Bản thảo ngày 5 6 2015 TCVN Tiêu chuẩn đánh giá cầu Nguyễn viết Trung TCVN T I Ê U C H U Ẩ N Q U Ố C G I A TCVN 12882 2020 Xuất bản lần 1 ĐÁNH GIÁ TẢI TRỌNG KHAI THÁC CẦU ĐƯỜNG BỘ Evaluation of Highwa[.]
Yêu cầu cơ bản
Tải trọng khai thác của cầu được xác định dựa trên hồ sơ thiết kế và tình trạng kỹ thuật thực tế của cầu Thông tin này được công bố bởi cơ quan có thẩm quyền hoặc được thể hiện qua biển báo hạn chế tổng trọng lượng xe qua cầu theo quy định về báo hiệu đường bộ.
Các yêu cầu chung về lắp đặt biển báo hiệu trước cầu tuân thủ theo QCVN 41:2019/BGTVT
Kết cấu nhịp cầu bao gồm nhiều bộ phận, mỗi bộ phận được đánh giá bằng một hệ số đánh giá Hệ số đánh giá của kết cấu nhịp là giá trị nhỏ nhất trong các hệ số đánh giá của các bộ phận cấu thành Hệ số đánh giá của từng bộ phận cầu được tính bằng tỷ số giữa khả năng chịu tải của nó và tác động của tải trọng, theo công thức đánh giá chung.
RF – Hệ số đánh giá của bộ phận đánh giá;
C – Khả năng chịu lực của bộ phận đánh giá;
LL – Hiệu ứng của hoạt tải trên bộ phận đánh giá;
DL – Hiệu ứng của tải trọng thường xuyên trên bộ phận đánh giá;
HL = C - DL – Khả năng chịu hoạt tải của bộ phận đánh giá
- Khi RF 1: Khả năng chịu hoạt tải lớn hơn hay bằng hiệu ứng của hoạt tải, bộ phận đánh giá khai thác được với hoạt tải xét đến
- Khi RF < 1: Khả năng chịu hoạt tải nhỏ hơn hiệu ứng của hoạt tải, bộ phận đánh giá không khai thác được với hoạt tải xét đến
Khi chưa có đủ dữ liệu để đánh giá tải trọng khai thác của cầu theo công thức (1), cần thực hiện khảo sát theo quy định từ Điều 5 đến Điều 11 của Tiêu chuẩn này, tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Yêu cầu kiểm tra, thử nghiệm cầu
Công tác kiểm tra các cầu đang khai thác cần được thực hiện định kỳ và theo kế hoạch đã quy định trong các văn bản hướng dẫn hoặc quy trình bảo trì hiện hành Kiểm tra có thể được tiến hành độc lập mà không cần thử nghiệm tải.
Công tác thử nghiệm cầu đang khai thác là cần thiết khi không thể giải quyết các vấn đề liên quan đến khai thác chỉ bằng tính toán dựa trên số liệu kiểm tra thu thập được.
Một số trường hợp khác có thể yêu cầu thử nghiệm cầu là:
- Sau khi đại tu hay cải tạo (gia cường) cầu;
- Khi có hư hỏng, sai lệch ở từng phần hay các chi tiết của cầu;
- Khi cần khẳng định chính xác tải trọng đã tính toán;
- Khi cần đánh giá hiệu quả các biện pháp đã thực hiện để bảo đảm an toàn cho các tải trọng đặc biệt đi qua;
- Các trường hợp có căn cứ khác
Việc cần thiết phải tiến hành thử nghiệm cầu là do cơ quan quản lý cầu đề xuất và được cấp có thẩm quyền quyết định
Đề cương kiểm định cần được thực hiện bởi các đơn vị chuyên ngành có tư cách pháp nhân đầy đủ và phải được phê duyệt bởi cơ quan quản lý có thẩm quyền.
Trong đề cương, cần nêu rõ mục đích, nội dung và khối lượng công tác kiểm định Đồng thời, cần chú trọng đến vấn đề an toàn lao động và xác định kiểu loại cũng như thành phần của các hồ sơ kỹ thuật trong bản báo cáo.
Các đơn vị thực hiện công tác kiểm định cần phải có tư cách pháp nhân đầy đủ và được cấp giấy phép hành nghề bởi các cơ quan nhà nước có thẩm quyền để tiến hành công việc này.
Các công việc chuẩn bị cho việc kiểm tra và thử nghiệm, bao gồm lắp dựng giàn giáo tạm thời, tạo chỗ quan sát, và tính toán chi phí vật liệu cùng nhân công, cần được ghi rõ trong kế hoạch chi tiết Kế hoạch này phải phù hợp với đề cương đã được phê duyệt cho từng trường hợp cụ thể, bao gồm cả tải trọng thử và điều tiết giao thông trên và dưới cầu trong quá trình thử nghiệm.
Công việc kiểm tra và thử nghiệm cầu cần được thực hiện trong điều kiện thời tiết thuận lợi để đảm bảo quan sát rõ ràng mọi chi tiết của công trình Điều này giúp các thiết bị đo hoạt động hiệu quả, các tải trọng thử nghiệm di chuyển an toàn, đồng thời đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động cho người thực hiện công việc.
4.2.7 Khi thử nghiệm cầu cần chấp hành đầy đủ các quy định hiện hành về an toàn lao động nói chung và quy định của TCVN 8774: 2012.
Yêu cầu về tính toán đánh giá tải trọng cầu và đặt biển tải trọng cầu
Việc quy định tải trọng xe qua cầu là cần thiết để đảm bảo an toàn và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng cầu, phục vụ cho sự phát triển kinh tế xã hội Điều này được thực hiện thông qua việc đặt biển tải trọng tại vị trí cầu hoặc cấp giấy phép cho xe đặc biệt Các quy định về tải trọng cần dựa trên các cơ sở kỹ thuật vững chắc, khoa học và đáng tin cậy.
Lắp đặt biển tải trọng cầu nhằm ngăn chặn nguy cơ tai nạn và hư hỏng cầu do tải trọng không phù hợp của phương tiện qua cầu.
4.3.2 Các yêu cầu lắp đặt biển tải trọng cầu
Cần lắp đặt biển tải trọng trên cầu khi hệ số đánh giá RF nhỏ hơn 1 hoặc khi RF lớn hơn hoặc bằng 1 nhưng tải trọng ghi trên biển thấp hơn tải trọng đánh giá.
4.3.3 Các xe tải lưu thông trên cầu đường bộ thực hiện theo các quy định nêu trong Bảng 1
Bảng 1 - Chế độ lưu thông trên cầu
Biển báo tải trọng Quy định
Không đặt Biển tải trọng
Các phương tiện giao thông đường bộ được phép lưu thông qua cầu theo biển báo hiệu đường bộ Đặt Biển tải trọng
Các phương tiện giao thông đường bộ được phép lưu thông qua cầu theo biển báo hiệu đường bộ, phù hợp với chỉ dẫn của biển tải trọng được đặt trước cầu.
Kiểm soát tải trọng Đặt Biển tải trọng
Các phương tiện giao thông đường bộ được phép lưu thông qua cầu theo biển báo hiệu đường bộ và chỉ dẫn trên Biển tải trọng đặt trước cầu Đồng thời, cần tuân thủ các biển phụ về vận tốc, khoảng cách giữa các xe nối đuôi nhau, và số chiều xe được phép qua cầu.
Khi phát hiện yếu tố nguy cơ ảnh hưởng đến an toàn của xe và cầu, cơ quan quản lý cầu cần nhanh chóng xem xét và áp dụng biện pháp hạn chế hoặc cấm lưu thông qua cầu.
4.3.4 Khi lắp đặt biển tải trọng cầu cần sử dụng một biển báo giới hạn tải trọng hoặc một biển báo ghép mô tả 3 loại xe
Cơ quan quản lý cầu thực hiện quy định lắp đặt biển tải trọng cầu dựa trên các quy định chung và kinh nghiệm của người quản lý cầu.
4.3.5 Các loại xe và tải trọng xe được quy định sử dụng để đánh giá, kiểm tra mức chịu tải của kết cấu cầu bao gồm:
- Nhóm xe thứ 1 cần xét là tải trọng thiết kế HL93;
- Nhóm xe thứ 2 cần xét là đại diện cho tải trọng hợp pháp thực tế, gồm :
+ Xe [3] đại diện cho các xe thân liền
+ Xe [3S2] đại diện cho các xe sơ mi rơ mooc
+ Xe [3-3] đại cho các xe đầu kéo kéo theo rơ mooc
Tải trọng cụ thể và kích thước của các loại xe này được trình bày trong Điều 12 của Tiêu chuẩn này
- Nhóm xe thứ 3 cần xét là các xe quá tải
Tải trọng ghi trên biển được xác định dựa vào kết quả đánh giá tải trọng khai thác của công trình cầu, theo trình tự đánh giá được minh họa trong Hình 6.
