BÀI GIẢNG KHAI THÁC KIỂM ĐỊNH CẦU (TÀI LIỆU DÙNG CHO SINH VIÊN KHOA XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG BÀI GIẢNG KHAI THÁC KIỂM ĐỊNH CẦU (TÀI LIỆU DÙNG CHO SINH VIÊN KHOA XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH) Đặng Huy Khánh Msc Bộ môn Cầu Đường TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG o0o - Ths Đặng Huy Khánh BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: KHAI THÁC KIỂM ĐỊNH CẦU (TÀI LIỆU DÙNG CHO SINH VIÊN KHOA XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH) Mã số mơn học: GT20022 Số tín chỉ: 02 Học phần: Tự chọn Lý thuyết: 25 tiết Bài tập, thảo luận: tiết Tự học: 60 tiết Vinh - 2018 Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh MỤC LỤC BÀI GIẢNG TÍN CHỈ HỌC PHẦN KHAI THÁC KIỂM ĐỊNH CẦU MỞ ĐẦU - CHƯƠNG I - CÔNG TÁC KHAI THÁC, BẢO QUẢN VÀ SỬA CHỮA CẦU - 1.1 Khái niệm chung: - 1.2 Khai thác cơng trình cầu: - 1.2.1 Tổ chức máy quản lý khai thác cơng trình: - 1.2.2 Tình trạng cầu cống nước ta nay: - 1.2.3 Tình trạng quản lý khai thác: - 1.2.4 Các yêu cầu chung công tác quản lý khai thác: - 1.3 Bảo quản dòng chảy điều chỉnh hướng dòng - 10 1.4 Kiểm tra, sửa chữa cầu thép: - 11 1.4.1 Công tác kiểm tra cầu thép: - 11 1.4.2 Các hư hỏng, khuyết tật giải pháp sửa chữa cầu thép - 12 1.5 Kiểm tra sửa chữa cầu bê tông cốt thép: - 21 1.5.1 Công tác kiểm tra kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép - 21 1.5.2 Các hư hỏng khuyết tật cầu bê tông cốt thép - 21 1.5.3 Sửa chữa khuyết tật kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép - 23 1.6 Kiểm tra sửa chữa mố trụ cầu: - 27 1.6.1 Công tác kiểm tra mố trụ cầu hư hỏng chủ yếu - 27 1.6.2 Sửa chữa mố, trụ cầu - 29 CHƯƠNG II - 33 KIỂM ĐỊNH CẦU VÀ GIA CỐ CẦU - 33 2.1 Khái niệm chung: - 33 2.2 Kiểm định cầu: - 34 2.2.1 Công tác khảo sát thu thập tài liệu trạng cơng trình: - 34 2.2.2 Xác định khả chịu tải cơng trình theo lý thuyết: - 37 2.2.3 Xác định khả chịu tải cơng trình theo thực nghiệm: - 40 2.3 Gia cố cầu thép: - 67 2.3.1 Gia cố hệ dầm mặt cầu thép: - 69 2.3.2 Gia cố kết cấu nhịp dầm thép đặc: - 71 2.3.3 Gia cố dàn chủ: - 73 2.3.4 Gia cố làm lại hệ liên kết dàn chủ - 76 2.4 Gia cố kết cấu nhịp mố trụ cầu bê tông cốt thép, bê tông đá xây: - 77 -3- Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh 2.4.1 Gia cố kết cấu nhịp: - 77 2.4.2 Gia cố mố, trụ cầu: - 79 Tài liệu – học liệu: - Tài liệu chính: [1] Bài giảng khai thác, kiểm định cầu - tác giả Đặng Huy Khánh, Bộ môn Cầu đường, khoa Xây dựng, trường Đại học Vinh [2] Giáo trình khai thác, kiểm định, gia cố, sửa chữa cầu cống - tác giả GS.TS Nguyễn Viết Trung - Trường Đại học Giao thông vận tải Hà Nội, 2008 - Tài liệu tham khảo [1] Chẩn đốn cơng trình cầu, tác giả PGS.TS Nguyễn Viết Trung, Nhà xuất xây dựng, 2003 [2] Kiểm định cầu - tác giả Chu Viết Bình, Nguyễn Ngọc Long, Nguyễn Mạnh, Nguyễn Văn Nhậm, Nhà xuất Xây dựng 2009 -4- Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh MỞ ĐẦU I Đối tượng nghiên cứu: Khai thác, kiểm định cầu môn học nghiên cứu làm việc công trình cầu khai thác xây dựng xong chuẩn bị đưa vào khai thác nhằm đánh giá khả chịu lực cơng trình phục vụ cho cơng tác quản lý, bảo dưỡng sửa chữa, gia cố tăng cường cầu Như biết, thiết kế cầu người ta lựa chọn kích thước hình học cầu trước sau tiến hành tính tốn theo quy định tiêu chuẩn hành để xác định khả chịu lực kết cấu cơng trình, sở điều chỉnh lại số liệu đầu vào để xác định kết cấu cơng trình phù hợp với công nghệ thi công yêu cầu khai thác Đối với công tác khai thác kiểm định cầu đối tượng nghiên cứu rõ ràng cơng trình cầu thực tế với đầy đủ đặc trưng hình học vật liệu Người ta tiến hành đo đạc, tính tốn cơng trình cầu thực tế (cầu cũ qua sử dụng cầu hoàn thành chuẩn bị đưa vào khai thác) để xác định khả chịu lực thực tế cơng trình cầu để từ đưa giải pháp quản lý, khai thác, gia cố cầu hợp lý II Nội dung môn học: Nội dung môn học gồm chương với nội dung nội dung: Quản lý khai thác cầu, bảo quản sửa chữa cầu, kiểm định thử nghiệm cầu, gia cố tăng cường cầu 2.1 Quản lý khai thác cầu: Phần nghiên cứu nội dung phương pháp quản lý khai thác cầu Quản lý bao gồm hồ sơ cầu quan trọng quản lý tình trạng kỹ thuật cầu Một đơn vị quản lý phải nắm rõ thông tin cầu từ thiết kế, thi công, đến lịch sử khai thác cầu, hư hỏng sửa chữa, nâng cấp, đề đề chế độ khai thác hợp lý cho cơng trình cầu hạn chế tải trọng, tốc độ, số lượng xe qua cầu, đồng thời đề kế hoạch, chương trình sửa chữa cầu thường xuyên, định kỳ hay sửa chữa lớn theo nguồn kinh phí hàng năm Bằng nghiệp vụ quản lý khai thác cầu với hình thức kiểm tra chặt chẽ để nắm rõ thông tin công trình cầu đề từ xây dựng kế hoạch sửa chữa, nâng cấp theo nhu cầu thực tế khai thác 2.2 Bảo quản sửa chữa cầu: Bảo quản sửa chữa cầu nhằm đảm bảo cầu suốt trình khai thác sử dụng giữ khả làm việc thiết kế ban đầu mà thay đổi chế độ khai thác Sửa chữa cầu cơng việc nhỏ siết bulông, trám rỗ bê tông, đến công việc lớn thay dầm cầu, giàn thép, dây văng, Công tác bảo quản sửa chữa cầu đề cập đến nội dung môn học kiến thức bản, phương pháp sử dụng trường, đỏi hỏi mức