1. 6 Điều tra cỏc liờn kết trong kết cấu thộp và bờtụng cốt thộp
1.7. Điều tra gối cầu
1.7.1 NGUYấN TẮC CHUNG a 2 y2 Trục dọc cầu y1 a) Trục của khối b) Trục thớt duới của gối y4 cân bằng 4 x3 b Tim tr ụ x1 1 3
Hỡnh 1.13. Đo đạc hiện trạng gối cầu
Cỏc loại gối đƣợc đề cập ở đõy bao gồm gối thộp, gối cao su-thộp
Khi điều tra cần phải xem cú cỏc dạngiữa hƣ hỏng điển hỡnh sau đõy hay khụng: - Cỏc bề mặt tựa khụng chặt khớt
- Sai vị trớ của cỏc bộ phận chi tiết trong gối cầu(nghiờng lệch cỏc con lăn, con quay bị lệch khỏi vị trớ thiết kế)
- Rỉ mũn cỏc con lăn và bề mặt tiếp xỳc với chỳng của cỏc thớt gối của con quay. - Cỏc vết nứt trong cỏc bộ phận gối cầu
- Cỏc liờn kết giữa cỏc bộ phận của gối bị yếu hoặc hƣ hỏng. - Hộp sắt che bảo vệ gối bị hƣ hỏng.
1.7.2 CÁC CHỈ DẪN CƠ BẢN
Cụng tỏc điều tra gối cầu bắt đầu bằng việc kiểm tra vị trớ cỏc thớt gối trờn mặt bằng, cần phải đo khoảng cỏch từ tim dọc cầu và tim ngang của mố cọc trụ đến cỏc điểm đặc trƣng của thớt gối (cỏc gúc, cỏc điểm giao giữa cỏc trục của thớt gối...)
Vị trớ con quay cũng đƣợc kiểm tra bằng cỏch tƣơng tự. Cao độ cỏc bề mặt thớt gối đƣợc kiểm tra bằng mỏy đo đạc.
33 Căn cứ vào nhận xột vị trớ tƣơng đối giữa cỏc bộ phận của gối cú thể phỏt hiện độ xờ dịch của cỏc tõm của chỳng, sự nghiờng lệch và cỏc đặc điểm khỏc nữa. Trong bản bỏo cỏo điều tra cần ghi rừ cỏc điều kiện đo: nhiệt độ khụng khớ...
Nờn đo kiểm tra cỏc gối cầu vào lỳc thời gian mỏt vỡ lỳc đú cỏc bộ phận kết cấu nhịp cú nhiệt độ gần giống nhau.
Sơ đồ xỏc định độ xờ dịch của con quay so với thớt gối dƣới theo hƣớng dọc cầu đƣợc vẽ trờn hỡnh 1- 13 chuyển vị n ở nhiệt độ t là: n (t to)*l* Trong đú:
: Hệ số nở dài, bằng 0.0000118 đối với thộp, bằng 0.00001 đối với bờ tụng l: Nhịp tớnh toỏn nhiệt độ của kết cấu nhịp.
to: Nhiệt độ ứng với lỳc trục con quay và trục thớt gối cần phải trựng nhau:
. b . 2 t to tb K
ttb: Nhiệt độ trung bỡnh đại số giữa nhiệt độ cao nhất và thấp nhất trong năm.
K Chuyển vị dọc do hoạt tải (đối với kết cấu nhịp thộp lấy
. l . 2 K K ).
Dấu của số hạng thứ hai trong cụng thức trờn đƣợc lấy tuỳ theo hƣớng chuyển vị của con quay do hoạt tải (dấu + khi chuyển vị về phớa đầu nhịp - khi chuyển nhịp về phớa giữa nhịp).
Khi tớnh toỏn ttb thỡ nhiệt đội hàng năm đƣợc xột với dấu của nú. Mức độ lệch bỡnh thƣờng của tõm cỏc con quay so với trục thớt gối dƣới lấy bằng n/2.
Hiệu số giữa cỏc chuyển vị đo đƣợc thực tế và chuyển vị tớnh toỏn của trục con quay đối với trục thớt gối lấy bằng chuyển vị phụ, cú thể xảy ra do hậu quả của sai sút thi cụng đặt gối do chuyển vị của mố trụ trong quỏ trỡnh khai thỏc cầu.
