Nghiên cứu lựa chọn giải pháp gia cường cầu thủy triều đức phổ quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo NGUYỄN HOÀNG TÚ NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG CẦU THỦY TRIỀU – ĐỨC PHỔ - QUẢNG NGÃI LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo NGUYỄN HOÀNG TÚ NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG CẦU THỦY TRIỀU – ĐỨC PHỔ - QUẢNG NGÃI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng Mã số: 85.80.205 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN XUÂN TOẢN Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, nỗ lực thân, xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Nguyễn Xuân Toản nhiệt tình hướng dẫn suốt thời gian làm luận văn đồng thời tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến khoa sau đại học Đại học Đà Nẵng số đồng nghiệp tạo điều kiện góp ý cho luận văn Dù cố gắng giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Nhưng khuôn khổ nội dung luận văn, khía cạnh vấn đề mà thực tế địi hỏi chưa giải hết, tác giả xin chân thành cảm ơn tiếp thu ý kiến đóng góp thầy đồng nghiệp Đà Nẵng, năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Hồng Tú M CL C LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN M C L C T M TẮT DANH M C CÁC H NH ẢNH DANH M C CÁC BẢNG BIỂU DANH M C CÁC TỪ VIẾT TẮT PHẦN MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài 2.Mục tiêu nghiên cứu đề tài 3.Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu 5.Phương pháp nghiên cứu 6.Kết cấu luận văn: Chƣơng 1: CẤU TẠO CỦA CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ THỰC TRẠNG CỦA CẦU THỦY TRİỀU Cấu tạo cầu bêtông cốt thép 1.1 Các phận cầu BTCT 1.2 Phân loại cầu BTCT 1.3 Một số dạng hư hỏng thường gặp cầu bêtông cốt thép 1.3.1 Phần mặt cầu 1.3.2 Các dạng hư hỏng kết cấu dầm chủ BTCT thường DƯL 1.4 Thực trạng cầu Thủy Triều 11 1.5 Các biện pháp gia cường cầu bêtông cốt thép khả ứng dụng vào cầu Thủy Triều 14 1.5.1 Bao bọc chỗ hư hỏng lớp bêtông BTCT 14 1.5.2 Sử dụng công nghệ dán thép 14 1.5.3 Phương pháp bổ sung dự ứng lực 17 1.5.4 Công nghệ dán chất dẻo sợi cacbon 18 1.4 Kết luận chương 21 Chƣơng 2: LÝ THUYẾT TÍNH TỐN GİA CƢỜNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP 22 Lý thuyết tính tốn gia cường cầu bê tơng cốt thép 22 2.1 Tính tốn gia cường dán thép 22 2.2 Tính tốn gia cường gia cường sợi carbon 22 2.3 Lựa chọn giải pháp thích hợp 42 2.4 Kết luận chương 43 CHƢƠNG 3: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG KẾT CẤU NHỊP CHO CẦU THỦY TRİỀU 44 Lựa chon giải pháp gia cường kết cấu nhịp cho Cầu Thủy Triều 44 3.1 Các tham số cầu Thủy Triều 44 3.1.1 Số liệu dầm chủ 45 3.2 Tính tốn đặc trưng hình học mặt cắt gıaı đoạn 47 3.2.1 Toạ độ bó cáp 47 3.2.2 Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn I 48 3.2.3 Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II 51 3.3 Tính tốn hệ số phân bố ngang đốı vớı hoạt tảı 51 3.3.1 Hệ số phân bố ngang hoạt tải mômen 51 3.3.2 Hệ số phân bố ngang hoạt tải lực cắt 52 3.3.3 Tổng hợp hệ số phân bố ngang hoạt tải 52 3.4 TÍNH TỐN NỘI LỰC 53 3.4.1 Diện tích đường ảnh hưởng 53 3.4.2 Nội lực tĩnh tải 53 3.4.3 Nội lực hoạt tải 54 3.4.4 Tổ hợp nội lực 56 3.5 KIỂM TOÁN 58 3.5.1 Kiểm toán cường độ 58 3.5.2 Kiểm toán sức kháng