Nghiên cứu ứng dụng phương pháp dán bản thép để sửa chữa, nâng cấp kết cấu nhịp cầu bêtông cốt thép

Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BAÙCH KHOA  - TRẦN MINH PHỤNG Nghiên Cứu Ứng Dụng Phương Pháp Dán Bản Thép Để Sửa Chữa,Nâng Cấp Kết Cấu Nhịp Cầu Bê Tông Cốt Thép Chuyên ngành: Cầu, tuynen công trình xây dựng khác đường ôtô đường sắt Mã số ngành: 2.15.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2003 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH o0o Cán hướng dẫn khoa học : TS LÊ THỊ BÍCH THUỶ Cán nhận xét : TS LÊ BÁ KHÁNH Cán nhận xét : TS PHÙNG MẠNH TIẾN Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày … tháng năm 2003 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họvà tên học viên : TRẦN MINH PHỤNG Phái: Nam Ngày tháng năm sinh : 02/09/1975 Nơi sinh: An Giang Chuyên ngành : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁCTRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT Mã số ngành: 2.15.10 Mã số HV : CA12-015 Khóa: 12 (K 2001) I/ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP DÁN BẢN THÉP ĐỂ SỬA CHỮA,TĂNG CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP II/ Nhiệm vụ Nội dung luận án: 1/ Nhiệm vụ: Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp dán thép để sửa chữa tăng cường kết cấu nhịp cầu BTCT 2/ Nội dụng luận án: PHẦN A: NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Tính cấp thiết mục tiêu đề tài nghiên cứu PHẦN I: TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI Chương 1: Một số` giải pháp sửa chữa tăng cường kế t cấu nhịp bê tông cốt thép PHẦN II: NGHIÊN CỨU CHUYÊN SÂU PHÁT TRIỂN Chương 2: Kiểm tra, đánh giá, chọn giải pháp sửa chữa tăng cường kết cấu nhịp cầu BTCT Chương : Sửa chữa , tăng cường kết cấu nhịp cầu BTCT PP dán thép Chương : Kỹ thuật thi công PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương : Các nhận xét, kết luận kiến nghị kết nghiên cứu PHẦN IV: THAM KHẢO PHẦN B: ĐỀ CƯƠNG TÁC NGHIỆP VÀ TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC III/ Ngày giao nhiệm vụ: 18/ 04 / 2003 IV/ Ngày hoàn thành: 18 / 09 / 2003 V/ Họ tên cán hướng dẫn 1: TS LÊ THỊ BÍCH THỦY VI/ Họ tên cán phản biện 1: VII/ Họ tên cán phản biện 2: Cán hướng dẫn TS LÊ BÁ KHÁNH TS PHÙNG MẠNH TIẾN Cán phản biện Cán phản biện Nội dung đề cương Luận án Cao học thông qua Hội đồng Chuyên ngành Tp HCM, ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SAU HỌC tháng năm 2003 CHỦ NHIỆM NGÀNH LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Trần Minh Phụng xin cam đoan với HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA công trình nghiên cứu khoa học thực có sử dụng liệu tham khảo có ghi phần tài liệu tham khảo với hướng dẫn khoa học TS Lê Thị Bích Thuỷ Nếu có tác giả đứng tranh chấp đề tài nghiên cứu khoa học này, xin hoàn toàn chịu tránh nhiệm trước HỘI ĐỒNG Tp Hồ Chí Minh : ngày 10 tháng 10 năm 2003 Người Cam Đoan Trần Minh Phụng Lời Cám ơn Được giúp đỡ quý Thầy Cô Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, động viên Ba Mẹ, bạn bè đồng nghiệp nổ lực thân Hôm nay, Luận văn Thạc Só hoàn thành đánh dấu bước ngoặt lớn nghiệp nghiên cứu khoa học Xin cho gửi lời cám ơn chân thành đến quý Thầy Cô , Ba Mẹ bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ đặc biệt cám ơn TS.Lê Thị Bích Thuỷ người hướng dẫn trực tiếp để hoàn thành luận văn Xin kính chúc quý Thầy Cô , Ba Mẹ bạn bè, đồng nghiệp có nhiều sức khoẻ, hạnh phúc,thành công ! Trần Minh Phụng g Tóm tắt Phương pháp tăng cường cầu cách dán bàn thép áp dụng số nước như: Nga, Pháp, Trung Quốc, gần Việt Nam Phương pháp cho kết bước đầu khả quan như: thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị đại, giá thành rẻ khả tăng cường đạt 1,2 – 1,4 lần sức chịu tải cầu cũ Tuy nhiên số không công trình sau thời gian khai thác hai đầu thép dán bị bong khỏi bê tông dầm cầu Do đó, để nâ ng cao làm việc đồng thời thép dán với dầm bê tông cốt thép tính toán tăng cường ta phải xét dầm tăng cường đến dầm dầm phức hợp hai lớp, phải kiểm tra ứng suất cắt mặt keo dán Vì dầm phức hợp nên cần phải kiểm tra ứng suất dầm tác dụng tải trọng động phương pháp lượng, nghiên cứu giải pháp để tăng độ dính kết thép dán với dầm bê tông Đồng thời đưa kỹ thuật thi công sử dụng vật liệu phù hợp với trường hợp cụ theå Summary The method of strengthening bridges, gluing of steel plates, has been applied in some countries, such as Russia, France, China etc and recently Viet Nam This method gives favorable results at first, for its simple execution, requiring less modern equipment and low cost It can also raise the load capacity raises of the bridge to 1.2 ~1.4 times as such as the old one However, many strengthening bridges have the plates at both ends come apart from the concrete bean after a period of exploitation In order to improve the effectiveness of this method, we should use composite beans of double ply plates, and check the shear stress in gluing surfaces We also have to check the stress of composite beans under the impact of live load by method of elastic strain energy We should look for the solution to strengthening the bond between plates and reinforced concrete bean At the same time, we have to dictate the method of execution, as well as appropriate materials for particular situations DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT  : Tỉ lệ tổn thất mặt cắt cốt thép (%)  : Hệ số làm việc vật liệu  : Hệ số, xét tới phân bố cốt thép bó Khi cốt thép đặt  : Ứng suất dầm tác dụng tải trọng xung kích  :Hệ số hiệu chỉnh mặt đo kiểm tra riêng sau đo mặt - Chiều rộng vết nứt ăn mòn dọc theo cốt thép (mm) 1, 2 : Các hệ số xét đến ảnh hưởng bê tông miền chịu kéo biến dạng cốt kb :Độ rãn dài bình quân tương đối bê tông vùng chịu kéo phạm vi ln theo trục cót thép t : Ứng suất cốt thép dọc chịu kéo tb : Độ rãn dài bình quân tương đối cốt thép chịu kéo đoạn y : Ứng suất cắt ngang bề mặt tiếp xúc dầm liên hợp: z : Ứng suất cắt ngang bề mặt tiếp xúc dầm liên hợp: a: Hằng số , tính đồ thị “thời gian – khoảng cách” (mm) an : Chiều rộng vết nứt as : Chiều dày lới bê tông bảo vệ (mm) b : Chiều rộng mặt cắt b : Bề rộng thép dán b: Bề rộng sườn dầm b1 :Bề rộng thép đai chữ U gia cố mổi đầu bu : Chiều rộng thép đai chữ U d : Đường kính cốt thép (mm) d1, d2, di : Đường kích cốt thép tương ứng với ni (cm) dci : Chiều sâu vết nứt (mm) f : Kí hiệu cho phần tử có khuyết tật h01: Chiều cao có hiệu dầm sau dán thép hc : Chiều cao cánh T ho : Chiều cao làm việc mặt cắt li : Khoảng cách truyền sóng siêu âm lần thứ i đo ngang không vượt qua vết nứt (mm) li’: Khoảng cách mép hai đầu dò điểm i Li: Khoảng cách truyền sóng thực tế sóng siêu âm điểm i n : Số lượng thép đai chữ U mổãi đầu , n1, n2, ni : Số cốt thép phạm vi diện tích F ti, ti : Lần lượt giá trị thời gian truyền sóng không vượt qua vết nứt vượt qua vết nứt khoảng cách đo li tm( s ) : Giá trị thời gian truyền sóng vùng đo , mặt đáy bê tông  = 1,034 ;ở mặt bên bê tông  =1 x : Vị trí trục trung hoà yi : Là khoảng cách từ trục trọng tâm tới trọng tâm tiết diện thứ i A : Diện tích mặt cắt dầm B : Độ cứng dầm giai đoạn khai thác C0 : Chiều dài hình chiếu mặt cắt nghiêng E : Mô đun đàn hồi vật liệu Eb : Mô đun đàn hồi bê tông Et : Mô đuyn đàn hồi cốt thép F : Diện tích bê tông bọc cốt thép chịu kéo F : Diện tích thép dán tăng cường chịu kéo Fi : Diện tích tính đổi phận thứ i Fk : Diện tích mặt keo dán Fn : Diện tích dán thép tăng cường lực cắt Fn :Diện tích bu lông neo tính số bu lông Ft : Diện tích tiết diện chịu kéo I’tđ : Mô men quán tính tỉnh đổi với mặt cắt dầm giai đoạn khai thác (nứt) Itd : Mômen quán tính mặt cắt liên hợp trục x Itđ : Mô men quán tính tỉnh đổi với mặt cắt dầm K : Hệ số phán đoán đạt yêu cầu, lấy theo bảng L : Chiều dài dầm L : Khoảng cách truyền sóng siêu âm, dùng thước trực tiếp đo cấu kiện đơn vị(mm) L1 : Chiều dài dính kết neo L-ø Độ sâu cacbonat hoá bình quân Lu : Chiều dài dính kết đai chữ U bê tông mặt bên dầm Mtc : Mô men uốn tải trọng tiêu chuẩn sinh N : Trị số bật nẩy bình quân vùng đo N : Có giá trị bật nẩy bình quân vùng đo Ni : Trị số bật nẩy vùng đo thứ i Ptc : Hoạt tải tiêu chuẩn tương đương đường ảnh hưởng parabol dài L (có kể đến hệ số phân bố ngang) hay tónh tải tiêu chuẩn Q : Lực cắt tác động lên mặt cắt xét Qb : Ứùng lực bê tông vùng chịu nén chịu qđai : Ứùng lực cốt đai chịu đơn vị dài R : Cường độ khối lập phương bê tông (MPa) R : Bán kính bố trí cốt thép Rai : Trị số bật nẩy vùng đo thứ i sâu hiệu chỉnh xác đến 0,1 Rbc : Cường độ chống cắt bê tông Rkc : Cường độ chống cắt keo.(tra bảng) Rc : Cường độ giới hạn chịu cắt bê tông Rk : Cường độ kéo giới hạn thép Rc : Độ bền cắt keo dán Rc : Cường độ cắt uốn bê tông Rci : Trị số chuyển đổi cường độ bê tông vùng đo thứ i (Mpa) Rt : Cường độ giới hạn bu lông Rt : Cường độ chống cắt thép chữ U Rt : Cường độ chịu kéo thép Rtrựot : Giới hạn cường độ bê tông trượt Sbt : Mômen tónh diện tích liên kết trục trung hoà tiết diện liên hợp Sn : Sai số tiêu chuẩn cường độ bê tông mẫu (Mpa) U : Công sinh tác dụng tải trọng xung kích V: Tốc độ âm vùng đo (km/s) Va : Trị số tốc độ âm vùng đo sau hiệu chỉnh Vai:Trị số tốc độ âm sóng siêu âm vùng đo thứi sâu hiệu chỉnh độ xác 0,01 Km/s V (km/s) : Tốc độ âm vùng đo  : Chiều dày thép tăng cường a : Chiều dày thép dán (Rni)min : Giá trị nhỏ giá trị cường gộ bê tông Z : Cánh tai đòn nội ngẫu lực Ftrượt : Diện tích trượt thép bề mặt bê tông Ru : Cường độ chịu nén uốn C : Hình chiếu mặt cắt nghiêng Rt , Ft : Cường độ diện tích cốt thép chịu kéo dầm cũ R’t , F’t : Cường độ diện tích cốt thép chịu nén dầm cũ Rt , Ft :Cường độ diện tích thép tăng cường DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng:2 Điện tự nhiên theo tiêu chuẩn Mỹ: Bàng: 4-1 Thành phần pha chế keo Bảng: 4-3 bảng chọn phương án xử lý vết nứt Bảng: 4-2 Dự trù vật liệu keo cho 1m2 bề mặt dán Bảng : 4-4 Bảng tỉ lệ pha trộn keo epoxy dùng xử lý bề mặt Bảng: 4-5 Bảng chọn kích thước lớp keo Bảng : 4-6 Bảng tỉ lệ pha trộn keo epoxy dùng xử lý vết nứt Sơ đồ 1: Biểu đồ cách chọn lựa phương pháp sửa chữa tăng cường cầu bê tông cốt thép Luận Văn Thạc só      Thực Hiện : Trần Minh Phụng Cân đong nhựa epoxy chất hoá dẻo liều lượng qui định đổ vào xoong nhôm rộng miệng dung tích cỡ 3-4 lít, đặt lên bếp đun nóng 80c 10 phút liên tục khuấy hỗn hợp cho đồng Tiếp theo giữ nhiệt độ trên, rắt từ từ xi măng vào tốc độ 1-2 g/s hết liều lượng định Sau rắt hết xi măng tiếp tục khuấý thêm 10 phút để hổn hợp nhựa epoxy chất hoá dẻo bao quanh hạt xi măng Sau khuấy xong tiếp tục đun nóng để trì nhiệt độ 80c  2c 30 phút nửa để thoát hết bọt khí bị lẫn vào hỗn hợp Sau đặt xoong nhôm đựng hỗn hợp vào nơi khô , thoán cho nguội dần đến nhiệt độ không khí Tiếp theo cần kiểm tra điều tra điều kiện chuẩn bị trước trộn tiếp hoá chất hoá rắn vào hỗn hợp Cần đảm bảo đủ điều kiện sau đây: Bề mặt bê tông cần dán làm theo yêu cầu trình bày Các thiết bị cẩu lắp tạo lực ép chuẩn bị sẵn sàng hoạt động thử tốt Nhiệt độ công trường bề mặt bê tông phù hợp với