GIÁO TRÌNH KHAI THÁC, KIỂM ĐỊNH, SỬA CHỮA, TĂNG CƯỜNG CẦU Giáo trình Kim nh cu Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 1/72 GS.TS. NGUYN VIT TRUNG GIÁO TRÌNH KHAI THÁC, KIM NH, A CHA, NG CNG CU Giáo trình Kim nh cu Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 2/72 I NÓI U Giáo trình môn hc: Khai thác, Kim inh, sa cha, tng cng cu có ni dung tng ng i 60 tit ging trên lp Tiêu chun mi v thit k cu 22 TCN 272-05 tuy ã ban hành tháng 8-2005 nhng phn ln các cu c hin có ã c thit k trc ây theo các Tiêu chun c nên các kin thc v tính toán trong Giáo trình này ch yu vn c vit theo Tiêu chun kim nh cu ng  và Tiêu chun th nghim cu cng nh theo Quy trình c v tính tóan cu 22 TCN 18- 79 ban hành nm 1979 ca B Giao thông Vn ti. Tác gi mong nhn c s phê bình góp ý ca c gi hoàn thin giáo trình này trong n xut bn sau. Giáo trình Kim nh cu Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 3/72 C LC CHNG 1: NHNG VN  CHUNG 5 1.1 . K há i quát v  m ôn hc : 5 1.2. Tình hình khai thác cu  Vit Nam. 5 1.2.1. Tình trng cu cng  nc ta hin nay. 5 1.2.2. Tình trng qun lý và khai thác: 5 1.2.3. Kt lun: 6 1.3. Yêu cu chung ca công tác qun lý khai thác 6 1.4. T chc bo dng và sa cha. 7 1.4.1. Bo dng thng xuyên 7 1.4.2. Sa cha ln 7 CHNG 2: 8 KIM TRA VÀ ÁNH GIÁ PHÂN LOI 8 CHT LNG K THUT CÔNG TRÌNH 8 2.1. Khái nim chung 8 2.2. Nguyên tc chung trong vic kim tra, ánh giá cht lng k thut công trình 8 2.2.1. Khái nim 8 2.2.2. Nhng tiêu chun và trình tánh giá phân loi cht lng k thut công trình: 8 2.2.3. Phân loi công tác kim tra 10 2.3. Kim tra dòng nc chy và các công trình u chnh dòng 12 2.4. o c kim tra bin dng và mt bng kt cu nhp cu 12 2.5. Các dng h hng và nguyên nhân xut hin trong các b phn kt cu cu (Cu thép, Cu BTCT, m, tr, gi) 13 2.5.1. i vi kt cu nhp cu thép 13 2.5.2. i vi kt cu nhp cu Bê tông ct thép và Bê tông 14 2.5.3. i vi m tr cu và gi: 17 CHNG 3: 18 TH NGHIM CU 18 3.1. Mc ích, yêu cu 18 3.2. Th ti cu vi ti trng tnh và ti trng ng 18 3.2 .1. Ti trng th c u : 20 3.2.2. Th ti tnh 22 3.2.3. Th ti ng. 23 3.2.4. Phng pháp dùng ten-x-met o ng sut 23 3.3. Thí nghim xác nh các c trng c hc và cht lng ca vt liu kt cu cu 25 3.3.1. i vi kt cu bê tông và kt cu bê tông ct thép 25 3.4. Các thit bo và cách b trí chúng khi th nghim cu 25 3.4.1. Tenxmé t o ng sut 25 3.4.2. Các máy o võng và o chuyn v thng: 26 3.4.3. Dng co góc xoay: 2 6 3.5. X lý, phân tích kt qu th nghim và ánh giá, kt lun v cht lng k thut ca cu. 26 3.5.1. Xét  võng 26 3.5.2. Xét ng sut 28 CHNG 4: 29 ÁNH GIÁ NNG LC CHU TI CA CU C 29 4.1. Khái nim chung 29 4.2. Công thc chung tính toán ng cp cu thép ng st. 29 4.2.1. Xét kt cu nhp 29 4.2.2. Xét oàn tàu 30 4.3. Tính ng cp dm ch và h dm mt cu 31 4.3.1. Nguyên tc chung 31 4.3.3. Tính toán cng  theo ng sut tip 34 