Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu một số biện pháp gia cường cầu BTCT, BTCT DƯL và áp dụng vật liệu polymer cốt sợi tăng cường khả năng chịu lực cho cầu Nam Ô cũ nhằm nâng cấp tải trọng để tháo biển hạn chế tải trọng hoặc để đồng bộ biển tải trọng trên toàn tuyến
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM QUANG HIỂN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NÂNG CẤP TẢI TRỌNG CẦU NAM Ơ CŨ TĨM 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 HOÀNG PHƯƠNG HOA Phản biện 1: ……………………………………… Phản biện 2: ……………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày … tháng …… 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 Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng - Đại học Bách khoa MỞ ĐẦU Lý cho ̣n đề tài: Giai đoạn nay, cùng với sự mở cửa của nề n kinh tế và tăng trưởng nhanh của nề n kinh tế nước ta đã thúc đẩ y ma ̣nh mẽ tố c đô ̣ phát triể n của ngành xây dựng nói chung và ̣ thố ng cầ u đường bô ̣ nói riêng dẫn đế n hệ thống cầu các tuyế n quố c lô ̣ xây dựng giai đoa ̣n trước bị xuố ng cấ p và hư hỏng nặng vấn đề tải gây tượng nứt ngang bụng dầm khu vực gần nhịp thiếu mô men kháng uốn, nứt xiên sườn dầm nứt dọc theo nách dầm khu vực đầu nhịp thiếu sức kháng cắt ứng suất kéo chủ gây Trong điều kiện kinh tế nước ta cịn nhiều khó khăn, chưa đủ điều kiện kinh phí để đầu tư xây dựng cầu thay thế, việc trì khả khai thác cầu cũ phải thực Vì vấn đề sửa chữa gia cường cầu yếu để nâng cấp tải trọng nhằm tháo biển hạn chế tải trọng để đồng biển hạn chế tải trọng tuyến trở nên cần thiết Trong vài năm trở lại hầu hết quốc lộ nước số cầu yếu sửa chữa gia cố theo hướng chủ đạo tăng khả chịu lực cho kết cấu dầm chủ giải pháp “Làm thêm BTCT liên hợp đỉnh dầm chủ đồng thời bổ sung vật liệu chịu kéo cho cốt thép thường (hoặc thép DƯL) vật liệu polyme cốt sợi bon dán vào mặt bê tông khu vực đáy dầm chủ để tăng độ cứng sức kháng uốn cho dầm chủ” Chính vậy, hướng nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu đánh giá trạng nâng cấp tải trọng cầu Nam Ô cũ” thật cần thiết có tính thực tiễn cao Mu ̣c tiêu nghiên cứu của đề tài: Tìm hiểu số biện pháp gia cường cầu BTCT, BTCT DƯL áp dụng vật liệu polymer cốt sợi tăng cường khả chịu lực cho cầu Nam Ô cũ nhằm nâng cấp tải trọng để tháo biển hạn chế tải trọng để đồng biển tải trọng tồn tuyến Đớ i tươ ̣ng nghiên cứu: Kế t cấ u dầ m chủ cầu dầm bê tông cốt thép bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp giản đơn tuyế n quố c lô ̣ thuô ̣c điạ phâ ̣n Cu ̣c Quản lý đường bô ̣ III quản lý Pha ̣m vi nghiên cứu: Nghiên cứu sử dụng vật liệu polyme cốt sợi để nâng cấp tải trọng cho kết cấu dầm BTCT BTCT DƯL Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu sở lý thuyết; - Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu chủ yếu thống kê, tổng hợp, phân tích, đánh giá - Phương pháp quan sát, kiểm tra, đo đạc thu thập số liệu thực tế Ý nghiã khoa ho ̣c và thư ̣c tiễn của đề tài: Đề tài đã tim ̀ hiể u về khoa ho ̣c mô ̣t số vâ ̣t liê ̣u chuyên du ̣ng và phương pháp gia cường cho kế t cấ u nhip,̣ tìm hiể u phương pháp tiń h toán, đánh giá khả chiụ tải của cầ u sau gia cường thông qua thực nghiê ̣m Qua đó góp phầ n hiê ̣u quả cho công tác thiế t kế , gia cường ̣ thố ng cầ u yế u nhằ m nâng cấ p tải tro ̣ng hoă ̣c đồ ng bô ̣ hóa tải tro ̣ng toàn tuyế n quố c lô ̣ thuô ̣c điạ phâ ̣n Cu ̣c Quản lý đường bô ̣ III Bố cục đề tài Luận văn chia thành 04 phần: Phần mở đầu: Trình bày tóm tắt lý chọn đề tài, mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu Chương I: Tổng quan cơng trình cầu biện pháp gia cường cầu địa bàn Cục QLĐB III Chương II: Phân tích, đánh giá trạng sở lý thuyết tính tốn gia cường nâng cấp tải trọng cầu Nam Ơ cũ Chương III: Tính tốn gia cường kết cấu nhịp cầu Nam Ô cũ vật liệu FRP Kết luận kiến nghị: Trình bày kết thu đề tài, kiến nghị từ kết thu đề tài nghiên cứu đồng thời trình bày hướng phát triển đề tài Chương - TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG TRÌNH CẦU VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIA CƯỜNG CẦU TRÊN ĐỊA BÀN CỤC QLĐB III 1.1 Thực trạng hệ thống cầu: 1.1.1 Thông tin chung: Trên hệ thống tuyến Quốc lộ Cục Quản lý đường III quản lý có các tuyến Quốc lộ bao gồm QL1, QL1D, QL14, QL14G, QL19, QL19C, QL26, QL26B, QL27C, đường Hải Vân - Túy Loan, đường Trường Sơn Đơng đường Hồ Chí Minh với tổng chiều dài 1.800Km có 628 cầu, cầu BTCT BTCT DƯL có 554 cầu Hệ thống cầu khai thác tuyến quốc lộ hầu hết xây dựng trước năm 1979 (chủ yếu Mỹ xây dựng trước năm 1975 số cầu Việt Nam xây dựng sau giải phóng) sử dụng định hình sản xuất dầm chủ sơ đồ kết cấu nhịp chủ yếu nhà máy bê tông Châu Thới (Công ty bê tông 620 Cienco 6) Trong giai đoạn kết cấu nhịp thiết kế với tải trọng HS20-44 theo quy trình AASHTO92 Mỹ Giai đoạn nay, hệ thống cầu thiết kế với tải tro ̣ng H30-XB80 theo quy trình 22TCN18-79 Trong năm gần dự án mở rộng Quốc lộ 1, Quố c lô ̣ 14 đường Trường Sơn Đông, đường Hầ m Hải Vân - Túy Loan các cầ u đươ ̣c xây dựng với tải trọng HL93 Tuy nhiên nguồn vốn hạn chế nên dự án vẫn tâ ̣n du ̣ng ̣ thố ng cầ u cũ sau đươ ̣c sửa chữa, nâng cấ p tải tro ̣ng đồ ng thời xây dựng thêm mô ̣t đơn nguyên mới bên ca ̣nh các cầ u cũ Đó tiềm ẩn an tồn cố cầu xảy Hệ thống cầu dần đầu tư nâng cấp cải tạo khả chịu tải nhằ m đáp ứng nhu cầ u khai thác nhiên chưa đồng toàn tuyế n Trong giai đoạn từ năm 2014 - 2017, Tổng cục đường Việt Nam có nhiều dự án nâng cấp, sửa chữa cầu có Dự án sửa chữa gia cường cầu nhằm nâng cấp tải trọng để tháo biển hạn chế tải trọng để đồng biển hạn chế tải trọng từng tuyế n quố c lô ̣ cả nước 1.1.2 Các dạng hư hỏng, cố thường gặp: 1.2 Những vấn đề đặt cho hệ thống cầu địa bàn Cục QLĐBIII: Thực trạng hệ thống cầu yế u địa bàn Cục Quản lý đường III trải dài địa bàn tỉnh Nam Trung (từ Đà Nẵng Khánh Hòa) tỉnh thuộc khu vực Tây Nguyên (Kon Tum Đắk Nông) gồm 88 cầu nằm rải rác 17 Quốc lộ Trong 88 cầ u yế u địa bà n Cu ̣c III có 17 cầ u trù ng vớ i cá c dư ̣ á n XDCB hoă ̣c dự á n sử a chữ a gia cườ ng đã triể n khai, cá c cầ u cò n la ̣i cầ n đươ c̣ đầ u tư sửa chữa, gia cường để nâng đồng tải trọng tuyến: Giữ nguyên khổ cầu cũ, sửa chữa, gia cường để đồng theo cấp độ: - Cấp độ 1: Tháo dỡ biển hạn chế tải trọng (Các cầu nằm QL1 QL19 có cầu thiết kế với tải trọng H30-XB80 cắm biển hạn chế tải trọng bị hư hỏng, xuống cấp) - Cấp độ 2: Nâng tải trọng đồng phù hợp với tải trọng khai thác chung tuyến khả đáp ứng gia cường cầu tuyến, tiếp tục cắm biển hạn chế tải trọng cho loại xe hợp pháp gồm xe [3], [3-S2] [3-3] Vấn đề cần đặt là: Trên sở nguồ n kinh phí bảo trì và hiê ̣n tra ̣ng ̣ thố ng cầ u phải đưa đươ ̣c giải pháp sửa chữa, gia cường hơ ̣p lý nhằ m giúp hoàn thiện mạng lưới đường giao thông, đáp ứng nhu cầu vận tải, đồng thời gúp cho quan quản lý quản lý tốt hạ tầng cầu, đường phương tiện qua lại tuyến 1.3 Tổng quan giải pháp áp dụng công tác sửa chữa, gia cường cầu yếu: 1.3.1 Gia cường phương pháp dán thép 1.3.2 Gia cường phương pháp căng cáp DƯL 1.3.3 Gia cường vật liệu composite cường độ cao (FRP) 1.4 Nghiên cứu công nghệ sử dụng vật liệu FRP sửa chữa tăng cường cầu BTCT DƯL: 1.4.1 Tổng quan: Qua nghiên cứu cho thấy, với đặc điểm cầu bê tông hữu Cục QLĐB III nay, với đặc điểm áp dụng vật liệu FRP kết cấu hữu phục vụ mục đích tăng cường kể trên, triển vọng áp dụng vật liệu lớn Các ưu điểm vật liệu là: Giá thành khơng q lớn, nhiều nhà cung cấp có sẵn thị trường Việt Nam Sika, Tyfo, VSL, Freyssinet đảm bảo tính khả thi thi cơng phương án Việc thi công tương đối thuận tiện động tác là: Vệ sinh bề mặt bê tông, quét keo epoxy, lắp neo căng kéo (đối với phương pháp tăng cường chủ động), liên kết tấm, hay tao FRP vào bề mặt bê tông hữu Không cần phải thực biện pháp bảo vệ thêm Với phân tích nêu cho thấy, việc áp dụng vật liệu FRP điều cần thiết, phương án nghiên cứu thay cho phương pháp truyền thống hay phương pháp tương đối phổ biến kết cấu cầu phương pháp dự ứng lực ngồi Vì vậy, cần thiết phải có quy trình công nghệ để thực công việc tăng cường kết cấu nhịp dầm bê tông sử dụng vật liệu FRP 1.4.2 Khảo sát, kiểm tra phương án tăng cường sử dụng vật liệu FRP: Mục đích khảo sát kết cấu nhằm cung cấp thông tin ban đầu liên quan đến kết cấu hữu, kiểu mức độ nghiêm trọng hư hỏng tính khả thi phương án tăng cường Ngồi ra, mục đích công tác khảo sát để làm sở đánh giá kết cấu hữu lực chịu tải đề phương án thiết kế sơ Trên sở thiết kế đó, khảo sát tính khả thi phương án, chi phí thực phương án tăng cường Các nội dung khảo sát bao gồm: - Các thông tin phương án thiết kế hữu - Lịch sử thi cơng cơng trình có - Các thơng tin vật liệu: Bao gồm thông tin q trình thi cơng bê tơng: thành phần cấp phối bê tông, kết nén mẫu bê tơng, thép, kết thí nghiệm thép Trong q trình khảo sát, thiếu thơng tin nêu kết cấu bị xuống cấp cần phải đánh giá mức độ xuống cấp cần phải tiến hành lấy mẫu trường để có số liệu sát với kết cấu Đối với việc kiểm tra kết cấu hữu xem có phù hợp với phương án tăng cường sử dụng CFRP bao gồm: Công tác kiểm tra ngồi trường cơng tác đánh giá kết cấu nội nghiệp Nhìn chung, phương án sử dụng CFRP có tính khả thi cao lợi thi công thuận tiện nhiều phương án tăng cường khác sử dụng phương án khả thi cho hầu hết kết cấu nhịp cầu hữu Công tác nội nghiệp phịng nhằm mục đích kiểm tra xem phương án sử dụng CFRP có hợp lý hay khơng thơng qua kết tính tốn đánh giá khả chịu tải kết cấu trước sau tăng cường 1.4.3 Lựa chọn dạng vật liệu FRP: Vật liệu FRP có nhiều loại với nhiều tính khác lựa chọn vật liệu FRP phụ thuộc vào yêu cầu: - Yêu cầu lực chịu tải kết cấu từ dẫn tới yêu cầu việc sử dụng - Yêu cầu điều kiện môi trường xung quanh kết cấu - Yêu cầu thi cơng - u cầu giá thành Có nhiều loại vật liệu FRP khác phụ thuộc vào thành phần sợi cấu thành vật liệu FRP Mỗi loại sợi dẫn tới đặc trưng lý, tính bền, tính dẻo khác trình bày mục - Vật liệu CFRP với cấu thành sợi bon - Vật liệu GFRP với cấu thành sợi thủy tinh - Vật liệu AFRP với cấu thành sợi aramid Dạng cấu tạo vật liệu FRP phong phú: Dạng đồng hướng, dị hướng, dạng dải, dạng Nhìn chung, yêu cầu cơng trình cầu, đặc biệt cầu bê tơng dự ứng lực nhu cầu nâng cấp tải trọng Việt Nam, loại FRP phù hợp với yêu cầu tăng cường phổ biến loại CFRP dạng dạng tao xoắn 1.4.4 Công nghệ thi công 1.5 Kết luận chương 1: Hệ thống cầu địa bàn tỉnh Cục Quản lý đường III xây dựng qua nhiều thời kỳ, kết cấu đa dạng tập trung chủ yếu vật liệu bê tông cốt thép, bê tông cố t thép DƯL; tải trọng cầu không đồng tuyến Tốc độ phát triển kinh tế nhanh kéo theo lưu lượng giao thông qua địa bàn ngày tăng số lượng lẫn tải trọng Điều làm cho hệ thống cầu suy giảm cường ̣ và xuố ng cấ p nghiêm tro ̣ng không đáp ứng lực chịu tải Các hư hỏng tập trung vào sự suy giảm cường ̣ và mấ t ổ n định tổ ng thể của kế t cấ u nhịp, kế t cấ u mố tru ̣ cầ u Các dạng hỏng về suy giảm cường đô ̣ là: Đứt cáp DƯL đố i với cầ u BTCT DƯL, nứt thẳ ng góc ta ̣i đáy dầm ở vị trí giữa nhịp và nứt xiên ta ̣i đầ u nhịp gố i, nứt ̣c nách dầ m đố i với các cầ u bê tông cố t thép DƯL da ̣ng bu ̣ng cá, tróc vỡ bê tơng, rỉ cốt thép gây rộp lớp bê tông bảo vệ Các da ̣ng hư hỏng chiń h về mấ t ổ n định tổ ng kế t cấ u nhịp là: Nứt vỡ bê tông mố i nố i ̣c, rỉ đứt cáp DƯL ngang đố i với các cầ u BTCT DƯL, hư hỏng liên kế t ngang hoă ̣c thiế u liên kế t ngang Ngoài xuấ t hiê ̣n các hư hỏng khác: hư hỏng khe co giãn, gãy lan can cầu, phần tiếp giáp cầu đường Vì vấn đề sửa chữa gia cố cầu yếu nhằm đảm bảo an tồn giao thơng kéo dài thời gian khai thác trở nên cần thiết Một số giải pháp sửa chữa cầu yếu (Công nghệ dán thép để tăng sức kháng uốn & kháng cắt, Cơng nghệ căng cáp DƯL ngồi để tăng sức kháng uốn) sử dụng phát huy tác dụng to lớn, nhiên với giải pháp tồn mặt hạn chế cần 15 đô ̣ tải tro ̣ng cầ u mô ̣t tuyế n quố c lô ̣ sử du ̣ng các phương pháp đánh giá sau: - Đánh giá theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng (LRFR) cầu đường Lần có sổ tay AASHTO năm 2003 ban hành vào năm sau chẳng hạn 2011, 2013 Đánh giá theo phương pháp phù hợp với tiêu chuẩn 22TCN 272-05 - Đánh giá theo ứng suất cho phép - sổ tay AASHTO 1994 - Đánh giá theo hệ số tải trọng - sổ tay AASHTO 1994 Về nguyên tắc không ưu tiên cho phương pháp đánh giá nghĩa phương pháp dùng để đánh giá tải trọng khai thác cầu Ở Việt Nam phù hợp với 22TCN 272-05 nên dùng phương pháp đánh giá theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng Đánh giá cầu theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng bao gồm nội dung riêng biệt 2.6.1 Đánh giá tải trọng thiết kế 2.6.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp 2.6.3 Đánh giá tải trọng cấp phép 2.6.4 Quy trình đánh giá tải trọng - Có quy trình đánh giá tải trọng phù hợp với đánh giá theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng: + Đánh giá tải trọng thiết kế (đánh giá cấp thứ nhất) + Đánh giá tải trọng hợp pháp (đánh giá cấp thứ hai) + Đánh giá tải trọng cấp phép (đánh giá cấp thứ ba) - Mỗi quy trình có tải trọng cụ thể với hệ số tải trọng hiệu chỉnh đặc biệt nhằm đảm bảo mức độ tin cậy chấp nhận đánh giá - Với tải trọng cụ thể đánh giá tải trọng biểu thị qua hệ số 16 đánh giá (RF) Trình tự đánh giá: + Đánh giá theo tải trọng thiết kế HL93, đánh giá theo tải trọng thiết kế thể qua hệ số đánh giá RF ≥ 1, tức cầu khai thác với HL93 khơng cần đánh giá tải trọng hợp pháp cầu khai thác với HL93 khai thác với tải trọng hợp pháp Cầu không cần cắm biển hạn chế tải trọng, cho phép tính tốn đánh giá với tải trọng cấp phép cần thiết Nếu RF < chuyển sang bước + Đánh giá theo tải trọng hợp pháp: Các cầu khắp nước cắm biển theo loại biển gồm có xe tải hợp pháp [3], [3-S2] [3-3] Chỉ đánh giá tải trọng hợp pháp đánh giá HL93 có hệ số đánh giá RF < cấp độ OR Nếu đánh giá theo tải trọng hợp pháp có 0,3 ≤ RF < phải tính tốn cắm biển hạn chế tải trọng Nếu đánh giá theo tải trọng hợp pháp có RF < 0,3 phải dừng khai thác cầu + Đánh giá theo tải trọng cấp phép: Công việc thực đánh giá theo HL93 có RF ≥ đánh giá theo tải trọng hợp pháp có RF ≥ - Mọi cầu cắm biển hạn chế tải trọng không đánh giá tải trọng cấp phép 17 - Trình tự đánh giá thể sơ đồ sau: Công thức chung để đánh giá cầu: Trong đó, RF tỉ số phần khả chịu lực dung cho hoạt tải hiệu ứng hoạt tải Như vậy, RF ≥1 kết cấu an tồn Chi tiết cơng thức diễn giải: - Có ba loại hoạt tải xem xét đánh giá: + Tải trọng thiết kế HL93; + Tải trọng để cắm biển: sử dụng xe tải hợp pháp [3], [3-S2] [3-3]; + Tải trọng đặc biệt: xe siêu trường, siêu trọng cần đánh giá đặc biệt 18 Trong công thức trên, hệ số RF lớn khả thơng xe cầu lớn Tăng cường cầu có nghĩa nâng cao khả chịu tải cầu, có nghĩa làm tăng hệ số RF Như vậy, việc tăng cường cầu vào hai xu hướng: - Một là, tăng khả chịu tải C (tăng khả chịu mô men, chịu lực cắt hay ứng suất) - Hai là, giảm tĩnh tải mà cầu phải chịu, giảm CW (thay lan can bê tông lan can thép để giảm tĩnh tải, dùng DƯL để chịu phần tĩnh tải kết cấu nhịp thay dầm chủ chịu, …) Vì vâ ̣y, sửa chữa gia cường cầ u cũ đươ ̣c thực hiê ̣n những năm vừa qua thực chấ t để phân cấp độ đồng tải trọng: - Cấp độ 1: Tháo dỡ biển hạn chế tải trọng cầu cắm biển hạn chế tải trọng bị hư hỏng, xuống cấp - Cấp độ 2: Nâng tải trọng đồng phù hợp với tải trọng khai thác chung mô ̣t tuyến quố c lô ̣ khả đáp ứng gia cường cầu tuyến, cắm biển hạn chế tải trọng tuyến cho loại xe hợp pháp gồm xe [3], [3-S2] [3-3] QCVN41:2016/BGTVT 2.7 Kết luận chương Trong chương sâu tìm hiểu giải pháp sửa chữa gia cường nhằm mục tiêu nâng cấp tải trọng hệ thống cầu yếu có Nêu nguyên lý làm việc trình tự tính tốn giải pháp gia cường, sâu phân tích khả tăng cường sức kháng uốn kháng cắt với giải pháp gia cường vật liệu composite cường độ cao cho dầm BTCT DƯL Trên sở giải pháp gia cường, tiến hành tính tốn, đánh giá cầu với tải trọng HL93 19 Chương - TÍNH TỐN GIA CƯỜNG KẾT NHỊP CẦU NAM Ô CŨ BẰNG VẬT LIỆU FRP 3.1 Số liệu thiết kế: - Kích thước dầm chủ: 3.2 Tính tốn hệ số phân bố ngang hoạt tải Hệ số phân bố ngang Người Hoạt tải Mômen Lực cắt Dầm 0.289 0.459 0 Dầm ngồi 0.262 0.315 1 Mơmen Lực cắt 3.3 Tính tốn nội lực tiết diện dầm 3.3.1 Nội lực tĩnh tải - Đối với dầm trong: Mặt cắt Kí hiệu Gối Mơmen tĩnh tải I MttI 0.00 Lực cắt tĩnh tải I QttI 102.41 76.81 51.20 Mômen tĩnh tải II MttII 0.00 98.94 169.62 226.16 Lực cắt tĩnh tải II QttII 37.38 28.04 18.69 L/8 L/4 L/2 271.06 464.68 619.57 0.00 0.00 Đơn vị KNm KN KNm KN 20 - Đối với dầm ngồi: Đơn vị Mặt cắt Kí hiệu Gối Mômen tĩnh tải I MttI 0.00 Lực cắt tĩnh tải I QttI 102.41 76.81 51.20 0.00 KN Mômen tĩnh tải II MttII 0.00 46.44 79.61 106.15 KNm Lực cắt tĩnh tải II QttII 17.55 13.16 8.77 0.00 KN L/2 Đơn vị L/8 L/4 L/2 271.06 464.68 619.57 3.3.2 Nội lực hoạt tải HL93 người: Kí Mặt cắt Gối L/8 hiệu Mơmen hoạt MHL93 0.00 1031.35 tải HL93 Lực cắt hoạt QHL93 399.33 332.33 tải HL93 Mômen tải Mng 0.00 19.22 trọng người Lực cắt tải Qng 36.30 27.79 trọng người L/4 KNm 1754.17 2260.06 KNm 268.85 152.43 KN 32.94 43.92 KNm 20.42 9.08 KN 3.3.3 Tổ hợp nội lực: Tổ hợp tải trọng: Tĩnh tải + HL93 +Người TRẠNG THÁI CƯỜNG ĐỘ I Mặt cắt Mômen (kN.m) Lực cắt (kN) L/2 L/4 L/8 Gối 2,606.64 1,995.50 1,169.58 0.00 145.28 343.67 447.89 555.46 TRẠNG THÁI SỬ DỤNG Mặt cắt Mômen (kN.m) Lực cắt (kN) L/2 L/4 L/8 Gối 1,688.37 1,289.43 755.33 0.00 83.01 212.82 280.59 350.28 3.4 Kiểm tra dầm chủ theo TTGH CĐ chưa gia cường: 3.4.1 Kiểm tra sức kháng uốn: Điều kiện kiểm tra: Mu ≤ Mr = Mn 21 =1 - Hệ số sức kháng: - Sức kháng uốn danh định xác định theo công thức: a a h M n = A ps f ps (d p − ) + 0.85f' c (b − b w )β1h f ( − f ) 2 Bảng kiểm tra sức kháng uốn dầm Kí hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Diện tích cáp dự ứng lực Aps 1,579.36 1,579.36 1,579.36 1,579.36 mm2 Khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép DƯL dp 558.75 690.42 822.08 953.75 mm Chiều rộng cánh chịu nén b 900 900 900 900 mm Chiều dày bụng bw 410 160 160 160 mm Chiều dày cánh chịu nén hf 150 150 150 150 mm Giả sử TTH qua cánh, tính chiều cao trục trung hoà c 118.52 119.88 120.82 121.51 mm Cánh Cánh Mặt cắt Kết luận vị trí trục trung hồ Cánh Cánh Tính lại chiều cao TTH c 118.52 119.88 120.82 121.51 mm Chiều dày khối ứng suất t/đ a 90.75 91.79 92.51 93.04 mm Chiều dày bụng tính Mn bw 900 900 900 900 mm Ứng suất trung bình cáp DƯL fps 1476.83 1493.75 1505.47 1514.08 Mpa Sức kháng uốn danh định Mn 1197.42 1520.54 1844.67 2169.43 KNm Hệ số sức kháng 1.00 1.00 1.00 1.00 Sức kháng uốn tính tốn Mr 1197.42 1520.54 1844.67 2169.43 KNm MHL93 0.00 1,169.58 1,995.50 2,606.64 KNm Đạt Đạt Khơng đạt Khơng đạt - - 17 Mơmen tính toán với TTGHCĐ I Kết luận Thiếu (%) 22 Biểu đồ kiểm tra sức kháng uốn Qua bảng kết kiểm tra bảng 3.8 ta thấy vị trí L/2 L/4 sức kháng Momen dầm khơng đạt, thiếu 17% 8% 3.4.2 Kiểm tra sức kháng cắt: Điều kiện kiểm tra: Vu ≤ Vr = Vn = 0.9 - Hệ số sức kháng: - Sức kháng cắt danh định Vn giá trị nhỏ giá trị: Vn1 = Vc + Vs + Vp Vn2 = 0.25fc'bvdv Trong đó: Vc = 0.083β f c' b v d v Vs = A v f y d v (cotgθ + cotg )sin s Bảng kiểm tra sức kháng cắt dầm Mặt cắt Mômen tính tốn với TTGHCĐ I Lực cắt tính tốn với TTGHCĐ I Chiều rộng mặt cắt Ứng suất cắt bê tơng Kí hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị MHL93 - 1,169.58 1,995.50 2,606.64 KNm VHL93 555.46 447.89 343.67 145.28 KN bv 410.00 160.00 160.00 160.00 mm v= Vu/(bvdv) 2.020 4.174 3.076 1.112 23 Mặt cắt Tỷ số v/fc' Ứng biến cốt thép phía chịu kéo uốn Kí hiệu Gối L/8 L/4 L/2 v/fc' 0.0508 0.105 0.077 0.028 εx 0.00112 0.00200 0.00200 0.00200 θ 38.169 41.000 42.000 43.000 cotg θ 1.273 1.151 1.111 1.073 Đơn vị Độ 1.761 1.650 1.650 1.720 Sức kháng cắt bê tơng Vc 281.728 103.014 107.248 130.733 KN Diện tích cốt thép chịu cắt Av 226.195 226.195 226.195 226.195 mm2 Góc nghiêng cốt thép với trục dọc α 90 90 90 90 Độ Sức kháng cắt cốt thép đai sin α 1.00 1.00 1.00 1.00 cotg α 0.00 0.00 0.00 0.00 Vs 536.82 109.91 110.48 124.75 KN Góc nghiêng cáp DƯL 0.043 0.043 0.043 - radians Sức kháng cắt dự ứng lực Vp 80.91 80.91 80.91 - KN Sức kháng cắt danh định Vn1 Vn1 899.45 293.84 298.64 255.48 KN Sức kháng cắt danh định Vn2 Vn2 3,040.04 1,186.36 1,235.12 1,444.31 KN Sức kháng cắt danh định Vn 899.45 293.84 298.64 255.48 KN Sức kháng cắt tính tốn Vr 809.51 264.45 268.77 229.94 KN Đạt Đạt Đạt Đạt - 41 22 - Kết luận Thiếu (%) - Biểu đồ kiểm tra sức kháng cắt 24 Qua bảng kết kiểm tra bảng 3.9 ta thấy vị trí L/8 L/4 sức kháng cắt dầm không đạt, thiếu 41% 22% 3.5 Tính tốn gia cường dầm vật liệu sợi FRP: 3.5.1 Tăng cường sức kháng uốn: Tăng cường sợi Carbon SCH41 có thơng số vật liệu Kí Mặt cắt Mặt Mặt cắt Mặt cắt Đơn vị hiệu L/8 cắt L/4 L/2 Số sợi n 2 Chiều dày tf 1 mm Chiều rộng bf 400 400 400 mm Cường độ chịu kéo ffu' 986 986 986 Mpa Mô đun đàn hồi Ef 95,800 95,800 95,800 MPa Độ giãn giới hạn εfu' 0.010 0.010 0.010 Bảng thông số vật liệu sợi TyFo SCH41 Mơ hình tính tốn: Sử dụng mơ hình tính tốn nghiên cứu chương 2, tính tốn sức kháng uốn danh định mặt cắt 1/8, 1/4 1/2 nhịp Mơ hin ̀ h tính tốn sức kháng uốn gia cường vật liệu CFRP - Sức kháng uốn thép DƯL: 25 - Sức kháng uốn sợi: - Sức kháng uốn mặt cắt: Mặt cắt Sức kháng uốn cáp DƯL Sức kháng uốn sợi Sức kháng uốn sau tăng cường Mơmen tính tốn với TTGHCĐ I Kí hiệu Mặt cắt L/8 Mặt cắt L/4 Mặt cắt L/2 Đơn vị Mnp 1696.44 2014.05 2380.66 KNm Mnf 351.07 492.16 492.08 Mpa 1.00 1.00 1.00 f 0.85 0.85 0.85 M n 1994.85 2432.39 2798.93 MPa 1,115.13 1,903.34 2,490.52 MPa MHL93 Đạt Kết luận Đạt Đạt Bảng tính tốn sức kháng uốn dầm chủ Biểu đồ tăng cường sức kháng uốn - Sau gia cường sức kháng uốn dầm đạt kết bảng sau: Mặt cắt Gối L/8 L/4 L/2 26 Mặt cắt Gối L/8 L/4 L/2 Mrt (kN.m) 1,340.99 1,702.85 2,065.85 2,429.55 Mrs (kN.m) 1,340.99 1,994.85 2,432.39 2,798.93 Tăng thêm 15 15 13 (%) Bảng so sánh sức kháng uốn tính tốn dầm 3.5.2 Tăng cường sức kháng cắt: Tăng cường sợi TyFo SEH51 có thơng số vật liệu Kí Đơn Mặt cắt Gối L/8 L/4 L/2 hiệu vị Số sợi Ntam 1.00 2.00 1.00 0.00 Chiều dày Cường độ chịu kéo Mô đun đàn hồi tf 1.30 1.30 1.30 1.30 ffu' 460.00 460.00 460.00 460.00 Mpa Ef 20,900 20,900 20,900 20,900 MPa Độ giãn giới hạn εfu' 0.0170 0.0170 0.0170 0.0170 Chiều cao sợi dfv 885.00 835.00 835.00 835.00 chịu cắt Chiều rộng wf 200.00 200.00 200.00 200.00 sợi chịu cắt Khoảng cách Sf 250.00 250.00 400.00 0.00 sợi Bảng tính tốn thơng số tăng cường mm mm mm mm - Sức kháng cắt sau gia cường mặt cắt: Mặt cắt Kí hiệu Sức kháng cắt danh min(Vn1,Vn2) định cốt thép Gối 994.36 L/8 L/4 318.52 314.29 Đơn vị KN 27 Mặt cắt Kí hiệu Gối L/8 L/4 Đơn vị Sức kháng cẳt sợi Sức kháng cắt sau tăng cường Lực cắt tính tốn với TTGHCĐ I fVf 130.81 246.83 77.14 KN 1,012.65 508.82 352.28 KN Vn Vu 568.24 457.47 350.05 Đạt Kết luận Đạt KN Đạt Bảng tính tốn sức kháng cắt dầm chủ Biểu đồ tăng cường sức kháng cắt - Sau gia cường sức kháng cắt dầm đạt kết bảng sau: Mặt cắt Gối L/8 L/4 L/2 Vrt (kN.m) 894.92 286.67 282.86 229.94 Vrs (kN.m) 1,012.65 508.82 352.28 229.94 Tăng thêm (%) 12 44 20 - Bảng so sánh sức kháng cắt tính tốn dầm 28 3.6 Kết luận chương 3: Trong chương 3, tính tốn lại khả chịu tải cầu Nam Ô cũ ứng với tải trọng thiết kế HL93, hệ số tính theo Tiêu chuẩn 22TCN-272-05 Việt Nam Qua kết tính tốn, sức kháng uốn cầu khơng đạt vị trí L/2 (thiếu 17%), vị trí L/4 thiếu (8%) Sức kháng cắt cầu khơng đạt vị trí L/4 (22%), L/8 (41%) Sau lựa chọn giải pháp gia cường kháng uốn dán sợi Carbon SCH41 gia cường kháng cắt dán sợi TyFo SEH51 kết hợp với tăng cường ổn định tổng thể cho kết cấu nhịp (bổ sung BTCT liên hợp với dầm chủ, bổ sung dầm ngang căng cáp ngang cầu) sức kháng uốn kháng cắt dầm tiết diện đạt Cầu khai thác với tải trọng HL93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Phân tích, đánh giá trạng giải pháp tăng cường để nâng cấp tải trọng nhằm tháo biển hạn chế tải trọng để đồng biển hạn chế tải trọng tuyến phát huy hiệu khai thác hệ thống cầu địa bàn thành phố Đà Nẵng cần thiết giai đoạn nhằm phục vụ cho việc đảm bảo an toàn giao thông, phục vụ nhu cầu lại nhân dân, phát triển kinh tế xã hội địa phương - Luận văn tập trung phân tích nghiên cứu số biện pháp gia cường cầu cũ nhằm nâng cao lực, hiệu khai thác hệ thống cầu địa bàn Cục III quản lý - Công nghệ dán vật liệu FRP công nghệ Việc ứng dụng vật liệu xây dựng mẻ Tận dụng tính bền với mơi trường có cường độ cao, khả dễ dàng thi cơng đối 29 với cơng trình sửa chữa Tuy nhiên, việc ứng dụng loại vật liệu nhiều hạn chế chưa có tiêu chuẩn nước để áp dụng loại vật liệu Hơn nữa, sản phẩm FRP mang tính thương mại chưa nhiều Kiến nghị Để nâng cấp, đồng hóa tải trọng khai thác tuyến QL1 thuộc địa bàn Cục quản lý đường III quản lý luận văn có số kiến nghị sau: - Xây dựng hệ thống kiểm sốt, quản lý cơng trình cầu từ lúc bắt đầu đưa cơng trình vào khai thác; - Sử dụng đồng nhiều giải pháp gia cường kết cấu nhịp, kết cấu mố trụ cầu nhằm tháo biển tải trọng cầu cũ tuyến quốc lộ ... trình đánh giá tải trọng phù hợp với đánh giá theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng: + Đánh giá tải trọng thiết kế (đánh giá cấp thứ nhất) + Đánh giá tải trọng hợp pháp (đánh giá cấp thứ hai) + Đánh. .. số tải trọng hệ số sức kháng bao gồm nội dung riêng biệt 2.6.1 Đánh giá tải trọng thiết kế 2.6.2 Đánh giá tải trọng hợp pháp 2.6.3 Đánh giá tải trọng cấp phép 2.6.4 Quy trình đánh giá tải trọng. .. thể đánh giá tải trọng biểu thị qua hệ số 16 đánh giá (RF) Trình tự đánh giá: + Đánh giá theo tải trọng thiết kế HL93, đánh giá theo tải trọng thiết kế thể qua hệ số đánh giá RF ≥ 1, tức cầu