nhiệt độ qui định công thức pha chế keo mà thí nghiệm quy định trời không mưa Sau đảm bảo đủ ba điều kiện nói trộn chất hoá rắn vào hỗn hợp sau:    Đỗ từ từ chất hoá rắn đặn lên bề mặt hỗn hợp keo trộn từ lên , từ trái sang phải ngược lại nhiều lần sau khoái hỗn hợp keo theo chiều kim đồng hồ từ từ vào nhiều lần Thới gian trộn khoái kéo dài tổng cộng 5-8 phút Khi hỗn hợp keo đồng màu sắt độ sệt đạt yêu cầu Keo trộn xong phải bôi lên bề mặt dùng hết khoảng thời gian sống keo mà thí nghiệm cho biết 4.1.8 BÔI KEO Sau nghiệm thu việc chuẩn bị bề mặt bôi keo phải tiến hành thử lắp thép áp sát phận dán với , thử tạo áp lực nén ép mối nối dán Đo thử thời gian thực công tác so sánh với thời gian sống keo xác định qua thí nghiệm Nếu thấy thời gian số keo ngắn khoảng thời gian cần thiết để thực thao tác bôi keo dán keo ép mối nối phải điều chỉnh thành phần pha trộn keo thí nghiệm lại Dùng bay lược trát keo epoxy lên hai bề mặt cần dán (bê tông thep) Bay lược phải đặt vuông góc với bề mặt bôi keo , miết keo từ lên , từ trái sang phải không bỏ sót chổ , sau dùng bay thợ nề có mũi nhọn miết keo vào lỗ lồi lõm nhỏ Dùng rulô cao su lăn lăn lại để miết cho keo epoxy bám chặt vào bề mặt bê tông Cuối lại dùng bay lược miết keo toàn bề mặt bôi keo theo thứ tự để khống chế bề dày keo (1,5-2mm dày bên mỏng) lần cuối trước nghép mối nối Chuyên Ngành Cầu Đường 68 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só Thực Hiện : Trần Minh Phụng Thời gian trát keo epoxy lên hai bề mặt dán với cần khống chế phạm vi 30 phút [11] 3.5.10 ÁP BẢN THÉP VÀO BÊ TÔNG Sau bôi keo xong lên hai bề mặt cần dán với phải áp thép vào bê tông dùng kích, tăng gông chữ A … để tạo lực ép dàn keo làm cho áp sát theo dạng bề mặt bê tông Nếu thép có chiều rộng 300mm dày 3mm lực ép cần thiết khoảng 0.15 - 0.4kg/cm2 Nếu thép rộng 300mm phải khoét lỗ để thoát keo lực ép Các lỗ có đường kính 8 - 10mm , cách chừng 150 - 200mm Trong lúc dán cố gắng tránh rung động với kết cấu cầu bê tông cốt thép điều kiện thông xe không tránh rung phải làm thí nghiệm chất lượng công tác dàn điều kiện Thời gian ép khít mối nối tạo lực ép cần khống chế phạm vi 25-40 phút Có thể dùng đèn hồng ngoại máy sấy để tăng nhiệt độ 4.1.9 LIÊN KẾT BU LÔNG NEO VỚI BẢØN THÉP Song song với việc áp thép vào bê tông ta dùng cờ-lê để bắt chặt tán vào bu lông nở có chêm miếng đện vào thép 4.1.10 DÁN BẢN THÉP NEO CHỮ U Sau dán song thép ta iiến hành bôi keo dán thép neo chữ U gia công trước dán thép 4.1.11 KIỂM TRA KẾT QUẢ DÁN , SƠN PHỦ Sự polime hoá keo kiểm tra cách đo độ cứng với máy đo độ cứng mẩu keo Kiểm tra mức độ thống màng keo máy siêu âm Nếu phát có chỗ khuất keo khoan lỗ qua thép , trộn thêm keo chát bổ xung vào Vì lớp thép mỏng nên thiết phải bảo vệ lớp sơn lựa chọn theo điều kiện cụ thể khu vực cần Nên dùng sơn sở keo epoxy, lớp bảo vệ làm lớp bảo vệ làm cho kết cấu đẹp Chuyên Ngành Cầu Đường 69 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só Thực Hiện : Trần Minh Phụng Thời gian bảo dưỡng kết cấu : ngày điều kiện thường , ngày nên dùng thiết bị điện tạo nhiệt để keo chóng rắn Sau cho kết cấu làm việc bình thường 4.2 XỬ LÝ VẾT NỨT TRONG KẾT CẤU NHỊP CẦU BTCT Xử lý vết nứt phải phân tích nhận biết nguyên nhân, tính chất, nguy hại vết nứt Phân rõ ranh giới vết nứt có cần phải xử lý hay không, nắm vững cách xác nguyên tắc xử lý, điều mấu chốt việc xử lý vết nứt kết cấu bê tông.