cắt 60 3.6 Tính tốn tăng cường 62 3.6.1 Các thông số Kỹ thuật sợi 62 3.6.2 Mơ hình tính tốn 62 3.6.3 Tính tốn thơng số tăng cường 63 3.7 Tính tốn tăng cường chống cắt 67 3.7.1 Đặc trưng vật liệu 68 3.7.2 Tính tốn biến dạng sợi chịu 68 3.7.3 Tính tốn khả tăng cường sợi 69 3.7.5 Sức kháng cắt dầm 69 3.7.6 Kết luận chương 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 T M TẮT NGHIÊN CỨU LỰA CHON GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG CẦU THỦY TRIỀU – ĐỨC PHỔ QUẢNG NGÃI Học viên: Nguyễn Hồng Tú, Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.05, Khóa:33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Trong cơng tác nghiên cứu lựa chọn giải pháp gia cường sửa chữa tăng cường kết cấu nhịp cầu BTCT, lựa chon phương pháp gia cường sợi CFRP, cần đặc biệt ý đặt CFRP vào vị trí cần tăng cường khả chịu lực với hướng sợi phù hợp với phương chịu lực để tận dụng khả chịu kéo sơị CFRP Vật liệu CFRP có cường độ chịu kéo mơ đun đàn hồi cao, đa dạng chủng loại, trọng lượng nhẹ, thi cơng dễ dàng nhanh chóng, khơng cần đập phá kết cấu giữ ngun hình dạng kết cấu cũ, thi cơng khơng cần sử dụng coffa, tốn nhân cơng, khơng cần máy móc đặc biệt, khơng cần bão dưỡng chống rỉ trình khai thác Từ nhiều cơng thức trình bày, hệ thống hóa công thức số sơ đồ khối để thuận tiện cho việc tính tốn Kết tính tốn gia cường kết cấu nhịp cầu Thủy Triều sợi carbon, kết cấu đảm bảo khả chịu lực theo trạng thái giới hạn cường độ I, sức kháng uốn lớn vị trí nhịp sức kháng cắt gối tăng lên, đảm bảo cho cầu trì tải trọng khai thác HL93 Vì vậy, thấy sử dụng sợi cacbon tăng cường cho dầm BTCT cải thiện đáng kể khả chịu lực dầm Từ khóa - sợi CFRP; trọng lượng nhẹ; mô đun đàn hồi cao; kết cấu nhịp; cầu Thủy Triều (5 từ khóa) STUDY ON THE STRUCTURE OF CARBON CARBIDE FIBER SHRIMP Summary - In the study of reinforced concrete reinforcement repair and reinforcement, I selected the CFRP reinforcement method, paying particular attention to placing the CFRP sheet in the required position Strengthen the strength with fiber direction in accordance with the force to take advantage of the tensile strength of the CFRP plate CFRP materials have high tensile strength and elastic modulus, variety of type, light weight, quick and easy construction, no need to smash the structure retains the old shape, use coffa, less labor, no special machinery, no anti-rust conditioning during the exploitation Since many formulas are presented, they have systematized the formulas with a number of block diagrams to facilitate the computation The result of calculating the structure of the tide bridge with carbon fiber sheet, the structure ensures the strength of the strength limit state of intensity I, the maximum bending resistance at the location between the rhythm and the resistance of cutting at the pillow increased, ensuring the bridge maintain the load capacity of HL93 Therefore, it can be seen that the use of carbon fiber reinforcement for reinforced concrete beams significantly improves the bearing strength of the beam Keyword - CFRP fiber sheet; light-weight; high elastic modulus; rhythmic structure; Thuy Trieu bridge (5 keywords) DANH M C CÁC H NH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ bố trí chung