2.3. Gia cố cầu thép: 67
2.3.1. Gia cố hệ dầm mặt cầu thép: 6 9-
Thường tăng cường mặt cầu giảm yếu của các dầm dọc bằng cách đặt thêm các bản ngang liên kết với thép góc của cánh dưới bằng bu lơng cường độ cao hoặc đinh tán. Trong các dầm dọc khơng có bản cánh trên, nhất thiết phải bổ sung bản cánh trên nhằm cải thiện điều kiện làm việc của tà vẹt hoặc bản bêtông mặt cầu.
Nếu tỷ lệ giữa chiều thị ra của thép góc cánh trên với bề dày của chúng lớn hơn 8 lần thì việc đặt thêm bản thép cánh trên là bắt buộc thậm chí đối với trường hợp kết cấu đủ khả năng chịu tải vì trong trường hợp này dễ phát sinh các khe nứt và biến dạng cục bộ.
Việc gia cường các loại dầm dọc với biên trên chỉ có hai thép góc thị ra (hình 2.38a) được tiến hành theo trình tự sau: Khoan các lỗ trên cánh nằm ngang của thép góc, làm vệ sinh bề mặt, đặt tấm thép tăng cường (có lỗ khoan sẵn trùng với lỗ khoan trên thép góc), tán đinh hoặc xiết bulơng cường độ cao theo thứ tự từ giữa đến đầu dầm bằng 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 bản thép nằm ngang, việc gia cường sẽ phức tạp hơn (hình 2.38b). Đầu tiên, chỉ tiến hành chặt theo mũ đinh ở một phía sao cho các đinh vẫn được giữa nguyên trong lỗ. Sau tiếnhành làm sạch bề mặt, đặt bản thép tăng cường ở một nửa cánh (nằm về một phía của sườn dầm). Đột bỏ các đinh tán cũ với số lượng khoảng 50% tổng số đinh để thay vào đó bằng những bu lơng thơ. Sau đó tiếp tục thay thế 50% số đinh cịn lại. Cuối cùng là việc thay thế theo trình tự các bu lơng bằng các đinh tán hoặc bu lông cường độ cao.
Cơng việc gia cố nửa cánh cịn lại của dầm dọc (hoặc dầm ngang) được tiến hành tương tự như đã nêu ở trên.
Một phương pháp khác để gia cố đối với trường hợp này là dùng các thép góc tăng cường đặt ở phía dưới thép góc bản cánh, liên kết trực tiếp vào sườn dầm (hình 2.38c). Phương pháp này tuy thuận tiên cho thi cơng, nhưng vật liệu bố trí gần trục trung hịa nên hiệu quả thấp.
Hình 2.38: Gia cố dầm mặt cầu bằng cách táp thêm bản thép (a), từng nửa bản thép (b) và thép góc (c)
Một phương pháp có hiệu quả để gia cố các dầm dọc có chiều cao thấp là tạo dự ứng lực ứng suất ở mức biên dưới.
Trong công tác gia cố, thường phải tăng cường liên kết dầm dọc với dầm ngang và dầm ngang với dàn chủ. Giải pháp thông thường là thay thế các đinh tán ở thép góc liên kết bằng đinh tán có đường kính lớn hơn hoặc bulơng cường độ cao. Tuy nhiên, phương pháp này nói chung không làm tăng khả năng chịu lực của liên kết. Để thực hiện điều đó, thường phải tìm cách tăng số lượng đinh tán hoặc bulơng liên kết. Có thể áp dụng các giải pháp đặt thêm bản nối phụ ở cánh thép góc (hình 2.39a) làm tăng số mặt tiếp xúc của liên kết (số mặt cắt). Giữa bản mới và sườn dầm phải đặt các bản đệm. Khi gia cố theo cách này bắt buộc phải thay thế các đinh tán cũ. Để tránh việc phải đụng chạm đến các đinh tán cũ, có thể hàn thêm bản nối vào cánh thép góc liên kết (lưu ý khi hàn không được để đường hàn ăn vào sườn dầm). Sau đó, khoan lỗ bắt các liên kết bằng bulơng cường độ cao (hình 2.39b). Phương pháp gia cố này cố độ tin cậy thấp và trong khu vực đường hàn dễ phát sinh nhiều vết nứt.
Hình 2.39: Gia cố liên kết dầm dọc với dầm ngang bằng bản thép phủ (a) hoặc bản nối (b) 1. Bản nối; 2.Bản đệm; 3. Đường hàn
Ký hiệu: + : Đinh tán cũ
: Đinh tán hoặc bu lông cường độ cao mới;
: Các đinh tán hoặc bulông cường độ cao mới, lỗ cũ.
Để tăng cường liên kết dầm dọc với dầm ngang trong các cầu cũ khơng có “bản cá”, có thể tiến hành theo phương pháp sau: Khoét hai lỗ ở hai phía với đường kính đủ cần thiết để luồn qua đó nhưng thanh thép chịu hàn, kích thước theo tính tốn. Ở hai đầu thanh dùng đường hàn liên kết các thanh với bản đậy được nối liền với cánh trên thép góc dầm dọc bằng các bu lơng cường độ cao (hình 2.40). Hiệu quả của giải pháp có thể được gia tăng nếu trong quá trình gia cố dùng phương pháp tạo dự ứng lực ở khu vực liên kết (ở cả biên trên và biên dưới dầm dọc). Trong một số trường hợp khi chiều cao dầm dọc nhỏ hơn nhiều so với chiều cao của dầm ngang, tạo nên ứng lực lớn tác dụng vào bụng dầm ngang thì phải gia cường bằng các bản thép hoặc thép góc nằm ngang. Cũng có thể dùng các thanh căng để gia tăng một cách đáng kể khả năng chịu tải của dầm ngang. Trong tất cả các trường hợp này, việc tạo dự ứng lực sẽ làm tăng hiệu quả của công tác gia cố.
- 76 -
Hình 2.40: Gia cố liên kết dầm dọc với dầm ngang 1. Bản cá; 2. Bản đậy; 3. Đường hàn
Ở nước ta, trong những năm 60, 70 của sử dụng nhiều kết cấu nhịp dàn VN-64 với liên kết hệ dầm mặt cầu khơng hồn chỉnh (dầm dọc liên kết với dầm ngang khơng có bản cá ...). Ngồi ra, cịn rất nhiều kết cấu nhịp dàn thép được chế tạo từ đầu thế kỷ như các nhịp dàn vành lược Epphen, Pigiô (Pháp), nhịp dàn Krupp của Đức, Mỹ, Bỉ v.v... Đặc biệt có những cầu thép với chiều dài rất lớn như cầu Long Biên, Đà Nẵng, Đồng Nai, Bình Lợi v.v... Do các đặc điểm về khí hậu và sử dụng ở nước ta, đặc biệt là do ảnh hưởng của chiến tranh, sự hư hỏng và khuyết tật của kết cấu rất đa dạng, cần thiết phải nghiên cứu điều tra kỹ lưỡng trước khi có những quyết định về giải pháp gia cường.