Khi cấm cầu hoặc lắp đặt biển tải trọng cầu, cơ quan quản lý cần xem xét đặc điểm giao thông, khả năng xuất hiện xe quá tải và hiệu quả của việc lắp đặt biển tải trọng.
Yêu cầu về tính toán phục vụ việc xét cấp phép cho xe quá tải qua cầu
Tải trọng quá tải lưu thông trên các tuyến đường quốc gia và địa phương cần phải được cấp giấy phép hoặc chấp thuận từ cơ quan nhà nước hoặc địa phương quản lý tuyến đường đó.
Cơ quan quản lý đường bộ đánh giá tải trọng quá tải để cấp phép cho phương tiện qua cầu, bao gồm việc xem xét khả năng chịu tải an toàn của cầu đối với lưu lượng giao thông.
4.4.2 Phương pháp đánh giá để cấp phép cho xe quá tải như sau :
Dựa trên kết quả kiểm tra, kiểm định và thử tải cầu, cần đánh giá chính xác khả năng chịu tải của cầu để thiết lập chế độ lưu thông phù hợp Quy trình thực hiện bao gồm hai bước chính.
Bước 1: So sánh hiệu ứng của tải trọng khai thác với hiệu ứng của xe xin cấp phép Nếu hiệu ứng của xe xin cấp phép nhỏ hơn hoặc bằng hiệu ứng của tải trọng khai thác, thì có thể cấp phép Nếu không, chuyển sang bước 2.
Bước 2: Tính toán đánh giá tải trọng cấp phép là cần thiết để khai thác dự trữ an toàn của cầu, thông qua việc xác định hệ số RF cho tải trọng xin cấp phép.
5 Nguyên tắc xác định khả năng chịu tải của công trình cầu
Khái niệm cơ bản về khả năng chịu tải
Khả năng chịu tải của cầu là đặc trưng quan trọng, được xác định bằng tải trọng tối đa mà cầu có thể chịu đựng, thông qua các phép tính theo các trạng thái giới hạn.
Khả năng chịu tải trọng của cầu được xác định dựa trên hồ sơ thiết kế và tình trạng thực tế của cầu, được công bố bởi cơ quan có thẩm quyền hoặc thể hiện qua biển tải trọng.
Nguyên tắc chung về qui định tải trọng xe qua cầu dựa vào xem xét các yếu tố liên quan đến :
- Kiểu loại xe: xe thân liền, xe kéo sơmi rơmoóc, xe kéo theo rơ moóc;
- Số lượng trục, tải trọng trục, khoảng cách các trục;
- Năng lực chịu tải của cầu
Theo nguyên tắc, xe có chiều dài lớn, nhiều trục bánh và tải trọng trên trục không vượt quá quy định sẽ được phép lưu thông với tổng tải trọng lớn hơn so với xe ngắn, ít trục, miễn là không gây hư hỏng hay giảm tuổi thọ của các công trình cầu.
Khả năng thông hành của các loại xe khác với tải trọng thiết kế HL93 và các xe hợp pháp cần được xác định thông qua tính toán đánh giá Trong một số trường hợp, việc kiểm định có thể cần thiết để đảm bảo độ chính xác cao hơn trong đánh giá này.
5.1.4 Khả năng chịu tải của công trình được xác định bằng khả năng chịu tải của các bộ phận yếu nhất
Tính toán khả năng chịu tải của cầu cần xem xét kích thước hình học thực tế của các bộ phận và ảnh hưởng của hư hỏng đến phân bố lực từ tĩnh tải và hoạt tải Đồng thời, cần đánh giá cường độ và biến dạng của các vật liệu như bê tông, cốt thép, thép và gỗ trong khoảng thời gian tính toán.
5.1.5 Trong mọi trường hợp để đánh giá cầu cần phải:
- Thu thập hồ sơ thiết kế;
- Thu thập hồ sơ hoàn công;
- Thu thập các hồ sơ quản lý, hồ sơ kiểm tra, kiểm định, hồ sơ sửa chữa, tăng cường (nếu có);
Khảo sát nhằm xác định các hư hỏng hiện có giúp xác định các đặc trưng hình học như diện tích thực và mô men quán tính thực.
Thu thập và thực hiện các thí nghiệm phá hủy hoặc không phá hủy nhằm xác định các đặc trưng cơ học của vật liệu, bao gồm giới hạn chảy, giới hạn bền và mô đun đàn hồi.
- Trên cơ sở số liệu đã thu thập, xác định chính xác sơ đồ tính và lựa chọn phương pháp tính phù hợp
Việc xác định loại bê tông và thép, cũng như trạng thái của vật liệu, cần dựa vào tài liệu kỹ thuật hoặc kết quả nghiên cứu thực tế Đồng thời, cần kiểm tra tình trạng và mức độ cacbonat hóa của bê tông, cũng như hàm lượng ion Clo, để dự đoán khả năng phát triển của ăn mòn cốt thép mà không cần phương pháp phá hủy Điều này cũng giúp đánh giá chất lượng bê tông và cốt thép khi xác định khả năng chịu tải của kết cấu bê tông cốt thép trong tương lai gần.
Các đặc trưng về cường độ, độ dẻo và tính chịu hàn của thép được đánh giá dựa trên bản vẽ thi công và số liệu chứng nhận sản phẩm hoặc kết quả thí nghiệm mẫu Kết quả kiểm tra cần xác định cấp thép thực tế, tính chất của thép và các yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn tương ứng Việc sử dụng giấy chứng nhận hiện có của sản phẩm thép là cần thiết.
Các nghiên cứu thí nghiệm và thử nghiệm mẫu vật liệu từ các cấu kiện của kết cấu sẽ được thực hiện khi không có giấy chứng nhận hoặc thông tin không đầy đủ, cũng như khi phát hiện hư hại có thể ảnh hưởng đến chất lượng thép.
Trong trường hợp cần thiết, cần tiến hành nghiên cứu để tìm kiếm nguồn dự phòng cho kết cấu chịu lực thực tế Việc nghiên cứu thí nghiệm thép bao gồm phân tích hóa học, thử nghiệm kéo, uốn, va đập, phát hiện sự phân bố của Sunphua trong kim loại và nghiên cứu cấu trúc kim tương.
Việc phát hiện hư hỏng trong kết cấu cầu là rất quan trọng để đảm bảo khả năng chịu tải Cần khảo sát tất cả các bộ phận chịu tải như bản mặt cầu, nhịp dầm và các liên kết giữa chúng, cũng như các bộ phận của trụ và móng Đối với cầu thép liên hợp bê tông, việc kiểm tra tình trạng bản mặt cầu và liên kết giữa bản BTCT với dầm thép chủ là cần thiết, vì sự mất liên kết sẽ làm giảm khả năng chịu tải Trong kết cấu bê tông cốt thép, trạng thái của cốt thép, bê tông và các mối nối giữa các cấu kiện cần được đánh giá, đặc biệt là các cấu kiện dự ứng lực, vì sự ăn mòn và mất mát dự ứng lực có thể nghiêm trọng ảnh hưởng đến khả năng chịu tải Cuối cùng, trong kết cấu thép, cần chú ý đến sự ăn mòn của thép và chất lượng của đinh tán, bu lông và mối hàn.
5.1.10 Các công tác khảo sát công trình tiến hành theo quy định.
Các nguyên tắc cơ bản xác định khả năng chịu tải trọng của cầu
Để xác định khả năng chịu tải của cầu, cần dựa vào sơ đồ tính, trong đó xem xét các hư hỏng và những thay đổi so với trạng thái ban đầu.
- Hiệu ứng của tĩnh tải;
- Hiệu ứng của hoạt tải bao gồm cả tải trọng người nếu có;
- Khả năng chịu tải của các bộ phận cầu
5.2.2 Bài toán xác định khả năng chịu tải có thể giải quyết theo phương pháp lý thuyết hoặc phương pháp lý thuyết kết hợp thực nghiệm
Phương pháp lý thuyết là lựa chọn phù hợp khi có đủ thông tin cơ bản để tính toán độ cứng thực tế của kết cấu, bao gồm cả các bộ phận bị hư hỏng Việc lựa chọn sơ đồ tính toán chính xác là cần thiết, đặc biệt khi có hư hỏng tại các liên kết trong hệ thống không gian nhịp cầu.