Đối với cỏc kết cấu nhịp dàn nằm dọc theo hướng Bắc Nam nhƣ trờn tuyến đƣờng sắt Hà Nội - TP Hồ Chớ Minh cần lƣu ý là chuyển vị của gối cầu và cỏc hƣ hỏng của gối cầu đều chịu ảnh hƣởng của hiện tƣợng nung núng khụng đều cỏc dàn chủ do bức xạ mặt trời. Do đú toàn kết cấu nhịp dàn bị uốn cong trong mặt phẳng nằm ngang. Hậu quả là cỏc gối cầu cản trở sự chuyển quay của kết cấu nhịp dàn trong mặt bằng làm xuất hiện cỏc hiện tƣợng xụ lệch, cong vờnh, cỏc vết nứt trong khối xõy trụ mố và cỏc hƣ hỏng khỏc nữa.
34
Để tỡm ra nguyờn nhõn thực tế của cỏc hư hỏng gối cầu phải phõn tớch tài liệu điều tra. Đụi khi phải
theo dừi quan sỏt lõu dài và định kỳ đo lại vị trớ cỏc gối cầu, cỏc mố trụ và kết cấu nhịp, so sỏnh với cỏc số liệu của cỏc lần đo với nhau.
Khi phỏt hiện thấy con lăn bị xụ lệch phải đề nghị kớch nõng kết cấu nhịp lờn một đầu để rà lại cho
phẳng.
Cần phỏt hiện xem cú tỡnh trạng gối bị cập kờnh và gối khụng chặt khớt lờn bệ kờ gối hay khụng. Hƣ
hỏng loại này sẽ làm tăng tỏc động xung kớch lờn kết cấu khi tàu chạy qua cầu, bệ kờ gối cú thể bị nứt, thớt gối và khối xõy thờm mố trụ cũng cú thể bị nứt.
Khi phỏt hiện hƣ hỏng loại này cần kiến nghị sửa chữa bằng cỏch chờm chốn cỏc bản đệm chỡ hoặc bơm ộp vữa xi măng vào khe hở v.v...
Đối với cỏc gối cao su- thộp cần đo kiểm tra chiều cao và diện tớch tựa so với đồ ỏn. Phải kiểm tra
vết nứt trong phần cao su và sự bong dỏn của bản thộp khỏi cao su cũng nhƣ kiểm tra sự trƣợt của cả gối so với bệ kờ gối.
Cũng cần phỏt hiện tỡnh trạng lỳn khụng đều giữa cỏc gối cao su - thộp trờn cựng một đầu kết cấu nhịp. Khi đú kết cấu nhịp phải chịu xoắn phụ.
1.8. ĐIỀU TRA MỐ TRỤ VÀ MểNG.
Khi điều tra mố trụ cần lƣu ý phỏt hiện cỏc dạng hƣ hỏng điển hỡnh gồm: - Cỏc vết nứt.
- Sỳt vỡ khối xõy đỏ.
- Chuyển vị và biến dạng của bản thõn mố trụ nhƣ lỳn, nghiờng lệch, trƣợt. - Hiện tƣợng trƣợt sõu của cả mố trụ cựng với nền.
Cần phõn biệt cỏc dạng vết nứt nhƣ sau: - Vết nứt bề mặt. - Vết nứt sõu. - Vết nứt xuyờn b) c) a) Hỡnh 1.14. Cỏc dạng vết nứt ở mố trụ
35
1.8.1 ĐIỀU TRA VẾT NỨT.
Căn cứ dạng bề ngoài của vết nứt cú thể xỏc định nguyờn nhõn xuất hiện và phỏt triển của nú.
Nguyờn nhõn cỏc vết nứt nhỏ ngẫu nhiờn phõn bố trờn bề mặt bờ tụng thƣờng là ứng suất nhiệt độ, xuất hiện khi thay đổi đột ngột nhiệt độ khớ quyển, hoặc do đặc điểm của quỏ trỡnh hoỏ học diễn ra khi bờ tụng đang hoỏ cứng. Cỏc vết nứt thẳng đứng, rộng ở phớa dƣới và hẹp dần ở phớa trờn thƣờng là dấu hiệu của tỡnh trạng mố hoặc trụ bị lỳn khụng dều hoặc tỡnh trạng chịu lực của đất nền khụng đủ.
Nếu gối cầu bị khụng đảm bảo đƣợc cho kết cấu nhịp chuyển vị theo sự tớnh toỏn thỡ xuất hiện sự đẩy ngang lỳn cú thể gõy ra cỏc vết nứt thẳng đứng phõn tỏn phần tƣờng trƣớc mố với phần tƣờng cỏch, vết nứt này to ở phớa trờn và hẹp dần ở phớa dƣới bắt đầu từ mộp trờn của mố. Nếu ỏp lực đất sau mố tăng lờn do đất bị no nƣớc hoặc hoạt tải tăng cú thể gõy ra cỏc vết nứt thẳng đứng nhƣ trờn và cỏc vết nứt nằm ngang ở tƣờng trƣớc hay tƣờng cỏnh mố.
Cỏc khối xõy đỏ của mố trụ cũ cú thể bị nứt vỡ ở vựng đặt đỏ kờ gối. Khi điều tra nờn dung bỳa gừ nhẹ để kiểm tra cỏc chỗ mạch vữa xõy bị hở và hƣ hỏng.
Trờn cỏc con sụng cú nƣớc chảy mạnh thƣờng cú hiện tƣợng mài mũn và làm hỏng mạch vữa xõy đỏ, ăn mũn mố trụ bị ngập nƣớc,cú thể tạo ra cỏc hốc lừm nguy hiểm làm giảm yếu mặt cắt thõn mố trụ. Trờn đinh tƣờng đầu của mố nếu chất lƣợng bờ tụng hay khối xõy đỏ kộm và trờn đú lại đặt mối nối ray thỡ cú thể xuất hiện cỏc vết nứt thẳng đứng đi từ đinh tƣờng đầu mố xuống.ƣ
Trong mố trụ bằng bờ tụng đụi khi cú thể thấy vết nằm ngang do lỗi thi cụng khiến cho cỏc khe nối giữa cỏc đợt đổ bờ tụng khụng đƣợc liờn kết tốt. Cỏc mố trụ khối lớn cũng cú thể thấy cỏc vết nứt thẳng phõn bố ngẫu nhiờn do nhiệt toả ra khụng đều trong quỏ trỡnh bờ tụng hoỏ cứng.
Đối với cỏc thõn trụ mố kiểu cột trũn hay lăng trụ cần điều tra cỏc vết nứt thẳng đứng cũng nhƣ tỡnh trạng rỉ cốt thộp nặng làm vỡ bung lớp bờ tụng bảo hộ ở đoạn cú độ ẩm ƣớt thay đổi do mức nƣớc lờn xuống.
Đối với cỏc xà mũ bờ tụng cốt thộp của mố trụ trờn tỡm cỏc vết nứt thẳng đứng và vết nứt xiờn do cỏc yếu tố lựch gõy ra (do lỳn mố trụ khụng đều, do bố trớ cỏc cọc, cột khụng đỳng vị trớ cần thiết, do hƣ hỏng gối cầu v.v...). Cũng cần điều tra kỹ ở chỗ nối cột thõn vào xà mũ là nơi cú thể bị nứt vũng quanh.
1.8.2 ĐIỀU TRA VỀ CHUYỂN VỊ.
Cỏc nguyờn nhõn gõy chuyển vị quỏ mức ở mố trụ cú thể là:
- Xúi quỏ sõu ở múng mố trụ.
- Khả năng chịu lực của đất nền khụng đủ. - Áp lực ngang của đất tăng lờn.
36 Khi điều tra cần nhận xột sự xờ dịch của cỏc gối di động, sự mở rộng hay co hẹp lại của khe hở giữa đầu kết cấu nhịp với mố để phỏt hiện cỏc chuyển vị quỏ mức. Nếu phỏt hiện đƣợc và nghi ngờ cần phải tiến hành đo đạc chi tiết bằng mỏy cao đạc và mỏy kinh vĩ.
Cần nhận xột hiện trạng nối tiếp cầu với đƣờng. Nếu mỏi dốc nún mố quỏ dốc thỡ dễ xảy ra sụt lở, lỳn tà vẹt, lỳn ray, biến dạng và ứng suất trong ray tăng tăng lờn cú thể đến mức nguy hiểm.
1.9. ĐIỀU TRA ẢNH HƢỞNG CỦA MễI TRƢỜNG ĂN MếN ĐỐI VỚI CễNG TRèNH CẦU.
Cụng tỏc điều tra này chủ yếu nhằm đỏnh giỏ ảnh hƣởng của mụi trƣờng nƣớc và khớ quyển đến sự ăn mũn thộp, cốt thộp, bờ tụng khối xõy đỏ, vữa xõy.
Khi điều tra về cỏc cầu ở vựng ven biển, vựng cụng nghiệp tập trung mang cỏc yếu tố ăn mũn cần ỏp dụng Tiờu chuẩn Việt Nam TCVN 3994-85 về phõn loại mụi trƣờng xõm thực.
1.9.1 -ẢNH HƢỞNG MễI TRƢỜNG ĐẾN HIỆN TƢỢNG RỈ THẫP VÀ CỐT THẫP.
Để đỏnh giỏ ảnh hƣởng mụi trƣờng cần điều tra cỏc số liệu sau: - Nồng độ cỏc chất mũn cú trong nƣớc:
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 lƣợng cỏc muối khi cú bề mặt hay hơi(g/l). + Độ pH của nƣớc.
+ Độ cứng của nƣớc.
- Nồng độ cỏc chất ăn mũn trong khi quyển, (chia làm 3 nhúm khớ, theo TCVN 3994- 85). - Nồng độ cỏc chất ăn mũn cú trong đất (sunfỏt SO42-) tớnh bằng mg trong 1 kg đất.
- Độ ẩm bỡnh quõn hàng năm ở khu vực cầu, số thỏng cú độ ẩm lớn hơn 70%. - Hƣớng giú chủ yếu trong năm.
- Nhiệt độ bỡnh quõn hàng thỏng, hàng năm.
- Tốc độ rỉ thộp bỡnh quõn hàng năm đối với mẫu thộp của cầu cũng nhƣ của cỏc cụng trỡnh xõy dựng khỏc trong cựng khu vực cú cầu.
- Nhận xột chung về tỡnh trạng rỉ thộp và cốt thộp của cầu cũng nhƣ của cỏc cụng trỡnh xõy dựng khỏc trong cựng khu vực cú cầu.
37 Cần đặc biệt điều tra đối với cụng trỡnh cú cọc thộp đúng trong vựng cú mức nƣớc lờn xuống và gần biển.
1.9.2. TèNH TRẠNG CÁC Bễ NÁT HOÁ Bấ TễNG VÀ ĂN MếN ĐỐI VỚI Bấ TễNG.
1.9.2.1. Hiện tƣợng cỏc-bụ-nỏt hoỏ.
Cần phải điều tra, mụ tả vị trớ và mức độ cỏc bụ nỏt hoỏ bờ tụng của kết cấu nhịp và của mố trụ. Dựng phờnoltalờin làm chất chỉ thị mầu để bụi lờn bề mặt bờ tụng cần điều tra. Nếu độ pH > 8,3 thỡ bề mặt vết bụi dung dịch sẽ cú màu đỏ, chứng tỏ bờ tụng cũn khả năng bảo vệ cốt thộp chống rỉ. Cú thể dựng mỏy khoan, hoặc mỏy mài trũn cầm tay để tạo ra một lỗ sõu hay vết rỏch sõu 1-3cm trờn bề mặt bờ tụng, sau đú nhỏ dung dịch phờnoltalờin vào vết đú rồi nhận xột màu sắc suy ra mức độ cỏc bụ nỏt hoỏ theo chiều sõu từ bề mặt bờ tụng vào phớa trong. Cần phõn biệt rừ 1 vựng cú mầu sắc khỏc nhau. Vựng đó bị cỏc bụ nỏt hoỏ và vựng cũn nguyờn. Đƣờng mộp ranh giới này khụng đều đặn mà nhấp nhụ răng cƣa, vị trớ đỉnh răng cƣa gần cốt thộp chớnh là nơi cú nguy cơ xuất hiện rỉ cốt thộp. Khi điều tra cần nhận xột tỡnh trạng bề mặt của bờ tụng. Chất lƣợng bề mặt xấu, gồ ghề là một trong cỏc nguyờn nhõn chớnh làm tăng quỏ trỡnh cỏc bụ nỏt hoỏ (cỏc cầu cũ thƣờng thi cụng bằng vỏn khuụn gỗ khụng đƣợc bào nhẵn, khụng bụi trơn, phộp vỏn khuụn khụng phảng đều).
1.9.2.2. Hiện tƣợng kiềm hoỏ bờ tụng.
Biểu hiện của hiện tƣợng này là cỏc nhũ vụi trắng xuất hiện trờn bề mặt bờ tụng. Nơi thƣờng gặp nhũ vụi này là đỏy bản mỏng ba lỏt đó bị nƣớc thấm qua bờ tụng bản.
Nguyờn nhõn là do axit silic (SiO2) cú trong khụng khớ khi gặp mƣa đọng trong mỏng ba lỏt sẽ tỏc dụng hoỏ học với xi măng cú chứa cỏc chất kiềm.
Sản phẩm của phản ứng này đƣợc nƣớc mƣa thấm qua bản bờ tụng cốt thộp đƣa ra theo bề mặt đỏy bản tạo ra cỏc nhũ vụi khi đú chứng tỏ bờ tụng bản đó bị rỗng xốp, cú thể giảm cƣờng độ.
