá, trái lại RF < phận đánh giá kh ng kh i thác với hoạt tải đánh giá 2.1.6 Tính tốn khả chịu tải C Đối với trạng thái giới hạn cường độ, C ác định C   c  s Rn (2.3) Đối với trạng thái giới hạn sử dụng: C  fr (2.4) 2.1.7 Hiệu ứng tải trọng 2.1.7.1 Hiệu ứng tĩnh tải DL   DC DC   DW DW   P P (2.5) Hệ số tải tr ng củ loại hoạt tải theo qu định củ AASHTO RFD tù thuộc vào trạng thái giới hạn tính tốn lưu th ng gi o th ng qu cầu Theo đó, hệ số tải tr ng củ hoạt tải qu định phụ thuộc vào nhiều ếu tố trạng thái giới hạn, lưu lượng e chạ , loại cầu khác nh u, tính chất tác dụng củ tải tr ng thể qu Bảng 2.2 Bảng 2.2 Hệ số tải trọng tải trọng hợp pháp Lƣu lƣợng xe tải theo chiều (ADTT) h ng có số liệu Hệ số γLLcho xe 3, 3-S3, 3-3 tải trọng 1,80 ADTT > 5000 1,80 ADTT = 1000 1,65 ADTT < 100 1,4 2.1.7.2 Hiệu ứng hoạt tải Hoạt tải đánh giá củ trường hợp cụ thể phù hợp với cấp đánh giá tr nh bà mục 2.1.4 2.2 ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƢỜNG TỈNH 911,TỈNH TRÀ VINH 2.2.1 Cơ sở lựa chọn cầu Thạnh Phú Đƣờng tỉnh 911 để đánh giá nâng cấp tải trọng 2.2.2 Đánh giá sơ trạng cầu Thạnh Phú Đƣờng tỉnh 911 2.2.2.1 Giới thiệu chung Cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911 m03+770 thuộc ã Thạnh Phú, hu ện Cầu è, tỉnh Trà Vinh Cầu có kết cấu BTCT gồm 03 nhịp giản đơn 24,5m; Bề rộng toàn cầu 7,0m, phần e chạ 6,0m, gờ l n c n 0,5m; ết cấu nhịp dầm BTCT DƯL căng trước, mặt cắt ng ng gồm dầm khoảng cách dầm 1,8m dầm liên kết với 10 phương d c cầu ng ng cầu đo ứng suất biến dạng thớ chu ển vị củ dầm chủ tiết diện gi nhp sơ đồ gắn thiết bị đo nhịp 24500 12250 3400 1350 8600 84C-028.77 4.97T 5.91T 6.29T 84C-028.33 4.96T 1000 6.55T 6.45T Ghi chó: V V ®é võng cầu thạnh phú Hỡnh 2.7 S xp ti thiết bị đo thử tải tĩnh nhịp theo phương dọc cầu V 800 1800 1800 V V 1800 800 V V 800 1800 1800 V 7000 6000 500 V V 1800 800 500 700 1800 1200 1800 500 1000 V 7000 500 6000 500 500 1800 1200 1800 700 1000 1000 7000 500 6000 500 600 1800 1200 1800 600 800 1800 V 1800 V V 1800 800 cầu thạnh phú Ghi chú: V độ võng Hình 2.8.Sơ đồ xếp tải thiết bị đo thử tải tĩnh nhịp theo phương dọc cầu Bảng 2.5 Chuyển vị dầm chủ tiết diện nhịp STT Thế tải Vị trí Thiết bị Lệch tâm phải Dầm Dầm Dầm Dầm V1 V2 V3 V4 Độ võng đo đạc (mm) 3.02 2.85 4.23 4.59 11 Thế tải STT 10 11 12 Đúng tâm Lệch tâm trái Vị trí Thiết bị Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm V1 V2 V3 V4 V1 V2 V3 V4 Độ võng đo đạc (mm) 3.05 3.67 3.65 4.42 3.78 4.43 3.58 3.44 Từ kết đo đạc độ võng củ dầm, hệ số ph n bố ng ng th c tế củ dầm chủ tính tốn thể bảng 2.6 Bảng 2.6 Hệ số phân bố ngang dầm nhịp Các dầmchủ Hệ số phân bố ngang ứng với tải Lệch tâm trái Đúng tâm Lệch tâm phải Dầm 0.497 0.412 0.411 Dầm Dầm Dầm 0.581 0.470 0.452 0.497 0.493 0.598 0.388 0.576 0.625 2.2.5 Tính tốn tải trọng cắm biển 2.2.5.1 Xác định khả chịu lực kết cấu nhịp a Đặc trưng vật liệu - Bê tơng: Tính chất lý củ bê t ng - Thép : Tính chất lý củ cốt thép; Tính chất lý củ thép d ứng l c - Bê t ng nh : Tính chất lý củ bê t ng nh b Các thông số mặt