một vài nguyên nhân gây hư hỏng kết -...
TRANSCRIPT
1
Một vài nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu dầm cầu bê tông cốt thép trong quá trình khai thác biện pháp khắc phục / Chu Quang Trung
Chương mở đầu: Giới thiệu tổng quan
Do sự phát triển kinh tế của đất nước, hiện nay đa phần các cầu
trên phải gánh một lượng vận tải lớn, nhiều khi vượt quá tải trọng
cho phép. Mặt khác, những công trình cầu cũ ở nước ta còn chịu
ảnh hưởng của môi trường, chiến tranh và công tác duy tu bảo
dưỡng không được thường xuyên. Chính vì vậy nên có rất nhiều
cầu cũ đang trong tình trạng hư hỏng và xuống cấp nghiêm trọng.
Để tiếp tục tận dụng, khai thác và phát huy khả năng làm việc của
công trình cần phải đánh giá, phân loại hiện trạng và nguyên nhân
gây hư hỏng, từ đó nghiên cứu các giải pháp xử lý.
Với mục đích nâng cao hiệu quả của quá trình khai thác, phát huy
khả năng làm việc cũng như nâng cao độ tin cậy của các công trình
cầu BTCT trong điều kiện Việt nam. Trong luận án này tác giả sẽ
giải quyết việc tìm hiểu các nguyên nhân gây nên sự hư hỏng trong
các kết cấu nhịp cầu BTCT; Xác định phương pháp thu thập thông
tin từ đó chọn phương pháp tính toán đánh giá sự suy giảm chất
lượng để đề xuất biện pháp khắc phục có hiệu quả các hư hỏng.
Qua các công trình đã được tham gia sửa chữa và tham khảo một
số công trình cầu đã và đang sửa chữa khác, mục tiêu mà đề tài
muốn đạt được là nghiên cứu đề xuất biện pháp sửa chữa cầu
BTCT một cách có hiệu quả xuất phát từ việc xác định rõ nguyên
nhân gây hư hỏng và chữa đúng bệnh. Ngoài việc giới thiệu một
vài biện pháp sửa chữa dầm cầu BTCT cũ mà thế giới và Việt nam
2
đang áp dụng luận văn đi sâu nghiên cứu giới thiệu một số phương
pháp sửa chữa có hiệu quả mà Viện KHCN GTVT đã và đang áp
dụng thành công như sử dụng vật liệu bê tông polyme PEX do
Viện KHCN GTVT chế tạo để sửa chữa cầu; sửa chữa tăng cường
cầu bằng DUL-N; sửa chữa khôi phục cầu bằng phương pháp dán
bản thép tăng cường cho dầm BTCT...
Chương 1: Một số nguyên nhân gây hư hỏng và phương pháp
thu thập thông tin đối với dầm cầu BTCT đang khai thác
1.1. Một số nguyên nhân gây hư hỏng dầm cầu BTCT đang khai
thác: Sự hư hỏng của cầu BTCT do các nguyên nhân chính sau:
- Quá trình phá hủy vật liệu do tác động của môi trường, bão, lũ…
- Khảo sát và thiết kế có sai sót.
- Sai sót trong quá trình thi công.
- Trong quá trình sử dụng, thiếu duy tu sửa chữa, khai thác quá tải.
1.1.1. Các hư hỏng do quá trình phá hủy vật liệu do tác động của
môi trường
a) Sự phá hủy lý hóa của bê tông
Dạng hư hỏng này có thể xảy ra do các tác động bên ngoài hoặc do
thành phần của bản thân bê tông. Phản ứng hóa học phổ biến nhất
xảy ra dưới tác dụng của sự ngậm nước và thẩm thấu nước. Hiện
tượng này sẽ kéo theo sự xuất hiện của sùi mặt thành mụn và vỡ
mủn. Các phá hủy này thường do một số các tác động sau:
- Sự hư hỏng do tác dụng cacbonat hóa bê tông
- Sự hư hỏng nguyên nhân do kiềm hóa
- Sự hư hỏng nguyên nhân do tác dụng của clorua và sunfat
- Sự xuống cấp của bê tông có nguồn gốc sinh học
b) Sự hư hỏng do hiện tượng ăn mòn cốt thép trong bê tông:
3
Kết cấu bê tông cốt thép bị phá hủy chủ yếu bởi ăn mòn cốt thép.
Việc ăn mòn cốt thép sẽ dẫn đến nứt vỡ lớp bê tông bảo vệ phá hủy
kết cấu. Điều kiện cần để cốt thép bắt đầu gỉ là độ pH < 11 hoặc
hàm lượng ion Cl- tự do vượt quá ngưỡng 0,2- 0,4% xi măng. Các
nguyên nhân chính gây ăn mòn thép trong bê tông như sau:
- Ăn mòn điện hóa : Quá trình đó gồm hai phần: Hòa tan anốt kim
loại và phản ứng catôt.
- Gỉ cốt thép trong bê tông vùng bị nứt: Khi mà bê tông có độ
rỗng, không đủ chặt, bề dày lớp bảo vệ không đủ ngăn cản sự thấm
nhập của ôxy lên bề mặt cốt thép và cả những vùng không có vết
nứt. Lúc đó, anốt sẽ là bề mặt thép có lớp thụ động đã bị gỉ ngay tại
vết nứt và catốt là bề mặt thép nằm trong bê tông.
- Gỉ của cốt thép trong bê tông khi có mặt của các ion Cl-: Sự có
mặt của Cl– sẽ làm cho bê tông dẫn điện tốt hơn, tăng tốc độ gỉ của
cốt thép nằm trong vùng bê tông bị cacbonat hóa.
c) Sự hư hỏng về nứt do co ngót bê tông: Co ngót là hiện tượng thể
tích thay đổi do mất độ ẩm, tỷ lệ N/X càng cao, sự chênh lệch giữa
mức co ngót ở mặt ngoài và bên trong tiết diện càng nhiều.
1.1.2. Những hư hỏng do quá trình khảo sát, thiết kế có sai sót
Những sai lầm do khảo sát, thiết kế sẽ kéo theo những hư hỏng có
thể biểu hiện theo các dạng:
- Tính toán sai hoặc tính chưa đủ.
- Chọn giải pháp kết cấu không tốt, không tôn trọng những
nguyên tắc đảm bảo an toàn công trình.
a) Những hư hỏng do tính toán kết cấu
Việc lựa chọn sơ đồ tính toán kết cấu không đúng hoặc không
chính xác, hoặc chưa lường hết được các yếu tố tác động xảy ra
4
trong quá trình thi công cũng như quá trình khai thác công trình.
Một vài sai sót thường gặp là:
- Tính toán bản mặt cầu không đạt.
- Tính toán về lực căng cáp dự ứng lực không chính xác.
- Tính toán sai sót khi sự phân phối lại nội lực dưới tác dụng của
các biến dạng khác nhau.
b) Những hư hỏng xảy ra lựa chọn giải pháp kết cấu không tốt
Khi thiết kế một công trình, ngoài vấn đề phải tính toán đủ khả
năng chịu lực theo yêu cầu thiết kế, cần thiết phải có sự lựa chọn
giải pháp kết cấu hợp lý, nếu không sẽ dẫn đến những hư hỏng mà
nguyên nhân chính hoàn toàn do vấn đề lựa chọn về cấu tạo của kết
cấu không hợp lý.
1.1.3. Những hư hỏng liên quan đến thi công
a) Sản xuất bê tông: Khi sản xuất bê tông không tôn trọng công
thức qui định, cho nước không đúng, sử dụng không đúng chất phụ
gia, pha trộn không đúng nhiệt độ quy định... Những sai sót này
làm ảnh hưởng tới cường độ chịu lực của vật liệu, gây rỗ bề mặt
tạo điều kiện đẩy nhanh tốc độ cacbônat hóa trong bê tông.
b) Cốt thép trong bê tông: Không tuân thủ chiều dày lớp bảo vệ,
thép đặt không đảm bảo nên khi đổ bê tông bị di chuyển... Các sai
sót này ảnh hưởng tới khả năng chịu lực của kết cấu và là nguyên
nhân gây gỉ cốt thép.
c) Bố trí cốt thép trong ván khuôn và thi công căng kéo: Trong
quá trình thi công có xảy ra các sai lệch về mặt hình học, có thể kể
đến sự lún cục bộ của ván khuôn, độ vồng ngược của dầm không
thích hợp, các mối nối không đảm bảo, các sai lệch có liên quan
đến chất lượng không đồng đều của bê tông, sự chất tải hoặc kéo
5
căng cốt thép không đối xứng... Các thiếu sót này làm biến dạng
thực tế của kết cấu khác xa so với tính toán.
d) Những sai sót trong quá trình thi công: Đặt cốt thép không
đúng quy cách, sai số về vị trí lớn, kê chèn không đủ cho chiều dày
lớp bảo vệ theo dự định, không hàn các mối nối cốt thép, thiếu cốt
thép chờ giữa các mối nối bê tông. Tháo ván khuôn sớm dẫn đến
biến dạng quá lớn, thậm chí gây nứt... Những sai sót trên ảnh
hưởng rất lớn đến khả năng chịu lực của kết cấu, gây nứt bê tông
và gỉ cốt thép.
1.1.4. Những hư hỏng trong quá trình khai thác sử dụng
Trong quá trình sử dụng, những hư hỏng xảy ra thường do sự thay
đổi điều kiện sử dụng, điều kiện môi trường, thiếu duy tu bảo
dưỡng thường xuyên... Những hư hỏng trong quá trình sử dụng
phổ biến nhất là các hư hỏng về nứt. Các vết nứt này là do cấu kiện
chịu quá tải, do lún không đều của công trình, do mỏi...
1.2. Những phương pháp thu thập thông tin về cầu BTCT đang
khai thác
1.2.1. Mục tiêu của thu thập thông tin: đánh giá chất lượng vật liệu
và đánh giá khả năng làm việc của kết cấu.
Hai loại thông tin cần thu thập là:
- Về vật liệu: Thu thập các đặc trưng vật liệu; thu thập các hư hỏng
của vật liệu; các tác động của môi trường đến vật liệu...
- Về kết cấu: Đo đạc các trạng thái biến dạng của kết cấu; thu thập
các hư hỏng của kết cấu...
1.2.2. Nguyên tắc trong thu thập thông tin: Thu thập được càng
nhiều thông tin liên quan đến công trình càng tốt. Cố gắng tiếp cận
công trình càng gần càng tốt. Ghi chép, phác hoạ hiện trạng công
6
trình tỷ mỉ, kỹ lưỡng và chính xác. Thiết bị kiểm định phải có độ
chính xác theo yêu cầu và được so chuẩn theo quy định.
1.2.3. Các hình thức và mức độ kiểm tra thu thập thông tin
- Kiểm tra thường xuyên: Thường được tiến hành hàng năm.
- Kiểm tra định kỳ: Thường được tiến hành theo một khoảng thời
gian nhất định.
- Kiểm tra đặc biệt: Thường được tiến hành sau một sự cố bất
thường như lũ bão, động đất, hỏa hoạn, va chạm lớn, sau khi sửa
chữa nâng cấp hoặc cần khai thác với tải trọng lớn hơn...
1.2.4. Các phương pháp kiểm tra vật liệu
a) Phương pháp phá hoại mẫu: Vật liệu cần nghiên cứu được lấy
từ công trình ra được chế tạo thành các mẫu thử. Các mẫu vật liệu
được được đưa vào các máy thí nghiệm tương ứng với trạng thái
làm việc của vật liệu (kéo, nén, uốn, xoắn...) và cho chịu tác dụng
của lực ngoài có giá trị tăng dần theo từng cấp cho đến lúc mẫu bị
phá hoại hoàn toàn. Dưới tác dụng của lực ngoài vật liệu sẽ bị biến
dạng. Đo các giá trị biến dạng tương ứng với mỗi cấp ứng suất. Giá
trị của các cặp ứng suất biến dạng nhận được cho phép dựng được
một đường cong biểu diễn quan hệ giữa ứng suất và biến dạng;
được gọi là biểu đồ đặc trưng vật liệu vì qua đồ thị này có thể xác
định được các đặc trưng cơ lý của vật liệu.
b) Phương pháp NDT: Phương pháp NDT là một hệ các phương
pháp đo trực tiếp trên công trình hoặc kết cấu thực để xác định các
đặc trưng vật liệu và phát hiện các khuyết tật tồn tại bên trong môi
trường vật liệu do quá trình chế tạo, do các trạng thái bệnh lý của
vật liệu gây ra. Phương pháp phương pháp NDT là một hệ gồm
nhiều phương pháp kiểm tra không phá hủy khác nhau như: Đo
cường độ bê tông bằng phương pháp đo độ cứng bề mặt. Đo chiều
dày lớp bê tông bảo vệ, vị trí cốt thép, đường kính cốt thép.
7
Phương pháp siêu âm đo vận tốc của xung siêu âm truyền qua bê
tông. Phương pháp chụp ảnh nội soi để kiểm tra, xem xét và chụp
ảnh hiện trạng bên trong bê tông. Đo độ xâm nhập của khí cácbon
trong bê tông đánh giá sự suy giảm cường độ bê tông và mức độ gỉ
của cốt thép. Xác định độ thấm nhập clo theo thời gian, xác định
hàm lượng sulphate, xác định hàm lượng xi măng trong bê tông.
Dựa trên luật thấm nhập clo, xây dựng quan hệ giữa độ thấm nhập
clo và sự suy giảm cường độ bê tông, ngưỡng gây gỉ, có thể dự báo
thời gian cốt thép có thể bị gỉ. Đo điện thế trong cốt thép, điện trở
của bê tông để dự báo khả năng bị gỉ của cốt thép trong bê tông.
Đo đạc, chụp ảnh bằng tia phóng xạ (tia X, gamma..) để xác định
mật độ bê tông, phát hiện các khuyết tật bên trong bê tông, các lỗ
rỗng, vết nứt cũng như vị trí, đường kính và tình trạng của cốt
thép...
c) Sử dụng kết hợp các phương pháp: Mỗi phương pháp của
phương pháp NDT có những ưu nhược điểm riêng và bê tông cốt
thép là một vật liệu phức hợp nên để sử dụng có hiệu quả phương
pháp NDT cần sử dụng các cặp phương pháp NDT hỗn hợp.
1.2.5. Các phương pháp đo đạc hiệu ứng kết cấu
Các hiệu ứng kết cấu cho những số liệu cần thiết để chẩn đoán xác
định mô hình thực trạng của công trình.
a) Thử tải tĩnh: Đối với chất tải tĩnh xác định được các hiệu ứng
kết cấu sau: độ võng tĩnh do hoạt tải; biến dạng của bê tông; biến
dạng cốt thép; độ mở rộng vết nứt khi có tải bằng các thiết bị đo
biến dạng cơ học hoặc bằng các thiết bị theo dõi vết nứt.
b) Thử tải động: Bố trí các đầu đo dao động tại các ví trí cần đo
đạc và cho các xe thử tải được chất tải theo tính toán chạy qua cầu
với các tốc độ và ghi lại các phổ dao động. Dựa vào các chương
trình phân tích chuyên dụng sẽ tìm được các phổ gia tốc, vận tốc và
chuyển vị động. Từ đó tìm được các đặc trưng động học của công
8
trình, tìm được chuyển vị động theo phương thẳng đứng và qua đó
đánh giá được hệ số xung kích của cầu, tìm được các trị riêng, các
tần số dao động riêng và các chu kỳ dao động riêng...
c) Đo đạc trong thời gian dài: Các trang thiết bị đo đạc được lắp
đặt và bảo quản tại công trình, các số liệu được ghi vào thiết bị lưu
trữ. Thiết bị sử dụng thường gồm các thiết bị đo đếm hoạt tải xe
qua cầu và các thiết bị đo hiệu ứng của kết cấu như biến dạng,
chuyển vị và các đặc trưng dao động. Xử lý các số liệu trên sẽ có
được phổ tải trọng, và các phổ về các hiệu ứng tải. Đây là phương
pháp cho bức tranh khá đầy đủ về tác động và hiệu ứng kết cấu.
Chương 2: Phương pháp xác định sự suy giảm chất lượng dầm
cầu BTCT đang khai thác
Để đánh giá tình trạng kỹ thuật của dầm cầu BTCT đang khai thác,
ta phải xây dựng bài toán chẩn đoán kỹ thuật đối với dầm cầu dựa
trên cơ sở các số liệu thông tin thu được. Mục tiêu của chẩn đoán
kỹ thuật là nghiên cứu các phương pháp nhận và đánh giá thông tin
chẩn đoán, mô hình chẩn đoán và thuật toán giải. Nâng cao độ tin
cậy và độ dự trữ của hệ kỹ thuật là mục tiêu của chẩn đoán kỹ
thuật.
2.1 Bài toán chẩn đoán kỹ thuật đối với công trình xây dựng
Bài toán cơ bản của chẩn đoán công trình là sự nhận biết về trạng
thái kỹ thuật của hệ trong điều kiện thông tin hạn chế. Nội dung cơ
bản của bài toán chẩn đoán kỹ thuật gồm những bước sau:
* Xây dựng không gian trạng thái của đối tượng kỹ thuật {D}.
* Xác định dấu hiệu chẩn đoán.
* Tiêu chuẩn nhận dạng.
Quy trình chẩn đoán kỹ thuật:
Thu thập
thông tin
Chẩn đoán kỹ
thuật
Xây dựng mô hình cơ học
hệ thống
Nhận thức trạng thái của hệ trên cơ sở
thống kê
Mô hình tĩnh
Nhận biết trạng thái kỹ thuật
Mô hình động
9
Mô hình tĩnh: thu thập số liệu thể hiện phản ứng của kết cấu trước
tác động của tải trọng cố định không thay đổi theo thời gian.
Mô hình động: thu thập số liệu thể hiện phản ứng của công trình
trước tác động của tải trọng biến đổi theo thời gian.
Phương pháp đánh giá sự suy giảm chất lượng cầu BTCT
a) Phương pháp thống kê: xử lý dấu hiệu chẩn đoán trên cơ sở
thống kê dữ liệu về hư hỏng và khuyết tật, từ đó xác định được
trạng thái khuyết tật của cầu
b) Phương pháp cơ học: xác định mô hình cơ học trên cơ sở xây
dựng không gian trạng thái đối tượng, xác định dấu hiệu chẩn đoán.
2.2. Xây dựng bài toán chẩn đoán kỹ thuật đối với cầu BTCT
a) Sơ đồ giải bài toán chẩn đoán kỹ thuật đối với cầu BTCT theo
quan điểm nhận dạng cơ học hệ thống
Xây dựng mô hình lý thuyết của kết cấu
Các đặc trưng lý thuyết tính toán trên mô hình
Khảo sát đo đạc các số liệu về cầu trên thực địa
Các đặc trưng của kết cấu thực
So sánh số liệu đo và tính toán lý thuyết để chẩn đoán hư hỏng,
mức độ, vị trí hư hỏng
Xây dựng mô hình hiện trạng của công trình
Đánh giá chất lượng công trình
10
Cơ sở của chẩn đoán kỹ thuật kết cấu cầu dựa trên các số liệu sau: - Hồ sơ thiết kế, hồ sơ hoàn công của cầu - Quá trình khai thác sử dụng, các lần kiểm tra, sửa chữa - Số liệu khảo sát đo đạc tại hiện trường
b) Sơ đồ giải bài toán chẩn đoán kỹ thuật đối với cầu BTCT theo
quan điểm thống kê
Để giải bài toán chẩn đoán kỹ thuật công trình cầu theo quan điểm
thống kê, cần có những yếu tố sau:
- Số liệu khảo sát, đo đạc các đặc trưng hình học, đặc trưng vật liệu
của kết cấu dưới tác động của môi trường bên ngoài.
- Tập hợp các dấu hiệu nhận biết trạng thái của kết cấu .
- Số liệu thống kê các dữ liệu về hư hỏng và khuyết tật của nhiều
kết cấu trên thực tế.
2.3 Giải bài toán chẩn đoán, đánh giá cầu BTCT theo quan điểm
nhận dạng cơ học hệ thống
- Tiến hành lựa chọn, xây dựng một tập các mô hình dự trữ (cơ sở
dữ liệu) dựa vào những kiến thức đã biết trong mô hình hoá.
- Lựa chọn các đặc trưng và tiến hành tính toán, đo đạc các ứng xử
(phản ứng) của kết cấu thực.
- Trên cơ sở số liệu thu thập, đo đạc tiến hành so sánh và lựa chọn
trong tập các mô hình dự trữ một mô hình phù hợp nhất theo một
tiêu chuẩn đánh giá sự phù hợp nào đó.
