Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và nâng cấp tải trọng cầu nam ô cũ

Ở nước ta hiện tại số lượng cầu bê tông cốt thép DƯL sử dụng định hình sản xuất dầm chủ và sơ đồ kết cấu nhịp của nhà máy bê tông Châu Thới rất nhiều chúng đã và sẽ còn đem lại những giá trị to lớn về kinh tế và giao thông vận tải Tuy nhiên đến giai đoạn hiện nay hệ thống cầu cũ đã có dấu hiệu suy giảm năng lực chịu tải cũng như không đáp ứng được nhu cầu giao thông với tải trọng yêu cầu cao hơn Do đó cần phải có các biện pháp gia cường để nâng cao năng lực chịu tải nhằm đồng bộ hóa tải trọng trên toàn tuyến và duy trì khả năng phục vụ của chúng Trong đó có cầu Nam Ô hiện đã xuống cấp và không đáp ứng được yêu cầu khai thác hiện tại Dựa trên số liệu kiểm định và các số liệu thu thập từ các hồ sơ thực tế tác giả đã đề xuất và chọn biện pháp gia cường bằng vật liệu polyme cốt sợi để tính toán gia cường kết cấu nhịp cầu Nam Ô Theo kết quả tính toán tác giả đã xác định được cường độ còn thiếu và gia cường thêm các lớp tấm sợi Carbon ở giữa nhịp và lớp Tyfo ở đầu dầm chủ Sau khi gia cường kết cấu nhịp đảm bảo khai thác với tải trọng HL93

PHẠM QUANG HIỂN ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - PHẠM QUANG HIỂN KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NÂNG CẤP TẢI TRỌNG CẦU NAM Ô CŨ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOÁ: 33.XGT Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - PHẠM QUANG HIỂN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NÂNG CẤP TẢI TRỌNG CẦU NAM Ô CŨ Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 8580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HOÀNG PHƯƠNG HOA Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Phạm Quang Hiển MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài: Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Đối tượng nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG TRÌNH CẦU VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIA CƯỜNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀN CỤC QLĐB III 1.1 THỰC TRẠNG HỆ THỐNG CẦU: 1.1.1 Thông tin chung: 1.1.1.1 Đối với kết cấu nhịp giàn thép, dầm thép liên hợp bê tông cốt thép: 1.1.1.2 Đối với cầu bê tông cốt thép cầu dầm bê tông cốt thép: 1.1.1.3 Mố trụ cầu, gối cầu, đường đầu cầu, mặt cầu, khe co giãn cơng trình phụ trợ: 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CHO HỆ THỐNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀN CỤC QLĐBIII: 1.3 TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP ÁP DỤNG TRONG CÔNG TÁC SỬA CHỮA, GIA CƯỜNG CẦU YẾU: 10 1.3.1 Gia cường bằng phương pháp dán bản thép: 11 1.3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn: .11 1.3.1.2 Ưu nhược điểm phương pháp dán thép: .12 1.3.2 Gia cường bằng phương pháp căng cáp DƯL ngoài: 12 1.3.2.1 Khái niệm dự ứng lực ngoài: .12 1.3.2.2 Các hình thức bố trí cáp DƯL ngồi: 12 1.3.2.3 Các giả thiết tính toán cấu tạo: 14 1.3.2.4 Ưu nhược điểm phương pháp căng cáp DƯL ngoài: 14 1.3.3 Gia cường bằng vật liệu composite cường độ cao (FRP): 15 1.3.3.1 