4.3.4. Tính toán theo cng  ca liên kt thép góc bn cánh vi bn bng ( bng inh tán, bu lông hoc hàn) 35 4.3.5. Tính toán theo n inh chung 36 4.3.6. Tính toán theo u kin n nh cc b ca bn bng có sn ng tng cng  mt ct gi dm. 38 4.3.7. Tính toán theo u kin n nh cc b ca bn bng dm 38 4.3.8. Tính toán theo u kin mi 39 4.3 .9. Tính toán d m dc c t 39 4.3.10. u kin tính toán liên kt dm dc vi dm ngang 41 Giáo trình Kim nh cu Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 4/72 4.3.11. Tính toán liên kt dm ngang vi giàn ch 42 4.4. Tính toán các b phn ca giàn ch 43 4.4.1 Tính thanh chu nén theo cng  ca bn gin hay thanh ging 43 4.4.2. Tính toán thanh biên trên ca giàn khi tà vt t trc tip lên nó 43 4.4.3. Tính toán nút gi nhn ca giàn 43 4.4.4. Tính toán h liên kt và ging gió 43 4.5. Xét nh hng ca các h hng và khuyt tt các b phn 44 4.5.1. nh hng ca s gim yu b phn do g 44 4.5.2. nh hng ca s cong vênh ca các cu kin 44 4.5.3. nh hng ca các l thng, các ch móp lõm và các vt nt 44 4.6. Tính toán các b phn c tng cng 46 4.6.1. Nng lc chu ti các cu kin kt cu nhp ã c tng cng bng cách thêm thép, c xác nh nh sau: 46 4.6.2. Nng lc chu ti ca cu kin b nén, ã c tng cng bng g 46 4.7. Các ch dn thc hành tính toán 47 CHNG 5: 48 A CHA VÀ TNG CNG CU 48 5.1. Các gii pháp kt cu công ngh sa cha kt cu nhp cu thép 48 5.1.1. Sa cha mt cu (SCMC) 48 5.1.2. Thay th các inh tán và bu lông hng 48 5.1.3. Sa vt nt 49 5.1.4. Sa ch m óp méo 50 5.1.5. Sa cong vênh. 51 5.1.6. Sn li cu thép 52 5.2. Các gii pháp kt cu công ngh sa cha kt cu nhp cu BTCT 53 5.2.1. Gii pháp chung: 53 5.2.2. Chun b kt cu trc khi sa cha 53 5.2.3. Tiêm va Xi mng hoc keo Epoxi 53 5.2.4. Dùng bê tông Polime và va c bit  vá các ch v và bt vt nt. 54 5.2.5. Phun bê tông 54 5.3. Các gii pháp kt cu công ngh sa cha m tr cu 54 5.4. Các gii pháp kt cu công ngh tng cng m rng kt cu cu thép 56 5.4.1. Nguyên tc chung 56 5.4.2. Tng c ng ph n xe ch y 57 5.4.2. Tng cn g dm chc bng 58 5.4.3. Tng cng giàn ch 60 5.4.4. Tính toán tng cng kt cu nhp thép 62 5.5 Tng cng kt cu nhp cu BTCT, bêtông và á xây 63 5.5.1 Thêm ct thép 63 5.5.2 Dán bn thép ngoài b sung 64 5.5.3 To dng lc ngoài b sung 65 5.5.4 V cách tng cng cu vòm bêtông và cu á. 65 5.5.5 Tính toán tng cng cu BTCT c 65 5.6. Các gii pháp kt cu công ngh tng cng m tr cu. 66 5.6.1 Tng cng tr 66 5.6.2 Tng cng m cu 66 CHNG 4: ÁNH GIÁ NNG LC CHU TI CA CU Ã QUA KHAI THÁC (B SUNG) 69 4.1. Khái nim chung 69 4.2. ánh giá nng lc chu ti ca kt cu nhp cu thép 70 4.3. ánh giá nng lc chu ti ca kt cu nhp cu BTCT và m tr cu 71 4.3.1. Kt cu nhp bê tông ct thép 71 4.3 .2. M, tr  c u và móng 72 Giáo trình Kim nh cu Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 5/72 CHNG 1: NHNG VN  CHUNG 1.1. KHÁI QUÁT V MÔN HC: i dung chính ca môn hc Cung cp kin thc và s hiu