cắt ngang cầu Các th ng số mặt cắt ng ng cầu: 12 STT Các thơng số Đơn vị Ký hiệu Tại ½ nhịp Chiều c o dầm mm h 1143 Bề rộng cánh mm Bề rộng sườn dầm mm hoảng cách dầm mm Cốt thép d ứng l c chịu bó/tao b1 b3 S 410 178 1750 7/12.7 kéo c Xác định sức kháng uốn kết cấu nhịp Bảng 2.7 Sức kháng uốn tiết diện ngang cầu Các thông số STT Diện tích cáp d ứng l c hoảng cách từ thớ nén đến tr ng t m thép DƯL Bề rộng/bề dà cánh chịu nén hoảng cách từ trục TH đến mặt chịu nén Đơn vị Ký hiệu Tại ½ nhịp mm Aps 3139.20 mm dp 1232.06 mm b / bw 1501/178 mm c 98.24 Chiều dà khối ứng suất tương đương mm a c.1 83.50 Ứng suất trung b nh củ cáp DƯL triết giảm MPa f ps 1008 Sức kháng uốn d nh định kNm Mn 3762.74 Sức kháng uốn tính tốn kNm Mr 3762.74 13 d Xác định khả chịu uốn kết cấu nhịp Bảng 2.8 Sức kháng cắt tiết diện ngang cầu Các thông ố STT Đơn vị Ký hiệu Chiều c o chịu cắt có hiệu hoảng cách giữ cốt đ i chịu cắt mm dv 823 mm s 100 ns mm  16 mm Av 402.12 Số lượng đường kính cốt đ i phạm vis Đường kính cốt đ i Gối Diện tích cốt đ i phạm vi s Sức kháng cắt d nh định kN Vn 1941.03 Sức kháng cắt tính toán kN Vr 1941.03 e Xác định khả chịu cắt kết cấu nhịp CV  0.95 1.00 Vr 843.98 kN 2.2.6 Đánh giá tải trọng hợp pháp cầu Thạnh Phú 2.2.6.1 Cơ sở đánhgiá Phương pháp đánh giá tải tr ng th c th ng qu hệ số RF RF    C DCDC DW DW PP (2.6) LL1 IM LL - Khi RF  cầu kh i thác với tải tr ng đánh giá theo c ng thức: T RFW (2.7) - hi RF < 0.3 cầu phải cần em ét sử chữ khẩn cấp dừng khai thác; - Khi 0.3  RF  th phải cắm biển hạn chế tải tr ng theo c ng thức: T  W 0.7 RF  0.3) (2.8) 14 2.2.6.2 Xác định hệ số đánh giá RF Bảng 2.9 Xác định hệ số đánh giá RF mômen Do DC (kNm) Do DW (kNm) C Tải trọng Do LL (kNm) RF (kNm) DC MDC DW MDW LL MLL+IM 3574.60 1.25 1346.06 1.50 179.10 1.75 1712.29 0.54 HL93 (OR) 3574.60 1.25 1346.06 1.50 179.10 1.35 1712.29 0.70 3574.60 1.25 1346.06 1.50 179.10 1.80 958.13 0.94 3S2 3574.60 1.25 1346.06 1.50 179.10 1.80 1087.99 0.83 3-3 3574.60 1.25 1346.06 1.50 179.10 1.80 1041.53 0.87 HL93 (IR) Bảng 2.10 Xác định hệ số đánh giá RF lực cắt Tải trọng C (kN) Do DC (kN) Do DW (kN) DC DW VDW LL VLL+IM VDC Do LL (kN) RF HL93 (IR) 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.75 295.09 2.94 HL93(OR) 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.35 295.09 3.81 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.80 175.83 4.80 3S2 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.80 212.45 3.97 3-3 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.80 214.47 3.93 2.2.6.3 Đề xuất cắm biển tải trọng Bảng 2.9 2.10 cho thấ cần phải cắm biển tải tr ng hi đó, tải tr ng cắm biển tính theo c ng thức (5) kết thể bảng 2.11 Bảng 2.11 Xác định tải trọng cắm biển Tải trọng Ký hiệu W (kN) RF Tải trọng cắm biển T (tấn) T3 222.50 0.94 21.00 3S2 3-3 T3-S2 T3-3 320.00 356.00 0.83 0.87 25.00 29.00 15 Bảng 2.11 cho thấ biển cắm tải tr ng hợp pháp theo QCVN 41:2016/BGTVT là: 2.2.7 Kết luận kiến nghị cầu Thạnh phú (1) Hiện trạng kết cấu nhịp phải cắm biển hạn chế tải tr ng là: 21 e