-ảnh h−ởng môi tr−ờng đến hiện t−ợng rỉ thép và cốt thép

1. 6 Điều tra các liên kết trong kết cấu thép và bêtông cốt thép

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 đã 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 đã 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 đã 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 đã 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 đã 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 đã 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 đã 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.

Bảng 1.2 Cấp hạng kỹ thuật Các h− hỏng đặc tr−ng 0 I II III 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.

- 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 đã 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 giúp chúng ta hiểu rõ ảnh h−ởng của những thay đổi đó đến sự làm việc thực tế của cầu.

Cần tiến hành thử tải cầu trong những tr−ờng hợp sau :

1 - Khi nghiệm thu cầu mới xây dựng xong. Việc này nhằm thu nhập các số liệu ban đầu về các biến dạng chung và biến dạng cục bộ, các độ võng, các chuyển vị của các gối cầu, các chu kì và biên độ của dao động thẳng đứng và dao động nằm ngang, trạng thái ứng suất ở những chỗ đặc tr−ng nhất của kết cấu và công trình v.v... các số liệu này sẽ đ−ợc so sánh với các số liệu tính toán t−ơng ứng. Chúng đ−ợc l−u trữ để sau này khi có dịp thử tải lần khác sẽ so sánh tìm ra những thay đổi đã xẩy ra trong quá trình khai thác cầu.

2 - Khi có nhu cầu cần phải chính xác hoá kết quả tính toán năng lực chịu tải của một cầu thực nào đó trong một tình huống đặc biệt nào đó.

3 - Sau khi kết thúc việc tăng c−ờng sửa chữa một cầu cũ. Mục đích để đáng giá hiệu quả của việc tăng c−ờng sửa chữa vừa thực hiện xong.

4 - Thực hiện thử tải dịnh kỳ trong quá trình khai thác cầu, phát hiện các thay đổi trong sự làm việc của các bộ phận kết cấu cầu.

5 - Trong các tr−ờng hợp đặc biệt nhằm mục đích nghiên c−ú hoàn thiện lý thuyết và ph−ơng pháp tính toán kết cấu cầu.

2.1.2 nội dung công tác thử tải cầu

Công tác thử tải cầu bao gồm việc thử cầu d−ới hoạt tải đứng yên trên cầu (thử tải tĩnh) và việc thử cầu d−ới hoạt tải chạy qua cầu (thử tải động). Có thể thử tải động với các loại đoàn xe ô tô, đoàn tàu thông th−ờng hàng ngày qua cầu hoặc thử tải với các đoàn xe ô tô, đoàn tàu đặc biệt.

Đôi khi, nếu cần thiết, công tác thử tải câù đ−ợc kết hợp với công tác nghiên cứu trong phòng thí nghiệm (về vật liệu, trên mô hình,v.v...).

Nói chung cần đo các thông số kỹ thuật sau :

-Khi thử tải tĩnh :

+ Độ võng, độ vồng của dầm (dàn,vòm) chủ. + Độ lún của mố trụ, gối.

+ Chuyển vị ngang đầu trên của mố,trụ,gối. + ứng suất lớn nhất ở các mặt cắt cần kiểm tra.

+ ứng suất tập trung, ứng suất cục bộ (đối với công trình có yêu cầu đặc biệt) + Biến dạng đàn hồi và biến dạng d−.

- Khi thử tải động :

+ Độ võng động của kết cấu nhịp. + Độ lún của mố,trụ,gối.

+ Chuyển vị ngang đầu trên của mố,trụ,gối. + ứng suất lớn nhất.

+ Biên độ và tần số dao động tự do theo ph−ơng thẳng đứng.

+ Biên độ và tần số dao động tự do theo ph−ơng nằm ngang (đặc biệt đối với

cầu cong, cầu đ−ờng sắt).

+ Biến dạng đàn hồi và biến dạng d−.

Tr−ớc tiên cần phải lập đề c−ơng thử tải cầu bao gồm các nội dung chủ yếu sau:

- Khái quát về tính chất, đặc điểm công trình. - Mô tả thực trạng công trình.

- Những hiện t−ợng cần l−u ý về chất l−ợng thi công công trình. - Yêu cầu và mục đích công tác thử tải.

- Các nội dung cần quan sát, đo đạc lúc thử tải.

- Tổ chức cân thử tải tr−ớc khi xếp lên cầu. - Các máy móc, thiết bị đo đạc.

- Sơ đồ bố trí các điểm đo.

- Kế hoạch bố trí các lực l−ợng cán bộ đo đạc.

- Bố trí ph−ơng tiện phục vụ đo dạc (đà giáo, cần cẩu, canô...). - Xác định thời gian thử ngiệm thích hợp.

- An toàn lao động cho ng−ời và máy móc.

- Phân công trách nhiệm giữa các đơn vị tham gia thử tải.

Sau khi đề c−ơng thử tải đ−ợc cấp có thẩm quyền duyệt, cần lập hồ sơ thiết kế thử tải kèm dự toán. Trong hồ sơ phải cụ thể hoá tất cả các nội dung đã có trong đề c−ơng thử tải và thể hiện bằng các bản vẽ, bản tính chi tiết.

Trong quá trình thử tải cầu sẽ đo các biến dạng chung có ý nghĩa đặc tr−ng cho sự làm việc tổng thể của toàn kết cấu (các chuyển vị góc hoặc chuyển vị thẳng của kết cấu nhịp hoặc các bộ phận của nó, hoặc của mố trụ v.v...). Cũng cần đo những biến dạng cục bộ để từ đó suy ra trạng thái ứng suất của bộ phận kết cấu.

Khi thử tải động ng−ời ta dùng các thiết bị ghi lại đặc tr−ng động học của toàn cầu nói chung hoặc của các bộ phận riêng lẻ. Muốn chọn hợp lý loại thiết bị đo để thử tải cầu cụ thể nào đó cần phải dự kiến gần đúng tr−ớc các trị số và đặc điểm của các biến dạng sắp sửa đ−ợc đo. Muốn vậy phải tính toán tr−ớc hoặc tham khảo các kết quả đo đã có ở các