Trong phương pháp lý thuyết giá trị, các nội lực do tải trọng thẳng đứng di động được xác định dựa trên kết quả xếp tải lên mặt đường, ảnh hưởng đến nội lực trong các cấu kiện, cả khi có và không có hư hỏng Việc sử dụng phần mềm phân tích kết cấu đáng tin cậy và phổ biến là cần thiết để xác định tung độ mặt đường ảnh hưởng đến nội lực trong dầm.
Phương pháp lý thuyết kết hợp thực nghiệm là lựa chọn tối ưu khi ảnh hưởng của các hư hỏng trong kết cấu không thể xác định bằng lý thuyết, hoặc khi có những hư hỏng ẩn dấu chưa được phát hiện.
Mức độ cần thiết của việc tiến hành thử nghiệm cầu phụ thuộc vào độ tin cậy của số liệu dùng để đánh giá Việc khảo sát nhằm xác định các hư hỏng, bao gồm cả những hư hỏng ẩn dấu, là rất quan trọng để đánh giá khả năng chịu lực của cầu.
Việc thử nghiệm cầu được tiến hành theo các tiêu chuẩn hiện hành
Khả năng chịu tải của công trình cầu được xác định dựa trên khả năng chịu tải nhỏ nhất, được tính toán từ các cấu kiện yếu nhất Điều này liên quan đến các nội lực sinh ra trong các mặt cắt tính toán cơ bản của cấu kiện, cũng như các mặt cắt đã bị hư hỏng, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải tổng thể của công trình.
Cần xác định rõ các hư hỏng cơ bản và ảnh hưởng của chúng đến sơ đồ tính toán, đặc trưng hình học của cấu kiện, tính chất độ bền và biến dạng của vật liệu, cũng như khả năng chịu tải và phân bố nội lực giữa các cấu kiện Điều này rất quan trọng trong việc xác định khả năng chịu tải của các loại nhịp cầu như bê tông cốt thép, kim loại, thép liên hợp bê tông, gỗ và các trụ tương ứng.
Khi xác định khả năng chịu tải của các nhịp cầu, cần xem xét các tổ hợp tải trọng và hệ số xung kích 1+IM, theo yêu cầu của TCVN 11823:2017.
Trong trường hợp lớp bề mặt của phần xe chạy bị hư hỏng hoặc xuất hiện những chỗ mấp mô trên mặt cầu, cũng như các gờ gần khe co giãn và chỗ nối với đường đầu cầu, giá trị của các hệ số xung kích sẽ cao hơn mức bình thường Điều này cần được xác định thông qua kết quả thử nghiệm cầu với tải trọng xe di động.
Trong đó nhất thiết phải kiểm tra thêm khả năng chịu tải với hệ số xung kích theo quy định của TCVN 11823:2017
Khi lớp bề mặt của cầu bê tông cốt thép bị hư hại dọc theo chiều dài xe chạy do ổ gà, chỗ trồi và chỗ gẫy, hệ số xung kích sẽ được tạm thời xác định cho đến khi các hư hỏng được khắc phục Việc này cần tuân theo phương pháp luận xác định chất lượng khai thác giao thông của các công trình cầu.
Nội lực do tĩnh tải tác động lên kết cấu nhịp và mố trụ được xác định theo quy tắc chung của cơ học kết cấu, với việc xem xét các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất cho từng trường hợp cụ thể.
6 Đánh giá các tham số của công trình cầu và tình trạng của vật liệu
Các chỉ dẫn chung
Nhiệm vụ chính của việc kiểm tra cầu đang khai thác là đánh giá hiện trạng các bộ phận của công trình và khả năng đáp ứng với tải trọng khai thác Kiểm tra này cũng nhằm giải quyết các vấn đề đặc biệt, như đề xuất phương án sửa chữa, cải tạo (gia cường) công trình, xác định chính xác năng lực chịu tải, và phục vụ cho các mục đích khác.
Khi kiểm tra cầu để đánh giá tải trọng khai thác, các công việc chủ yếu bao gồm: nghiên cứu hồ sơ kỹ thuật, thực hiện thị sát công trình và đo đạc kiểm tra để lập bản vẽ hiện trạng cầu.
6.1.3 Tuỳ thuộc vào hiện trạng của cầu và các nhiệm vụ đặt ra khi kiểm tra, có thể có thêm các loại công việc sau:
- Kiểm tra chất lượng vật liệu bằng các phương pháp không phá huỷ (ví dụ, bằng siêu âm, kiểm tra độ cứng, dùng phương pháp phát xạ âm v.v );
Để đảm bảo chất lượng vật liệu, cần lấy mẫu để tiến hành thí nghiệm trong phòng khi phát hiện sự không phù hợp của vật liệu so với các yêu cầu đã đặt ra.
- Nghiên cứu thực trạng dòng chảy;
- Tổ chức quan trắc lâu dài bằng máy móc;
- Kiểm tra lớp phủ mặt cầu;
- Những công việc khác có thể mời những đơn vị chuyên ngành tham gia
Khi kiểm tra chất lượng vật liệu bằng phương pháp không phá huỷ và lấy mẫu cho thí nghiệm, cần tuân thủ các yêu cầu và tiêu chuẩn hiện hành liên quan.
Việc lấy mẫu vật liệu chỉ nên thực hiện ở những vị trí không quan trọng của công trình Các khu vực đã bị lấy mẫu trong kết cấu cần được bít lại, vá lại và gia cường khi cần thiết.
Khi kiểm tra cầu, cần áp dụng hệ thống ký hiệu và tính toán đã được công nhận trong các tài liệu kỹ thuật cho các bộ phận của công trình Hệ thống này phải được sử dụng không chỉ cho các tài liệu ngoài hiện trường mà còn trong báo cáo kiểm tra.
Khi kiểm tra cầu, cần ghi chép rõ ràng và đánh giá chính xác các sai sót phát hiện tại công trình, bao gồm những thiếu sót trong thi công, các khuyết tật và những hư hỏng.
Xem xét, nghiên cứu hồ sơ kỹ thuật
Khi thực hiện kiểm tra và thử nghiệm, cần xác định rõ các tài liệu cần thu thập từ các đơn vị quản lý khai thác và cơ quan lưu trữ hồ sơ, dựa trên những nhiệm vụ đã được đề ra trong đề cương đã được phê duyệt.
Việc xem xét hồ sơ kỹ thuật của cầu đang khai thác cần bao gồm nghiên cứu các tư liệu và số liệu từ các lần kiểm tra và thử nghiệm trước đây Điều này giúp làm rõ mức độ thực hiện các chỉ dẫn sửa chữa đã được đề ra trước đó.
Cần nghiên cứu tài liệu liên quan đến bảo dưỡng thường xuyên, bao gồm việc phát hiện hư hỏng, sửa chữa và theo dõi lâu dài.
Thị sát công trình, đo đạc kiểm tra và lập các bản vẽ
6.3.1 Khi thị sát công trình phải phát hiện được những hư hỏng ở các bộ phận và các cấu kiện của cầu
Các vết nứt, chỗ vỡ, cong vênh, và các điểm tiếp giáp giữa các bộ phận cần được kiểm tra kỹ lưỡng Đặc biệt chú ý đến những khu vực bị gỉ sét, sạt lở của ta-luy mố, kè hướng dòng, và các hư hỏng trong hệ thống thoát nước, lớp chống thấm, khe co giãn, và lớp phủ trên mặt cầu Ngoài ra, cần lưu ý đến sự tích tụ bụi, rác, và nước, vì chúng có thể dẫn đến các hiện tượng bất lợi như sắt gỉ và gỗ mục.
Các hư hỏng phát hiện cần được mô tả chi tiết trong tài liệu kiểm tra, bao gồm vị trí, kích thước của các khuyết tật và hư hỏng, thời gian xuất hiện cũng như các nguyên nhân có thể gây ra chúng.
Những hư hỏng và khuyết tật nguy hiểm nhất, cũng như những hư hỏng và khuyết tật đặc trưng, cần được mô tả thông qua việc phác hoạ hoặc chụp ảnh để đảm bảo tính chính xác và rõ ràng.
Công tác đo đạc và kiểm tra kích thước tổng thể của công trình, cũng như các mặt cắt ngang, điểm tiếp giáp và mối liên kết, là cần thiết để đánh giá sự phù hợp giữa các đặc trưng hình học thực tế và các thông số ghi trong hồ sơ kỹ thuật Việc này cần được thực hiện trong quá trình thiết kế, hoàn công và khai thác, đồng thời phải xem xét các sai số cho phép.
Việc đo đạc và kiểm tra khối lượng công việc sẽ được đề xuất bởi người lãnh đạo công tác kiểm tra và thử nghiệm cầu, sau khi đã nghiên cứu kỹ hồ sơ kỹ thuật và thực hiện thị sát công trình.