bit  kim tra, khc phc nhng h hng, khuyt t ca công trình giao thông. Trình by các phng pháp o c, th nghim ánh giá nng lc chu ti cng nhánh giá nng lc công trình Trình by nhng phng pháp sa cha, ci to, tng cng nhm khôi phc nhng  hi và nâng cao nng lc chu ti 1.2. TÌNH HÌNH KHAI THÁC CU  VIT NAM. 1.2.1. TÌNH TRNG CU CNG  NC TA HIN NAY. Do u kin a hình, kinh t, xã hi trên ng st và ng b nc ta có rt nhiu u vi quy mô không ln, có c tính k thut thp, ã c xây dng t khá lâu, tri qua thi gian khai thác dài, chu nh hng nhiu ca thi tit khc nghit cng nh chin tranh. Trong khong 10 nm gn ây(t 1995), nhiu cu mi ã c xây dng và m rng áp ng các tiêu chun k thut hin i trên các tuyn Quc l. Nhn xét chung: - i vi cu c xây dng t 1891 - 1927: Quy mô bé, cng  vn ti thp nên không áp ng c nhu cu khai thác hin nay. - Nhiu cu BTCT cã xut hin nhiu vt nt, b phá hu tng bo h, h hi liên t ngang. Vì vy thng xuyên không m bo u kin an toàn cho vn ti 1.2.2. TÌNH TRNG QUN LÝ VÀ KHAI THÁC: - Vic qun lý và khai thác i vi ngành ng st tng i h thng, do Ban qun lý công trình ca Ban C s h tng Tng công ty ng st Vit nam chu trách nhim - Vic qun lý và khai thác i vi ngành ng b do Cc qun lý ng b và các  GTVT ca các tnh,các S GTCC ca các Thành phm nhim. Tình trng qun lý cho n nay là thiu tính h thng, không rõ ràng, trách nhim các n v chng chéo vi nhau. Trên mng li ng st cng nhng b nc ta u có th nhn xét chung: + Cht lng công trình không ngng suy gim và xung cp → giá thành vn ti không th h thp, cha áp ng c yêu cu v giao thông. + Tình trng thiu ht kinh phí và vn u t cho công tác khôi phc sa cha. + Nhiu a phng qun lý lng lo, kim tra không thng xuyên và thiu h thng, không có tiêu chun ánh giá công trình, phng pháp kim tra và k thut chn oán rt c hu. Vì vy càng làm cho tình trng công trình xung cp trm trng và gây tr ngi ln cho vn ti (hn ch tc , hn ch ti trng) Giáo trình Kim nh cu Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 6/72 1.2.3. KT LUN: i vi h thng cu c, nhng vn  mà ngành GTVT cn quan tâm là: + i mi t chc, c ch và phng pháp làm vic ca h thng Qun lý công trình + Nâng cao trình , k thut kim tra, ánh giá cht lng CT, áp dng nhng công ngh tiên tin và có hiu qu chn oán h hng và khuyt tt ca công trình. +  xut các gii pháp sa cha, ci to hoc tng cng mt cách hp lý có hiu qu. 1.3. YÊU CU CHUNG CA CÔNG TÁC QUN LÝ KHAI THÁC Công tác qun lý khai thác cu trong các ngành ng st vn gic n np và h thng t ngày mi thành lp nên các vn bn pháp lý, các tài liu k thut và tài liu nghip  cho các cán bu c thng nht và cht ch. i vi các ngành ng b tuy va mi có lut ng b Vit Nam nm 2004 nhng các tài liu k thut và các hng dn có tính pháp lý nh các qui trình, qui phm u ã có t nhiu nm ri. Tuy nhiên do công tác qun lý còn phân tán nên nói chung các tài liu có tính pháp lý trong qun lý ng bã tht lc nhiu, không còn  các cp c s trc tip qun lý cu ng. ây là mt khó khn trong vic nâng cao cht lng qun lý khai thác cu ng nói chung. Hin nay trong phm vi qun lý ca Cc ng b Vit Nam, i vi các cu cng nói chung ã  ra mt s ch tiêu chính chính cn qun lý k thut và a vào h thng thông tin trên máy nh sau: - Tên cu - Tnh - Tên tuyn - Lý trình - Nm xây dng - Chiu dài toàn cu - Chiu rng: + Ca phn xe chy. + Ca li b - Chiu cao khng ch trên cu: Cao  mt cu, cao áy cu. - Ti trng: + Theo thit k ban u + Theo thc t hin nay - c tính k thut : + Mô t loi kt cu nhp, s, chiu dài mi nhp. + c m mt cu (g,bê tông,BTCTT,á xây ) + Mô t cu to hai m :Vt liu, kiu m, kiu móng. + Mô t cu to các tr : Vt liu, kiu, chiu cao, kiu móng. - c m va cht - Các mc nc: + Mc nc cao nht. + Mc nc thp nht. - Chiu cao và chiu rng khng ch nh nht di cu do nhu cu thông thuyn hay thu li. Giáo trình Kim nh cu Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 7/72 - Các ch tiêu này ch là các ch tiêu tng quát, c xét n trong h thng qun lý  p cao nh Cc ng b và các khu QLB.  các Xí nghip qun lý cu phi lp các h s riêng cho tng cu  theo dõi lâu dài mãi. - Trong nghành ng st,  qun lý mi cu có nhiu ch tiêu hn na. 1.4. T CHC BO DNG VÀ SA CHA. Công tác bo dng do các Xí nghip qun lý cu ng m nhim bao gm 2 ni dung: + Bo dng thng xuyên. + Sa cha ln 1.4.1. BO DNG THNG XUYÊN - Làm sch rác và cht bn  các chi tit, b phn ca kt cu cu (liên kt, hc tit m, bu dm, rãnh, ng thoát nc. - a cha ti ch nhng h hng và khuyt tt nh nhng thanh riêng bit và không yêu cu chi phí ln: + Thay tà vt cu + Sn li nhng ch b tróc sn cc b + Xit li các bu lông lng hoc thay các inh tán lng. 1.4.2. SA CHA LN Công tác này c tin hành sau khi có kt qu kim tra, chn oán k thut và ã có  án thit k chi tit cho vic sa cha, có k hoch và d toán. Công tác sa cha ln bao gm: + Thay th h thng balat, tà vt, ray ca cu ng st, làm li toàn b lp ph mt u ca cu ô-tô + Tin hành tng cng các b phn dm, giàn và các b phn không  nng lc chu i. + Tin hành sn li toàn cu. + M rng kh gii hn và ci to kh gii hn. + Xây dng li tng phn ca m tr Trong khi tin hành sa cha ln vn tip tc công tác bo dng thng xuyên. t c các s liu c trng ca công trình trc và sau khi sa cha cn c ghi chép y  và lu vào trong h s. . GIÁO TRÌNH KHAI THÁC, KIỂM ĐỊNH, SỬA CHỮA, TĂNG CƯỜNG CẦU Giáo trình Kim nh cu Printed: 5 :16 PM 8 /12 /07 Page 1/ 72 GS.TS. NGUYN VIT TRUNG GIÁO TRÌNH KHAI THÁC, KIM NH, A. sau. Giáo trình Kim nh cu Printed: 5 :16 PM 8 /12 /07 Page 3/72 C LC CHNG 1: NHNG VN  CHUNG 5 1. 1 . K há i quát v  m ôn hc : 5 1. 2. Tình hình khai thác cu  Vit Nam. 5 1. 2 .1. Tình. m tr cu 71 4.3 .1. Kt cu nhp bê tông ct thép 71 4.3 .2. M, tr  c u và móng 72 Giáo trình Kim nh cu Printed: 5 :16 PM 8 /12 /07 Page 5/72 CHNG 1: NHNG VN  CHUNG 1. 1. KHÁI QUÁT