độ chun mơn định Các sửa chữa mang tính chuyên gia, sữa chữa cao cấp chưa nghiên cứu 2.3 Kiểm định thử nghiệm cầu: Nội dung phần công tác đo đạc kiểm định thử nghiệm cầu để nghiên cứu đánh giá khả chịu lực cầu thực nghiệm như: đo ứng suất, độ võng, dao động, sử dụng kết đo để đánh giá khả chịu lực cầu Khoan lấy mẫu để kiểm tra đặc trưng vật liệu làm cầu, kiểm toán cầu khả chịu lực thực tế cơng trình cầu Một số nội dung liên quan đến kiểm định thử nghiệm cầu thí nghiệm mơ hình q trình thi cơng, thí nghiệm phá hủy tổng thể, em tìm hiểu thơng qua cơng trình dự án thực tế có yếu tố nước -5- Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh 2.4 Gia cố tăng cường cầu Đây công việc khác với công việc sửa chữa cầu, công tác gia cố tăng cường cầu công việc nhằm làm tăng khả khai thác chịu lực cơng trình cầu Việc tăng cường cầu phải làm thay đổi sơ đồ làm việc cầu, kết cấu cầu, dầm chủ, khổ cầu, nhằm làm tăng khả chịu lực cơng trình bố trí thêm trụ đỡ, tăng chiều cao dầm chủ, làm tăng khả khai thác cầu thêm dầm, mở rộng xà mũ, tăng số xe cầu III Phương pháp nghiên cứu: Đây mơn học có yêu cầu tính thực tế cao, lý thuyết kết hợp với thực hành để nắm rõ quy trình kiểm định cầu Tuy nhiên, điều kiện thực tế đáp ứng cầu thực hành, người học cần chủ động tìm kiếm tài liệu thơng qua mạng internet, đọc tài liệu có liên quan, đặt câu hỏi chủ động thảo luận trao đổi với bạn bè hặc với giáo viên dạy mơn học Có thể hiểu kiểm định cầu công việc khám bệnh, chữa bệnh tiếp thêm sức khỏe cho cơng trình cầu người học cần nắm rõ cấu tạo cơng trình cầu ngun lý tính tốn học mơn học có liên quan -6- Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh CHƯƠNG I CÔNG TÁC KHAI THÁC, BẢO QUẢN VÀ SỬA CHỮA CẦU * Mục tiêu: - Cung cấp kiến thức hiểu biết hình thức quản lý khai thác cơng trình cầu nước ta, tình hình thực tế số giải pháp khắc phục - Cung cấp kiến thức hiểu biết để kiểm tra, khắc phục hư hỏng, khuyết tật cơng trình giao thơng - Nắm phương pháp đo đạc, thử nghiệm để đánh giá lực chịu tải đánh giá lực cơng trình - Hiểu biết vận dụng phương pháp sửa chữa, cải tạo, tăng cường nhằm khôi phục hư hại, nâng cao lực chịu tải cơng trình cầu * Nội dung: 1.1 Khái niệm chung: Mục đích việc xây dựng cơng trình cầu để đưa vào khai thác phục vụ kết nối hệ thống hạ tầng giao thông phải qua khu vực khó khăn sơng, hẻm núi, thung lũng, giao cắt, … Khai thác cầu cơng việc cuối q trình đầu tư xây dựng dự án cầu gồm Khảo sát - Thiết kế - Xây dựng - Khai thác Tuy nhiên, chưa phải kết thúc mà bắt đầu giai đoạn mới, q trình khai thác cơng trình cầu bị suy giảm chất lượng theo thời gian, chí bị sụp đổ, cần thiết phải thực công tác kiểm tra, tu, bảo quản, sửa chữa cơng trình cầu Các ngun nhân làm suy giảm chất lượng cơng trình cầu gồm: Có sai sót thiết kế thi cơng; Do tác dụng hoạt tải thay đổi; Ảnh hưởng khí hậu, thời tiết, mơi trường xung quanh; Tính chất vật liệu xây dựng cầu; Thiên tai, địch họa Để hạn chế tối đa nguyên nhân gây suy giảm chất lượng cầu ta cần kiểm tra, bảo quản để cầu trạng thái phục vụ tốt, phát kịp thời khắc phục tượng hư hỏng hình thành, ngăn chặn khơng cho phát triển thành tai nạn đáng tiếc Công tác quản lý khai thác cầu công việc thường xuyên, ghi chép nhật ký cách đầy đủ thống kê lý lịch cầu, đặc tính kỹ thuật, đặc điểm địa chất, địa hình, thủy văn, loại tải trọng xe qua cầu đặc điểm phương tiện giao thơng cầu Trên sở đó, tiến hành công tác tu, bảo dưỡng thường xuyên, tiến hành sửa chữa theo mức độ nhỏ, vừa lớn - Sửa chữa nhỏ: Là công tác khắc phục hư hỏng nhỏ, hư hỏng chưa làm ảnh hưởng đến chế độ khai thác ảnh hưởng đến tuổi thọ tính bền vững cơng trình Khối lượng thi cơng khơng cần phải đình giao thông cầu - Sửa chữa vừa: Khắc phục hư hỏng, mà hư hỏng chưa làm giảm khả chịu tải kết cấu ảnh hưởng đến chế độ khai thác cơng trình Khối lượng thi công tương đối lớn, thời gian sửa chữa phải đình tạm thời hạn chế giao thông qua cầu - Sửa chữa lớn (đại tu): Khắc phụ hư hỏng, mà hư hỏng làm giảm khả -7- Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh chịu tải kết cấu nhằm đưa kết cấu trở lại chế độ khai thác cơng trình Khối lượng thi công lớn, thời gian sửa chữa phải đình giao thơng cầu Khi kết cấu khơng đủ khả chịu hoạt tải phát triển nặng cầu trở nên hẹp khơng cịn đủ lưu thơng lượng phương tiện qua cầu cần thiết phải xem xét tăng cường, mở rộng cầu Kết cấu cầu gồm nhiều phần chịu lực khác nhau, khơng phải phận có cường độ ta tăng cường phần yếu mà thôi, mức độ cần thiết tùy theo nhu cầu phát triển giao thông để xem xét, xử lý 1.2 Khai thác cơng trình cầu: 1.2.1 Tổ chức máy quản lý khai thác cơng trình: Trong nghiệp đổi đất nước, yêu cầu phát triển giao thông vận tải Việt Nam lớn Nhiều tuyến đường với cơng trình cầu thi cơng theo cơng nghệ tiên tiến hình thành, với việc nâng cấp, cải tạo hệ thống cầu, đường cũ Xây dựng giao thông vận tải quản lý, khai thác tốt cơng trình có hai nhiệm vụ lớn phải song song thực Để đáp ứng yêu cầu này, Bộ Giao thông vận tải quy định chức năng, nhiệm vụ quản lý tu cho đơn vị chuyên ngành Tổng Cục Đường Việt Nam Cục Đường sắt Việt Nam hai quan