trờn thế giới và ở Việt Nam
1.5.1. Tỡnh hỡnh nghiờn cứu trờn thế giới
Năm 1996, Michael F Petrou và cỏc cộng sự đĩ tiến hành nghiờn cứu thực nghiệm tiến hành trờn mụ hỡnh cầu dầm thộp liờn hợp cú tỷ lệ 1/6.6 [84]. Bản mặt cầu thớ nghiệm cú chiều dày 3,5cm. Ba loại mụ hỡnh thớ nghiệm được tiến hành như Hỡnh 1. 41; Mụ hỡnh vựng bản mặt cầu biệt lập thể hiện một phần bản mặt cầu được đỡ đơn giản trờn hai dầm thộp liền kề cú chiều dài bằng 1/3 tổng nhịp cầu; Mụ hỡnh
dải bản tương đương gỏc lờn cỏc dầm liền kề, biờn khớp. Mục tiờu của cỏc thử nghiệm là để khảo sỏt phản ứng của kết cấu bản với cỏc điều kiện biờn khỏc nhau dưới tải trọng tập trung tĩnh.
Hỡnh 1. 41: Mụ hỡnh thu nhỏ dưới tỏc dụng của tải trọng tập trung [84].
Cỏc tỏc giả đĩ tiến hành thử nghiệm trờn cỏc mụ hỡnh tỷ lệ 1/6.6 của 17 mụ hỡnh tồn bộ kết cấu nhịp, và sỏu vựng mặt cầu biệt lập, bao gồm hai mẫu được gia cố chỉ với một lớp thộp dưới cựng. Để so sỏnh, bốn thử nghiệm đĩ được thực hiện trờn cỏc mụ hỡnh dải bản tương đương. Kết quả thớ nghiệm đối với 01 mụ hỡnh tồn bộ kết nhịp như Hỡnh 1. 42. Tựy thuộc vào mức độ hạn chế cạnh bờn và/hoặc cạnh quay của cỏc mẫu bản mặt cầu, khả năng chịu tải cuối cựng của cỏc mẫu của tồn bộ bản mặt cầu dao động từ 5 đến 10 lần so với cỏc dải bản tương đương.
Nghiờn cứu trờn đĩ tiến hành nghiờn cứu khỏ tồn diện trờn cỏc mụ hỡnh cú mức độ chi tiết về sự làm việc của bản mặt cầu khỏc nhau. Kết quả cho biết kết quả tương quan giữa cỏc mụ hỡnh bản mặt cầu đi từ sơ đồ phức tạp nhất bỏm sỏt thực tế cho tới sơ đồ được tối giản húa là sơ đồ dải bản tương đương để cho việc tớnh toỏn được đơn giản. Hạn chế của nghiờn cứu là sử dụng mụ hỡnh thu nhỏ cú độ chớnh xỏc khụng cao và cỏc tải trọng tỏc dụng chưa phản ỏnh đỳng hoạt tải xe tỏc dụng lờn cầu.
Năm 2014, Baah đĩ đưa ra cỏc kết quả nghiờn cứu về ơứng xử nứt của kết cấu cầu bản BTCTằ trong luận ỏn tiến sĩ của mỡnh [24]. Luận ỏn đĩ trỡnh bày chi tiết của một cuộc điều tra thực nghiệm về ứng xử nứt của kết cấu bờ tụng. Kết quả kiểm tra mẫu hỡnh lăng trụ cho thấy bờ tụng cú cốt thộp phủ epoxy (ECB) phỏt triển vết nứt đầu tiờn ở tải trọng nhỏ hơn và phỏt triển chiều rộng vết nứt lớn hơn so với cỏc mẫu vật tương ứng với cỏc thanh khụng trỏng phủ. Kiểm tra bản mặt cầu cho thấy rằng khi bản bố trớ ECB dọc phỏt triển vết nứt đầu tiờn ở tải trọng nhỏ hơn, biểu hiện vết nứt rộng hơn và lớn hơn số lượng vết nứt và tải trọng giới hạn nhỏ hơn so với khi thử nghiệm cỏc tấm tương ứng với cốt thộp khụng trỏng phủ. Để phỏt triển một biện phỏp phũng ngừa, cỏc tấm bờ tụng cốt thộp bazan và sợi polypropylene cũng được đưa vào chương trỡnh thử nghiệm. Cỏc tấm thử nghiệm này cú tải trọng nứt cao hơn, chiều rộng vết nứt nhỏ hơn và tải trọng giới hạn cao hơn khi phỏ hủy so với cỏc mẫu tấm tương ứng khụng cú sợi. Khi bố trớ cốt thộp thỏa mĩn cỏc yờu cầu về khoảng cỏch được đưa ra trong AASHTO hoặc ACI 318-11 là khụng đủ để hạn chế nứt nhỏ hơn giới được khuyến nghị bởi ACI 224R-01. Bổ sung sợi vào bờ tụng mà khụng cú thay đổi bất kỳ chi tiết gia cố thộp nào được mong đợi để giảm mức độ nghiờm trọng và mức độ của nứt mặt cầu bờ tụng cốt thộp.
Năm 2016, Fareed Elgabbas và cỏc cộng sự đĩ tiến hành một dự ỏn nghiờn cứu điều tra ứng xử của cỏc bản mặt cầu bờ tụng hạn chế cạnh được gia cố bằng cỏc thanh BFRP (basalt-fiber-reinforced-polymer) [46]. Cỏc thớ nghiệm bao gồm sỏu tấm sàn bờ tụng hạn chế cạnh với tỷ lệ thực mụ phỏng bản mặt cầu trờn dầm thường được sử dụng ở Bắc Mỹ và một tấm sàn bờ tụng khụng hạn chế cạnh với tỷ lệ thực. Cỏc tấm sàn cú kớch thước dài 3000mm, rộng 2500mm, dày 200mm. Cỏc thụng số thớ nghiệm được khảo sỏt là (1) loại cốt thộp (BFRP và thộp); (2) Kớch thước thanh BFRP (12 và 16mm); (3) tỷ lệ cốt thộp theo mỗi hướng (0,4-1,2%); và (4) hạn chế biờn giới hạn hoặc khụng hạn chế (tự do). Cỏc tấm được thớ nghiệm đến mức phỏ hoại trờn nhịp tớnh toỏn 2000mm dưới một tải trọng tập trung duy nhất tỏc động lờn tõm của mỗi tấm trờn diện tớch tiếp xỳc 600 x 250mm mụ phỏng vệt của bỏnh xe tải (xe tải 87,5 kN CL-625) theo quy định của tiờu chuẩn Canada. Quan sỏt cỏc kiểu phỏ hoại dạng chọc thủng đối với cỏc tấm bản mặt cầu hạn chế cạnh, với khả năng chịu tải vượt quỏ tải trọng thiết kế theo tiờu chuẩn của Canada.
Hỡnh 1. 44: Bố trớ thớ nghiệm xỏc định ứng xử bản mặt cầu với tỷ lệ thực dưới tỏc dụng của tải trọng xe.
1.5.2. Tỡnh hỡnh nghiờn cứu trong nước
Ở Việt Nam, cỏc kết quả nghiờn cứu về nứt bờ tụng cốt thộp núi chung cũn tương đối hạn chế. Cỏc nghiờn cứu này chủ yếu nghiờn cứu tổng quan về cơ sở lý thuyết nứt bờ tụng. Một số tỏc giả đĩ tiến hành thớ nghiệm đối với dầm để xỏc định
độ rộng vết nứt, khoảng cỏch vết nứt, vấn đề giảm độ cứng chống uốn khi nứt, độ bền ăn mũn ion clorua. Nghiờn cứu về nứt bản mặt cầu bờ tụng chưa được quan tõm. Cỏc nghiờn cứu tiờu biểu về nứt bờ tụng núi chung, như sau:
Trịnh Văn Tồn (2010) đĩ trỡnh bày trong luận ỏn tiến sĩ của mỡnh về kết quả phõn tớch, đỏnh giỏ hư hỏng của bản mặt cầu và cỏc bộ phận kết cấu nhịp do xe tải nặng dựa trờn lý thuyết mỏi [12]. Thứ nhất, tỏc giả đĩ thu thập, thống kờ được số liệu về xe quỏ tải trờn một số tuyến đường quốc lộ để đỏnh giỏ về tỡnh trạng xe quỏ tải và đề ra biện phỏp hạn chế tỡnh trạng xe quỏ tải. Thứ hai, tỏc giả đĩ thu thập, khảo sỏt được tỡnh trạng hư hỏng của cỏc bộ phận kết cấu do xe tải nặng gõy ra đối với cỏc bộ phận như dầm, bản mặt cầu tại một số cụng trỡnh cầu cú lưu lượng lớn xe tải nặng. Thứ ba, tỏc giả đĩ tiến hành so sỏnh tổn thương mỏi của kết cấu bản mặt cầu do trục xe tải nặng và trục xe tải tiờu chuẩn. Nghiờn cứu đĩ bước đầu đỏnh giỏ được tỏc hại của xe tải nặng đối với bản mặt cầu gấp nhiều lần so với xe tải thụng thường. Giải thớch được sự xuống cấp và suy giảm tuổi thọ của cỏc cụng trỡnh cầu khi xe tải nặng lưu thụng. Tuy nhiờn, tỏc giả chưa đỏnh giỏ cụ thể mức độ cỏc hư hỏng hay ứng xử của kết cấu bản mặt cầu dưới tỏc dụng của xe tải nặng.
Nguyễn Lan (2014) đĩ nghiờn cứu đỏnh giỏ và xỏc định tải trọng cho phộp qua cầu trờn cơ sở kết quả kiểm định cầu [3]. Thứ nhất, tỏc giả đĩ thu thập, thống kờ được tỡnh trạng xe quỏ tải thụng qua cỏc số liệu đo ở trạm cõn Dầu Giõy. Thứ hai, tỏc giả đĩ đỏnh giỏ tải trọng theo hệ số tải trọng và hệ số sức khỏng (LRFR). Cụ thể, tỏc giả đĩ đỏnh giỏ khả năng chịu tải cầu củ, xỏc định tải trọng cắm biển tương ứng mới cỏc độ tin cậy khỏc nhau; đỏnh giỏ khả năng thụng qua của cỏc loại xe quỏ khổ, quỏ tải. Nghiờn cứu tập trung vào đỏnh giỏ cắm biển tải trọng để đảm bảo cụng trỡnh cầu khai thỏc an tồn mà khụng đỏnh giỏ cụ thể về những hư hại hay ứng xử cơ học do xe tải nặng gõy ra đối với cụng trỡnh cầu.
Cỏc kết quả nghiờn cứu khỏc liờn quan đến đề tài như Trần Đức Nhiệm (2004) [7], Tống Trần Tựng (2005, 2014) [17, 18], Doĩn Minh Tõm (2005) [10]. Cỏc nghiờn cứu đĩ trỡnh bày cỏc vấn đề về tỡnh trạng xe quỏ tải, xỏc định tải trọng cắm biển, cỏc hư hỏng cho hệ thống cầu đường và thiệt hại kinh tế do xe quỏ tải, quỏ khổ gõy ra.