1. 6 Điều tra các liên kết trong kết cấu thép và bêtông cốt thép
1.8. điều tra mố trụ và móng
Khi điều tra mố trụ cần l−u ý phát hiện các dạng h− hỏng điẻn hình gồm: - Các vết nứt.
- Sút vỡ khối xây đá.
- Chuyển vị và biến dạng của bản thân mố trụ nh− lún, nghiêng lệch, tr−ợt. - Hiện t−ợng tr−ợt sâu của cả mố trụ cùng với nền.
- Vết nứt bề mặt. - Vết nứt sâu. - Vết nứt xuyên a) b) c) Hình 1.14. Các dạng vết nứt ở mố trụ 1.8.1 điều tra vết nứt.
Căn cứ dạng bề ngoài của vết nứt có thể xác định nguyên nhân xuất hiện và phát triển của nó.
Nguyên nhân các vết nứt nhỏ ngẫu nhiên phân bố trên bề mặt bê tông th−ờng là ứng suất nhiệt độ, xuất hiện khi thay đổi đột ngột nhiệt độ khí quyển, hoặc do đặc điểm của quá trình hoá học diễn ra khi bê tông đang hoá cứng. Các vết nứt thẳng đứng, rộng ở phía d−ới và hẹp dần ở phía trên th−ờng là dấu hiệu của tình trạng mố hoặc trụ bị lún không dều hoặc tình trạng chịu lực của đất nền không đủ.
Nếu gối cầu bị không đảm bảo đ−ợc cho kết cấu nhịp chuyển vị theo sự tính toán thì xuất hiện sự đẩy ngang lún có thể gây ra các vết nứt thẳng đứng phân tán phần t−ờng tr−ớc mố với phần t−ờng cách, vết nứt này to ở phía trên và hẹp dần ở phía d−ới bắt đầu từ mép trên của mố. Nếu áp lực đất sau mố tăng lên do đất bị no n−ớc hoặc hoạt tải tăng có thể gây ra các vết nứt thẳng đứng nh− trên và các vết nứt nằm ngang ở t−ờng tr−ớc hay t−ờng cánh mố.
Các khối xây đá của mố trụ cũ có thể bị nứt vỡ ở vùng đặt đá kê gối. Khi điều tra nên dung búa gõ nhẹ để kiểm tra các chỗ mạch vữa xây bị hở và h− hỏng.
Trên các con sông có n−ớc chảy mạnh th−ờng có hiện t−ợng mài mòn và làm hỏng mạch vữa xây đá, ăn mòn mố trụ bị ngập n−ớc,có thể tạo ra các hốc lõm nguy hiểm làm giảm yếu mặt cắt thân mố trụ.
Trên đinh t−ờng đầu của mố nếu chất l−ợng bê tông hay khối xây đá kém và trên đó lại đặt mối nối ray thì có thể xuất hiện các vết nứt thẳng đứng đi từ đinh t−ờng đầu mố xuống.−
Trong mố trụ bằng bê tông đôi khi có thể thấy vết nằm ngang do lỗi thi công khiến cho các khe nối giữa các đợt đổ bê tông không đ−ợc liên kết tốt. Các mố trụ khối lớn cũng có thể thấy các vết nứt thẳng phân bố ngẫu nhiên do nhiệt toả ra không đều trong quá trình bê tông hoá cứng.
Đối với các thân trụ mố kiểu cột tròn hay lăng trụ cần điều tra các vết nứt thẳng đứng cũng nh− tình trạng rỉ cốt thép nặng làm vỡ bung lớp bê tông bảo hộ ở đoạn có độ ẩm −ớt thay đổi do mức n−ớc lên xuống.
Đối với các xà mũ bê tông cốt thép của mố trụ trên tìm các vết nứt thẳng đứng và vết nứt xiên do các yếu tố lựch gây ra ( do lún mố trụ không đều, do bố trí các cọc, cột không đúng vị trí cần thiết, do h− hỏng gối cầu v.v...). Cũng cần điều tra kỹ ở chỗ nối cột thân vào xà mũ là nơi có thể bị nứt vòng quanh.
1.8.2 điều tra về chuyển vị.
Các nguyên nhân gây chuyển vị quá mức ở mố trụ có thể là :
- Xói quá sâu ở móng mố trụ.
- Khả năng chịu lực của đất nền không đủ.
- áp lực ngang của đất tăng lên.
- Hiện t−ợng tr−ợt sâu.
Khi điều tra cần nhận xét sự xê dịch của các gối di động, sự mở rộng hay co hẹp lại của khe hở giữa đầu kết cấu nhịp với mố để phát hiện các chuyển vị quá mức. Nếu phát hiện đ−ợc và nghi ngờ cần phải tiến hành đo đạc chi tiết bằng máy cao đạc và máy kinh vĩ.
Cần nhận xét hiện trạng nối tiếp cầu với đ−ờng. Nếu mái dốc nón mố quá dốc thì dễ xảy ra sụt lở, lún tà vẹt, lún ray, biến dạng và ứng suất trong ray tăng tăng lên có thể đến mức nguy hiểm.
1.9. điều tra ảnh h−ởng của môi tr−ờng ăn mòn đối với công trình cầu. trình cầu.
Công tác điều tra này chủ yếu nhằm đánh giá ảnh h−ởng của môi tr−ờng n−ớc và khí quyển đến sự ăn mòn thép, cốt thép, bê tông khối xây đá, vữa xây.
Khi điều tra về các cầu ở vùng ven biển, vùng công nghiệp tập trung mang các yếu tố ăn mòn cần áp dụng các qui định tiêu chuẩn Việt Nam TCVN3994-85 về phân loại môi tr−ờng xâm thực.
1.9.1 -ảnh h−ởng môi tr−ờng đến hiện t−ợng rỉ thép và cốt thép.
Để đánh giá ảnh h−ởng môi tr−ờng cần điều tra các số liệu sau: - Nồng độ các chất mòn có trong n−ớc :
Mg2+(đơn vị đo mg/1) NH42+(đơn vị đo mg/1) SO42- (đơn vị đo mg/1) CO2 (đơn vị đo mg/1)
+ Tổng hàm l−ợng các muối khi có bề mặt hay hơi(g/l). + Độ pH của n−ớc.
+ Độ cứng của n−ớc.
- Nồng độ các chất ăn mòn trong khi quyển, (chia làm 3 nhóm khí, theo TCVN3994- 85).
- Nồng độ các chất ăn mòn có trong đất (sunfát SO42-) tính bằng mg trong 1 kg đất. - Độ ẩm bình quân hàng năm ở khu vực cầu, số tháng có độ ẩm lớn hơn 70%. - H−ớng gió chủ yếu trong năm.
- Nhiệt độ bình quân hàng tháng, hàng năm.
- Tốc độ rỉ thép bình quân hàng năm đối với mẫu thép của cầu cũng nh− của các công trình xây dựng khác trong cùng khu vực có cầu.
- Nhận xét chung về tình trạng rỉ thép và cốt thép của cầu cũng nh− của các công trình xây dựng khác trong cùng khu vực có cầu.
Cần đặc biệt điều tra đối với công trình có cọc thép đóng trong vùng có mức n−ớc lên xuống và gần biển.
1.9.2. tình trạng các bô nát hoá bê tông và ăn mòn đối với bê tông.
1.9.2.1. Hiện t−ợng các bô nát hoá.
Cần phải điều tra, mô tả vị trí và mức độ các bô nát hoá bê tông của kết cấu nhịp và của mố trụ.
Dùng phênoltalêin làm chất chỉ thị mầu để bôi lên bề mặt bê tông cần điều tra. Nếu độ pH > 8,3 thì bề mặt vết bôi dung dịch sẽ có màu đỏ, chứng tỏ bê tông còn khả năng bảo vệ cốt thép chống rỉ.
Có thể dùng máy khoan, hoặc máy mài tròn cầm tay để tạo ra một lỗ sâu hay vết rách sâu 1-3cm trên bề mặt bê tông, sau đó nhỏ dung dịch phênoltalêin vào vết đó rồi nhận xét màu sắc suy ra mức độ các bô nát hoá theo chiều sâu từ bề mặt bê tông vào phía trong. Cần phân biệt rõ 1 vùng có mầu sắc khác nhau. Vùng đn bị các bô nát hoá và vùng còn nguyên. Đ−ờng mép ranh giới này không đều đặn mà nhấp nhô răng c−a, vị trí đỉnh răng c−a gần cốt thép chính là nơi có nguy cơ xuất hiện rỉ cốt thép.
Khi điều tra cần nhận xét tình trạng bề mặt của bê tông. Chất l−ợng bề mặt xấu, gồ ghề là một trong các nguyên nhân chính làm tăng quá trình các bô nát hoá (các cầu cũ th−ờng thi công bằng ván khuôn gỗ không đ−ợc bào nhẵn, không bôi trơn, phép ván khuôn không phảng đều ).
1.9.2.2. Hiện t−ợng kiềm hoá bê tông.
Biểu hiện của hiện t−ợng này là các nhũ vôi trắng xuất hiện trên bề mặt bê tông. Nơi th−ờng gặp nhũ vôi này là đáy bản máng ba lát đn bị n−ớc thấm qua bê tông bản.
Nguyên nhân là do axit silic (SiO2) có trong không khí khi gặp m−a đọng trong máng ba lát sẽ tác dụng hoá học với xi măng có chứa các chất kiềm.
Sản phẩm của phản ứng này đ−ợc n−ớc m−a thấm qua bản bê tông cốt thép đ−a ra theo bề mặt đáy bản tạo ra các nhũ vôi khi đó chứng tỏ bê tông bản đn bị rỗng xốp, có thể giảm c−ờng độ.
1.9.2.3. Dự báo.
Việc điều tra mức độ các bô nát hoá bê tông và kiểm hoá bê tông nhằm đ−a ra những nhận xét sau:
- Nhận xét chung về tình trạng ăn mòn bê tông và ảnh h−ởng của nó đến mức độ ăn mòn cốt thép trong bê tông (nhận xét định hình).
- Nhận xét chung về mức độ giảm c−ờng độ bê tông trong lòng kết cấu đn bị rỗng xói nếu phát hiện thấy nhũ vôi ở bề mặt ngoài.
- Tính toán định l−ợng về số năm mà quá trình các bô nát hoá diễn ra sâu đến sát cốt thép và đoán thời điểm bắt đầu rỉ cốt thép. Từ đó kết hợp với các biện pháp khác về đánh giá tốc độ rỉ cốt thép và mức giảm diện tích chịu lực cốt thép.
1.10. điều tra hậu quả của động đất, cháy, nổ, lở núi.
Khi điều tra về lịch sử khai thác cầu, cần đặc biệt l−u ý điều tra về các tai nạn nói trên; thời gian xảy ra, nguyên nhân, diễn biến, hậu quả h− hỏng, các công tác khắc phục đn làm.
Trên cơ sở đó để kết hợp phân tích các nguyên nhân h− hỏng của những phần quan sát đ−ợc và ngoại suy về các h− hỏng có thể có của những phần ẩn dấu trong đất, trong n−ớc do hậu quả của các tai nạn nói trên và định h−ớng đo đạc tiếp hoặc kiến nghị về điều kiện khai thác tiếp cầu. Đối với các cầu ở gần đ−ờng ống dẫn xăng dầu cần l−u ý điều tra về tai nạn cháy nổ.
Đối với các cầu qua dòng chảy th−ờng xuyên cần chú ý điều tra tình hình dân c− quanh vùng dùng mìn đánh cá ở gần cầu có thể gây nguy hiểm cho phần d−ới n−ớc và d−ới đất của mố trụ cầu. Đối với cầu nằm trong vùng đn từng xảy ra động đất cần điều tra về hậu quả động đất đối với cầu và các công trình gần đó. Nếu cầu thuộc loại lớn cần kết hợp tham khảo các cơ quan chuyên môn sâu nh− Viện khoa học trái đất v.v...
Khi điều tra thấy có nghi ngờ cần thu thập thêm các số liệu đặc biệt phục vụ việc kiểm toán d−ới tác dụng của động đất, sụt lở núi lớn theo các yêu cầu đặc biệt của cấp có thẩm quyền.
1.11. sơ bộ phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cầu.
Sau khi điều tra thị sát cũng nh− sau khi điều tra chi tiết cần thiết phải phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật của cầu để định h−ớng cho công tác sửa chữa gia cố nếu cần thiết.
Đề nghị cấp hạng nh− sau:
Cấp 0: Công trình không cần sửa chữa và chỉ có các h− hỏng nhỏ, cá biệt.
Cấp I: Công trình có h− hỏng nh−ng có thể khắc phục hoặc ngăn ngừa phát triển bằng việc bảo d−ỡng th−ờng xuyên hoặc bằng việc sửa chữa đơn giản (sơn, sửa, lớp phòng n−ớc, sửa mặt cầu).
Cấp II: Công trình có những h− hỏng ở mức độ phải tiến hành công tác sửa chữa vừa và sửa chữa lớn.
Cấp III: Công trình có các h− hỏng không thể khai thác bình th−ờng đ−ợc nữa, yêu cầu phải sửa ngay lập tức.
Việc phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cần đ−ợc đề nghị t−ơng ứng với các h− hỏng theo bảng 1-2 sau.
1.12. yêu cầu về hồ sơ điều tra các h− hỏng cầu khuyết tật.
Mọi kết quả điều tra h− hỏng và khuyết tật đ−ợc thể hiện bằng các hình vẽ sơ hoạ về vị trí, hình dạng, độ lớn các h− hỏng khuyết tật, bằng các ảnh chụp và bản thuyết minh mô tả của từng h− hỏng, bằng cách xếp loại h− hỏng theo thứ hạng đn qui định.
Đối với từng kết cấu nhịp, từng mố trụ, các kết quả điều tra đ−ợc tập hợp riêng. Sau khi ghép lại thành bộ phận hồ sơ có phần quan nhận xét và các đề nghị chung với toàn cầu.
Biểu mẫu điều tra đ−ợc ghi ở phụ lục của các Qui trình khai thác, kiểm định cầu.
Bảng 1.2 Cấp hạng kỹ thuật Các h− hỏng đặc tr−ng 0 I II Kết cấu nhịp thép:
- Lớp sơn các cấu kiện dàn chủ bị hỏng ở vài chỗ riêng lẻ, cấu kiện hệ liên kết bị cong cục bộ.
- Rỉ ít ở các cấu kiện dàn chủ, phần xe chạy bản nút, cấu kiện liên kết, một số đinh tán bị lỏng yếu một cách các biệt, một số cấu kiện riêng lẻ bị biến dạng - Rỉ nặng phần xe chạy, bản nút cấu kiện liên kết. Rỉ ít ở cấu kiện chính của dàn, cả nhóm đinh nối các cấu kiện chính bị lỏng yếu. Một vài liên kết cá biệt bị đứt.
III - Rỉ nặng ở các cấu kiện dàn chủ, phần xe chạy, bản nút và cấu kiện hệ liên kết, gây ra giảm yếu mặt cắt thép chịu lực quá 10%, lỏng đinh tán, có vết nứt mới ở cấu kiện dàn chủ, biến dạng và đứt thanh chéo dàn do h− hỏng cơ học vì tàu xe đâm va.
0 I
II
III
Kết cấu nhịp bê tông cốt thép:
- Các vết nứt cá biệt trên bề mặt vê tông có độ rộng ≤ 0,2 mm, vỡ lớp bảo hộ ở vài chỗ nh−ng không lộ cốt thép.
- Nhiều vết nứt trong bê tông có độ mở rộng ≤ 0,2 mm, vỡ lớp bê tông bảo hộ, lõi cốt thép ở một số chỗ riêng lẻ, có hiện t−ợng khử kiềm bê tông và xuất hiện vết nhũ vôi ở một số chỗ riêng lẻ trên bề mặt bê tông.
- Các vết nứt riêng lẻ có độ rộng > 0,3 mm, trong đó có các vết nứt xuyên, vết nứt nghiêng ở s−ờn dầm, h− hỏng nặng bê tông bản do sự khử kiềm. H− hỏng nặng lớp bê tông bảo hộ và rỉ cốt thép. Vết nứt trong kết cấu dự ứng lực quá 0,1 -0,15 mm. H− hỏng liên kết ngang giữa các dầm chủ.
- Nhiều vết nứt lớn quá 0,3 mm. Rỉ nặng cốt thép đến mức làm giảm yếu cốt thép hơn 10%. H− hỏng nặng bê tông trên phần lớp bản.
0
I
II
III
Mố trụ cầu đá, cầu bê tông:
- H− hỏng vữa xây trong vài mạch xây các biệt. Vỡ sứt bề mặt khối xây tại vài chỗ cá biệt sâu đến 3 cm trong vài mố trụ khối nặng. Độ rộng các vết nứt các biệt lên đến 0,5 mm trong mố trụ khối.
- H− hỏng vữa xây ở phần lớn các mạch xâu của mố trụ. Sứt vỡ khối xâu bề mặt sâu đến 3cm có chỗ các biệt sâu đến 10cm. Nhiều vết nứt rộng đến 0,5 mm, cá biệt rộng đến 2mm trong mố trụ khối nặng hoặc đạt đến các trị số t−ơng ứng 0,2 mm và 0,5 mm trong kết cấu bê tông cốt thép của mố trụ.
- H− hỏng vữa xây trong các mạch xây, cá biệt có chỗ đá xây đn bị tr−ợt. Sứt vỡ sâu đến 10 cm trong khối xây, các biệt xâu hơn 10 cm. H− hỏng phần lớn lớp bảo vệ của kết cấu bê tông cốt thép và cốt thép đẵ bị rỉ đến 10% mặt cắt. Nhiều vết nứt quá 2 mm, cá biệt nứt đến 5 mm trong khối xây, hoặc đạt đến các trị số 0,5 mm và 1mm trong kết cấu BTCT của mố trụ.
- H− hỏng vữa trong các mạch xây, cả hàng đá xây hoặc nhóm viên đá xây bị tr−ợt, khối xây có chỗ vỡ sâu quá 10cm. Kết cấu BTCT có cốt thép rỉ quá 10% và bị biến dạng cốt thép. Các vết nứt xuyên tách kết cấu thành các phần.
CHƯƠNG 2 Thử nghiệm cầu 2.1. CáC VấN Đề CHUNG
2.2.1. MụC ĐíCH THử TảI CầU Và CáC TRƯờNG HợP CầU THử TảI
Mục đích chính của việc thử tải cầu là làm rõ các đặc điểm làm việc thực tế của toàn công trình cầu nói chung cũng nh− các bộ phận riêng lẻ của cầu.
Trong khi thiết kế cầu th−ờng phải dùng những sơ đồ tính toán đơn giản hóa và những tính chất vật liệu đại diện. Vì vậy tất nhiên sự làm việc thực tế của các kết cấu cầu sẽ khác với các giả thiết tính toán.
Kết quả công tác thử tải cầu còn đ−ợc dùng để nghiên cứu nhằm hoàn thiện ph−ơng pháp tính và ph−ơng pháp đánh giá năng lực chiụ tải của cầu.
Mặt khác trong quá trình khai thác cầu thì điều kiện làm việc cảu cầu cũng có những thay đổi, tính chất các vật liệu làm cầu cũng thay đổi theo thời gian. Việc thử tải cầu sẽ