CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN GIA CƯỜNG KẾT TRỤ CẦU CỒN TÀU ĐƯỜNG TỈNH LỘ TL.913, HUYỆN DUYÊN HẢI, TỈNH TRÀ VINH
3.1. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ KIỂM ĐỊNH, THỬ TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA TRỤ CẦU
3.1.1. Vị trí xây dựng
Cầu Cồn Tàu nằm trên tuyến đường TL.913 tại lý trình Km14+520
Hình 3.1. Cầu Cồn Tàu 3.1.2. Quy mô công trình
Sơ đồ kết cấu nhịp: 3 nhịp giản đơn 3*24,5m Bề rộng toàn cầu: B = 6,m + 2*0,5m = 7m
Kết cấu nhịp: Dầm BTCT DƯL căng trước, mặt cắt ngang gồm 4 dầm Mố cầu: Kết cấu mố dạng chữ U bằng BTCT
Trụ cầu: Kết cấu BTCT dạng ống nhòm Lan can, tay vịn: Kết cấu BTCT
Hoạt tải thiết kế: H18 Tải trọng cắm biển: 18 tấn
3.1.3. Đánh giá sơ bộ hiện trạng mố trụ cầu
- Kết cấu trụ cầu chưa thấy dấu hiệu bất thường bất thường đến khả năng chịu lực của kết cấu. Tuy nhiên đã xuất hiện ẩm mốc, rong rêu và vôi hóa bê tông. Ngoài ra trụ đã xuất hiện nhiều vết nứt trên thân trụ.
Hình 3.2. Trụ cầu bị ẩm mốc và vôi hóa
Hình 3.3. Đã xuất hiện nhiều vết nứt trên thân trụ Trụ bị ẩm mốc,
vôi hóa
Vết nứt trên thân trụ
Vết nứt trên thân trụ
- Kết cấu mố cầu vẫn còn tốt và mố đất bị nứt cục bộ không đáng kể.
3.1.4. Nguyên nhân dẫn đến nứt trụ cầu
- Nguyên nhân thứ nhất: Trụ cầu Cồn Tàu được thiết kế với kết cấu bê tông có kích thước lớn nên khi thi công đã phát sinh lượng nhiệt lớn trong lòng khối đổ (nhiệt do phản ứng thủy hỏa xi măng, trong khi đó lại không thực hiện các biện pháp phòng chống phát sinh nhiệt độ cao và chênh lệch nhiệt độ cao của khối đổ bê tông. Sự chênh lệch nhiệt độ trong một khối đổ và giữa các khối đổ đã tạo ra sự chênh lệch về biến dạng và phát sinh ứng suất nhiệt. Bê tông trụ đã bị nứt tại những vị trí có ứng suất nhiệt vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông.
- Nguyên nhân thứ hai: Do tổng hợp của co ngót theo thời gian, kết hợp tác động của sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm môi trường và tính từ biến bê tông dưới tác động của tải trọng thường xuyên trong quá trình khai thác sử dụng đã làm tăng thêm độ mở rộng vết nứt. Hầu hết các vết nứt đều chỉ sâu đến lớp cốt đai ngoài của trụ cầu.
3.1.5. Xác định cường độ bê tông và cốt thép
- Dựa vào các tiêu chuẩn TCXDVN 239-2006, TCVN 9335:2012; 9357:2012 và 9334:2012, kết quả cường độ bê tông của kết cấu BTCT mố trụ cầu bằng súng bật nẩy kết hợp với siêu âm được thể hiện ở (Bảng 3.1).
Hình 3.4. Đo cường độ bêtông bằng súng bật nẩy-siêu âm và dò cốt thép mố trụ
Bảng 3.1. Cường độ bê tông của mố trụ cầu
Stt Cấu kiện Cường độ BT (Mpa) Vận tốc siêu âm (m/s); Vhctb
1 Mố M1 22,0 3592
2 Trụ T1 30,0 3678
- Nhận xét: Theo điều 5.4.2.1 22TCN 272-05, cường độ bê tông mố trụ cầu lớn hơn yêu cầu tối thiểu là (16Mpa).
3.1.6. Xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ và kích thươc cốt thép chịu lực chính - Kết quả về chiều dày lớp bê tông bảo vệ, đường kính thép và số lượng cốt thép chủ của mố trụ được thể hiện ở (Bảng 3.2).
Bảng 3.2. Dò cốt thép kết cấu mố trụ cầu
Stt Cấu kiện Chiều dày lớp BT bảo vệ (mm)
Đường kính cốt thép chủ (mm)
Bước cốt thép chủ (mm)
1 Thân mố M1 75 25 190
2 Thân trụ T1 60 25 140
- Nhận xét: Kết quả cho thấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ của kết cấu mố trụ cầu nằm ngoài phạm vi 30 - 50mm theo tiêu chuẩn 22TCN 18-79.
3.1.7. Thử tải động kết cấu mố trụ
- Bố trí xe tải chạy với tốc độ lớn và có hãm phanh trên cầu để gây ra hiệu ứng động lớn nhất có thể và ghi lại biểu đồ dao động để xác định tần số dao động, chu kỳ dao động và chuyển vị theo 3 phương cho kết cấu mố M1 và trụ T1. Kết quả phân tích gia tốc, tần số dao động riêng, chu kỳ và chuyển vị động thể hiện ở các (Bảng 3.3) và (Bảng 3.4).
Bảng 3.3. Kết quả tần số và chu kỳ của kết cấu mố M1 và trụ T1
Stt Kết cấu Phương đo dao
động Thiết bị Tần số f (HZ)
Chu kỳ T (s)
1 Dọc cầu A47492 9,90 0,101
2 Mố M1 Ngang cầu A47491 25,10 0,040
3 Thẳng đứng A47490 37,30 0,027
4 Dọc cầu A47492 9,90 0,101
5 Trụ T1 Ngang cầu A47490 37,50 0,027
6 Thẳng đứng A47491 44,00 0,023 Bảng 3.4. Kết quả chuyển vị động của kết cấu mố M1 và trụ T1
Stt Kết cấu Phương đo dao
động Thiết bị Chuyển vị (mm)
Chuyển vị ngang lớn nhất (mm)
1 Dọc cầu LV796 0,015
2 Mố M1 Ngang cầu LV0781 0.012 0,019
3 Thẳng đứng LV785 0.001
4 Dọc cầu LV796 0,330
5 Trụ T1 Ngang cầu LV0781 0,032 0,332
6 Thẳng đứng LV795 0,001
- Nhận xét: Kết quả cho thấy rằng chu kỳ dao động của mố trụ đều nhỏ hơn 0,35s và biên độ dao động lớn nhất đều nhỏ hơn so với 0,7mm. Do vậy, hiện tại kết cấu mố M1 và trụ T1 ở tình trạng kỹ thuật tốt.
3.1.8. Kết luận và kiến nghị
- Đánh giá ảnh hưởng của vết nứt đến sự làm việc của trụ cầu: Bê tông không tham gia chịu cắt theo phương ngang cầu, cốt thép đai bị mất một phần khả năng chịu lực. Sau khi tính toán và phân tích, tư vấn kiểm định đã kết luận, hiện tại trụ T1 cầu Cồn Tàu vẫn đảm bảo khả năng khai thác vận hành an toàn đối với đoàn xe H18 tấn. Tuy nhiên, để tránh ảnh hưởng về lâu dài tới cốt thép cũng như khả năng chịu lực của trụ, cần phải xử lý triệt để các vết nứt đã xuất hiện trên trụ T1.
- Cần thực hiện đúng các qui định về theo dõi, kiểm tra, duy tu và bảo dưỡng công trình cầu. Định kỳ 3 năm kiểm định 1 lần.