2.1.1. Đặc điểm kết cấu cơng trình cầu cứng
Các cơng trình cầu cứng thường được làm bằng vật liệu có độ cứng cao như thép, bê tơng cốt thép. Cơng trình này có độ bền cao, có kết cấu khối to, chiều dày dầm lớn nên tải trọng bản thân lớn và thường có chiều dài nhịp ngắn. Do đó, nếu cầu ở trạng thái làm việc bình thường thì kích thước hình học của các bộ phận kết cấu (mố, trụ, dầm cầu…) tương đối ổn định, sự chuyển dịch các bộ phận này cũng khơng lớn. Vì có độ cứng lớn nên dù cho gió có cường độ mạnh, tốc độ lớn cũng như lưu lượng giao thơng di chuyển trên cầu nhiều thì cũng khó có khả năng làm cho cầu chuyển dịch lớn trong quá trình vận hành khai thác. Chuyển dịch của các bộ phận cầu chủ yếu là do các tác động như nền móng khơng ổn định sinh ra lún; sự xói lở, sự tác động của dịng chảy dẫn đến chuyển dịch ngang mố, trụ cầu; cầu chịu lực quá tải trọng thiết kế, sự va chạm của các phương tiện đường thủy làm hư hỏng cầu … Nếu chuyển dịch vượt quá mức giới hạn sẽ gây ra hiện tượng nứt, cong, vênh kết cấu cầu mà chủ yếu ở đây là mố, trụ cầu bị phá vỡ, hư hỏng như lún, nghiêng, chuyển dịch ngang, trượt dẫn đến cầu có thể bị sụt đổ. Hình 2. 1 biểu diễn các trụ cầu bị chuyển dịch dẫn đến hư hỏng.
Hình 2. 1: Cơng trình cầu bị chuyển dịch
2.1.2. Một số yêu cầu kỹ thuật quan trắc chuyển dịch cầu có kết cấu cứng
2.1.2.1. Độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang
Công tác quan trắc chuyển dịch cầu có kết cấu cứng thường yêu cầu độ chính xác rất cao. Theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9398:2012, yêu cầu độ chính xác được xác định dựa vào các căn cứ sau:
Dựa vào giá trị tính tốn độ chuyển dịch ngang theo thiết kế, sai số trung phương cho phép trong quan trắc được nêu ở Bảng 2. 1.
Bảng 2. 1: Sai số trung phương cho phép quan trắc chuyển dịch ngang trong giai đoạn xây dựng và sử dụng cơng trình (Đơn vị milimét) trong giai đoạn xây dựng và sử dụng cơng trình (Đơn vị milimét)
Giá trị tính tốn độ chuyển dịch ngang theo
thiết kế
Giai đoạn xây dựng Giai đoạn sử dụng cơng trình Loại đất nền Đất cát Đất sét Đất cát Đất sét Nhỏ hơn 50 3 2 2 2 50 đến 100 5 3 3 3 100 đến 250 10 5 5 4 250 đến 500 12 10 10 5 Lớn hơn 500 15 15 15 10
Độ chính xác yêu cầu được xác định dựa vào đặc điểm của nền đất và tầm quan trọng của cơng trình được thể hiện trong Bảng 2. 2.
Bảng 2. 2: Yêu cầu độ chính xác quan trắc theo nền đất, tầm quan trọng cơng trình
Loại cơng trình, nền móng Độ chính xác quan trắc (mm) Lún Chuyển dịch ngang
Cơng trình xây trên nền đất cứng và nửa cứng, cơng
trình quan trọng, cơng trình có ý nghĩa đặc biệt. 1 2
Cơng trình xây trên nền đất cát, đất sét và trên nền đất có tính biến dạng cao, các cơng trình được đo để xác định nguyên nhân hư hỏng.
2 5
Cơng trình xây trên nền đất đắp, nền đất yếu và trên
nền đất bị nén mạnh 3 10
2.1.2.2. Chu kỳ quan trắc chuyển dịch ngang
Chu kỳ quan trắc chuyển dịch ngang thường được chia ra thành các giai đoạn chính sau:
- Chu kỳ quan trắc chuyển dịch đầu tiên được thực hiện ngay sau khi xây dựng móng cơng trình cầu và trước khi có áp lực ngang tác động đến cơng trình.
- Các chu kỳ tiếp theo được thực hiện tùy thuộc vào mức tăng hoặc giảm áp lực ngang tác động vào cơng trình cầu.
- Trong thời gian sử dụng cơng trình, số lượng chu kỳ quan trắc được tiến hành từ một đến hai chu kỳ trong một năm, vào những thời điểm mà điều kiện ngoại cảnh khác biệt nhất.
- Ngoài ra cần phải quan trắc bổ sung đối với các cơng trình có độ chuyển dịch ngang lớn, hoặc để tìm ra nguyên nhân gây nên sự cố cơng trình.