Luận văn một vài nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu dầm cầu bê tông cốt thép trong quá trình khai thác biện pháp khắc phục

Quá trình suy thoái này xây ra trên cả ba phương diện cơ học, hoá học và vật lý, - Khả năng đinh bám giữa bê tông mới với bê tông cũ thị công ở các thời điểm kháo nhau là rất kém, nhất

Muc luc

Chương 1: Một sồ nguyên nhân gây hư hỏng và phương pháp thu thập thông tin đối với câu

bê tông cốt thép đang khai thác

1.1 Một số nguyên nhân gây hư hông cầu bê tông cốt thép đang khai thác 6

1.1.1.2 Sự hư hỏng đo hiện tượng ân mòn cốt thép trong ba tong lL

1.1.13 Sự hư hỏng về nút do co ngót bê tông " ¬ LS

1.1.2 Những hư hỏng do khảo sắt, thiết kế có sai sót 1s

1.1.2.2 Những hư hỏng xáy ra lựa chợn giải pháp kết cầu không tốt 18

1.1.3 Những hư hỏng liên quan đến thi công chế tạo 1g

1.143 Bố tí cốt thép trong vấn khuôn và thí công cling kSo 20

1.1.3.4 Những sai sót trong quá trình thi công

1.1.4, Nhting hu hong trong qua trinh Khai thie si dung

1.1.4.1 Nứt do câu kiện chịa nhiệt quả tái

1.1.4.2 Trạng thải nút đo lún không đều của công trình

1.1.4.3 Trạng thải nut đo mỗi HHH he He ri -

1.2 Các phương pháp thu thập thông tin vẻ cẫu bê tông cốt thép dang khui thác

1.2.1 Mục tiều của tu thập thông tin co Z

1.2.3 Các hình thức và mức độ kiểm tra thu thập thông tỉn 28

24

1.3.4 Cac phương pháp kiểm tra vật liệu -e.ceccoceoe 2E

1.2.5 Các phương pháp đo đạc hiệu ứng kết cần 30

Chuong 2: Phuong phap xi định sự suy giảm chất lượng câu BTCT đang khai thác

3.1.1 Bài toán chấn đoán kỹ thuật đối với công trình xây đựng 3 2.1.2 Quy tình chẩn đoán kỹ thuật

1.1.3 Phương pháp đánh giá sự sny giảm chất hượng công trình cầu 35

2.1.4 Cáo mức đô của việc chẩn đoán đánh giá cầu 38 2.1.5 Ưu nhược điểm của hai phương pháp chẩn đoán câu 39 2.2 Xây dựng bài toán chẩn đoán kỹ thuật đối với sầu BCT 40

122 Sơ đồ giải bài toán chân đoán kỹ thuật cho cầu BI TC 40

2.2.2.1 Theo quan điểm nhân dạng cơ học hệ thing 40

2.2.3 Giấi bài toán chân đoàn, đánh giá cầu BTCT -48

2.3.3.1 Theo quan điểm nhận dạng cơ học hệ thống - -.« 42

2.2.3.2 Theo quan điểm thống kẽ ả-ccc sec SP

Chương 3: Các biện pháp sửa chữa khắc phục hư hỏng cầu BTCT

3.1 Nguyễn tắc xử lý các Inr hông của kết câu bê tông cốt thép

3.1.1 Đối với các vết mứt bê tông

3.1.2 Xitly cde vất nứt

3.1.3 Đôi với những hư hỏng bong vỡ bê tông

3.1.4 Đối với cốt thép vá khu vực quanh cốt thép

3.2 Cáo loại vật liệu chuyên đúng cho công tác sửa chữa cầu BTCT

3.2.1 Yêu cầu đi với vật liện chuyên đừng cho công tác sửa chữa cầu BTCT 62

3.3.2 Chuẩn bị bẻ mặt liên kết và làm sạch khu vực sửa chữa sevens 63

3.3 Gidi thigu mét vai bién phap sia chita dién hinh dé ap dung tai Viet Tam 64

3.3.1 Biện pháp sửa chữa bằng vật liệu truyền thông “ 3.3.2 Biện pháp phun bê tông Thuê 6

Chương mở đầu

GIỚI THIEU TONG QUAN

Trong hệ thống dường bộ Việt ram có một khối lượng cần bê tông cốt thép khá

lớn với nhiều chủng loại khác nhau Khi những công trình cầu hề tông cốt thép đầu tiên được xây đựng, chua qua thử thách với môi trường và thời gian, không ít người

nghĩ rằng bẽ tông cốt thép là một loại vật liệu vĩnh cửu Song về sau qua một thời gian sử dụng thục tế, người ta đã nhận ra rằng vật liệu này có những nhược điểm cơ

bản như:

- Khối lượng nặng nề thông qua tý số giữa trọng lượng thể tich với cường độ vật liệu, gây tốn kém cho nên mỏng,

- Bê tông đủ với độ đặc theo công nghệ thi công hiện hành cũng mang tính rỗng, để

bị thắm nước hoặc bị mao dân

- Trong quá trình rắn kết bê tông bị có ngói, tạo ra trạng thái nứt, làm mất tính toàn khối và khả năng chồng thắm của kết cầu

