1. Kết quả đo đạc thực tế kích thước mặt cắt ngang dầm cho thấy các tham số thống kê của chúng là phân bố chuẩn.
2. Kết quả thí nghiệm 12 mẫu khoan dầm cho thấy các tham số thống kê của cường độ chịu nén là phân bố chuẩn.
3. Kết quả thí nghiệm kéo các loại thép gân cho thấy các tham số thống kê của cường độ chảy của cốt thép là phân bố chuẩn.
4. Chỉ số độ tin cậy β giảm nhanh khi hoạt tải tăng và tăng lên sau khi sửa chữa tăng cường. Điều này hồn tồn phù hợp với các kết luận của Chương 2.
5. Trước khi sửa chữa tăng cường, mơ men mặt cắt giữa nhịp đạt chỉ số độ tin cậy yêu cầu cho cấp tải trọng 13T; sau khi sửa chữa tăng cường, mơ
men mặt cắt giữa nhịp đạt chỉ số độ tin cậy yêu cầu cho cấp tải trọng 18T. Điều này hồn tồn phù hợp với các kết luận đánh giá bằng thực nghiệm.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
"Độ tin cậy chịu uốn của dầm BTCT được tăng cường bằng tấm polymer cốt sợi carbon" được xác định thơng qua chỉ sốđộ tin cậy, β, theo mơ
hình sức kháng của ACI 440.2R-08 và lý thuyết độ tin cậy. Các mặt cắt chữ nhật dầm BTCT thườngđược chọn nằm trong miền thiết kế đủ rộng cùng với việc lựa chọn bộ biến ngẫu nhiên hợp lý (kích thước hình học mặt cắt, cường độ bê tơng, cường độ cốt thép chịu kéo, cường độ giới hạn và biến dạng tương đối cực hạn của tấm CFRP) được sử dụng cho mơ hình tính tốn sức kháng
Mâ. Mơ phỏng Monte-Carlo được sử dụng để xác định các tham số thống kê do sai số của vật liệu (M) và quá trình chế tạo (F); đồng thời các kết quả thực nghiệm được sử dụng để xác định ảnh hưởng của phương pháp phân tích (P).
Chỉ sốđộ tin cậy, β, được tính tốn dựa vào hàm trạng thái tuyến tính kết hợp
với chuẩn hĩa các biến phân bố khơng chuẩn phương pháp Rackwitz-Fiessler cho hàm bậc nhất với tỷ lệ M+/M* = 0.25, 0.50; 0.75 và 1.00, ρ& =
0.2, 0.3,0.4,0.5,0.6ρỉÚ, ψ- = 0.80, 0.85, 0.90 và các tham số thống kê của vật
liệu và cấu tạo. Chương trình 2TKN được xây dựng bằng ngơn ngữ lập trình VBA trên nền Microsoft Excel để xác định các giá trị chỉ số độ tin cậy β. Các
thực nghiệm trong phịng và hiện trường đã được tiến hành để xác định mơ hình phân bố và giá trị của các tham số thống kê của một số biến ngẫu nhiên quan trọng.
1. Kết quảđạt được của luận án:
a.Xây dựng phương pháp luận tính tốn độ tin cậy chịu uốn của dầm bê tơng cốt thép được tăng cường bằng dán tấm polymer cốt sợi carbon trên cơ sở mơ hình sức kháng theo ACI 440.2R-08.
b.Phân tích bằng định lượng chỉ sốđộ tin cậy, β, từ kết quả khảo sát bằng
Chương trình 2TKN theo các tham số hệ số chiết giảm cường độ tấm CFRPXψ-\, tỷ lệ mơ men hoạt tải trên tĩnh tải, XM+/M*\, tỷ lệ hàm lượng cốt
thép chịu kéo trên hàm lượng cốt thép cân bằng, Xρ&⁄ρỉÚ), và tỷ lệ phần trăm tăng thêm của khả năng chịu uốn sau khi dán sợi CFRP so với trước khi dán sợi CFRP, (%TC), từ đĩ rút ra các kết luận:
•Chỉ số độ tin cậy, β, giảm khi tăng hệ số chiết giảm cường độ tấm CFRP,ψ-.
•Chỉ số độ tin cậy, β, tăng dần khi tỷ lệ mơ men hoạt tải trên tĩnh tải,
M+/M*, giảm.
•Khi tỷ lệ hàm lượng cốt thép chịu kéo trên hàm lượng cốt thép cân bằng,ρ&⁄ρỉÚtrong khoảng từ0.2 đến 0.5: chỉ sốđộ tin cậy, β, tăng nhẹ, kiểu
phá hoại chủ yếu là bong trĩc, một số ít là đứt gãy, hệ số chiết giảm cường độ
mặt cắt, φ, là lớn nhất, tấm CFRP được khai thác tốt; khi ρ&⁄ρỉÚtrong khoảng từ 0.5 đến 0.6: chỉ số độ tin cậy, β, tăng mạnh, kiểu phá hoại chủ yếu là bê tơng nén vỡ, hệ số chiết giảm cường độ mặt cắt, φ, là nhỏ, tấm CFRP chủ yếu
đĩng gĩp vào độ tin cậy mà ít tăng khả năng chịu lực của mặt cắt.
•Khác biệt về chỉ sốđộ tin cậy β và tỷ lệ phần trăm tăng thêm của khả (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
năng chịu uốn sau khi dán sợi CFRP so với trước khi dán sợi CFRP, %TC,
của hai trường hợp hệ số chiết giảm cường độ tấm CFRP,ψ- = 0.85 và
ψ- = 0.90, là nhỏ.
•Kết quả đánh giá thực nghiệm dầm BTCT chịu uốn được tăng cường bằng tấm polymer cốt sợi carbon dán ngồi của cầu Trần Hưng Đạo phù hợp với kết quả phân tích theo chỉ sốđộ tin cậy β.
2. Những đĩng gĩp mới của luận án
a. Xây dựng Chương trình 2TKN bằng ngơn ngữ lập trình VBA trên nền Microsoft Excel cho phép xác định chỉ sốđộ tin cậy, β, của mặt cắt chữ nhật dầm
BTCT chịu uốn được tăng cường bằng tấm polymer cốt sợi carbon dán ngồi. b.Các kết quả thực nghiệm trong phịng và hiện trường:
• Xác định các tham số thống kê do ảnh hưởng của phương pháp phân tích đến sức kháng uốn của dầm BTCT chịu uốn được tăng cường bằng tấm
polymer cốt sợi carbon dán ngồi theo mơ hình sức kháng của ACI 440.2R- 08: µP=1.14 và COVP=11.8% bằng thí nghiệm uốn phá hoại 8 dầm mặt cắt chữ nhật.
• Xác định mơ hình phân bố và giá trị của các tham số thống kê của chiều rộng và chiều cao mặt cắt ngang giữa nhịp khi tiến hành nghiên cứu ứng dụng đối với cầu Trần Hưng Đạo.
• Xác định mơ hình phân bố và các tham số thống kê của cường độ chịu nén bê tơng cầu cũ bằng thí nghiệm nén 12 mẫu khoan dầm cầu Trần Hưng Đạo.
• Xác định mơ hình phân bố và các tham số thống kê của cường chảy cốt thép cầu cũ bằng thí nghiệm kéo 3 mẫu thép lấy từ cầu Bơng.
• Xác định mơ hình phân bố và các tham số thống kê của cường độ chịu nén bê tơng mới bằng thí nghiệm nén 12 mẫu bê tơng mới của các dầm thí nghiệm.
• Xác định mơ hình phân bố và các tham số thống kê của cường chảy của cốt thép bằng thí nghiệm kéo 6 mẫu thép Miền Nam dầm thí nghiệm và 410 mẫu thép tại các dự án ở Việt Nam.
3. Một số kiến nghị
a. Chỉ nên sửa chữa tăng cường chịu uốn dầm BTCT cĩ tỷ lệ hàm lượng cốt thép chịu kéo trên hàm lượng cốt thép cân bằng, 0.2 ≤ ρ&*ρỉÚ T 0.5.
b. Nên dùng hệ số chiết giảm cường độ tấm CFRP,ψ- = 0.85, cho tính tốn mặt cắt dầm BTCT tăng cường bằng dán tấm sợi CFRP theo ACI 440.2R-08 cho các trường hợp thiết kế thơng thường.
c. Cĩ thể dùng hệ số chiết giảm cường độ tấm CFRP,ψ- = 0.90, cho tính tốn mặt cắt dầm BTCT tăng cường bằng tấm sợi CFRP trong trường hợp tỷ
lệ mơ men hoạt tải trên tĩnh tải, M+/M* ≤ 1.0.
a. Nghiên cứu dự báo tuổi thọ của dầm BTCT được tăng cường bằng tấm sợi carbon CFRP ở Việt Nam.
b.Nghiên cứu tương quan giữa chỉ số độ tin cậy, β, của mặt cắt chữ nhật và các dạng mặt cắt phổ biến khác như mặt cắt chữ I và chữ T.