Công tác đo vẽ bằng dụng cụ trắc đạc cần được thực hiện tại các điểm cố định vững chắc hoặc theo những mốc lâu bền để đảm bảo theo dõi lâu dài Ngoài ra, việc đo vẽ nên được tiến hành trong điều kiện thời tiết thuận lợi, tốt nhất là vào thời gian ít nắng gió.
Trong tài liệu đo vẽ trắc đạc, cần ghi rõ thời gian thực hiện, điều kiện thời tiết, loại và độ chính xác của dụng cụ trắc đạc đã sử dụng, cùng với các mốc chuẩn đã áp dụng.
6.3.5 Khi kiểm tra cầu, việc lập các bản vẽ được tiến hành nhằm các mục đích sau:
- Đánh giá điều kiện giao thông trên cầu (hay dưới cầu) và xác định các điều kiện đó có phù hợp với các yêu cầu đặt ra hay không;
Định vị chính xác các bộ phận và cấu kiện của công trình bằng trắc đạc giúp phát hiện những thay đổi như chuyển vị và biến dạng trong quá trình khai thác cầu qua các lần kiểm tra sau.
- Đánh giá biến động dòng chảy khu vực cầu và hiện tượng xói lở dưới cầu
6.3.6 Cần đo đạc bằng dụng cụ trắc đạc và lập các bản vẽ sau:
- Các mặt cắt dọc của phần xe chạy hay phần người đi (với cầu đi bộ);
- Các mặt cắt ngang của phần xe chạy hay phần người đi;
- Các mặt cắt dọc các giàn (dầm) chính của kết cấu nhịp;
- Bình đồ các giàn (dầm) chính của kết cấu nhịp;
Khi kiểm tra chiều cao gầm cầu của cầu vượt và cầu dẫn lên cầu chính, cần thiết lập bản vẽ mặt cắt dọc và mặt cắt ngang cho các tuyến đường đi qua bên dưới.
Trong những trường hợp cần thiết, như khi phát hiện trụ cầu lún hoặc nghiêng, kết cấu nhịp bị chuyển vị, hoặc các vết nứt đang phát triển, cơ quan quản lý khai thác cầu cần thiết lập các mốc lâu bền đặc biệt để tiến hành quan trắc và theo dõi lâu dài.
Các hình thức quan trắc thường xuyên và định kỳ cần phải dựa trên một kế hoạch chi tiết, phù hợp với đặc điểm và tốc độ diễn biến dự đoán của các hiện tượng cần theo dõi.
Tùy thuộc vào mục đích và nội dung, việc thực hiện các quan trắc lâu dài cần được giao cho đơn vị chuyên trách thử nghiệm cầu hoặc cơ quan quản lý khai thác cầu.
Đánh giá, kiểm tra các tham số hình học của cầu
Cần thực hiện đo đạc và lập lại các bản vẽ mặt bằng, trắc dọc cầu, cùng với các mặt cắt ngang thực tế của toàn bộ cầu, bao gồm từng bộ phận trong kết cấu nhịp, mố trụ, móng, đường đầu cầu và các công trình phụ khác.
Cần so sánh các tài liệu đo vẽ mới với tài liệu thiết kế, hoàn công và các tài liệu kiểm định cũ để xác định vị trí chính xác của các bộ phận cầu trong không gian Việc này giúp đánh giá chất lượng cầu, nguyên nhân hư hỏng, cũng như sự chuyển vị và biến dạng của các bộ phận cầu theo thời gian.
Các số liệu đo đạc sẽ dùng cho việc tính toán lại kết cấu và các bộ phận cầu và tính toán đánh giá cầu
Kết quả đo cao độ cần được thể hiện qua bản vẽ trắc dọc Nên vẽ từng cặp các bộ phận tương đồng của phía hạ lưu và thượng lưu để dễ dàng nhận diện sự biến dạng theo phương ngang của kết cấu cầu.
Căn cứ vào trắc dọc và mặt bằng đã đo vẽ được có thể đưa ra những nhận xét trên cơ sở những gợi ý sau đây:
- Hình dạng đều đặn của trắc dọc có độ vồng xây dựng chứng tỏ là kết cấu nhịp có chất lượng tốt
Hình dạng nhấp nhô và gãy khúc của trắc dọc có thể xuất phát từ sai sót trong quá trình thi công, chế tạo và lắp dựng kết cấu nhịp, hoặc do biến dạng quá mức trong quá trình khai thác cầu.
Khi có tài liệu đo vẽ cũ tương tự, cần so sánh để xác định sự chênh lệch giữa các lần đo Nếu chênh lệch lớn, cần tìm nguyên nhân và đề xuất biện pháp khắc phục Ngay cả khi chênh lệch nhỏ, cũng cần phân tích nguyên nhân và đánh giá khả năng khai thác cầu trong tương lai.
6.4.3 Đo vẽ các mặt cắt ngang của các bộ phận kết cấu
Đối với các bộ phận kết cấu bằng thép, đặc biệt là giàn thép, cần thực hiện đo đạc mặt cắt ngang thực tế của các bộ phận chịu lực như thanh giàn chủ, dầm dọc, dầm ngang, hệ liên kết và gối cầu Cần chú ý ghi rõ chiều dày thép còn lại sau khi đã loại bỏ phần bị gỉ.
Khi có đủ hồ sơ cũ, chỉ cần đo đạc các bộ phận nghi ngờ hoặc bị gỉ nặng để kiểm tra kích thước so với hồ sơ cũ Nếu các kích thước này tương đồng, việc đo đạc chi tiết sẽ không cần thiết.
Đối với kết cấu nhịp bằng bê tông, đá xây và bê tông cốt thép, việc đo đạc chỉ thực hiện ở các mặt cắt đặc trưng đại diện Cần thiết phải đo ở mặt cắt giữa nhịp, mặt cắt ẳ nhịp và mặt cắt gối Ngoài ra, cần tiến hành đo ở những mặt cắt có hư hỏng nghiêm trọng có thể ảnh hưởng đến năng lực chịu tải của kết cấu, và tọa độ của các mặt cắt này phải được xác định trên bản vẽ.
Các bộ phận bằng thép bị cong vênh cần được căng một dây thép giữa hai đầu của bộ phận Sau đó, khoảng cách từ các điểm đặc trưng trên đoạn cong vênh đến dây thép căng sẽ được đo để phục vụ cho việc tính toán lại bộ phận này.
6.4.3.4 Sai số đo cho phép như sau:
- Đối với kết cấu thép 0,5mm
- Đối với kết cấu đá xây, bê tông, bê tông cốt thép 5mm
Phải đo lặp ít nhất hai lần, nếu không đạt sai số nói trên thì phải đo lại
6.4.3.5 Kết quả đo cần đuợc thể hiện trên các bản vẽ chi tiết, có kèm theo lời chú thích cần thiết
Những chỗ có sai lệch lớn về kích thước, cong vênh phải được đánh dấu bằng sơn đỏ lên kết cấu và ghi rõ trên bản vẽ
6.4.4 Nội dung cơ bản của các bản vẽ kết quả đo đạc
6.4.4.1 Bản vẽ bố trí chung mặt đứng cần thể hiện rõ:
- Dạng kết cấu nhịp thép, bê tông cốt thép, đá xây, bê tông.v.v
- Mặt cắt lòng sông có thể hiện các đường xói lở qua các đợt đo khác nhau
Các kích thước chủ yếu:
- Chiều dài kết cấu nhịp của mỗi nhịp
- Chiều dài nhịp tính toán của mỗi nhịp
Chiều cao của các thanh đứng trong giàn được đo từ tim nút của thanh mạ hạ đến tim nút của thanh 6mạ thượng, cùng với khoảng cách từ tim nút đến biên thanh mạ theo phương thẳng đứng.