cầu .5 Hình 1.2 Bong vỡ lớp nhựa phủ mặt Hình 1.3 Hư hỏng lớp bê tông tạo dốc Hình 1.4 Nứt dọc mặt cầu Hình 1.5 Vết nứt ngang mặt cầu Hình 1.6 Các dạng vết nứt kết cấu nhịp cầu 10 Hình 1.7 Nứt vỡ bê tơng bên thớt gối .10 Hình 1.8 Nứt vỡ bê tơng cánh dầm 11 Hình 1.9 Bê tông rổ tổ ong, rỉ cốt thép, nứt vỡ 11 Hình 1.10 Cầu Thủy Triều 12 Hình 1.11 Hiện tượng bong tróc bê tơng dầm 12 Hình 1.12 Thực trạng dầm 13 Hình 1.13 Thực trạng dầm 13 Hình 1.14 Thực trạng dầm 14 Hình 1.15 Căng cáp dự ứng lực 17 Hình 1.16 Căng cáp dự ứng lực 18 Hình 1.17 Gia cố cơng trình cách sử dụng vật liệu FRP 19 Hình 1.18 Gia cố cơng trình cách sử dụng vật liệu FRP 19 Hình 1.19 Gia cố cơng trình cách sử dụng vật liệu FRP 20 Hình 1.20 Gia cố cơng trình cách sử dụng vật liệu FRP 21 Hình 2.1 Tính toán gia cường sức kháng uốn dán thép 22 Hình 3.1 Mặt cắt ngang dầmBẢN TÍNH KIỂM TỐN DẦM CẦU THỦY TRIỀU 44 Hình 3.2 Mặt cắt ngang dầm chủ 45 Hình 3.3 Trọng tâm tao cáp so với đáy dầm 47 DANH M C CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Kích thước dầm chủ 46 Bảng 3.2 Trọng tâm tao cáp so với đáy dầm 48 Bảng 3.3 Diện tích mặt cắt 48 Bảng 3.4 Mô men tĩnh đáy dầm 49 Bảng 3.5 Trọng tâm mặt cắt 49 Bảng 3.6 Mô men quán tính 50 Bảng 3.7 Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II 51 Bảng 3.8 Tổng hợp hệ số phân bố ngang hoạt tải 52 Bảng 3.9 Diện tích đường ảnh hưởng 53 Bảng 3.10 Nội lực tĩnh tải dầm 53 Bảng 3.11 Nội lực tĩnh tải dầm 54 Bảng 3.12 Mômen uốn 54 Bảng 3.13 Lực cắt 55 Bảng 3.15 Tổ hợp tải trọng: Tĩnh tải + HL93 + người .56 Bảng 3.16 Tổ hợp nội lực TTGHCĐ I dầm 56 Bảng 3.17 Tổ hợp nội lực TTGHCĐ I dầm 57 Bảng 3.18 Tổ hợp nội lực TTGHSD dầm 57 Bảng 3.19 Tổ hợp nội lực TTGHSD dầm 58 Bảng 3.20 Kiểm toán cường độ 59 Bảng 3.21 Chiều cao hữu hiệu mặt cắt dv 60 Bảng 3.22 Sức kháng cắt Vn 60 Bảng 3.23 Các thông số kỹ thuật sợi Tyfo SEH51A 62 Bảng 3.24 Tính tốn sơ 63 Bảng 3.25 Biến dạng ban đầu đáy dầm 63 Bảng 3.26 Biến dạng sợi 64 Bảng 3.27 Giả sử chiều cao vùng bê tông chịu nén .64 Bảng 3.28 Biến dạng có hiệu sợi 65 Bảng 3.29 Biến dạng cáp DƯL 65 Bảng 3.30 Ứng suất cáp DƯL sợi 65 Bảng 3.31 Kết α1, 1 66 Bảng 3.32 Chiều cao vùng bê tông chịu nén 66 Bảng 3.33 Hiệu tăng cường sức kháng uốn 67 Bảng 3.34 Thông số vật liệu sợi Tyfo SEH51A 68 Bảng 3.35 Đặc trưng vật liệu 68 Bảng 3.36 Biến dạng sợi 69 Bảng 3.37 Khả tăng cường sợi 69 Bảng 3.38 Sức kháng cắt dầm sau tăng cường 69 61 Kí hiệu mặt cắt Ứng suất cắt bê tông Tỷ số v/fc' Ứng biến cốt thép phía chịu kéo uốn Sức kháng cắt bê tơng Diện tích cốt thép chịu cắt Góc nghiêng cốt thép với trục dọc Sức kháng cắt cốt thép đai Góc nghiêng cáp DƯL Sức kháng cắt dự ứng lực Sức kháng cắt danh định Vn1 Sức kháng cắt danh định Vn2 Sức kháng cắt danh định Sức kháng cắt tính toán Kết luận Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị v= Vu/(bvdv) v/fc' 1.822 3.557 2.595 0.963 0.0558 0.109 0.079 0.029 εx 0.00121 0.00200 0.00200 0.00200 θ cotg θ 41.000 1.151 1.650 42.000 1.111 1.650 43.000 1.073 1.720 Độ  38.169 1.273 1.761 Vc 287.335 111.631 117.920 142.370 KN Av 226.195 226.195 226.195 226.195 mm α 90 90 90 90 Độ sin α cotg α 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 Vs 523.68 107.22 109.35 122.30 KN 0.046 0.046 0.046 - radi ans Vp 91.82 88.56 