tải, 25 e sơ-mi rơ-móc 29 erơ-móc; (2) Hiện trạng mố trụ đảm bảo n toàn khả chịu l c đoàn e H18 (kh ng kể enặng) Từ (1) (2), biển cắm tải tr ng e hợp pháp củ cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh theo QCVN 41:2016/BGTVT là: KẾT LUẬN CHƢƠNG (1) Bằng việc đo đạc trường ph n tích tính toán, đề uấtbiển cắm trạng tải tr ng hợp pháp theo QCVN 41:2016/ BGTVT củ Bộ Gi o th ng vận tải kết cấu nhịp cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh là: 16 (2) Để đáp ứng nhu cầu thống cấp tải tr ng tất cầu Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh 21 xe tải, 25 e sơ - mi rơ - moc 29 e rơ - moc đáp ứng nhu cầu phục vụ vận tải đảm bảo an ninh quốc phòng phục vụ vận chuyển hàng c ăn trái, hàng hó n ng sản khu v c, nguyên vật liệucho cụm cơng nghiệp hình thành xã Thạnh Phú cần thiết nâng cấp tải tr ng cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911 từ 18 lên25tấn c o Do vậy, giải pháp gi cường kết cấu đề xuất ph n tích Chương CHƢƠNG ĐỀ UẤT GIẢI PHÁP NÂNG CẤP TẢI TRỌNG ĐỐI VỚICẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƢỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH 3.1 MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG TRONG CẦU BTCT VÀ BTCT DỰ ỨNG LỰC 3.1.1 Các giải pháp gia cƣờng cầu BTCT BTCT dự : - Giải pháp đặt thêm cốt thép vùng chịu kéo - Giải pháp dán thép - Giải pháp căng cáp DƯL - Giải pháp liệu FRP(Fiber Reinforced Pol mer) 3.1.2 Lựa chọn giải pháp gia cƣờng cho cầu Thạnh Phú Cầu Thạnh Phú ( m03+770) Đường tỉnh 911 tu ến gi o 17 th ng hu ết mạch phục vụ vận chu ển c ăn trái, hàng hó n ng sản củ khu v c, đảm bảo n ninh quốc phịng có tải tr ng hạn chế (18 tấn) nên kh ng đáp ứng nhu cầu phát triển củ vùng V vậ cần thiết n ng cấp tải tr ng cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911 từ 18 lên 25 c o để đáp ứng nhu cầu đề uất giải pháp gi cường dán FRP cho cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911 v kh ng làm tăng đáng kể tĩnh tải, tăng cường sức kháng hiệu quả, kh ng tăng chiều c o kiến trúc củ cầu sử dụng rộng rãi nước t gi cường cầu cũ 3.2 THIẾT KẾ GIA CƢỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU THẠNH PHÚ 3.2.1 Cơ sở tính tốn gia cƣờng vật liệu FRPđối với dầm BTCT DƢL Đối với dầm BTCT tăng cường sợi FRP, có h nh thức phá hoại uốn s u: (1) H nh thức phá hoại bêt ng bị nén vỡ (  c   cu  0.003 ,  frpl   frpu ); (2) H nh thức phá hoại đứt sợi FRP (  frpl   frpu ,  c   cu  0.003 ); (3) Hình thức phá hoại đồng thời (  c   cu  0.003 ,  frpl   frpu ) Tr nh t tính tốn gi cường sức kháng uốn cho dầm BTCT DƯL dán sợi FRP có bước s u: Bƣớc 1: Tính biến dạng có hiệu củ sợi thời điểm phá hoại  fe từ số liệu số lớp, chiều dà t f m đun đàn hồi E f Bƣớc 2: Giả thiết phá hoại ả r đồng thời bêt ng sợi Biến dạng củ bêt ng lúc phá hoại 0.003 biến dạng củ sợi thời điểm phá hoại  fe 18 Bƣớc 3: Phá hoại ả r sợi FRP bị phá hỏng trước Bƣớc 4: Phá hoại ả r nứt vỡ bêt ng Bƣớc 5: Tính sức kháng uốn d nh định 3.3.2 Tính tốn tăng cƣờng sức kháng uốn dầm bê tông ứng suất trƣớc theo tiêu chuẩn ACI220,2R-08 3.3.2.1 Sức kháng uốn Bƣớc 1: Tính tốn thuộc tính củ vật liệu FRP Bƣớc 2: Tính tốn sơ thuộc tính củ mặt cắt Bƣớc 3: ác định biến dạng củ đá đầm thời điểm lắp đặt sợi FRP Bƣớc 4: ác định biến dạng thiết kế củ sợi FRP εfd Giá trị εfd ác định d vào điều kiện th c nghiệm qu định loại sản phẩm FRP Bƣớc 5: ác định khoảng cách từ thớ nén đến trục trung hịa c Bƣớc 6: Tính tốn c d vào điều kiện c n nội l c Bƣớc 7: Tính tốn sức kháng thành phần củ mặt cắt Bƣớc 8: Tính tốn sức kháng uốn củ tiết diện Mn 3.3.2.2 Sức kháng cắt Theo ACI 440.2R-08, sức kháng cắt ác định theo c ng thức: Vn  Vc  V s V f (3.1) Vc  f c' bw d (3.1) Vs  Av f y d Sin  Cos  (3.3) S Ứng suất FRP gi cường chống cắt: f fe  E f  fe (3.4) Biến dạng có hiệu sợi:  fe  k v  fu  0,004 (3.5) 19 kv  Các th ng số k1k Le  0.75 11.900 fu (3.6) k1 k ét đến cường độ chịu cắt củ bêt ng cách bố trí sợi FRP hoảng cách giữ dải FRP tính: Sf  A f E f  fe (sin   cos  ) Vf  S f max  w f  d fv (3.7) iểm tr giới hạn: Vs  V f  0,66 f c' bw d (3.8) 3.3.3 Thiết kế gia cƣờng kết cấu nhịp dầm 3.3.3.1 Vật liệu gia cường kết cấu dầm Cầu Thạnh Phú vật liệu gi cường FRP sử dụng với tiêu lý thể bảng 3.1 Do kết cấu nhịp đảm bảo sức kháng cắt theo tải tr ng yêu cầu nên cần gi cường FRP nhằm tăng sức kháng uốn Chi tiết dán FRP theo phương d c ngang cầu thể hình 3.1 3.2 Bảng 3.1 Đặc trưng hình học sợi Stt Thông số Đơn vị Ký hiệu Giá trị e fu 0.0085 Biến dạng c c hạn củ sợi cacbon Modun đàn hồi củ sợi c cbon MPa Ef 82000 Cường độ chịu kéo c c hạn củ sợi MPa fu 3400 20 c h Ýn h d iÖ n g ia c - ê n g m o m e n d Ç m b » n g t Ê m s ỵ i c a c b o n a b c T Ê m s ỵ i c a c b o n d µ y 3 m m T Ê m s ỵ i c a c b o n d µ y 3 m m L = m , B = m L = m , B = m 3125 3125 6250 0 /2 = 2 c b a Hình 3.1 ia cường dầm chủ theo phương dọc cầu 7000 7000 7000 500 500 800 6000 1800 1800 6000 500 500 6000 500 500 1800 01 líp sỵi cacbon B=0.5m, t=0.333mm 800 800 1800 02 líp sỵi cacbon B=0.5m, t=0.333mm 1800 1800 800 800 1800 1800 1800 800 Hình 3.2 ia cường dầm chủ theo phương ngang cầu 3.3.3.2 Sức kháng uốn sau gia cường Bảng 3.2 Sức kháng uốn sau gia cường Stt Thông số Đơn vị Ký hiệu Giá trị Bề rộng cánh hữu hiệu mm b 1501 hoảng cách từ tr ng t m cốt thép đến vùng chịu nén mm ds 1232.06 Diện tích thép d ứng l c mm2 As 3139.20 Bề dà củ sợi tăng cường mm tf 0.333 Bề rộng sợi tăng cường mm bf 500 Số lượng sợi dán tăng cường n Sức kháng uốn s u tăng cường KNm Mr 4117 3.3.3.3 Đánh giá tải trọng sau gia cường ết tính toán hiệu ứng tải tr ng tĩnh tải th n, lớp phủ mặt cầu, hoạt tải HL93 e đơn [3] [3-S2] [3-3], hệ số 21 đánh giá RF ứng suất uốnvà l c cắt ác định tr nh bà bảng 3.3 3.4 Bảng 3.3 Xác định hệ số đánh giá RF mô men Tải trọng C DC (KNm) (KNm)  DC DW (KNm) RF MDW LL MLL+IM 179.10 1.75 1712.29 0.65 3911.03 1.25 1346.06 1.50 179.10 1.35 1712.29 0.85 3911.03 1.25 1346.06 1.50 179.10 1.80 958.13 1.14 3S2 3911.03 1.25 1346.06 1.50 179.10 1.80 1087.99 1.00 3-3 3911.03 1.25 1346.06 1.50 179.10 1.80 1041.53 1.05 MDC DW LL (KNm) HL93 (IR) 3911.03 1.25 1346.06 1.50 HL93 (OR) Bảng 3.4 Xác định hệ số đánh giá RF lực cắt DC (KN) DW (KN) LL(KN) Tải C trọng (KN) DC VDC DW VDW LL VLL+IM 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.75 295.09 2.94 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.35 295.09 3.81 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.80 175.83 4.80 3S2 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.80 212.45 3.97 3-3 1843.98 1.25 224.34 1.50 29.85 1.80 214.47 3.93 HL93 (IR) HL93 (OR) RF ết tính tốn bảng 3.3 3.4 cho thấ cần phải cắm biển tải tr ng hi đó, kết tải tr ng cắm biển ác định thể bảng 3.5 h nh 3.6 Như vậ , s u gi cường sức kháng kết cấu nhịp n ng lên đáp ứng tải tr ng cầu 22 Bảng 3.5 Xác định tải trọng cắm biển Tải trọng Ký hiệu W (kN) RF Tải trọng cắm biển T (tấn) T3 222.50 1.14 26 3S2 T3-S2 320.00 1.00 33 3-3 T3-3 356.00 1.05 38 Hình 3.7 Biển cắm tải trọng hợp pháp sau gia cường KẾT LUẬN CHƢƠNG Cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh giải pháp gi cường kết cấu nhịp dán vật liệu FRP gồm lớp, lớp có kích thước 500*0.333mm bố trí h nh 3.6 Biển cắm tải tr ng s u gi cường là: 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn đạt kết s u: (1) Tổng hợp c ng tr nh cầu hệ thống gi o th ng tỉnh Trà Vinh, cầu Đường tỉnh Đường hu ện với hư hỏng uất Trên sở trạng nhu cầu vận tải, cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh (cầu dầm BTCT DƯL) có tính đặc trưng l ch n để đánh giá l c trạng đề uất giải pháp gi cường nhằm n ng c o tải tr ng cầu; (2) Bằng kết hợp giữ đo đạc trường ph n tích tính tốn, biển cắm tải tr ng hợp pháp trước gi cường kết cấu nhịp Thạnh Phú đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh là: Cầu Thạnh Phú (3) Để đáp ứng nhu cầu vận tải đồng tải tr ng cầu tu ến, kết cấu nhịp Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh cần gi cường với giải pháp hàn thép dán FRP Biển cắm tải tr ng hợp pháp s u gi cường kết cấu nhịp cầu Thạnh Phú Đường tỉnh 911 tỉnh Trà Vinh theo QCVN41:2016/BGTVT là: 24 Cầu Thạnh Phú Kiến nghị (1) Việc đề uất cắm biển tải tr ng hợp pháp Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh áp dụng cho kết cấu nhịp Do đó, cần thiết phải đánh giá l c trạng củ kết cấu mố trụ; (2) Cần đo đạc thêm tác dụng động đo hệ số ung kích gi tốc, tần số d o động chu ển vị động củ kết cấu nhịp mố trụ để có tr nh tồn cảnh l c chịu tải củ Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh ... tỉnh Trà Vinh CHƢƠNG CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 2.1 Cơ sở pháp lý đánh gıá l c chịu tải củ cầu 2.2 đánh gıá l c chịu tải củ cầu thạnh phú. .. gi cường kết cấu nhịp Thạnh Phú đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh là: Cầu Thạnh Phú (3) Để đáp ứng nhu cầu vận tải đồng tải tr ng cầu tu ến, kết cấu nhịp Thạnh Phú Đường tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh cần... kháng: - Đánh giá tải tr ng thiết kế (cấp đánh giá thiết kế) - Đánh giá tải tr ng hợp pháp (cấp đánh giá thứ h i) - Đánh giá tải tr ng cấp phép (cấp đánh giá thứ b ) Mỗi qu tr nh có tải tr ng cụ