- Cao độ đỉnh dầm dọc ở hai đầu, sát với dầm ngang của mỗi khoang giàn chủ
- Cao độ tại các điểm mạ hạ (hoặc mạ thượng) của giàn thượng lưu và giàn hạ lưu (ở hai đầu dầm ngang sát bản nút giàn)
- Cao độ đỉnh ray tại các điểm phía trên các dầm ngang
- Cao độ tim gối và cao độ đá kê gối
- Cao độ các đỉnh mũ mố, trụ, độ dốc ở đó
- Cao độ đỉnh tường che và đỉnh tường cánh mố
- Cao độ vai đường hai đầu cầu (chiều dài đoạn đo theo đề cương cụ thể)
- Cao độ đỉnh chóp nón hai mố
- Độ dốc nón hai mố, vị trí chân nón mố
- Cao độ mức nước cao nhất, thấp nhất trong ngày điều tra
- Cao độ mức nước lũ cao nhất lịch sử
- Ghi chú về mốc cao đạc và các cọc mốc định vị đã dùng để đo đạc
6.4.4.2 Bản vẽ bố trí chung mặt bằng (thông thường vẽ cùng mặt đứng)
- Sơ hoạ đường hai đầu cầu
- Đường tim dọc hai mố
- Đường tim gối (dọc cầu) lấy đường tim hai mố làm chuẩn để so sánh
- Đường tim các dầm dọc
- Đường tim các giàn chủ (mạ hạ và mạ thượng)
- Sơ hoạ giàn chủ, dầm dọc, dầm ngang, dầm dọc cụt, hệ liên kết dọc
6.4.4.3 Bản vẽ mặt cắt ngang các kết cấu nhịp
- Cấu tạo mặt cắt ngang ở vị trí đầu và giữa kết cấu nhịp, vị trí có chốt của nhịp đeo
- Khoảng cách hai giàn chủ, bề rộng thanh đứng, bề rộng các thanh biên giàn, khoảng cách các dầm dọc
- Kết cấu nhịp bê tông cốt thép, bê tông, đá xây phải vẽ các mặt cắt đại diện đã nêu ở Điều 6.4.3.2
6.4.4.4 Các bản vẽ cấu tạo và kích thước chi tiết của các bộ phận kết cấu nhịp
Cần thiết phải vẽ riêng biệt giàn chủ thượng lưu và giàn chủ hạ lưu, bao gồm mọi thanh giàn, quy cách các thép hình, thép bản, và dạng mặt cắt tổ hợp của chúng Cần xác định vị trí các chi tiết thép bị cắt đứt, vị trí và quy cách kích thước các bản phủ nối (thép góc nối), cự ly các đinh tán, và cấu tạo bản nút giàn Đối với dầm bê tông cốt thép, ngoài các kích thước hình học của mặt cắt ngang, cần ghi chú hoặc vẽ cấu tạo cốt thép bên trong, dựa trên kết quả điều tra bằng cách đục rãnh thăm dò hoặc sử dụng máy siêu âm, và nếu có hồ sơ lưu trữ, cần ghi rõ.
Cần đảm bảo rằng tất cả các hình vẽ trên mặt chiếu đứng, mặt bằng và mặt cắt ngang được thể hiện đầy đủ, cung cấp đủ số liệu cho việc tính toán và đánh giá khả năng chịu tải Việc xác định trục trong và ngoài mặt phẳng giàn của mặt cắt ngang các thanh giàn là rất quan trọng.
Các thanh trong hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang đo vẽ như các thanh giàn chủ nhưng có thể ở mức độ đơn giản hơn
- Kích thước chi tiết mặt bằng các thớt gối
- Chiều dày các thớt gối
- Chiều dài và đường kính chốt gối
- Chiều dài và đường kính các con lăn, bề rộng con lăn cắt vát (nếu có)
- Số lượng và khoảng cách giữa các con lăn
- Mô tả tình trạng làm việc và hư hỏng của gối cầu
- Cấu tạo gối cao su - thép (nếu có)
- Các kích thước của các bệ kê gối (trong đó có toạ độ tim gối tức là tim của nút đầu giàn).
Kiểm tra, đánh giá cường độ và chất lượng vật liệu thực tế của cầu
Công tác kiểm tra đánh giá cường độ vật liệu trên kết cấu và mức độ suy thoái vật liệu bao gồm các nội dung sau:
- Đo đạc, kiểm tra khả năng chống gỉ sét của cốt thép dầm bê tông cốt thép
- Đo đạc, kiểm tra hàm lượng ion clo trong dầm bê tông cốt thép
- Đo đạc, kiểm tra điện trở suất trong dầm bê tông cốt thép
- Đo đạc, kiểm tra tình trạng carbonate hóa dầm bê tông cốt thép
- Đo đạc, kiểm tra chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép
Đo đạc, kiểm tra tần số dao động riêng của cầu
Việc đo đạc và kiểm tra tần số dao động riêng của các bộ phận kết cấu và mố trụ là rất quan trọng Tuy nhiên, công việc này cần được thực hiện bởi các đơn vị chuyên môn cao, có đủ thiết bị và nhân lực để đảm bảo việc đo và phân tích kết quả chính xác, phục vụ cho việc chẩn đoán kết cấu hiệu quả.
Kiểm tra các khuyết tật hư hỏng các bộ phận kết cấu nhịp, phân tích nguyên nhân
Trong quá trình khảo sát và điều tra chi tiết, cần phải xác định các hư hỏng và khuyết tật của kết cấu nhịp và mố trụ, đồng thời phân tích nguyên nhân gây ra những vấn đề này.
Các biện pháp mô tả các vấn đề kiểm tra tại hiện trường cần được ghi chép cẩn thận, có thể bằng cách ghi âm hoặc chụp ảnh từ nhiều góc độ khác nhau.
6.7.2 Yêu cầu chung về công tác điều tra
- Kiểm tra hoặc đo vẽ lại bản vẽ các bộ phận cầu (nếu đã mất tài liệu gốc) bằng các máy trắc đạc, thước thép, thước cặp,
Phát hiện và ghi nhận các hư hỏng, khuyết tật hiện có là rất quan trọng Cần nhận xét về đặc điểm, kích thước và vị trí của chúng, đồng thời đánh giá tình trạng chịu lực chung của cầu dựa trên kinh nghiệm và kiến thức của người điều tra.
- Xác định cường độ thực tế của bê tông ở từng bộ phận, đặc trưng của thép, của cốt thép
- Tìm hiểu cách bố trí cốt thép thực tế trong bê tông
- Điều tra các phần nằm dưới mặt nước của mố trụ (chủ yếu là quan sát bằng cách lặn xuống)
6.7.3 Yêu cầu đối với các phần kết cấu bằng kim loại
Các hư hỏng khuyết tật của kết cấu nhịp thép được phân nhóm theo các dấu hiệu sau:
- Dạng bề ngoài của hư hỏng
- Mức độ nguy hiểm của hư hỏng
- Vị trí của hư hỏng
- Sự phân bố của các hư hỏng (mật độ xuất hiện của chúng)
6.7.3.1 Nh ận dạng các hư hỏng
Theo dạng bề ngoài các hư hỏng, cần phân biệt:
- Lỏng các đinh tán, bu lông
- Hư hỏng mỏi, thể hiện qua các vết nứt trong các bộ phận
- Mất ổn định cục bộ hoặc ổn định chung của các bộ phận riêng lẻ hoặc các phần của chúng
Theo tốc độ phát triển của hư hỏng đến giai đoạn nguy hiểm, cần phân biệt:
- Các hư hỏng phát triển một cách tức thời đột ngột (các vết nứt khi phá hoại giòn, sự mất ổn định 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 đinh tán, gỉ)
Theo mức độ nguy hiểm của hư hỏng, cần phân biệt rõ các loại:
Hư hỏng cầu rất nguy hiểm, vì chúng có thể dẫn đến việc ngừng khai thác cầu hoặc thậm chí phá hoại cấu trúc cầu Các dấu hiệu hư hỏng bao gồm vết nứt và sự mất ổn định của các bộ phận riêng lẻ trong kết cấu nhịp.
- Hư hỏng cơ bản: các hư hỏng mà có thể đột ngột thay đổi tình trạng khai thác bình thường của cầu: (ví dụ lỏng đinh tán, gỉ nặng )
Hư hỏng ít nguy hiểm có thể làm giảm chất lượng khai thác của kết cấu, đồng thời ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của các hư hỏng khác, chẳng hạn như sự nghiêng lệch của các con lăn gối cầu.
Theo tầm quan trọng của bộ phận có hư hỏng: Cần điều tra xem hư hỏng là ở bộ phận nào:
- Dầm chủ hoặc giàn chủ
- Hệ liên kết dọc, hệ liên kết ngang
Theo mức độ phổ cập của hư hỏng: cần phân biệt, phát hiện:
- Hư hỏng có tính chất hàng loạt
- Hư hỏng ít khi gặp
6.7 3.2 Phân tích nguyên nhân các hư hỏng
Khi điều tra và phân tích hư hỏng cần phải dựa theo các gợi ý sau đây về các nguyên nhân hư hỏng:
- Chất lượng chế tạo cấu kiện xấu
- Các lỗi về mặt thiết kế cấu tạo
- Sự không phù hợp giữa các giả thiết tính toán và điều kiện làm việc thực tế
- Công tác duy tu bảo dưỡng không được thực hiện tốt
- Điều kiện khí hậu khắc nghiệt bất lợi
- Tải trọng quá tải qua cầu
- Khổ giới hạn trên cầu không đủ
- Đặc điểm tác động bất lợi của hoạt tải xe
Cần dự đoán tốc độ phát triển của hư hỏng cho đến lúc phá hoại kết cấu nếu có đủ dữ liệu và căn cứ khoa học
6.7 3.3 Điều 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 có ứng suất tập trung lớn nhất
6.7.4 Yêu cầu đối với dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép
Khi điều tra dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép, cần chú ý đến trạng thái liên kết giữa hai thành phần này Việc phát hiện các vết nứt tại chỗ tiếp giáp, cũng như các hư hỏng như sứt vỡ và nhũ vôi ở bề mặt đáy bản bê tông cốt thép là rất quan trọng Đối với dầm có chiều cao lớn, cần kiểm tra các chỗ phình cong ở bản bụng do biến dạng hàn Nếu phát hiện đường kính của chỗ phình lớn hơn 15-20mm, cần thực hiện gia cố bằng các sườn tăng cường ngay lập tức.