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ [1] Ngơ Thanh Thủy, Trần Đức Nhiệm, Độ tin cậy làm việc chịu uốn của
dầm bê tơng cốt thép được tăng cường bằng tấm polyme cốt sợi cacbon, Tạp chí Cầu đường Việt Nam – Số 7/2008.
[2] Ngơ Thanh Thủy, Độ tin cậy làm việc chịu uốn của dầm bê tơng cốt thép được tăng cường bằng tấm sợi cacbon, Đề tài NCKH cấp trường,
3/2012.
[3] Ngơ Thanh Thủy, Trần Đức Nhiệm, Evaluating Flexural Reliability of
RC Bridge Girders Strengthened with CFRP Sheets Through Statistic Behaviors of Structure and Load, 13th Conference on Science and Technology – Civil Engineering for sustainable Development – International Session, 2013 HCMUT VietNam, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2013. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[4] Ngơ Thanh Thủy, Trần Đức Nhiệm, Huỳnh Xuân Tín, Xây dựng chương trình tính chỉ số Độ tin cậy làm việc chịu uốn của dầm bê tơng cốt thép được tăng cường bằng tấm sợi cacbon, Tạp chí Khoa Học
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
[1]Lê Khắc Ánh, Đánh giá hiệu quả các dự án thí điểm cơng nghệ gia cố
dầm cầu BTCT bằng chất dẻo cĩ cốt sợi, Đề tài cấp Bộ 2012.
[2]Bộ Giao Thơng Vận Tải, Tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ 22TCN 272 - 05, Nhà xuất bản Giao thơng vận tải, Hà Nội, 2005.
[3]Chi nhánh Cty TV&TK CNGT, Sửa chữa nhịp thứ 8 cầu Sài Gịn, 2008.
[4]Chi nhánh Cty TV&TK CNGT, Sửa chữa tăng cường cầu Trần Hưng
Đạo (Tỉnh Bình Thuận), 2012.
[5]Nguyễn Tấn Dũng, Nguyễn Văn Mợi, Hồng Phương Hoa, Nghiên cứu giải pháp gia cường dầm BTCT bằng tấm vật liệu composite sợi carbon
(phần 1), TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
- SỐ 3(44).2011.
[6]Lê Xuân Huỳnh, Hồng Xuân Long, “Xác định quan hệ giữa chi phí và
độ tin cậy của kết cấu”, Tạp chí Xây dựng, 2002.
[7]Lê Xuân Huỳnh, Lê Cơng Duy, “Phương pháp đánh giá độ tin cậy mờ
của kết cấu khung”, Tạp chí Xây dựng, 2006.
[8]Bùi Đức Năng, Tính xác suất khơng hỏng của kết cấu hệ thanh cĩ kể đến các yếu tố ngẫu nhiên về vật liệu, hình học của kết cấu và vật liệu, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, 2010.
[9]Trần Đức Nhiệm, “Tính tốn thiết kế kết cấu cầu theo phương pháp các hệ số độ tin cậy riêng, cơ sở xây dựng các tiêu chuẩn thiết kế tiên tiến và hội nhập”,Báo cáo Hội nghị Khoa học Việt – Đức, Trường Đại học Giao thơng vận tải, Hà Nội, 2006.
[10] Trần Đức Nhiệm, Các phương pháp xác suất và Lý thuyết độ tin cậy trong tính tốn cơng trình, Nhà xuất bản Trường Đại học Giao Thơng Vận Tải, 1996.
[11] Trần Đức Nhiệm, Nguyễn Trọng Phú, “Phân phối xác suất của các yếu tố kích thước hình học, cường độ bê tơng, cốt thép của kết cấu nhịp BTDƯL”, Tạp chí Cầu đường Việt Nam, 2005.
[12] Nguyễn Văn Phĩ, Nguyễn Xuân Chính, Tạ Thanh Vân, "Một phương pháp đánh giá độ tin cậy của cơng trình", Tuyển tập cơng trình Hội nghị Khoa học tồn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 8, 2006.
[13] Nguyễn Trọng Phú, “Phương pháp phân tích độ tin cậy theo các mơ hình phân phối xác suất của tải trọng và sức kháng trong thiết kế
cầu ”, Tạp chí Cầu đường Việt Nam, 2005.
[14] Nguyễn Trọng Phú, “Ứng dụng phương pháp mơ phỏng Monte- Carlo để phân tích độ tin cậy của kết cấu cơng trình”, Tạp chí Cầu
đường Việt Nam, 2005.
[15] Nguyễn Trọng Phú, Nghiên cứu đánh giá độ tin cậy của kết cấu nhịp dầm hộp bê tơng dự ứng lực theo điều kiện cường độ chịu uốn và chịu cắt 2005.
[16] Ngơ Châu Phương, Phân tích các yếu tốảnh hưởng và cơ sở xác
định các hệ số sức kháng cọc khoan nhồi mĩng mố trụ cầu ở khu vực Tp. Hồ Chí Minh, Luận án TS kỹ thuật, ĐH GTVT, 2014.
[17] TCVN 5574:2012, Kết cấu bê tơng và bê tơng cốt thép-Tiêu chuẩn thiết kế, 2012. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[18] Nguyễn Chí Thanh, Nghiên cứu thực nghiệm ứng xử uốn của bản bê tơng cốt thép gia cường bằng tấm cốt sợi tổng hợp, Viện Thủy Cơng, 2011.
[19] Phạm Văn Thứ, “Các phương pháp phân tích độ tin cậy của kết cấu xây dựng”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, Trường Đại học Hàng Hải, 2005.
[20] Phạm Văn Thứ, “Cơ sở xác suất của các tiêu chuẩn hiện hành thiết kế các cơng trình xây dựng”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, Trường Đại học Hàng Hải, 2008.
[21] Phạm Văn Thứ, “Những tiền đề vật lý của lý thuyết độ tin cậy của nền các cơng trình xây dựng”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, Trường Đại học Hàng Hải, 2007.
[22] Phạm Văn Thứ, “Tính tốn độ tin cậy của các bộ phận chịu tải khi hạn chế thơng tin về các thơng số mơ hình các trạng thái giới hạn”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, Trường Đại học Hàng Hải, 2012.
[23] Ngơ Thanh Thủy, Độ tin cậy làm việc chịu uốn của dầm BTCT
được tăng cường bằng tấm polymer cốt sợi carbon, TẠP CHÍ CẦU
ĐƯỜNG VIỆT NAM - SỐ 7/2008.
[24] Ngơ Thanh Thủy, Độ tin cậy làm việc chịu uốn của dầm BTCT
được tăng cường bằng tấm sợi carbon, Đề tài NCKH cấp trường, 3/2012.
[25] Ngơ Thanh Thủy, Trần Đức Nhiệm, Evaluating Flexural Reliability of RC Bridge Girders Strengthened with CFRP Sheets Through Statistic Behaviors of Structure and Load, 13th Conference on Science and Technology – International Session, 2013 HCMUT VietNam.
[26] Ngơ Thanh Thủy, Trần Đức Nhiệm, Huỳnh Xuân Tín, Xây dựng chương trình tính chỉ số Độ tin cậy làm việc chịu uốn của dầm BTCT
được tăng cường bằng tấm sợi carbon, Tạp chí khoa học GTVT - SỐ ĐẶC BIỆT 10/2013.
[27] Trung tâm thí nghiệm vật liệu và Kiểm định chất lượng cơng trình LAS-XD 839, Kết quả thí nghiệm cường độ thép, 2010, 2011, 2012.
[28] Trung tâm thí nghiệm vật liệu và Kiểm định chất lượng cơng trình LAS-XD 225, Kết quả thí nghiệm cường độ thép, 2013, 2014. [29] Ngơ Quang Tường, Sửa chữa và gia cố cơng trình bê tơng cốt
thép bằng phương pháp dán nhờ sử dụng FRP. Tạp chí Phát triển KHCN, Số 10, 2007.
[30] Nguyễn Vi, Độ tin cậy của các cơng trình bến cảng, Nhà xuất bản Giao Thơng Vận Tải, 2009.
TIẾNG ANH
[31] AASHTO, LRFD Bridge Design Specifications (US), 6th Edition, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C., 2012.
[32] Abdulrahim M. Arafah, Reliability-Based Criterion for Maximum Reinforcement Ratio of Reinforced Concrete Beam Sections,
Journal of King Saud University, 2000.
[33] Abdulrahim M. Arafah, Statistics For Concrete And Steel Quality In Saudi Arabia, Magazine of Concrete Research, 1997.
[34] ACI Committee 440, Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Strcutures (ACI 440.2R-08), 2008.
[35] ACI Committee 440, Guide Test Methods for FRPs for Reinforcing or Strengthening Concrete Structures (ACI 440.3R-04),
[36] ACI, Buiding Code Requirment for Structural Concrete (ACI 318-08), 2008.
[37] Akthem Al-Manaseer, Muhammad Saad Nadeem,Ric Magenti, and Peter Lee, Strength Unit Weight and Elasticity of Concrete Cylinders for the Benicia Martinez Bridge, Department of Civil and Environmental Engineering, San Jose State University, 2011.
[38] Allen, D.E., "Canadian Highway Bridge Evaluation: Reliability Index, " Canadian Journal of Civil Engineering, 19, 593-602, 1992. [39] Anders Carolin, Doctoral thesis: “Carbon Fiber Reinforced (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Polymers for Strengtheningof Structural Elements”, Devision of Structural Engineering, Lulea University of Technology, 2003.
[40] Andrzej Nowak and Maria Kaszinska, Target reliability Index for New, Exsiting and Historical Structure, Biblioteka Cyfrowa Politechniki Krakowskiej, 2011
[41] Andrzej S Nowak and Maria M Szerszen, Structural reliability as applied to highway bridges, John Wiley & Sons, 2000.
[42] Andrzej S. Nowak, Calibration Of LRFD Design Specifications For Steel Curved Girder Bridges, NCHRP Report 563, National Cooperative Highway Research Program (Hoa Kỳ), 2008.
[43] Andrzej S. Nowak, Live Load Models for Highway Bridges,
1993.
[44] Andrzej S. Nowak, Risk Mitigation for Highway and Railway Bridges (Report # MATC-UNL: 224 Final Report), 2010.
[45] Andrzej S. Nowak1, Przemyslaw Rakoczy1, Firas I. Sheikh Ibrahim1 Proposed load combination factors for bridges with high dead-to-live load ratios, 2012.
[46] Arduini, M. and Nani, A. (1997) "Behavior of Precracked RC Beams Strengthened with Carbon FRP sheets", Journal of Composites for Construction, Vol. 1, No. 2, 1997.
[47] Ashraf Biddah, Hazem Al-Naser, Nabil Raweh, Mohamed Eissa,
Strengthening of an existing reinforced concrete structure, Civil and Environmental Engineering Department, College of Engineering, United Arab Emirates University,1997.
[48] ASTM: E 122-00, Standard practice for Caculating Sample Size to Estimate, with a specified Tolerate Error, the Average for Characteristic of a lot or Process, 2001.
[49] Atadero RA, Lee LS, Karbhari VM., Materials variability and reliability of FRP rehabilitation of concrete, 4th International Conference on Advanced Composite Materials in Bridges and Structures, Calgary, Canada, 2004.
[50] Bakht et al., Canadian bridge design code provisions for fiber- reinforced structures, Journal of Composite Constructions, 2000.
[51] Bala Sivakumar, Load & Resistance Factor Rating Of Highway
Bridges, WISCONSIN DOT, 2007.
[52] BASF The Chemical Company. MBrace Sheet, MBrace Saturant, MBrace Putty, and MBrace Primier Technical Data. BASF, 2012.
[53] Bradley E. Huitema, The Analysis of Covariance and Alternatives, 2011.
[54] C. Mazzotti and M. Savoia, Intermediate Debonding of FRP Strengthened RC Beams, International Institute for FRP in Construction, 2007.
[55] Calvin E. Reed, and Robert J. Peterman, Evaluation of Prestressed Concrete Girders Strengthened with Carbon Fiber