Nghiên cứu các dạng hư hỏng và gia cường bằng phương pháp tạo ứng suất sau trong kết cấu nhịp cầu thép trên đường ô tô

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NHẬT LÂM NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ GIA CƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẠO ỨNG SUẤT SAU TRONG KẾT CẤU NHỊP CẦU THÉP TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ CHUYÊN NGÀNH: CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT Mà SỐ NGÀNH: 2.15.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 07 NĂM 2005 Luận Văn Thạc Só CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS LÊ THỊ BÍCH THỦY Cán phản biện 1: Cán phản biện 2: Luận văn thạc só bảo vệ Hội Đồng Chấm Bảo Vệ Luận Văn Thạc Só Trường Đại Học Bách Khoa, ngày tháng năm 2005 HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Luận Văn Thạc Só ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ………………………………………………………………… Độc lập – Tự – Hạnh phúc …………………………………………………………… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN NHẬT LÂM Ngày tháng năm sinh: 06 – 11 - 1979 Chuyên ngành: Cầu, tuynen công trình khác đường ôtô đường sắt Phái: Nam Nơi sinh: Cần Thơ MSHV: 00103014 I- Tên đề tài: Nghiên cứu dạng hư hỏng gia cường phương pháp tạo ứng suất sau kết cấu nhịp cầu thép đường ôtô II- Nhiệm vụ nội dung: Nhiệm vụ: Nghiên cứu dạng hư hỏng gia cường phương pháp tạo ứng suất sau kết cấu nhịp cầu thép đường ôtô Nội dung: Chương 1: Tổng quan cầu thép Chương 2: Các dạng hư hỏng nguyên nhân gây hư hỏng cầu thép Chương 3: Đặc điểm tính toán, ảnh hưởng phương pháp tạo ứng suất sau cáp cường độ cao đến làm việc kết cấu nhịp cầu thép hữu Chương 4: Ví dụ tính toán Chương 5: Công nghệ thi công gia cố tăng cường theo phương pháp tạo ứng suất sau cáp cường độ cao kết cấu nhịp cầu thép Chương 6: Kết luận kiến nghị III- Ngày giao nhiệm vụ: 17/01/2005 IV- Ngày hoàn thành: 30/06/2005 V- Họ tên cán hướng dẫn : TS LÊ THỊ BÍCH THỦY CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS LÊ THỊ BÍCH THỦY HVTH: TRẦN NHẬT LÂM CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Luận Văn Thạc Só Nội dung đề cương Luận Văn Thạc Só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Tp HCM, ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH HVTH: TRẦN NHẬT LÂM tháng năm 2005 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Luận Văn Thạc Só LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn, xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Cô TS Lê Thị Bích Thủy tận tình hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn này, qúy Thầy Cô môn Cầu Đường trường Đại Học Bách Khoa, qúy Thầy Cô khoa Kỹ Thuật Công Trình trường Đại Học Dân Lập Kỹ Thuật Công Nghệ Tp HCM giúp đỡ suốt khoá học, đồng thời gởi lời cảm ơn đến anh chị đồng nghiệp, anh chị học viên cao học lớp Cầu Đường khóa 14 trường Đại Học Bách Khoa tận tình giúp đỡ động viên qúa trình học tập làm tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn ! Học viên cao học Trần Nhật Lâm HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Luận Văn Thạc Só SUMMARY TITLE: STUDING DAMAGE FORMS AND STRENGTHENING BY POST-TENSIONING METHOD IN STEEL BRIDGE SPANS ON ROADS The time goes by, steel bridges will be damaged on account of the load and the environment With the cost of constructing and replacing bridges escalating, it is imperative that we make the most out of our existing bridges Therefore, it is necessary for us to study damage forms and causes of damage to find the repair methods There are different methods of strengthening steel bridge spans, the thesis only concentrates on post – tensioning method by mutistrand reinforcement Posttensioning can be applied to an existing bridge to meet a variety of objectives It can relieve tension overstresses with respect to service load and fatigue – allowable stresses, reduce or reverse undesirable displacements, and add ultimate strength to an existing bridge Posttensioning follows estalished structural analysis and design principles The thesis includes six chapters: Chapter 1: General view about steel bridges Chapter 2: Studing damage forms and the cause of damage in steel bridges Chapter 3: Calculation method, post – tensioning method influence on existing steel bridge spans Chapter 4: Calculation examples, application of post-tension strengthening method for the existing bridge spans Chapter 5: Construction repair technology and strengthening by posttensioning method in bridge spans Chapter 6: Conclusion and proposal HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Luận Văn Thạc Só MỤC LỤC Nhiệm vụ luận văn thạc só Trang Summary GIỚI THIỆU CHUNG Mục đích đề tài nghiên cứu Phạm vi, sở việc nghiên cứu Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ dự ứng lực cầu cầu thép nói riêng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẦU THÉP 1.1 Tình hình phát triển cầu thép dạng cầu thép sử dụng 1.1.1 Tình hình phát triển cầu thép 1.1.2 Các loại thép sơ đồ cầu thép sử dụng 1.2 Những vấn đề tồn việc khai thác cầu thép nước ta 10 CHƯƠNG CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG TRONG CẦU THÉP 2.1 Hư hỏng ăn mòn kim loại 12 2.2 Hư hỏng vật liệu thép bị mỏi phá hoại dòn 15 2.3 Hư hỏng tác động học dạng hư hỏng khác 22 2.4 Các biện pháp sửa chữa, gia cố, tăng cường kết cấu nhịp cầu dầm thép 27 2.4.1 Đánh giá nguyên nhân, mức độ hư hỏng cần gia cố, tăng cường phận toàn công trình 27 2.4.2 Các biện pháp sửa chữa cấu kiện bị hư hỏng 29 2.4.2.1 Cấu kiện bị ăn mòn 29 2.4.2.2 Cấu kiện bị mỏi 30 2.4.2.3 Cấu kiện bị tác động học biến dạng khác 32 HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Luận Văn Thạc Só 2.4.3 Các biện pháp gia cố tăng cường cầu 33 2.5 Một số ví dụ công trình áp dụng cáp căng việc tăng cường cầu dầm thép đường ôtô 40 2.5.1 Tăng cường cầu Condet Indonesia 40 2.5.2 Tăng cường cầu Kemlaka Gede Indonesia 41 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM TÍNH TOÁN, ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TẠO ỨNG SUẤT SAU ĐẾN SỰ LÀM VIỆC TRONG KẾT CẤU NHỊP CẦU THÉP HIỆN HỮU 3.1 Khái quát việc tạo ứng suất sau cáp cường độ cao cầu thép 44 3.2 Nguyên lý làm việc kết cấu dùng phương pháp tạo ứng suất sau cáp cường độ cao để tăng khả chịu lực 45 3.2.1 Trường hợp bố trí dây căng làm cho kết cấu chịu nén tâm 45 3.2.2 Trường hợp bố trí dây căng làm cho kết cấu chịu nén lệch tâm 46 3.2.3 Kết cấu chịu lực nén sử dụng dây căng cường độ cao 47 3.3 Các phương pháp tạo ứng suất sau cáp cường độ cao tăng khả chịu lực kết cấu nhịp dầm thép 48 3.3.1 Bố trí cáp theo hình gãy khúc 49 3.3.2 Bố trí cáp theo đường thẳng 50 3.3.3 Bố trí cáp theo sơ đồ dây căng gãy khúc kết hợp với sơ đồ dây căng thẳng 3.4 Cấu tạo chi tiết thiết kế tăng cường kết cấu nhịp dầm thép 51 52 3.4.1 Ụ neo 52 3.4.2 Ụ chuyển hướng 53 3.4.3 Cáp dự ứng lực dùng cho việc tăng cường 55 3.4.4 Ống bảo vệ cáp dự ứng lực 55 3.4.5 Bulông cường độ cao dùng liên kết ụ neo ụ chuyển hướng 56 3.5 Đặc điểm tính toán cầu thép sử dụng phương pháp tạo ứng suất sau để gia cố tăng cường HVTH: TRẦN NHẬT LÂM 56 Luận Văn Thạc Só 3.5.1 Tính toán nội lực kết cấu nhịp tăng cường cáp cường độ cao tiết diện cầu dầm thép 61 3.5.2 Tính toán ụ neo, ụ chuyển hướng 64 3.5.3 Tính toán mát ứng suất cáp 65 3.5.4 Kiểm tra nứt mặt cầu trình căng kéo 66 3.5.5 Ảnh hưởng việc căng cáp đến ổn định kết cấu dao động cáp 66 Nhận xét 67 CHƯƠNG CÁC VÍ DỤ TÍNH TOÁN 4.1 Tính toán kết cấu nhịp cầu Kemlaka Gede 69 4.1.1 Tính toán kết cấu nhịp trước tăng cường với tải trọng khai thác 69 4.1.2 Tính toán kết cấu nhịp tăng cường với tải trọng khai thác 71 4.2 Tính toán kết cấu nhịp cầu Condet 76 4.2.1 Tính toán tăng cường nhịp L=48m 77 4.2.1.1 Tính toán kết cấu nhịp trước tăng cường với tải trọng khai thác 77 4.2.1.2 Tính toán kết cấu nhịp tăng cường với tải trọng khai thác 79 4.2.2 Tính toán tăng cường nhịp biên L=24m 83 4.2.2.1 Tính toán kết cấu nhịp trước tăng cường với tải trọng khai thác 83 4.2.2.2 Tính toán kết cấu nhịp tăng cường với tải trọng khai thác 85 4.3 Nhận xét 88 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG GIA CỐ VÀ TĂNG CƯỜNG THEO PHƯƠNG PHÁP TẠO ỨNG SUẤT SAU BẰNG CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO TRONG KẾT CẤU NHỊP CẦU THÉP 5.1 Công tác chuẩn bị cho việc gia cố tăng cường 91 5.1.1 Chuẩn bị mặt 91 5.1.2 Chuẩn bị vật liệu 92 5.1.3 Chuẩn bị thiết bị 93 HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Luận Văn Thạc Só 5.2 Trình tự thi công gia cố tăng cường 93 5.3 Các công nghệ thi công gia cố tăng cường 94 5.3.1 Gia cố sườn tăng cường, dầm ngang, liên kết dọc 94 5.3.2 Định vị vị trí ụ neo ụ chuyển hướng 94 5.3.3 Vệ sinh bề mặt thép dầm chủ vị trí đặt neo ụ chuyển hướng 95 5.3.4 Chuẩn bị đường cáp qua 96 5.3.5 Lắp đặt ụ neo cáp ụ chuyển hướng 97 5.3.6 Kích nâng dầm thay gối khe co dãn 98 5.3.7 Cắt mặt cầu 99 5.3.8 Lắp đặt tao cáp cường độ cao vào vị trí căng kéo 100 5.3.9 Hoàn thiện thử tải 102 5.4 Nhận xét 103 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105 TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC 107 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Luận Văn Thạc Só Trang 95 sâu mũi khoan vào lỗ có sẵn để mở rộng dần thành lỗ lớn cách gọt dần vách lỗ khoan 5.3.3.Vệ sinh bề mặt thép dầm chủ vị trí đặt neo ụ chuyển hướng Mục đích chuẩn bị mặt tiếp xúc ổn định tính ma sát chúng, đảm bảo trị số yêu cầu hệ số phù hợp với giả thiết tính toán Có nhiều phương pháp dùng để tẩy bề mặt để tạo nhám cho dầm, thông thường dùng biện pháp gia công phun cát, gia công hoá học bề mặt dùng bàn chải kim loại Do tính chất việc tăng cường tẩy làm nhám khu vực cần liên kết ụ neo ụ chuyển hướng, phương pháp tẩy bàn chải sắt kết hợp với việc dùng lửa ôxy-axêtylen dùng thuận tiện đơn giản Dùng bàn chải sắt làm lớp bùn bẩn, lớp sơn bề mặt không làm lớp vãy bề mặt thép Đo đó, việc dùng lửa ôxyaxêtylen với nhiệt độ thích hợp tẩy lớp vãy thép không làm ảnh hưởng đến ứng suất dầm Tốc độ hơ nóng 1m/phút [12], phải hơ làm lượt để lửa xiên góc 40 - 450 so với mặt tiếp xúc, áp lực khí ôxy khoảng 0,5 : 0,6Mpa, khí axêtylen với áp lực 0,04 : 0,05Mpa Khí axêtylen cháy tạo lửa có nhiệt độ lớn làm nóng chảy thép, tác dụng nhiệt độ áp suất cao khí ôxy, thép bị cháy xỉ thép bị thổi ngoài, khí ôxy axêtylen cung cấp ống dẫn từ bình chứa, ống dẫn tập trung vào vòi phun, vòi phun điều chỉnh mức độ lửa rộng hẹp hay nhiệt độ lớn nhỏ khác tuỳ theo mục đích sử dụng Trước làm bề mặt cần xác định xác vị trí diện tích cần làm sạch, diện tích cần làm tạo nhám phải lớn diện tích ụ neo ụ chuyển hướng 5%, nơi cần làm bề mặt sườn dầm, nơi lắp ụ neo cánh dầm, nơi lắp ụ chuyển hướng Dùng lửa axêtylen làm bề mặt, sau dùng bàn chải sắt làm vết bẩn vãy than bám bề mặt, diện tích cần thiết phải làm tạo nhám đảm bảo điều kiện liên kết bulông cường đôï cao làm việc tốt HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 96 5.3.4 Chuẩn bị đường cáp qua Tăng cường dầm cáp cường độ cao căng theo hình dạng gãy khúc căng thẳng vị trí sườn dầm chịu ảnh hưởng phận liên kết kết cấu nhịp (dầm ngang, liên kết dọc, sườn tăng cøng) Do đó, việc lắp đặt cáp phải tính toán toạ độ đường cáp xác để đảm bảo đường cáp không bị cản trở liên kết Các phận liên kết có cản trở đường cáp qua phải cắt bỏ phần để đảm bảo đường cáp tự ngoại trừ ụ chuyển hướng ụ neo mà cáp qua Đối với cáp bố trí theo hình dạng gãy khúc, liên kết chịu ảnh hưởng cáp qua xét đoạn thẳng từ ụ chuyển hướng đến ụ neo, đoạn thẳng ụ chuyển hướng bố trí cáp cách xa đáy dầm liên kết không ảnh hưởng cáp qua, đoạn thẳng bố trí sườn dầm phải xét đến ảnh hưởng liên kết dầm Việc cắt bỏ phần liên kết thực cách tận dụng nhiệt độ khí axêtylen, cắt bỏ phận ảnh hưởng đến đường cáp thiết bị khác đá mài hay máy cắt thép cầm tay Tuy nhiên việc cắt phận phải đảm bảo không ảnh hưởng đến kết cấu dầm Hình 5.2 Dầm ngang cắt phần chuẩn bị đường cáp qua 5.3.5 Lắp đặt ụ neo cáp ụ chuyển hướng Ụ neo ụ chuyển hướng chế tạo sẵn công xưởng theo kích thước vẽ thiết kế, chúng liên kết vào dầm chủ bulông cường HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 97 độ cao Vì công nghệ thi công lắp đặt ụ neo ụ chuyển hướng chủ yếu giới thiệu công nghệ lắp đặt bulông cường độ cao Các ụ neo ụ chuyển hướng gia công công xưởng đảm bảo yêu cầu mặt cấu tạo chất lượng vật liệu đường hàn ghép Các tiêu chuẩn vật liệu thép làm ụ neo ụ chuyển hướng tham khảo mục 1.2.2 chương Do cấu tạo ụ neo ụ chuyển hướng đơn giản số lượng lỗ khoan dùng lắp bulông Do phần chủ yếu giới thiệu công nghệ lắp xiết bulông cường độ cao liên kết ụ neo, ụ chuyển hướng với dầm chủ Việc lắp đặt xiết bulông phải theo trình tự thích hợp, nhiên việc lắp bulông vào lỗ đơn giản, việc xiết bulông cần theo trình tự sau: vặn không đai ốc để rà trước ren bulông, xiết bulông khống chế theo momen xiết, chia làm đợt Đợt đầu xiết cờlê thông thường cờlê ép, đợt sau xiết cờlê đo lực Việc dùng cờlê thông thường cờlê ép dùng xiết chặt bulông chưa đến lực xiết thiết kế, trình thi công đảm bảo bulông phải xiết đồng thời phân chia cho bulông Sau dùng cơlê đo lực xiết bulông đến lực thiết kế định trước, thứ tự vặn bulông từ nút mép - Momen xiết thi công tính [11] sau: Mx = N.d.k Trong đó: N lực căng thân bulông d đường kính thân bulông k hệ số momen xoắn (k=0,17) - Momen xiết cờlê lực tạo nên có độ xác không nhỏ : 5% momen xiết yêu cầu, xiết bulông cần kiểm tra lại kích thước hình học liên kết Chiều dài thân bulông chế tạo phụ thuộc vào tập ghép vào sườn dầm Trong thiết kế sửa chữa, hai ụ neo lắp đặt đối xứng với qua sườn dầm, chiều dài thân bulông chiều dày sườn dầm hai HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 98 tập thép ụ neo Việc lắp đặt, xiết, điều chỉnh nghiệm thu phải theo tiêu chuẩn 22TCN 204 - 91 22TCN243 – 84 Hình 5.3 Lắp đặt ụ neo cáp ụ chuyển hướng vào dầm 5.3.6 Kích nâng dầm thay gối khe co dãn Công tác căng kéo cốt thép cường độ cao làm cho dầm bị chuyển vị theo phương dọc cầu Do đó, để đảm bảo ổn định an toàn cho kết cấu nhịp trước căng kéo nên kiểm tra gối cầu, kết hợp với việc sửa chữa thay gối kiểm tra thay khe co dãn Việc nâng kết cấu nhịp thay gối dùng hệ thống kích dẹt để nâng đồng thời hệ thống dầm cách thuận tiện Ngoài ra, áp dụng việc thay gối cầu mà không cần ngưng xe, phương pháp nghiên cứu PGS.TS Đặng Gia Nải (Viện Khoa Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải) áp dụng thành công cho việc thay gối số cầu miền Bắc, hệ thống ống chống chịu lực, hệ thống gồm cụm kích nâng với ống bơm, hệ thống ống chống chịu lực kết cấu liên quan Công suất kích nâng từ 50-100 tấn, hành trình kích 5cm, đường kính ống 130-245mm, chiều dày ống 1222,5mm HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 99 Hình 5.4 Đục mặt cầu thay khe co dãn 5.3.7 Cắt mặt cầu Tăng cường cáp cường độ cao căng tiết diện tạo cho dầm lực nén lệch tâm, gây nên ứng suất kéo phía dầm mặt cầu Kết cấu nhịp thép liên hợp bê tông cốt thép, tuỳ theo lực nén vào dầm lớn nhỏ làm cho mặt cầu chịu kéo vượt ứng suất kéo cho phép bê tông phần thép cánh dầm, tiến hành cắt khe mặt cầu Đối với nhịp giản đơn mặt cầu cắt vị trí nhịp, vết cắt có tác dụng ngăn chặn ứng suất kéo mức phía mặt cầu Việc thi công cắt mặt cầu tiến hành từ việc cắt lớp phủ cắt lớp bê tông phía cốt thép, sau dùng máy khoan bêtông khoan phần lại, giữ nguyên lưới cốt thép mặt cầu Sau việc căng kéo xong ta tiến hành khoan đục thêm bê tông với khoảng rộng từ 15-20cm để hàn nối cốt thép lưới mặt cầu, sau nối cốt thép xong tiến hành làm ván khuôn đổ lại bê tông Hình 5.5 Bản mặt cầu cắt đục bỏ BT nhịp HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 100 5.3.8 Lắp đặt tao cáp cường độ cao vào vị trí căng kéo Cáp cường độ cao sử dụng việc tăng cường dầm thép thép dạng sợi, sau chúng bao bọc ống nhựa ta tiến hành lắp vào vị trí ụ neo ụ chuyển hướng theo sơ đồ vị trí định trước vẽ thiết kế sửa chữa, trình lắp phải lắp tao vào vị trí ụ neo ụ chuyển hướng Sau lắp cáp vào vị trí liên kết đầu cáp chốt neo, tiến hành gõ nhẹ chốt neo ụ neo để chốt neo ôm chặt vào cáp Tiếp theo lắp đế ép chốt neo kích căng kéo tiến hành căng cáp, trình căng cáp chia làm đợt ƒ Đợt 1: ta căng với áp lực sợi đạt trị số khoảng 20% giá trị thiết kế, đợt căng kéo nhằm làm ổn định ụ neo hai bên triệt tiêu khe hở phát sinh liên kết cáp ƒ Đợt 2: Căng 100% lực căng thiết kế cho tất sợi cáp nhóm cáp căng xoay vòng sợi hoàn tất, sau căng xong tiến hành đóng chốt neo Trong căng cáp, việc tăng cường dầm theo phương ngang cầu lắp đặt tất ụ neo ụ chuyển hướng tất dầm, nên việc căng kéo phải tiến hành đồng loạt đối xứng qua tim dầm, tránh việc căng lệch tâm làm cho dầm bị ổn định Sau căng 100% lực căng thiết kế cho tất sợi cáp ụ neo, cáp dư bên cắt đi, điểm cắt cách chốt neo 20mm Công tác cắt cáp phải thực máy cắt cầm tay, không cắt cáp nhiệt làm phát sinh ứng suất cáp Sau lắp nắp bảo vệ bơm mỡ vào hộp neo Sai số cho phép căng kéo so với thiết kế +10%, 5% Đối với cáp sợi đơn việc căng kéo phải dùng loại kích chuyên dùng, điển hình loại kích (ZPE-23FJ) công ty VSL với tính kỹ thuật giới thiệu (hình 5.6), đồng thời hệ thống bơm điều khiển công ty OTTO sản xuất giới thiệu (hình 5.7) HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 101 Hình 5.6 Kích kéo chốt neo mãnh dùng cho tao cáp 12,7mm Chiều dài kích: 790mm Đường kính thân kích: 116mm Diện tích piston: 47,1cm2 Hành trình piston: 200mm Lực căng tối đa: 23tấn Trọng lượng thân kích: 23kg Kích căng kéo cốt thép phải sử dụng đồng với neo, phải tiến hành kiểm nghiệm trước đưa vào sử dụng, để xác định đường cong quan hệ lực căng kéo số đọc đồng hồ, kích đồng hồ phải kiểm nghiệm đồng Độ xác đồng hồ áp lực cần dùng không thấp độ xác máy thí nghiệm Hình 5.7 Hệ thống điều khiển bơm thủy lực cụm kích (Cụm điều khiển kích căng cáp công ty OTTO – California) HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 102 Tuỳ theo yêu cầu cấu tạo việc tăng cường mà bố trí kích căng kéo theo vị trí cáp khác nhau: căng kéo từ đầu, căng kéo từ hai đầu căng kéo từ Việc căng kéo cáp thực cách cố định đầu neo căng kéo đầu lại căng hai đầu, hai phương pháp áp dụng rộng rãi phổ biến căng kéo cáp cường độ cao Tuy nhiên việc tăng cường kết cấu nhịp cáp cường độ cao đặt tiết diện việc bố trí ụ neo vào sườn dầm cách đầu dầm khoảng cách định, không đủ khoảng cách hay mặt thao tác căng kéo Do phương pháp căng kéo cáp cường độ cao việc tăng cường kết cấu nhịp dùng phương pháp căng cáp từ Đây biện pháp nhằm khắc phục hạn chế mặt thao tác phương pháp căng từ hai đầu căng từ đầu Đối với phương pháp này, ụ neo hai đầu bố trí cố định (neo chết), dây căng bố trí đối xứng từ hai bên (neo giữa) Quá trình căng kéo tiến hành tương tự phương pháp phải đảm bảo nguyên tắc căng cáp đối xứng qua dầm ụ neo Hình 5.8 Cấu tạo neo cáp đặt dầm 5.3.9 Hoàn thiện thử tải Sau căng cáp xong tiến hành kiểm tra hoàn thiện chi tiết, đổ lại mặt cầu lớp phủ (nếu tính toán thiết kế có cắt khe), lắp đặt lại khe co dãn thay gối cầu (nếu có), sơn phủ phận tăng cường tiến hành kiểm tra thử tải Thử nghiệm cầu tải trọng tónh tải trọng động nhằm xác định giá trị cần thiết như: độ võng động tónh, độ vồng dầm, ứng suất lớn mặt cắt cần kiểm tra, biến dạng đàn hồi biến dạng dư, biên độ tần số HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 103 dao động tự Để có kết đo cần tiến hành chất tải, thông thường dùng xe để thử tải, chọn tải trọng cho trị số nội lực xỉ khả cho phép kết cấu (>80%) Để có số liệu cần thiết thử nghiệm dùng thiết bị đo, tenxơmet học tenxơmet điện (đo ứng suất biến dạng), loại máy cao đạc xác, đồng hồ đo chuyển vị ống cao su đựng chất lỏng (đo độ võng cầu) Các trị số đo cần so sánh với kết lý thuyết tính toán (nằm giới hạn cho phép kết cấu cần tăng cường) 5.4 Nhận xét Với phương pháp thi công việc tăng cường kết cấu nhịp đơn giản thời gian thi công ngắn, tùy theo yêu cầu cấu tạo thiết kế để tăng tải khác mà tạm thời ngưng xe, có số bước thi công: gia cố liên kết, thay gối cầu, thay khe co dãn, cắt mặt cầu Tuy vậy, bỏ qua bước thay gối cầu, khe co dãn cắt mặt cầu vấn đề thông xe thực bình thường Tuy nhiên việc thi công tăng cường cáp cường độ cao cầu thép có số khó khăn định, việc căng kéo đồng thời tất cáp tất dầm, dầm thép có độ mãnh lớn dễ ổn định căng kéo lệch tâm qua tim dầm lệch tâm qua tim cầu Vì vậy, cần phải lựa chọn kích kéo phù hợp với số lượng dầm, số lượng cáp lực căng thiết kế Quá trình thi công cần phải lựa chọn loại vật liệu phụ kiện đảm bảo độ tin cậy cao, thiết bị thi công gọn nhẹ đảm bảo chất lượng tiến độ, vị trí ụ neo ụ chuyển hướng vị trí đường cáp qua phải định vị xác theo vẽ thiết kế sửa chữa Cần phải kiểm tra theo dõi trình căng cáp, phát tượng bất thường xảy kết cấu nhịp, tượng ổn định dầm tượng thường xảy trình căng kéo Trong trình thi công phải tuyệt đối đảm bảo an toàn lao động Ước tính giá thành tăng cường dầm phương pháp trên: HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 104 Chiều dài dầm Giá thành xây lắp L < 20 < 12,975,000 (đồng) 20 < L < 30 12,975,000 : 15,661,000 (đồng) 30 < L < 40 15,661,000 : 18,203,000 (đồng) 40 < L < 48 18,203,000 : 25,681,000 (đồng) Tuy nhiên, giá thành công trình thay đổi tuỳ theo yêu cầu tăng cường để đảm bảo khả mang tải HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 105 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ™ Qua việc nghiên cứu nhận thấy rằng: dạng hư hỏng cầu thép thường xuất sau đưa công trình vào khai thác thời gian dài, nguyên nhân vật liệu chất lượng, thiết kế không đảm bảo độ bền, thi công công trình không với thiết kế mà công tác quản lý khai thác, bảo dưỡng sửa chữa ảnh hưởng lớn đến chất lượng khai thác công trình Khắc phục hư hỏng cách sửa chữa, thay biện pháp tức thời Do đó, cần phải nắm rõ nguyên nhân gây hư hỏng dùng biện pháp chẩn đoán đại nhằm ngăn chặn hư hỏng xuất để kéo dài tuổi thọ khả khai thác công trình Để nâng cao phục hồi khả mang tải cho cầu sử dụng có nhiều biện pháp khác nhau, đề tài tập trung nghiên cứu tăng cường kết cấu nhịp thép cáp cường độ cao Đề tài giới thiệu nguyên lý làm việc, phương pháp tính toán ứng dụng tăng cường cáp cường độ cao kết cấu nhịp dầm thép, với sơ đồ dầm chịu uốn nén đồng thời cải thiện khả chịu uốn cắt tiết diện, giảm độ võng ứng suất nguy hiểm Bằng cách sử dụng sơ đồ dây căng khác nhằm cải thiện khả chịu lực kết cấu nhịp khai thác, kết hợp với công thức tính toán đơn giản phương pháp thử dần đưa số số liệu tham khảo dùng cho kết cấu nhịp giản đơn thép liên hợp bê tông cốt thép với độ vừa nhỏ, góc chuyển hướng cáp, vị trí bố trí neo, ụ chuyển hướng, số lượng lực căng cáp ứng với chiều dài dầm mục đích tăng cường khác Đây phương pháp tăng cường kết cấu nhịp áp dụng kỹ thuật thi công tiên tiến, sử dụng vật liệu có cường độ cao, không làm tăng thêm tónh tải kết cấu, sử dụng liên kết bulông cường độ cao, thi công nhanh, đảm bảo làm việc đồng thời phần thép cũ mới, đồng thời trình thi công không ảnh hưởng nhiều đến việc thông xe bình thường Tuy áp dụng phương HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 106 pháp có số hạn chế, việc đảm bảo cho dầm tình trạng ổn định căng kéo xảy đối xứng vấn đề khó khăn, phụ thuộc trình độ tay nghề công nhân, tao cáp đặt lộ có nhiều khuyết điểm việc bảo vệ khỏi tác động bất lợi khác tải trọng môi trường Phương pháp tăng cường áp dụng kết cấu nhịp dầm thép cầu vị trí khó khăn việc đảm bảo giao thông (cầu đường thành phố, cầu tuyến giao thông độc đạo…), với sơ đồ cáp gãy khúc, dây căng cách xa đáy dầm nên sử dụng cho công trình không ảnh hưởng tónh không thông xe thông thuyền cầu ™ Những vấn đề hạn chế trình nghiên cứu độ xác số liệu thu thập được, kết chẩn đoán cường độ vật liệu, kích thước hình học độ tin cậy liên kết kết cấu cũ, chưa có điều kiện để kiểm tra thực nghiệm so sánh với kết tính theo lý thuyết, chưa nghiên cứu biện pháp tăng cường sơ đồ dầm có cấu tạo phức tạp ™ Kiến nghị: Việt Nam, phương pháp căng tạo ứng suất sau cầu thép tương đối Do đó, cần phải nghiên cứu áp dụng để tăng cường cho cầu có nhu cầu tăng tải trọng mở rộng xe nhằm mục đích giảm kinh phí dùng để xây dựng Trong giai đoạn trước mắt cần áp dụng tăng cường số cầu tuyến không trọng điểm để đúc kết kinh nghiệm đồng thời nghiên cứu sử dụng vật liệu địa phương sẵn có để đảm bảo chủ động nguồn vật liệu làm giảm giá thành công trình Để nâng cao chất lượng công trình trì tình trạng cầu sử dụng cách tốt cần có hệ thống quản lý chặt chẽ từ khâu thiết kế, thi công đến công tác bảo dưỡng sửa chữa, tăng cường nhằm phát kịp thời ngăn chặn hư hỏng xảy ™ Hướng nghiên cứu đề tài việc tăng cường cho cầu dàn thép vòm thép cầu có đường biên cong, cầu dầm hộp Cũng tiếp tục nghiên cứu biện pháp căng kết hợp với việc gây tạo ứng suất (đối với cầu dầm thép liên hợp) HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Chương Luận Văn Thạc Só Trang 107 TÓM TẮT LÝ LỊCH I- TÓM TẮT - Họ tên: TRẦN NHẬT LÂM - Phái: Nam - Ngày tháng năm sinh: 06 – 11 – 1979 - Nơi sinh: Cần Thơ II- ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC - Địa liên lạc: 144/24 Điện Biên Phủ – P25 – Q Bình Thạnh – TP HCM - Điện thoại: 0918330069 - Cơ quan công tác: Trường Đai Học DL Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM - Điện thoại: 08 5120292 III- QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Từ năm 1997 – 2002 sinh viên Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải sở II TP HCM - Tốt nghiệp đại học: năm 2002 - Hệ đào tạo: dài hạn năm – quy - Chuyên ngành: Xây dựng cầu đường - Trúng tuyển cao học: năm 2003 - Khoá đào tạo cao học: 14 - Mã số học viên: 00103014 IV- QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ năm 2003 đến công tác Trường Đai Học Dân Lập Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Luận Văn Thạc Só Trang 108 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quy Trình Kiểm Định Cầu 22TCN 243 – 98 [2] Quy Trình Thi Công Và Nghiệm Thu Dầm Cầu Thép Liên Kết Bằng Bu Lông Cường Độ Cao 22TCN 24 – 84 [3] Tiêu Chuẩn Kỹ Thuật Bulông Cường Độ Cao Dùng Cho Cầu Thép 22TCN 204 – 91 [4] Quy Trình Thiết Kế Cầu Cống Theo Trạng Thái Giới Hạn – 22TCN 18-79 – Bộ Giao Thông Vận Tải [5] Đoàn Định Kiến – Kết Cấu Thép – NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật – Hà Nội 1998 [6] Nguyễn Như Khải – Thiết Kế Cầu Kim Loại – NXB Đại Học Và Trung Học Chuyên Nghiệp Hà Nội 1985 [7] GS.TS Lê Đình Tâm – Cầu Thép – NXB Giao Thông Vận Tải – Hà Nội 2003 [8] Nguyễn Như Khải, Lê Đình Tâm – Thiết Kế Cầu Kim Loại –NXB Đại Học Và Trung Học Chuyên Nghiệp – Hà Nội 1985 [9] N I POLIVANOV - Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép Và Cầu Thép Trên Đường Ôâtô – NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật [10] Nguyễn Như Khải – Giáo Trình Cầu Thép Nâng Cao – Trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội – Hà Nội 1997 [11] B.M VeinBlat – Bulông Cường Độ Cao Trong Kết Cấu Cầu – NXB Giao Thông Vận Tải – Hà Nội 1985 [12] Hoàng Đình Luỹ – Ăn Mòn Và Bảo Vệ Kim Loại – NXB Công Nhân Kỹ Thuật – Hà Nội 1980 [13] Nguyễn Xuân Bích – Sửa Chữa Và Gia Cố Công Trình Xây Dựng – NXB Khoa Học Kỹ Thuật – Hà Nội 1995 [14] PGS.TS Vũ Mạnh Lãng – Sổ Tay Kiểm Tra Cầu – NXB Giao Thông Vận Tải – Hà Nội 2002 [15] Nguyễn Ngọc Long, Nguyễn Văn Mợi, Nguyễn Như Khải – Khai Thác Kiểm Định Gia Cố Cầu – NXB Xây Dựng – Hà Nội 1997 HVTH: TRẦN NHẬT LÂM Luận Văn Thạc Só Trang 109 [16] Vương Hách – Sổ Tay Xử Lý Sự Cố Công Trình Xây Dựng – NXB Xây Dựng – Hà Nội 2001 [17] PGS.TS Nguyễn Viết Trung – Khai Thác, Kiểm Định, Sửa Chữa, Tăng Cường Cầu – NXB Giao Thông Vận Tải – Hà Nội 2004 [18] Lê Văn Kiểm – Hư Hỏng, Sửa Chữa, Gia Cường Công Trình –NXB – Đại Học Quốc Gia TPHCM 2004 [19] PGS.TS Nguyễn Viết Trung – Chẩn Đoán Công Trình Cầu –NXB Xây Dựng – Hà Nội 2003 [20] PGS.TS Nguyễn Viết Trung – Giáo Trình Khai Thác, Kiểm Định, Sửa Chữa Tăng Cường Cầu Cống –Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải – Hà Nội 1995 [21] Giáo Trình Xây Dựng Cầu – NXB Giao Thông Vận Tải – Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải – Hà Nội 2004 [22] Nguyễn Duy Hanh – Vũ Minh Bằng - Kim Loại Học Và Nhiệt Luyện – NXB Giao Thông Vận Tải – Hà Nội 1990 [23] Hoàng Nghóa Thanh – Tìm Hiểu kiểm tra vật liệu kim loại – NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật – Hà Nội 1979 [24] Nguyễn Viết Trung - Các Công Nghệ Thi Công Cầu – NXB Xây Dựng – Hà Nội 2003 [25] Tài Liệu Chương Trình Đào Tạo Nâng Cao Năng Lực Cán Bộ Ngành Cầu Đường – 2003 [26] Báo Cáo Tổng Kết Công Trình Cầu Thăng Long – Liên Hiệp Các Xí Nghiệp Cầu Thăng Long - NXB Giao Thông Vận Taûi [27] Frixos Joannides and Alan Weller - Structural Steel Design [28] Dr V K Raina - Concrete Bridge [29] Evaluation Of Post-Tension Strengthened Steel Girder Bridge Using FiberReinforced Polymers (FRP) Bars (Report 2003) [30] James E Mccarthy - Bridge inspection, maintenance, and repair [31] Strengthening of bridges using external post – tensioning (Report 1997) HVTH: TRẦN NHẬT LÂM ... thép đường ? ?tô II- Nhiệm vụ nội dung: Nhiệm vụ: Nghiên cứu dạng hư hỏng gia cường phương pháp tạo ứng suất sau kết cấu nhịp cầu thép đường ? ?tô Nội dung: Chương 1: Tổng quan cầu thép Chương 2: Các. .. ngành: Cầu, tuynen công trình khác đường ? ?tô đường sắt Phái: Nam Nơi sinh: Cần Thơ MSHV: 00103014 I- Tên đề tài: Nghiên cứu dạng hư hỏng gia cường phương pháp tạo ứng suất sau kết cấu nhịp cầu thép. .. kết cấu nhịp tăng cường với tải trọng khai thác 85 4.3 Nhận xét 88 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG GIA CỐ VÀ TĂNG CƯỜNG THEO PHƯƠNG PHÁP TẠO ỨNG SUẤT SAU BẰNG CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO TRONG KẾT CẤU NHỊP CẦU THÉP