Thu thập các số liệu về cầu trên thực địa
Các đặc trưng và dấu hiệu của kết cấu thực
Nhận biết trạng thái của cầu theo quan điểm thống kê
Đánh giá chất lượng công trình
Xây dựng tập hợp các dấu hiệu nhận biết trạng thái của kết cấu
Thống kê các dữ liệu về hư hỏng và khuyết tật trên một loạt cầu
11
Về mặt toán học, bài toán nhận dạng là bài toán xây dựng lại mô
hình dựa trên phản ứng và lực tác dụng của hệ cơ học: L{U} = P
trong đó: L là đặc trưng của kết cấu, P là tải trọng hay tác động
ngoài, U là biến trạng thái (chuyển vị, ứng suất, biến dạng, ...)
Bài toán thuận (bài toán cơ bản): cho P và L, tìm U
Bài toán ngược có hai dạng: - Biết U và L, tìm P
- Biết P và U cần xác định L
Dạng thứ 2 của bài toán ngược chính là bài toán nhận dạng hệ cơ
học. Thực tế ta thường gặp bài toán ngược "một phần" tức là cho
một phần U (vì không thể đo đủ), một phần L (vì đã xác định được
một phần các tham số), P coi như đã biết (tạo ra).
Đặc điểm của bài toán nhận dạng kết cấu: Thiếu thông tin, đặc
biệt là số liệu đo đạc. Số lượng các đặc trưng đo được thường là rất
nhỏ so với yêu cầu. Số lượng các tham số hư hỏng có thể là rất lớn
vì hư hỏng còn chưa biết ở đâu, loại gì và mức độ ra sao. Điều này
dẫn đến bài toán kỳ dị có thể có nghiệm hoặc nghiệm không duy
nhất (đa trị). Ngoài ra, không phải bao giờ cũng có đủ các hồ sơ
thiết kế, thi công, hoàn công và các lần sửa chữa. Các thông tin có
được mà không hoàn toàn chính xác vì thông tin bao gồm cả các
sai số đo đạc và các nhiễu khác không thể tránh được. Sau khi có
được mô hình thực trạng kết cấu, việc đánh giá trạng thái kỹ thuật
được tiến hành bằng các phương pháp phân tích kết cấu thông
thường như đánh giá độ bền, ổn định, tuổi thọ còn lại, độ tin cậy...
Việc chẩn đoán hư hỏng là việc so sánh mô hình thực trạng với
một mô hình nào đó được chọn làm gốc. Sự thay đổi của mô hình
so với gốc chính là hư hỏng.
Xây dựng mô hình thực trạng của dầm: Xây dựng mô hình thực
trạng của dầm thông qua bản vẽ thiết kế và điều tra hiện trường để
xác định các thông số cần thiết cho phân tích tính toán dầm. Điều
tra hiện trường ở đây được thực hiện bằng mắt, thí nghiệm không
12
phá huỷ và đo đạc hiện trường. Cần thiết phải xác định loại, vị trí
và phạm vi các hư hỏng bằng mắt thường. Các hư hỏng quan sát
được bằng mắt thường là vết nứt, bong bật mất tiết diện. Đo đạc
xác định kích thước hình học, cường độ vật liệu và mô đun đàn hồi
vật liệu, diện tích cốt thép chịu lực còn lại (đánh giá mức độ suy
giảm tiết diện cốt thép do ăn mòn và gỉ), vị trí và phạm vi hư hỏng,
biến dạng hiện thời của dầm và độ rộng vết nứt. Thí nghiệm không
phá huỷ xác định cường độ bê tông, mức độ gỉ của thép (tỷ lệ %
suy giảm diện tích cốt thép do gỉ).
Phương pháp tính toán sự làm việc của dầm BTCT đang khai thác:
Nguyên lý chung của tính toán sự làm việc của dầm BTCT đang
khai thác là dựa vào quy trình thiết kế với các thông số kết cấu của
mô hình thực trạng và theo các trạng thái giới hạn. Trạng thái giới
hạn kiểm tra gần trạng thái giới hạn cường độ (kiểm tra khả năng
chịu lực của mặt cắt, trạng thái giới hạn phục vụ, tính toán kiểm tra
giới hạn về biến dạng của dầm và độ mở rộng của vết nứt), ngoài
ra còn có trạng thái giới hạn về giới hạn mỏi và trạng thái giới hạn
cực hạn. Tuỳ theo yêu cầu mà bài toán tính toán sự làm việc của
dầm BTCT đang khai thác có thể dùng một số trạng thái giới hạn
hay tất cả các trạng thái giới hạn trên.
Sau khi có kết quả kiểm tra chi tiết cầu, kiểm toán đánh giá hiện
trạng cầu theo điều kiện: Smax < [S]gh , trong đó Smax mô tả giá trị
lớn nhất của tải trọng và các yếu tố khác như nhiệt độ, co ngót.
[S]gh khả năng của kết cấu, mặt cắt hoặc bộ phận kết cấu. Tùy
thuộc vào đặc điểm chịu lực và đặc điểm kết cấu có trường hợp
điều kiện trên được thể hiện như sau: Sht < [S] htgh , với Sht tác động
của hoạt tải lên kết cấu, [S] htgh khả năng tiếp nhận hoạt tải tối đa
của kết cấu.
13
Thông thường với kết cấu dầm BTCT trong kiểm tra khả năng chịu
lực của trạng thái giới hạn về cường độ do đặc điểm chịu lực của
dầm (bê tông vùng chịu kéo bị nứt và chỉ có cốt thép chịu kéo) nên
thường kiểm tra theo mômen giới hạn và lực cắt giới hạn theo công
thức: Kiểm tra mômen: Mtt £ [M]
Kiểm tra lực cắt: Qtt £ [Q]
trong đó: Mtt , Qtt là mômen tính toán và lực cắt tính toán.
M, Q là mômen khả năng và lực cắt khả năng.
Khi kiểm tra độ mở rộng vết nứt và độ võng theo trạng thái giới
hạn phục vụ cũng theo độ mở rộng vết nứt giới hạn và độ võng giới
hạn như: Kiểm tra độ mở rộng vết nứt: a < [a]
Kiểm tra độ võng: y < [f]
trong đó: [a]; [f] là độ mở rộng vết nứt tới hạn; độ võng tới hạn.
2.4 Giải bài toán chẩn đoán, đánh giá cầu BTCT theo quan điểm
thống kê- Phương pháp Baies
Nếu có chẩn đoán Di và dấu hiệu kj gặp trong chẩn đoán đó thì xác
suất đồng thời xuất hiện ở đối tượng trạng thái Di và dấu hiệu kj là:
P(Dikj) = P(Di)P(kj/Di) = P(kj)P(Di/kj) (18)
Công thức của Baies: P(Di/kj) = P(Di).)(
)/(
j
ij
kP
DkP (19)
trong đó:
- P(Di) là xác suất của chẩn đoán Di xác định theo số liệu thống kê.