86.69 - KN Vn1 902.83 307.42 313.96 264.67 KN Vn2 2,809.38 1,164.87 1,164.87 1,164.87 KN Vn 902.83 307.42 313.96 264.67 KN Vr 812.55 276.68 282.57 238.20 KN Đạt Đạt Đạt Đạt 62 3.6 Tính tốn tăng cƣờng 3.6.1 Các thơng số Kỹ thuật sợi Tăng cường sợi Tyfo SEH51A có thơng số vật liệu Bảng 3.23 Các thông số kỹ thuật sợi Tyfo SEH51A Mặt cắt Mặt cắt Kí hiệu L/8 L/4 Mặt cắt L/2 Số sợi n 2 Chiều dày tf 1 Bề rộng sợi bf 370 370 370 Cường độ chịu kéo ffu' 986 986 986 Mô đun đàn hồi Ef 95,800 95,800 95,800 Độ giãn giới hạn εfu' 0.0100 0.0100 0.0100 3.6.2 Mơ hình tính tốn Đơn vị mm mm Mpa MPa 63 3.6.3 Tính tốn thơng số tăng cường Hệ số triết giảm tác động môi trường CE = 0.85 - Đặc trưng hình học - ffu = CE ffu' ffu = 936.70 Mpa - εfu = CE εfu' εfu = 0.01 - Tính tốn sơ Bảng 3.24 Tính tốn sơ Kí hiệu Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 Mặt cắt L/2 Hệ số chuyển đổi ứng β1 0.817 0.817 0.817 suất Mô đun đàn hồi Ec 29,808 29,808 29,808 bê tơng Diện tích cáp dự ứng Aps 1,481 1,481 1,481 lực Diện tích sợi tang Af 370 740 740 cường Diện tích mặt cắt Acg 465,535 465,535 465,535 nguyên Mômen tĩnh S 356,538,934 355,143,675 353,748,415 trục đáy dầm Mơmen qn tính I 6.36E+10 6.48E+10 6.65E+10 mặt cắt Bán kính quán tính r 369.58 373.22 377.93 K/c TT mặt cắt đến yb 765.87 762.87 759.88 đáy dầm K/c TT mặt cắt đến yt 399.13 402.13 405.12 đỉnh dầm Độ giãn dài có hiệu εpe 0.00741 0.00741 0.00741 Lực kéo cáp Pe 2194.32 2194.32 2194.32 DƯL Độ lêch tâm cáp e 398.31 535.76 673.21 DƯL - Tính tốn biến dạng ban đầu đáy dầm Biến dạng ban đầu đáy dầm  bi   Pe  e yb  M DL yb 1   Ec Acg  r  Ec I g Bảng 3.25 Biến dạng ban đầu đáy dầm Đơn vị Mpa mm2 mm2 mm2 mm3 mm4 mm mm mm KN mm 64 Lực kéo cáp DƯL Diện tích mặt cắt nguyên Độ lêch tâm cáp DƯL K/c TT mặt cắt đến đáy dầm Bán kính qn tính Mơmen tĩnh tải gây Mơmen qn tính mặt cắt Biến dạng ban đầu đáy dầm Kí hiệu Pe Acg e yb r Md I Mặt cắt L/8 2194.32 465,535 398.31 765.87 369.58 600.58 6.36E+10 Mặt cắt L/4 2194.32 465,535 535.76 762.87 373.22 1029.56 6.48E+10 Mặt cắt L/2 2194.32 465,535 673.21 759.88 377.93 1372.75 6.65E+10 εbi -2.69E-04 -2.16E-04 -1.98E-04 - Tính tốn biến dạng sợi Biến dạng sợi  fd  0.41 f c'  0.9 fu nE f t f 0.41 Đơn vị KN mm2 mm mm mm KNm mm4 f c' nE f t f Bảng 3.26 Biến dạng sợi Số sợi Mô đun dàn hồi sợi Chiều dày sợi Biến dạng sợi Kí hiệu n Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 1.00 2.00 Mặt cắt L/2 2.00 Đơn vị Tấm Ef 95,800 95,800 95,800 Mpa tf 0.00757 0.00855 0.00757 0.00535 0.00855 0.00535 0.00535 0.00855 0.00535 mm 0.9εfu εfd - Giả sử chiều cao vùng bê tông chịu nén Bảng 3.27 Giả sử chiều cao vùng bê tơng chịu nén Kí Mặt cắt Mặt cắt hiệu Mặt cắt L/8 L/4 L/2 Giả sử chiều cao chịu nén c = 0.1h c 116.50 116.50 116.50 Chiều cao chịu nén c sau tính lặp c 179.51 209.21 209.43 - Xác định biến dạng có hiệu sợi Biến dạng có hiệu sợi  d c   fe  0.003  f    bi   td  c  Đơn vị mm mm 65 Bảng 3.28 Biến dạng có hiệu sợi Kí Mặt cắt Mặt cắt hiệu L/8 L/4 Chiều cao vùng chịu nén c 179.51 209.21 Khoảng cách từ sợi đến đỉnh dầm df 1165.00 1165.00 Biến dạng có hiệu sợi εfe 0.00757 0.00535 Mặt cắt L/2 209.43 Đơn vị mm 1165.00 mm 0.00535 - Xác định biến dạng cáp DƯL  dp  c  Pe  e2   ps   pe   pnet    fe   bi   1     pnet  0.035  d  c  A