CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẦU TREO DÂY VĂNG
2.3. ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VĂNG KHI THAY CÁP BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CÁP TẠM PHỤC VỤ THI CÔNG
2.3.1. Giới thiệu chung về phương phápthay cáp
Trong quá trình thay cáp gây ra thay đổi về mặt kết cấu, đó là sự mất đi cáp trong một khoảng thời gian thi công nhất định. Do đó dẫn tới yếu tố chịu lực của kết cấu đã bị thay đổi, ngoài ra do cáp bị tháo ra nên gây ảnh hưởng tới các cáp liền kề với nó. Ảnh hưởng này có thể dẫn đến quá tải trong các cáp liền kề,từ đó gây ra hiện tựơng đứt cáp. Mặt khác ta thấy trong quá trình thay cáp, cáp bị thay phải được tháo rời bằng việc cắt cáp hay tháo cáp, mà bản thân cáp bị thay thế đã tồn tại lực do tĩnh tải gây ra. Lực này sẽ gây ra lực động rất lớn khi cáp bị cắt rời, do đó rất nguy hiểm trong quá trình cắt cáp cũng như không an toàn về chịu lực cho kết cấu.
Trên cơ sở các yếu tố đó, để đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu, giao thông bị hạn chế tới mức tối thiểu và an toàn trong quá trình thi công, người ta sử dụng hệ cáp tạm để phục vụ cho quá trình thay thế cáp.
Hệ cáp tạm có thể là 1 hay 2 bó hoặc nhiều hơn tùy thuộc vào điều kiện chịu lực của chúng mà quyết định. Hệ cáp tạm này được lắp đặt ngay trước quá trình tháo cáp cũ, một đầu liên kết với dầm chủ tại vị trí đảm bảo về mặt chịu lực cũng như thuận tiện cho quá trình thi công, đầu còn lại thường liên kết với đỉnh của tháp.Một số cầu điển hình đã áp dụng biện pháp thay cáp bằng việc sử dụng cáp tạm:
- Cầu Luling bang Louisiana –Mỹ bắc qua sông Mississippi.
Hình 2.4. Cầu Luling – Mỹ
Sau thời gian phục vụ tình trạng khu vực neo đã bị rỉ và rò rỉ nước vào, ống bảo vệ cáp đã bị nứt tách ra dẫn đến tình trạng xuống cấp của cáp do bị ăn mòn.
Hình 2.5. Hư hỏng cầu Luling
Mặt khác do điều kiện kinh tế xã hội phát triển mà lưu lượng giao thông ngày càng tăng, cũng như sự xuất hiện nhiều xe quá tải. Để đảm bảo điều kiện về mặt chịu lực cho kết cấu mà đòi hỏi việc duy tu bảo dưỡng thay thế cáp cũ bị hư hỏng là bắt buộc.
Biện pháp sửa chữa thay thế cáp, neo ở đây là dùng hệ cáp tạm thay thế cho cáp bị tháo ra trong quá trình thi công. Hệ cáp tạm ở đây gồm 2 bó cáp vắt qua tháp cầu thông qua hệ yên ngựa bố trí trên đỉnh tháp. Cáp tạm được bố trí đối xứng qua tháp cầu để đảm bảo cho kết cấu vẫn an toàn và giao thông trên cầu không bị gián đoạn trong quá trình thi công thay thế cáp cũ.
Hình 2.6. Bố trí cáp tạm phục vụ thay cáp
- Cầu Panang ở Malaysia:
Hình 2.7. Cầu Panang-Malaysia
Cầu Panang hoàn thành vào năm 1985 tại Malaysia được thiết kế bởi công ty Malaysia Highway Authority (LLM) nối liền đảo Panang với đất liền. Là một cây cầu dây văng với nhịp chính dài 225m và 2 nhịp biên dài 107.5 m. Cầu gồm 6 làn đường xe chạy, mặt cắt ngang là những dầm bê tông cốt thép.
Sau thời gian phục vụ, quá trình đo đạc được tiến hành cho thấy sự vượt về ứng suất cho phép trong các dây văng xảy đã ra khá lớn, phát sinh những điểm rỉ và rò rỉ nước tại các neo vì vậy phải thay thế một số dây văng để đảm bảo giao thông đi lại được an toàn.
Việc thay thế cáp dây văng do công ty Freyssinet thực hiện. Được tiến hành bằng biện pháp căng 2 bó cáp tạm ở mỗi bên tháp nhằm mục đích chịu lực thay cho cáp đã bị tháo ra và đảm bảo việc giao thông trên cầu không bị gián đoạn. Một đầu cáp tạm được neo vào đỉnh tháp thông qua các lỗ khoan vào tháp để liên kết với tháp cầu, đầu còn lại được neo vào hệ đà giáo dàn thép được gia cố tại bản mặt cầu.
Hình 2.8. Bố trí cáp tạm phục vụ thay cáp cầu Panang-Malaysia
- Để liên kết hệ cáp tạm với đỉnh tháp có thể dùng hệ yên ngựa hoặc hệ neo gia cố trên tháp tùy thuộc vào cấu tạo tháp.
- Liên kết hệ cáp tạm với đỉnh tháp thông qua hệ yên ngựa.
Yên ngựa là một tấm thép đúc có cấu tạo các rãnh, các dây văng vắt qua yên ngựa trong các rãnh và được liên kết cố định bằng bulong cường độ cao. Tùy theo yêu cầu thiết kế, yên ngựa có thể cố định hoặc di động trên tháp cầu.
Để đảm bảo tính cố định của nút, ứng với mọi tổ hợp tải trọng. Nút dây trên tháp thường được liên kết cố định với nhau qua hệ bản kẹp của yên ngựa bằng các bulong cường độ cao. Để tránh cáp khỏi bị thương tổn dưới tác dụng của lực ép, để làm tăng ma sát trượt của bó dây và tạo độ mềm mại ở đầu ra của dây khỏi bàn kẹp, các bó dây được đệm qua các miếng đệm bằng kẽm hoặc nhôm. Dưới tác dụng của lực xiết bulong, tấm đệm nhôm bị hằn vệt xoắn của cáp làm tăng ma sát. Khi chịu hoạt tải và dao động, dây bị uốn, lắc do thay đổi góc xoay và do dao động gió, độ mềm của đệm nhôm làm giảm mức độ nguy hiểm tại tiết diện ngàm của dây.Yên ngựa liên kết với đỉnh tháp cầu thông qua các chốt.
Hình 2.9. Bố trí yên ngựa trên đỉnh tháp cầu cầu Luling
- Liên kết hệ cáp tạm với đỉnh tháp thông qua hệ neo cố định tại đỉnh tháp cầu.
Để thuận tiện cho việc căng chỉnh nội lực cho cáp tạm nhằm mục đích gỡ bỏ cáp cũ hư hỏng người ta cũng có thể bố trí khối neo hay hộp neo bằng thép trên đỉnh tháp. Các khối neo và hộp neo này được liên kết với đỉnh của tháp sao cho đảm bảo yêu cầu về mặt chịu lực khi cáp tạm được thay thế.
Hình 2.10. Liên kết tại đỉnh tháp thông qua hộp neo
Ngoài việc bố trí những khối neo và hộp neo trên đỉnh tháp, do cấu tạo đặc trưng của một số tháp mà người ta có thể khoan tạo lỗ bên này sang bên kia tháp ở thân tháp gần đỉnh để tạo chốt nhằm mục đích neo hệ cáp tạm vào tháp cầu như ở cầu Panang-Malaysia với những mũi khoan có đường kính 365mm có chiều sâu từ 3,6 đến 4,5m ngang qua tháp.
Hình 2.11. Liên kết cáp tạm với tháp cầu Panang-Malaysia
- Liên kết cáp tạm với hệ dầm và mặt cầu: người ta có thể gia cố bằng cách hàn thêm hộc neo tại các vị trí dầm ngang đối với dầm chủ thép hoặc gia cố thêm dầm ngang cũng như tận dụng đặc điểm cấu tạo tại vị trí neo cũng như hệ dầm mặt cầu mà bố trí thành bộ phận liên kết với dầm chủ để truyền tải trọng từ dầm vào dây.
Hình 2.12. Bố trí neo cáp tạm vào dầm ngang cầu Luling
Cũng có thể tạo khoan qua bản mặt cầu rồi dùng các thanh cường độ cao một đầu liên kết với hệ đỡ dầm chủ và đầu kia với hệ cáp tạm ví dụ như ở cầu Panang- Malaysia.