- Bê tông dễ bị nút nhỏ vì cường độ chịu kéo quá thấp Đây chính là nguyên nhân chung của mọi trạng thái nứi khác rhøu

- Bê tông là loại vật liệu bị biển đổi bởi quá trình lão hoá Quá trình suy thoái này xây

ra trên cả ba phương diện cơ học, hoá học và vật lý,

- Khả năng đinh bám giữa bê tông mới với bê tông cũ thị công ở các thời điểm kháo

nhau là rất kém, nhất là khi chịu tải trong động

- Nhược điểm chính của đầm cầu bê tổng cốt thép là khi chịu tải trọng, khi ứng suất trong cết thép mới đạt tới 500 kg/cmẺ thị bê tông đã bị nứt chính bởi độ dân của bê

20%

tổng khi chịu kéo không thể vượt quả 0,15-4

Chỉnh những nhược điểm trên là một trong những nguyên nhân gây hư hồng các kết cầu bê tông cốt thép nói chung và cầu bề tông cốt thép tới riêng, làm giảm độ iu cậy

và tuổi thọ công trình

kinh tế

Do su phat trễ fia da nước, hiện nay da phần các câu trên phai ganh mot

lượng vận tâi lớn, nhiều khi vượt quả lãi trọng cho phép Mặt khác, những công trình

cầu cũ ở nước †a còn chịu ảnh hưởng của môi trường, chiến tranh vả công tác duy tu

bảo dưỡng không được thường xuyêu Chỉnh vì vậy nên có rất nhiều cầu cũ dang,

trong tình trạng hư hổng và xuống cập nghiêm trọng Việc xây đựng œ a adi để

thay thé các cầu cũ là rất khó thực hiện do thiểu vốn, do đỏ việc gia cổ, sửa chữa, tăng cường các cầu nảy là giải pháp cơ bản nhất, hiện thực vả cấp bách nhất Để tiếp

tục tận dụng, khai thác và phát huy khả năng lâm việc của công Irình cần phải đánh giá, phần loại hiện trạng và nguyên nhân gây hư hỏng, từ đó nghiên cứu các giải phảp

xử lý

THên nay ở trên thẻ giới, đối với những cầu BTCT đã thực hiện những loại sửa chữa

như : Công nghệ phun son êpôzy trên bể mặt bê tông nhằm hạn chế thâm nhập môi trường vào bê tông làm gĩ cốt thép Công nghệ phun vữa-keo để xử lý vết nứt của kết câu BTCT, trám vá các mảng vỡ Công nghệ sửa chữa gỉ cốt thép trong kết câu

BTCT Công nghệ sửa chữa câu BTCT bằng dự ứng lực ngoài Công nghệ đán bản

thép, vải sợi các bon

Ö Việt Nam việc sửa chữa các cầu BTCT cũng theo những phương hướng đã được

thực hiện trên thé giỏi Chúng ta đã nghiên cứu các loại vật liệu để trám va vỡ bê tông, phun vào các vét nút Viện KHƠN GTVT da nghiên cứu chế tạo thiét bi dé

phum keo vào sâu trong vết nứt, áp địmg công nghệ sửa chữa câu BTCT bằng dự ứng

lực ngoài do hãng I'ressinet (Pháp) chuyển giao trong sửa chữa cầu Niệm; cầu chữ Y: sửa chữa đút cap ngang bằng dự ứng lực ngoài; sửa chữa tăng cường nhiều cầu bằng,

DŨI, ngoài (cầu Đa Phúc, Châu ổ, Tần Thuận, Chit ¥, An Duong, Sai Gon ), ngoài ra còn nghiên cứu sửa chữa và tăng cường cầu bằng công nghệ đán bản thép

để đề xuất biện pháp khắc phục có hiệu quả các hư hỏng Trên cơ sở đó áp dụng kết

quá nghiên cửu trong sửa chữa các cau bé tong cốt thép cũ dang khai thác trên hệ thống mạng giao thông đường bộ ở nước la

'Tên của luận ản là: Một vài nguyên nhân gây hư hỏng kết cầu dâm cầu bê tông cốt thép dang khai thác, biện pháp khắc phục

Nội dung ciia luan an gém 3 chương;

Chuong 1: im hiểu một số nguyên nhân gãy hư hỏng và phương pháp thu thập thông tin đổi với đâm câu BTCT đang khai thác

Chương 2: Thương pháp xác định sự suy giảu chất lượng đầm cầu BTCT đang khai

thác

Chương 3: Các biện pháp sửa chữa khắc phục hư hỏng đầm cầu BTCT

Qua thục tê

quả của các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nước cùng một số công trình câu đã và

¿ công trình cầu BTCT cũ đã được tham gia sửa chín và than khảo kết

đang sửa chữa khác, mục tiểu má luận văn muốn đạt được lá nghiên cứu đề xuất biện

phép sửa chữa cầu BTCT một cách có hiệu quả xuất phát tt việu xác định rõ nguyên:

nhân gây hư hỗng và chữa đúng bệnh Luận văn giới thiệu một loại vật liệu sữa chữa cần BTCT cù có nhiều ưu điểm đo Viện KIICN GTVT nghiên cửu chế tạo và đã dược dùng cho một số công trình là vật liệu bê tông polyme PEX Đồng thời giới

thiệu hai biện pháp sửa chữa lăng cường cầu BTCT cũ là : Tăng cường thêm dự ứng lực ngoài và đán bản thép tăng cường cho dằm BTCT Các kết quả nghiên cứu này được thí nghiệm tại phòng Công nghệ Vật liệu _ Viện KHCN GTVT vá đã được áp dụng vào sửa chữa các công trình cầu BTCT dang khai thác do Viện KHCN GTVT triển khai

Chương | MOT SO NGUVEN NHAN GAY HU HONG VA PHUONG PHAP THU THAP THONG TIN DOI VOI DAM CẢU BTCT ĐANG KHAI THÁC

1.1 MỘT SỞ NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG DÀM CẬU BTCT ĐANG KHAI THAC

Sự hư hồng của câu bê tông cốt thép có thể do những nguyên nhân chính sau:

- Qua trình phá húy vật liệu do táo động của môi trường, bão, lù lụt

- Khảo sát và thiết kế có sai sót

~ Sai sói trơng quá trình thi céng

- Trong quá trình sử đựng, thiểu duy tu sửa chữa, khai thác quá tải

1.1.1 Các hư hỏng dơ quả trình phá kảy vật liệu do tác động của môi trường 1.1.1.1 Sự phá hủy lý hóa của bê tông

Dạng hư hông này có thể xây ra do các lác động bên ngoài hoặc do thành phần của

‘ban thân bê tông Phản ứng hóa học phố biến nhật xảy ra dưới tác dụng của sự ngậm

nước va thâm thấu của nước Khi kết cấu thay dỗi liên tục giữa âm và khô, nước

thấm qua bẻ tông sẽ hỏa tan một vài thành phản, khi đỏ làm tăng độ rỗng Hiện tượng,

nay sẽ kéo theo sự xuất hiện của sùi mặt thành mụn vả võ mũn Các phá hủy này thường do một số các tác động sau:

a Sự hư hồng do tác dụng cacbonat hóa bê tông

Chung ta biét rằng, không khí luôn chứa chất dioxit cacben (CO;) với một tỷ lệ trung, bình là 0,03% theo thể tích, hảm lượng khi CO; nảy tùy thuộc vảo áp suất và nhiệt

độ Tỉ lệ đó thay đối theo điển kiện địa lý G khu vục đô thị hay trung tâm dan cu,

công ngÌ1ệp, hàm lượng khi nảy tăng lởa hơn các khu vực khác Khi CO; trong khí

quyền tác động trở lại trên các vũng chứa vôi ở vữa xi mắng để lạo ra cacbonat cartxi (CaCO), va dan đến sự sụt giảm tinh kiểm (pH) ctia dung địch nội bao xuống côn khoảng 9, thường lá không đủ để bảo vệ cốt thép chồng lại sự ăn mòn Phản ứng dược viết nhu sau:

mốc ! gốc sleali

Ca(OH), | CQ, — — — CaCO ! HO

Cơ chế phản ứng phụ thuộc vào mỗi quan hệ phức tạp Sự cacbonat hỏa thực hiện bắt đầu từ điêxit cacbon tan trong rước phân ứng với vôi thông qua sự hòa tan Trong

khi đó sự hỏa tan của dung dịch bão hỏa vôi ở nhiệt độ 25” C theo quy định là 1,2g/1

và nó giám khi nằm ở khu vục giàu tính kiểm Phản ứng nảy tăng trưởng dần từ Trgơài vào trong theo lốc độ thay đổi rất lớn và xây ra theo nhiều giai đoợm:

CO¿( không kh) + 20H" ————*_ CÓ” ~H¿O

Vi pH thấp xuống, với bắt đâu hòa tan

CafOH),(rin) =» Ca” + 20H"

Cho dến dây, ví dộ pH giữ có dinb Khi Ca(OH), ran tan hết, dộ pH giảm xuống,

nhanh, rồng độ CO:

oan bang CO;” va LICOs 6 pL gan 8,3

ang, & pH gan 9.5 của dung dịch xuat hién HCO,’ va dua dén

Nhiéu thanh phan etia vita ximang pooclang cé thé phintme (CS H,C A H)

và có thé hinh thanh CaCOy

Cuéi cing trong bé téng dã cacbonat hỏa, người ta có thể phân biệt 3 vũng,

-_ Bê tông hoàn toàn bị cacbonat hóa (pH gắn 8,3)

-_ Bẽ tông bị cacbonat hóa từng phản (pH gan 10)

- Bê tông nguyên, pH gần 13,5 12,5 (kiểm bị khuyếch tản)

Để theo đối sự tiên triển của hiện tượng cacbonat hóa, cân phải xác định chiều sâu

cacbonat hỏa theo một trong hai phương, pháp sau:

- Phương phảp xác dịnh sự mắt trọng lượng, của các thánh phan trong vữa

- Phương pháp kiếm tra bằng phenortphtalin (ương đương với pH — 9,1)

Về mặt tỉnh thụ dộng của cốt thép, có thể dịnh nghĩa ving giới bạn cacbonat hóa bat đầu từ pH - 11

Những kết quả thí nghiệm đã khẳng dịnh có sự quan hệ giữa dộ sâu cacbonat hoa ti lệ

với cặn bậc hai của thời gian

x=Dxt

trong đó:

x- độ sâu của sự cacbonat hỏa, t- thời gian, L - hệ số biển thiên sự khuyếch tân CÓ;

Phương trinh trên cho thấy cơ chế của việc khuyéch tan CO) diéu khién su tac dong

Với một công trình đang sử dựng, xảo định D không dễ đảng, Nó đụng chạm đến tất

cá các khá năng không chắc chắn của mô hình và lịch sử công trinh

Có hai phương pháp xác định hệ số khuyếch tán D, đó là:

- Phương pháp thực nghiệm bằng cách đo độ sâu của sự cacbonat hỏa ở lừng thời điểm khác nhau để thu được D =x /x7 Đẳng thời người ta cũng chứng mình sự phụ

thuộc của DD với sự thâm thấu của không khi trên bề mặt cúa bề tổng đo bằng máy

bơm chân không,

Trước, sự có mi của chất làm lông, làm đêo, sự có mặt cửa các chải tạo khí, độ bên cơ

học, chất lượng trộn trong đó có 2 thông số chỉnh là lượng vôi có thể phân ứng và

sự thẩm thâu của nguyên liệu

b 8g hư hỏng nguyên nhân do kiểm hón

Hiện tượng ăn mỏn có trong đã xi măng xảy ra ngay trong lòng khối bề tông giữa các phân tử với nhau Bản thân clinke luôn chứa một lượng các chất kiểm Trong khi đó trong cối liệu bẽ tông, đặc biệt là trong cá, lại hay gặp hợp

(opan, chanxeđôn, thủy tình múi lửa) Chúng có

ngay nhiệt độ thường làm cho bẻ mặt của hạt cốt liệu nở ra, bê tông sẽ phẳng lên theo

mọi hướng, san đó tạo thành một hệ thẳng vết nứt theo â lưới khoảng 30 em mỗi

chiều cho đến khi kết cáu bị phá hủy hoàn toàn Do sự phéng rộp của bê tông, má khí

át sie vô định hình

ac dung với kiêm của xi măng ở

CO; thảm nhập vào đưa đến sự hình thành CaCO; và tạo ra một sự sụt giấm pH của dung địch nội bao, đây chính là khởi điểm của hiện tượng cacbonat hóa mã chứng ta

đã biết ở trên Hiện tượng hư hỏng do ăn mòn kiểm hóa diễn ra chậm và kéo đài hang tăm, pó thế hạn chế chúng bằng: cách lựa chơn thành phần bề tông thích hợp

c Sự hư hồng nguyên nhân do tác dụng của clorua và sunfat

Nguyên nhân này chính là đo tính chật xâm thục của môi trường ven biến có chứa các muối là sản phẩm của phản ứng giữa axit và bazơ Các dung dịch của các mudi axit mạnh vả bazơ mạnh cỏ pH trung tính (pH = 7) Ngược lại sự thủy phân các mudi của bazœ mạnh với axit yêu và của axit mạnh với bazơ yéu din đến các dung dịch có

thể có lính kiểm hoặc axiL Quả trình lấn công của cae dung dich mudi rat phic tap,

nó không phụ thuộc vào tỉnh chất các axit gốc của muối mả còn vào áp lực của chúng,

với các lan canxi và các ien ƠI -

Tác dụng của một muối cũng phụ thuộc vào độ hỏa tan của sân thẩm, vào phan ing thủy phân của chất đỉnh kết và vào tính chât giãn nở tức thời

Các 6lorua, ngoài tác dụng xấu lên cốt thép trơng kết cầu bê tông cốt thép, còn có thế

là nguyên nhân gây nên sự hư hỏng của chât đỉnh kết nếu chúng có nắng độ cao (như môi trường kiểm nhiễm mặn), hoặc ngay cá nông độ thấp (< 1000mg/1)

Quá trình xuống cấp, trong trường hợp có nẵng đô ion ƠI” tương đổi thấp, trơng ứng chủ yếu với sự mất canxi của các chất dinh kết do sự tạo thành CaCb tan thường kéo theo sự mắt din canxi, nó được gắn liên vào hệ số tốc độ khuyếch tản trong bề tông,

của các ion ƠI” với cáu cation kết hợp Cúc ion ƠI” xâm nhập rất nhanh vào sâu Irong

vữa xi măng, táo đụng như một mảng bám thâm Chúng trao đổi với các ion OH-

khuếch tán ngược chiêu và tạo ra với Ca(OIT); và các C — 5 — HH, chất clorua canxi tan và thâm ngược Các cation kiểm thổ it di dông hơn sẽ kết tủa trên bể mặt của bê

téng dudi dang hydroxit (thi dụ: Ca(OH);, Mg(OH>),

Hơn nữa một phần các clorua dược gắn bởi silicat canxi ngâm nước và dưới đang,

mono cloro aluminat canxi 3CaO Al;O;.CaCl; 10H,O, chất sau này phản ứng với

aluminat canxi và tạo ra ximăng,

Các ảnh hưởng của sumfal cũng là miột trong những nguồn quan lrọng của sự xuống

cập cửa bẽ tông, nó có thé được thể hiện đưới đạng răn, lỏng hoặc khi Nhưng do

nguyên nhân gì di nữa, tác dụng của nó & trang thai rin va khi déu cần tới sự có mặt

của nước dưới dạng chất lồng hoặc hơi.

Cac sunfat co thé cỏ nguồn gốc tự nhiên, sinh học hoặc từ các chat ban sinh hoạt

biệt mưa axit có thể có chứa sufat dưới dang axit

Hoặc công nghiệp Nước mưa, đã

sunfuric, rất đảng sợ cho bê tông mới cũng rắn

Nước biển Việt Nam số chứa một số inuối mang tính xâm thực bê tông và cốt thép

nu NaCl (2,7%), MạCh (0,32%), MgSO4 (0,22%), KUCO; (0,02),

Không khí vùng biến khác so với không khí trong nội địa, có chứa hàm lượng ion

clorua cao Kết quả điều tra sơ bộ về néng độ ion clorua trong khí quyển ở một số địa phương ven biên Việt Nam cho thấy hàm lượng muỗi dẫn theo chiều sâu vào đất liên

và theo chiều cao cách ruặi biển Ảnh hưởng của khú hậu biển có thể vào sâu trong

đất liền tới trên 5 km

Nét đặc Irưng có bản của khí hậu Việt nam là độ ẩm rất cuo (>8094) Nhiệt độ trung

bình tương đối lớn Miền Nam có nhiệt độ cao hơn miền Đắc Tuy nhiên miền bắc lại

có biên độ dao động lớn hơn miền Nam và kèm theo nhiều ngảy sương mù gây âm ướt trực tiếp lên bề mặt kết cầu Một yêu

đột ngột ở Việt Nam tạo nên các chư kỳ khô - ẩm và làm tăng quá trình tham thâu

ân phải kẻ tới nữa là hiện tượng mưa rào

chất xâm thực vào bê tông Các đợt gió mùa cũng như giông bão góp phân đưa lượng,

muối lớn vào đất liền

Tống hợp tất cả các yêu tổ khi hậu nói trên kết hợp với nắng độ muối cao trong,

không khí cho thấy khí quyền ven biển Việt Nam là môi trường xâm thực mạnh đối với kết cảu bê tông cốt thép và có những đặc thủ riêng sơ với vùng biên khác trên thể

giới: Tùy theo tính chất xâm thực của từng vũng (vùng ngập mước, vùng nước lên

xuống, vùng khí hậu ven biển) mả quá trình ăn mỏn bê tổng va cất thép só khác

nhau

d Sự xuống cấp của bê (ông có nguồn gắc sinh học

Các loại nước bản nhỏ xuống ở trong đó xảy ra các phan ửng vị sinh vật hiểm khí và

yếm khi, có khả năng làm hư hồng bề tông Các vùng dễ bị hư hông là các vùng ở nơi

đỏ có các nông độ của các chất thải lớn, tốc độ chãy thấp và nhiệt độ cao

Trong những vừng ấy sẽ bay lên khí hydro sunfua (TI;8) đo tác động ôxy hóa của các

vi sinh vật sunfo ky khi lên các lóp chất hữu cơ hay vô cơ của hru huỳnh có chứa

trong nude Ban thân Hạ8 íL tĩnh xâm thực bê tông, Nhĩng nó có thê trở thánh axit

-10-sunfuric II,SO, bing cach tw đóng lại trên các thành ảm ướt ở trên mực nước và bị oxy hỏa bằng các vi ginh vật hiểm khí và nỗ có thể gây ra sự xuống cấp quan trong của bê tông bởi sự tác dòng của axiL một phần và phần khác bởi sự phỏng lên do có mặt của S7” Sự ăn mỏn bê tỏng do các vì sinh vật thường xảy ra với các cầu nằm ở khu vực đông đân cư nhu thành phó, thị trần, những nơi vệ sinh môi trưởng kém,

nude bin ti dong

1.1.1.2 Sự hư hồng do biện tượng ăn môn cốt thép trong bê tông

Kết cấu bê tông cốt thép bị phá hủy chứ yêu bởi ăn mòn cốt thép Việc ăn mỏn cốt thép sẽ dẫn đến nứt vỡ lép bê tông bảo vệ phá hủy kết cấu Thực trạng này thường,

gặp Ô các công trình hay bộ phận công trình năm trong vùng nước thủy triểu lêu

xuống hoặc khu vực gân bờ biển Điều kiện cần dễ cết thép bat dau gi la dé pH trong

bê tảng giảm đến đưới giá trị L1 hoặc hàm lượng ian CI tự đo vượt quá ngưỡng 0,2-

0„4 % xi măng Đề quá trình ăn mòn cốt thép phát triển mạnh còn phải cân tới oxy và hơi nước thậm thấu vào bê tông Sự suy giảm pH của bê tông trong vùng biển được sây nên do rửa trôi hoặc quả trình cacbonat hóa trong khí quyển Trong thực tế các

quá trình trên điễn ra tương đổi chậm và thường không phải lả nguyên nhân chính

gây ra gĩ cốt thép Ở

sự tích tu ion CT trong bể lông qua quả trình sử dụng mới là nguyễn nhân chính gây ra gỉ cốt thép, Tốc độ khuyếch tán ion CT phụ thuộc vào bản thân lớp bê tông bảo vệ (chiều day, khả năng chống thắm thấu) và phụ thuộc vào điều kiện môi trường Qua quá trình nghiên cửu cho thây các nguyên nhân chính gây ăn

mon thép long bé lông như sau:

a An man dién héa

Quả trình đó gồm hai phản: LIẻa tan anết kam loại và phân ứng catôL

¡ Quá trình xây ra tại anôt cục bộ điễn ra như sau: Nguyễn tử kim loại có xu hướng, trở về trạng thải nghèo năng lượng nên khi có chất điện lị (nước, cation axit, muối )

nó sẽ rời khối mạng lưới tỉnh thể và trở thành ion mạch điện trong dụng dịch Một số

lượng các điện lử lự do tương ứng sẽ trở lại trên bể mặt của thép

2e ——* 2fe” + 4e

+ Qua trình xảy ra tai catôl cục bộ c va thu sau: Do sự phân bố điện tích nên quả

trình ở anôt nhanh chóng đùng lại nếu như các điện tử không được thu nhận Tương,

tự như vậy, các điện này phân lớn được oxy thể khi tích điện đã được hỏa tan tại

-H-mảng nước trên bẻ mặt cốt thép thu nhận Cac oxy này hấp thụ nước và biến thành

các lon âm (OH}

4e + O; + 2l;O ——* 4OHY

Su can bằng tích điện trong chất điện ly đạt được qua sự kết hợp các ion Hyđrô

các ion sit thuộc độ ẩm vả sự có mặt của oxy ma phản ứng xảy ra qua nhiều bước trung gian để tạo ra các sẵn phẩm gï khác nhau dưới dạng công thức chung sau

So dé quá trình gĩ cất thép do ăn mòn điện hóa

bh Gi cốt thép trong bê lông vùng bị nứt

‘Tai ving có xuất hiện vết rút với bê rộng nhất định, cũng trong điều kiện môi trường, bình thường không chứa ode ide nhân gây ăn rnön, cơ chế gĩ cốt thép có thể có hai

dạng khác nhau tùy thuộc vào khả năng thâm nhập của oxy qua lớp bê tông bảo vệ

đến bê mặt của cết thép, hai cơ chế đó có thể tóm tắt nhì sau:

- Cơ chế Ì: bê tông có đủ độ chặt vả chiều đây lớp bê tông bảo vệ đủ để cho 6xy

kháng thâm nhập được lên bể mặt cất thép mà chỉ có thể có mặt tại chỗ cỏ vết nứt xuất hiện mã thỏi Do vậy vùng tác dụng của catốt và anốt sát nhau ngay trong phạm

vi của vết mứt Sản phẩm g tạo thành sẽ lắp đây vết mứt ngăn sự thâm nhập của oxy,

do đỏ sẽ ngăn cản gỉ

- Cơ chế 2: loại này dược nghiên cửu thực nghiệm chứng mình là thưởng xảy ra hơn

Cơ chế này xảy ra khi mà bề tông có độ rỗng, không đã chặt, bể day lop baa vé không đủ ngăn cán sự thấm nhập của ôxy lên bể mặt cốt thép và cá những vùng không có vết nứt Lúc đỏ, anót sẽ lá bể mặt thép có lớp thụ động đã bị gí ngay tại vết tut va call là bề mặt thép năm trong bê tông chưa nứt ngay bên cạnh Quá Irình gỉ

chỉ có thể xảy ra nêu nhĩ bê tông đủ khả năng đẫn điện nhờ một hượng ngậm nước

nhất định và lúc này đã có sự phân cực cách biệt giữa catôt và anôt

Qua day chúng ta thấy rõ khả năng chống thấm của lớp bê tông bảo vệ đóng vai trò

quan trọng đến mức nào đối với quá trình gỉ của cốt thép Dê tông không đủ độ chặt, lớp bão vệ không di chiều đày không những tạo điều kiện để oxy thâm nhập mà còn

đã hút âm đế đẫn điện tạo nên đòng điện ly

Sự có mặt của oxy và đòng diện ly là bai diều kiên cần và đủ đễ gây gĩ cũng vì thể ở

môi trường khô ráo đo bê tông không đã dẫn diện, nên cốt thép ÍL bị gi còn trong môi trường ngẫm muớc hoàn toàn thì có đông điện ly, nhưng nước lại ngăn cản sự thâm

nhập của oxy qua bê tông nên cốt thép cồng it bị gí Gi sẽ xăy ra mạnh nhất, khi môi

trường có độ Âm không khí 85% - 95% (lả độ âm trung bình bàng năm của nước) và

nhất là khi độ âm thay đối thường xuyên để tạo chu trình khô cho oxy thấm nhập, san

đỏ độ ấm tạo dòng điện ly dẫn đến gây gí Cũng vì vậy, các vùng tiếp giáp giữa nước

và không khi, các vùng chịu ánh hướng trực tiếp của âm với khô, của mưa rồi nắng là

những vùng mà cốt thép trong bê tông đề bị gỉ nhật

Nhiều kết quả thi nghiệm chứng minh rằng bể rộng, vết mứt đến 0,4mm chỉ đóng vai trở thứ yến đến sự phát triển của gỉ trong bê tông so với rường hợp bê lông bi xốp,

chiéu day lớp bảo vệ không đủ Tẻm lại, trong môi trường bình thường quá trình gỉ

của cốt thép trong bê tông, kể cả vừng không nứt cũng như vũng có vết mút chỉ xảy ra khi tôn tại dòng thời các diễu kiện sau:

- Bê tông bị cacbonat hóa đến tận chỗ đặt cốt thép, như vậy độ pÏl giảm xuống tao diéu kiên cho lớp bảo vẻ thụ déng trên bẻ mặt cốt thép bị phá vỡ dễ tạo sự hòa tan kim loại anót

- Bê tông phải đủ chứa dược ảm tạo dong điện ly dễ các ion hydro xuất luên trong, phần ứng calốt chuyển sang anết và kết họp với ion sit

-l3-Bé téng, bi cacbonat hoa Bé tng, bi cacbonat hoa

Cử chế gỉ uầu cất tháp trong vùng bê tông co vet mitt

c Gỉ của cốt thép trong bê tông khi có mặt của các lon Cl

Trong các môi trường xâm (hue tanh như nước biển, khi hậu ven biển thì ơn ƠỸ là

nhân tổ ảnh hưởng đến quá trình gỉ nhiều nhất Khi nắng độ clo thâm nhập đến cốt

thép vượt quá chỉ số giới hạn, thì ngay cá đối với trưởng hợp bê tông không bị cacbonat hóa, quá trình sĩ cũng sẽ xuất hiện; còn nếu bê tông bị cacbonat hóa thì quá trình gi sẽ nhanh hơn, vi các ion CT nằm trong bê tổng trước đó không nguy hiểm,

thi nay lai dé hoa tan hơn và dễ gây gi Sự có mặt của Cl sé lam cho bé téng din

điện tốt hơn, tăng tóc độ gí của cốt thép nằm trong vùng bề tông, bị cacbonat hóa

Quá trình gi của cốt thép trong bê tông khi có mặt CÌ cũng cẩn phải có ba điều kiện

sau đây:

- Hảm lượng ƠI” tại chỗ đặt cốt thép vượt quá trị số giới hạn (thường là 0,4% trọng,

lượng xi mãng) để Cl ˆ có thế xâm nhập được vào bê tông bảo vệ bể ruặt cốt thép để

tạo nên quá trình anôt

- Phải có dủ lượng oxy thâm nhập qua lớp bề tông bảo vệ lên bé mắt gốt thép dễ tạo

nin qu trình cnLôt

- Để tao đèng ion giữa catôt và anôt phải cá đủ độ âm đề dẫn điện trong bề tông

ña cối thép trong bê tông ở môi lrường bình thường

Cũng tương Lự như quá trinh gì

trong trường hợp có mặt C1”, nhân tổ quyết định vẫn là độ chặt của bê tông và độ âm

-l4-thay dỗi trong bẽ tông, Tuy nhiên, khi hàm lượng CÌ” vượt quả giới hạn, lớp thụ động bảo vệ cốt thép sẽ bị phá vỡ cục bộ, lúc này, trên bề mắt cốt thép sẽ xuất hiện những anót nhỏ trong khi catót lại lớn, kết quá lả sẽ xuất hiện những vết gí sâu

eu kiện địa lý, khí hậu và thời các công Irình cần bê tông cắt thép thường được bề trí nằm tại các khu vực ven biển nên các hư hồng về gi cốt thép

cỏ đặc thủ riêng Xét vẻ bản chất vật liệu, bẻ tông và cốt thép được hình thành từ các

vật liệu thông thường như hiện nay, không phải là không sử dựng được trong mỗi trường biến Vẫn đẻ cân phải xét là nguyên nhân gì đã dẫn tới sự suy giảm độ bên

nhanh chóng của các công trình bê tổng cốt thép ven biển Việt nam Qua quá trình diễu tra khảo sát ta có thể nhận thấy các nguyễn nhân chính sau:

!_ Mác bê tông và chiều day lớp bảo vệ không phù hợp với môi trường biến

| Str dung các vật liệu có độ nhiễm mặn cao

+ Giải pháp hoặc chủ tiết thiết kẻ

+ Thiếu biện pháp bão vệ bỏ sung cho công trình nằm ð khu vực biển và

không phủ hớp với môi trường nước mặn

iáp biển 1.1.1.3 Sự hư hồng về nứt do co ngắt bê tông

Nút lả hiện tượng hư hỏng do nhiều nguyên nhân gây ra Mọi nguyên nhân đều do

nhược điểm chính của bê Lông tạo thành Cường độ chịn kéo quá thấp, khoảng 59 của cường độ chịu nén Một đặc điểm đáng lưu ý ở bê tông xi măng có tỷ lệ N/X cao

hon so vai bé tang cé chất đính kết hữu cơ (bề tông polime)