E r  f c c   Bảng  3.29 Biến dạng cáp DƯL Kí hiệu Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 Mặt cắt L/2 K/c từ cáp DƯL đến đỉnh dầm dp 797.44 937.89 1078.33 εpnet 0.00458 0.00392 0.00469 Lực kéo cáp DƯL Pe 2194.32 2194.32 2194.32 Diện tích mặt cắt nguyên Acg 465534.60 465534.60 465534.60 Độ lêch tâm cáp DƯL e 398.31 535.76 673.21 Bán kính quán tính r 369.58 373.22 377.93 Biến dạng cáp DƯL εps 0.01199 0.01133 0.01210 Tính ứng suất cáp DƯL sợi Bảng 3.30 Ứng suất cáp DƯL sợi Ứng suất cốt thép DƯL fps = 196500 εps với εps < 0.0086 fps = fpu-0.277/( εps-0.007) với εps > 0.0086 Ứng suất tâm tăng cường ffe = Ef εfe Biến dạng cáp DƯL Ứng suất cáp DƯL Ứng suất sợi Kí hiệu Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 εps fps ffe 0.01199 1,844.49 725.41 0.01133 1,836.00 512.94 Đơn vị mm KN mm2 mm mm Mặt cắt L/2 Đơn vị 0.01210 1,845.68 512.94 Mpa MPa 66 - Tính α1, 1 4 c'   c 1  ' 6 c  2 c 3 c'  c   c2 1  31 c'2 Bảng 3.31 Kết α1, 1 Kí hiệu Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 Mặt cắt L/2 εc 0.00133 0.00112 0.00113 εc' 0.00186 0.00186 0.00186 β1 0.71871 0.70864 0.70889 α1 0.75691 0.68035 0.68250 - Tính chiều cao vùng bê tông chịu nén Chiều cao vùng bê tông chịu nén c Ap f ps  Af f fe 1 f c' 1b Bảng 3.32 Chiều cao vùng bê tơng chịu nén Mặt cắt Mặt cắt Kí hiệu Mặt cắt L/2 L/8 L/4 Diện tích cáp DƯL Ap 1480.65 1480.65 1480.65 Ứng suất cáp fps 1,844.49 1,836.00 1,845.68 DƯL Diện tích sợi tăng Af 370 740 740 cường Ứng suất sợi ffe 725.41 512.94 512.94 Bề rộng cánh chịu b 940 940 940 nén Chiều cao trục trung c 179.51 209.21 209.44 hoà Sức kháng uốn thép DƯL Mnp = Apfps(dp-β1c/2) Sức kháng uốn sợi Mnf = Afffe(df-β1c/2) Sức kháng uốn mặt cắt Đơn vị  M n    M ns  f M nf  Đơn vị mm2 Mpa mm2 MPa mm2 mm 67 Bảng 3.33 Hiệu tăng cường sức kháng uốn Mặt cắt Mặt cắt Kí hiệu Mặt cắt L/4 L/8 L/2 Sức kháng uốn cáp Mnp 2001.68 2348.11 2744.00 DƯL Ứng suất cáp DƯL Mnf 295.37 414.07 414.03 f 0.90 0.90 0.90 yf 0.85 0.85 0.85 Sức kháng uốn sau tăng fMn 2027.47 2430.07 2786.34 cường Mơmen tính tốn với 1201.64 2050.94 2683.40 Mu1 TH1 Kết luận Đạt Đạt Đạt 39.57% 34.63% 29.09% Hiệu tăng cường Đơn vị KNm Mpa MPa MPa - Qua bảng kết kiểm tra bảng ta thấy vị trí L/2 sức kháng uốn dầm đạt, tăng lên 29,09% 3.7 Tính tốn tăng cường chống cắt Tăng cường sợi Tyfo SEH51A có thơng số vật liệu 68 Bảng 3.34 Thơng số vật liệu sợi Tyfo SEH51A Kí Đơn hiệu Gối Gối+80 L/8 L/4 L/2 vị Số sợi Ntam 1.00 1.00 2.00 2.00 1.00 Chiều dày tf 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 mm Cường độ chịu kéo ffu' 575.00 575.00 575.00 575.00 575.00 Mpa Mô đun đàn hồi Ef 26,100 26,100 26,100 26,100 26,100 MPa Độ giãn giới hạn εfu' 0.0200 0.0200 0.0200 0.0200 0.0200 Chiều cao sợi chịu cắt dfv 890.00 800.00 800.00 800.00 800.00 mm Chiều rộng sợi chịu cắt wf 200.00 200.00 200.00 200.00 0.00 mm Khoảng cách sợi Sf 200.00 200.00 250.00 600.00 600.00 mm 3.7.1 Đặc trưng vật liệu Bảng 3.35 Đặc trưng vật liệu Kí hiệu Gối Gối+80 L/8 L/4 L/2 Đơn vị ffu = CE ffu' ffu 373.75 373.75 373.75 373.75 373.75 Mpa εfu = CE εfu' εfu 0.0130 0.0130 0.0130 0.0130 0.0130 Trong đó: CE 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 3.7.2 Tính tốn biến dạng sợi chịu - Chiều dài dính bám có hiệu - Hệ số triết giảm k1 - Hệ số triết giảm k2 Le  23300 n t f  Ef   145.037 f c'  k1     4000  0.58 2/3  d fv  Le  k2     d fv   - Hệ số dính bám sợi  fe  kv fu  0.004 - Biến dạng có hiệu sợi kv  k1k2 Le  0.75 11900 fu 69 Bảng 3.36 Biến dạng sợi Kí hiệu Gối Gối+80 L/8 L/4 Chiều dài dính bám có hiệu Lc 54.91 54.91 Hệ số triết giảm k1 k1 1.120 1.120 Hệ số triết giảm k2 k2 0.938 0.931 Hệ số dính bám sợi kv 0.373 0.370 Biến dạng có hiệu sợi εfe 0.0040 0.0040 3.7.3 Tính tốn khả tăng cường sợi - Diện tích sợi chống cắt Afv  2nt f w f f fe   fe E f - Ứng suất trong sợi L/2 36.73 1.120 0.954 36.73 1.120 0.954 54.91 1.120 0.931 0.254 0.254 0.370 0.0033 0.0033 0.0040 Đơn vị mm Afv f fe  sin   cos  d fv Vf  - Sức kháng cắt sợi Sf Bảng 3.37 Khả tăng cường sợi Kí Gối+8 hiệu Gối L/8 L/4 L/2 1,040.0 1,040.0 Diện tích sợi chống cắt Afv 520.00 520.00 0 0.00 Ứng suất trong 104.4 sợi ffe 104.40 104.40 86.06 86.06 Sức kháng cắt sợi Vf 241.58 217.15 286.41 119.34 0.00 3.7.4 Tính tốn sức kháng cắt dầm sau tăng cường Hệ số sức kháng cắt Vn   Vc  Vs  f V f  Hệ số triết giảm sức kháng cắt sợi = 0,9 Sức kháng cắt tính tốn sau tăng cường = 0,85 3.7.5 Sức kháng cắt dầm Bảng 3.38 Sức kháng cắt dầm sau tăng cường Kí hiệu Sức kháng cắt danh định min(Vn1,Vn2) cốt thép Sức kháng cẳt yfVf sợi Sức kháng cắt fVn tính tốn Lực cắt tính tốn Vu với TH1 Kết luận Gối Gối+80 L/8 L/4 L/2 Đơn vị mm2 Mpa KN Đơn vị 902.83 303.20 307.42 313.96 264.67 KN 205.34 184.58 243.45 101.44 - 997.36 439.01 495.78 373.86 238.20 KN 564.01 408.78 456.47 351.83 151.25 KN Đạt Đạt Đạt Đạt KN Đạt 70 Hiệu tăng cường 22.74% 61.27% 19.08% 3.7.6 Kết luận chương Kết tính tốn dầm BTCT cầu Thủy Triều, - Trước gia cường sợi Tyfo SEH51A sức kháng uốn vị trí L/2 chưa đạt, thiếu 6,8% - Sau sử dụng lớp sợi Tyfo SEH51A tăng cường sức kháng uốn cho dầm hiệu tăng cường sức kháng uốn nhịp tăng lên 29,09% - Sức kháng cắt tại vị trí L/8 L/4 trước gia cường chưa đạt, thiếu 11,1% 11,2% - Sức kháng cắt sau gia cường lớp sợi vị trí L/8 tăng lên 61.27% vị trí L/4 tăng lên 19,08% đảm bảo cho cầu trì tải trọng khai thác HL93 Qua nhận thấy việc tăng cường khả chịu lực cho dầm BTCT sợi cacbon cải thiện đáng kể khả làm việc dầm so với trước tăng cường 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn tiến hành nghiên cứu gia cường kết cấu nhịp cầu Thủy Triều phương gia cường sợi carbon để đảm bảo khả chịu tải cầu thực tế khai thác Các kết đạt luận văn bao gồm: - Qua kiểm tra theo TTGH CD1 ta thấy giá trị thỏa mãn Dầm cầu sau tăng cường vật liệu FRP tất tiết diện cầu có khả chịu tải trọng tương đương với tải trọng xe thiết kế HL93 - Sau gia cường kết cấu nhịp cầu Thủy Triều sợi carbon, kết cấu đảm bảo khả chịu lực theo trạng thái giới hạn cường độ I, sức kháng uốn lớn vị trí nhịp tăng 29.09%, sức kháng cắt tại vị trí L/8 tăng lên 61.27% vị trí L/4 tăng lên 19,08% , đảm bảo cho cầu trì tải trọng khai thác HL93 - So sánh với kết trước gia cường, cầu Thủy Triều cần gia cường tăng thêm 02 lớp dán sợi carbon nhịp vị trí sườn dầm để đảm bảo khả khai thác với tải trọng HL93 - Nghiên cứu cho thấy vật liệu sợi carbon có nhiều ưu điểm như: Cường độ chịu kéo mô đun đàn hồi lớn trọng lượng nhỏ, khả chịu tác động mơi trường cao, phương pháp thi cơng đơn giản tác động đến kết cấu trạng Tuy nhiên luận văn số hạn chế: Luận văn chưa sâu vào nghiên cứu so sánh phương pháp gia cường sợi carbon với hình thức gia cường khác như: dán thép, căng cáp dự ứng lực 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hoàng Phương Hoa, Nguyễn Đình Khanh, “Nghiên cứu giải pháp gia cường dầm bê tông cốt thép vật liệu composite sợi carbon”, Tạp chí Giao thơng Vận tải số tháng năm 2011, trang 19-22 & 50 [2] Hoàng Phương Hoa, Nguyễn Văn Mỹ, Đỗ Việt Hải, “Nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng lớp vật liệu composite liên kết dạng chữ T tác dụng tải trọng tĩnh phương pháp phần tử hữu hạn”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng số 4(39)2010 [3] Hoàng Phương Hoa “Diễn biến nội lực liên kết dạng chữ T làm từ vật liệu composite thermoplastic sợi carbon chịu kéo tác dụng tải trọng tĩnh” Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ X Thái Nguyên, tháng 11 năm 2010, ISBN-978604-915-000-5, trang 278-283 [4] Hồng Phương Hoa, Nguyễn Đình Khanh “Nghiên cứu giải pháp gia cường dầm bê tông cốt thép vật liệu composite sợi carbon” (phần 2) Tạp chí Giao thông vận tải, tháng 8/2011, ISSN 0866-7012, trang 19-22 50 [5] Nguyễn Tấn Dũng, Nguyễn Văn Mợi, Hoàng Phương Hoa “Nghiên cứu giải pháp gia cường dầm bê tông cốt thép vật liệu composite sợi carbon” (phần 1) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng số 3(44), trang 36-42, 2011 [6] Hoàng Phương Hoa, Phạm Duy Hòa Nguyễn Trọng Nghĩa “Nghiên cứu giải pháp gia cường dầm T bê tông cốt thép ứng suất trước vật liệu Composite sợi carbon” Tạp chí Giao thơng vận tải, tháng 1-2/2012, ISSN 0866-7012, trang 46-48 [7] Hoàng Phương Hoa, “Khai thác, sửa chữa, gia cố cơng trình cầu” Giấy phép xuất số 1046-2012/CXB/02-82/XD ngày 31/8/2012 Cục xuất Quyết định xuất số 316/QĐ-XBXD ngày 17/9/2012 [8] PGS.TS Phạm Duy Hòa (2010), Bài giảng bê tông cốt thép ứng suất trước [9] PGS.TS Phạm Duy Hữu (2005), Vật liệu xây dựng mới, Nhà xuất giao thông vận tải [10] GS TS Lê Đình Tâm (2005), Cầu bê tơng cốt thép đường ôtô tập 1và 2, Nhà xuất xây dựng [11] GS.TS Nguyễn Viết Trung, TS Lê Thị Bích Thủy, KS Lê Đức Thị Thu Định (2006), Công nghệ dán thép gia cố sửa chữa cầu kết cấu bê tông cốt thép, Nhà xuất xây dựng [12] GS.TS Nguyễn Viết Trung, PGS.TS Hoàng Hà, PGS.TS Nguyễn Ngọc Long (2007), Cầu bê tông cốt thép, Nhà xuất giao thông vận tải 73 [13] Ngô Quang Tường (2007), “Sửa chữa gia cố cơng trình bê tơng cốt thép phương pháp dán nhờ sử dụng vật liệu FRP”, Tạp chí phát triển khoa học cơng nghệ, tập 10 số (10-2007) [14] Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05, Nhà xuất giao thông vận tải Tiếng Anh [15] Advisory committee on technical recommendations for construction (2004), Guide for the Design and Construction of externally bonded FRP Systems for Strengthening Existing Structures, Rome [16] ACI 440 Committee 440 (2006) Report on Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Reinforcement for Concrete Structures, Tac Denver [17] An, W., Saadatmanesh, H and Ehsani, M.(1991), “RC Beams Strengthened with GFRP Plates II: Analysis and Parametric Study”, Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol 117, pp 3434-3455 [18] Balaguru Perumalsamy, Nanni Antonio , Giancaspro James (2009), FRP composites for reinforced and prestressed concrete structures, Taylor & Francis Group, New York and London [19] Bisby, L.A., Williams,V.R.K., Kodur, V.R.K.; Green, M.F., Chowdhury, E (2005), Fire Performance of FRP Systems for Infrastructure: A State - of the-Art report, Research Report 179, Ottawa [20] Balaguru P.N (2005), Construction of Fiber Reinforced Polyme (FRP) Jackets for the Protection of fiber, Construction Report, Washington DC [21] GangaRao, Hota V.S., Taly Narendra, Vijay, P.V (2007), Reinforced concrete design with FRP composites, Taylor & Francis Group, New York [22] Gindy Mayray , Baxter Christopher D.P , Tsiatas George, Philipp Hirtler (2007), Integrity assessment of composite and timber piles in the marine environment using nondestructive testing, University of Rhode Island [23] Grace Nabil F., Ragheb Wael., and Abdel-Sayed George, Flexural and Shear Strengthening of concrete Beams Using New Triaxially Braided Ductile Fabric, ACI Structural journal, pp 804-814 [24] GraceNabil F and Singh S.B (2005), Durability Evaluation of Carbon Fiber Reinforced Polymer Strengthened Concrete Beams: Experimental Study and Design,ACI Strutural journal, pp 40-53 [25] Honorio U, RG Wight, M.A Erki (2002), CFRP Sheets for strengthening full – scale severely damaged concrete structures, 4th Structural Speciaty Conference of the Canadian Society for Civil Engineering, pp.1-6 [26] ISSN 1582-3024 (2004), Composite structures, Article no.24, Volumn 1.No.8 74 [27] Ludovico Marco Di , Nanni Antonio , Prota Andrea , and Consecza Edoardo (2005), Repair of Bridge Girders with Composites: Experimental and Analytical Validation, ACI structural journal, pp 639-648 [28] Meier, U., Deuring, M., Meier, H., and Schweger, G.(1992), “Strengthening of structures with CFRP Laminates:Rearch and Applications in Swizerland”, Proceeding of the First International Conference on Advanced Composite Material in Bridge and Structures, Sherbrooke, pp 243-251 [29] NCHRP report 503 (2003), Application of Fiber Reinforced Polymer Composites to the Highway Infrastructure,Transportation research board, Washington DC [30] Park, R and Paulay, T.(1975), Reinforced Concrete Structures, John Wiley and Sons, New York [31] ShaoYutian (2005), Experimental Investigation of Cyclic Behavior of Concrete-Filled Fiber Reinforced Polymer Tubes, Journal of Composites for Construction, pp.263-273 [32] Triantafillou,T and Plevris, N.(1991), “Post Strengthenging of R/C Beams with Epoxy Bonded Fiber Composite Materials.”, Proceedings of a Conference on Advanced Composite Materials in civil Engineering Structures, Las Vegas, NV, ASCE, pp.245-256 ... nghiên cứu Cầu Thủy Triều - Huyện Đức Phổ – Tỉnh Quảng Ngãi Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu lựa chọn để tìm giải pháp gia cường phù hợp cho cầu Thủy Triều – Huyện Đức Phổ - Tỉnh Quảng. .. dựng cầu lớn vậy, việc “ nghiên cứu lựa chọn giải pháp gia cường cầu Thủy Triều – Đức Phổ - Quảng Ngãi? ??’ để trì ổn định tuổi thọ cần thiết 2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Mục tiêu đề tài nghiên cứu. .. 2.3 Lựa chọn giải pháp thích hợp 42 2.4 Kết luận chương 43 CHƢƠNG 3: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG KẾT CẤU NHỊP CHO CẦU THỦY TRİỀU 44 Lựa chon giải pháp gia cường