KHAI THÁC, KIỂM ĐỊNH, GIA CỐ, SỬA CHỮA CẦU CỐNG

ðối với các bộ phận kết cấu bằng thép, ñặc biệt là dàn thép, phải ño ñạc kích thước mặt cắt ngang thực tế của các bộ phận chịu lực: các thanh dàn chủ, dầm dọc, dầm ngang, hệ liên kết, gố

GS TS NGUYỄN VIẾT TRUNG

GIÁO TRÌNH KHAI THÁC, KIỂM ðỊNH,

GIA CỐ, SỬA CHỮA CẦU CỐNG

ðẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

HÀ NỘI - 2008

CHƯƠNG 1: KHAI THÁC CẦU 5

1.1.Tổ chức quản lý khai thác cầu 5

1.1.1 tổ chức 5

1.1.2 những tài liệu kỹ thuật cần thiết 6

1.1.3.Một số vấn ñề cần lưu ý 7

1.2- công tác ño ñạc theo dõi cầu 8

1.2.1- theo dõi tình hình lòng sông dưới cầu .8

1.2.2- ño ñạc kích thước hình học 9

1.3 Bảo dưỡng mặt cầu và ñường ñầu cầu .15

1.4 ðiều tra hư hỏng chung của kết cấu thép và kết cấu liên hợp thép - BTCT 16

1.4.1 Nhận dạng các hư hỏng 17

1.4.2 ðiều tra các hư hỏng do mỏi .18

1.4.3 ðiều tra các hư hỏng do rỉ 22

1.4.4 ðiều tra các hư hỏng về mặt cơ học và phá hoại dòn 24

1.4.5 ðối với dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép .25

1.5 ðiều tra các hư hỏng chung của các kết cấu nhịp bằng bê tông, ñá xây, bê tông cốt thép .25

1.5.1 Phân loại các vết nứt ( hình 1.9) 25

1.6 - ðiều tra các liên kết trong kết cấu thép và bê tông cốt thép .29

1.6.1 ðiều tra liên kết ñinh tán 30

1.6.4 ðiều tra liên kết hàn 33

1.7 ðiều tra gối cầu .36

1.7.1 Nguyên tắc chung 36

1.7.2 Các chỉ dẫn cơ bản 37

1.8 ñiều tra mố trụ và móng .38

1.8.1 ñiều tra vết nứt .39

1.8.2 ñiều tra về chuyển vị .40

1.9 ñiều tra ảnh hưởng của môi trường ăn mòn ñối với công trình cầu .41

1.9.1 -ảnh hưởng môi trường ñến hiện tượng rỉ thép và cốt thép 41

1.9.2 tình trạng các bô nát hoá bê tông và ăn mòn ñối với bê tông 42

1.10 ñiều tra hậu quả của ñộng ñất, cháy, nổ, lở núi .43

1.11 sơ bộ phân cấp hạng trạng thái kỹ thuật cầu .43

1.12 yêu cầu về hồ sơ ñiều tra các hư hỏng cầu khuyết tật .44

CHƯƠNG 2 47

THỬ NGHIỆM CẦU 47

2.1 Các vấn ñề chung 47

2.2.1 Mục ñích thử tải cầu và các trường hợp thử tải cầu 47

2.1.2 nội dung công tác thử tải cầu 48

2.1.3 tải trọng thử cầu 50

2.1.4 thử tải tĩnh 56

2.1.5 thử tải ñộng 57

2.2 phương pháp dùng ten-xơ-met ñể ño ứng suất 57

2.2.1 Các loại ten-xơ-mét co học 60

2.2.2 Ten-xơ-mét dây 62

2.2.3 Ten-xơ-mét ñIện 64

2.2.4 Các phương pháp ño ứng suất trong các bộ phận kết cấu cầu 66

2.3- các máy ño ñộ võng và ño chuyển vị thẳng .69

2.3.1 máy ño ñộ võng mác-xi-môp .70

2.3.2 ñồng hồ ño chuyển vị 71

2.3.3 ựồng hồ ựo biến dạng 71

2.3.4 dụng cụ ựo góc xoay 72

2.4 nhận xét các kết quả thử tĩnh ựối với cầu .73

2.4.1 xét ựộ võng 73

2.4.2 xét ứng suất 75

2.5 các phương pháp và thiết bị ựo thử ựộng ựối với cầu 1

2.5.1 những vấn ựề chung 76

2.5.2 máy ựo geiger 77

2.5.3 các máy ựo dao ựộng kiểu dùng ựIện 80

2.6 xác ựịnh các ựặc trưng cơ lý và tắnh chất của vật liệu .81

2.6.1 kim loại 82

2.6.2 bêtông 84

2.7- Phát hiện các khuyết tật và hư hỏng ẩn giấu 87

2.7.1- Phương pháp âm thanh 87

2.7.2 Phương pháp từ trường 90

2.7.3- phương pháp tia rơn ghen và phương pháp tia gama 90

2.8 Xử lý kết quả ựo và phân tắch kết luận 91

2.8.1 Hệ số phân bố ngang hoạt tải 91

2.8.2 xử lý số liệu do ứng biến 92

2.8.3 Xử lý kết quả ựo ựộng 93

2.8.4 - đánh giá và nhận xét kết quả thử tải cầu 95

CHƯƠNG 3: 97

đÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI 97

CỦA CẦU đà QUA KHAI THÁC 97

3.1 Khái niệm chung 97

3.2 Công thức chung tắnh toán ựẳng cấp cầu thép ựường sắt .98

3.2.1 Xét kết cấu nhịp 98

3.2.2 Xét ựoàn tàu .99

3.3 Tắnh ựẳng cấp dầm chủ và hệ dầm mặt cầu 99

3.3.1 Nguyên tắc chung 99

3.3.2 Tắnh toán cường ựộ theo ứng suất pháp 100

3.3.3 Tắnh toán cường ựộ theo ứng suất tiếp 103

3.3.4 Tắnh toán theo cường ựộ của liên kết thép góc bản cánh với bản bụng ( bằng ựinh tán, bu lông hoặc hàn) 105

3.3.5 Tắnh toán theo ổn ựinh chung 106

3.3.6 Tắnh toán theo ựiều kiện ổn ựịnh cục bộ của bản bụng có sườn ựứng tăng cường ở mặt cắt gối dầm .109

3.3.7 Tắnh toán theo ựiều kiện ổn ựịnh cục bộ của bản bụng dầm 109

3.3.8 Tắnh toán theo ựiều kiện mỏi 110

3.3.9 Tắnh toán dầm dọc cụt 111

3.3.10 điều kiện tắnh toán liên kết dầm dọc với dầm ngang 113

3.3.11 Tắnh toán liên kết dầm ngang với dàn chủ .114

3.4 Tắnh toán các bộ phận của dàn chủ 115

3.4.1 Tắnh thanh chịu nén theo cường ựộ của bản giằn hay thanh giằng 115

3.4.2 Tắnh toán thanh biên trên của dàn khi tà vẹt ựặt trực tiếp lên nó 116

3.4.3 Tắnh toán nút gối nhọn của dàn 116

3.4.4 Tắnh toán hệ liên kết và giằng gió 116

3.5 Xét ảnh hưởng của các hư hỏng và khuyết tật các bộ phận 117

3.5.1 ảnh hưởng của sự giảm yếu bộ phận do gỉ 117

3.5.2 ảnh hưởng của sự cong vênh của các cấu kiện 117

3.5.3 ảnh hưởng của các lỗ thủng, các chỗ móp lõm và các vết nứt .118

3.6 Tắnh toán các bộ phận ựược tăng cường .120

3.6.1 Năng lực chịu tải các cấu kiện kết cấu nhịp ñã ñược tăng cường bằng cách thêm thép, ñược xác

ñịnh như sau: 120

3.6.2 Năng lực chịu tải của cấu kiện bị nén, ñã ñược tăng cường bằng gỗ 120

3.7 Các chỉ dẫn thực hành tính toán 121

CHƯƠNG 4: 123

SỬA CHỮA VÀ TĂNG CƯỜNG CẦU 123

4.1 Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa kết cấu nhịp cầu thép .123

4.1.1 Sửa chữa mặt cầu .123

4.1.2 Thay thế các ñinh tán và bu lông hỏng 123

4.1.3 Sửa vết nứt 125

4.1.4 Sửa chỗ móp méo 126

4.1.5 Sửa cong vênh 126

4.1.6 Sơn lại cầu thép 127

4.2 Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa kết cấu nhịp cầu BTCT 129

4.2.1 Giải pháp chung: 129

4.2.2 Chuẩn bị kết cấu trước khi sửa chữa 130

4.2.3 Tiêm vữa Xi măng hoặc keo Epoxi 131

4.2.4 Dùng bê tông Polime và vữa ñặc biệt ñể vá các chỗ vỡ và bịt vết nứt 133

4.2.5 Phun bê tông .133

4.3 Các giải pháp kết cấu công nghệ sửa chữa mố trụ cầu 134

4.4 Sửa chữa cầu ñá, cầu vòm bê tông, cống 135

4.4.1 Sửa chữa cầu ñá và cầu bê tông 135

4.4.2.Sửa chữa cống 136

4.5 Các giải pháp kết cấu công nghệ tăng cường mở rộng kết cấu cầu thép .137

4.5.1 Nguyên tắc chung 137

4.5.2 Tăng cường phần xe chạy 138

4.5.2 Tăng cường dầm chủ ñặc bụng 140

4.5.3 Tăng cường dàn chủ 142

4.5.4 Tính toán tăng cường kết cấu nhịp thép 145

4.6 Tăng cường kết cấu nhịp cầu BTCT, bêtông và ñá xây 146

4.6.1 Thêm cốt thép 146

4.6.2 Dán bản thép ngoài bổ sung 148

4.6.3 Tạo dự ứng lực ngoài bổ sung 148

4.6.4 Về cách tăng cường cầu vòm bêtông và cầu ñá .149

4.6.5 Tính toán tăng cường cầu BTCT cũ 149

4.7 Các giải pháp kết cấu công nghệ tăng cường mố trụ cầu .149

4.7.1 Tăng cường trụ 149

4.7.2 Tăng cường mố cầu 150

CHƯƠNG 1: KHAI THÁC CẦU

1.1.TỔ CHỨC QUẢN LÝ KHAI THÁC CẦU

1.1.1 TỔ CHỨC

Trong lĩnh vực ñường bộ hiện nay, các quốc lộ và cầu cống trên ñó chủ yếu do Cục ñường bộ Việt Nam quản lý khai thác.Các cấp quản lý ñược phân từ cao xuống thấp như sau:

- Cục ñường bộ Việt Nam

- Các khu quản lý ñường bộ:

+ Khu QLðB - 2 (Phạm vi trong các tỉnh miền bắc )

+ Khu QLðB -4 (Phạm vi từ Thanh Hoá ñến Thừa Thiên Huế )

+ Khu QLðB -5 (Phạm vi từ Quảng Nam ñến Khánh Hoà)

+ Khu QLðB -7 (Phạm vi từ Ninh thuận trở vào và toàn miền Nam bộ )

- Các Phân khu quản lý ñường bộ

- Các hạt QLðB

- Các Cung QLðB, các cung quản lý cầu

Các cầu nhỏ và cống ñược các “Cung ñường “ quản lý cùng với tuyến.Riêng các cầu lớn và cầu trung có thể do các “Cung quản lý cầu “chịu trách nhiệm phụ trách Những cầu Thăng Long, cầu Chương Dương do “ xí nghiệp quản lý “ của cầu ñó phụ trách

Các sở giao thông công chính thuộc các tỉnh có nhiệm vụ quản lý mạng lưới tỉnh lộ

và huyện lộ và một số ñoạn quốc lộ trong phạm vi tỉnh,như vậy các cầu nhỏ và cầu trung trong mạng lưới ñó do Sở GTCC quản lý khai thác

Trong ngành ñường sắt Việt Nam, cao nhất là Liên hiệp ñường sắt Việt Nam, bên dưới là các cấp thấp dần theo trình tự liệt kê như sau:

- Các liên hiệp ñường sắt khu vực:

+ Khu vực 1 (phạm vi từ miền bắc ñến Quảng Bình)

+ Khu vực 2 (phạm vi từ ðồng Hới (Quảng Bình) ñến Diêu Trì tỉnh Qui Nhơn)

+ Khu vực 3 (phạm vi từ Diêu Trì ñến ga Sài Gòn )

- Các xí nghiệp quản lý từng ñoạn tuyến

- Các hạt quản lý ñường sắt

- Các cung quản lý ñường và Các cung quản lý cầu

ðối với cầu lớn như cầu Long Biên có xí nghiệp quản lý khai thác cầu riêng Các ñơn vị quản lý cấp dưới nói chung có nhiệm vụ quản lý khai thác cầu ñường, kiểm tra kỹ thuật của cầu ñường hàng ngày và ñịnh kỳ ñể phát hiện kịp thời các hư hỏng và sửa chữa ngay Trong các trường hợp ñặc biệt về kỹ thuật sẽ có sự hỗ trợ của các ñơn vị kỹ thuật với chuyên môn sâu của các cấp quản lý cao như Sở GTCC,Cục ñường bộ,liên hiệp ñường sắt và các cơ quan khác của Bộ GTVT

Vài năm gần ñây, ñối với một số cầu lớn như cầu Thăng Long, Chương Dương, Bến Thuỷ, các xí nghiệp quản lý cầu có thêm nhiệm vụ thu lệ phí qua cầu

Cũng từ năm 1990 việc áp dụng máy tính ñiện tử trong các công tác quản lý kỹ thuật cầu ñường dần dần phát triển Cục ñường bộ, liên hiệp ñường sắt ñã có nhiều hệ thống máy tính và các chương trình thích hợp ñể quản lý thống nhất các hồ sơ và kế hoạnh, trạng thái

kỹ thuật hệ thống cầu ñường của mình.Riêng các Sở GTVT thì việc này còn chưa ñược thực hiện ñông ñều ở các tỉnh

1.1.2 NHỮNG TÀI LIỆU KỸ THUẬT CẦN THIẾT

Công tác quản lý khai thác cầu trong các ngành ñường sắt vẫn giữ ñược nề nếp và hệ thống từ ngày mới thành lập nên các văn bản pháp lý, các tài liệu kỹ thuật và tài liệu nghiệp vụ cho các cán bộ ñều ñược thống nhất và chặt chẽ

ðối với các ngành ñường bộ tuy chưa có luật ñường bộ Việt Nam nhưng các tài liệu

kỹ thuật và các hướng dẫn có tính pháp lý như các qui trình, qui phạm ñều ñã có Tuy nhiên do công tác quản lý còn phân tán nên nói chung các tài liệu có tính pháp lý trong quản lý ñường bộ ñã thất lạc nhiều, không còn ñủ ở các cấp cơ sở trực tiếp quản lý cầu ñường ðây là một khó khăn trong việc nâng cao chất lượng quản lý khai thác cầu ñường nói chung

Hiện nay trong phạm vi quản lý của Cục ñường bộ Việt Nam, ñối với các cầu cống nói chung ñã ñề ra một số chỉ tiêu chính chính cần quản lý kỹ thuật và ñưa vào hệ thống thông tin trên máy như sau:

+Của phần xe chạy

+Của lề ñi bộ

- Chiều cao khóng chế trên cầu :Cao ñộ mật cầu,cao ñộ ñáy cầu

- Tải trọng:

+ Theo thiết kế ban ñầu

+ Theo thực tế hiện nay

- ðặc tính kỹ thuật :

+Mô tả loại kết cấu nhịp, sơ ñồ, chiều dài mỗi nhịp

+ðặc ñiểm mặt cầu (gỗ,bê tông,BTCTT,ñá xây )

+Mô tả cấu tạo hai mố :Vật liệu, kiểu mố, kiểu móng

+ Mô tả cấu tạo các trụ : Vật liệu, kiểu, chiều cao, kiểu móng

Trong ngành ñường sắt, chỉ tiêu kỹ thuật cần quản lý mỗi cầu có nhiều chỉ tiêu hơn nữa

1.1.3.MỘT SỐ VẤN ðỀ CẦN LƯU Ý

Nhìn chung, công tác bảo dưỡng duy trì ñịnh ký ñối với các cầu ñường ñã ñược chú

ý nhiều, ñặc biệt trên tuyến ñường sắt Hà Nội -TP Hồ Chí Minh, các cầu dù to nhỏ ñều có

sổ sách theo dõi và ñược dọn dẹp vệ sinh, có kế hoạch sửa chữa, nâng cao hay thay thế nếu cần thiết

Trái lại, trong ngành ñường bộ, các cầu nói chung không ñược làm vệ sinh Do ñó hiện tượng hư hỏng hệ mặt cầu khe biến dạng, nước ngấm xuống thân dầm gây rỉ thép v.v

có thể gặp ở khắp nơi Rất ít cầu thép ñược chăm sóc ñúng mực và sơn lại, ngoại trừ các cầu lớn như cầu Thăng Long

Cần lưu ý rằng việc làm vệ sinh cho cầu thường xuyên bằng cách quét dọn, thông cống thoát nước, dùng máy bơm nước với áp lực mạnh xói rửa các vị trí khe biến dạng, ñầu nhịp và toàn bộ kết cấu nhịp là công việc không ñòi hỏi nhiều thiết bị, vật tư, nhân lực nhưng có tác dụng hết sức quan trọng ñể kéo dài tuổi thọ và giữ tốt tình trạng kỹ thuật của cầu

1.2- CÔNG TÁC ðO ðẠC THEO DÕI CẦU

1.2.1- THEO DÕI TÌNH HÌNH LÒNG SÔNG DƯỚI CẦU

Do ñiều kiện lịch sử ñể lại, các sông ở miền Bắc thường có ñê viền hai bên bờ, các sông ở miền Nam và miền Trung thường không có ñê nên nước chảy tràn bờ khi có lũ ðiều kiện này ảnh hưởng ñến chế ñộ dòng chảy và các hiện tượng xói mòn, bồi ñắp ở các khu vực cầu với các ñặc ñiểm khác nhau ở mỗi miền ñất nước Người quản lý cầu cần lưu

ý vấn ñề này

Bình thường lòng sông dưới cầu ít có biến ñộng, nhưng những năm gần ñây do nạn phá rừng bừa bãi và các biến ñộng thời tiết khiến cho các ñiều kiện thuỷ văn ở các miền ñều khác trước, gây ra những thay ñổi tình hình lòng sông dưỡi cầu Vì vậy sau hoặc trong những mùa lũ cần phải theo dõi những biến ñổi của lòng sông dưỡi cầu, ñặc biệt ñối với cầu lớn và cầu trung

Những nguyên nhân làm thay ñổi trạng thái lòng sông dưỡi cầu là :

- Khẩu ñộ cầu không ñủ khả năng thoát lũ

- Công trình ñiều chỉnh lòng sông không có hoặc không ñáp ứng yêu cầu

- Mái dốc ñường vào cầu, nón mố ñầu cầu không ñược gia cố ñủ mớc cần thiết ñể chống xói lở

- Có những công trình nào ñó mới ñược xây dựng ở thượng lưu hoặc hạ lưu gây ảnh xấu ñến chế ñộ dòng chảy

ðể phát hiện ñúng nguyên nhân cần phải có các tài liệu thống kê nhiều năm về số liệu ño ñạc mặt cắt lòng sông và chế ñộ thuỷ văn cầu (các mực nước, các lưu tốc, hướng dòng chảy chính v.v )

ðể ño ñạc mặt cắt ngang sông dưới cầu thường cách 25m về phía thượng lưu cũng như hạ lưu cầu và chính trục dọc cầu cần phải ño vẽ Thời ñiểm ño nên ở trước và sau mỗi mùa lũ Nếu phát hiện có tình trạng xói cục bộ nhiều ở quanh trụ thì phải ño nhiều ñiểm ở

ñó Nói chung nếu cầu dài quá 50m thì các ñiểm ño thường cách nhau chừng 10m Nếu cầu ngắn hơn 50m thì ño cách quãng 5m Nếu cầu có kết cấu nhịp dàn nên thả các dây ño

từ các ñiểm nút dàn cho thụân tiện ño và vẽ

Có thể ño từ kết cấu nhịp hay từ thuyền bằng phương pháp nào thuận tiện, ñủ chính xác Nói chung ở Việt Nam thường ño bằng cách buộc vật nặng Nếu có máy ño sâu bằng thuỷ âm thì hiện ñại hơn và nhanh hơn Loại máy này ño thời gian phản hồi của sóng âm thanh phát ra hướng xuống ñáy sông, từ ñó suy ra ñộ sâu của lòng sông Nếu dùng dây ño thì nên ñánh dấu cách quãng 20cm trên dây ðể ñịnh ñúng vị trí ñiểm ño khi ño từ thuyền

có thể căng một dây thẳng ngang sông nếu sông nhỏ hoặc dùng phép ño kiểu toàn ñạc với máy kinh vĩ trên bờ và mía dựng trên thuyền

Kết quả ño sẽ ñược vẽ theo dạng mẫu như hình vẽ (trang bên)

1.2.2- ðO ðẠC KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC

Mục ñích công tác này là ño và lập lại các bản vẽ mặt bằng, trắc dọc cầu, các mặt cắt ngang ñặc trưng thực tế của cả cầu nói chung cũng như của từng bộ phận trong kết cấu nhịp, mố trụ, móng, ñường ñầu cầu, các công trình phụ khác

Phải căn cứ vào các tài liệu mới ño vẽ này các tài liệu thiết kế hoặc hoàn công cũng như các tài liệu kiểm ñịnh cũ ñể ñánh giá vị trí chính xác của các bộ phận cầu trong không gian và chất lượng cầu Từ ñó nhận xét các nguyên nhân hư hỏng, sự chuyển vị hay biến dạng của các bộ phận cầu theo thời gian

1.2.2.1- ðo cao ñộ

Phải cao ñạc bằng các máy cao ñạc có ñộ chính xác trung bình, sai số trung

phương ± 4mm trên 1km

Hình 1.1 Mặt cắt ngang lòng sông dưới cầu

ðối với những cầu mà qua ñiều tra phát hiện ñang biến dạng lớn và có nhiều nghi vấn cần dùng loại máy cao ñạc ñộ chính xác cao như Ni - 004 với sai số trung phương ± 5mm trên 1 km

Phải ño ít nhất 2 lần từ các cọc mốc khác nhau ñể giảm sai số Trong số ño ñạc cần ghi rõ ñiều kiện ño: thời tiết, nhiệt ñộ khí quyển v.v

Các vị trí ñặt mia ñược ñánh dấu sơn ñỏ và ghi chú trong bản vẽ cũng như bản thuyết minh công tác cao ñạc

Các dàn chủ ñược cao ñạc ở mạ dàn thượng lưu cũng như dàn hạ lưu Mia phải ñược ñặt tại các vị trí tương ứng của mọi nút ñã ñược ñánh dấu trước bằng sơn Ví dụ: cùng ñặt mia lên các tấm nằm ngang của bản cách các dầm ngang sát bản nút dàn

Các tấm bê tông cốt thép ñược cao ñạc ít nhất tại 3 mặt cắt ñặc trưng (giữa nhịp, trên gối) Trong mỗi mặt cắt phải cao ñạc 2 ñiểm bên phía thượng lưu và phía hạ lưu

Nếu tại các chỗ dự ñịnh dặt mia trên kết cấu nhịp thép mà số lượng tấm bản thay ñổi khác nhau hoặc có bản ñệm khác nhau thì phải ghi chú ñể xử lý kết quả ño sẽ qui ñổi theo cùng một mức chuẩn

Phải cao ñạc mọi dàn chủ, dầm phần xe chạy, bệ kê gối, ñỉnh 2 ray chính ở các ñiểm ñặc trưng ñã chọn trước

Kết quả cao ñạc phải ñược vẽ thành bản vẽ trắc dọc Có thể vẽ chập từng cặp các bộ phận giống nhau của phía hạ lưu và phía thượng lưu ñể phân biệt nhận xét sự biến dạng của kết cấu

Căn cứ vào trắc dọc và mặt bằng ñã ño vẽ ñược có thể ñưa ra các nhận xét trên cơ sở những gợi ý sau ñây:

- Hình dạng ñều ñặn của trắc dọc có ñộ vồng xây dựng chứng tỏ là kết cấu nhịp có chất lượng tốt

- Hình dạng nhấp nhô, gãy khúc của trắc dọc có thể do sai sót lúc thi công, chế tạo và lúc lắp dựng kết cấu nhịp, hoặc do biến dạng quá mức trong quá trình khai thác cầu

- Nếu có các tài liệu ño vẽ cũ tương tự thì phải so sánh ñể xem có sự chênh lệch quá lớn giữa các lần ño thì cần tìm nguyên nhân và ñề xuất cách khắc phục Nếu chênh lệch ít cũng cần phân tích nguyên nhân và ñánh giá khả năng khai thác cầu liên tục

1.2.2.2 ðo vẽ mặt bằng

1.2.2.2.1 ðo vẽ mặt bằng kết cấu nhịp

ðể ño vẽ mặt bằng kết cấu nhịp và ñường ray trên ñó cũng như của mố trụ và ñường ñầu cầu, phải dùng máy kinh vĩ có sai số không quá ±15”, thước thép, máy ño dài kiểu ánh sáng

Quy ước ño trục dọc kết cấu nhịp là ñường ñi qua ñiểm của hai dầm ngang hai ñầu nhịp

Mặt bằng của kết cấu nhịp thường ñược vẽ theo các vị trí tâm nút dàn ở ñộ cao có mặt phẳng phần xe chạy Khi có ñiều kiện nên ño cả mặt bằng của hai mặt phẳng biên trên

và biên dưới của dàn Từ ñó sẽ phân tích mức ñộ biến dạng ngang của kết cấu dưới tác dụng cuả tĩnh tải

Sau khi ño vẽ mặt bằng dàn chủ nếu phát hiện thấy các lỗ sai lệch ñột ngột của các nút dàn riêng lẻ nào ñó có với vị trí thiết kế của nó thì cần kiểm tra kỹ bổ sung ngay về tình trạng hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang của dàn chủ

Khi kiểm tra phát hiện các sai lệch lớn của vị trí các bộ phận kết cấu nhịp trên mặt bằng thì cần kiểm toán ảnh hưởng của các sai lệch ñó ñến ñiều kiện chịu lực (sự quá tải)

của các bộ phận kết cấu Riêng ñối với cầu dàn có ñường xe chạy dưới thì phải kiểm tra thêm về khổ giới hạn thông xe

1.2.2.2.2 -ðo vẽ mặt cắt mố trụ, ñường ñầu cầu

Yêu cầu ño vị trí các ñiểm ñặc trưng ñể có thể vẽ ñúng hình dạng thực tế cơ bản của từng mố trụ trên mặt bằng

Khi ño vẽ cần ñối chiếu với các hồ sơ lưu trữ ñể nhận xét ðối với ñường ñầu cầu chỉ cần vẽ sơ hoạ và mô tả nếu có ñường cong

1.2.2.3 - ðo vẽ các mặt cắt ngang của các bộ phận kết cấu

ðối với các bộ phận kết cấu bằng thép, ñặc biệt là dàn thép, phải ño ñạc kích thước mặt cắt ngang thực tế của các bộ phận chịu lực: các thanh dàn chủ, dầm dọc, dầm ngang,

hệ liên kết, gối cầu v.v Chú ý ghi rõ chiều dày thép còn lại sau khi bỏ phần rỉ

Trường hợp có ñủ hồ sơ cũ thì chỉ cần ño ñạc một số bộ phận nghi ngờ hoặc bị rỉ nặng cần kiểm tra xem xét kết cấu thực có giống với kích thước trong hồ sơ cũ hay không Nếu chúng giống nhau về cơ bản thì không cần ño tỉ mỉ

Dụng cụ ño là thước thép, thước cặp, các thước ño khe hở, dây dọi, ê-ke thép

ðối với kết cấu nhịp bằng bê tông, ñá xây, bê tông cốt thép chỉ cần ño tại các mặt cắt ñặc trưng ñại diện,nhưng ít nhất cũng phải ño ở mặt cắt giữa nhịp, mặt cắt 1/4, mặt cắt gối Ngoài ra cần phải ño ở mặt cắt nào ñó hư hỏng ñến mức có thể ảnh hưởng xấu ñến năng lực chịu tải của kết cấu

ðối với bộ phận bằng thép ñã bị cong phải dùng 1 dây thép căng thẳng giữa 2 ñầu bộ phận ñó rồi ño khoảng cách từ ñiểm ñặc trưng trên ñoạn cong vênh ñến dây thép căng ñó Kết quả ño ñể phục vụ cho việc tính toán lại bộ phận này

Sai số ño cho phép như sau:

+ ðối với kết cấu thép ±0,5mm

+ ðối với kết cấu ñã xây, bê tông cốt thép ±0,5cm

Phải ño ít nhất hai lần lặp, nếu không ñạt sai số nói trên thì phải ño lại lần ba theo xác suất thống kê

Kết quả ño phải ñược thể hiện trên các bản vẽ chi tiết, có kèm theo lời chú thích cần thiết

Những chỗ sai lệch lớn về kích thước cong vênh phải ñược ñánh dấu bằng sơn ñỏ lên kết cấu và ghi rõ trên bản vẽ

1.2.2.4 Nội dung cơ bản của các bản vẽ kết quả ño ñạc

- Chiều dài toàn cầu

- Chiều dài kết cấu nhịp của mỗi nhịp

- Chiều dài nhịp tính toán của mỗi nhịp

- Khẩu ñộ thoát nước

- Chiều cao các thanh ñứng của dàn

- Cao ñộ ñỉnh dầm dọc ở 2 ñầu, sát với dầm ngang của mỗi khoan dàn chủ

- Cao ñộ tại các ñiểm mạ hạ (hoặc mạ thượng ) của dàn thượng lưu và dàn hạ lưu (ở hai ñầu dầm ngang sát bản nút dàn)

- Cao ñộ ñỉnh ray tại các ñiểm phía trên các dầm ngang

- Cao ñộ tìm gối ở cao ñộ kê gối

- Cao ñộ các ñỉnh mũ mối, trụ, ñộ dốc ở ñó

- Cao ñộ ñỉnh tường trước và ñỉnh tường cách mố

- Cao ñộ vai ñường hai ñầu cầu

- Cao ñộ ñịnh chóp nón hai mố

- Chiều dài mố

- ðộ dốc nón hai mố, vị trí chân nón mố

- Cao ñộ mức nước cao nhất, thấp nhất trong ngày ñiều tra

- Cao ñộ mức nước lũ cao nhất lịch sử

- Loại ray, loại tà vẹt trên cầu

- Ghi chú về mốc cao ñạc và các cọc mốc ñịnh vị ñã dùng ñể ño ñạc

Yêu cầu thể hiện:

- Sơ họa ñường ray hai ñầu cầu, trên cầu, ñường công hay ñường thẳng

- ðường tim dọc hai mố

- ðường tim gốc ( dọc cầu ) lấy ñường tim hai mố làm chuẩn ñể so sánh

- ðường tim các dầm dọc

- ðường tim các dàn chủ (mạ hạ và mạ thượng )

- ðường tim hai ray

- Sơ hoạ dàn chủ, dầm dọc, dầm ngang, dầm dọc cụt, hệ liên kết dọc

1.2.2.4.3 Bản vẽ mặt cắt ngang các kết cấu nhịp

Yêu cầu thể hiện:

- Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp ở vị trí ñầu kết cấu nhịp và giữa kết cấu nhịp, vị trí có chốt của nhịp ñeo

- Khoảng cách hai dàn chủ, bề rộng thanh ñứng, bề rộng các thanh biên dàn, khoảng cách các dầm dọc

- ðối với kết cấu nhịp bê tông cốt thép, ñá xây, bê tông cũng phải vẽ mặt cắt ñại diện ñã nêu ở mục 2.4.3.2

1.2.2.4.4 Các bản vẽ cấu tạo và kích thước chi tiết của các bộ phận kết cấu nhịp

Cần vẽ riêng biệt dàn nhủ thượng lưu và dàn nhủ hạ lưu, bao gồm: Mọi thanh dàn, qui cách các thép hình, thép bản, dạng mặt cắt tổ hợp của chúng,vị trí các chi tiết thép bị cắt ñứt, vị trí và qui cách kích thước các bản phủ nối( thép góc nối ),cự ly kết quả ñiều tra bằng cách ñục rãnh thăm dò hoặc dùng máy nội soi, nếu có hồ sơ lưu trữ cũng cần ghi rõ)

Cần thể hiện ñủ các hình vẽ trên mặt chiếu ñứng, mặt bằng và mặt cắt ngang của các

bộ phận sao cho ñủ cần hco tính toán và ñánh giá năng lực chịu tải của chúng

ðối với các thanh trong hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang cũng cần ño vẽ như ñối với các thanh dàn chủ nhưng có thể với mức ñộ sơ sài hơn

1.2.2.4.5 Bản vẽ gối

Yêu cầu thể hiện:

- Kích thước chi tiết mặt bằng các thớt gối

- Chiều dày của thớt gối

- Chiều dài và ñường kính thớt gối

- Chiều dài và ñường kính các con lăn

- Số lượng và khoảng cách giữa các con lăn, bề rộng con lăn cắt vát ( nếu có )

- Cấu tạo gối cao su - thép ( nếu có )

- Các kích thước của các bệ kê gối

1.3 BẢO DƯỠNG MẶT CẦU VÀ ðƯỜNG ðẦU CẦU

Quy ước coi việc kiểm tra bảo dưỡng mặt cầu có liên quan ñến các bộ phận kết cấu sau:

- Các lớp phủ phần xe chạy cầu ô tô

- Các kết cấu, ray, tà vẹt, phụ kiện, ba lát của cầu ñường sắt

- Các hệ thống thoát nước mặt cầu ( ống nước )

- Vỉa hè, lan can, rải phân cách, rải bảo vệ

- Các cột ñèn trên cầu và ñường ñầu cầu

- Các khe biến dạng

- Các bản quá ñộ

- Các biển báo cho giao thông trên cầu và giao thông ñường thuỷ dưới cầu Hầu hết các cầu ở Việt Nam ñều có hư hỏng ở ống thoát nước và khe biến dạng Tình trạng ñất, rác làm tắc ống và bịt kín khe biến dạng là nguyên nhân chính, mặt khác về thiết

kế vẫn chưa chú ý ñúng mức Do ống nước hỏng nên nước ngấm ñọng gây ra suy thoái bê tông mặt cầu và bê tông dầm, gây rỉ nặng cho các bộ phận dầm thép làm giảm ñộ bền và tuổi thọ cầu ðặc biệt ở các cầu BTCT cũ của ñường sắt, nước ñọng trong máng ba lát lâu ngày suy thoái nặng cho bê tông

Hư hỏng phổ biến nữa trên các cầu ñường bộ và các lớp phủ mặt cầu bị bong tróc, mất hết ñộ dốc ngang thoát nước mặt cầu, gây ra các hóc lóm chứa nước mà không ñược

sửa chữa kịp thời khiến cho các hư hỏng ngày càng phát triển rộng ra và nặng thêm ựến lúc buộc phải sửa chữa thì chi phắ sửa chữa cao

Do cấu tạo không hợp lý và không ựược bảo dưỡng thường xuyên nên các khe biến dạng thường bị ựất lấp kắn khiến cho không thể hoạt ựộng bình thường ựược nữa Mặt khác, nước mưa ngấm qua khe biến dạng xuống ựầu kết cấu nhịp gây rỉ nặng cho các ựầu dầm thép và bộ phận gối cầu bên dưới nó

Hư hỏng chủ yếu ở các vỉa hè trên cầu là vỡ các bản BTCT lắp ghép quá mỏng, hư hỏng lớp phủ trên mặt vỉa hè Ở những cầu cho nước thoát qua dưới gầm vỉa hè còn có tình trạng nước ngấm tràn lan gây ẩm và suy thoái bê tông của bản cánh trên của dầm chủ, thậm chắ có cây cỏ mọc dưới gầm vỉa hè

Các cột lan can ở các cầu cũ thuộc phạm vi miền Bắc thường ựược thiết kế có kắch thước nhỏ nhẹ Vì vậy, không chịu ựược các lực ựẩy ngang lớn do xe va quệt Loại cột lan can lắp ghép có liên kết hàn ở chân cột vào bản thép chờ có thể bị gãy do rỉ ở liên kết ựó

Hệ lan can ở cầu cũ miền Nam do ựược thiết kế to hơn theo tiêu chuẩn của Mỹ nên thường bền vững hơn

Hư hỏng chủ yếu ở lan can là gãy, hở cốt thép, rỉ nặng các phần thép lộ ra ựặc biệt ở các vùng gần biển

Công việc bảo dưỡng mặt cầu nói chung ựơn giản là làm vệ sinh, thông và sửa các ống nước, và sửa kịp thời các ổ gà trên mặt cầu ô tô, siết lại các ốc và phụ kiện liên kết ray của cầu ô tô, siết lại các ốc và phụ kiện kết các kết ray của ựường sắt v.v

Cần chú ý phát hiện các vết nứt có quy luật và dài dọc cầu trên lớp phủ nhựa của cầu

ô tô với các nhịp dầm BTCT dự ứng lực kiểu Mỹ có mới nối bằng cốt thép dự ứng lực ngang đó là biểu hiện của tình trạng ựứt cáp dự ứng lực ngang Cần xem xét kỹ và sửa chữa kịp thời

1.4 đIỀU TRA HƯ HỎNG CHUNG CỦA KẾT CẤU THÉP VÀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP - BTCT

Công tác ựiều tra bao gồm các công việc sau:

+ Kiểm tra hoặc ựo vẽ lại bản vẽ các bộ phận cầu (nếu ựã mất tài liệu gốc) bằng các máy trắc ựạc

+ Phát hiện và ghi lại các hư hỏng, khuyết tật hiện có, nhận xét ựặc ựiểm, kắch thước,

vị trắ của chúng, ựánh giá tình trạng chịu lực chung của cả cầu theo kinh nghiệm và kiến thức của người ựiều tra

+ Xác ñịnh cường ñộ thực tế của bê tông ở từng bộ phận ñặc trưng của thép, của cốt thép

+ Tìm hiểu cách bố trí cốt thép thực tế trong bê tông

Các hư hỏng, khuyết tật của kết cấu nhịp thép ñược phân nhóm theo các dấu hiệu sau:

- Dạng bề ngoài của hư hỏng

- Tốc ñộ phái triển hư hỏng cho ñến lúc phái hiện kết cấu

- Mức ñộ nguy hiểm của hư hỏng

- Vị trí của hư hỏng

- Sự phân bố các hư hỏng (mật ñộ xuất hiện của chúng)

1.4.1 NHẬN DẠNG CÁC HƯ HỎNG

Theo dạng bề ngoài của hư hỏng, cần phân biệt:

- Sự lỏng các ñinh tán, ñứt ñầu mũ ñinh tán

- Hư hỏng mỏi, thể hiện qua các vết nứt trong các bộ phận

- Rỉ thép

- Mất ổn ñịnh cục bộ hoặc ổn ñịnh chung của các bộ phận riêng lẻ hoặc các phần của chúng

- Các vết nứt

- Cong vênh, biến dạng về hình dạng các bộ phận kết cấu

Theo tốc ñộ phát triển ñến giai ñoạn nguy hiểm, cần phân biệt:

- Các hư hỏng phát triển 1 cách tức thời ñột ngột ( các vết nứt khi phá hoại dàn;

sự mất ổn ñịnh và v.v )

- Các hư hỏng phát triển nhanh( ví dụ các vết nứt do mỏi)

- Các hư hỏng phát triển dần dần (lỏng bu lông, lỏng ñinh tán, rỉ )

Theo mức ñộ nguy hiểm của hư hỏng, cần phân biệt rỗ các loại:

- Hư hỏng rất nguy hiểm: ñó là các hư hỏng có thể gây ra ngừng khai thác cầu hoặc phá hoại cầu (các vết nứt, mất ổn ñịnh các bộ phận riêng lẻ của kết cấu nhịp v.v )

- Hư hỏng cơ bản:các hư hỏng mà có thể ñột ngột thay ñổi tình trạng khai thác bình thường của cầu : ví dụ lỏng ñinh tán, rỉ nặng v.v )

- Hư hỏng ít nguy hiểm: Các hư hỏng này làm xấu đi các điều kiện khai thác của kết cấu, cĩ ảnh hưởng xấu ở mức đọ nào đĩ đến sự phát triển của các hư hỏng khác( ví dụ : sự nghiêng lệch của các con lăn gối cầu )

Theo tầm quan trọng của bộ phận cĩ hư hỏng: Cần điều tra xem hư hỏng là ở

bộ phận nào

- Dầm dọc, dầm ngang

- Dầm chủ hoặc dàn chủ

- Hệ liên kết dọc, hệ liên kết ngang

Theo mức độ phổ biến của hư hỏng : cần phân biệt phát hiện

- Chất lượng chế tạo cấu kiện xấu

- Các lõi về mặt thiết kế cấu tạo

- Sự khơng phù hợp giữa các giả thiết tính tốn và điều kiện làm việc thực tế

- Cơng tác duy trì bảo dưỡng khơng được thực hiện tốt

- ðiều kiện khí hậu khắc nghiệt bất lợi

- Tải trọng quá tải qua cầu

- Khổ giới hạn trên cầu cầu khơng đủ

- ðặc điểm tác động bất lợi của hoạt tải đồn tàu

1.4.2 ðIỀU TRA CÁC HƯ HỎNG DO MỎI

Phá hoại mỏi xảy ra do sự phát triển dần dần các vết nứt trong thép

Cần chú ý phát hiện các vết nứt mỏi ở các vùng chịu lực cục bộ, nơi cĩ ứng suất tập trung lớn nhất

1.4.2.1 ðối với thanh dàn

Các hư hỏng mỏi nặng nhất thường xuất hiện trong các thanh chéo gần giữa nhịp của các loại dàn chủ đinh tán Tại đĩ cần tìm vết nứt mỏi đầu từ vùng ứng suất tập trung cao nhất ở hai mép lỗ hàng đinh thứ nhất và hàng đinh thứ hai đếm từ giữa thanh chéo của dàn

Thông thường vết nứt sẽ phát triển theo hướng ngang tới trục dọc của thanh dàn, vết nứt sẽ qua các lỗ ựinh đôi khi ựầu vết nứt ỏ vị trắ khoảng 1/5 ựường kắnh lỗ ựinh dọc theo trục của thanh chéo, hướng về ựầu thanh

để ựiều tra vết nứt mỏi phải kết hợp với việc phát hiện các ựinh tán bị hỏng Sự xuất hiện vết nứt mỏi luôn luôn ựược báo trước bằng hiện tượng lỏng ựinh tán nối các cấu kiện

ựó Cần chú ý là trong các thanh chéo và thanh ựứng có các ựinh tán chịu cắt hai mặt thì ắt phát hiện thấy hư hỏng mỏi ở liên kết

1.4.2.2 đối với các thanh của hệ liên kết giữa các dàn chủ nên tìm vết nứt mỏi tại các mép

lỗ ựinh liên kết chúng vào bản nút Lưu ý là các hư hỏng này làm cho giao ựộng của hệ liên kết tăng thêm rõ rệt khi tàu chạy qua cầu và người ựiều tra có thể dễ dàng phát hiện

1.4.2.3 đối với các dầm hệ mặt cầu cần lưu ý rằng hư hỏng do mỏi là một trong các hư

hỏng phổ biến nhất và phát triển mạnh nhất trong dầm dọc, dầm ngang và hướng liên kết của chúng với nhau

Vết nứt thường gặp là vết nứt ở cánh nằm ngang của thép góc cánh trên của dầm dọc,

nó xuất hiện lúc ựầu ở bên dưới vệt gần sống thép góc này và phát triển theo sống ựó rồi thay ựổi hướng ựi ngang với dầm dọc Hiệu quả là cánh thép góc dưới tà vẹt bị cong vênh

rõ rệt Cần phát hiện các hư hỏng như vậy ở thép góc phắa trong và phắa ngoài của dầm dọc

có tà vẹt ựè lên trên (loại dầm dọc không có tấm bản thép cánh nằm ngang, chỉ có các thép góc cánh) và ở các thanh biên trên cuả những dàn mà tà vẹt kê trực tiếp lên thanh ựó Loại vết nứt mỏi cũng xuất hiện ở bản bụng dầm dọc theo hướng nghiêng ựi từ mép

lỗ ựinh của các hàng ựinh thứ 2, thứ 3, thứ 4 (ựếm từ ựinh dầm dọc xuống) của liên kết dầm bụng với thép góc nối thẳng ựứng Ở ựó là hậu quả sự lỏng ựinh tán ở liên kết bụng dầm với thép góc liên kết gây ra ứng suất tập trung cao ở mép lỗ ựinh Khi tải trọng lặp tác dụng nhiều lần, ở mép lỗ xuất hiện các vết nứt mỏi trong bụng dầm Do ựó, yêu cầu khi ựi ựiều tra phải lưu ý phát hiện

đối với kiểu cấu tạo dầm dọc xếp chồng lên trên dầm ngang nên chú ý phát hiện vết nứt mỏi ở cánh của thép góc cánh trên trong ựoạn tựa của dầm dọc lên dầm ngang và ựoạn tựa của dầm ngang lên dầm chủ ( như ở dàn VN64 ) Cần lưu ý ựây là kiểu cấu tạo có tuổi thấp và ựộ chịu mỏi thấp

đối với các dàn liên kết bằng bu lông cường ựộ cao cũng nên chú ý phát hiện vết nứt

ở liên kết của dầm dọc với dầm ngang, ựặc biệt là khi cấu tạo không có bản gá Các ựinh tán và bu lông cường ựộ cao có thể bị phá hoại ở các hàng ựinh, bu lông phắa trên và phắa dưới của thép góc liên kết với bụng dầm ngang, ở ựó ựinh bị nhô ựầu do mô men uốn tác dụng trong liên kết

1.4.2.4 Khi ñiều tra các kết cấu nhịp hàn và kết cấu nhịp ñã ñược tăng cường bằng hàn

(ñặc biệt là hàn và tán trong thời gian chiến tranh) cần lưu ý tìm vết nứt do mỏi xuất hiện trong các mối hàn và trong thép cơ bản quanh ñó, ñặc biệt là mối hàn ở vùng ứng suất tập trung cao do ngoại tải và nơi có ứng suất dư do hàn gây ra

Cũng nên tìm vết nứt mới ở các chỗ có thay ñổi ñột ngột mặt cắt như do cắt bớt tập bản thép, do hàn táp thêm bản thép, do hàn sườn tăng cường ñứng, hàn dầm ngang

Các vị trí có lỗ thủng, lỗ khoét, các ñầu mối hàn là nơi có thể tìm thấy các vết nứt mỏi

VÕt nøt

2

3 1

Hình 1.3 Vết nứt do mỏi ở thanh xiên của dàn Hình 1.4 Vết nứt do mỏi ở bản bụng dầm dọc

1.4.2.5 ðối với bản gá cần tìm vết nứt mỏi do ứng suất pháp quá lớn gây ra bởi mô men

uốn trong liên kết dầm dọc với dầm ngang Các vết mỏi này thường gặp ở mép lỗ ñinh hàng thứ nhất hay hàng thứ hai, ñếm từ dầm ngang Biểu hịên báo trước sự xuất hiện của

chúng là sự lỏng các ñinh tán lên bản gá Như vậy lúc ñiều tra cần xem xét toàn diện kết hợp với việc kiểm tra ñinh tán

1.4.2.6 ðối với thép góc cánh dưới và giữa bụng dầm dọc cũng cần phát hiện vết nứt mỏi

từ mép lỗ ñinh hoặc ở vùng tập trung ứng suất pháp mà có hiện tượng rỉ rõ rệt hoặc các hư hỏng về mặt cơ học

1.4.2.7 ðối với thép góc ñứng liên kết dầm dọc với dầm ngang nên tìm vết nứt mỏi ở góc

của nó, ñặc biệt là không có bản gá hoặc bản gá quá yếu Nguyên nhân vết nứt mỏi này là

do thép góc liên kết bị truyền lực dọc quá lớn từ các dầm dọc ñến trong khi các dầm dọc

làm việc chung với các thanh biên của dàn chủ Một nguyên nhân khác là do mơ men uốn lớn ở chỗ liên kết với dầm ngang

ðối với kết cấu nhịp dài trên 80m nên tìm thêm các vết nứt mỏi trong thép gĩc cánh dưới của dầm ngang nhiều nhịp Nguyên nhân cơ bản của nứt là do quá tải về mức độ làm việc chung của dầm hệ mặt cầu với thanh biên dàn chủ Hiện tượng này thường gặp ở các kết cấu nhịp nào khơng cĩ chỗ cắt đứt dầm dọc

Khi điều tra cần lưu ý là trong các thanh đứng của dàn và các cấu kiện khác chịu tải trọng cục bộ thì mức tăng của các hư hỏng mới sẽ nhanh hơn so với dầm ngang Như vậy, khi điều tra xét khả năng cho đồn tàu nặng qua cầu cần phải lưu ý rằng càng tăng tải trọng trục xe thì càng làm giảm tuổi thọ của các cấu kịên chịu tải trọng cục bộ

1.4.2.8 Dấu hiệu bề ngồi để dễ nhận biết về nút mỏi là các dấu hiệu rỉ màu nâu đen và lớp

Cĩ thể dùng dung dịch chất nhờn màu đỏ dị vào vùng nghi ngờ, dung dịch này sẽ thấm sâu vào và đi lan theo vết nứt, giúp cho người điều tra dễ phát hiện vết nứt hơn

1.4.3 ðIỀU TRA CÁC HƯ HỎNG DO RỈ

1.4.3.1 Cần phân biệt hai dạng rỉ là :

- Rỉ bề mặt: Vết rỉ phân bố tương đối đồng đều trên bề mặt cấu kiện thép

- Rỉ cục bộ: Vết rỉ xuất hiện cục bộ và thường phát triển sâu

Loại rỉ bề mặt thường cĩ chủ yếu ở thanh biên dàn chủ và bản cánh các dầm dọc, dầm ngang, các thanh của hệ liên kết giữa các dàn chủ hoặc giữa các dầm dọc

Cần phát hiện các vết rỉ cục bộ ở các cấu kiện phần xe chạy ðối với dầm dọc nên tìm vết rỉ cục bộ ở bản nằm ngang cánh trên hoặc cánh nằm ngang của thép, gĩc cánh trên tại chỗ chúng tiếp xúc với tà vẹt Nơi đĩ lớp sơn thường bị hỏng sớm và cĩ độ ẩm lưu cữu

1.4.3.2 đối với các kết cấu nhịp có ựường xe chạy trên: Các thanh và nút dàn này thường

bị nhiễm rác bẩn và bị rỉ nặng hơn so với các kết cấu nhịp có ựường xe chạy dưới( cùng có mặt cầu trần)

Trong kết cấu nhịp chạy dưới có mặt cầu trần thì các bộ phận ở thấp hơn mặt xe chạy thường bị rỉ nặng hơn và phải kiểm tra kỹ

1.4.3.3 Trong các nút của hệ liên kết dọc nối với thanh biên dàn chủ và với dầm dọc

thường bị rỉ do bẩn rác ựất Cần ựiều tra mức ựộ rỉ của các dầm ngang theo các vị trắ thường xuất hiện là:

- Ở bản cánh và bản cánh dưới trên ựoạn nối dầm ngang với bản nút nằm ngang của

hệ liên kết dọc giữa hai dàn chủ

- Ở bên dưới vị trắ ống nước thải từ toa tàu

đôi khi tại các vị trắ ựó có vết rỉ ăn thủng hết ựộ dày bản thép

1.4.3.4 Trong kết cấu có bước ựinh tán liên kết lớn hơn 160-200 mm thì giữa các bộ phận

không ựược liên kết chặt chẽ khiến cho rỉ dễ dàng xuất hiện và phát triển, ựôi khi rỉ nặng ựến mức các sản phẩm rỉ trương nở ra làm cong phình một số ựoạn chi tiết thép góc, làm ựứt ựầu ựinh tán

Khi ựiều tra cần tìm và mô tả loại hư hỏng nói trên

1.4.3.5 Trong các kết cấu nhịp dàn chạy dưới cấn xem xét phát hiện các vết rỉ ở các thanh

của hệ liên kết dọc trên giữa hai dàn chủ Nguyên nhân có thể là do khói của ựầu máy có chứa các chất ăn mòn

Cần lưu ý sự phát triển của rỉ trên các bề mặt tiếp xúc có thể ăn mòn làm mủn các cấu kiện ựược nối với nhau Nguyên nhân là do các sai sót về cấu tạo ở các loại dàn cũ như các khe hở quá nhỏ, có các hốc lóm chứa rác bẩn và ựọng nước, bước ựinh quá dài

đối với các loại dàn cũ có các thanh chéo bằng thép hoặc thép góc mà ựầu của chúng kép hai bên sườn ựứng của thanh biên dàn thường bị rỉ ở chỗ nối vào sườn ựứng ựó

Hư hỏng rỉ loại này có thể tìm thấy ở các thanh biên dưới của dàn chủ, ở ựó trong các tập bản thẳng ựứng có các ựinh tán cách xa nhau và trong thanh chéo của hệ liên kết dọc gồm hai thép góc cũng thường có bước ựinh quá dài Các dàn Pigcau cũ do Pháp ựể lại thường có vết rỉ này

1.4.3.6 Ghi chép mô tả

Yêu cầu khi ñiều tra các chỗ rỉ phải ghi chép, mô tả, thể hiện trên bản vẽ sơ họa, ño chiều dày bản thép còn lại sau khi ñập bỏ lớp rỉ ñể lấy số liệu phục vụ việc tính lại kết cấu Khi cần thiết có thể lấy mẫu sản phẩm rỉ ñem về phòng thí nghiệm ñể phân tích hoá học

1.4.4 ðIỀU TRA CÁC HƯ HỎNG VỀ MẶT CƠ HỌC VÀ PHÁ HOẠI DÒN

Các hư hỏng cơ học thường xuất hiện trong thời gian khai thác cầu do tàu xe chạy va quệt vì khổ giới hạn thiếu Cũng có thể do lỗi chế tạo và lắp dựng Có rất nhiều hư hỏng cơ học do bom ñạn gây ra trong chiến tranh

Khi ñiều tra cần phân biệt các dạng hư hỏng cơ học sau ñây:

1.4.4.1 ðối với các bộ phận bị va ñập phải ñiều tra kỹ tìm vết nứt ở vùng bị va ñập trực

tiếp và vùng bị biến dạng cưỡng bức Trong các bộ phận bị cong vênh thường có ứng suất

dư, nếu có là bộ phận chịu nén mà lại cong vênh thì khả năng chịu lực sẽ giảm nhiều do bị uốn dọc

Các chỗ cong vênh ñược ño theo chỉ dẫn ở mục 1.2.2.4

Nếu ñường tên của chỗ cong vênh ỏ cấu kiện bị nén lớn hơn 1/7 bán tính quán tính mặt cắt trong mặt phẳng cong vênh, còn trong cấu kiện bị kéo mà ñại lượng nói trên lớn hơn 1/10 chiều cao mặt cắt thì phải tính toán lại xem có cho phép ñể nguyên sự công vênh

mà vẫn cho thông xe hay không Nếu không ñược thì cần kiến nghị về việc tăng cường sửa chữa và theo ñặc biệt ngay

1.4.4.2 Cần ñặc biệt lưu ý các thanh bị nén ở mặt cắt tổ hợp mà bị hư hỏng cong vênh

ñồng thời ở hệ thanh giằng, bản giằng giữa các nhánh của cấu kiện Phải tính toán lại ngay

và nếu phải gia cố ngay

1.4.4.3 Các hư hỏng do phá hoại dòn rất ít gặp ỏ nước ta vì không có nhiệt ñộ ẩm nhưng

khi ñiều tra các kết cấu thép ñược hàn nối hoặc hàn vá có thể phát hiện vết nứt do công nghệ hàn kém chất lượng, ñặc biệt là do dùng thép hình, thép bản chế tạo từ loại thép sôi của Liên Xô (cũ ) Loại thép này không chịu hàn Sự phá hoại dòn xảy ra là do phát triển tức thời các biến dạng dẻo không thể hiện rõ rệt

1.4.5 ðỐI VỚI DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP

Khi ñiều tra dầm thép liên hợp bê tông cốt thép, ngoài ra các vấn ñề giống như ñối với dầm thép, cần ñiều tra trạng thái liên kết giữa bản bê tông cốt thép với thép, các chỗ nứt vỡ, nhũ vôi ở bề mặt ñáy bản bê tông cốt thép và các hư hỏng khác

ðối với các dầm có chiều cao lớn, có thể xuất hiện các chỗ phình cong ở bản bụng do biến dạng hàn khi chế tạo nếu ñiều tra thấy ñường tên của phình này lớn qua 15-20mm thì làm thêm các sườn tăng cường ngang

1.5 ðIỀU TRA CÁC HƯ HỎNG CHUNG CỦA CÁC KẾT CẤU NHỊP BẰNG BÊ TÔNG, ðÁ XÂY, BÊ TÔNG CỐT THÉP

Các dạng hư hỏng thường gặp cần phải ñiều tra là: Các vết nứt rạn, sứt vỡ bê tông, bong lớp bê tông bảo hộ cốt thép, rỗ bề mặt bê tông, hỏng lớp cách nước v.v

Trong kết cấu bê tông cốt thép thường, cần tìm vết nứt ở vùng chịu kéo khi ứng suất lón hơn cường ñộ tính toán của bê tông, lưu ý rằng ñộ rộng vết nứt là 0,2mm là ñã ñược qui trình thiết kế cho phép

Các vết nứt trong dầm bê tông cốt thép dự ứng lực cần lưu ý hơn, ñặc biệt dầm có cốt thép dự ứng lực dạng bó sợi thẳng, bó sợi xoắn, sợi ñơn hoặc cáp

Nói chung vết nứt dầm bê tông cốt thép ñều làm giảm năng lực chịu tải Ví dụ các vết nứt xiên trong bụng dầm hay vết nứt dọc ở chỗ tiết giáp bụng dầm với ñáy bản ngang

- Nguyên nhân là do hàm lượng xi măng quá nhiều trong hỗn hợp bê tông, ñặc biệt của dạng kết cấu, cách bố trí cốt thép không hợp v.v

- Dấu hiệu ñặc trưng của vết nứt co ngót lá chúng phân bổ ngẫu nhiên kp ñịnh hướng, chiều dài ngắn và nhỏ li ti

1-Do co ngót; 2- Nứt xiên; 3- Nứt dọc tại chỗ tiếp giáp bản cánh với bản bụng;

4- Nứt ngang trong bản cánh trên; 5-Nứt ngang trong bầu dưới dầm;

6- Nứt dọc trong bầu dưới dầm; 7- Nứt ở vùng sát gối;

8- Nứt ngang nằm ngang ở ñầu dầm; 9- Nứt ở vùng mối nối

Hình 1.10 Các dạng vết nứt trong cầu vòm BTCT

1.5.1.3 Vết nứt nghiêng

- Xuất hiện ở bụng dầm do ứng lực kéo chủ quá lớn

- ðặc biệt nguy hiểm trong các kết cấu nhịp dự ứng lực vì có thể giảm nhiều năng lực chịu tải

- Cần ñánh giá sự giảm lực chịu tải bằng cách tính toán

- Ở các dầm giản ñơn thì trong quá trình khai thác, các vết nứt này có thể bị khép lại

1.5.1.6 Vết nứt ngang trong bầu dưới ở vùng chịu kéo chứa cốt thép dự ứng lực

Vết nứt này chứng tỏ thiếu dự ứng lực, mất mát dự ứng suất quá nhiều do co ngót, từ biến bê tông và mấu neo làm việc không bình thường

Các vết nứt này không giảm khả năng chịu tải tính toán của kết cấu nhịp nhưng có chế tạo ñiều kiện cho rỉ ăn mòn cốt thép dự ứng lực và giảm dần tuổi thọ của nó

1.5.1.7 Vết nứt dọc trong bầu dầm chứa cốt thép dự ứng lực

- Xuất hiện ngay trong những năm ñầu khai thác cầu

- Nguyên nhân là do biến dạng ngang lớn khi dự ứng lực nén mạnh bê tông và do

co ngót bị cản trở

- Hậu quả là rỉ nhanh và trầm trọng ở cốt thép dự ứng lực, các sản phẩm do rỉ tạo ra

sẽ trương nở các làm nở to thêm vết nứt khiến rỉ càng nhanh hơn và sớm phá hoại kết cấu nhịp

1.5.1.8 Vết nứt nằm ngang ở ñoạn ñầu bê tông nhịp

- Xuất hiện do ứng suất cục bộ quá lớn ở bên dưới mấu neo cốt thép dự ứng lực

- Phát triển trong thời kỳ ñầu khai thác cầu

1.5.1.9 Vết nứt ở bên trên thớt gối

- Nguyên nhân là do cấu tạo cốt thép ñặt ở ñầu dầm không ñủ và cấu tạo ñầu dầm không hợp lý (neo ñặt quá sát nhau, thớt gối ngắn v.v )

- Sự làm việc của thớt gối có ảnh hưởng ñến loại vết nứt này

Nếu gối di ñộng bị kẹt không hoạt ñộng tốt sẽ gây ra các ứng lực phụ làm tăng các vết nứt này

- Cũng có thể do kết cấu nhịp không tựa khít ñều lên gối cầu làm cho tác ñộng xung kích của tàu chạy qua cầu bị tăng lên

1.5.1.10 Vết nứt trong cầu vòm bê tông cốt thép

- Xuất hiện trong các cột, thân vòm

- Trong các ñầu ñá xây và cầu bê tông kiểu vòm thường có vết nứt ở chân vòm và ñỉnh vòm

- Trong các hệ siêu tĩnh ngoài bằng bê tông, bê tông cốt thép hay ñá xây còn có các vết nứt do lún hay biến dạng của mố trụ

1.5.2 ðể ñánh giá ảnh hưởng vết nứt ñến năng lực chịu tải và tuổi thị kết cấu, làm rõ

nguyên nhân xuất hiện vết nứt, cần phải có các số liệu ñiều tra về ñộ rộng vết nứt và sự biến ñổi ñộ rộng ñó, ñặc ñiểm bố trí các vết nứt, chiều dài vết nứt, trạng thái chung của cả công trình

Có thể phát hiện các vết nứt ngầm bằng máy dò siêu âm Cần ñánh dấu các dấu vết nứt lên bề mặt bê tông bằng sơn, ghi rõ ngày ñiều tra và ghi chép vào sổ theo dõi, chụp ảnh chi tiết

ðộ rộng vết nứt ñược ño bằng kính phóng ñại có vạch chia ñộ Vị trí ño phải ñánh dấu cố ñịnh ñể theo dõi lâu dài và ño lại khi cần

Cần quan tâm sát sự tiến triển của vết nứt trên kết cấu như sau:

+ ðo lại 1 cách ñịnh kỳ

+ Ghi chép ñăng ký ñặc ñiểm vào sổ theo dõi vết nứt, có ghi chú về nhiệt ñộ, thời tiết và tải trọng lúc ño

+ Dán băng thạch cao ngang qua vết nứt ñang tiến triển Khi vết nứt tăng lên sẽ làm nứt băng thạch cao ñó và dễ phát hiện

+ Dấu hiện bên ngoài của vết nứt lại nguy hiểm ñang phát triển là vết rỉ mầu trên

1.5.3 ðối với các hư hỏng không nhìn thấy ñược (rỗng, rỗ, bong lớp bảo hộ v.v ) có thể

phát hiện bằng phương pháp ñơn giản là dùng búa gõ Nếu ñập búa vào bê tông tốt thì âm thanh ñanh, vang dội Nếu ñập vào bê tông có rỗ, rỗng xốp, phân lớp thì có tiếng ñục, tắt ngay

Khi ñiều tra cần xem xét tình trạng hệ thống thoát nước và lớp cách nước mặt cầu Nếu chúng còn tốt thì ñảm bảo ñược tuổi thọ Nếu ngược lại thì nước sẽ thấm qua bê tông, kiềm hoá ñá xi măng và gây rỉ cốt thép

Có thể dễ dàng phát hiện vùng hư hỏng lớp cách nước nhờ các nhũ vôi xuất hiện trên

bề mặt ñáy bản máng ba lát hay bề mặt bụng dầm

Biến dạng của kết cấu nhịp dự ứng lực chịu ảnh hưởng lớn của co ngót và từ biến bê tông, sự có mặt của vết nứt, sự hư hỏng ỏ mấu neo cốt thép dự ứng lực v.v Muốn ñánh giá ñúng các ảnh hưởng này phải ñịnh kỳ cao ñạc lại kết cấu nhịp So sánh các kết quả cao ñạc và các kết quả kiểm tra ñịnh kỳ có thể rút ra ñược thông tin quan trọng về sự thay ñổi tình trạng chịu lực mà ñánh giá ñộ tin cậy và tuổi thọ kết cấu

1.6 - ðIỀU TRA CÁC LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

Các dạng liên kết thường gặp trong cầu thép là liên kết ñinh tán, bu lông, hàn, bu lông cường ñộ cao Các dạng liên kết thường gặp trong cầu bê tông cốt thép là liên kết hàn cốt thép chờ, bản thép chờ rồi bịt mối nối, liên kết có cốt thép dự ứng lực ngang cầu hay dọc cầu

Khi ñiều tra cần lưu ý xem xét các liên kết này vì ñó là nơi dễ phát sinh hư hỏng nhỏ

do các thiết kế cũng như lỗi thi công và khai thác

1.6.1 ðIỀU TRA LIÊN KẾT ðINH TÁN

1.6.1.1 Dạng hư hỏng thường gặp nhất của đinh tán là lỏng đinh tán

Khi điều tra cần lưu ý sự lỏng đinh tán thường do hiện trượt tương đối giữa bộ phận được nối ghép với nhau bằng đinh tán Mức độ trược trên các mặt tiếp xúc phụ thuộc vào cường độ vận chuyển của các đồn tàu, trạng thái ứng suất trong liên kết, đặc điểm rung động của đồn tàu

Mức độ lỏng đinh tán ở một số đinh trong vùng đang điều tra cần coi đĩ là một hư hỏng nghiêm trọng sẽ làm tăng tác dụng động học lên các bộ phận được nối ghép làmtăng biến dạng của liên kết và các kết cấu nĩi chung, ứng suất tập trung quanh mép đinh cĩ thể

bị tăng đến vài lần so với ứng suất trung bình Do đĩ tăng nguy cơ xuất hiện vết nứt do mỏi, đặc biệt là ở các cấu kiện chịu lực đổi dấu do tải trọng lặp hoặc chịu ứng kéo thay đổi Như vậy khi điều tra thấy lỏng đinh tán phải dự kiến đến sự phá hoại nơi củacấu kiện hiện được nối ghép bởi các đinh tán đã lỏng đĩ

Các cầu càng lâu năm càng cĩ nguy cơ lỏng nhiều đinh tán vì quá trình lỏng đinh tán

là quá trình kéo dài

Trong liên kết cĩ đinh tán lỏng thì đặc điểm truyền ứng lực cũng bị thay đổi Do lỏng đinh tán mà mép lỗ đinh bị khí ẩm xâm thực vào cùng các loại chất ăn mịn gây ra rỉ và làm tăng sự phát triển của các vết nứt mỏi và vết nứt mỏi rỉ ở các mép lỗ đinh Cần dùng kính lúp để tìm các vết nứt ở đĩ

ðối với các dàn chủ tán đinh nên tìm các đinh tán bị lỏng ở liên kết của các thanh chéo ( đặc biệt là các thanh chéo ở khoảng giữa nhịp) và các thanh treo nối với bản nút trên, ở liên kết của các thanh trong hệ giằng liên kết dọc hoặc giằng liên kết ngang giữa các dàn chủ, ở các chỗ giao nhau của các thanh bụng của dàn chủ và của hệ giằng liên kết Tại chỗ nối các thanh chéo và thanh đứng vào nút dưới của dàn chủ rất ít gặp các đinh tán bị lỏng yếu

ðối với các dầm hệ mặt cầu, nên tìm đinh tán lỏng ở chỗ liên kết dầm dọc với dầm ngang (đặc biệt là nếu ở đĩ khơng cĩ bản cá ), ở chỗ liên kết gĩc cách trên với bản bụng của dầm dọc, ở các thanh của hệ giằng liên kết giữa hai dầm dọc

Cần chú ý mức độ phát hiện mức độ lỏng khơng đều giữa các đinh trong nhĩm đinh Các đinh ở hàng ngang ngồi cùng chịu lực nhiều nhất sữ bị yếu trước Các đinh tán chịu cắt một mặt thường sớm bị lỏng hơn các đinh tán chịu cắt hai mặt Một số đinh tán cĩ thể

bị đứt mất mũ đinh

1.6.1.2 ðể phát hiện đinh tán lỏng thoạt tiên quan sát, sau đĩ nghi ngờ thì dùng búa gõ:

- Nếu nhìn kỹ nhìn thấy vết rỉ ở mũ ñinh hoặc ở chỗ tiếp các bộ phận nối có thể nghi ngờ ñinh lỏng

- Dùng búa 0,2kg gõ nhẹ ñầu mũ ñinh nếu nghi ngờ thì ñặt ñầu ngón tay ở ñầu mũ ñinh phía ñối diện và gõ búa lại lần nữa Nếu ñinh tán lỏng thì sẽ cảm thấy ñầu mũ ñinh bị lắc ngang nhẹ bên dưới ngón tay

- Cũng có thể kết hợp nghe âm thanh xuất hiện khi ñập nhẹ búa vào ñinh nếu ñinh lỏng thì nghe thấy âm thanh ñục

Sau khi phát hiện các ñinh tán bị lỏng yếu, ñánh dấu sơn và ghi vào phiếu theo dõi cầu yêu cầu thay ngay các ñinh ñó bằng bu lông có cường ñộ cao có kích thước Như vậy giảm ñược ứng suất tập trung quanh lỗ ñinh và làm chậm lại quá trình lỏng dần ñi của các ñinh khác xung quanh

Trong bảng 1-1 và hình 1-11 mô tả tóm tắt các hư hỏng ñinh tán thường gặp và mức sai hỏng cho phép, nguyên nhân xuất hiện ñể gợi ý cho cán bộ ñiều tra

1.6.2 ðiều tra liên kết bu lông có ñộ chênh ñến 1mm giữa ñường kính lỗ và ñường

bu lông nên bị biến dạng trượt lớn và chỉ có ở các kết cấu tạm thời Việc ñiều tra các liên kết này chủ yếu là xem tình trạng lỏng ñai ốc và rỉ ăn mòn bu lông

ðối với liên kết bằng bu lông tinh chế và chốt hịên có ở các dàn T66, VN64, VN71, cần ñiều tra theo các nội dung như ñối với liên kết ñinh tán và thêm nội dung ñiều tra về ñai ốc, mức xiết chặt ñai ốc mức ñộ rỉ của bu lông và chốt

1.6.3 ðiều tra liên kết bu lông cường ñộ cao

Cần ñiều tra mức ñộ ép chặt khít giữa các tập bản thép bằng ñộ thước thép lá ño khe

hở và quan sát Kiểm tra trạng thái các bu lông ñai ốc các vòng ñệm Chú ý tìm các hư hỏng ñiển hình như :

+ Các tập bản không ñược ép khít với nhau

+ Lực căng bu lông không ñủ yêu cầu của ñồ án

+ Có vết nứt trong bu lông và ñai ốc

+ Có vết dập ở vòng ñệm và ñai ốc

+ Chiều dài ren răng của bu lông thiếu ( do thi công dùng bu lông sai qui cách)

ðể kiểm tra lực căng bu lông cường ñộ cao phải dùng loại cờ lê ño lực có gắn ñồng

hồ chuyên dụng Nếu liên kết có ít hơn 5 bu lông thì kiểm tra tất cả nếu có từ 5-20 bu lông thì kiểm tra 5 bu lông Nếu số bu lông trong liên kết ñược chọn ñể kiểm tra là nhiều 20 thì kiểm tra 25% số lượng bu lông ñó

Các hư hỏng khác cũng cần ñược quan sát cầu nhận xét

XII

Hình 1.11 Các hư hỏng ñinh tán Bảng 1.1

Mô tả hư hỏng Hình

vẽ

Sai số cho phép

Nguyên nhân

ðinh tán yếu, bị rung

lắc khi ñập búa 0,2 kg

I Không Lực ñinh tán yếu, nhiệt ñộ nung nóng

ñinh không ñủ, các tập bản cánh chưa ñược ép chặt khít khi tán ñinh

Mũ ñinh bị nứt II Không ðinh bị ñốt nóng quá lúc tán

Chất lượng thép của ñinh tán xấu

Mũ ñinh không tỳ sát

vào bề mặt bản thép

III δ ≤ 0,22mm Ép búa ñỡ không chặt khi tán ñinh Có

gờ vướng ở chỗ ñáy mũ ñinh

VI a+b ≤ 0,1d Ép búa không ñúng

Chiều dài thân ñinh không ñủ

Mũ ñinh bị khuyết ở

một phần

VII a+b ≤ 0,15d Ép búa không ñúng

Chiều dài thân ñinh không ñủ

Mũ ñinh bị lệch tâm VIII 15da ≤ 0,1d Ep búa không ñúng khi tán ñinh

Mũ ñinh quá bé IX a+b≤ 0,1d

Chiều dài phôi ñinh quá thừa

Vết rạch mặt kim loại XI δ ≤ 5mm Kỹ thuật tán ñinh kém

Mũ ñinh bị rách vết XII δ ≤ 2mm Kỹ thuật tán ñinh kém

1.6.4 ðIỀU TRA LIÊN KẾT HÀN

Trên ñường sắt có nhiều cầu cũ mà trong chiến tranh ñã ñược sữa chữa khôi phục tạm thời bằng các liên kết hàn Nhiều cầu mới làm cũng có sử dụng liên kết hàn Nhưng do công nghệ hàn và kiểm tra mối hàn chưa tốt nên có thể xuất hiện các vết nứt mối hàn Khi ñiều tra cầu thép cũ có liên kết hàn cần ñặc biệt chú ý các vết nứt hàn nói trên

Các vị trí thường xuất hiện vết nứt moitr các mối hàn cầu thép là:

- Mối hàn liên kết các sườn tăng cứng với bản bụng của dầm ñặc

- Các mối hàn ñối ñầu

- Các mối hàn chồng, mối hàn có bản hẹp nối 2 phía

Cần ñặc biệt ñiều tra các dầm thép hình I, ñã ñược dùng làm dầm liên hợp, dầm I chồng và thép bản ñã dùng ñể hàn vá cấu kiện cầu Có thể chúng ñược chế tạo bằng loại thép sôi, không chịu hàn, dễ bị phá hoại dòn ở mối hàn Hư hỏng này nguy hiểm bởi vì nó xuất hiện ngay khi biến dạng còn nhỏ trong phạm vi làm vieevj ñàn hồi

1.6.4.1 Các vết nứt trong mối hàn và trong thép kết cấu quanh ñó có thể xuất hiện do chất

lượng xấu của thuốc hàn, do bẩn các mép chuẩn bị hàn với nhau, do xỉ hàn lẫn vào mối hàn Các vết nứt thường ở gần rãnh cắt, gần chỗ mà mối hàn không thấu, ở các chỗ thay ñổi mặt cắt ñột ngột Khi ñiều tra thấy vết nứt ỏ mối hàn phải ñánh dấu sơn và yêu cầu mài tẩy mối hàn ñi rồi hàn lại cho ñảm bảo chất lượng

1.6.4.2 Những chỗ mối hàn không ngấu (hình 1-12c ), là nơi có hiện tượng không nóng

chảy cục bộ

Giữa mối hàn và thép kết cấu hoặc giữa các lớp mối hàn lần lượt nhiều lớp Hư hỏng này có thể làm giảm yếu mặt cắt mối hàn ñến hơn 50% và ñiều tra kỹ lấy số liệu cho việc tính toán lại kết cấu cũng như kiến nghị việc sửa chữa Một nguyên nhân của hư hỏng này

là do không làm sạch kỹ các mép chuẩn bị hàn hoặc do hàn quá nhanh

1.6.4.3 Các rìa xờn mối hàn ( hình 1-12d)

Nguyên nhân là do kim loại nóng chảy bị tràn ra khỏi vị trí mối hàn rồi lan ra phần thép kết cấu chưa bị nung nóng lên quanh mối hàn Cần kiểm tra kỹ các ria xờm mối hàn vì

chúng thường thường kèm theo hiện tượng hàn không thấu và các rãnh cắt Khi que hàn nóng chảy quá nhanh thì một vài chỗ thép kết cấu chưa kịp nóng chảy và bị các ria xờm mối hàn cho lấp các chỗ hàn không thấu ở mép cấu kiện Hiện tượng này cũng có thể do que hàn di ñộng lệch ra trục mối hàn, lượng kim loại nóng chảy thừa và xỉ hàn sẽ lẫn vào mối hàn

Khi ñiều tra phát hiện và yêu cầu hàn lại cần nhắc nhở việc chọn ñúng nhiệt ñộ khi hàn ðể tạo ra sự chuyển biến ñều ñặn phải rà hết các ria xờm mối hàn, khi nó dày hơn 3mm phải yêu cầu ñục ñi ma quan sát tiếp phía dưới

1.6.4.4 Các rãnh cắt (Hình 1-12e)

Chúng xuất hiện khi hàn với dòng ñiện quá mạnh và ñiện áp quá cao khiến cho thép kết cấu ñốt quá nóng Các rãnh cắt này nguy hiểm vì gây ra ứng suất tập trung và giảm yếu mặt cắt

Khi ñiều tra thấy rãnh cắt không quá 0.5mm ñối với bản thép kết cấu dày ñến 10mm, không quá 1mm ñối với bản thép dày hơn 10mm, thì chỉ ñánh dấu sơn và ghi lại trong sổ ñiều tra theo dõi tiếp Nếu thấy rãnh cắt sâu hơn nữa phải yêu cầu hàn lại ngay

1.6.4.5 Các lỗ rỗng và các chỗ lẫn xỉ hàn với mối hàn ñều làm giảm mặt cắt mối hàn, gây

ra ứng suất tập trung cục bộ

Khi ñiều tra cần tìm nguyên nhân Có thể lỗ rỗng là do dùng que hàn chất lượng xấu,

do mép chuẩn bị hàn bẩn, do hàn quá mạnh và do thép kết cấu là loại thép sôi, không chịu hàn

Nguyên nhân lẫn xỉ hàn là do chọn sai chế ñộ hàn, sai loại que hàn và thuốc hàn, tay nghề thợ hàn thấp

1.6.4.6 Cách phát hiện và kiểm tra

ðể phát hiện chỗ mối hàn không ngấu thường phải quan sát những chỗ mặt cắt mối hàn không ñều và có vảy hàn rõ rệt Các mối hàn tốt thường có chiều rộng không ñổi và các vảy hàn nhỏ mịn, bề mặt ñều ñặn, không có ria xờm và vết cháy

ðể kiểm tra kích thước mối hàn, lấy số liệu cho việc tính toán lại kết cấu phải dùng các bộ thước thép lá và bộ thước ño ñặc biệt

Trong các mối nối cấu kịên chịu kéo hoặc chịu kéo-nén thì chiều cao lồi lên của mối hàn không ñược lớn hơn 10% chiều rộng mối hàn và không ñược lớn hơn 3mm Còn trong

các cấu kiện chịu nén thì phần lồi lên của mối hàn không ñược quá 1/5 chiều rộng mối hàn

và không quá 4mm

Khi ñiều tra cần nhận xét dạng mối hàn góc Chúng phải có bề mặt cong lồi lên Bề mặt lồi là cho phép trong phạm vi 1,5 mm khi mối hàn dày 8mm, ở trong phạm vi 3mm khi mối hàn dày 13-16mm, nếu thấy mối hàn có phần kim loại thừa ra quá nhiều phải yêu cầu mài ñi ñể ñảm bảo chuyển tiếp êm thuận từ mối hàn sang thép kết cấu quanh nó

1.7 ðIỀU TRA GỐI CẦU

Trôc cña khèi c©n b»ng

Hình 1.13 ðo ñạc hiện trạng gối cầu

Các loại gối ñược ñề cập ở ñây bao gồm gối thép, gối cao su-thép

Khi ñiều tra cần phải xem có các dạngiữa hư hỏng ñiển hình sau ñây hay không :

- Các bề mặt tựa không chặt khít

- Sai vị trí của các bộ phận chi tiết trong gối cầu( nghiêng lệch các con lăn, con quay

bị lệch khỏi vị trí thiết kế)

- Gỉ mòn các con lăn và bề mặt tiếp xúc với chúng của các thớt gối của con quay

- Các vết nứt trong các bộ phận gối cầu

- Các liên kết giữa các bộ phận của gối bị yếu hoặc hư hỏng

- Hộp sắt che bảo vệ gối bị hư hỏng

1.7.2 CÁC CHỈ DẪN CƠ BẢN

Công tác ñiều tra gối cầu bắt ñầu bằng việc kiểm tra vị trí các thớt gối trên mặt bằng, cần phải ño khoảng cách từ tim dọc cầu và tim ngang của mố cọc trụ ñến các ñiểm ñặc trưng của thớt gối (các góc, các ñiểm giao giữa các trục của thớt gối )

Vị trí con quay cũng ñược kiểm tra bằng cách tương tự Cao ñộ các bề mặt thớt gối ñược kiểm tra bằng máy ño ñạc

Căn cứ vào nhận xét vị trí tương ñối giữa các bộ phận của gối có thể phát hiện ñộ xê dịch của các tâm của chúng, sự nghiêng lệch và các ñặc ñiểm khác nữa Trong bản báo cáo ñiều tra cần ghi rõ các ñiều kiện ño: nhiệt ñộ không khí

Nên ño kiểm tra các gối cầu vào lúc thời gian mát vì lúc ñó các bộ phận kết cấu nhịp

có nhiệt ñộ gần giống nhau

Sơ ñồ xác ñịnh ñộ xê dịch của con quay so với thớt gối dưới theo hướng dọc cầu ñược vẽ trên hình 1-13 chuyển vị ∆n ở nhiệt ñộ t là:

α: Hệ số nở dài, bằng 0.0000118 ñối với thép, bằng 0.00001 ñối với bê tông

l : Nhịp tính toán nhiệt ñộ của kết cấu nhịp

to : Nhiệt ñộ ứng với lúc trục con quay và trục thớt gối cần phải trùng nhau:

tb

o

ttb : Nhiệt ñộ trung bình ñại số giữa nhiệt ñộ cao nhất và thấp nhất trong năm

α

≈

l 2

K

Dấu của số hạng thứ hai trong công thức trên ñược lấy tuỳ theo hướng chuyển vị của con quay do hoạt tải (dấu + khi chuyển vị về phía ñầu nhịp - khi chuyển nhịp về phía giữa nhịp)

Khi tắnh toán ttb thì nhiệt ựội hàng năm ựược xét với dấu của nó Mức ựộ lệch bình thường của tâm các con quay so với trục thớt gối dưới lấy bằng ∆n/2

Hiệu số giữa các chuyển vị ựo ựược thực tế và chuyển vị tắnh toán của trục con quay ựối với trục thớt gối lấy bằng chuyển vị phụ, có thể xảy ra do hậu quả của sai sót thi công ựặt gối do chuyển vị của mố trụ trong quá trình khai thác cầu

đối với các kết cấu nhịp dàn nằm dọc theo hướng Bắc Nam như trên tuyến ựường sắt

Hà Nội - TP Hồ Chắ Minh cần lưu ý là chuyển vị của gối cầu và các hư hỏng của gối cầu ựều chịu ảnh hưởng của hiện tượng nung nóng không ựều các dàn chủ do bức xạ mặt trời

Do ựó toàn kết cấu nhịp dàn bị uốn cong trong mặt phẳng nằm ngang Hởu quả là các gối cầu cản trở sự chuyển quay của kết cấu nhịp dàn trong mặt bằng làm xuất hiện các hiện tượng xô lệch, cong vênh, các vết nứt trong khối xây trụ mố và các hư hỏng khác nữa

để tìm ra nguyên nhân thực tế của các hư hỏng gối cầu phải phân tắch tài liệu ựiều

tra đôi khi phải theo dõi quan sát lâu dài và ựịnh kỳ ựo lại vị trắ các gối cầu, các mố trụ và kết cấu nhịp, so sánh với các số liệu của các lần ựo với nhau

Khi phát hiện thấy con lăn bị xô lệch phải ựề nghị kắch nâng kết cấu nhịp lên một ựầu

ựể rà lại cho phẳng

Cần phát hiện xem có tình trạng gối bị cập kênh và gối không chặt khắt lên bệ kê gối

hay không Hư hỏng loại này sẽ làm tăng tác ựộng xung kắch lên kết cấu khi tàu chạy qua cầu, bệ kê gối có thể bị nứt, thớt gối và khối xây thêm mố trụ cũng có thể bị nứt

Khi phát hiện hư hỏng loại này cần kiến nghị sửa chữa bằng cách chêm chèn các bản ựệm chì hoặc bơm ép vữa xi măng vào khe hở v.v

đối với các gối cao su- thép cần ựo kiểm tra chiều cao và diện tắch tựa so với ựồ án

Phải kiểm tra vết nứt trong phần cao su và sự bong dán của bản thép khỏi cao su cũng như kiểm tra sự trượt của cả gối so với bệ kê gối

Cũng cần phát hiện tình trạng lún không ựều giữa các gối cao su - thép trên cùng một ựầu kết cấu nhịp Khi ựó kết cấu nhịp phải chịu xoắn phụ

- Hiện tượng trượt sâu của cả mố trụ cùng với nền

Cần phân biệt các dạng vết nứt như sau:

Căn cứ dạng bề ngoài của vết nứt có thể xác ñịnh nguyên nhân xuất hiện và phát triển của nó

Nguyên nhân các vết nứt nhỏ ngẫu nhiên phân bố trên bề mặt bê tông thường là ứng suất nhiệt ñộ, xuất hiện khi thay ñổi ñột ngột nhiệt ñộ khí quyển, hoặc do ñặc ñiểm của quá trình hoá học diễn ra khi bê tông ñang hoá cứng Các vết nứt thẳng ñứng, rộng ở phía dưới

và hẹp dần ở phía trên thường là dấu hiệu của tình trạng mố hoặc trụ bị lún không dều hoặc tình trạng chịu lực của ñất nền không ñủ

Nếu gối cầu bị không ñảm bảo ñược cho kết cấu nhịp chuyển vị theo sự tính toán thì xuất hiện sự ñẩy ngang lún có thể gây ra các vết nứt thẳng ñứng phân tán phần tường trước

mố với phần tường cách, vết nứt này to ở phía trên và hẹp dần ở phía dưới bắt ñầu từ mép trên của mố Nếu áp lực ñất sau mố tăng lên do ñất bị no nước hoặc hoạt tải tăng có thể gây

ra các vết nứt thẳng ñứng như trên và các vết nứt nằm ngang ở tường trước hay tường cánh mố

Các khối xây ñá của mố trụ cũ có thể bị nứt vỡ ở vùng ñặt ñá kê gối Khi ñiều tra nên dung búa gõ nhẹ ñể kiểm tra các chỗ mạch vữa xây bị hở và hư hỏng

Trên các con sông có nước chảy mạnh thường có hiện tượng mài mòn và làm hỏng mạch vữa xây ñá, ăn mòn mố trụ bị ngập nước,có thể tạo ra các hốc lõm nguy hiểm làm giảm yếu mặt cắt thân mố trụ

Trên ñinh tường ñầu của mố nếu chất lượng bê tông hay khối xây ñá kém và trên ñó lại ñặt mối nối ray thì có thể xuất hiện các vết nứt thẳng ñứng ñi từ ñinh tường ñầu mố xuống.ư

Trong mố trụ bằng bê tông ñôi khi có thể thấy vết nằm ngang do lỗi thi công khiến cho các khe nối giữa các ñợt ñổ bê tông không ñược liên kết tốt Các mố trụ khối lớn cũng

có thể thấy các vết nứt thẳng phân bố ngẫu nhiên do nhiệt toả ra không ñều trong quá trình

bê tông hoá cứng

ðối với các thân trụ mố kiểu cột tròn hay lăng trụ cần ñiều tra các vết nứt thẳng ñứng cũng như tình trạng rỉ cốt thép nặng làm vỡ bung lớp bê tông bảo hộ ở ñoạn có ñộ ẩm ướt thay ñổi do mức nước lên xuống

ðối với các xà mũ bê tông cốt thép của mố trụ trên tìm các vết nứt thẳng ñứng và vết nứt xiên do các yếu tố lựch gây ra ( do lún mố trụ không ñều, do bố trí các cọc, cột không ñúng vị trí cần thiết, do hư hỏng gối cầu v.v ) Cũng cần ñiều tra kỹ ở chỗ nối cột thân vào

xà mũ là nơi có thể bị nứt vòng quanh

1.8.2 ðIỀU TRA VỀ CHUYỂN VỊ

Các nguyên nhân gây chuyển vị quá mức ở mố trụ có thể là :

- Xói quá sâu ở móng mố trụ

- Khả năng chịu lực của ñất nền không ñủ

- Áp lực ngang của ñất tăng lên

- Hiện tượng trượt sâu

Khi ñiều tra cần nhận xét sự xê dịch của các gối di ñộng, sự mở rộng hay co hẹp lại của khe hở giữa ñầu kết cấu nhịp với mố ñể phát hiện các chuyển vị quá mức Nếu phát hiện ñược và nghi ngờ cần phải tiến hành ño ñạc chi tiết bằng máy cao ñạc và máy kinh vĩ Cần nhận xét hiện trạng nối tiếp cầu với ñường Nếu mái dốc nón mố quá dốc thì dễ xảy ra sụt lở, lún tà vẹt, lún ray, biến dạng và ứng suất trong ray tăng tăng lên có thể ñến mức nguy hiểm