1.9.2.3. Dự bỏo.
Việc điều tra mức độ cỏc bụ nỏt hoỏ bờ tụng và kiểm hoỏ bờ tụng nhằm đƣa ra những nhận xột sau: - Nhận xột chung về tỡnh trạng ăn mũn bờ tụng và ảnh hƣởng của nú đến mức độ ăn mũn cốt thộp trong bờ tụng (nhận xột định tớnh).
- Nhận xột chung về mức độ giảm cƣờng độ bờ tụng trong lũng kết cấu đó bị rỗng xúi nếu phỏt hiện thấy nhũ vụi ở bề mặt ngoài.
- Tớnh toỏn định lƣợng về số năm mà quỏ trỡnh cỏc bụ nỏt hoỏ diễn ra sõu đến sỏt cốt thộp và đoỏn thời điểm bắt đầu rỉ cốt thộp. Từ đú kết hợp với cỏc biện phỏp khỏc về đỏnh giỏ tốc độ rỉ cốt thộp và mức giảm diện tớch chịu lực cốt thộp.
38
1.10. ĐIỀU TRA HẬU QUẢ CỦA ĐỘNG ĐẤT, CHÁY, NỔ, LỞ NệI.
Khi điều tra về lịch sử khai thỏc cầu, cần đặc biệt lƣu ý điều tra về cỏc tai nạn núi trờn; thời gian xảy ra, nguyờn nhõn, diễn biến, hậu quả hƣ hỏng, cỏc cụng tỏc khắc phục đó làm.
Trờn cơ sở đú để kết hợp phõn tớch cỏc nguyờn nhõn hƣ hỏng của những phần quan sỏt đƣợc và ngoại suy về cỏc hƣ hỏng cú thể cú của những phần ẩn dấu trong đất, trong nƣớc do hậu quả của cỏc tai nạn núi trờn và định hƣớng đo đạc tiếp hoặc kiến nghị về điều kiện khai thỏc tiếp cầu. Đối với cỏc cầu ở gần đƣờng ống dẫn xăng dầu cần lƣu ý điều tra về tai nạn chỏy nổ.
Đối với cỏc cầu qua dũng chảy thƣờng xuyờn cần chỳ ý điều tra tỡnh hỡnh dõn cƣ quanh vựng dựng mỡn đỏnh cỏ ở gần cầu cú thể gõy nguy hiểm cho phần dƣới nƣớc và dƣới đất của mố trụ cầu. Đối với cầu nằm trong vựng đó từng xảy ra động đất cần điều tra về hậu quả động đất đối với cầu và cỏc cụng trỡnh gần đú. Nếu cầu thuộc loại lớn cần kết hợp tham khảo cỏc cơ quan chuyờn mụn sõu nhƣ Viện khoa học trỏi đất v.v...
Khi điều tra thấy cú nghi ngờ cần thu thập thờm cỏc số liệu đặc biệt phục vụ việc kiểm toỏn dƣới tỏc dụng của động đất, sụt lở nỳi lớn theo cỏc yờu cầu đặc biệt của cấp cú thẩm quyền.
1.11. SƠ BỘ PHÂN CẤP HẠNG TRẠNG THÁI KỸ THUẬT CẦU.
Sau khi điều tra thị sỏt cũng nhƣ sau khi điều tra chi tiết cần thiết phải phõn cấp hạng trạng thỏi kỹ thuật của cầu để định hƣớng cho cụng tỏc sửa chữa gia cố nếu cần thiết.
Đề nghị cấp hạng như sau:
Cấp 0: Cụng trỡnh khụng cần sửa chữa và chỉ cú cỏc hƣ hỏng nhỏ, cỏ biệt.
Cấp I: Cụng trỡnh cú hƣ hỏng nhƣng cú thể khắc phục hoặc ngăn ngừa phỏt triển bằng việc bảo dƣỡng thƣờng xuyờn hoặc bằng việc sửa chữa đơn giản (sơn, sửa, lớp phũng nƣớc, sửa mặt cầu). Cấp II: Cụng trỡnh cú những hƣ hỏng ở mức độ phải tiến hành cụng tỏc sửa chữa vừa và sửa chữa lớn.
Cấp III: Cụng trỡnh cú cỏc hƣ hỏng khụng thể khai thỏc bỡnh thƣờng đƣợc nữa, yờu cầu phải sửa ngay lập tức.
Việc phõn cấp hạng trạng thỏi kỹ thuật cần đƣợc đề nghị tƣơng ứng với cỏc hƣ hỏng theo bảng 1-2