ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ LÊ VŨ HIẾU NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU TRÀ KHÚC QUẢNG NGÃI Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.05 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng – Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN XUÂN TOẢN Phản biện 1: PGS TS NGUYỄN PHI LÂN Phản biện 2: TS NGUYỄN VĂN MỸ Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Xây dựng cơng trình Giao thông họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 28 tháng 07 năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: − Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa − Thư viện Khoa Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nước ta sử dụng khai thác nhiều cầu cũ, với việc cầu xây dựng, cầu cũ sử dụng song song Việc cầu cũ xuống cấp nhiều hạn chế việc sử dụng khai thác, ngun nhân sau: Cơng trình xây dựng từ lâu (trước 1975), quy mô nhỏ, cường độ vận tải thấp, chiến tranh tàn phá, công tác tu, bảo dưỡng, vận hành khai thác chưa trọng Liên hệ địa phương, Cầu Trà Khúc nằm lý trình Km1055+464 (QL1A) xây dựng từ năm 1963, có chiều dài 643m, cầu gồm 20 nhịp (mỗi nhịp dài 31,60) Cầu đóng vai trò quan trọng việc giao thông thông suốt địa bàn thành phố Quảng Ngãi Qua thời gian sử dụng, với mật độ lưu lượng xe tăng nhanh, đợt mưa lũ kéo dài năm gần làm cho cầu ngày xuống cấp Những năm vừa qua, nguồn vốn khác nhau, nhà nước đầu tư sửa chữa nhỏ phần hạ số kết cấu cầu nguồn vốn hạn chế nên chưa có điều kiện tu sửa tồn kết cấu nhịp cầu Do đó, việc “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp gia cường kết cấu nhịp cầu Trà Khúc Quảng Ngãi” hết sức cần thiết, góp phần tạo giao thơng thuận lợi cho người phương tiện qua lại cầu Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu gia cường cầu dầm thép nhằm nâng cao khả khai thác cầu hữu với tải lớn Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng hệ dự ứng lực để tăng cường khả chịu lực cho kết cấu dầm thép Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đề xuất phương pháp lý thuyết, ứng dụng tính tốn nội lực cầu tác dụng tải trọng tương lai lớn hơn, so sánh với biểu đồ bao vật liệu Từ ta tính tốn gia cường thêm để cầu đủ khả chịu lực Bố cục đề tài Luận văn gồm nội dung sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan gıảı pháp gıa cường cầu thép Chương 2: Hiện trạng lý thuyết tính tốn gia cường kế cấu nhịp cầu Trà Khúc Chương 3: Tính tốn gia cường kết cấu nhịp cầu Trà Khúc hệ cáp dự ứng lực Chương - TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG CẦU THÉP 1.1 Cơ sở gia cường cơng trình cầu 1.1.1 Công tác thu thập số liệu 1.1.2 Điều tra đánh giá trạng hư hỏng cơng trình cầu 1.1.3 Kiểm tốn cầu 1.1.4 Xác định phận cần tăng cường chọn giải pháp tăng cường 1.2 Các biện pháp gia cường cầu 1.2.1 Biện pháp làm giảm tỉnh tải 1.2.2 Tăng cường căng tăng 1.2.3 Tăng cường trụ tạm 1.2.4 Giải pháp bổ sung kết cấu 1.2.5 Giải pháp căng cáp dự ứng lực 1.2.5.1 Tổng quan 1.2.5.2 Cách bố trí cáp dự ứng lực ngồi Thường có hai cách bố trí cáp ngồi dọc cầu, sau: - Bố trí theo tuyến cáp thẳng: B B 1-Dầm thép; 2-Vấu neo cáp DUL ngồi; 3-Cáp DUL ngồi Hình 1.7 Tăng cường dầm cầu thép cáp DUL tuyến cáp thẳng - Bố trí theo tuyến cáp gẫy khúc: C 2 C 4 1-Dầm thép; 2-Vấu neo cáp DUL ngoài; 3-Cáp DUL ngoài; 4-Vấu chuyển hướng Hình 1.8 Tăng cường dầm cầu thép DUL tuyến cáp gẫy khúc 1.2.5.3 Hiệu việc bố trí cáp dự ứng lực ngồi a/ Tăng cường dầm thép cáp DƯL căng theo sơ đồ tuyến cáp căng thẳng: b/ Tăng cường dầm thép cáp DƯL căng theo sơ đồ tuyến cáp căng gãy khúc: Trường hợp vị trí chuyển hướng L3 L2 e1 L1 PS a a e2 PS Hình 1.11 Biểu đồ Momen dầm chưa căng cáp Hình 1.12 Biểu đồ Momen dầm lực căng cáp gây Hình 1.13 Biểu đồ Momen dầm sau căng cáp 1.5 Phân tích đề xuất biện pháp gia cường 1.6 Kết luận chương - Trong chương giới thiệu, phân tích ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng, công nghệ thi công biện pháp gia cường cầu thép Phân tích đề xuất chọn biện pháp gia cường kết cấu nhịp cầu Trà Khúc - Trong chương nêu trạng nghiên cứu lý thuyết tính tốn gia cường kết cấu nhịp cầu Trà Khúc theo phương pháp bổ sung cáp dự ứng lực Chương - HIỆN TRẠNG VÀ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN GIA CƯỜNG CẦU TRÀ KHÚC 2.1 Hiện trạng cầu Trà Khúc Cầu Trà Khúc nằm tài lý trình Km1055+464, Quốc lộ 1A, tỉnh Quảng Ngãi Cầu xây dựng năm 1965 đưa vào khai thác năm 1966 Các thông số cầu đề cập đây: Hình 2.1 Cầu Trà Khúc - Quảng Ngãi - Chiều dài toàn cầu: 643,0 (m) - Sơ đồ kết cấu cầu: Cầu dầm thép giản đơn không liên hợp với bê tông cốt thép, 20 nhịp 31,6 (m) - Khổ cầu: K = 7,5 + 2*0,5 (m) - Bề rộng toàn cầu: B = 7,5 + 2*0,5 + 2*0,25 = 8,9 (m) - Tải trọng khai thác: 25T 2.1.1 Kết cấu phần trên: Sơ đồ kết cấu cầu dầm giản đơn; Dầm chủ thép đặc chữ I; Chiều dài nhịp 31,60 (m); dầm chủ; Khoảng cách dầm 2,15 (m); Chiều cao dầm chủ: ddc = 1220 (mm); Dạng dầm ngang sử dụng hệ khung chữ X K ngược, dùng thép L100*100*10 (mm) + Các lớp mặt cầu: Lớp Bê tông nhựa dày 7cm; lớp phòng nước dày 0,5cm; lớp mặt cầu BTCT dày 15cm Vật liệu đường hành: Bê tông xi măng Vật liệu lan can tay vịn: Thép mạ kẽm 44 1132/2 1220/2 20 35 75 100 20 20 420 mm Hình 2.3 Tiết diện dầm chủ cầu Trà Khúc 2.1.2 Kết cấu phần 2.1.3 Phân tích đánh giá trạng hư hỏng, cần thiết phải gia cường 2.2 Lý thuyết tính tốn gia cường cầu thép cáp DƯL 2.2.1 Giả thiết tính tốn 2.2.2 Tính tốn cáp DƯL ngồi bố trí tăng cường dọc cầu a Tính momen cáp DƯL căng Fx QA= Q P QB= Q P M C N B x e2 N ex e1 A Hình 2.10 Sơ đồ tính mơ men cáp DƯL căng A M B C MN MQ M N M Hình 2.11 Biểu đồ mơ men uốn cáp DƯL căng gây cho dầm b Xác định diện tích cốt thép cần tăng cường Mơ men tối thiểu DƯL căng cần tăng cường để dầm đảm bảo mặt cường độ mặt cắt chịu mô men uốn lớn MDƯL = Mmax - Mn Trong đó: Mmax - mơ men hoạt tải tĩnh tải gây mặt cắt có mơ men uốn lớn Mn - Sức kháng uốn danh định mặt cắt Sau có MDƯL, tiến hành xác định lực căng P dựa theo việc bố trí cáp dự ứng ngồi cách trục trung hòa dầm chủ đoạn lệch tâm e2 Diện tích cốt thép dự ứng lực xác định theo công thức sau: Aps ≥ P/( *0,85fpu) Trong đó: Aps - Diện tích cốt thép DƯL căng  - Hệ số sức kháng lấy theo điều 5.5.4.2, Quy trình 22TCN 272 – 05 fpu - Cường độ giới hạn chịu kéo cáp DƯL 2.2.3 Kiểm toán mặt cắt theo trạng thái giới hạn cường độ I a Kiểm toán sức kháng uốn Sức kháng uốn danh định xác định sau: Mp = Pi * yi Trong đó: Pi – lực dẻo phân tố tiết diện yi – khoảng cách từ trọng tâm phân tố tiết diện tính tốn đến vị trí trục trung hòa dầm chủ Cơng thức kiểm tra sức kháng uốn tiết diện:  M n  M max + M DUL – N b Kiểm toán sức kháng cắt 2.2.4 Kiểm toán mặt cắt theo trạng thái giới hạn sử dụng II Tính tốn ứng suất thớ thớ (nén âm, kéo dương) Ứng suất biên tiết diện liên hợp: f f  0,95Rh Fyf Với ff = MSD/SNC 2.3 Kết luận chương Chương trình bày biện pháp lý thuyết tính tốn nhằm nâng cấp khả chịu tải cho cơng trình cầu Để nâng cấp khả chịu tải cầu áp dụng biện pháp trên, sử dụng kết hợp biện pháp gia cường với nhau, để đạt hiệu gia cường tốt Chương sở để áp dụng tính tốn gia cường cho cầu Trà Khúc chịu tác dụng tải trọng HL93 Vấn đề nghiên cứu kỹ phân tích tính tốn Chương Chương - TÍNH TỐN GIA CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU TRÀ KHÚC BẰNG HỆ CÁP DỰ ỨNG LỰC CĂNG NGOÀI 3.1 Số liệu Chiều dài nhịp (L1):31,6m; Chiều dài nhịp tính tốn (Ltt): 31,0m; Khổ cầu: K = 7,5 + 2*0,5 (m); Tải trọng: HL93 đoàn người PL=3kN/m2 3.1.1 Vật liệu 3.1.1.1 Thép: Cường độ chảy (Fy): 250 Mpa; Cường độ chịu kéo (Fu): 237,5 Mpa; Mô đun đàn hồi thép (Es): 200000 MPa 3.1.1.3 Bê tông: Bê tông sử dụng cho mặt cầu bê tơng có f c' = 30 (MPa) 3.1.2 Mặt cắt ngang Số lượng dầm chủ (Nb): 4; Khoảng cách dầm chủ (S): 2,15m Hình 3.1 Mặt cắt ngang cầu 10 3.2 Tính đặc trưng hình học: Từ kích thước hình học xác định bảng 3.1 tiết diện quy đổi, ta tính tốn đặc trưng hình hình học dầm thép Diện tích dầm thép: A = 2* b f * t f + D1 * t w1 + 2* D2 * tw − 8* di * 1 − 4* di *  Mơ men qn tính tiết diện dầm thép (không xét đinh tán) là:  tf 2 I NC = *  b f * t 3f + b f * t f * (y − ) +    12  D2   2*  t w * D2 + t w * D2 * ( y − t f − )   12     3 + t w1 * D1 − *   *d i +  *d i * (y − )  12 12     −2 *   * d i +  * d i * ( y − t f − y1 )  12    2 −2 *   * d i +  * d i * ( y − t f − y2 )   12  Bảng 3.2 Xác định đặc trưng hình học Thơng số Ký hiệu Giá trị Diện tích dầm chủ A 64016 Mơmen qn tính I 15499706059 Mơmen kháng uốn S 25409354,19 3.3 Tính hệ số phân bố ngang 3.3.1 Xác định tham số độ cứng dọc Tham số độ cứng dọc Kg : Kg = n( I + A.eg2) Bảng 3.3 Xác định tham số độ cứng dọc Ký Tham số Giá trị hiệu Bề rộng mặt cầu B 8.9 Ltt Chiều dài nhịp tính tốn 31 Đơn vị mm2 mm4 mm3 Đơn vị m m 11 ts Chiều dày mặt cầu Số dầm chủ Khoảng cách hai dầm chủ cm S Sk n 15 2.15 1.225 m eg N Chiều dài hẫng Hệ số chuyển đổi Bê tông sang thép Khoảng cách từ trọng tâm dầm mặt cầu m mm K g 1, 24E + 11 mm4 Tham số độ cứng dọc Sử dụng phương pháp AASHTO, kết hệ số phân bố ngang mô men lực cắt cho dầm ghi bảng 3.4 3.3.2 Hệ số phân bố ngang momen dầm dầm biên: Bảng 3.4 Hệ số phân bố ngang cho dầm Hệ số phân bố ngang cho dầm mgMLL MgVLL gPL Dầm 0,573 0,757 0,25 Dầm biên 0,628 0,628 0,659 Tiến hành lựa chọn dầm biên tính tốn thiết kế 3.4 Tính tốn hiệu ứng tải trọng 3.4.1 Sơ đờ tính a l Hình 3.4: Sơ đồ tính nội lực dầm chủ Chiều dài nhịp tính tốn : l= L-2a L : chiều dài dầm a = 0,2-0,4 với dầm có L=(22-33)m, chọn a = 0,3(m) => l= 31,6-2x0,3= 31m 3.4.2 Tải trọng tác dụng lên dầm chủ a 12 Bảng 3.6 Tổng hợp tải trọng tác dụng lên dầm Tĩnh tải DC1 DC2 DC3 DW kN/m kN/m kN/m kN/m Hoạt tải Hệ số phân bố ngang LL PL mgMLL MgVLL gPL kN/m2 HL93 0,628 0,628 0,659 5,521 9,3 0,501 4,96 3.4.3 Tính nội lực tĩnh tải Tính tốn nội lực tiết diện a/ Mô men Bảng 3.7 Mô men khơng có hệ số dầm biên tĩnh tải gây (kN.m) Vị trí x L−x  M DC1 M DW M DC Gối 31 0 0,000 M DC 1/8L 3,875 27,125 52,555 290,154 260,724 26,330 488,769 1/4L 7,75 23,25 90,094 497,408 446,955 45,137 837,89 3/8L 11,625 19,375 112,617 621,759 558,694 56,421 1047,362 1/2L 15,5 15,5 120,125 663,21 595,94 60,183 1117,187 b/ Lực cắt Bảng 3.8 Lực cắt khơng có hệ số dầm tĩnh tải gây (kN) Vị trí x Gối L − x + 31 15,5 −  VDC1 15,5 85,576 76,896 VDW VDC VDC 7,7655 144,153 1/8L 3,875 27,125 11,867 -0,242 11,625 64,182 57,672 5,824125 108,115 1/4L 7,75 23,25 8,719 -0,969 3/8L 11,625 19,375 6,055 -2,18 1/2L 15,5 15,5 3,875 -3,875 7,75 3,88275 72,077 3,875 21,394 19,224 1,941375 36,038 42,788 38,448 0 0 3.4.4 Tính tốn nội lực hoạt tải Nội lực hoạt tải gây dầm xác định theo công thức sau:   U = i  LL mg LL (1 + IM ). Pi yi + pL  + i  p g p PL. 13 3.4.4.1 Momen hoạt tải khơng có hệ số Bảng 3.9 Giá trị momen khơng có hệ số hoạt tải gây (kN.m) Vị trí x L−x  M Truck M Tandem M LL M PL Gối 31 0 0 1/8L 3,875 27,125 52,555 986,391 729,438 488,759 157,664 1/4L 7,75 1657,938 1245,75 837,872 270,281 23,25 90,094 3/8L 11,625 19,375 112,617 2033,453 1548,938 1047,34 337,852 35 145 145 110 110 1/2L 