Như vậy nếu điều tra ban đầu N đối tượng và ở Ni đối tượng có
trạng thái Di thì: P(Di) = Ni / N (20)
- P(kj/Di) xác suất xuất hiện dấu hiệu kj ở đối tượng có trạng thái
Di. Nếu Ni đối tượng có chẩn đoán Di và ở Nij xuất hiện dấu hiệu
kj thì: P(kj/Di) = Nij / Ni (21)
14
- P(kj) - Xác suất xuất hiện dấu hiệu kj ở tất cả các đối tượng có
độc lập với trạng thái chẩn đoán. Khi đó: P(kj) = Nj / N (22)
- P(kj) để xác lập chẩn đoán không yêu cầu.
- P(Di/kj) xác suất của chẩn đoán Di ở đối tượng có dấu hiệu kj
Công thức tổng quát của Baies:
Công thức này liên quan đến trường hợp dẫn đến một tổ hợp dấu
hiệu K bao gồm các dấu hiệu k1, k2,..., kv. Mỗi dấu hiệu kj có mj
bậc (kj1, kj2, kj3,..., kjmj). Qua kết quả quan sát, các dấu hiệu này trở
thành dấu hiệu thực: k*j = kjs và toàn tổ hợp dấu hiệu K*, chỉ số *
quy ước là ký hiệu ngắn gọn giá trị thực của dấu hiệu.
Công thức Baies đối với tổ hợp dấu hiệu có dạng:
P(Di/K*) = P(Di).
)()/(
*
*
KPDKP i (i = l,2,...n) (24)
Trong đó P(Di/K*) là xác suất của chẩn đoán Di. Sau khi đã biết
kết quả xem xét theo dấu hiệu tổ hợp K, P(Di) là xác suất ban đầu
của chẩn đoán Di. Công thức xét đến trường hợp bất kỳ trong n
khả năng trạng thái của hệ. Giả sử rằng hệ thống tìm được ở một
trong các trạng thái thì: å=
n
S 1P(Ds) = 1 (25)
Trên thực tế nhiều khi xuất hiện một vài trạng thái A1. A2, ..., Ar
và có thể là sự tổ hợp giữa vài trạng thái nào đó. Từ đó sẽ dẫn đến
việc xem xét những trạng thái khác nhau Di từ các trạng thái riêng
biệt: D1 = A1... Dr = Ar và tổ hợp của chúng Dr+1 = Al^ A2
Từ việc xác định P(Kj/Di) trước đây nay thành xác định P(K*/Di) .
Nếu dấu hiệu tổ hợp bao gồm từ v dấu hiệu thì:
P(K*/Di) = P(k1*/Di) . P(k2
*/k1*Di) ... P(kv
*/k1*...k*
v-1Di) (26)
Trong đó k*j = kjs : bậc của dấu hiệu nhận được qua quan sát.
15
Để chẩn đoán dấu hiệu độc lập.
P(K*/Di) = P(k1*/Di) . P(k2
*/Di) ... P(kv*/Di) (27)
Xác suất xuất hiện tổ hợp dấu hiệu K* là:
P(K*) = å=
n
S 1
P(Ds)P(K*/Ds) (28)
Vậy công thức tổng quát của Baies có dạng:
P(Di/K*) =
/Ds)*P(K
/Di)*P(Di).P(Kn
1så=
(29)
Có thể suy ra: å=
n
S 1
P(Di/K*) = 1 (30)
Mẫu số của tất cả các công thức Baies đối với tất cả các chẩn đoán là
như nhau. Điều này cho phép trước hết xác định xác suất đồng thời
xuất hiện chẩn đoán thứ i và tổ hợp dấu hiệu thực đã biết.
P(Di/K*) = P(Di).P(K*/Di) (31)
Nếu tổ hợp dấu hiệu K* nào đó là xác định đối với chẩn đoán Ds
thì tổ hợp này sẽ không gặp ở chẩn đoán khác.
P(K*/Ds) = îíì
=¹¹rr s voi0
s i v0 o (32)
Khi đó nhờ đẳng thức (29)
P(Ds/K*) =
îíì
=¹¹rr
s voi1 s i v0 o
(33)
Vậy logic xác định thiết lập chẩn đoán là trường hợp riêng của
logic xác suất. Công thức Baies có thể sử dụng trong trường hợp
khi phần dấu hiệu có phân phối rời rạc và phần khác có phân phối
liên tục. Đối với phân phối liên tục sử dụng hàm mật độ phân phối.
Tuy nhiên trong sơ đồ tính toán không tồn tại sự phân biệt giữa
16
các dấu hiệu, đường cong nên tục có thể xây dựng nhờ tập hợp
những giá trị rời rạc.
17
Chương 3: Các biện pháp sửa chữa khắc phục hư hỏng
dầm cầu BTCT đang khai thác
Việc sửa chữa công trình cầu BTCT phải xuất phát từ nguồn gốc,
căn nguyên của những hư hỏng của công trình cầu BTCT dựa trên
kết quả việc thu thập thông tin và chẩn đoán đánh giá cầu BTCT.
Thường bệnh của công trình cầu BTCT thuộc hai lĩnh vực chính là:
Vật liệu và kết cấu. Trên cơ sở đó việc sửa chữa cầu BTCT cũng
nhằm khắc phục những bệnh về vật liệu và kết cấu.
3.1. Nguyên tắc xử lý các hư hỏng của kết cấu bê tông cốt thép
3.1.1 Đối với các vết nứt bê tông: Chỉ xử lý những vết nứt nào
được coi là nguy hiểm ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ và khả năng
chịu lực của kết cấu. Trước khi tiến hành sửa chữa cần phải xem
xét các đặc trưng sau: Độ mở rộng của vết nứt; Độ sâu của vết nứt;
Tình trạng của vết nứt; Tuổi của vết nứt; Trạng thái cơ học của
vùng gần vết nứt; Hiện tượng nứt có tính chất hệ thống hay đơn lẻ;
Các khả năng để tiếp cận vết nứt phục vụ cho công việc xử lý, sửa
chữa...
3.1.2 Xử lý các vết nứt: Nếu là các vết nứt lớn, có thể tẩy rửa làm
sạch, làm khô rồi tạo lớp tăng dính kết với bê tông cũ. Sau đó dùng
vữa hoặc bê tông polymer PEX nhồi, lèn chặt để hàn gắn. Nếu là
các vết nứt nhỏ nằm ngang có thể nhét kín chất liên kết PEX bằng
cách quét lỏng. Trước hết đục mở rộng miệng vết nứt, tạo nên các
rãnh nhỏ để cho PEX có thể tự do ngấm sâu vào vết nứt. Sau đó
làm sạch bụi bẩn, dầu mỡ hay bất kỳ mảnh vụn chất bẩn nào trên
dòng PEX chảy tự do. Trường hợp nếu vết nứt nhỏ và nằm sâu
trong khối bê tông có thể bơm keo êpôxy.
3.1.3 Đối với những hư hỏng bong vỡ bê tông: Đục bỏ hết phần
bê tông đã bị hư hại cho đến lớp bê tông có cường độ cao. Làm vệ
18
sinh bề mặt, tạo nhám và cạo gỉ cốt thép bằng máy nếu cốt thép chỉ
bị gỉ nhẹ. Khi cốt thép bị gỉ nặng, tiết diện giảm yếu trên 20% thì
cần phải hàn bù cốt thép bổ xung tiết diện.
3.1.4 Đối với cốt thép và khu vực quanh cốt thép: Ở những khu
vực lớp bê tông bảo vệ cốt thép bị phá hỏng và liên kết bám dính
giữa cốt thép với bê tông bị mất hoàn toàn hoặc cốt thép bị gỉ thì
cần phải loại bỏ hết bê tông hư hỏng. Cốt thép phải được tẩy hết gỉ
và làm sạch bề mặt.
3.3. Một số biện pháp sửa chữa điển hình áp dụng tại Việt nam
3.3.1. Biện pháp sửa chữa bằng vật liệu truyền thống: Dùng vữa
xi măng poóclăng thường hoặc dùng bê tông thường cốt liệu nhỏ
để lấp vá các vết nứt, các vết vỡ bê tông
3.3.2 Biện pháp phun bê tông: Có hai phương pháp phun bê tông
là phương pháp phun bê tông khô và phun bê tông ướt.
3.3.3 Phun keo êpôxy: Keo êpôxy là loại keo hoá cứng, thành phần
gồm hai chất chủ yếu là nhựa êpôxy và chất hoá rắn. Sau khi trộn
chúng với nhau thì xảy ra phản ứng pôlyme hóa và tạo ra loại vật
liệu cứng có các đặc trưng cơ học cao đồng thời dính bám tốt với
bề mặt xung quanh.
3.3.4 Thêm cốt thép: Nếu chỉ cần tăng khả năng chịu lực không
nhiều, chừng 10-15%, thì nên đặt thêm cốt thép chủ chịu kéo ở đáy
dầm.
3.3.5 Sử dụng vật liệu bê tông polyme cốt sợi: Việc đưa các sợi
vào trong hỗn hợp BTCT tạo nên vật liệu có độ bền và cường độ
cao hơn ở BTCT thường. Việc thêm các sợi ngắn vào hỗn hợp xi
măng-nước-cốt liệu (bê tông) có tác dụng khống chế vết nứt và làm
tăng độ dai của vật liệu.
3.4. Một vài biện pháp sửa chữa được Viện KHCN GTVT nghiên
cứu áp dụng thành công
19
Sửa chữa và tăng cường cầu bị suy giảm khả năng chịu lực là cần
thiết để đảm bảo khai thác cầu an toàn. Với loại hình kết cấu dầm
cầu BTCT nhịp giản đơn có 2 biện pháp tăng cường cầu thường
hay được áp dụng là:
- Sửa chữa tăng cường cầu bằng dán bản thép.
- Sửa chữa tăng cường cầu bằng dự ứng lực ngoài.
Trong đó biện pháp sửa chữa tăng cường cầu bằng dán bản thép
được áp dụng khá phổ biến do kĩ thuật đơn giản, chi phí thấp. Biện
pháp tăng cường cầu bằng tự ứng lực ngoài thường được áp dụng
với yêu cầu tăng cường tải trọng khai thác của cầu, còn biện pháp
dán bản thép thường được áp dụng với yêu cầu phục hồi khả năng
làm việc của cầu. Cũng có thể áp dụng đồng thời cả hai biện pháp
này trong sửa chữa và tăng cường cầu BTCT.
3.4.1 Sử dụng vật liệu bê tông polyme PEX do Viện KHCN GTVT
nghiên cứu chế tạo để trám vá những chỗ bê tông vỡ, tróc mảng…
Các polymer, đặc biệt là nhựa êpôxi có độ dính bám liên kết cao
với bê tông cũ, có cường độ kéo cao, uốn cao và hầu như không co
ngót khi đóng rắn. Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm riêng, nếu
biết cách khắc phục thì bê tông pôlymer loại này sẽ khắc phục
được nhược điểm cố hữu trên và thích hợp cho công tác sửa chữa.
Mặc dù có nhiều vật liệu khác nhau dùng để chế tạo bê tông
pôlymer, nhưng trong số đó có một hệ được sử dụng thành công là
nhựa êpôxy. Nhựa êpôxy thường có hệ số nở nhiệt cao hơn so với
bê tông thường. Điều đó có thể gây ra ứng suất nội của lớp bê tông
ở dưới do ứng suất nhiệt khi chịu sự biến động nhiệt độ lớn. Do
vậy cần phải kết hợp với tác nhân dẻo hóa làm giảm độ cứng kết
hợp với giải pháp đưa hỗn hợp cốt liệu sẽ làm triệt tiêu bớt ứng
suất do biến đổi thể tích gây ra. Xuất phát từ những yêu cầu kỹ
thuật đòi hỏi như trên của vật liệu sửa chữa, chúng tôi đã nghiên
cứu sử dụng bê tông polymer PEX-Sản phẩm nghiên cứu của
20
phòng KHCN Vật liệu-Viện Khoa học công nghệ Giao thông vận
tải, đã được sử dụng trong nhiều năm qua cho mục đích sửa chữa
này.
Các ưu điểm của bê tông polymer PEX:
- Cường độ của bê tông polymer PEX: cường độ rất nhanh đạt đến
mác thiết kế và cường độ ở tuổi ít ngày đạt khá cao.
Loại bê tông Cường độ bê tông (Rnén/Ruốn) - MPa
3 giờ 1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày
Pôlyme PEX 210/90 340/100 410/130 420/150 450/160
BT xi măng 0/0 80/2 230/28 370/45 450/54
- Cêng ®é liªn kÕt dÝnh b¸m cña bª t«ng polymer PEX víi bª t«ng
nÒn cao h¬n liªn kÕt cña bª t«ng nÒn vµ cao h¬n h¼n cêng ®é liªn
kÕt dÝnh b¸m cña v÷a xi m¨ng hoÆc bª t«ng xi m¨ng víi bª t«ng cò
vµ còng cao h¬n so víi trêng hîp g¾n kÕt bª t«ng b»ng keo ªp«xy.
Loại vật liệu
sửa chữa
Diện tích liên kết
Cường độ liên kết bám dính
BT nền Sau 3h Sau 24h
Vữa polymer PEX 225 cm2 4,2 4,5 5,5
Bê tông nền (BTX) 225 cm2 4,2 0 4,2
Keo êpôxy 225 cm2 4,2 4,0 4,4
- Cường độ liên kết bám dính của BT polymer PEX với thép và
cốt thép cao hơn hẳn cường độ liên kết dính bám của vữa xi măng
hoặc bê tông xi măng.
- Khả năng chịu mỏi và độ bền dưới tác dụng của tải trọng động:
Sau khi hoàn thành 2 triệu chu kỳ dao động toàn bộ kết cấu và mối
liên kết bám dính vẫn nguyên vẹn không có sự hư hỏng khiếm
khuyết nào.
Loại vật liệu
sửa chữa
Diện tích liên
kết bám dính
Cường độ nén
của BT nền
Cường độ liên kết chịu cắt-trượt
Sau 3 giờ Sau 24 giờ
21
vữa PEX 58 cm2 30 MPa 3,7 MPa 5,8 MPa
vữa xi măng 58 cm2 30 MPa 0 MPa 0 MPa
3.4.2 BiÖn ph¸p t¨ng cêng thªm dù øng lùc ngoµi: Nhîc ®iÓm
chÝnh cña dÇm bª t«ng cèt thÐp lµ khi chÞu t¶i träng, khi øng suÊt
trong cèt thÐp míi ®¹t tíi 500 kg/cm2 th× bª t«ng ®· bÞ nøt chÝnh
bëi ®é d·n cña bª t«ng khi chÞu kÐo kh«ng thÓ vît qu¸ 0,15-
0,20%... NÕu t¹o ra trong bª t«ng mét lùc nÐn tríc vµ duy tr×
®îc lùc ®ã ®Ó cho khi chÞu lùc, bª t«ng cña miÒn chÞu kÐo cña kÕt
cÊu chÞu uèn kh«ng ph¶i lµm viÖc kÐo hoÆc chØ bÞ kÐo rÊt Ýt th× bª
t«ng sÏ kh«ng bÞ nøt n÷a. Dù øng lùc ngoµi coi nh cã mét lùc t¸c
®éng vµo tiÕt diÖn bª t«ng ë nh÷ng ®iÓm liªn kÕt chÆt chñ yÕu lµ
®iÓm neo vµ ®iÓm chuyÓn híng. Cèt thÐp dù øng lùc ngoµi bæ
sung thêng ®îc ®Æt sao cho t¹o ra dù øng lùc nÐn ®óng t©m hoÆc
dù øng lùc nÐn lÖch t©m trªn mÆt c¾t tïy theo ý ®å thiÕt kÕ. Cèt
thÐp nµy bao gåm c¸c c¸p thÐp xo¾n 7 sîi cêng ®é cao ghÐp l¹i,
®îc ®Æt trong èng b¶o vÖ b»ng p«lyetylen mËt ®é cao. §Ó liªn kÕt
cèt thÐp nµy vµo dÇm cò cÇn ph¶i t¹o ra c¸c ô neo ngoµi bæ sung
b»ng thÐp hoÆc BTCT. An toµn nhÊt lµ lµm c¸c ô neo BTCT ®óc bª
t«ng t¹i chç dÝnh vµo bÒ mÆt bª t«ng sên dÇm hoÆc ®¸y dÇm cò.
C¸c ô nµy cßn cã nh÷ng thanh cèt thÐp cêng ®é cao rÊt lín liªn
kÕt chÆt nã víi dÇm cò. C¸c thanh nµy ®Æt n»m ngang cÇu vµ ®îc
kÐo c¨ng b»ng lo¹i kÝch ®Æc biÖt. Ở những vị trí chuyển hướng của
cáp dự ứng lực ngoài phải làm các ụ chuyển hướng có cấu tạo
tương tự ụ neo. Cốt thép dự ứng lực ngoài thường được căng bằng
loại kích đặc biệt sau đó neo lại và bơm vữa lấp lòng ống chứa cáp
để bảo cáp chống rỉ. Mức độ dự ứng lực ngoài được tạo ra phụ
thuộc kết quả tính toán về sự chịu lực chung của kết cấu cũ và cốt
thép mới. Đây là phương pháp tăng cường cầu BTCT một cách
hiệu quả nhất, nhưng đòi hỏi trình độ công nghệ cao, đã được áp
22
dụng rộng rãi trên thế giới. Kết cấu BTCT DUL ngoài là kết cấu
BTCT DUL có cốt thép DUL đặt ngoài tiết diện bê tông. DUL chỉ
tác động vào tiết diện bê tông từ bên ngoài qua một số điểm liên
kết chặt, tại đó cốt thép DUL và bê tông cùng biến dạng.
3.4.3 Biện pháp sửa chữa dán bản thép ngoài tăng cường cho dầm
BTCT: Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là dán các bản
thép ngoài bổ sung lên bề mặt bê tông của kết cấu cũ để sửa chữa
hoặc tăng cường kết cấu cũ. Thông thường các bản thép được dán
thêm vào ở vùng chịu kéo của mặt cắt (phía đáy dầm trong dầm
giản đơn), nhưng cũng có trường hợp dán cả ở phần chịu nén của
mặt cắt hoặc dán theo chiều xiên để chịu lực cắt. Công nghệ sửa
chữa này được tiến hành sửa chữa tại chỗ, sửa chữa nhanh và sửa
chữa trong điều kiện vẫn đảm bảo được giao thông bình thường.
Mục đích chính của công nghệ này là khôi phục lại hoặc tăng cường
khả năng chịu lực của kết cấu. Chất lượng của biện pháp này phụ
thuộc vào chất lượng vật liệu keo và công nghệ dán và ép.
Công nghệ được triển khai qua các bước dưới đây:
- Xác định các phần bê tông bị hư hỏng để tiến hành đục bỏ, xác
định hiện trạng gỉ cốt thép và tiến hành tẩy sạch gỉ. Trên cơ sở
khảo sát, tính toán để phục hồi khả năng làm việc như thiết kế cũ
hay gia cường để nâng cao khả năng chịu lực của dầm để xác định
loại và kích thước bản thép liên kết dán dưới bụng dầm.
- Dọc theo chiều dài của bụng dầm, cần xác định các vị trí chôn
cấy bulông và tiến hành khoan lỗ vào bê tông nền. Sau đó làm sạch
bề mặt các lỗ khoan, quét lớp tăng cường bám dính PEX lên lỗ
khoan và phần bulông chôn trong bê tông. Bulông được định vị
vào lỗ và nhồi vữa polymer PEX để chôn bulông.
Song song với công tác chuẩn bị trên, tiến hành chuẩn bị các bản
thép dán có kích thước theo thiết kế. Xác định các vị trí tương ứng
23
của bulông chôn chờ để khoan các lỗ trên bản thép dùng cho việc
lắp bu lông chờ sau này. Bề mặt bản thép, phía áp vào bụng dầm,
cần phải tẩy sạch hết dầu mỡ, tiến hành mài nhám và làm sạch bề
mặt. Dùng chất tăng bám dính PEX quét lên bề mặt đã được chuẩn
bị của bê tông và cốt thép bằng chổi quét sơn. Bản thép dán sẽ
được lắp vào bụng dầm qua các bulông chôn sẵn. Bản thép dán sẽ
được định vị ở khoảng cách đúng bằng chiều dày của lớp bê tông
sửa chữa mới và dùng chính bản thép đó làm đáy của ván khuôn đổ
bê tông sửa chữa. Lắp thành ván khuôn vào một phía của sườn
dầm, phía còn lại để hở để đổ bê tông polymer PEX sửa chữa. Tiến
hành quét phủ chất tăng cường bám dính PEX lên bề mặt bản thép
ở phía tiếp xúc với bụng dầm sau này.
Khi công tác chuẩn bị trên dầm xong thì bắt đầu trộn bê tông và đổ
bê tông vào bụng dầm, chú ý nhồi và lèn chặt. Vì thời gian duy trì
độ dẻo của bê tông polymer PEX không dài, thời gian thi công mỗi
mẻ trộn chỉ kéo dài 30-45 phút. Mặt khác khi thi công phải chuẩn
bị một đà giáo vững ở phía dưới bụng dầm và chuẩn bị kích thủy
lực đẩy, đặt thẳng đứng trên đà giáo phía dưới bụng dầm. Đầu
pittông kích tỳ vào mặt bản thép dán. Tiến hành bơm kích để đẩy
ép bản thép dán vào bụng dầm đến một độ chối. Sau đó dùng êcu
để xiết vào bu lông chôn sẵn. Cuối cùng cắt bỏ phần bê tông
polymer PEX thừa, hoàn thiện bề mặt và tháo hạ kích thủy lực.
Tháo cốp pha phía sườn dầm bên kia và hoàn thiện bề mặt. Thời
gian chờ đợi chỉ cần 3 giờ, sau 3 giờ có thể cho xe cộ qua lại bình
thường. Còn người qua lại và các phương tiện giao thông nhẹ có
thể đi lại không hạn chế.
Áp dụng thực tế sửa chữa phục hồi cầu Muối (km 17+140 - ql1A)
Qua kiểm tra và đánh giá lại tình trạng làm việc thấy cầu bị suy
giảm chất lượng nghiêm trọng, không đảm bảo an toàn khi khai
thác. Căn cứ vào các phương án sửa chữa khả thi phù hợp với điều
24
kiện thực tế chúng tôi đã lựa chọn biện pháp dán bản thép để sửa
chữa phục hồi, sau khi sửa chữa chất lượng công trình được cải
thiện rõ rệt, đến nay đã được 5 năm thử thách mà công trình vẫn
hoạt động tốt.
Áp dụng thực tế sửa chữa phục hồi cầu Đa Phúc (km 33+500 - ql3)
Qua kiểm tra và đánh giá lại tình trạng làm việc thấy cầu bị suy
giảm chất lượng nghiêm trọng, không đảm bảo an toàn khi khai
thác. Chúng tôi đã lựa chọn biện pháp tăng cường bằng DUL-N để
sửa chữa phục hồi, sau khi sửa chữa chất lượng công trình được cải
thiện rõ rệt, công trình sửa chữa vào đầu năm 1999 đến nay đã
được 5 năm thử thách mà công trình vẫn hoạt động tốt.
KẾT LUẬN
Vấn đề sửa chữa và tăng cường các công trình cầu BTCT bị hư hại
xuống cấp sau một thời gian sử dụng đang là nhiệm vụ quan trọng
đối với ngành GTVT hiện nay. Tùy theo mục đích của việc sửa chữa
là để kéo dài tuổi thọ kết cấu hay để khôi phục lại khả năng chịu lực
như ban đầu của kết cấu mà lựa chọn loại vật liệu, thiết bị và phương
pháp để sửa chữa. Việc nghiên cứu các nguyên nhân gây hư hỏng
cũng như áp dụng có hiệu quả các kết quả nghiên cứu trong sửa chữa
cầu BTCT cũ đang khai thác sẽ mạng lại những lợi ích rất lớn. Trên
cơ sở áp dụng các kết quả nghiên cứu trong sửa chữa các cầu BTCT
đang khai thác trên hệ thống mạng giao thông đường bộ ở nước ta và
các kết quả nghiên cứu và các công trình sửa chữa thực tế của Viện
KHCN GTVT đã triển khai có hiệu quả. Luận án đã đi sâu nghiên
cứu những nội dung chính sau:
- Xác định một số nguyên nhân hư hỏng và phương pháp thu thập
thông tin đối với cầu BTCT đang khai thác.
- Phương pháp xác định sự suy giảm và đánh giá chất lượng cầu
BTCT đang khai thác.
25
- Các biện pháp sửa chữa hư hỏng cầu BTCT có hiệu quả.
Những đóng góp của luận văn:
- Thống kê được các nguyên nhân gây hư hỏng và trình bày các
phương pháp thu thập thông tin về cầu BTCT đang khai thác.
- Nêu các phương pháp đánh giá cầu BTCT và các ví dụ thực tế.
- Giới thiệu một số biện pháp sửa chữa cầu BTCT và ví dụ thực tế.
Kiến nghị: Việc sửa chữa kết cấu BTCT muốn có hiệu quả phải
theo trình tự thực hiện từng bước như đã trình bày ở trên đó là
trước tiên phải xác định đúng bệnh, từ đó đề ra các biện pháp sửa
chữa cần thiết.
26
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM HỢP TÁC ĐÀO TẠO
VÀ BỒI DƯỠNG CƠ HỌC
TRUNG TÂM KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VÀ CÔNG NGHỆ QUỐC GIA
VIỆN CƠ HỌC
Chu Quang Trung
MỘT VÀI NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG
KẾT CẤU DẦM CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
TRONG QUÁ TRÌNH KHAI THÁC
BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
Chuyên ngành : CƠ HỌC ỨNG DỤNG
Mã số : 2.02.02
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ CƠ HỌC
HÀ NỘI 2003
27
Công trình được hoàn thành tại:
Trung tâm Hợp tác Đào tạo và Bồi dưỡng Cơ học
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Vũ Mạnh Lãng
TS. Đặng Duy Thùy
Phản biện 1: .............................................................
.............................................................
Phản biện 2: .............................................................
.............................................................
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sỹ,
thành lập theo Quyết định của Giám đốc Đại học Quốc gia
Hà nội, họp tại 264 Đội cấn, Ba đình, Hà nội
Vào hồi ..... giờ ..... ngày ..... tháng ..... năm 2003
Có thể tìm hiểu luận văn tại Trung tâm Thông tin Tư liệu -
ĐHQGHN và Thư viện – Viện Cơ học
28
29
Tên của luận án là: Một vài nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu dầm
cầu bê tông cốt thép đang khai thác, biện pháp khắc phục.
Nội dung của luận án:
Chương mở đầu: Giới thiệu tổng quan.
Chương 1: Tìm hiểu một số nguyên nhân gây hư hỏng và phương
pháp thu thập thông tin đối với dầm cầu BTCT đang khai thác.
1.1. Một số nguyên nhân gây hư hỏng cầu BTCT đang khai thác
1.2. Phương pháp thu thập thông tin về cầu BTCT đang khai thác
Chương 2: Phương pháp xác định sự suy giảm chất lượng cầu
2.1. Bài toán chẩn đoán kỹ thuật đối với công trình xây dựng
2.2. Xây dựng bài toán chẩn đoán kỹ thuật đối với cầu BTCT
2.3. Giải bài toán chẩn đoán cầu theo quan điểm cơ học hệ thống
2.4 Giải bài toán chẩn đoán cầu theo quan điểm thống kê
Chương 3: Các biện pháp sửa chữa khắc phục hư hỏng cầu
3.1. Nguyên tắc xử lý các hư hỏng của kết cấu bê tông cốt thép
3.2. Các loại vật liệu chuyên dùng cho công tác sửa chữa cầu
3.3. Một số biện pháp sửa chữa điển hình đã áp dụng tại Việt nam
3.4. Các biện pháp sửa chữa dầm cầu do Viện KHCN GTVT
nghiên cứu áp dụng.
Kết luận
Tài liệu tham khảo