6.7.5 Yêu cầu đối với kết cấu nhịp bằng đá xây, bê tông, bê tông cốt thép
Các dạng hư hỏng phổ biến cần được điều tra bao gồm: vết nứt, sứt vỡ bê tông, bong tróc lớp bê tông bảo vệ cốt thép, rỗ bề mặt bê tông và hỏng lớp cách nước.
Trong kết cấu bê tông cốt thép, việc phát hiện vết nứt ở vùng chịu kéo là rất quan trọng khi ứng suất kéo vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông Đặc biệt, các vết nứt trong dầm bê tông cốt thép dự ứng lực cần được chú ý hơn, nhất là khi dầm sử dụng cốt thép dự ứng lực dạng bó sợi thẳng, bó sợi xoắn, bó sợi đơn hoặc cáp.
Khi dầm bê tông cốt thép xuất hiện vết nứt nhìn thấy bằng mắt thường, khả năng chịu tải của nó có thể bị giảm sút Do đó, cần thực hiện đánh giá lại khả năng chịu tải của kết cấu, đặc biệt là các vết nứt xiên trong bụng dầm và vết nứt dọc tại vị trí tiếp giáp giữa bụng dầm và đáy bản mặt cầu.
Cần phân tích các vết nứt đã phát hiện để đánh giá tác động của chúng đến khả năng chịu tải và tuổi thọ của kết cấu, đồng thời xem xét xu hướng phát triển của các vết nứt này.
Đo đạc, kiểm tra trạng thái của mố, trụ, nền móng của cầu
Khi khảo sát các mố trụ cầu, cần chú ý phát hiện các khuyết tật liên quan đến đặc trưng vật liệu, tương tự như khuyết tật của kết cấu nhịp Đồng thời, cũng cần xem xét các khuyết tật và hư hỏng phát sinh do đặc điểm kết cấu, phương pháp thi công và cách thức hoạt động của mố trụ cầu.
- Nứt và vỡ ở các chỗ gối tựa của kết cấu nhịp;
- Mố trụ cầu không còn nguyên vẹn;
- Nứt do co ngót - nhiệt của các bộ phận có thể tích lớn của mố trụ cầu;
- Bong lớp trát phủ, khuyết tật khi thực hiện các mối nối giữa các khối kết cấu lắp ghép với kết cấu liền khối;
- Nứt trong các kết cấu làm từ cọc ống bê tông cốt thép hay từ các khối BTCT lớn;
- Sự mòn và các hư hỏng cơ học khác do tác động của các vật trôi và sa bồi sói lở;
- Các hư hỏng kết cấu ở những chỗ mực nước thay đổi, do các yếu tố khí hậu và tác động của nước;
- Các hư hỏng kết cấu do va đập của các phương tiện giao thông đường thuỷ
Để thu thập thông tin về tình trạng nền và móng của mố trụ cầu, cần nghiên cứu kỹ các hồ sơ kỹ thuật Quan trọng là phải kiểm tra xem quá trình thi công có tuân thủ đúng các trình tự công nghệ phức tạp như hạ cọc bằng xói nước và đổ bê tông dưới nước hay không.
Các số liệu về hiện trạng nền và móng có thể được thu thập thông qua việc phân tích biến dạng của mố trụ, bao gồm độ lún và độ nghiêng, kích thước khe hở ở các mối nối, mạch bị biến dạng, chuyển vị của các gối di động, và kết quả đo vẽ dòng chảy của dòng sông.
6.8.3 Khi kiểm tra các gối tựa bằng thép (kể cả các con lăn bê tông cốt thép), bằng thị sát bên ngoài và bằng đo đạc, cần xem xét:
- Việc bố trí các gối di động khi xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ;
- Các chuyển vị tính toán do nhiệt gây ra của kết cấu nhịp (chuyển vị thẳng và chuyển vị góc xoay);
- Hiện trạng các mặt lăn (trượt) của gối di động;
- Tính đồng đều tựa đều lẫn nhau của tất cả các chi tiết gối tựa và của các kết cấu trụ, kết cấu nhịp áp sát chúng;
- Độ tin cậy của chỗ liên kết các con lắc (gối) với các chi tiết của mố trụ và kết cấu nhịp tương ứng;
- Hiện trạng các chi tiết hãm và chống xô cũng như các lớp bọc bảo vệ
6.8.4 Khi kiểm tra các gối cầu có dùng vật liệu bằng cao su và polimer cần xem xét:
- Các chỉ tiêu kỹ thuật của gối đã ghi trong hồ sơ cung cấp
- Mác cao su và thời hạn sử dụng của gối;
Sự xuất hiện của các khuyết tật trong cao su, như vết nứt và biến dạng, cho thấy liên kết giữa cao su và bản thép đã bị phá huỷ Các dấu hiệu này bao gồm cao su bị lồi ra ở tất cả các mặt, lồi ra ở riêng một mặt, hoặc lồi và rộp phân bố không hệ thống.
- Vị trí tiếp xúc giữa bề mặt gối với thớt gối và bản kê gối của kết cấu nhịp;
- Việc bố trí gối tựa có xét đến yếu tố nhiệt độ và bảo đảm được cho chuyển vị tính toán do nhiệt gây ra của kết cấu nhịp;
Khi kiểm tra gối kiểu chậu bằng polime, cần chú ý đến độ song song giữa bản dưới và bản trên, đảm bảo các chi tiết di động được định hướng đúng theo hướng chuyển vị, kiểm tra chất lượng sơn phủ bề mặt ngoài, cũng như tình trạng của bản bọc và vỏ bảo vệ.
Khi kiểm tra các dạng gối, cần chú ý đến tình trạng của kết cấu mố trụ và nhịp áp sát để phát hiện hư hỏng liên quan đến khuyết tật và lắp đặt không đúng của gối tựa, như bê tông bị sứt, nứt, và khe co dãn do nhiệt không phù hợp.
Đo đạc, kiểm tra mặt đường trên cầu và các thiết bị phục vụ khai thác
6.9.1 Khi kiểm tra mặt cầu cần xác định:
- Độ dốc dọc, ngang và sự biến đổi trị số của chúng theo dọc và ngang cầu;
- Tình trạng lớp phủ và lớp chống thấm trong phạm vi phần xe chạy;
- Các khuyết tật và hư hỏng trên mặt cầu: các vết nứt, ổ gà, gồ ghề cục bộ (đặc biệt là ở gần các khe biến dạng); lề đường bộ hành
Cần chú ý đến tình trạng hệ thống thoát nước và lớp chống thấm Việc kiểm tra độ dốc của lớp phủ xe chạy là rất quan trọng để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống thoát nước.
Chất lượng lớp chống thấm được xác định dựa trên khả năng ngăn nước thấm qua Để kiểm tra tình trạng của lớp chống thấm, cần thực hiện việc bóc tách có chọn lọc tại các vị trí của lớp phủ và lớp bảo vệ (lớp chống mòn).
6.9.3 Khi thị sát cấu tạo của khe co dãn (khe biến dạng), cần xét xem sự chuyển vị do nhiệt và do hoạt tải gây ra
Cần kiểm tra độ kín của các khe dạng kín và lấp đầy, bao gồm sự tồn tại và tình trạng của tấm bù kim loại, mát-tít lấp khe, cũng như các bản đệm cao su và khe hở của bê tông Asphalt che phủ.
Tại các khe che phủ, cần đánh giá tình trạng của các chi tiết che phủ như bản hình răng lược hoặc bản tròn, cũng như các chi tiết viền và nẹp Đồng thời, cần kiểm tra độ chắc chắn của các liên kết và sự hiện diện cùng tình trạng của các rãnh thoát nước.
Trên tất cả các cầu, cần kiểm tra độ chắc chắn của lan can kết nối với mặt cầu, cột đèn chiếu sáng, biển báo hiệu cho tàu thuyền và các tín hiệu khác.