Vật liệu: 15 1.3.3.2 Khả ứng dụng vật liệu FRP sửa chữa gia cường cầu: 17 1.3.3.3 Ưu nhược điểm sử dụng vật liệu FRP tăng cường sửa chữa: 18 1.4 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG VẬT LIỆU FRP TRONG SỮA CHỮA VÀ TĂNG CƯỜNG CẦU BTCT DƯL 19 1.4.1 Tổng quan: .19 1.4.2 Khảo sát, kiểm tra phương án tăng cường sử dụng vật liệu FRP: .20 1.4.3 Lựa chọn dạng vật liệu FRP: 20 1.4.4 Công nghệ thi công: 21 1.4.4.1 Nhiệt độ độ ẩm thi công: .21 1.4.4.2 Thiết bị thi cơng an tồn lao đông: 21 1.4.4.3 Trình tự thi cơng bản: 21 1.4.4.4 Chuẩn bị sửa chữa bề mặt: 22 1.4.4.5 Trộn keo Epoxy: 22 1.4.4.6 Bảo dưỡng bề mặt vật liệu trước thi công: 22 1.4.4.7 Hồn thiện bề mặt sau thi cơng: 22 1.4.4.8 Hướng FRP thi công: 23 1.4.4.9 Mối nối CFRP: 23 1.4.4.10 Bảo dưỡng keo EPOXY: 23 1.4.4.11 Bảo dưỡng định kỳ tu, sửa chữa: 23 1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: 24 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ CƠ SỞ LÝ THÚT TÍNH TỐN GIA CƯỜNG NÂNG CẤP TẢI TRỌNG CẦU NAM Ô CŨ 26 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 26 2.2 HIỆN TRẠNG CẦU: 27 2.2.1 Kết cấu phần trên: 27 2.2.1.1 Kết cấu nhịp: 27 2.2.1.2 Khe co giãn: .31 2.2.1.3 Lan can tay vịn: 31 2.2.1.4 Gối cầu: 32 2.2.2 Kết cấu phần dưới: 32 2.2.2.1 Mố cầu: .32 2.2.2.2 Trụ cầu: 32 2.3 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG KHAI THÁC: 33 2.4 MƠ HÌNH LÀM VIỆC CỦA VẬT LIỆU FRP TRONG KẾT CẤU NHỊP DẦM BTCT DƯL ĐƯỢC TĂNG CƯỜNG: 34 2.4.1 Bê tông: 34 2.4.2 Cốt thép: 34 2.4.3 Thép dự ứng lực: 35 2.4.4 Vật liệu CFRP: 35 2.5 THIẾT LẬP, XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ TÍNH TĨA NHỊP CẦU BTCT DƯL KHI ĐƯỢC TĂNG CƯỜNG VẬT LIỆU FRP: 37 2.5.1 Các giả thiết tính toán: 37 2.5.2 Trạng thái giới hạn sử dụng: 38 2.5.2.1 Nguyên tắc chung: 38 2.5.2.2 Vấn đề từ biến lực kéo tới hạn việc tạo ứng suất trước: 38 2.5.3 Trạng thái giới hạn cường độ: 39 2.5.3.1 Bài toán uốn: 39 2.5.3.2 Bài toán cắt: .43 2.6 MỤC TIÊU VÀ MỨC ĐỘ ĐỒNG BỘ TẢI TRỌNG CỦA CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG: 45 2.6.1 Đánh giá tải trọng thiết kế: .46 2.6.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp: 46 2.6.3 Đánh giá tải trọng cấp phép: 46 2.6.4 Quy trình đánh giá tải trọng: 46 2.6.5 Công thức chung để đánh giá cầu: 48 2.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2: 50 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN GIA CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU NAM Ơ CŨ BẰNG VẬT LIỆU FRP 51 3.1 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT: 51 3.2 SỐ LIỆU THIẾT KẾ: 52 3.2.1 Kích thước dầm chủ: .52 3.2.2 Tọa độ trọng tâm các tao cáp so với đáy dầm: .52 3.3 TÍNH TỐN HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG ĐỐI VỚI HOẠT TẢI: 53 3.3.1 Đối với mô men uốn: .53 3.3.1.1 Dầm giữa: 53 3.3.1.2 Dầm biên: 53 3.3.2 Đối với lực cắt: 53 3.3.2.1 Dầm giữa: 53 3.3.2.2 Dầm biên: 53 3.4 TÍNH TỐN NỢI LỰC TRÊN CÁC TIẾT DIỆN CỦA DẦM: 54 3.4.1 Nội lực tĩnh tải: 57 3.4.1.1 Tĩnh tải giai đoạn I: 57 3.4.1.2 Tĩnh tải giai đoạn II: 57 3.4.1.3 Nội lực tĩnh tải: 57 3.4.2 Nội lực hoạt tải HL93: .58 3.4.3 Tổ hợp nội lực: 59 3.5 KIỂM TRA DẦM CHỦ THEO TTGH CĐ KHI CHƯA GIA CƯỜNG: 60 3.5.1 Kiểm tra sức kháng uốn: 60 3.5.2 Kiểm tra sức kháng cắt: 61 3.5.2.1 Xác định chiều cao hữu hiệu mặt cắt dv: 61 3.5.2.2 Tính toán sức kháng cắt Vn: .62 3.6 TÍNH TỐN GIA CƯỜNG DẦM BẰNG VẬT LIỆU SỢI FRP: 63 3.6.1 Tăng cường sức kháng uốn: 63 3.6.1.1 Tính tốn thơng số tăng cường: 63 3.6.1.2 Tính toán biến dạng ban đầu đáy dầm: .64 3.6.1.3 Tính toán biến dạng sợi: .64 3.6.1.4 Xác định biến dạng có hiệu sợi: 65 3.6.1.5 Xác định biến dạng cáp DƯL: 65 3.6.1.6 Tính ứng suất cáp DƯL sợi: .65 3.6.1.7 Tính chiều cao vùng bê tông chịu nén: 66 3.6.1.8 Tính toán sức kháng uốn: 66 3.6.2 Tăng cường sức kháng cắt: 67 3.6.2.1 Tính toán biến dạng sợi chịu cắt: 68 3.6.2.2 Tính toán khả tăng cường sợi : 68 3.6.2.3 Tính toán sức kháng cắt: 68 3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG: 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÓM TẮT NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NÂNG CẤP TẢI TRỌNG CẦU NAM Ô CŨ Học viên: Phạm Quang Hiển Mã số: 60580250 Khóa: K33 Chuyên nghành:Kỹ thuật xây dựng CTGT Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Ở nước ta tại số lượng cầu bê tông cốt thép DƯL sử dụng định hình sản xuất dầm chủ sơ đồ kết cấu nhịp nhà máy bê tông Châu Thới nhiều, chúng đem lại giá trị to lớn kinh tế giao thông vận tải Tuy nhiên, đến giai đoạn hệ thống cầu cũ có dấu hiệu suy giảm lực chịu tải không đáp ứng nhu cầu giao thông với tải trọng yêu cầu cao Do đó, cần phải có biện pháp gia cường để nâng cao lực chịu tải nhằm đồng hóa tải trọng tồn tuyến trì khả phục vụ chúng Trong có cầu Nam Ô xuống cấp không đáp ứng yêu cầu khai thác tại Dựa số liệu kiểm định số liệu thu thập từ hồ sơ thực tế, tác giả đề xuất chọn biện pháp gia cường vật liệu polyme cốt sợi để tính tốn gia cường kết cấu nhịp cầu Nam Ơ Theo kết tính tốn, tác giả xác định cường độ thiếu gia cường thêm lớp sợi Carbon nhịp lớp Tyfo đầu dầm chủ Sau gia cường kết cấu nhịp đảm bảo khai thác với tải trọng HL93 Từ khóa : Gia cường cầu; vật liệu polyme cốt sợi; sửa chữa cầu; kiểm định cầu RESEARCH OF CURRENT STATUS AND UPGRADING OF OLD NAM O BRIDGE Abstract: In our country, the number of prestressed concrete bridges used for the production of master beams and the rhythm diagram of the Chau Thoi concrete plant are many, which have and will continue to bring great value major in economics and transportation However, to the present period, the old bridge system has shown signs of capacity decline and can not meet the demand for traffic with higher requirements Therefore, reinforcement measures are needed to improve load capacity to synchronize load on the entire route and maintain their service capacity In particular, the existing Nam O Bridge has been degraded and can not meet the current mining demand Based on the test data and the data collected from the actual records, the author has proposed and selected reinforcement measures using fiber reinforced polymers to calculate the reinforced structure of Nam O bridge Based on the results, the authors identified the missing strengths and reinforced the carbon fiber layers in the middle of the rhythm and the Tyfo layer at the end of the beam After reinforcing rhythm structure to ensure exploitation with HL93 load Key words: reinforcement; polymer material; bridge repair; Demand testing DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thể tính chất học khác loại chất (Coker 2003) 16 Bảng 2.1 Bảng đặc trưng lý số hệ thống tăng cường sử dụng FRP điển hình có sẵn .36 Bảng 3.1 Bảng kích thước hình học dầm chủ 52 Bảng 3.2 Bảng thơng số bố trí cáp DƯL 53 Bảng 3.3 Bảng hệ số phân bố ngang hoạt tải 54 Bảng 3.4 Bảng diện tích đường ảnh hưởng tiết diện dầm 54 Bảng 3.5 Bảng giá trị nội lực dầm 57 Bảng 3.6 Bảng giá trị nội lực dầm 58 Bảng 3.7 Bảng tổng hợp giá trị nội lực mômen mặt cắt 58 Bảng 3.8 Bảng tổng hợp giá trị nội lực cắt mặt cắt 58 Bảng 3.9 Bảng tổng hợp giá trị nội lực dầm chủ 59 Bảng 3.10 Bảng kiểm tra sức kháng uốn dầm 60 Bảng 3.11 Bảng xác định chiều cao hữu hiệu 62 Bảng 3.12 Bảng kiểm tra sức kháng cắt dầm .62 Bảng 3.13 Bảng thông số vật liệu sợi TyFo SCH41 .63 Bảng 3.14 Bảng tính tốn thơng số tăng cường 64 Bảng 3.15 Bảng tính toán biến dạng ban đầu đáy dầm 64 Bảng 3.16 Bảng tính tốn biến dạng sợi 65 Bảng 3.17 Bảng tính tốn biến dạng có hiêu sợi 65 Bảng 3.18 Bảng tính tốn biến dạng cáp DƯL 65 Bảng 3.19 Bảng tính tốn ứng suất cáp DƯL sợi 66 Bảng 3.20 Bảng tính tốn chiều cao vùng bê tông chịu nén 66 Bảng 3.21 Bảng tính tốn sức kháng uốn dầm chủ 67 Bảng 3.22: Bảng so sánh sức kháng uốn tính tốn dầm 67 Bảng 3.23 Bảng tính tốn thơng số tăng cường 67 Bảng 3.24 Bảng tính tốn biến dạng sợi chịu cắt 68 Bảng 3.25 Bảng tính tốn khả tăng cường sợi chịu cắt 68 Bảng 3.26 Bảng tính tốn sức kháng cắt dầm chủ .69 Bảng 3.27: Bảng so sánh sức kháng cắt tính tốn dầm 69 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hiện trạng cầu tuyến Quốc lộ CQLĐB III quản lý Hình 1.2 Gỉ dầm chủ cầu Cẩm Tiên Km1206+442, Quốc lộ 1, Bình Định .4 Hình 1.3 Gỉ dầm ngang cầu Trà Quang Km1178+330.8, QL1A, Bình Định Hình 1.4 Nứt mặt cầu cầu Đại Lãnh Km1369+117, QL1A, tỉnh Khánh Hịa Hình 1.5 Nứt dầm cầu Giắt Dây Km1076+356, QL1A, tỉnh Quảng Ngãi Hình 1.6 Nứt dầm cầu Trà Quang Km1178+330.8, QL1A, tỉnh Bình Định .5 Hình 1.7 Bong vỡ thấm nước mối nối dọc cầu Ông Vân Km1108+421 Hình 1.8 Nứt dầm cầu Trà Câu Km1091+645, QL1, tỉnh Quảng Ngãi Hình 1.9 Đứt cáp DƯL ngang cầu Nam Ô cũ Km917+198, QL1, Đà Nẵng Hình 1.10 Hư hỏng khe co giãn cầu Nam Ô Km917+198, QL1, Đà Nẵng Hình 1.11 Hư hỏng mặt cầu Nam Ơ Km917+198, QL1, Đà Nẵng Hình 1.12 Xói nón mố cầu 11 Km47+526, QL26, tỉnh Đắk Lắk Hình 1.13 Nứt bê tơng bọc trụ cầu Nam Ô, Km917+198, QL1, Đà Nẵng Hình 1.14 Chuyển vị gối cầu cầu Câu Lâu Km953+340, QL1, tỉnh Quảng Nam Hình 1.15 Chuyển vị gối cầu cầu Bàn Thạch Km953+340, QL1, tỉnh Phú Yên Hình 1.16 Tăng cường sức kháng cắt bằng gia cường thép 11 Hình 1.17 Tăng cường dầm cầu BTCT bằng DUL ngồi tuyến cáp thẳng 13 Hình 1.18 Tăng cường dầm cầu BTCT bằng DUL tuyến cáp gẫy khúc 13 Hình 1.19 Tăng cường dầm cầu đơn giản BTCT nhiều nhịp bằng DUL để liên tục hoá nhịp dầm .13 Hình 1.20 Tăng cường chịu cắt cho kết cấu dầm 17 Hình 1.21 Tăng cường chịu cắt cho dầm .17 Hình 1.22 Tăng cường chịu uốn cho dầm 18 Hình 2.1 Cầu Nam Ô - Km917+198, Quốc lộ 26 Hình 2.2 Mặt cầu bị hư hỏng nặng .27 Hình 2.3 Vết nứt thẳng đứng đầu dầm chủ 28 Hình 2.4 Vết nứt thẳng đứng dầm chủ vị trí nhịp 28 Hình 2.5 Dầm chủ bong vỡ bê tơng lộ cốt thép 29 Hình 2.6 Bong vỡ bê tơng mối nối dọc dầm chủ 29 Hình 2.7 Sửa chữa khoang dầm ngang bằng bê tơng thép 30 Hình 2.8 Dầm ngang bị vỡ bê tông, hư hỏng mối nối 30 Hình 2.9 Thanh D32 tụt thép neo đầu 31 Hình 2.10 Khe co giãn bị bong bật cao su, nắp đậy bulong 31 Hình 2.11 Trụ lan can bị vỡ bê tông lộ cốt thép 32 Hình 2.12 Gối cao su bị lão hóa, bẹp hồn tồn 32 Hình 2.13 Cọc trụ bị gỉ sét, bê tông cọc trụ bị vỡ bê tông lộ cốt thép .33 Hình 2.14 Biểu đờ quan hệ Ứng suất - Biến dạng bê tông 34 Hình 2.15 Biểu đờ quan hệ Ứng suất - Biến dạng số loại thép .34 66 fps = fpu-0.277/(εps-0.007) - Ứng suất sợi gia cường: ffe = Ef εfe với εps > 0.0086 Mặt cắt Kí hiệu Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 Mặt cắt L/2 Biến dạng cáp DƯL εps 0.011520 0.010928 0.011702 Ứng suất cáp DƯL fps 1,700.40 1,691.68 1,702.65 Mpa Ứng suất sợi ffe 800.59 566.10 566.10 MPa Đơn vị Bảng 3.19 Bảng tính tốn ứng suất cáp DƯL sợi 3.6.1.7 Tính chiều cao vùng bê tông chịu nén: - Chiều cao vùng bê tông chịu nén: c A p f ps  A f f fe α f c' β b Trong đó:  c   c   fe   bi    d  c   f  ' 4   1  ' c c 6 c  2 c Mặt cắt 1.7 f c'   Ec ' c 3 c'  c   c2 1  31 c'2 Kí hiệu Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 Mặt cắt L/2 εc 0.00134 0.00113 0.00114 εc' 0.00206 0.00206 0.00206 β1 0.71278 0.70419 0.70437 α1 0.71446 0.63898 0.64075 Diện tích cáp DƯL Ap 1579.36 1579.36 1579.36 mm2 Ứng suất cáp DƯL fps 1,700.40 1,691.68 1,702.65 Mpa Diện tích sợi tăng cường Af 400 800 800 mm2 Ứng suất sợi ffe 800.59 566.10 566.10 MPa Bề rộng cánh chịu nén b 900 900 900 mm2 Chiều cao trục trung hoà c 164.78 193.86 194.35 mm Bảng 3.20 Bảng tính tốn chiều cao vùng bê tơng chịu nén 3.6.1.8 Tính toán sức kháng uốn: c M np  A p f ps (d p  β ) - Sức kháng uốn thép DƯL: c M nf  A f f fe (d f  β1 ) - Sức kháng uốn sợi: M n   (Mnp  ψf M nf ) - Sức kháng uốn mặt cắt: Đơn vị 67 Kí hiệu Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 Mặt cắt L/2 Đơn vị Sức kháng uốn cáp DƯL Mnp 1696.44 2014.05 2380.66 KNm Sức kháng uốn sợi Mnf 351.07 492.16 492.08 Mpa  1.00 1.00 1.00 f 0.85 0.85 0.85 Sức kháng uốn sau tăng cường Mn 1994.85 2432.39 2798.93 MPa Mômen tính toán với TTGHCĐ I MHL93 1,115.13 1,903.34 2,490.52 MPa Đạt Đạt Đạt Kết luận Bảng 3.21 Bảng tính tốn sức kháng uốn dầm chủ Hình 3.15 Biểu đờ tăng cường sức kháng uốn - Sau gia cường sức kháng uốn dầm đạt kết bảng sau: Mặt cắt Gối L/8 L/4 L/2 Mrt (kN.m) 1,340.99 1,702.85 2,065.85 2,429.55 Mrs (kN.m) 1,340.99 1,994.85 2,432.39 2,798.93 Tăng thêm (%) 15 15 13 Bảng 3.22: Bảng so sánh sức kháng uốn tính toán dầm 3.6.2 Tăng cường sức kháng cắt: Tăng cường sợi TyFo SEH51 có thơng số vật liệu Mặt cắt Số sợi Chiều dày Cường độ chịu kéo Mô đun đàn hồi Độ giãn giới hạn Chiều cao sợi chịu cắt Chiều rộng sợi chịu cắt Khoảng cách sợi Kí hiệu Ntam tf ffu' Ef εfu' dfv wf Sf Gối L/8 L/4 L/2 1.00 1.30 460.00 20,900 0.0170 885.00 200.00 250.00 2.00 1.30 460.00 20,900 0.0170 835.00 200.00 250.00 1.00 1.30 460.00 20,900 0.0170 835.00 200.00 400.00 0.00 1.30 460.00 20,900 0.0170 835.00 200.00 0.00 Bảng 3.23 Bảng tính toán thông số tăng cường Đơn vị mm Mpa MPa mm mm mm 68 3.6.2.1 Tính toán biến dạng sợi chịu cắt: - Hệ số triết giảm tác động môi trường, CE = 0.95 - Đặc trưng hình học: ffu = CE ffu' = 437.0 Mpa εfu = CE εfu' = 0.0162 - Chiều dài tính tốn có hiệu 23300 Le  - Hệ số triết giảm k1 - Hệ số triết giảm k2 n t f  Ef  0.58  145.037 f c'  k1     d fv4000  Le   k2     d fv   - Hệ số dính bám sợi: kv  2/3 k1k2 Le  0.75 11900 fu - Biến dạng có hiệu sợi:  fe  kv fu  0.004 Mặt cắt Kí hiệu Gới L/8 L/4 Đơn vị Chiều dài dính bám có hiệu Lc 62.46 41.78 62.46 Hệ số triết giảm k1 k1 1.277 1.277 1.277 Hệ số triết giảm k2 k2 0.929 0.950 0.925 Hệ số dính bám sợi Kv 0.386 0.264 0.384 Biến dạng có hiệu sợi εfe 0.0040 0.0040 0.0040 mm Bảng 3.24 Bảng tính tốn biến dạng sợi chịu cắt 3.6.2.2 Tính toán khả tăng cường sợi : A fv  2nt f w f - Diện tích sợi chống cắt: f fe  ε fe E f - Ứng suất trong sợi: - Sức kháng cắt sợi: Mặt cắt Vf  A fv f fe (sinα  cosαosfv Sf Kí hiệu Gới L/8 L/4 Đơn vị Diện tích sợi chống cắt Afv 520.00 1,040.00 520.00 mm2 Ứng suất trong sợi ffe 83.60 83.60 83.60 Mpa Sức kháng cắt sợi Vf 153.89 290.39 90.75 KN Bảng 3.25 Bảng tính toán khả tăng cường sợi chịu cắt 3.6.2.3 Tính toán sức kháng cắt: Vr  φ(Vc  Vs  ψ f Vf ) - Sức kháng cắt sau gia cường mặt cắt: Mặt cắt Kí hiệu Gới Sức kháng cắt danh định cốt thép min(Vn1,Vn2) 994.36 L/8 L/4 318.52 314.29 Đơn vị KN 69 Mặt cắt Kí hiệu Gới L/8 L/4 Đơn vị Sức kháng cẳt sợi fVf 130.81 246.83 77.14 KN Sức kháng cắt sau tăng cường Vn 1,012.65 508.82 352.28 KN Lực cắt tính toán với TTGHCĐ I Vu Kết luận 568.24 Đạt 457.47 350.05 Đạt KN Đạt Bảng 3.26 Bảng tính tốn sức kháng cắt dầm chủ Hình 3.16 Biểu đồ tăng cường sức kháng cắt - Sau gia cường sức kháng cắt dầm đạt kết bảng sau: Mặt cắt Gối L/8 L/4 L/2 Vrt (kN.m) 894.92 286.67 282.86 229.94 Vrs (kN.m) 1,012.65 508.82 352.28 229.94 Tăng thêm (%) 12 44 20 Bảng 3.27: Bảng so sánh sức kháng cắt tính toán dầm 3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3: Trong chương 3, tính tốn lại khả chịu tải cầu Nam Ơ cũ ứng với tải trọng thiết kế HL93, hệ số tính theo Tiêu chuẩn 22TCN-272-05 Việt Nam Qua kết tính tốn, sức kháng uốn cầu khơng đạt tại vị trí L/2 (thiếu 17%), vị trí L/4 thiếu (8%) Sức kháng cắt cầu khơng đạt tại vị trí L/4 (22%), L/8 (41%) Sau lựa chọn giải pháp gia cường kháng uốn dán sợi Carbon SCH41 gia cường kháng cắt dán sợi TyFo SEH51 kết hợp với tăng cường ổn định tổng thể cho kết cấu nhịp (bổ sung BTCT liên hợp với dầm chủ, bổ sung dầm ngang căng cáp ngang cầu) sức kháng uốn kháng cắt dầm tại tiết diện đạt Cầu khai thác với tải trọng HL93 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Phân tích, đánh giá trạng giải pháp tăng cường để nâng cấp tải trọng nhằm tháo biển hạn chế tải trọng để đồng biển hạn chế tải trọng tuyến phát huy hiệu khai thác hệ thống cầu địa bàn thành phố Đà Nẵng cần thiết giai đoạn nhằm phục vụ cho việc đảm bảo an tồn giao thơng, phục vụ nhu cầu lại nhân dân, phát triển kinh tế xã hội địa phương - Luận văn tập trung phân tích nghiên cứu số biện pháp gia cường cầu cũ nhằm nâng cao lực, hiệu khai thác hệ thống cầu địa bàn Cục III quản lý - Công nghệ dán vật liệu FRP công nghệ Việc ứng dụng vật liệu xây dựng mẻ Tận dụng tính bền với mơi trường có cường độ cao, khả dễ dàng thi công cơng trình sửa chữa Tuy nhiên, việc ứng dụng loại vật liệu nhiều hạn chế chưa có tiêu chuẩn nước để áp dụng loại vật liệu Hơn nữa, sản phẩm FRP mang tính thương mại chưa nhiều Kiến nghị Để có thể nâng cấp, đồng hóa tải trọng khai thác tuyến QL1 thuộc địa bàn Cục quản lý đường III quản lý luận văn có số kiến nghị sau: - Xây dựng hệ thống kiểm soát, quản lý cơng trình cầu từ lúc bắt đầu đưa cơng trình vào khai thác; - Sử dụng đồng nhiều giải pháp gia cường kết cấu nhịp, kết cấu mố trụ cầu nhằm tháo biển tải trọng cầu cũ tuyến quốc lộ 71 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 Tiếng Việt: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Quy trình kiểm định cầu 22TCN 243-98 Nguyễn Viết Trung (1999) “Thiết kế kết cấu BTCT đại theo tiêu chuẩn ACI” Nguyễn Ngọc Long, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ: “Nghiên cứu giải pháp tăng cường khả chịu tải kết cấu nhịp dầm bê tông dự ứng lực điều kiện thơng xe bình thường” Nguyễn Ngọc Long, “Vật liệu công nghệ sữa chữa tăng cường cầu” Hoàng Phương Hoa Khai thác sửa chữa – Gia cố cơng trình cầu, Nhà xuất xây dựng, 2012 TCVN 4453-1995 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép tồn khối, Quy phạm thi cơng nghiệm thu Tiếng Anh [10] RayW Clough and Joseph Penzien, Dynamics of structures, 3rd ed USA: Computer and Structures, Inc, 1995 [11] M Musial, M Kamiński and A Ubysz, “Free vibration frequencies of the cracked reınforced concrete beams - Methods of calculatıons” in 18th International Conference on the Application of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering, July 07-09, 2009, Weimar, Germany K Gürlebeck and C Könke, Eds http://www.fyfeco.com/ trang wed hãng cung cấp vật liệu FRP ... CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ CƠ SỞ LÝ THÚT TÍNH TỐN GIA CƯỜNG NÂNG CẤP TẢI TRỌNG CẦU NAM Ô CŨ 26 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 26 2.2 HIỆN TRẠNG CẦU: ... 3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG: 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÓM TẮT NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NÂNG CẤP TẢI TRỌNG CẦU NAM Ô CŨ Học viên: Phạm Quang Hiển Mã số: 60580250... NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - PHẠM QUANG HIỂN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NÂNG CẤP TẢI TRỌNG CẦU NAM Ô CŨ Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: