ĐỀ CƯƠNG CẦU HIỆN ĐẠI Câu 1 Trình bày về các kết cấu và công nghệ xây dựng cầu bê tông hiện đại bao gồm • Cầu bê tông sử dụng DUL ngoài • Kết cấu hai dầm chủ • Kết cấu trụ phù hợp với côn. Câu 3: Trình bày về phương pháp sữa chữa tăng cường cầu bằng tấm chất dẻo cốt sợi FRP. VẼ HÌNH MINH HỌA 2.3 VẬT LIỆU Vật liệu polymer có cốt (Fiber Reinforced Polymer – FRP) sử dụng ba loại vật liệu chính làm cốt: Cốt sợi thủy tinh (GFRP); Cốt sợi aramid (AFRP); Cốt sợi carbon (CFRP). Trong đó, vật liệu polymer cốt sợi carbon được sử dụng nhiều hơn do có cường độ cao và mô đun đàn hồi lớn vật liệu polymer cốt sợi thép. 3.1 CÔNG NGHỆ THI CÔNG Công nghệ thi công tấm dán FRP hiện tại được áp dụng tại bao gồm hai nhóm chính: Dán khô và dán ướt. Với cả hai công nghệ này, quá trình thi công đều phải đảm bảo mặt bê tông khô ráo, không bị ẩm. Ngoài ra, thời gian sử dụng của các loại keo epoxy 2 thành phần đều có thời gian công tác phụ thuộc vào nh
Trang 1ĐỀ CƯƠNG CẦU HIỆN ĐẠI
************
Câu 1: Trình bày về các kết cấu và công nghệ xây dựng cầu bê tông hiện đại bao gồm:
• Cầu bê-tông sử dụng DUL ngoài
• Kết cấu hai dầm chủ
• Kết cấu trụ phù hợp với công nghệ hẫng
Câu 2: Trình bày về các kết cấu và công nghệ xây dựng nền móng hiện đại bao gồm:
• Công nghệ móng cọc ống thép
• Công nghệ móng cọc vít
Câu 3: Trình bày về phương pháp sữa chữa tăng cường cầu bằng tấm chất dẻo cốt sợi FRP VẼ HÌNH MINH HỌA
Câu 4: Trình bày về các kết cấu và công nghệ xây dựng cầu thép hiện đại bao gồm:
• Cầu dầm thép – bê tông liên hợp cải tiến
• Cầu dầm VFT – WIB
• Cầu dàn biên cứng không thanh đứng
Câu 5: Trình bày về các kết cấu nhịp thép và bê tông cốt thép thi công nhanh trong
CHÚC ANH EM THI TỐT
TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO
TP.HCM 08/2020
Trang 21.1.1 ƯU ĐIỂM CỦA CÁP DƯL NGOÀI:
- Cải thiện điều kiện đổ bê tông do số lượng cáp đi bên trong bê tông giảm đi, cho
phép giảm bớt bề dày công trình
- Cải thiện điều kiện thi công cáp DƯL như:
+ Bỏ được việc đặt các ống luồn cáp vì toàn bộ cáp đi bên ngoài bê tông trừ các
vị trí neo và ống chuyển hướng
+ Thao tác lắp đặt cáp DƯL ngoài dễ dàng hơn do cáp đi bên ngoài, công tác
kiểm soát chất lượng dễ dàng bằng mắt thường
- So với cáp dự ứng lực trong thì việc sử dụng cáp DƯL ngoài bê tông sẽ hạn chế các
mất mát ứng suất do ma sát trên đường đi của cáp và các điểm chuyển góc có hại do ống ghen bị dịch chuyển trong quá trình thi công Cáp DƯL ngoài chỉ mất mát do ma sát ở các đoạn chúng đi qua bê tông (ở các bộ phận neo hoặc chuyển hướng)
- Giải pháp DƯL ngoài có thể thiết kế cho phép thay thế một bó nào đó trong số các
cáp nằm ngoài bê tông bằng cách phá bỏ cốt thép cấu tạo và ống luồn cáp mà điều quan trọng là tránh được mọi thao tác làm chấn thương đến bản thân kết cấu Ưu điểm này rất có ý nghĩa khi trong tương lai muốn tăng cường khả năng chịu lực của công trình
- Giảm nhẹ trọng lượng và cải thiện cường độ các kết cấu
1.1.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM CẦN LƯU Ý KHI SỬ DỤNG CÁP DƯL NGOÀI:
- Tính dễ tổn thương của DƯL ngoài: Do cáp đặt ngoài bê tông nên khả năng bị các
tác nhân ăn mòn sẽ cao hơn so với cáp đặt trong bê tông, tuy nhiên đối với công trình cầu dầm hộp liên tục thì việc hạn chế được các tác nhân có hại nêu trên là rất cao do việc sử dụng các hộp kín
- Khó khăn trong việc điều chỉnh các ống đặt sẵn trong bê tông: Đối với cáp DƯL
ngoài việc đặt các ống chôn sẵn trong bê tông tại các vị trí neo và các điểm chuyển
Trang 3VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 2
hướng đòi hỏi độ chính xác cao, tại các vị trí này đường đi của cáp chỉ có thể là đường thẳng hoặc đường cong, mọi sự sai lệch về hướng của ống dẫn sẽ tạo ra những điểm gẫy góc ở các đầu cáp, làm tăng thêm mất mát do ma sát và tạo ra các ứng suất
có hại cho cáp cũng như cho kết cấu
1.1.3 CẤU TẠO CÁP DUL NGOÀI
- Ống bảo vệ cáp DUL ngoài
- Vữa bơm lắp lòng ống ghen
1.1.4 CÔNG TÁC LẮP ĐẶT
Trình tự lắp đặt thi công cáp DƯL ngoài:
- Lắp đặt bó cáp: Các ống HDPE bảo vệ phải được định vị chắc chắn trong suất quá
trình bơm vữa và căng Tại những vị trí bó cáp đi trong bê tông (vị trí neo và điểm chuyển hướng) các ống này phải được gông cứng với độ chính xác cao đảm bảo không xuất hiện góc gẫy có hại cho kết cấu
- Công tác bơm vữa: Các bó cáp sẽ được bơm vữa xi măng trước khi tiến hành căng
kéo Vai trò của vữa bơm là cấu thành các miếng đệm nhằm bảo vệ vỏ bọc xung quanh các tao cáp khỏi bị phá hoại tại các khu vực truyền lực Khoảng không giữa ống luồn cáp và các tao cáp sẽ được lấp đầy bởi vữa xi măng Quá trình bơm vữa phải đảm bảo ống ghen được lấp đầy, áp lực bơm trong ống ghen không được vượt quá 1.5MPa
- Công tác căng kéo: có thể thực hiện phương pháp căng cả bó (muti-strand jack) hoặc
căng từng tao một (mono strand jack) Khi tiến hành căng kéo thì cường độ vữa phải đạt tối thiểu là 10MPa và bê tông của kết cấu đạt cường độ thiết kế yêu cầu Lực căng trong bó cáp không được vựơt quá 75% cường độ tới hạn cáp (GUTS)
Trang 4VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 3
1.2 KẾT CẤU HAI DẦM CHỦ
1.2.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Kết cấu cầu hai dầm biên là sự phát triển và điều chỉnh từ dạng kết cấu cầu Double -T Hình dạng dầm có sự biến đổi kết hợp với sự mở rộng nhịp của bản mặt cầu tạo ra dạng cầu hai dầm biên Sườn biên cong sẽ làm tăng khả năng chống xoắn của mặt cắt đồng thời đảm bảo về điều kiện mỹ thuật Khe hở ở vị trí bản cánh đáy dầm tạo điều kiện cho việc bảo dưỡng dễ dàng hơn Sự lắp đặt cáp dự ứng lực trong cầu 2 dầm biên được đặt cả theo phương dọc và ngang cầu Vị trí và lực căng trong cáp còn phụ thuộc vào các giai đoạn xây dựng, các mấtmát dự ứng suất Đặc biệt các cầu này khi áp dụng thi công theo phương pháp đúc trên đà giáo di động (MSS) thì các giả thuyết về từ biến, co ngót, sự phụ thuộc vào thời gian của bê tông cần được xem xét kỹ lưỡng và là yếu tố quan trọng khi thiết kế các giai đoạn xây dựng
1.2.2 ĐẶC TÍNH CHỦ YẾU
Kết cấu cầu hai dầm biên là sự phát triển và điều chỉnh từ dạng kết cấu cầu Double -T Hình dạng dầm có sự biến đổi kết hợp với sự mở rộng nhịp của bản mặt cầu tạo ra dạng cầu hai dầm biên Sườn biên cong sẽ làm tăng khả năng chống xoắn của mặt cắt đồng thời đảm bảo về điều kiện mỹ thuật Khe hở ở vị trí bản cánh đáy dầm tạo điều kiện cho việc bảo dưỡng dễ dàng hơn Sự lắp đặt cáp dự ứng lực trong cầu 2 dầm biên được đặt cả theo phương dọc và ngang cầu Vị trí và lực căng trong cáp còn phụ thuộc vào các giai đoạn xây dựng, các mấtmát dự ứng suất Đặc biệt các cầu này khi áp dụng thi công theo phương pháp đúc trên đà giáo di động (MSS) thì các giả thuyết về từ biến, co ngót, sự phụ thuộc vào thời gian của bê tông cần được xem xét kỹ lưỡng và là yếu tố quan trọng khi thiết kế các giai đoạn xây dựng
1.3 KẾT CẤU TRỤ PHÙ HỢP VỚI CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG
Đặc điểm nổi bật chủ yếu của cầu đúc hẫng có trụ hình chữ V là hình dạng kiến trúc đẹp và sơ đồ kết cấu hợp lý để có thể vươn được nhịp dài
Trang 5VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 4
TRỤ CẦU THỦ THIÊM
Trang 62.1.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO
Móng cọc ống thép thường được chia làm 2 loại: dạng đơn và dạng giếng
- Móng cọc ống thép dạng đơn (hay còn gọi là cọc ống thép) được phát triển tương tự
như các loại móng cọc phổ biến như cọc khoan nhồi hay cọc BTCT Hệ móng gồm các cọc được bố trí độc lập với số lượng và khoảng cách các cọc phụ thuộc vào thiết
kế Tuy nhiên, một trong những tồn tại của dạng móng cọc này là đối với các trụ cầu tại khu vực nước sâu, vẫn phải thi công hệ vòng vây cọc ván bao quanh để ngăn nước, phục vụ công tác thi công bệ và thân trụ Cọc ống thép có khả năng chịu tải lớn
và rút ngắn được thời gian thi công, được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng dân dụng như cầu đuờng, kết cấu cầu cảng cùng với các công trình xây dựng nền móng cho các cao ốc tòa nhà thông thường và các nhà máy nhiệt điện
- Hệ móng cọc ống thép dạng giếng (hay còn gọi là cọc ống ván thép) gồm rất nhiều
cọc ống thép được liên kết với nhau bằng khóa nối với tác dụng không những làm chịu lực như kết cấu chính của móng mà còn làm vòng vây cọc ván ngăn nước tạm thời trong giai đoạn thi công móng mố, trụ cầu Móng cọc ốngthép dạng giếng có thể dưới dạng hình tròn, chữ nhật và hình ô van Phạm vi áp dụng móng này cho các vùng nước sâu để giảm được thời gian thi công công trình.Cọc ống ván thép được sử dụng rộng rãi trong thi công các công trình cầu cảng (cầu cảng và đê chắn sóng), xây dựng đô thị (bờ tường vây và đê điều), cầu (nền móng bằng cọc ống ván thép), và các ứng dụng khác cùng với việc sử dụng để tăng tính chất kết cấu, tăng khả năng thi công ở những vùng nuớc sâu, những vùng có lớp địa chất yếu Cọc ống thép có mặt cắt ngang hình tròn, nếu được sử dụng cho hệ móng dạng giếng thì có thêm các bộ phận liên kết để đảm bảo các cọc được liên kết với nhau tạo thành hệ tường kín Có nhiều dạng liên kết khác nhau như kiểu P-P (liên kết trực tiếp giữa hai ống), kiểu P-T (liên kết giữa một ống và tai liên kết), kiểu L-T (liên kết gián tiếp giữa hai tai liên kết)
Ngoài các cọc ống thép thông thường, có các cọc ống thép đặc biệt :
Trang 7VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 6
- Cọc ống thép có khả năng giảm ma sát âm (cọc NF) : Cọc NF có cấu tạo đặc biệt để
giảm thiểu ma sát âm do nền đất tác dụng lên cọc Bề mặt cọc được phủ hai lớp : lớp trượt bên trong bằng nhựa đường đặc biệt nhằm làm giảm thiểu tác động của ma sát
âm, lớp bảo vệ bên ngoài bằng nhựa polyethylene để tăng cường khả năng khi thi công
- Cọc ống thép nhồi bê tông (cọc JFETB): Về bản chất đây là cọc bê tông đúc tại chỗ
có vỏ bọc ngoài bằng thép Đầu cọc chịu tác động và lực uốn, cắt, xoắn lớn nhất được bọc ống thép có gân xoắn liên tục bên trong nhằm tăng cường khả năng dính kết của thép với bê tông Cọc JFETB phù hợp với địa tầng bị hóa lỏng hoặc có nguy
cơ bị hóa lỏng, do đó rất phù hợp để sử dụng cho các công trình có độ kháng chấn thiết kế lớn
- Cọc ống thép - xi măng đất (cọc HYSC) : Thực chất đây là cọc xi măng đất đúc tại
chỗ có vỏ bọc ngoài bằng thép Trước tiên một cọc xi măng đất sẽ được thi công để cải tạo trực tiếp lớp đất yếu, trong khi xi măng đất còn ở dạng hồ, một ống thép với các hệ gân xoắn liên tục cả bên ngoài và bên trong sẽ được chèn vào trong cọc xi măng đất đó Kết quả tạo ra tổ hợp cọc bao gồm cọc xi măng đất và ống thép Khả năng kết dính của các gân thép với xi măng đất tạo ra khả năng chống đỡ tốt với đường kính hiệu quả tương đương với đường kính của cọc xi măng đất
- Cọc ống thép có cánh ở mũi (cọc Tsubasa): Cọc gồm một cọc ống thép và cánh ở
mũi cọc cấu tạo bởi hai đĩa thép hình bán nguyệt lắp chéo Hệ cánh được bố trí ở mũi cọc làm cho việc hạ cọc được dễ giàng hơn đông thời tăng cường khả năng kháng mũi Các cọc Tsubata thông dụng đường kính trong khoảng 318,5 mm đến 508 mm, hiện nay lên đến từ 600mm đến 1200mm
2.1.2 THI CÔNG CỌC ỐNG THÉP
Có hai nhóm phương pháp thi công cọc ống thép cơ bản:
Đóng cọc (driving) bao gồm phương pháp sử dụng búa trọng lực và phương pháp sử dụng búa rung
Trang 8VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 7
- Phương pháp sử dụng búa rung
+ Dựng cọc dưới
+ Kiểm tra tâm cọc, độ thẳng đứng của cọc
+ Rung xuyên vào
+ Xuyên vào tầng đất cứng
- Nhúng cọc (embedding) bao gồm phương pháp đào trong (KING), phương pháp xi
măng đất và phương pháp xoay Những phương pháp này được lựa chọn cân nhắc tới các điều kiện đất thi công, các điều kiện môi trường ngoại vi, năng lực chống chịu cần thiết
+ Đưa khoan xoắn có gắn mũi khoan KING vào trong cọc
+ Kết nối khoan xoắn với thiết bị dẫn động, dựng cọc dưới
+ Vừa khoan – thải đất vừa cho cọc chìm xuống độ sâu quy định
+ Chuyển sang khoan nước, khoan dẫn
+ Mở cánh phần đầu rồi vừa đổ vữa xi măng vào vừa quay trộn lẫn hỗn hợp
+ Sau khi ép mũi cọc vào phần bầu góc xong thì vừa cho nước vào vừa rút
khoan xoắn lên
2.1.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM
Móng cọc ống thép có những ưu điểm vượt trội so với cọc bê tông, cụ thể là:
chịu tải cao và khả năng chịu lực ngang lớn
Quá trình thi công đóng cọc dễ giàng và thời gian thi công rút ngắn, đóng cọc xiên dễ giàng hơn
Công đoạn lắp ghép cọc tại hiện trường dễ thực hiện hơn nhờ hàn hoặc các mối nối cơ,
từ đó cho phép sử dụng các hệ cọc dài hơn
Cường độ vật liệu cao, có thể chịu được lực đóng lớn của búa, cho phép cọc thâm nhập vào các lớp đấtm đá trung gian và lớp đất đá cứng dễ hơn
Dễ thi công gắn thanh gia cố và đinh tán vào phần trên của cọc, nhờ đó việc liên kết móng với kết cấu phía trên dễ dàng hơn
Trang 9độ dài lên tới 90m Các nghiên cứu cũng đã được hiện thực hóa những tiến bộ vượt trội
về các lĩnh vực như: xác định khả năng chịu tải của nền, sức kháng ma sát, phát triển các phương pháp thi công hiện đại có thể giảm tiếng ồn, hoàn thiện phương pháp thiết
kế theo nguyên lý phần tử hữu hạn, và các phương pháp chống ăn mòn
2.2 CÔNG NGHỆ MÓNG CỌC VÍT
2.2.1 KIỂU CỌC HỖN HỢP GỒM CỌC VÍT THÉP NẰM TRONG LÒNG CỌC ĐẤT-XI MĂNG
2.2.1.1 Cấu tạo
Loại Cọc vít này là dạng cọc lai (hybrid) được thi công bằng cách xoay ống thép có cánh chôn vào trong địa tầng Cọc vít theo công nghệ Nhật Bản (có tên gọi là ATT) là loại cọc ứng dụng một cách kết hợp giữa cọc xi măng đất được thi công bằng phương pháp “Teno-Column Method” có tính tin cậy cao và cọc vít theo công nghệ “cọc vít EAZET-II” Cọc xi măng đất và cọc ống thép có cánh kết hợp để tạo thành một khối thống nhất, nhờ đó phát huy được khả năng chịu lực lớn
Cọc vít có khả năng chịu tải tốt là nhờ có sự kết hợp giữa phương pháp thi công và vật liệu Sự kết hợp giữa việc gia cố nền đất bằng phương pháp xử lý hỗn hợp tầng sâu và
áp dụng phương pháp thi công bằng cách xoay để nhồi ống thép có cánh vào trong thân của cọc xi măng đất sẽ giúp cho tải trọng được truyền một cách có hiệu quả từ ống thép đến các tấm cánh xoắn và từ đó qua cọc và đất nền Phương pháp xử lý hỗn hợp tầng sâu sẽ cho phép thi công cọc xi măng đất mà không làm yếu nền đất Ngoài ra, khi xoay để chôn ống thép có cánh vào cọc xi măng đất sẽ thu được hiệu quả là cọc và nền đất xung quanh sẽ được ép chặt hơn, tạo thành một thể rắn chắc, do đó phát huy được khả năng chịu tải trọng thẳng đứng lớn
2.2.1.2 Quá trình thi công cọc ATT
Có thể chia làm hai giai đoạn như sau:
- Giai đoạn 1: thi công cọc xi măng đất Áp dụng phương pháp xử lý hỗn hợp tầng sâu
bằng máy chuyên dụng để không làm yếu thêm nền đất xung quanh và nền đất ở đầu
Trang 10VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 9
cọc Cần đảm bảo tính lưu động đồng thời để cọc không bị đông cứng cho đến khi cố kết
- Giai đoạn 2: chôn ống thép có cánh vào trong cọc đất xi măng ông thép có cánh
được thi công một cách dễ giàng, đồng thời đảm bảo được tính nhất thể của cọc Vì dùng loại ống thép được bịt kín đầu nên việc xoay ống thép có cánh để chôn nó vào trong thân cọc sẽ làm ép chặt hỗn hợp đất-xi măng, đồng thời hầu như không làm phát sinh lượng đất phải đào bỏ và vận chuyển
2.2.1.3 Ưu nhược điểm
- Cọc vít có ưu điểm nổi bật là có sức chịu tải trọng thẳng đứng và nằm ngang cùng
lớn do ống thép và cọc xi măng đất cùng làm việc chung dưới dạng kết cấu rắn cứng Ngoài ra, phương pháp thi công cọc vít không làm yếu nền đất xung quanh, ngoài ra khi thi công ống thép có cánh nền đất lại được ép chặt hơn nữa, do vậy ngay cả đối với nền đất yếu cọc vít cũng sẽ phát huy được khả năng chịu lực nhổ lớn
- Có thể thi công cọc vít ở nhiều địa hình khác nhau, ngay cả ở nơi chật hẹp, trong khu
dân cư, lựa chọn máy thi công tùy theo điều kiện địa hình và đường dẫn vào khu vực thi công Vì tiến hành thi công phần ống thép có cánh sau khi thi công xong cọc đất-ximăng nên có thể dễ giàng kiểm soát được chất lượng cọc và cao độ đầu cọc với độ chính xác cao
- Phương pháp thi công cọc ATT gây ra rất ít tiếng ồn và độ rung do vậy có thể tiến
hành thi công một cách rất yên tĩnh không gây ảnh hưởng đến người dân và môi trường xung quanh
- Với giá thành chi phí thấp, cọc vít đã chứng minh được hiệu quả ứng dụng để xử lý
nền cho các công trình thủy lợi đặt trên nền đất yếu, có móng cứng như các cống dưới đê đập, các công trình ngăn sông, móng tường kè bờ sông, v.v
2.2.1.4 Phạm vi ứng dụng
Cọc vít phát huy được ưu điểm chịu lực tốt đặc biệt trong điều kiện địa chất yếu Theo thống kê từ năm 2002 đã có hơn 3000 dự án tại Nhật Bản đã triển khai áp dụng cọc vít ATT Ngoài ra, cọc vít còn là loại cọc thân thiện với môi trường do lượng đất phải đào rất ít, độ ồn và rung động khi thi công rất nhỏ
2.2.2 LOẠI CỌC VÍT ĐƯỜNG KÍNH LỚN CÓ 1 CÁNH XOẮN Ở MŨI CỌC
Kết cấu móng mố, trụ cầu sử dụng cọc vít ống thép đường kính lớn 8001500mm cho phép thi công nhanh, hạn chế tối đa ảnh hưởng tới môi trường, đảm bảo chỉ triển khai
Trang 11VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 10
trong phạm vi mặt bằng hiện có và cho phép xén bớt vỉa hè cho các làn xe rẽ phải Vì thế, dạng cọc này có khả năng ứng dụng cao cho các công trình cầu vượt xây dựng nhanh trong đô thị
Cọc vít ngày càng được áp dụng phổ biến đặc biệt là trong đất cát và đất dính với nền chịu lực là cuội sỏi hoặc cát Các công trình chịu tải trọng lớn sử dụng cọc vít đường kính lớn đem đến hiệu quả đáng kể về mặt chịu lực do lực đẩy được chuyển đến lớp
cả về nén và kéo
Cọc vít đường kính lớn (Hình 9.9) là cọc vít có đường kính cọc từ 400 mm đến 1600
mm và đường kính lưỡi bên ngoài là 600 mm đến 2400mm Cánh xoắn được bố trí ở phạm vi mũi cọc
Cọc vít đường kính lớn được sử dụng phổ biến ở Nhật Bản từ những năm 1900 và được
sử dụng phổ biến từ đó đến nay Cọc vít đường kính lớn xuyên vào nền đất bằng phương pháp xoay cọc ống thép có gắn cánh xoắn ở mũi cọc Cọc vít không chỉ có đặc điểm ít gây tiếng ồn và rụng động mà còn không tạo ra đất thải thi công, do đó đây được coi là loại cọc thân thiện với môi trường
Trang 12- Cốt sợi thủy tinh (GFRP);
- Cốt sợi aramid (AFRP);
- Cốt sợi carbon (CFRP)
Trong đó, vật liệu polymer cốt sợi carbon được sử dụng nhiều hơn do có cường độ cao
và mô đun đàn hồi lớn vật liệu polymer cốt sợi thép
3.1 CÔNG NGHỆ THI CÔNG
Công nghệ thi công tấm dán FRP hiện tại được áp dụng tại bao gồm hai nhóm chính: Dán khô và dán ướt Với cả hai công nghệ này, quá trình thi công đều phải đảm bảo mặt bê tông khô ráo, không bị ẩm Ngoài ra, thời gian sử dụng của các loại keo epoxy 2 thành phần đều có thời gian công tác phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ môi trường tăng lên, thời gian công tác của các loại keo giảm Nhà sản xuất keo cũng khuyến cáo không tiến hành trộn keo khi nhiệt độ môi trường nóng hơn 35ºC Như vậy có thể thấy khả năng công tác của các loại keo này không hoàn toàn phù hợp với điều kiện môi trường ẩm và nóng Do vậy, vấn đề cần đặt ra là cần nghiên cứu điều chỉnh tính chất vật liệu hoặc tỉ lệ các thành phần để cải thiện khả năng công tác của keo Trong trường hợp chưa có những nghiên cứu về vật liệu, cần có phân tích, nghiên cứu về độ tin cậy của chất lượng kết cấu sau khi tăng cường để xác định hệ số sức kháng của kết cấu
3.2 QUY TRÌNH THỰC HIỆN
- Kiểm tra tình trạng cầu cũ, tính toán khả năng chịu lực hiện hữu trước sửa chữa
- Tính toán thiết kế phương án sửa chữa, có thể dán vải sợi Polyme hoặc dán băng sợi
Polyme, ưu tiên phương án dán băng để dễ dàng kiểm tra theo dõi cầu lâu dài sau khi sửa chữa
- Làm sạch bề mặt bê tông cũ, tẩy bỏ những phần bê tông đã bị suy thoái nặng
- Quết keo Epoxy lên vải hoặc băng sợi Polyme
- Dán tấm vải hoặc băng sợi Polyme lên bề mặt bê tông dầm tại các vị trí theo thiết kế
Trang 13VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 12
- Công tác hoàn thiện cuối cùng
3.3 VỀ PHẠM VI, KHẢ NĂNG TĂNG CƯỜNG
Các nghiên cứu đều cho thấy sự tăng lên của mô – men chống uốn, sức kháng cắt của dầm chủ khi được tăng cường bằng FRP Tuy nhiên, nghiên cứu cũng cho thấy không nên tăng cường trong những trường hợp:
- Cốt thép trong kết cấu bị gỉ;
- Dầm bị nứt với độ mở rộng lớn hơn 0.3mm
Trường hợp thứ nhất, khi cốt thép bên trong kết cấu bị gỉ sẽ bị trương nở về thể tích làm xuất hiện nứt vỡ bê tông ở bên trong tấm dán, làm mất dính bám của tấm sợi carbon với bề mặt bê tông
Ở trường hợp thứ hai, sự co dãn của vết nứt lớn dưới tác dụng của hoạt tải có thể làm đứt cục bộ cốt sợi
Sổ tay ACI 440 – 08 khuyến cáo chỉ sử dụng công nghệ này để tăng cường cho những kết cấu mà khả năng chịu lực trước khi tăng cường đã đáp ứng được 1.1 lần hiệu ứng
do tĩnh tải và 75% hiệu ứng gây ra do hoạt tải mới
Như vậy, với một số các cầu yếu hiện đang cấm ,biển tải trọng từ 13 tấn đến 18 tấn, việc tăng cường kết cấu nhịp lên chịu hoạt tải 30 tấn hoặc tương đương bằng FRP cần phải xem xét thận trọng
3.4 ƯU NHƯỢC ĐIỂM:
3.4.1 ƯU ĐIỂM
- Đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật của công tác sửa
- chữa gia cường kết cấu bản; hầu như không tăng thêm tĩnh tải cho cầu; thi công đơn
giản, nhanh gọn; không phải ngừng lưu thông xe trên cầu trong suốt quá trình thi công sửa chữa
3.4.2 NHƯỢC ĐIỂM
- Bị hạn chế trong một số điều kiện cụ thể như: tính chịu nhiệt thấp; hiệu quả gia
cường khả năng chống cắt, chịu nén khi uốn cho bản không cao
HÌNH MINH HOẠ
Trang 14VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 13
Trang 15VÕ PHÚ TOÀN KTXDCTGT K27.2 14
Trang 16• Cầu dàn biên cứng không thanh đứng
4.1 CẦU DẦM THÉP – BÊ TÔNG LIÊN HỢP CẢI TIẾN
Hiện nay, các dầm thép - bê tông liên hợp được đề xuất cải tiến theo cách sử dụng ít dầm chủ, các hệ giằng ngang của dầm thép - bê tông liên hợp truyền thống được thay thế bằng các dầm ngang đơn giản
Việc cải tiến này cho phép dễ giàng kiểm soát trạng thái làm việc của các bộ phận kết cấu dưới tác dụng của tải trọng, công tác chế tạo đơn giản, việc thi công được nhanh chóng, việc soát các mối nối hiện trường dễ giàng hơn, hạ giá thành công trình
Các cầu dầm chữ I thép - bê tông liên hợp, có hai hoặc ba dầm, chữ I bằng thể hiện tại hình trên, có ưu điểm là rất cạnh tranh về giá nếu chiều dài nhịp từ 40 - 60m (trong một
số trường hợp lên tới 70m), do đó ngày càng nhiều cầu được xây dựng theo kiểu này Cầu loại này có hình dáng kết cấu và hệ thống gia cường ngang rất đơn giản
Trong giai đoạn thiết kế, thậm chí các thông số tiêu chuẩn thiết kế cầu (ví dụ tiêu chuẩn của Nhật JHBS), quy định rằng tỉ lệ thân dầm phải nhỏ hơn 1.50, nhưng những cầu này
đã sử dụng giá trị tối đa là 3.0 Hơn nữa, người thiết kế đã chấp nhận giảm chiều dày của sườn dầm so với giá trị được quy định tại tiêu chuẩn nói trên Các cầu này rất hiệu quả cho việc tăng tính cạnh tranh, nói cách khác là có hiệu quả kinh tế hơn
Loại cầu này có các đặc điểm là sử dụng số lượng tối thiểu các bộ phận kết cấu chính như: bản mặt cầu BTCT, dầm thép I đỡ bản BTCT, và các dầm ngang tiết diện chữ H
để nối các dầm thép I, trong đó các dầm ngang là không thể thiếu để bảo đảm an toàn khi thi công Hình dáng kết cấu giản đơn có một số điểm được tập trung gia cường chịu lực, nơi mà dễ phát sinh vết nứt do mỏi, việc gia cường này sẽ giúp giảm bớt việc xảy
Trang 17Hình dưới cho thấy các dầm hộp chiều rộng hẹp và mở phía trên, loại dầm này đã được
sử dụng cho các cầu có nhịp từ 50 - 80m Khi mà nhịp cầu có chiều dài lên tới 70m, cầu dầm hộp BTCT DƯL đặc biệt là với loại dầm hộp với thân dầm bằng thép có gờ đã được đánh giá có tính kinh tế, một số cầu với những loại dầm này đã được xây dựng Loại cầu này đã được ứng dụng tại các khu vực đô thị vì những lý do thẩm mỹ và các cầu có đường cong
Ngoài dầm chủ và dầm ngang, các bộ phận chịu lực cục bộ khác (sườn tăng cường tại khu vực gối ) cũng có cấu tạo đơn giản và được liên kết sẵn với dầm chủ bằng hàn
4.2 CẦU DẦM VFT – WIB
Một sự phát triển hơn nữa dựa trên công nghệ xây dựng VFT là công nghệ VFT - WIB Cải tiến chính của công nghệ VFT-WIB được tạo ra bằng cách truyền lực cắt theo chiều dọc giữa dầm thép và bê tông bằng cách sử dụng chốt (neo) liên hợp thay vì sử dụng neo đầu đinh hàn ở biên trên của dầm thép Với mục đích đó dầm thép hình cán được cắt thành hai nửa dọc theo bụng dầm và khi cắt tạo ra một hình dạng hình học cụ thể nào đó tạo thành các chốt liên hợp Với việc sử dụng một nửa dầm thép hình kết hợp chốt liên hợp sẽ đạt hiệu quả kinh tế hơn so với kết cấu sử dụng toàn bộ dầm thép hình Sử dụng chốt liên hợp và một nửa dầm thép, giảm một nửa thép khu chức năng ngoài ra như là yếu tố cốt thép gia cường bên ngoài Như vậy sẽ tiết kiệm vật liệu làm bản cánh trên, một phần sườn dầm và các neo đầu đinh ở biên trên và không phải thực hiện công tác hàn neo đầu đinh vào biên trên dầm thép