Khi thực hiện thị sát, cần chú ý kiểm tra tình trạng của các thiết bị quan sát, trang bị phòng chống cháy, các chi tiết tiếp địa, và các thiết bị hỗ trợ khai thác khác.
Trên cầu, cần kiểm tra độ chắc chắn của các đường dẫn khác như đường dây thông tin, đường cấp nhiệt, và đường ống dẫn nước Việc này nhằm phát hiện xem các liên kết này có ảnh hưởng xấu đến điều kiện khai thác cầu hay không.
Trong kết cấu nhịp hình hộp, cần chú ý đến các lỗ thoát chất lỏng để đảm bảo an toàn khi xảy ra sự cố Đồng thời, cần xem xét điều kiện thông thoáng của các kết cấu hộp để duy trì hiệu quả hoạt động.
Khảo sát khu vực gầm cầu và đường vào cầu
Khi kiểm tra khu vực gầm cầu, cần thực hiện các bước như thị sát, đo đạc, lập bản vẽ và hỏi ý kiến cán bộ nhân viên của cơ quan khai thác cầu Điều này áp dụng cho tất cả các loại cầu.
Công trình xây dựng có thể gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường xung quanh, bao gồm tình trạng ngập lụt do nước dềnh, biến đổi đất canh tác thành đầm lầy và ùn tắc giao thông Ngoài ra, việc xây dựng cầu lớn và cầu trung cũng cần được xem xét kỹ lưỡng để hạn chế sự hình thành các khu vực sạt lở và trượt đất.
- Tình trạng lòng sông dưới cầu, các bãi bồi, hai bờ, các công trình gia cố bờ và điều chỉnh dòng;
- Sự thay đổi vị trí của lòng sông chính so với mố trụ cầu;
- Sự hình thành các nhánh sông mới và các đảo mới (so với khi thiết kế hay các lần kiểm tra trước)
- Những vật liệu dư khi thi công công trình và các loại vật liệu khác làm cho lòng sông bị thu hẹp lại;
- Sự xói lở của lòng sông tại các vị trí gần các trụ mố c) Đối với cầu nhỏ cần xét thêm:
- Tình trạng lòng sông ở dưới cầu, ở thượng lưu, ở hạ lưu và việc gia cố chúng;
- Hiện tượng tắc và lắng đọng cát, phù sa ở khoảng thông thuỷ của cầu
27 d) Đối với cầu vượt đường cần xét thêm:
- Tình trạng và độ bằng phẳng mặt đường chui dưới cầu cũng như tình trạng các kết cấu dải phân cách trên đường;
So sánh khổ giới hạn thực tế của đường chui dưới cầu với khổ giới hạn yêu cầu là rất quan trọng, đồng thời cần đối chiếu việc đặt các biển tín hiệu đường bộ với các tiêu chuẩn kỹ thuật tương ứng Đối với cầu cạn, bao gồm cầu cao, cầu qua thung lũng và cầu dẫn lên cầu, cần xem xét thêm các yếu tố liên quan để đảm bảo an toàn và hiệu quả giao thông.
Hoạt động của các cơ quan và xí nghiệp dưới gầm cầu cạn có thể gây ra nhiều tác động bất lợi cho cầu, bao gồm rung và va đập, tạo ra môi trường xâm thực và độ ẩm không khí cao Những yếu tố này có thể làm giảm tuổi thọ và độ bền của cầu, ảnh hưởng đến an toàn giao thông.
Khi thị sát các đường vào cầu, cần xác định hiện trạng nền đắp, lề đường, mép bảo hộ, ta-luy và việc gia cường ta luy Cần phát hiện sự xói lở nền đường, hiện tượng nước ngấm qua nền, cũng như kiểm tra độ bằng phẳng của mặt đường, đặc biệt tại các vị trí tiếp giáp với cầu Đánh giá tính hiệu quả của các bản quá độ, sự tồn tại của cọc bảo hiểm, lan can, tường chắn đất, dốc bậc thang, biển báo và sơn vạch đường cũng rất quan trọng.
7 Xác định khả năng chịu tải của các nhịp cầu bê tông cốt thép
Nguyên tắc xác định khả năng chịu tải các cấu kiện có xét hư hỏng
Phương pháp xác định khả năng chịu tải chủ yếu áp dụng cho dầm nhịp giản đơn, dầm liên tục và các loại dầm khác trong cầu bê tông cốt thép thường và bê tông cốt thép dự ứng lực Quy tắc tính toán này cũng có thể được áp dụng cho các kết cấu nhịp khác như vòm có sườn và vòm cuốn.
Trong mặt cắt tính toán của các cấu kiện chịu lực, ứng lực giới hạn được xác định theo TCVN 11823:2017, với việc xem xét các đặc điểm hư hỏng như vết nứt, độ cong, và mức độ rỉ mòn của thanh cốt thép Những hư hỏng này ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và được tính toán thông qua việc đo thực tế mặt cắt hoặc áp dụng các hệ số chiết giảm dựa trên kết quả khảo sát cầu thực tế.
Mặt cắt kết cấu cần được kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ tại những vị trí có ứng lực lớn nhất trên nhịp cầu, cũng như tại các khu vực có hư hỏng nghiêm trọng làm giảm ứng lực giới hạn Ngoài ra, cần xem xét các mặt cắt có sự thay đổi đáng kể về kích thước.
Khi tính toán dầm chính nhịp giản đơn, cần xem xét mặt cắt giữa nhịp Đối với dầm có chiều cao thay đổi, cần phải xem xét thêm mặt cắt gối và mặt cắt một phần tư nhịp cầu, đồng thời tính đến đặc trưng phân bố cốt thép và sự thay đổi kích thước của bụng dầm.
Khi tính toán dầm liên tục cần xét điểm giữa của nhịp trung gian và mặt cắt dầm bên trên các gối trung gian
Trong nhịp biên, mặt cắt cần được tính ở khoảng cách 0,4 chiều dài nhịp từ gối biên Mặt cắt nghiêng được kiểm tra tại các vị trí trên gối trung gian và gối biên Đối với bản mặt cầu BTCT, cần kiểm tra ở giữa nhịp và các mặt cắt gối theo từng phương tính toán của bản.
Trong thiết kế nhịp vòm, việc kiểm tra mặt cắt vòm tại các vị trí có ứng lực lớn nhất, như ở các cột và dầm hoặc bản trên vòm, là rất quan trọng Cần xem xét đặc tính làm việc của vòm, bao gồm sự tương tác với các bộ phận khác và hình thức kết nối với vòm.
Tải trọng do trọng lượng của các cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép được xác định dựa trên khối lượng riêng của chúng, được tính bằng kg/cm³, như đã nêu trong Bảng 2.
Bảng 2 - Khối lượng riêng bê tông Vật liệu Khối lượng riêng (kg/m 3 )
CHÚ THÍCH: f’c là cường độ chịu nén quy định của bê tông (MPa)
Theo TCVN 11823:2017, sơ đồ và thông số của tải trọng động thẳng đứng di động, cùng với qui tắc đặt chúng, hệ số làn và hệ số xung kích được quy định rõ ràng.
Cường độ tính toán của cốt thép thanh và cốt thép cường độ cao khi kéo và nén được xác định theo TCVN 11823:2017 cho trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn sử dụng Nếu cốt thép thanh trong quá trình xây dựng có giới hạn chảy tối thiểu thấp hơn tiêu chuẩn TCVN 11823:2017, cường độ chịu kéo của cốt thép này sẽ được tính theo công thức: \$ fa = \frac{fsn}{\gamma_s} \$ cho các trạng thái giới hạn.
Trong đó: fsn - cường độ tiêu chuẩn của cốt thép;
s - hệ số triết giảm của cốt thép,
+ Lấy bằng 1,16 đối với trạng thái giới hạn cường độ ; đối với loại cốt thép tương đương loại АI, АII, АIII (khi đường kính 6 - 8 mm) ;
+ Lấy bằng 1,13 đối với loại tương đương cốt thép loại AIII (khi đường kính 10 - 40 mm); + Lấy bằng 1,26 đối với loại tương đương cốt thép loại АIV và АтIV;
+ Lấy bằng 1,0 đối với trạng thái sử dụng
Trị số cường độ tiêu chuẩn fsn của cốt thép thanh, thép sợi cường độ cao và cốt thép cáp đảm bảo giá trị tối thiểu với độ tin cậy 0,95, tương ứng với giới hạn chảy, được xác định bằng giá trị ứng suất tại độ dãn dài dư tương đối 0,2%.
Giá trị đảm bảo nhỏ nhất của giới hạn chảy được xác định theo tiêu chuẩn trong tài liệu kỹ thuật; nếu không có tài liệu này, sử dụng tiêu chuẩn tương ứng với năm thiết kế cầu Cốt thép loại AII có thể lấy trị số giới hạn chảy nhỏ nhất là fsn = 274 MPa để đảm bảo an toàn.
Số lượng, sự phân bố và loại cốt thép trong các bộ phận chịu tải được xác định dựa trên tài liệu kỹ thuật lưu trữ Nếu tài liệu không đầy đủ, cần dựa vào thông số hình học của nhịp cầu để xác định thuộc tính thiết kế Trong trường hợp một số thông số hình học tương ứng với nhiều mẫu thiết kế hoặc phương án bố trí cốt thép, cần thực hiện thăm dò cốt thép hoặc sử dụng phương pháp siêu âm để thu thập dữ liệu cần thiết.
Cấp bê tông có thể được xác định dựa trên tài liệu kỹ thuật lưu trữ; nếu thiếu tài liệu, cần tham khảo thiết kế mẫu hoặc tiêu chuẩn tương ứng với năm thiết kế Trong trường hợp không có dữ liệu thiết kế và thông tin khác về bê tông, độ bền tính toán sẽ được xác định dựa trên nghiên cứu các tính chất độ bền thông qua phương pháp không phá hủy theo tiêu chuẩn hiện hành tại thời điểm khảo sát.
7.1.10 Đặc trưng tính toán vật liệu bê tông và cốt thép và những quy tắc tính toán cơ bản lấy theo TCVN
11823:2017 có xét đến các mức độ chiết giảm tùy theo hư hỏng thực tế
Danh sách các hư hỏng cơ bản được trình bày trong Bảng 3, nêu rõ ảnh hưởng của chúng đến cấu kiện để phục vụ cho phương pháp tính toán Hư hỏng của các cấu kiện được xác định thông qua việc đo kích thước trực tiếp hoặc bằng cách áp dụng các hệ số vào công thức tính toán.
Bảng 3 – Một số hư hỏng cơ bản
Loại hư hỏng Tính chất ảnh hưởng đến cấu kiện
Phương pháp tính đến hư hỏng
1 Ăn mòn cốt thép chịu lực trong vùng kéo căng (độ sâu hư hỏng
Làm yếu mặt cắt cốt thép kéo căng, làm giảm khả năng chịu tải của dầm về chịu uốn và độ cứng
Tính đến kích thước thực tế của diện tích thép theo kết quả đo
2 Đứt các thanh cốt thép chịu lực riêng rẽ hoặc các sợi trong bó ở vùng chịu kéo
Làm yếu mặt cắt cốt thép kéo căng, làm giảm khả năng chịu tải của dầm về chịu uốn và độ cứng
Tính đến kích thước thực tế của diện tích thép theo kết quả đo
3 Cong vênh (gấp gãy) cốt thép chịu lực trong vùng kéo
Làm yếu mặt cắt cốt thép kéo căng, làm giảm khả năng chịu tải của dầm về chịu uốn và độ cứng
Tính đến kích thước thực tế của diện tích thép theo kết quả đo
4 Ăn mòn cốt thép đai và thanh uốn cong hoặc chỗ gián đoạn của chúng
Giảm khả năng chịu tải của dầm trước tác động của lực cắt
Tính đến kích thước thực tế của diện tích thép theo kết quả đo
5 Hư hỏng bê tông vùng nén của dầm:
Tính đến kích thước thực tế mặt cắt theo kết quả đo
- Rỗ, vỡ Làm yếu mặt cắt vùng chịu nén
- Sự tơi xốp hóa bê tông Làm giảm độ bền của bê tông vùng chịu nén
Tính đến độ bền thực tế
- Các vêt nứt dọc (dọc theo hướng lực tác dụng)
Làm phá hủy vùng nén của bê tông (toàn phần hoặc một phần)
Loại bỏ sự làm việc của các dầm hay tính đến chúng theo kết quả thử nghiệm
6 Hư hỏng bê tông ở vùng ứng suất chính của dầm (mặt cắt ở trụ): rỗ, vỡ
Làm giảm độ bền của dầm bởi giảm tiết diện mặt cắt, giẩm độ bền
Tính đến kích thước thực tế của mặt cắt bằng cách thực tế
Sự tơi xốp hóa bê tông Tính đến độ bền thực tế
7 Các khe nứt xuyên dọc ở phần giữa của dầm trong vùng chịu kéo
Làm giản độ cứng và thay đổi phân bố ứng lực giữa các dầm
Tính đến sự phân bố thực tế theo kết quả thực nghiệm
Vết nứt lớn hơn 0,3 đến 0,5 mm làm giảm độ bền của mặt cắt dầm xuống 5% Trong khi đó, vết nứt 1mm cho thấy sự mất liên kết giữa cốt thép và bê tông, dẫn đến giảm độ bền lên đến 20%.
Vết nứt lớn hơn 1 mm – hậu quả của sự chảy cốt thép
Phá hủy dầm Loại bỏ sự làm việc của dầm đối với hoạt tải
8 Các vết nứt theo viền ngoài của sườn dầm với bản mặt
Giảm độ cứng và độ bền Tính đến sự phân bố ứng lực thực tế giữa các dầm theo kết quả thử nghiệm
9 Phá hủy liên kết của dầm lắp ghép chỗ hàn nối tường bán phân cách
Cắt đứt (thiếu) các tấm đệm hàn ở những chỗ riêng;
Phá hủy điểm neo của các chi tiết nối vào:
Vết nứt xiên ở các tường bán phân cách
Phá hủy sơ đồ làm việc không gian của nhịp dầm và phân bố ứng lực ngang
Tính đến sự phân bố ứng lực thực tế giữa các dầm theo kết quả thử nghiệm
10 Phá hủy kết nối các dầm bằng tường phân cách nguyên khối
(mối nối bê tông cốt thép):
Các vết nứt dọc và xiên trên toàn bộ chiều cao tường phân cách:
Các hư hỏng cốt thép chủ (rỉ, đứt, uốn);
Hư hỏng bê tông (vỡ, nứt ra)
Phá hủy sơ đồ làm việc không gian của nhịp dầm và phân bố ứng lực ngang
Tính đến sự phân bố ứng lực thực tế giữa các dầm theo kết quả thử nghiệm
11 Hư hỏng bản mặt cầu phần xe chạy:
Giảm khả năng chịu lực của bản mặt:
Tính đến diện tích thực tế của mặt cắt
Nứt bê tông (mạng dày đặc) hoặc kiềm hóa bê tông
Chung Tính đến độ bền thực tế của bê tông
Vỡ bê tông ở mép dưới bản mặt Ở các panel Chỉ tính đến cốt thép
(không tính bê tông) Ăn mòn cốt thép chịu lực hoặc hư hỏng cơ học
Chung Tính đến diện tích thực tế của cốt thép
Sập phần cánh của bản mặt Ở panel bị sập Loại bỏ sự làm việc của các bản này
12 Treo dầm trên gối cầu trường hợp đơn lẻ hoặc nhóm
Thay đổi sự phân bố ứng lực giữa các dầm
Loại bỏ sự làm việc của các dầm này
13 Các vết nứt ở vùng neo của cốt thép dự ứng lực của dầm
Mất mát dự ứng lục trong cốt thép, có thể thay đổ phân bố ứng lực giữa các dầm
Tính đến khi xác định độ nứt theo kết quả thử nghiệm
14 Các vết nứt thẳng đứng bởi tĩnh tải trên sườn của dầm dự ứng lực ở đoạn chịu kéo:
- Vết li ti đơn lẻ
- Với độ mở 0,1 mm hoặc lớn hơn Giảm độ cứng (độ vồng xây dựng)
Tính đến sự phân bố thực tế của ứng lực theo kết quả thử nghiệm
15 Các vết nứt dọc dọc theo cốt thép dự ứng lực của dầm với các dấu hiệu bị ăn mòn:đơn lẻ và đứt quãng, liên tục
Có thể làm yếu mặt cắt cốt thép chịu lực
Tính đến tiết diện thực tế của cốt thép
16 Các vết nứt ở vùng trụ của nhịp dầm liên tục (theo quy luật, ở phần trên với đầu ra đến bản mặt)
Thay đổi trạng thái ứng suất vì lún trụ
Tính đến sự phân bố lại thực tế của ứng lực theo chiều dài dầm
17 Bề mặt không bằng phẳng, hư hỏng bề mặt
Tăng tác động động lực học của hoạt tải lên cấu kiện chịu lực
Tính đến việc tăng hệ số xung kích
18 Lún đầu cầu, phá hủy khe co giãn Tăng tác động động lực học của hoạt tải lên cấu kiện chịu lực
Tính đến việc tăng hệ số xung kích
7.1.11 Mức độ hư hỏng cốt thép do ăn mòn được xác định như sau: