CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO TUỔI THỌ SỬ DỤNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP VEN BIỂN VIỆT NAM DO XÂM NHẬP CLO
3.6 Dự báo tuổi thọ sử dụng của cầu bê tông cốt thép ven biển Việt Nam 115
3.6.1.1 ðặc ủiểm khớ hậu Việt Nam
Trong “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu ủiều kiện tự nhiờn dựng trong xõy dựng, mó số QCVN 02:2009/BXD” [3] ủó ghi: Việt Nam thuộc vựng khớ hậu nhiệt ủới ẩm, giú mựa. Lónh thổ Việt Nam ủược chia làm 2 miền Bắc và Nam với khớ hậu khỏc biệt: “ Miền Bắc (từ 16 ủộ vĩ bắc, ngang với ủốo Hải Võn, trở ra phớa bắc): Cú mựa ủụng lạnh. Vựng ủồng bằng thỏng lạnh cú nhiệt ủộ trung bỡnh 10 – 15 0C; Miền Nam (từ 16 ủộ vĩ bắc, ngang với ủốo Hải Võn, trở vào phớa nam): Khụng cú mựa ủụng lạnh. Vựng ủồng bằng quanh năm nóng và chia ra 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa từ tháng 5 tới tháng 10, mùa khô từ tháng 11 tới tháng 4”. ðộ muối khí quyển “ Miền Bắc (từ 16 ủộ vĩ bắc trở ra): [Cl-] = 0,9854 X-0,17, sai số ±16%;
Miền Nam (từ 16 ủộ vĩ bắc trở vào): [Cl-] = 3,9156 X-0,22, sai số ±23%
Trong ủú: [Cl-] là ủộ muối khớ quyển, mgcl-/m2.ngày; X: Khoảng cỏch từ biển vào bờ, km.”[3]
Cỏc cụng trỡnh cầu bờ tụng cốt thộp ở ven biển Việt Nam cú ủặc ủiểm chung là nằm trong vựng nhiệt ủới ẩm, giú mựa. Nhiệt ủộ trung bỡnh năm khỏ cao miền bắc khoảng 23oC, miền trung và miền nam khoảng 25-26oC. ðộ ẩm trung bình năm khoảng 75-80%.
3.6.1.2 Biến ủổi khớ hậu Việt Nam trong tương lai
Theo kịch bản biến ủổi khớ hậu, nước biển dõng cho Việt Nam (tài liệu Kịch bản biờn ủổi khớ hậu, nước dõng cho Việt Nam, nhà xuất bản Tài nguyờn-Mụi trường và bản ủồ Việt Nam)[2] cú ba kịch bản: (1) phỏt thải thấp, (2) phỏt thải trung bỡnh, (3) phỏt thải cao. Trong ủú kịch bản phỏt thải trung bỡnh ủược khuyến nghị cỏc Bộ, ngành và ủịa phương làm ủịnh hướng ban ủầu ủể ủỏnh giỏ tỏc ủộng của biến ủổi khớ hậu, nước biển dõng và xõy dựng kế hoạch hành ủộng ứng phú với biến ủổi khớ hậu.
Theo kịch bản trờn thỡ nhiệt ủộ trung bỡnh năm thay ủổi như sau: vào giữa thế kỷ 21, trờn ủa phần diện tớch nước ta, nhiệt ủộ trung bỡnh năm cú mức tăng từ 1,2 ủến 1,6oC. Khu vực từ Hà Tĩnh ủến Quảng Trị cú nhiệt ủộ tăng cao hơn, từ 1,6 ủến trờn 1,8oC. ða phần diện tớch Tõy Nguyờn, cực nam Trung Bộ và Nam Bộ cú mức tăng thấp hơn, từ dưới 1,0 ủến 1,2oC (Hỡnh 3.12).
Hỡnh 3.12: Mức tăng nhiệt ủộ trung bỡnh năm (oC) vào giữa thế kỷ 21 theo kịch bản phát thải trung bình[2]
ðến cuối thế kỷ 21, nhiệt ủộ tăng từ 1,9 ủến 3,1oC ở hầu khắp diện tớch cả nước, nơi cú mức tăng cao nhất là khu vực từ Hà Tĩnh ủến Quảng Trị với mức tăng trên 3,1oC. Một phần diện tích Tây Nguyên và Tây Nam Bộ có mức tăng thấp nhất, từ 1,6 ủến 1,9oC (Hỡnh 3.13).
Theo kịch bản phát thải trung bình: Vào giữa thế kỷ 21, trung bình trên toàn Việt Nam, nước biển dõng trong khoảng từ 24 ủến 27cm. ðến cuối thế kỷ 21, nước biển dõng cao nhất ở khu vực từ Cà Mau ủến Kiờn Giang trong khoảng từ 62 ủến 82cm; thấp nhất ở khu vực từ Múng Cỏi ủến Hũn Dấu trong
khoảng từ 49 ủến 64cm. Trung bỡnh toàn Việt Nam, nước biển dõng trong khoảng từ 57 ủến 73cm.
Hỡnh 3.13: Mức tăng nhiệt ủộ trung bỡnh năm (oC) vào cuối thế kỷ 21 theo kịch bản phát thải trung bình[2]
3.6.1.3 đánh giá chung ảnh hưởng của khắ hậu tới tuổi thọ sử dụng
Khớ hậu núng ẩm của Việt Nam là ủiều kiện thỳc ủẩy nhanh quỏ trỡnh khuếch tỏn ion clo vào bờ tụng, và ủồng thời cũng ủẩy nhanh quỏ trỡnh ăn
mòn cốt thép gây nguy hại cho các công trình nói chung, cũng như các công trình cầu bê tông nói riêng.
Theo kịch bản biến ủổi khớ hậu nước biển sẽ dõng khỏ cao (570-730mm), mặn sẽ xâm nhập sâu vào các sông ngòi Việt Nam ảnh hưởng tới các công trình bê tông cốt thép nói chung và các cầu bê tông ở trong khu vục này. Vấn ủề nầy rất cần thiết phải ủược khảo sỏt ủỏnh giỏ và xem xột.
Với cỏc thụng số mụi trường trờn cần cú cỏc biện phỏp ủảm bảo tuổi thọ sử dụng của kết cấu cầu bê tông cốt thép.
3.6.2 Dự báo tuổi thọ sử dụng của cầu bê tông cốt thép ven biển Việt Nam
Kết cấu cầu bê tông cốt thép thường gồm kết cấu phần trên (kết cấu nhịp) và kết cấu phần dưới (móng, mố, trụ). Trong kết cấu phần trên gối cầu, khe co gión sẽ ủược thay thế theo ủịnh kỳ.
Tuổi thọ sử dụng theo sự xõm nhập clo của cầu bờ tụng cốt thộp ủược lấy bằng giá trị tuổi thọ sử dụng nhỏ nhất của các kết cấu thành phần (móng, mố trụ, kết cấu nhịp) theo công thức 3.68.
( ) ( )
min i 3.68
T = T
Trong ủú: T là tuổi thọ của cầu bờ tụng (năm); Ti là tuổi thọ của kết cấu thành phần (năm)
+ Mố trụ cầu trong vùng nước biển
Các mố trụ cầu trong vùng nước mặn sẽ gồm 4 vùng: vùng thường xuyờn ngập nước, vựng thủy triều, vựng súng ủỏnh và vựng khụng khớ biển (hình 3.15). Trong bốn vùng trên, nguy hiểm nhất là vùng thủy triều và vựng súng ủỏnh.
Hình 3.14: Các vùng môi trường biển của trụ cầu bê tông
+ Kết cấu nhịp trong vùng ven biển
Kết cấu nhịp hay kết cấu phần trên của các cầu bê tông trong vùng biển và ven biển luụn ủược thiết kế nằm cao hơn mực nước cao nhất với tần suất xuất hiện thường là 1%. Do vậy kết cấu nhịp thuộc vùng không khí biển. Tuy nhiờn nồng ủộ clo ở bề mặt của kết cấu nhịp sẽ phụ thuộc vào chiều cao của kết cấu nhịp so với mực nước biển, càng lờn cao nồng ủộ clo bề mặt càng giảm. Ở Việt Nam hướng giú chủ ủạo là ủụng nam nờn hiệu ứng ủún giú và khuất giú cũng nờn cần ủược xem xột. Thụng thường cỏc mặt của kết cấu nhịp ở khu vực khuất giú sẽ cú nồng ủộ clo bề mặt cao hơn ở khu vực ủún giú, hình 3.15. Nguyên nhân của hiện tượng này là do mưa sẽ rửa trôi clo trên bề mặt cỏc bộ phận ủún giú.
Hỡnh 3.15: ðịnh tớnh về phõn bố nồng ủộ clo bề mặt