15,5 15,5 120,125 2131,75 1639 1117,163 360,375 3.4.4.2 Lực cắt hoạt tải gây Để tính tốn lực cắt hoạt tải gây ra, xe tải thiết kế xe hai trục xếp lên đường ảnh hưởng cho gây nội lực bất lợi hình 6.5, tung độ đường ảnh hưởng tính tốn kết ghi bảng 3.10 LL L X3 X2 X5 X1=X y3 y1 =y4 1-y1 − y5 y2 − + Ðah Vk + Hình 3.9 Đường ảnh hưởng lực cắt tiết diện Bảng 3.11 Giá trị lực cắt khơng có hệ số hoạt tải gây (kN) Vị trí x L−x + VTruck VTandem VLL VPL Gối 31 15,5 295,177 215,742 144,15 46,5 1/8L 3,875 27,125 11,867 254,552 188,242 110,363 35,601 14 1/4L 7,75 23,25 8,719 213,927 160,742 81,087 26,157 3/8L 11,625 19,375 6,055 173,302 133,242 56,312 18,165 1/2L 105,742 36,038 11,625 15,5 15,5 3,875 132,677 3.4.5 Tổng nội lực hoạt tải tĩnh tải Bảng 3.12 Tổng hợp nội lực dầm chủ TTGH cường độ I TTGH sử dụng Vị trí Mu(kN.m) Vu(kN) Mu(kN.m) Vu(kN) Gối 1029,76 856,92 1/8L 3638,2 821,2 2860,75 655,64 1/4L 6191,56 619,27 4870,44 519,96 3/8L 7685,91 423,96 6048,29 360,82 1/2L 8147,11 235,28 6413,47 207,74 Ltt/8 Ltt/4 3Ltt/8 Ltt/2 5Ltt/8 6Ltt/4 7Ltt/8 0 3638.20 3638.20 6191.56 6191.56 7685.91 8147.11 7685.91 Hình 3.10 Biểu đồ bao mô men theo THGHCĐ1 Ltt/8 Ltt/4 3Ltt/8 Ltt/2 5Ltt/8 6Ltt/4 7Ltt/8 0 2860.75 2860.75 4870.44 4870.44 6048.29 6413.47 6048.29 Hình 3.11 Biểu đồ bao mơ men theo THGHSD II 15 3.5 Sức kháng tiết diện 3.5.1 Momen chảy Đối với tiết diện không liên hợp, mô men kháng uốn S NC tiết diện dầm thép đối xứng theo hai phương Khi mơ men chảy xác định theo công thức sau: M y = Fy S NC Bảng 3.13 Tính tốn mơ men chảy tiết diện khơng liên hợp Ký hiệu Giá trị Đơn vị Cường độ chảy thép Fy 190 Mpa Mômen kháng uốn S NC 0,02541 m3 Mômen chảy My 4827,78 kN.m Tham số 3.5.2 Xác định trục trung hòa dẻo tiết diện liên hợp Y = d 1220 = = 610 mm 2 3.5.3 Mô men dẻo tiết diện không liên hợp Mô men dẻo tiết diện không liên hợp tính tốn hình vẽ sau Ngồi ra, sức kháng triết giảm 5-7% tiết diện dầm chủ bị gỉ 588 478 500 35 425 780/2 Pw1 68 Pd2 Pw2 66 75 176 1132/2 1220/2 20 195 TTH Pd2 35 75 100 44 Pf=Pd1 420 Hình 3.12 Lực dẻo trục trung hòa cầu Trà Khúc 16 M p =  Pi yi −  Pdi ydi Pi = Ai Fy Pdi = Adi Fdi Trong đó: Pi - lực dẻo phân tố tiết diện chưa xét giảm yếu yi - khoảng cách từ lực dẻo phân tố tiết diện đển trục trung hòa dẻo PNA Pdi - lực dẻo bị giảm yếu lỗ đinh tán liên kết ydi - khoảng cách từ trọng tâm tiết diện bị giảm yếu đinh tán đển trục trung hòa dẻo PNA Ai - diện tích phân tố tiết diện Fy - giới hạn chảy thép Adi - diện tích bị giảm yếu lỗ đinh tán Fdi - giới hạn chảy đinh tán Bảng 3.14 Lực dẻo tiết diện khơng liên hợp Kích Bộ phận thước Ai Adi (mm2) Fy Fdi (MPa) Pi Pdi (kN) mm Bản biên 420*44 18480 250 4620 Vách 176*68 11968 250 2992 ½ Vách 390*20 7800 250 1950 20*44 880 250 220 20*68 1360 250 340 Đinh tán biên dầm Đinh tán vách dầm 17 Bảng 3.15 Mô men dẻo tiết diện không liên hợp Bộ phận Pi (kN) di (mm) Mi (kN.m) Bản biên 4620 588 2064,59 Vách 2992 478 1086,93 ½ Vách 1950 195 288,99 Đinh tán biên dầm 220 588 98,3136 Đinh tán vách dầm 340 500 129,2 Đinh tán vách dầm 340 425 109,82 Mômen dẻo Mp 7390,09 Giá trị mô men dẻo Mp sau triết giảm 5% dầm thép bị gỉ Mp = 7390, 09 *0,95 = 7020,59 (kN.m) Sức kháng uốn tính tốn tiết diện dầm chủ xác định sau: Mr = Mn ; Mn = Mp Vậy sức kháng uốn tính tốn dầm chủ Mr = 7020, 59 kN.m 3.6 Kiểm toán dầm chủ 3.6.1 Kiểm toán dầm chủ theo TTGHCĐ1 Kiểm tra sức kháng uốn mặt cắt theo công thức: M u  M r Bảng 3.16 Bảng kiểm tra sức kháng uốn dầm Vị trí Mu(kN.m) Mr(kN.m) Kiểm tra M = Mr − Mu Gối 7020,59 Đạt thiếu % - 1/8L 3638,2 7020,59 Đạt - 1/4L 6191,56 7020,59 Đạt - 3/8L 7685,91 7020,59 Không đạt -665,323 1/2L 8147,11 7020,59 Không đạt -1126,523 18 Theo kết bảng 3.14 kết luận dầm chủ không đảm bảo khả chịu lực với hoạt tải HL93 3.6.2 Kiểm toán dầm chủ theo TTGHSD Ứng suất f dầm thép kết cấu dầm không liên hợp xác định theo công thức sau: f = M  Fy S NC Trong M - mơ men TTGHSD II tải trọng gây dầm thép; S NC - mô men kháng uốn tiết diện dầm thép Bảng 3.17 Bảng kiểm tra ứng suất dầm chủ Vị trí Mu (kN.m) Gối Mơ men Ứng suất Ứng suất Fy Kiểm kháng uốn thiếu f t = f b (MPa) (MPa) tra S (mm ) (MPa) 25409354,19 Đạt 250 1/8L 2860,75 25409354,19 112,586 250 Đạt - 1/4L 4870,44 25409354,19 191,679 250 Đạt - 3/8L 6048,29 25409354,19 238,034 250 Đạt - 1/2L 6413,47 25409354,19 250 Không đạt 252,406 -2,406 Theo kết bảng 3.15 kết luận dầm chủ không đảm bảo khả chịu lực với hoạt tải HL93 3.7 Thiết kế gia cường dầm chủ cáp DƯL ngồi 3.7.1 Tính tốn bố trí cáp DƯL Sau kiểm tra, thấy dầm chủ không đủ khả chịu lực với hoạt tải HL93 Với M = Mr − Mu = 7390,09 − 8147,11 = −1126,523 (kN.m) 19 Vì cần phải bố trí cáp dự ứng ngồi nhằm mục đích làm giảm giá trị nội lực dầm chủ giá trị mô men cần đạt Mps = Ps *e  M Cáp DUL căng dầm tao đối xứng qua tim dầm Tao cáp 15,24 mm, tao sợi theo tiêu chuẩn ASTM A416/ASTM A416M-06 Diện tích tao cáp: 140 mm2 Cường độ chịu kéo cáp: fpu = 1860 MPa fpy = fps = 0,85fpu = 1581 MPa Mô đun đàn hồi cáp: Ep = 197000 MPa Lực căng tao cáp: Ps = 836 kN Với việc bố trí e - độ lệch tâm lớn từ trọng tâm cáp đến vị trí trục trung hòa đàn hồi sau Với M = P *e  M → e  M = 1126, 523 = 1, 347 (m) ps s Ps 836 Vậy chọn e=1,35m Chọn sơ đồ bố trí cáp dự ứng lực ngồi xiên, vị trí neo bố trí cách đầu dầm 2m, vị trí ụ chuyển hướng bố trí cách neo 8,8m Sơ đồ bố trí sau: 31600/2 2000 10000/2 8800 Cáp DƯL Ụ Chuyển hướng Hình 3.13 Sơ đồ bố trí cáp DUL ngồi 740 Ụ Neo ° 86 e2=1350 4° e1=810 610 1220 300 20 Góc cáp chuyển hướng: α = 40, cosα = 0,99756 Mô men dầm vị trí tính sau: MPS = Pps cos.ei ei độ lệch tâm cáp so với trục trung hòa  góc cáp chuyển hướng Bảng 3.18 Mô men căng cáp DƯL Vị trí Ụ neo Ltt/8 Ltt/4 3Ltt/8 Ltt/2 ei (m) 0,81 0,9297 1,172 1,35 MPS (kN.m) 675,51 775,33 977,4 1128,6 1128,6 675.51 775.33 Ltt/8 977.40 1128.60 1128.60 1128.60 977.40 Ltt/4 3Ltt/8 Ltt/2 5Ltt/8 6Ltt/4 1,35 775.33 675.51 7Ltt/8 Hình 3.14 Biểu đồ mơ men lực căng cáp ngồi gây Bảng 3.19 Mô men trước sau gia cường – TTGHCĐ1 Thời điểm Trước gia cường TTGHCĐ Sau gia cường Cáp dự ứng lực TTGHCĐ Mu(kN.m) Mps(kN.m) Mu(kN.m) 0 0,00 Vị trí 1729,7 neo cáp 675,51 1054,17 1/8L 3638,2 775,33 2862,87 1/4L 6191,56 977,40 5214,16 3/8L 7685,91 1128,60 6557,31 1/2L 8147,11 1128,60 7018,51 Vị trí Gối 21 Neo Ltt/8 Ltt/4 3Ltt/8 Ltt/2 5Ltt/8 6Ltt/4 Neo 7Ltt/8 0 1054.17 1054.17 2862.87 2862.87 5214.16 5214.16 6557.31 6557.31 7018.51 Hình 3.15 Biểu đồ bao mơ men dầm chủ sau căng cáp dự ứng lực – TTGHCĐ1 Bảng 3.20 Mô men trước sau gia cường – TTGHSD II Thời điểm Trước gia cường TTGHSD II Sau gia cường Cáp dự ứng lực TTGHSD II Mu(kN.m) Mps(kN.m) Mu(kN.m) 0 0,00 Vị trí 1359,82 neo cáp 675,51 684,31 1/8L 2860,75 775,33 2085,42 1/4L 4870,44 977,40 3893,04 3/8L 6048,29 1128,60 4919,69 1/2L 6413,47 1128,60 5284,87 Vị trí Gối Neo Ltt/8 Ltt/4 3Ltt/8 Ltt/2 5Ltt/8 6Ltt/4 7Ltt/8 Neo 0 684.31 684.31 2085.42 2085.42 3893.04 3893.04 4919.69 5284.87 4919.69 Hình 3.16 Biểu đồ bao mơ men dầm chủ sau căng cáp dự ứng lực – TTGHSD II 3.7.2 Kiểm tra sức kháng uốn dầm TTGH CĐ sau gia cường Kiểm tra sức kháng uốn mặt cắt theo công thức: M u  M r 22 Bảng 3.21 Bảng kiểm tra sức kháng uốn dầm sau gia cường Kiểm tra Vị trí Mu(kN.m) Mr(kN.m) Gối 0,00 Vị trí neo cáp 1/8L 1054,17 Đạt 7020,59 Đạt 7020,59 2862,87 7020,59 Đạt 1/4L 5214,16 7020,59 Đạt 3/8L 6557,31 7020,59 Đạt Đạt 7020,59 Theo kết bảng 3.14 kết luận dầm chủ sau gia cường cáp dự ứng lực căng đảm bảo khả chịu lực với hoạt tải HL93 3.7.3 Kiểm toán dầm chủ theo TTGHSD II sau gia cường Bảng 3.22 Bảng kiểm tra ứng suất dầm chủ sau gia cường 1/2L Vị trí Mu(kN.m) Gối Vị trí neo 1/8L cáp 1/4L 3/8L 1/2L 7018,51 Ứng suất Mômen kháng Fy(MPa) uốn S (mm ) f t = f b (MPa) Kiểm tra 0,00 25409354,19 250 Đạt 684,31 25409354,19 26,9315 250 Đạt 2085,42 25409354,19 82,0728 250 Đạt 3893,04 25409354,19 153,213 250 Đạt 4919,69 25409354,19 193,617 250 Đạt 5284,87 25409354,19 207,989 250 Đạt Theo kết bảng 3.14 kết luận dầm chủ sau gia cường cáp dự ứng lực căng đảm bảo khả chịu lực với hoạt tải HL93 3.8 Kết Luận chương Trong chương 3, cầu Trà Khúc kiểm toán khả chịu lực đổi với hoạt tải HL93 Tuy nhiên, qua kết tính tốn đánh 23 giá theo sức kháng uốn cầu Trà Khúc không đảm bảo lực chịu tải đổi với HL93 Vì việc gia cường theo phương pháp sử dụng cáp dự ứng lực căng áp dụng Số lượng cáp dự ứng lực bố trí tao 15,2mm đối xứng qua tim dầm Neo cáp bố trí cách đầu dầm 2m, vị trí ụ chuyển hướng cách neo 8,8m Lực căng cáp dự ứng xem tải trọng tác dụng lên dầm chủ, gây giá trị nội lực trái dấu với giá trị nội lực hoạt tải gây nhằm làm giảm giá trị nội lực dầm chủ Việc tính tốn kiểm tra dầm chủ sau gia cường theo TTGHCĐ1 TTGHSD II cho thấy dầm chủ đảm bảo khả chịu tải HL93 sau gia cường cáp dự ứng lực KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn tiến hành nghiên cứu nhiều biện pháp gia cường khác cho kết cấu nhịp cầu Trà Khúc sau phân tích biện pháp áp dụng cáp dự ứng lực nhằm nâng cao khả chịu tải cầu Trà Khúc hợp lý để đủ đảm bảo khả khai thác với hoạt tải HL93 Các kết đạt luận văn bao gồm: - Nghiên cứu biện pháp gia cường cho cầu thép ứng dụng biện pháp gia cường kết cấu nhịp cầu Trà Khúc hệ cáp DUL căng - Qua tính tốn phân tích kết cấu cầu Trà Khúc, nhận định để cầu Trà Khúc khai thác với hoạt tải HL93 cần phải gia cường nhằm nâng cao khả chịu tải cầu - Sau gia cường kết cấu nhịp cầu Trà Khúc hệ cáp dự ứng lực căng với tao cáp bố trí đối xứng qua tim dầm Qua trình kiểm tốn theo TTGHCĐ1 TTGHSD II kết cấu cầu Trà Khúc đảm bảo khả chịu lực hoạt tải HL93 24 Tuy nhiên, luận văn số hạn chế luận văn chưa sâu vào việc tính tốn thiết kế ụ neo, ụ chuyển hướng biện pháp thi công chi tiết Kiến nghị Qua đánh giá trạng dầm thép phần dầm thép có nhiều hư hỏng bị rỉ Vì vậy, việc tu bảo dưỡng sửa chữa phải tiến hành định kỳ Đối với dầm thép bị rỉ phải tiến hành cạo rỉ sơn sửa để không ảnh hưởng đến khả chịu tải dầm Qua q trình quan trắc trạng tính tốn kiểm tra lại hoạt tải HL93 Nhận định việc kiểm định thử tải cầu Trà Khúc cần thiết nhằm đánh giá tổng thể lại khả làm việc cầu Từ đưa phương án cắm lại biển tải trọng khai thác, gia cường nhằm đảm bảo khả khai thác an toàn cho cầu, người phương tiện lưu thông Theo đánh giá phương án đưa trước tiến hành nâng cấp cầu hạn chế tải trọng tương đương hoạt tải HL93 Hướng nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu tính tốn thiết kế ụ neo, ụ chuyển hướng cầu Trà Khúc, Quảng Ngãi cáp DUL ... nhỏ phần hạ số kết cấu cầu nguồn vốn hạn chế nên chưa có điều kiện tu sửa toàn kết cấu nhịp cầu Do đó, việc Nghiên cứu lựa chọn giải pháp gia cường kết cấu nhịp cầu Trà Khúc Quảng Ngãi hết sức... Nghiên cứu biện pháp gia cường cho cầu thép ứng dụng biện pháp gia cường kết cấu nhịp cầu Trà Khúc hệ cáp DUL căng ngồi - Qua tính tốn phân tích kết cấu cầu Trà Khúc, nhận định để cầu Trà Khúc. .. kế cấu nhịp cầu Trà Khúc Chương 3: Tính tốn gia cường kết cấu nhịp cầu Trà Khúc hệ cáp dự ứng lực Chương - TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG CẦU THÉP 1.1 Cơ sở gia cường cơng trình cầu 1.1.1