[4] 4.2.1 GIỚI HẠN XỬ LÝ VẾT NỨT Theo quy phạm thiết kế cầu cống chiều rộng vết nứt lớn BTCT thường cho phép 0,20mm Đối với vết nứt có chiều rộng không vượt trị số cho phép quy phạm nêu có cần xử lý hay không, phải định phân biệt tính chất vết nứt Dưới đề xuất giới hạn cần xử lý từ an toàn độ bền kết cấu 1/.Về mặt an toàn kết cấu  Qua kiểm tra phân tích xác nhận vết nứt ( trương nở nứt);  Khả chịu tải không đạt yêu cầu quy phạm;  Vết nứt không ngừng phát triển, bê tông nén vỡ, lớp bảo vệ bong dộp;  Vết nứt ảnh hưởng đến độ cứng kết cấu tính toán toàn khối;  Vết nứt nguy hiểm nghiêm trọng 2/ Về mặt độ bền Dựa vào tình trạng ăn mòn cốt thép, bê tông bị cacbonat hoá, phán đoán cốt thép bị ăn mòn Vết nứt điều kiện bất lợi môi trường nhiệt độ cao, độ ẩm, rung động lớn, bê tông có muối Clorua, môi trường có tính ăn mòn sinh 4.2.2 NGUYÊN TẮC XỬ LÝ VẾT NỨT TRONG BTCT Xử lý vết nứt phải tôn trọng nguyên tắc sau đây: Chuyên Ngành Cầu Đường 70 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só         Thực Hiện : Trần Minh Phụng Tìm hiểu rõ tình hình: chủ yếu tìm hiểu rõ tình trạng thực tế kiến trúc, tình trạng vết nứt tình hình thay đổi phát triển Nhận biết tính chất vết nứt: dựa vào nội dung tính bày xác định tính chất vết nứt tiền đề cần thiết để xử lý Đối với vết nứt thời chưa rõ nguyên nhân tính chất, cần kết cấu không sấu , qua trác thí nghiệm thêm, sau làm rõ tính chất tiến hành xử lý đích đáng Làm rõ mục đích xử lý: dựa vào tính chất vết nứt yêu cầu sử dụng để xá c định mục đích xử lý Như ngăn lại để bảo vệ gia cường Bảo đảm độ bền định : việc xem xét ảnh hưởng chiều rộng vết nứt, điều kiện môi trường ăn mòn cốt thép, phải ý đến vấn đề biện pháp sửa chữa độ bền vật liệu Xác định thời gian xử lý hợp lý: tốt nên xử lý sau vết nứt ổn định; vết nứt nhiệt độ thay đổi theo môi trường nên xử lý vết nứt rộng nhất; vết nứt nguy hiểm tới an toàn kết cấu phải xử lý sớm Ngăn ngừa tổn thương không cần thiết: với vết nứt không nguy hiểm tới an toàn, lại không ảnh hưởng tới độ bền, tránh mở rộng sửa chữa, gây nên hậu vết nứt biến thành vết nứt Cải thiện điều kiện khai thác kết cấu : loại bỏ nhân tố sinh vết nứt: biện pháp quan trọng ngăn ngừa sau sửa chữa vết nứt lại bị nứt Phương pháp xử lý tin cậy thực được: không hiệu xử lý tin cậy, mà thực thi được, thi công thuận lợi, an toàn, kinh tế hợp lý 4.2.3 CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VẾT NỨT Các nhân tố cần xem xét chọn phương pháp xử lý: có tính chất, độ lớn, vị trị vết nứt, môi trường , mục đích xử lý, với tình trạng chịu lực tình hình sử dụng kết cấu Chọn phương pháp xử lý tham khảo bảng sau:[4] Bảng: 4-3 bảng chọn phương án xử lý vết nứt Phân Tính chất vết nứt Độ rộng vết nứt Mục đích xử lý loại Nhiệt độ Co ngót Tải trọng < 0,1 mm 0,1~0,5mm >0,5mm Mó quan Chống thấm Độ bền K/n chịu lực Ghi chú: + : thường dùng, Chuyên Ngành Cầu Đường Phương sửa Bề mặt + + + + pháp chữa Cục + Xử lý phun Xi măng - + + + + + - - vữa Hoá chất + + + + - : dùng 71 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só Thực Hiện : Trần Minh Phụng 4.2.4.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VẾT NỨT TÔNG BÊ TÔNG 1/ Pháp pháp sửa chữa bề mặt láng keo Đối với vết nứt số lượng không nhiều, lại không tập trung, chiều rông vết nứt lớn 0,1 mm dùng phương pháp xử lý   Xử lý bề mặt: bề mặt bê tông phạm vi rộng 50~100mm vết nứt định sửa chữa phải rửa sạch, loại bỏ vết dầu bẩn, sau dùng axetôn, xylene, cồn chà sạch; bề mặt dầu bẩn, sau dùng bàn chải sắt, giấy nhám cọ sạch, dùng khí nén thổi Sơn lớp dung dịch vữa pôxy, tỉ lệ pha trộn theo bảng sau:[4] Bảng : 4-4 Bảng tỉ lệ pha trộn keo epoxy dùng xử lý bề mặt Loại Keo Chất dính pôxy rêsim (g) Chất tăng độ dẻo Phathalic twobutyrolanton (ml) Chất làm Xylene asêton (ml) I II III IV 100 100 100 100 25 10 10 -40 ~ 60 40 ~ 50  Chất làm rắng Ethylenediamile (ml) 30 ~ 40 ~10 ~ 10 ~ 12 ~ 10 Laùng lớp keo êpôxy, dùng bay sắt miết lớp rộng 20 ~ 40 mm dọc theo vết nứt, lớp êpôxy dày khoảng ~ mm Kích thước lớp êpoxy tham khảo bảng sau: Bảng: 4-5 Bảng chọn kích thước lớp keo Chiều rộng vết nứt Chiều rộng lớp keo vữa (mm) 0,1 ~ 0,3 0,3 ~ 1,0 1,0 ~ 2,0  loãng Methylbenze ne (ml) Chiều dày lớp keo (mm) 20 30 40 1 Tỷ lệ pha trộn keo êpoxy : Bảng : 4-6 Bảng tỉ lệ pha trộn keo epoxy dùng xử lý vết nứt Loại keo pôxy rêsin (g) Phthalic twobutyrolaton (ml) Asêtôn (ml) Xylene (ml) Ethylenedia mile (ml) I 100 30 -8 ~ 10 II 100 10 10 ~ 10 III 100 -0,10 -6~8 IV 100 30 ~ 50 -8 Chuù ý: Bột dùng bột thạch anh, xi măng, vôi bột Chuyên Ngành Cầu Đường 72 Bôt (g) -350 ~400 150 ~ 250 250 ~ 450 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só Thực Hiện : Trần Minh Phụng 2/ Pháp pháp sửa chữa cục chèn lấp Dùng đục thép, chòng, đóa sắt mỡ rộng vết nứt, cuối đục thành rãnh hình chữ V hình thang Ép lớp làm phẵng vữa êpoxy, poly vinyl choloride (pvc), bitum để bịt kín vết nứt Trong rãnh hình chữ V phù hợp với sửa chữa vết nứt thông thường: rãnh hình thang phù hợp với vết nứt thấm nước; vữa êpôxy phù hợp với sửõa chữa kết cấu có yêu cầu cường độ; poly vinyl chlovide (pvc) bitum phù hợp với sửa chữa có yêu cầu chống thấm.[4] Hình: 4-1 Phương pháp chèn lấp sửa chữa vết nứt 4.2.4.3 Pháp pháp tiêm vữa keo vào vết nứt: Nhằm khôi phục tính liền khối vật liệu kết cấu tăng khả chống thấm cho vật liệu 1/ Phân loại phương pháp tiêm Phương pháp tiêm áp dụng cho vết nứt có độ mở rộng a10mm Trong kết cấu cầu thường xửõ lý vết nứt a 3mm nứt to thường phải thay kết cấu cũ kết cấu nhịp Chuyên Ngành Cầu Đường 73 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só Thực Hiện : Trần Minh Phụng 2/.Đối với vết nứt rộng từ 0,5mm - 3mm: Người ta dùng vật liệu sau: Keo epoxy : xử lý kiểu cứng nửa cứng điều kiện khô điều kiện ẩm Các chất Polyurethanne: xử lý nửa cứng xử lý mềm tiêm vết nứt khô Các chất Acryliqui: xử lý mềm để tạo lớp tách nước vết nứt ướt Vữa xi măng có trộn khoáng chất : xử lý cứng vết nứt khô ẩm     Chuẩn bị tiêm: Cần đặt đầu tiêm vào lỗ khoan vào vết nứt Các đầu tiêm cách 20-50 cm Nếu vết nứt loại nứt xuyên cần đặt đầu tiêm hai bề mặt bị nứt Bên vết nứt cần trám keo nhão: Keo epoxy, polyeste, matit, polyurethanne Sau đặt đầu tiêm lắp bề mặt vết nứt phải khí nén để kiểm tra thông thoáng đầu tiêm   Tiêm keo vữa:     Trước tiêm cần phải kiểm tra nhiệt độ vật liệu, thời gian sống vật liệu Bắt đầu tiêm từ đầu tiêm thấp Theo dõi đường vữa (hoặc keo) chuyển dần ống dẫn từ đầu tiêm sang đầu tiêm thấy vữa (hoặc keo) phòi đầu tiêm Các đầu tiêm tiêm xong bị lại Sau bịt đầu tiêm cuối phải giữ áp lực vài phút Nếu lượng vữa (hay keo) cần tiêm nhiều , tiêm đồng thời nhiều lần tiêm Tại điểm tiêm , áp lực luôn phải nhỏ 0,5Mpa , nên 0,1 Mpa 3/ Đối với vết nứt nhỏ 0,5mm Các vật liệu dùng là:   Keo epoxy có độ nhớt nhiệt độ bình thường nhỏ 5% Nếu vết nứt nhỏ < 0,2 mm độ nhớt keo nên 0,05% Keo acrylique dùng tiêm có mục đích xử lý kiểu mềm nơi có nước Việc chuẩn bị bề mặt giống vết nứt lớn Nên dùng loại đầu tiêm đặt bề mặt để tiêm keo epoxy Chuyên Ngành Cầu Đường 74 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só Thực Hiện : Trần Minh Phụng 4/ Các thiết bị để tiêm vữa keo:[ 11] Chuyên Ngành Cầu Đường 75 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só Thực Hiện : Trần Minh Phụng Hình: 4-2 Các thiết bị để tiêm vữa 4.3 KIỂM TRA KẾT CẤU: Theo tính toán thí nghiệm cho : thép dàn vào làm việc chung với kết cấu cũ lớp cốt thép Vì áp dụng phương pháp thiết bị quy định cho thử nghiệm kết cấu cầu liên hợp BTCT để kiểm tra Các tiêu chí để kiểm tra là: xếp tải theo quy định, xác định độ võng kết cấu , định biến dạng khu vực quy định , đăng ký trạng thái vết nứt mới, đo độ mở rộng vết nứt độ sâu vết nứt , quan sát tượng bong hai đầu thép , biến dạng neo U Căn vào tiêu chí đánh giá công nghê Thời gian kiểm tra: [5]    Đợt 1: sau thi công xong ngày tiến hành thử tải Đợt 2: sau tháng khai thác Sau kiểm tra định kỳ theo quy định tu kiểm tra công trình thông thường Chuyên Ngành Cầu Đường 76 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só Thực Hiện : Trần Minh Phụng Chương Kết Luận Kiến Nghị Phương pháp tăng cường cầu BTCT dán thép chịu lực kéo chịu lực cắt cho hiệu cao : công nghệ đơn giản, vật liệu dễ tìm, không đòi hỏi thiết bị phức tạp, thời gian thi công nhanh, giá thành rẽ Nâng cao khả chịu lực tốt cho cầu bê tông cốt thép nhịp vừa nhỏ, cần phổ biến rộng Nhưng để công trình tăng cường đạt hiệu cao cần lưu ý vấn đề sau: Trước tính toán tăng cường , bước phải thực đầy đủ bước khảo sát, đánh giá lại khả chịu lực thực kết cấu nhịp cầu, để giai đoạn tính toán tăng cường xác Ngoài việc kiểm tra Mômen(M) , lực cắt (Q) ta phải kiểm tra làm việc đồng thời dầm BTCT thép dán mà cụ thể ứng suất cắt ngang phát sinh mặt tiếp xúc dầm thép dán dầm chịu tải Nếu không thoả phải có biện pháp tăng cường dùng bu lông neo đai thép chữ U vào hai đầu thép dán với số lượng tính toán Do dầm gia cố dầm phức hợp có nhiều thành phần mặt cắt dầm có nhiều thay đổi chiều dài, nên cần phải kiểm tra ứng suất kéo dầm tác dụng tải xung kích theo phương pháp lượng Nếu không thoả phải có giải pháp như: tăng diện tích mặt cắt , tăng mô men quán tính dầm … Đối với số cầu xuống cấp nhiều có xuất nhiều vết nứt lớn cần phải đánh giá khả chịu lực thực cầu Sau tăng cường dán thép cần phải xử lý vết nứt keo epoxy để tăng tính liền khối bảo vệ bê tông , cốt thép khỏi sâm thực môi trường làm tăng khả chịu lực kết cấu Để tăng khả làm việc đồng thời dầm cầu bê tông cốt thép cũ thép dán đề xuất :  Đối với cầu dầm tăng cường đề nghị sử dung thêm đai thép chữ U vào hai đầu thép dán, đai thép U đồng thời tăng cường cho lực cắt dầm Với số lượng tính toán Chuyên Ngành Cầu Đường 77 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só  Thực Hiện : Trần Minh Phụng Đối với cầu dùng bu lông neo nở bố trí hai đầu thép dán Đây loại bu lông có cấu tạo đặc biệt bắt vào thân bu lông nở liên kết chặt với bê tông Với số lượng tính toán Để tăng khả dính kết dầm BTCT thép giảm tượng chậm ứng suất thép phải xử lý tốt bề mặt trước dán, sử dụng loại keo dán hiệu Nên dùng keo epoxy pha sẵn, với chất độn thích hợp … Tuy nhiên phương pháp hiệu kết cấu mà cường độ chịu nén bê tông nhỏ M175 Do cường độ chống cắt bê tông nhỏ, nên chịu tải trọng thép bong kéo bung mãng bê tông theo Phương pháp nghiên cứu dựa sở tính toán môn sức bền vật liệu kết cấu bê tông cốt thép, đồng thời có tham khảo kết số công trình nghiên cứu nước Nhưng chưa tiến hành thực nghiệm để so sánh kết tính với kết thực nghiệm Vì thiếu máy nén uốn bê tông loại lớn Hướng nghiên cứu xây dựng quy trình khảo sát, thiết kế thi công cho công nghệ dán thép để sửa chữa tăng cường cầu cũ Đồng thời, nghiên cứu vật liệu để tăng cường cầu như: sợi cacbon để dán thay cho thép Vì sợi cacbon có cường độ cao , trọng lượng lại nhẹ, thuận tiện vận chuyển thi công Nhưng chưa có lý thết tính toán hoàn chỉnh Để đơn giản tính toán người ta xem sợi cacbon thép có cường độ cao mà họ quên tính chất lý sợi cacbon không đơn giống thép, nên cho kết chưa cao : thử nghiệm uốn dầm bê tông cốt thép dán sợi cacbon dầm bị phá hoại mà sợi cacbon chưa đến giới hạn chảy, hay hai đầu sợi cacbon bị bong … mà không theo quy luật Nếu vấn đề làm sáng tỏ hoàn thiện lý thuyết tính toán kết cấu phức hợp nhiều thành phần vật liệu nhiều lớp : vật liệu truyền thống vật liệu mới, vật liệu có cường độ cao vật liệu có cường độ thấp, vật liệu có khối lượng riêng nặng vật liệu có khối lượng riêng nhẹ, … để phục vụ cho việc sửa chữa tăng cường nhiều công trình xây dựng già yếu nước ta Chuyên Ngành Cầu Đường 78 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Luận Văn Thạc só Chuyên Ngành Cầu Đường Thực Hiện : Trần Minh Phụng 79 Hướng Dẫn : TS Lê Thị Bích Thủy Tài Liệu Tham Khảo [1] Alain Gallerie :De Corrosion et Protection des Mate’riel NXB.KHKT.2002 [2] Bộ Xây Dựng: Kết Cấu Tuyến Công Trình Trên Đường GTNT NXB.GTVT 1994 [3 ] Nguyễn Văn Đạt : Khoa Học Bê Tông Ngày Nay , NXB KH-KT,1992 [4 ] Vương Hách : Sổ Tay Xử Lý Sự Cố Công Trình Xây Dựng, NXB.XD, 2001 [5 ] Phạm Duy Hữu : Vật Liệu Xây Dựng Mới , NXB.GTVT 2002 [6] Phùng Mạnh Tiến : Đánh Giá Tình Trạng Kỹ Thuật Công Trình Cầu Hội Nghị KH-KT Công Nghệ Mới 2002 [7] Vũ Mạnh Lãng : Sổ Tay Kiểm Tra Cầu ,NXB.GTVT 2002 [8] Vũ Đình Lai : Sức Bền Vật Liệu , NXB.GTVT 2002 [9] Quy Trình Thử Nghiệm Cầu 22 TCN.170-87 [10] Đào Bá Thực : Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép NXB ĐHGTVT , 1995 [11] Nguyễn Viết Trung: Những Phương Pháp Mới Sửa Chữa Nâng Cấp CôngTrình BTCT, NXB.GTVT 1994 [12] Nguyễn Viết Trung: Cầu Bê Tông Cốt Thép, NXB.GTVT 2001 [13] Nguyễn Viết Trung: Cẩm Nang Xây Dựng, NXB.GTVT 1998, [14] Nguyễn Viết Trung: Thiết Kế Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Hiện Đại Theo Tiêu Chuẩn ACI, NXB.GTVT 2000 [15] FT.Hwa Chung P.E : Sức Bền Vật Liệu , NXB.TP.HCM,2001 [16] Kaifsz S : Rielem, Paris, 1967 [ 17] Lepmit : Rilem, Paris, 1976 [ 18] Mikulskii V G : Skleivanie Betona, Stroiizdat, 1975 [19] N.I Polivanop : Thiết Kế Cấu Bê Tông Cốt Thép Cầu Thép Trên Đường ÔTÔ, NXB.KH-KT, 1979 [20] P P Benham & F V Warnock : Mechanics of Solids and Strutures, PITMAN, 1984 [21] James M Gere : Mechanics of Materials , PWS-KENT, 1984 [22] Kenneth Left : Reinforced Concrete Design, McGRAW-HILL, 1997 [23] Makoto ABE : Modern Inspection and Maintenance Procedures For Railway Structres Tóm Tắt Lý lịch Khoa Học I TÓM TẮT: - Họ tên: TRẦN MINH PHỤNG - Phái: Nam - Sinh ngày: 02/09/1975 - Nơi sinh: An Giang II ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC: - Nhà riêng: Phòng A7, 449/44AB Hùng Vương, Phường 12, Quận 6, Tp.HCM - Điện thoại: 0903 667067 - Cơ quan: TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN III - Điện thoại: 08.8750589 III QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Năm 1993– 1998: Sinh viên trường Đại học GIAO THÔNG VẬN TẢI Tốt nghiệp đại học: năm 1998 Hệ: Chính quy Chuyên ngành: Xây dựng Cầu đường Năm 2001: Học viên cao học TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH Chuyên ngành: Cầu , Tuynen công trình khác đường ôtô đường sắt Mã số học viên: CA12-015 IV QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC: Từ năm 1998 – 1999: CÔNG TY CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG TP.HỒ CHÍ MINH Từ năm 1998 – : TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI III ... BẢN THÉP ĐỂ SỬA CHỮA,TĂNG CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP II/ Nhiệm vụ Nội dung luận án: 1/ Nhiệm vụ: Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp dán thép để sửa chữa tăng cường kết cấu nhịp cầu BTCT... Cường Kết Cấu Nhịp Cầu Bê Tông Cốt Thép Hiện nay, số giải pháp sửa chữa, tăng cường cầu bê tông cốt thép sử dụng : Phương pháp tạo dự ứng lực , phương pháp thêm cốt thép phun vữa bọc bê tông phương. .. nghiên cứu phương pháp sửa chữa, nâng cấp cầu cũ Hiện nước Việt Nam ta có nhiều phương pháp để sửa chữa nâng cấp cầu BTCT như: đặt thêm cốt thép phun vữa xi măng, căng cáp dự ứng lực ngoài, dán