chủ yếu thực chức quản lý khai thác hệ thống cầu - đường cơng trình khác mạng lưới giao thông đường đường sắt Việt Nam Cơ cấu hình thành Tổng Cục Đường Việt Nam mô tả sau: Tổng cục bốn cục quản lý đường phụ trách vùng lãnh thổ khác nhau: Cục quản lý đường (các tỉnh phía Bắc từ Ninh Bình trở ra); Cục quản lý đường (các tỉnh Bắc miền Trung từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế); Cục quản lý đường (các tỉnh miền Trung Tây Nguyên từ thành phố Đà Nẵng đến hết tỉnh Khánh Hòa); Cục quản lý đường (các tỉnh Nam Trung Bộ Nam từ tỉnh Ninh Thuận, Lâm Đồng trở vào) Dưới Cục quản lý đường có Chi cục làm nhiệm vụ khai thác công ty xây lắp thực nhiệm vụ xây dựng bản, trung, đại tu cơng trình Ngồi ra, có số cơng ty xây lắp trực thuộc cục để thực nhiệm vụ xây dựng cơng trình có vốn xây lắp lớn hàng năm Đối với Cục Đường sắt Việt Nam quan quản lý nhà nước đường sắt, thực chức nhiệm vụ quản lý nhà nước mặt pháp lý Song song với Tổng cơng ty đường sắt Việt Nam Doanh nghiệp nhà nước thực nhiệm vụ vận hành, khai thác bảo trì hệ thống hạ tầng mạng lưới đường sắt quốc gia, tổ chức hành có xu hướng phân chia thành hai khối; quản lý khai thác (thơng tin, tín hiệu, tàu, ga, v.v ) quản lý cơng trình (cầu, đường, kiến trúc tầng ba lát, ray, tà vẹt, v.v ) Dưới Tổng công ty đường sắt Việt Nam có bốn đơn vị Cơng ty vận tải hành khách Hà Nội, Công ty vận tải hành khách Sài Gịn, Cơng ty vận tải hàng hóa đường sắt Trung tâm Điều hành vận tải đường sắt phân ban, công ty đơn vị quản lý trung, đại tu công trình đường sắt Trên cấu tổ chức máy quản lý khai thác, bảo dưỡng mạng lưới đường giao thông quốc gia Đối với hệ thống đường địa phương quản lý, khai thác, bảo dưỡng thuộc trách nhiệm sở giao thông vận tải sở giao thơng cơng Các sở chịu lãnh -8- Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh đạo trực tiếp quyền tỉnh thành phố, đồng thời chịu lãnh đạo theo ngành dọc Bộ Giao thơng vận tải Hiện nay, q trình cải cách hành Nhà nước, Bộ Giao thơng vận tải tiếp tục hoàn thiện cấu tổ chức để phát huy hiệu quản lý nhà nước, thực tốt công tác khai thác tu công trình cầu - đường, phục vụ đắc lực cho nghiệp đổi đất nước 1.2.2 Tình trạng cầu cống nước ta nay: Do điều kiện địa hình, kinh tế, xã hội đường sắt đường nước ta có nhiều cầu với quy mơ khơng lớn, có đặc tính kỹ thuật thấp, xây dựng từ lâu, trải qua thời gian khai thác dài, chịu ảnh hưởng nhiều thời tiết khắc nghiệt chiến tranh Trong 20 năm gần (từ 1995) tuyến Quốc lộ có nhiều cơng trình cầu xây dựng có công nghệ thi công kết cấu đáp ứng tiêu chuẩn cầu đại, có tuổi thọ cao nhiều lần so với cơng trình cầu trước Tuy nhiên toàn tuyến quốc lộ 1, tuyến tỉnh lộ đường giao thơng khác cịn tồn nhiều cơng trình cầu nhỏ, kỹ thuật cơng nghệ lạc hậu xuống cấp, tình trạng khai thác an toàn cho người sử dụng, cấp thiết cần tổ chức kiểm định đánh giá để có giải pháp đầu tư gia cố thay nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội nước ta năm 1.2.3 Tình trạng quản lý khai thác: Đối với cơng trình cầu đường sắt cơng tác quản lý khai thác thống giao cho Tổng công ty đường sắt Việt Nam chịu trách nhiệm thực hệ thống cầu đường sắt quản lý khai thác tương đối hiệu Đối với cơng trình cầu đường bộ, cơng tác phân cấp quản lý cịn nhiều bất cập, hệ thống cơng trình phân cấp nhiều loại giao cho nhiều cấp đơn vị khác quản lý nên dẫn đến bất cập, chồng chéo Quan điểm quản lý khai thác tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng không thống dẫn đến công tác quy tu bảo dưỡng cơng trình chưa thực tốt, đặc biệt thiết bị công nghệ kiểm tra, đánh giá cơng trình cầu cịn nhiều lạc hậu Mặt khác kinh phí phân bổ cho cơng tác quản lý, khai thác, bảo dưỡng thường xuyên không đầy đủ, kịp thời dẫn đến nhiều cơng trình cầu xuống cấp trầm trọng, cần thiết phải tăng cường sửa chữa lớn thay để đảm bảo an tồn khai thác cơng trình 1.2.4 Các yêu cầu chung công tác quản lý khai thác: Đối với cầu đường sắt, việc quản lý thống từ đầu nên hồ sơ lịch sử cơng trình cầu quản lý thống đầy đủ, phục vụ hiệu công tác kiểm tra, đánh giá, bảo dưỡng cơng trình cầu Đối với cơng trình cầu đường bộ, việc phân cấp quản lý bất cấp dẫn đến việc lưu trữ hồ sơ, quản lý thông tin cơng trình cầu bị thất lạc dẫn đến nhiều khó khăn công tác kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa cơng trình cầu Ngày nay, cơng trình cầu Tổng cục đường Việt Nam quản lý cập nhật quản lý đầy đủ thông qua việc sử dụng hệ thống thơng tin máy tính, đặc biệt chương trình quản lý khai thác Chính phủ Nhật Bản hỗ trợ nguồn vốn ODA khơng hồn lại để -9- Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh thiết lập hệ thống quản lý khai thác hệ thống đường Việt Nam bao gồm thông tin cần thiết đến hình ảnh cụ thể Một số tiêu thơng tin cơng trình cầu lưu trữ cụ thể như: - Tên cầu - Tỉnh - Trên tuyến, lý trình, năm xây dựng - Chiều dài tồn cầu - Chiều rộng: phần xe chạy, lề - Chiều cao khống chế, tải trọng, đặc tính kỹ thuật, đặc điểm địa chất, thủy văn, … Ngồi cịn kèm theo hình ảnh cụ thể cơng trình cầu để cơng tác quản lý có tính trực quan Đây dự án lớn, đến trình nghiên cứu xây dựng tiêu thống để áp dụng nước, đặc biệt việc thống quản lý mối công nghệ kỹ thuật chung 1.3 Bảo quản dòng chảy điều chỉnh hướng dịng Thu hẹp lịng sơng điều chỉnh dịng chảy nguyên nhân làm cho vận tốc dịng chảy mực nước vị trí cầu tăng nhiều so với chế độ tự nhiên chúng, đặc biệt vào mùa mưa lũ Điều gây tượng sói chung lịng sơng vị trí cầu Cùng với xói chung, cịn xuất xói cục dòng chảy gặp vật cản trụ cầu, cơng trình điều chỉnh dịng chảy, đất đắp 1/4 mố… Mức độ sói cục phụ thuộc nhiều vào chiều sâu cột nước, bề rộng hình thù vật cản, hướng dịng chảy Hiện tượng xói cục gây nguy hiểm cho làm việc bình thường trụ, làm sụt lở cơng trình điều chỉnh dịng chảy đất đắp trước mố Hình 1.1: Gia cố ta luy đất đắp a) Bằng rọ đá ; b) Bằng xếp đá Ụ chắn ; Đá xếp ; Rọ ; Xếp đá rọ h = MNCN + biên độ song = 0,5m Trụ cầu cơng trình điều chỉnh dòng chảy đất đắp trước mố phải gia cố để chống lại tác động xói Tùy trường hợp cụ thể mà ta có biện pháp gia cố thích hợp Biện pháp thường làm rọ đá (hình 1.1.a), xếp đá (hình 1.1.b) lát bê tơng (hình 1.2) - 10 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Việc gia cố hay thay kết cấu nhịp phải định thông qua phân tích kinh tế kỹ thuật Tình trạng lý kết cấu nhịp có ảnh hưởng đáng kể tới việc lựa chọn giải pháp thay hay gia cố Tùy thuộc vào cấu tạo kết cấu nhịp, mức độ gia tăng tải trọng điều kiện địa phương mà áp dụng biện pháp gia cố khác Có thể liệt kê số phương pháp gia cố kết cấu nhịp thép sau đây: - Tăng cường mặt cắt cấu kiện với việc tăng cường liên kết chúng cần thiết - Cấu tạo dàn dầm bổ sung - Đưa kết cấu bổ sung vào sơ đồ kết cấu nhịp - Gia cố cách thay đổi sơ đồ kết cấu dàn dầm: Sử dụng hệ căng dầm, bổ sung biên thứ ba, liên tục hóa nhịp dàn dầm đơn giản - Xây dựng trụ đỡ phụ (tạm thời lâu dài), làm giảm chiều dài nhịp tính tốn - Thay đổi dầm thép thành dầm thép - bêtông liên hợp cách đúc thêm bêtông làm việc với dầm thép - Gia cường kết cấu riêng biệt cách bổ sung thêm thép theo phương khác - Nếu đinh tán chịu mỏi, thay đinh hàng ngồi bulơng cường độ cao Việc thay đinh tán làm việc căng thẳng hai hàng ngồi bu lơng cường độ cao làm tăng cách dễ dàng tuổi thọ mỏi liên kết ngăn chặn tình trạng rối loạn ứng suất liên kết đinh tán Để sử dụng cách có hiệu vật liệu thép bổ sung, đặc biệt thép cường độ cao để phân bố nội lực cách hợp lý kết cấu nhịp, thường áp dựng phương pháp ứng suất trước điều chỉnh nội lực biến dạng kết cấu Có nhiều phương pháp điều chỉnh nội lực như: Tạo lực ứng suất trước kéo, chất dỡ tải phận kết cấu gia cố, thay đổi trị số phản lực gối hệ thống dầm liên tục, sử dụng trạng thái nhiệt độ với cấu kiện gia cố Phương pháp gia cố kết cấu nhịp có sử dụng lực ứng suất trước thép cường độ cao có hiệu Lực ứng suất trước cho phép triệt tiêu nội lực tất cấu kiện, bao gồm nội lực liên kết không gây gián đoạn chạy tàu Khi gia cố thường dùng bu lông cường độ cao Loại liên kết làm tăng độ cứng cấu kiện, đảm bảo làm việc đồng thời phần thép cũ mới, tăng hiệu sử dụng phần thép giảm ứng suất tập trung Nội lực liên kết bu lông cường độ cao truyền lực ma sát bề mặt thép liên kết phát sinh xiết bu lông Bởi vậy, sai số bu lông lỗ đinh cho phép tới 3mm Điều cho phép tim bu lông không cần trùng lỗ đinh, làm thuận tiện đơn giản nhiều cho việc lắp đặt bu lông cường độ cao Thường sử dụng đinh tán gia cố liên kết nơi dùng bu lơng gặp nhiều khó khăn, liên kết ngang dầm với dàn chủ Việc áp dụng liên kết hàn để gia cường nhịp cầu đường sắt phức tạp khó đảm bảo đủ độ tin cậy liên kết: Các loại thép nhịp cầu cũ đa số trường hợp - 68 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh loại thép chịu hàn, gia cố cầu lại thường dùng phương pháp hàn tay khó đảm bảo chất lượng đường hàn gây vùng nguy hiểm ứng suất tập trung Hiện nay, việc áp dụng hàn gia cố thường không đem lại kết ý muốn trình khai thác cấu kiện dễ phát sinh vết nứt nguy hiểm Trong tương lai, với việc phát triển hoàn thiện cơng nghệ hàn, việc gia cố hàn áp dụng rộng rãi Khi thiết kế gia cố cần có lưu ý đặc biệt việc giảm cường độ lưu thông xe cộ cầu trình gia cố 2.3.1 Gia cố hệ dầm mặt cầu thép: Thường tăng cường mặt cầu giảm yếu dầm dọc cách đặt thêm ngang liên kết với thép góc cánh bu lông cường độ cao đinh tán Trong dầm dọc khơng có cánh trên, thiết phải bổ sung cánh nhằm cải thiện điều kiện làm việc tà vẹt bêtông mặt cầu Nếu tỷ lệ chiều thị thép góc cánh với bề dày chúng lớn lần việc đặt thêm thép cánh bắt buộc chí trường hợp kết cấu đủ khả chịu tải trường hợp dễ phát sinh khe nứt biến dạng cục Việc gia cường loại dầm dọc với biên có hai thép góc thị (hình 2.38a) tiến hành theo trình tự sau: Khoan lỗ cánh nằm ngang thép góc, làm vệ sinh bề mặt, đặt thép tăng cường (có lỗ khoan sẵn trùng với lỗ khoan thép góc), tán đinh xiết bulông cường độ cao theo thứ tự từ đến đầu dầm clê chuyên dụng có đồng hồ đo áp lực Q trình gia cố khơng làm gián đoạn việc chạy tàu Trong trường hợp biên dầm có thép nằm ngang, việc gia cường phức tạp (hình 2.38b) Đầu tiên, tiến hành chặt theo mũ đinh phía cho đinh nguyên lỗ Sau tiếnhành làm bề mặt, đặt thép tăng cường nửa cánh (nằm phía sườn dầm) Đột bỏ đinh tán cũ với số lượng khoảng 50% tổng số đinh để thay vào bu lơng thơ Sau tiếp tục thay 50% số đinh cịn lại Cuối việc thay theo trình tự bu lông đinh tán bu lông cường độ cao Công việc gia cố nửa cánh lại dầm dọc (hoặc dầm ngang) tiến hành tương tự nêu Một phương pháp khác để gia cố trường hợp dùng thép góc tăng cường đặt phía thép góc cánh, liên kết trực tiếp vào sườn dầm (hình 2.38c) Phương pháp thuận tiên cho thi cơng, vật liệu bố trí gần trục trung hịa nên hiệu thấp Hình 2.38: Gia cố dầm mặt cầu cách táp thêm thép (a), nửa thép (b) thép góc (c) - 69 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Một phương pháp có hiệu để gia cố dầm dọc có chiều cao thấp tạo dự ứng lực ứng suất mức biên Trong công tác gia cố, thường phải tăng cường liên kết dầm dọc với dầm ngang dầm ngang với dàn chủ Giải pháp thông thường thay đinh tán thép góc liên kết đinh tán có đường kính lớn bulông cường độ cao Tuy nhiên, phương pháp nói chung khơng làm tăng khả chịu lực liên kết Để thực điều đó, thường phải tìm cách tăng số lượng đinh tán bulông liên kết Có thể áp dụng giải pháp đặt thêm nối phụ cánh thép góc (hình 2.39a) làm tăng số mặt tiếp xúc liên kết (số mặt cắt) Giữa sườn dầm phải đặt đệm Khi gia cố theo cách bắt buộc phải thay đinh tán cũ Để tránh việc phải đụng chạm đến đinh tán cũ, hàn thêm nối vào cánh thép góc liên kết (lưu ý hàn không để đường hàn ăn vào sườn dầm) Sau đó, khoan lỗ bắt liên kết bulơng cường độ cao (hình 2.39b) Phương pháp gia cố cố độ tin cậy thấp khu vực đường hàn dễ phát sinh nhiều vết nứt Hình 2.39: Gia cố liên kết dầm dọc với dầm ngang thép phủ (a) nối (b) Bản nối; 2.Bản đệm; Đường hàn Ký hiệu: + : Đinh tán cũ : Đinh tán bu lông cường độ cao mới;  : Các đinh tán bulông cường độ cao mới, lỗ cũ Để tăng cường liên kết dầm dọc với dầm ngang cầu cũ khơng có “bản cá”, tiến hành theo phương pháp sau: Khoét hai lỗ hai phía với đường kính đủ cần thiết để luồn qua thép chịu hàn, kích thước theo tính tốn Ở hai đầu dùng đường hàn liên kết với đậy nối liền với cánh thép góc dầm dọc bu lơng cường độ cao (hình 2.40) Hiệu giải pháp gia tăng trình gia cố dùng phương pháp tạo dự ứng lực khu vực liên kết (ở biên biên dầm dọc) Trong số trường hợp chiều cao dầm dọc nhỏ nhiều so với chiều cao dầm ngang, tạo nên ứng lực lớn tác dụng vào bụng dầm ngang phải gia cường thép thép góc nằm ngang Cũng dùng căng để gia tăng cách đáng kể khả chịu tải dầm ngang Trong tất trường hợp này, việc tạo dự ứng lực làm tăng hiệu công tác gia cố - 70 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Hình 2.40: Gia cố liên kết dầm dọc với dầm ngang Bản cá; Bản đậy; Đường hàn Ở nước ta, năm 60, 70 sử dụng nhiều kết cấu nhịp dàn VN-64 với liên kết hệ dầm mặt cầu không hồn chỉnh (dầm dọc liên kết với dầm ngang khơng có cá ) Ngồi ra, cịn nhiều kết cấu nhịp dàn thép chế tạo từ đầu kỷ nhịp dàn vành lược Epphen, Pigiô (Pháp), nhịp dàn Krupp Đức, Mỹ, Bỉ v.v Đặc biệt có cầu thép với chiều dài lớn cầu Long Biên, Đà Nẵng, Đồng Nai, Bình Lợi v.v Do đặc điểm khí hậu sử dụng nước ta, đặc biệt ảnh hưởng chiến tranh, hư hỏng khuyết tật kết cấu đa dạng, cần thiết phải nghiên cứu điều tra kỹ lưỡng trước có định giải pháp gia cường 2.3.2 Gia cố kết cấu nhịp dầm thép đặc: Khi có yêu cầu tăng cường không lớn khả chịu tải nhịp dầm đặc, áp dụng giải pháp gia cố dầm dọc, nghĩa táp thêm thép thép góc vào biên dầm Về nguyên tắc, để tăng hiệu giải pháp trình gia cố phải dùng biện pháp điểu chỉnh nội lực dỡ bớt tải trọng trọng lượng thân kết cấu nhịp tạo trạng thái nội lực ngược với nội lực tải trọng khai thác cách dùng căng trước dụng trụ tạm v.v phải tăng cách đáng kể khả chịu tải kết cấu nhịp, người ta thường tạo hệ căng giản đơn ứng suất trước (hình 2.41) So với biện pháp khác, biện pháp đơn giản chúng không yêu cầu phải ngừng xe gia cố Khi tạo căng dùng loại thép trịn cường độ cao thép hình Đối với dự ứng lực biên dưới, dùng bó thép cường độ cao bảo vệ chống gỉ Tạo lực ứng suất trước kích kéo cốt thép hệ tăng (vít ngược chiều) v.v Trong hình vẽ trình bày cấu tạo nút hệ căng (hình 2.41b) tương ứng với sơ đồ gia cố (hình 2.41a) Các cấu kiện căng liên kết bu lông cường độ cao Tạo dự ứng lực thực kích đặt nút II III, kích đạt trị số yêu cầu liên kết đứng vào nút II, III bu lông cường độ cao Đối với dầm có đường xe chạy trên, làm tăng cách đáng kể khả chịu lực cách liên kết bêtông với biên tạo thành kết cấu thép – bêtông liên hợp Trong trường hợp này, với việc gia cố ta cịn nhận kết cấu nhịp hồn chỉnh cấu tạo Đối với cầu đường sắt, dùng bêtơng cốt thép có ray đặt trực tiếp Bản mặt cầu bêtơng cốt thép lắp ghép đổ liền khối - 71 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Hình 2.41: Gia cố dầm căng a) Sơ đồ gia cố; b) Cấu tạo nút Để đảm bảo làm việc bêtông cốt thép dầm thép, cấu tạo neo cứng (hình 2.42a) liên kết bu lơng cường độ cao (hình 2.42b) Khi dùng liên kết bêtơng cường độ cao để tăng lực ma sát, cánh dầm bêtơng phải có lớp vữa đệm êpơxi Việc liên kết với dầm thông qua “trụ đỡ” cứng, cấu tạo từ cánh dầm (hình 2.42c) Bằng giải pháp này, giảm thời gian ngừng xe qua cầu Hình 2.42: Liên kết bêtông cốt thép với dầm neo cứng (a), bulông cường độ cao (b), “trụ đỡ” (c) Neo cứng; Vữa xi măng epôxi; Bulông cườn độ cao; “trụ đỡ” Việc gia cố kết cấu nhịp chỗ cách dùng bêtông cốt thép thường kéo dài thời gian ngừng xe Để rút ngắn thời gian này, người ta thường có nhịp dự trữ để tạm thời thay nhịp khác thời gian gia cố chúng - 72 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Nếu sơ đồ cầu gồm nhiều nhịp giản đơn liên tục hóa nhịp gia cố chúng Khi gia cố dầm đặc tổ hợp tán ghép, nhiệm vụ đặt gia cố mối nối cách thay đinh tán bu lông cường độ cao có đường kính lớn Mỗi đợt thay phải đảm bảo số lượng đinh tán thay không 10% tổng số Nếu phương pháp gia cố không đảm bảo khả chịu tải yêu cầu phải thay nối với số lượng đinh nhiều Cùng với việc tăng cường liên kết, người ta phải sửa chữa khuyết tật gỉ, nứt hư hỏng khác dầm 2.3.3 Gia cố dàn chủ: Thường tiến hành gia cố dàn chủ theo phương pháp thông dụng gia tăng mặt cắt thay đổi sơ đồ dàn gia cố thường áp dụng biện pháp điều chỉnh nhân tạo nội lực cấu kiện cách thay đổi sơ đồ tính tốn, ứng suất trước thanh, thay đổi vị trí gối đỡ sơ đồ dàn liên tục, dỡ chất tải gia cố v.v Điều tạo khả thuận lợi mặt chịu lực cấu tạo phải gia cố Có thể lựa chọn sơ đồ kết cấu nhịp thay đổi hình 48 tùy thuộc tình trạng kết cấu, khả chịu lực tính tốn mức độ biến dạng Trường hợp cần phải tăng cường khả chịu lực biên độ cứng dàn theo phương thẳng đứng, cấu tạo thêm hệ thẳng biên thứ ba (hình 2.43a, b) Việc thay đổi sơ đồ dàn đơn giản thành liên tục dựng thêm trụ đỡ phụ (hình 2.43c, d) điều kiện định làm tăng đáng kể khả chịu lực dàn Việc thay đổi sơ đồ tĩnh học dẫn đến việc phân bố lại nội lực dàn Để việc phân bố lại nội lực hợp lý hơn, người ta tạo dự ứng lực căng biên thứ ba (hình 2.43a, b) điều chỉnh biến dạng gối (hình 2.43c, d) Hình 2.43: Gia cố có thay đổi sơ đồ tĩnh học a) Cấu tạo thang căng; b) Tạo biên thứ ba; c) Liên tục hóa nhịp đơn giản; d) Xây dựng trụ đỡ phụ Một biện pháp gia cố dàn thép mang lại hiệu lớn dùng thép cường độ cao để tạo dự ứng lực (hình 2.44) Trong trường hợp này, ngừng xe thời gian gia cố Theo sơ đồ nêu hình 2.44a, b tiến hành gia cố cấu kiện Trên cấu kiện khác, thực tế không xuất lực ứng suất trước - 73 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Biện pháp gia cố dàn chủ theo sơ đồ nêu hình 2.44c, d làm thay đổi sơ đồ tĩnh học, dẫn tới việc phân bố lại nội lực Khi gia cố dàn thép liên tục nêu hình 2.44e dùng biện pháp ứng suất trước hầu hết biên chịu kéo dàn chủ Việc thay đổ sơ đồ tính tốn ln ln dẫn tới cần thiết phải gia cố cục liên kết chúng Vì vậy, phương pháp phổ thơng để gia cố dàn chủ làm tăng mặt cắt riêng rẽ tăng cường liên kết chúng Hình 2.44: Sơ đồ gia cố ứng suất trước a,b) gia cường c,d) Thay đổi sơ đồ tĩnh học; e) Dàn liên tục Có thể làm tăng mặt cắt cách bổ xung vào lượng thép liên kết với thép cũ bu lơng cường độ cao (hình 2.45) Khi thiết kế gia cố cầu cần cố gắng để không tạo độ lệch tâm phụ thêm mặt cắt liên kết chúng Khi gia cố mặt cắt hai thành hình hộp cách đặt thêm thép suốt bề rộng thanh, người ta phải ý để cho không lúc tháo bỏ hết liên kết đinh tán cũ Do vậy, cần chặt đầu đinh tán trước, sau đặt thép vào tháo bỏ phần thân đinh nằm lỗ cách gia cố dầm dọc trình bày Việc táp thêm thép đứng gia cố biên thường phức tạp ảnh hưởng tới liên kết nút dàn chủ Để giảm bớt khối lượng công việc người ta thường ốp thêm đứng vào khu vực bên thép góc (Hình 2.45a) Trong chịu nén khoảng cách giằng hay thép góc lớn 12 lần bề dày tập thép phải đặt thêm thép góc giằng Đối với xiên, đứng treo lựa chọn phương pháp gia cố nêu hình 2.45b, c tùy theo dạng mặt cắt Các thép bổ sung bố trí trùm lên mối nối với nút dàn dàn chủ trường hợp phải tăng cường liên kết - 74 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Hình 2.45: Bố trí thép gia cố mặt cắt dàn chủ a) Thanh biên; b) Thanh xiên; c) Thanh đứng treo Để giảm bớt thời gian ngừng xe gia cường liên kết, dùng nối (hoặc thép góc nối) phụ thêm (hình 2.46a, b) Đối với trường hợp khơng phải tháo bỏ nhiều đinh tán cũ Có hai phương án gia cố: Phương án có xét đến giảm tĩnh tải gia cố, phương án không xét giảm tải Hiển nhiên phương án yêu cầu sử dụng thép phương án Khi gia cố cấu kiện có xét giảm tĩnh tải, phần thép phát huy hết khả làm việc chúng liên kết chặt chẽ với thép cũ có tính học thép cũ Hình 2.46- Liên kết thép gia cố nút đậy (a) sắt góc nối (b) Việc sử dụng hết khả chịu lực thép tăng cường có đặc trưng học cao thép cũ thực dùng biện pháp ứng suất trước Trong trường hợp - 75 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh này, người ta tạo nội lực dấu với nội lực tải trọng thép nội lực có dấu ngược lại thép cũ Khi gia cố thép tròn cường độ cao, căng kéo bệ tỳ hai đầu dàn chủ Tạo dự ứng lực bó thép cường độ cao có bảo vệ chống gỉ Để lực ứng suất trước phân bố mặt cắt thanh, phải bố trí thép cường độ cao đối xứng qua tâm mặt cắt (hình 2.47) Nếu lực ứng suất trước tạo nên mô men uốn cho mặt cắt phải kiểm tốn cố gắng giảm độ lệch tâm chúng Để giảm độ mảnh dao động bó thép, cách đoạn phải liên kết chúng vào với Hình 2.47 - Bố trí thép cường độ cao Biện pháp ứng suất trước áp dụng gia cố chịu nén Trong trường hợp này, người ta khơng dùng bó thép cường độ cao mà dùng chống để tạo lực kéo Khi dùng biện pháp ứng suất trước, phải tạo ụ kích liên kết với nút (đầu thanh) bu lông cường độ cao Trong số trường hợp cần phải liên kết nhánh mặt cắt thanh, ví dụ dàn gồm hai nhánh thép tổ hợp, người ta bố trí thêm giằng để liên kết hai nhánh bu lơng Cũng tăng cường độ cứng dàn chủ có chéo cách đặt thêm chống thẳng đứng Đối với chịu nén gia cường theo điều kiện ổn định, áp dụng biện pháp tăng cường mặt cắt giảm chiều dài tự cách đặt thêm chéo phụ 2.3.4 Gia cố làm lại hệ liên kết dàn chủ: Nhược điểm phổ biến hệ thống liên kết dàn chủ kết cấu nhịp cũ không đủ độ cứng Điều dẫn tới dao động đáng kể xe chạy làm giảm độ cứng kết cấu nhịp Chính dao động có hại mà nút liên kết thường phát sinh vết nứt Thường giảm độ mảnh hệ liên kết đến trị số yêu cầu cách tăng mặt cắt giảm chiều dài tự Khi giảm chiều dài tự liên kết dọc dùng biện pháp liên kết chúng với hệ dầm mặt cầu thép góc “treo” liên kết dọc vào hệ thống liên kết ngang dầm dọc hệ mặt cẩu (hình 2.48) Thanh chống dầm dọc hệ liên kết nối vào điểm giao cắt liên kết dầm dọc - 76 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh thép góc Các nhịp có đường xe chạy thường không đảm bảo khổ tĩnh không theo yêu cầu nâng cấp đường (ví dụ: điện khí hóa đường sắt mở rộng khổ cầu) Bởi vậy, phải tháo dỡ liên kết ngang liên kết dọc Khi đó, dàn thép có dạng dàn hở Để đảm bảo ổn định biên chịu nén cần phải gia cường đứng,tạo nên khung cứng ngang cần thiết Hình 2.48 - Gia cố liên kết dọc 1.Thép góc; 2.Thép góc tạo mối nối; Thép góc Các chéo hệ liên kết dọc 2.4 Gia cố kết cấu nhịp mố trụ cầu bê tông cốt thép, bê tông đá xây: 2.4.1 Gia cố kết cấu nhịp: Kết cấu nhịp bê tơng cốt thép thường có khả chịu tải cao, thường phải gia cường Vấn đề gia cường thường đặt cầu cũ, xây dựng từ nửa đầu kỷ 20 Ở nước ta, vấn đề gia cố cầu thường đặt nhịp dầm dàn thiết kế chế tạo từ thời Pháp với tải trọng thấp nhịp nhiều phá hoại thời gian tiêu thổ kháng chiến Để gia cố kết cấu nhịp thường phải tăng tiết diện (diện tích cốt thép bê tông) nhịp thay đổi sơ đồ tĩnh học cách bổ sung cấu kiện khác Trong trường hợp gia cường nhỏ (10-15% lực) dùng phương pháp bổ sung thêm cốt thép vào vùng biên chịu kéo Cốt thép bổ sung đập bỏ lớp bê tông bảo vệ ½ đường kính cốt thép hàng cùng, cấu tạo thêm thép cách liên kết chúng vào cốt thép hàng có sẵn, sau đổ lớp bê tơng đáy (hình 2.49a) Chiều cao dầm tăng nên không đáng kể, khả chịu tải dầm tăng lên tùy thuộc vào lượng cốt thép bổ sung làm việc tác động hoạt tải - 77 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Hình 2.49 - Gia cố kết cấu nhịp bê tơng cốt thép cốt thép bổ sung tạo từ cốt thép hàn (a)hoặc khung cốt thép hàn (b) Khi cần phải gia tăng khả chịu tải kết cấu nhịp lên 15-35% ,có thể tăng chiều cao dầm cách hàn bổ sung sườn cốt thép hình 2.49b, sườn cốt thép bao gồm cốt thép dọc cốt đai Sau phá bỏ lớp bê tông bảo vệ, sườn cốt thép cũ liên kết với cách hàn qua xiên cốt đai Sau đó, đổ bê tơng cốt liệu nhỏ vữa xi măng-cát để tạo nên lớp bảo vệ với mác bê tông không nhỏ B30 Bê tông đổ qua ống dẫn đầm chặt đầm rung liên kết với ván khuôn Để lớp bê tông cũ liên kết tốt cần phải làm nhám bề mặt bê tông cũ quét lớp keo êpôxi pôlime với bề dầy khoảng 1mm Sử dụng phụ gia dẻo, đông cứng nhanh khơng co ngót phần bê tơng đổ thêm Đối với loại dầm có sườn, để tăng cường khả chịu lực mặt cắt dùng phương pháp đặt thêm cốt thép bọc mặt cắt cũ lớp “áo” bê tơng với bề dầy phía 20cm bề dầy thành biên 5cm (hình 2.50) Cần bổ sung ba loại cốt thép; cốt thép dọc vùng chịu kéo đường kính đến 36mm, cốt thép xiên cốt thép đai Hình 2.50 - Gia cố kết cấu nhịp dầm bê tơng cốt thép (trên hình vẽ thể cốt thép gia cường ) Trong khu vực sườn dầm đặt cốt ngang đường kính 12mm, đỡ cốt đai ôm cốt chịu lực phía Khi gia cố dầm bê tơng theo phương pháp người ta thường dùng ván khuôn gỗ Gia cố kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép cơng việc khó khăn, phức tạp, địi hỏi đội ngũ chuyên gia có tay nghề cao, cẩn thận, có tinh thần trách nhiệm sáng tạo Các phương pháp thay đổi sơ đồ tĩnh học dầm bê tông gia cố chúng thường không xem xét có nhiều điểm hạn chế Tuy vậy, xem xét giải pháp dùng căng điều kiện không cho phép gián đoạn giao thơng gia cố cầu (hình 2.51) Thơng thường căng bó dự ứng lực đặt đối xứng hai bên phiến dầm Các bó dự ứng lực đặt thẳng đặt theo hình đa giác Nếu đặt bó thẳng giảm mơ men uốn, cịn đặt bó đa giác giảm mơ men lực cắt Để tăng hiệu - 78 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh công tác gia cố, thường sử dụng căng bó cáp ứng suất trước Hình 2.51 - Gia cố dầm căng đa giác (a,b,c)và thẳng (d) 1.Thanh căng; 2.Neo; 3.Thanh chống; 4.Gối kê Để liên kết căng kéo bó dự ứng lực ngoài, người ta cấu tạo ụ neo vị trí thích hợp, đặt kích căng kéo bó thép Để chống rỉ bó thép, người ta đặt chúng ống nhựa tổng hợp bơm vữa ống sau căng kéo Nhìn chung, phương pháp gia cố kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép hạn chế Trong nhiều trường hợp, gia cố vành vòm người ta làm thêm vịm phụ phía giảm bớt tải trọng tĩnh cách tạo thêm kết cấu phía Việc dỡ tải cách thay phía thực tồn vịm phần, tùy theo mức độ hư hỏng vịm phía Khi gia cường để đảm bảo cao độ phần xe chạy thay đổi, phải dùng kết cấu có chiều cao kiến trúc nhỏ bê tông dự ứng lực thép Việc xây dựng thêm vành vịm phía vịm cũ hình 2.52.a,b thường khơng làm gián đoạn việc thông xe, phải hạn chế tốc độ xe, tàu qua lại vòng vài ba ngày bê tơng q trình đơng cứng Phức tạp q trình đổ bê tơng vành vịm suốt bề rộng cầu Bê tông cũ làm việc nhờ neo liên kết Người ta thường kiểm tra chất lượng bê tơng vành vịm cách bơm vữa xi măng-cát (1:1,1:2) vào vùng tiếp xúc vòm qua lỗ chừa sẵn đặt bên vịm Hình 2.52 - Gia cố vành vịm a,Vịm bê tơng cốt thép bổ sung phía ; b,Như (a),nhưng đặt dưới; c,Gia cường vịm có 1.Vịm mới; 2.Vịm cũ; 3.Nhịp nhẹ; 4.Gia cường mố; 5.Vành vòm 2.4.2 Gia cố mố, trụ cầu: Vấn đề gia cố trụ móng chúng thường phải đặt xử lý khuyết tật phát sinh trình sử dụng kết cấu không đảm bảo khả chịu lực tác dụng trọng tải mới, lớn tải trọng thiết kế ban đầu đưa thêm vào đường sắt - 79 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh thứ hai hay mở rộng khổ cầu đường Các trụ cũ đá xây thường gia cố cách bọc thêm lớp “áo” bê tông cốt thép, với kích thước đủ để truyền lên chúng phần đáng kể tải trọng Trên hình 2.53 đưa ví dụ hình thức gia cố trụ nêu Hình 2.53 - Gia cố trụ bọc bê tông cốt thép 1.Liên kết lớp bê tông trụ cũ; 2.Thân trụ cũ; 3.Lớp bọc bê tông cốt thép Khi tính tốn gia cố trụ, giả thiết phần hoạt tải truyền qua gối cầu, lực gió, lực hãm truyền lên lớp bê tông bọc quanh thân trụ Lớp bê tông cốt thép thân trụ cũ liên kết với neo thép ngang Lưới thép lớp áo bê tông cốt thép thường có lớp, dùng đường kính 14mm (thanh đứng) 10mm (thanh ngang) Các trụ cũ thường có dạng thân đặc, khả chịu lực móng gia tăng cách thay phần thân đặc (phía mực nước cao) kết cấu nhẹ hơn, ví dụ kết cấu khung cột Việc gia cố móng trụ thiên nhiên theo điều kiện ổn định thực cách mở rộng móng (hình 2.54) Dùng hệ thống thùng chụp vịng vây ngăn nước, sau hút nước xử lý mở rộng móng sau tạo liên kết bề mặt phần bê tông cũ Phần bê tơng gia cố móng thường đổ cách đáy móng 1m, phía đúc sẵn lớp bê tơng bọc quanh móng, tạo nên cơng xon cách lớp bê tông đáy khoảng đến 1,5m Để gia tăng hiệu gia cố, người ta dùng hệ thống thủy lực kích đạp hai lớp bê tơng, sau đổ bê tơng nhét đầy khoảng trống Đối với móng cọc, để làm tăng khả chịu lực phải đóng thêm cọc khoan nhồi bổ sung vào móng cũ Tốt dùng biện pháp khoan nhồi chúng khơng gây ổn định trụ móng cũ Đối với mố cầu, xuất chuyển dịch đắp sau mố phải gia cường Để giảm áp lực ngang sau mố phải thay đất đắp sau mố loại hạt thô (cuội sỏi đá hộc) (hình 2.55) Trong cầu nhịp với chiều dài nhịp - 80 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Hình 2.54 - Gia cố móng cách mở rộng 1.Conson bê tơng; 2.Neo; 3.Kích; Bê tơng chèn; Vách; 6.Bản bê tơng Hình 2.55 - Tăng cường ổn định mố 1.Cầu dẫn sau mố; 2.Đá hộc cuội sỏi; 3.Mố; 4.Kết cấu nhịp Trong trường hợp cầu khơng lớn, dùng chống ngang hai mố để tăng cường ổn định (hình 2.56a) Trong trường hợp cần gia cố phía trước mố vùi, dùng biện pháp mở rộng móng phía trước (hình 2.56b) tạo chống phụ (hình 2.56c) Ngồi ra, điều kiện đặc biệt gia tăng khả chịu lực phương pháp phun hóa chất điện thấm, xi măng bitum hóa Hình 2.56 - Gia cố mố chống (a), mở rộng phía trước (b) chống phía trước (c) 1.Thanh chống mố; Phần mở rộng; 3.Thanh chống; Bệ tỳ - 81 - Khai thác, kiểm định cầu_ĐH Khánh Công việc gia cố móng mơ trụ phức tạp Tùy theo điều kiện địa chất, thủy văn, kết cấu mố trụ cũ khả thi công thực tiễn đơn vị thi công để lựa chọn giải pháp kinh tế đảm bảo chất lượng cao * Tài liệu tham khảo: [1] Giáo trình khai thác, kiểm định, gia cố, sửa chữa cầu cống – GS.TS Nguyễn Viết Trung – Trường Đại học Giao thông vận tải Hà Nội, 2008 [2] Chẩn đốn cơng trình cầu, PGS.TS Nguyễn Viết Trung - Nhà xuất xây dựng, 2003 [3] Kiểm định cầu - tác giả Chu Viết Bình, Nguyễn Ngọc Long, Nguyễn Mạnh, Nguyễn Văn Nhậm, Nhà xuất Xây dựng 2009 * Thảo luận: Thảo luận trực tiếp lớp nội dung liên quan đến học * Câu hỏi ôn tập: - Câu 1: Tại phải kiểm định cầu, nội dung cần thực trình kiểm định cầu? - Câu 2: Các số liệu khảo sát, liệu thu thập phục vụ công tác kiểm định cầu thép, cầu bê tơng cốt thép, mố trụ cầu? - Câu 3: Trình bày tóm tắt nguyên tắc kiểm tra khả chịu tải cơng trình cầu theo lý thuyết - Câu 4: Trình bày nội dung thử tải tĩnh phương pháp thử tải tính, nguyên tắc đặt vị trí thiết bị đó? - Câu 5: Nêu nguyên tắc hoạt động loại thiết bị đo thử tải tĩnh? - Câu 6: Nêu nguyên tắc hoạt động thiết bị đo ứng suất thử tải tĩnh? - Câu 7: Các kết thử tải tĩnh cách xử lý kết quả? - Câu 8: Mục đích thử tải động, hình thức thử tải động thiết bị đo ghi công tác thử tải động? - Câu 9: Các kết thử tải động cách xử lý kết quả? - Câu 10: Trình bày tóm tắt kết cấu cần gia cố cầu thép? - Câu 11: Trình bày tóm tắt nội dung cần gia cố cầu bê tông cốt thép mố trụ cầu bê tông cốt thép? END - - 82 -