ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ THIẾT KẾ NÂNG CẤP SỬA CHỮA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƢỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH LUẬN VĂN THẠC SĨ

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 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng, Năm 2019 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 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN MỸ Đà Nẵng, Năm 2019 i LỜI CẢM ƠN Học v n n c n t n cảm ơn T ầy TS.Nguyễn Văn Mỹ tận tìn ƣớng dẫn - bảo trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn Ban lãn đạo, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đƣờng, P òng KH, SĐH & HTQT Trƣờng Đạ ọc B c oa - Đạ ọc Đ Nẵng, Ban đ o tạo Sau đạ ọc - Đạ ọc Đà Nẵng, g a đìn , bạn bè động viên tạo đ ều kiện c o ọc v n t g an ọc cao ọc v o n t n luận văn tốt nghiệp Với thời gian nghiên cứu v lực thân hạn chế, luận văn c ắc chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, tồn tạ Học v n mong nhận đƣợc nhữngý kiến đóng góp từ phía thầy bạn bè đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện ơn Trân trọng cảm ơn ! ii LỜI CAM ĐOAN Tô cam đoan đ y l cơng trìn ng n cứu riêng tơi Các số liệu, kết tính tốn nêu luận văn l trung t ực v c ƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả luận văn Phan Văn Trung iii ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ THIẾT KẾ NÂNG CẤP SỬA CHỮACẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƢỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH Học viên: Phan Văn Trung Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.205 Lớp K36 X3CH TV - Trƣờng Đại học Bách khoa – Đại học Đ Nẵng Tóm tắt: Đ n g lực chịu tải cầu Thạn P ú tr n Đƣờng tỉnh 911 hệ thống cầu thuộc tỉnh Trà Vinh giải pháp thiết kế nâng cấp sửa chữa áp dụng c c p ƣơng p p đ n g cầu để c địn lực chịu tải thực tế cầu từ có g ải pháp nâng cấp sửa chữa Đồng thờ đ n g lại việc cắm biển tải trọng cầu thờ đ ểm khảo sát so với QCVN 41:2016/BGTVT Bộ Giao thơng Vận tả để loại xe có số lƣợng trục khác nhau, có tải trọng khác hợp pháp qua cầu mà không gây nguy hiểm cho kết cấu Nội dung luận văn t ến hành thực nghiệm v đ n g lực chịu tải cầu Áp dụng p ƣơng p p đ n g cầu theo tiêu chuẩn AASHTOLRFR, từ kết đ n giá chọn giả p p g a cƣờng cho cầu dán vật liệu FRP, tín to n đề xuất nâng cấp tải trọng, cắm biển tải trọng hợp p p trƣớc g a cƣờng v sau g a cƣờng cho cầu Thạnh Phú tr n Đƣờng tỉnh 911, tỉnh Trà Vinh, đảm bảo phục vụ tốt cho việc vận chuyển hàng hố an tồn cho cơng trình cầu Từ khóa: Đ n g , lực chịu tải cầu Thạnh Phú, thiết kế, nâng cấp sửa chữa ASSESSMENT OF DOWNLOAD CAPACITY AND UPGRADED DESIGN REPAIRING THANH PHU BRIDGE ON 911 STREET, TRA VINH PROVINCE Summary: Assessing the bearing capacity of Thanh Phu bridge on Provincial Road 911 in the bridge system of Tra Vinh province and the solution of designing, upgrading and repairing is to apply the bridge evaluation methods to determine load capacity The reality of the bridge from which there are upgraded repair solutions At the same time, reassessment of the bridge load signals at the time of the survey compared to QCVN 41: 2016/BGTVT of the Ministry of Transport so that vehicles with different axes and loads can be cross bridges without endangering the structure The thesis content is experimentally conducted and assessed the load bearing capacity of the bridge Applying the bridge evaluation method according to AASHTO LRFR standard, from the results of the evaluation to select the reinforced solution for the bridge is FRP material, calculating the proposal to upgrade the load, plug the legal load signals before and after reinforcing Thanh Phu Bridge on Provincial Road 911, Tra Vinh Province, to ensure good service for the transport of goods and safety for the bridge Keywords: Evaluation, load capacity of Thanh Phu bridge, design, upgrade and repair iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT ii MỤC LỤC .iv DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Đố tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu P ƣơng p p ng n cứu Cấu trúc luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀNTỈNH TRÀ VINH .4 1.1 SƠ LƢỢC ĐẶC ĐIỂM VÀ TÌNH HÌNH KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH TRÀ VINH .4 1.2 HIỆN TRẠNG MẠNG LƢỚI GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH 1.2.1 Hệ thống đƣờng 1.2.2 Hệ thống cầu tr n đƣờng 1.3 HIỆN TRẠNG HƢ HỎNG CHỦ YẾU CÁC CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VİNH 1.3.1 Cầu Quốc lộ 1.3.2 Cầu tr n Đƣờng tỉnh .7 1.3.3 Một số ƣ ỏng đặc trƣng cầu tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh KẾT LU N CHƢƠNG 13 CHƢƠNG CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 14 2.1 CƠ SỞ PHÁP LÝ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU 14 2.1.1 Cơ sở pháp lý 14 2.1.2 C c p ƣơng p p t tải cầu .14 2.1.3 C c p ƣơng p p đ n g cầu 16 2.1.4 Đ n g cầu theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng 16 v 2.1.5 Quy trìn đ n g tải trọng t eo p ƣơng p p đ n g ệ số tải trọng hệ số sức kháng .19 2.1.6 Tính tốn khả c ịu tải C .20 2.1.7 Hiệu ứng tải trọng 21 2.2 ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƢỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH .23 2.2.1 Cơ sở lựa chọn cầu Thạn P ú tr n Đƣờng tỉn 911 để đ n g v n ng cấp tải trọng 23 2.2.2 Đ n g sơ trạng cầu Thạn P ú tr n Đƣờng tỉnh 911 23 2.2.3 X c địn cƣờng độ bê tông cốt thép 25 2.2.4 Đo đạt với tải trọng thử tải tỉnh 26 2.2.5 Tính tốn tải trọng cắm biển 30 2.2.6 Đ n g tải trọng hợp pháp cầu Thạnh Phú 34 2.2.7 Kết luận kiến nghị cầu Thạnh phú 36 KẾT LU N CHƢƠNG 37 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CẤP TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI CẦU THẠNH PHÚ TRÊN ĐƢỜNG TỈNH 911, TỈNH TRÀ VINH 39 3.1 MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG TRONG CẦU BTCT VÀ BTCT DỰ ỨNG LỰC .39 3.1.1 Các giả p p g a cƣờng cầu BTCT BTCT dự ứng lực 39 3.1.2 Lựa chọn giả p p g a cƣờng cho cầu Thạnh Phú .39 3.2 THIẾT KẾ GIA CƢỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU THẠNH PHÚ 40 3.2.1 Cơ sở tín to n g a cƣờng vật liệu FRP dầm BTCT DƢL 40 3.3.2 Tín to n tăng cƣờng sức kháng uốn dầm bê tông ứng suất trƣớc theo tiêu chuẩn ACI220,2R-08 44 3.3.3 Thiết kế g a cƣờng kết cấu nhịp dầm 49 KẾT LU N CHƢƠNG 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng Trang 2.1 Hệ số tải trọng hoạt tải theo TTGH 22 2.2 Hệ số tải trọng tải trọng hợp pháp 22 2.3 Cƣờng độ bê tông dầm chủ mố trụ cầu 25 2.4 Tải trọng khoảng cách trục xe 26 2.5 Chuyển vị dầm chủ tiết diện nhịp 28 2.6 Hệ số phân bố ngang dầm nhịp 28 2.7 Sức kháng uốn tiết diện ngang cầu 32 2.8 Sức kháng cắt tiết diện ngang cầu 33 2.9 X c định hệ số đ n g RF mômen 35 2.10 X c định hệ số đ n g RF lực cắt 35 2.11 X c định tải trọng cắm biển 36 3.1 Đặc trƣng ìn 49 3.2 Sức kháng uốn sau 3.3 X c định hệ số đ n g RF mô men 52 3.4 X c định hệ số đ n g RF lực cắt 52 3.5 X c định tải trọng cắm biển 52 ọc sợi g a cƣờng 51 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1 Bản đồ quy hoạch giao thông tỉnh Trà Vinh 1.2 Nứt tƣờng hộ lan cầu 10 1.3 Hƣ ỏng lớp bê tông bảo vệ mặt cầu 10 1.4 Hƣ ỏng lớp bê tông bảo vệ gờ lan can 11 1.5 Hƣ ỏng khe co giãn 11 1.6 Hƣ ỏng nặng lớp bê tông bảo vệ cốt thép dầm chủ 12 1.7 Rỉ nặng cấu kiện dầm chủ, liên kết ngang cầu thép 12 2.1 Các loạ 2.2 Trình tự đ n g tải trọng hợp pháp 19 2.3 Cầu Thạnh Phú 24 2.4 Cầu Thạnh Phú cắm biển hạn chế tải trọng 18 24 2.5 Các dầm chủ dầm ngang cầu Thạnh Phú 25 2.6 Hai xe thử tải cầu Thạnh Phú 26 2.7 Sơ đồ xếp tải thiết bị đo t tả tĩn n ịp t eo p ƣơng dọc cầu 27 2.8 Sơ đồ xếp tải thiết bị đo t tả tĩn n ịp t eo p ƣơng dọc cầu 27 2.9 Một số hình ảnh kiểm định thử tải ngồi trƣờng 30 2.10 Bố tí cốt thép dầm chủ 32 3.1 Ứng suất - biến dạng tiết diện chữ T dầm BTCT DƢL 41 3.2 Biến dạng dầm BTCT DƢL trƣờng hợp phá hoạ đồng thời 41 3.3 Biểu đồ biến dạng dầm BTCT DƢL trƣờng hợp sợ đứt 42 3.4 Tăng cƣờng sức kháng cắt cho dầm BTCT sợi FRP 48 3.5 G a cƣờng dầm chủ t eo p ƣơng dọc cầu 50 3.6 G a cƣờng dầm chủ t eo p ƣơng ngang cầu 51 3.7 Biển cắm tải trọng hợp p p sau g a cƣờng 53 eđ n g 18 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Để phát triển kinh tế xã hội đất nƣớc nói chung tỉnh Trà Vinh nói riêng, việc đầu tƣ p t tr ển hạ tầng giao thông vận tả đóng va trị quan trọng Hiện nay, tỉnh Trà Vinh có 03 tuyến Quốc lộ, 06 tuyến Đƣờng tỉnh 42 tuyến Đƣờng huyện với tổng chiều d 927,54 m đƣờng có 189 cầu; Trong đó, c c cầu 03 tuyến Quốc lộ đƣợc đầu tƣ đ p ứng đƣợc nhu cầu vận chuyển g ao lƣu ng hóa phục vụ tốt phát triển kinh tế xã hội tỉnh Đối với hệ thống Đƣờng tỉn v Đƣờng huyện, có 138 cầu a t c, cầu bê tơng cốt thép có 119 cầu cầu thép có 19 cầu Các tuyến n y cho thấy nhiều hạn chế n ƣ ệ thống g ao t ông c ƣa đồng v đặc biệt nhiều cầu yếu (khoảng 37 cầu) Đ ều dẫn đến c ƣa đảm bảo đƣợc nhu cầu cấp thiết vận chuyển ng óa n ƣ tồn tạ nguy t ềm ẩn gây an tồn giao thơng Tr n sở đó, n ằm đ p ứng nhu cầu với nguồn vốn đầu tƣ dựng tỉnh cịn hạn chế việc đ n g y ện trạng v đề xuất giải pháp thiết kế nâng cấp sửa chữa cầu Thạn P ú tr n Đƣờng tỉn 911 n ƣ số cầu tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh cần thiết cấp bách Đối tƣợng nghiên cứu Đề tài tiến hành nghiên cứu đ n g lực chịu tả v đề xuất giải pháp thiết kế nâng cấp sửa chữa c hạn sợi e fu 0.0085 MPa Ef 82000 MPa fu 3400