Co ngót là hiện tượng thế tích thay đổi do mắt độ 4m (mắt mưóc], nó là một đặc tính của bê tông Tỷ lệ N/X cảng cao, sự chênh lệch giữa mức co ngót ở mật ngoài và bên

trong tiết diện cảng nhiễu, cơ ngt tạo ra biển dang khối Tính chất của sơ dé rat dé nhận đang vì quy hật của nó khá én định Cốt thép và cốt liệu cân trở sự biển dang

so ngót Do đó hàm lượng cốt thép trong tiết điện bê tông cảng cao, mức độ cản trỏ

cơ ngột cảng lớn, cảng đễ gây nứt

Bằng biện pháp cầu tạo và giảm tỷ lệ N/X đến mức thích hợp sẽ làm hạn chế đến mức tối đa hiện tượng rút do co ngỏt bê tông

1.1.2 Những hư hồng do quá trình khảo sát, thiết kế có sai sót

Những sai lắm do khăo sát, thiết kế sẽ kéo theo những hu hồng có thể biểu hiện theo

các dang,

~_ Tỉnh toán sai hoặc tính chưa đủ

đâm bảo an

-_ Chơn giải pháp kết cầu không tốt, không tôn trọng những nguyên lễ

toàn công trinh

1.1.2.1 Những hư hỏng do tính toán kết cần

Trong tinh toán kết cẩn, đòi hồi người thiết kẻ phải tuân thủ các quy định của tiếu

chuẩn thiết kế và dua trén kinh ng! thiệt kê của bản thân, tuy nhiên có thẻ vi mat

lý do nào dò mà việc lựa chọn sơ dỗ tỉnh toán kết cầu không đúng hoặc không chính

xác, hoặc chưa lường hết được các yếu tố tác động xây ra trung quá trình thi cong

cũng như quá trình khai thác công trình Miột vài sai sót thường gặp là:

a Tính toán bản mặt cầu Ihông đạt

Trong các câu BTCT đo Pháp xây đựng đầu thể kỹ, bản mặt cầu kế trên dâm đọc và

đảm ngang (kiên kê trên 41 cạnh) được đồ tại chỗ, só chiều dày nhỏ (10-1 2cm), và chỉ

bế trí một lưới cốt thép ®10mm, Rõ ràng, do chỉ bố trí một lưới cốt thép chịu mỗ men ảm tại nơi tiếp giáp với đâm doc va ngang mà không xét đến mô men dương tại

-l6-trong tỉnh toán làm xuất hiện ứng xuất kéo theo phương dọc sẽ gây ra vết nứt thẳng,

đứng nằm ở cae thé dưới khoảng giữa nhịp nơi có mô men dương đại giả tị lớn nhật

- Tính toàn khả năng chịu cắt không dạt: Việc tính toản khá năng chịa cắt không dat

Cúc vẫt nút do thiểu cốt thép chịt cắt

h Tính toán về lực căng cắp dự ứng lực không chính xác

Do giá thiết không chuẩn lục căng trước trong đây cáp phụ thuộc vào nhiều thông số tửur hệ số ma sát (mất muát ứng suất) theo lý thuyết và thực tế là khác nhan, sự tự trùng của edt thép cũng là một đại lượng giả tuyệt đối với các công Irình cũ (theo

quy định giá trị này lớn gấp đôi) Mặt khác các sợi cáp hoặc các bó cáp có thể bị ăn

mòn và gây do quả trình bơm phụt vữa hoặc do quả trình thí công không tốt Việc tinh toán khêng chính xác các yếu tô trên đân dến tạo nên cáo lực căng cốt thép quá lén làm xuất hiện những vết nứt đọc theo cáp cáng, những vết nứt náy xuất hiện trong, quá trình xây dựng và theo thời gian sẽ được ôn định

© - Tính tuân sai sói khi sự phần phối lại nội lực dưới tác dụng của các biến dạng khác nhau

Đôi với một sông trình xây dựng cầu dầm liên tue cin phải nêm được quá trình thi

kết cầu trong giai đoạn thì công 6i

trình tự, biện pháp thi công Nếu sơ đỗ tĩnh học trong quá trình thi công không khác

sơ dẻ tỉnh học cuỗi cùng (cẩu dâm liên tục tu công theo công nghệ đúc hàng), thì

những biển dang khác nhau của bê tông (biển đang Lừ biển) chịu sự phân phối lại nội

lực cho tới khi trạng thái của công trình có xu thể tiến đền trạng thái thực của công,

trình Sự phân phỏi lại nhìn chung dược biểu hiện bởi sy xuất hiện mômen dương, làm căng thớ đưới Mô mien đương sinh ra do ảnh hướng của từ biến có thể tình chính xác hoặc cũng có thể tỉnh một cách quy ước theo công thúc:

M-—1⁄2(8 8) trong đỏ §¡ và S; là mômen nắn trước và san khi có sự phân phối

lực Nếu không lưu ý tới hiện tượng này thị kích thước cửa kết câu sẽ không sẽ không

dG dim bao yêu cầu về độ võng dọc

Ngoài ra những biên đạng bị đe nhiệt (Građien nhiệt) cũng gây nên sự phân bồ lại nội

lực Sự chênh lậch nhiệt độ giữa thở trên và thở dưới của đáy bán do tác dụng của

ng mặt trời gãy nên biến dạng cho kết

gradien nhiệt này nhìn chung là dương và gây ra sự giảm ứng lực ở thớ đưới vào

khoảng 2MPa kh sụ thay dỗi nhiệt độ là 6°C

1.1.2.2 Những hư hỏng xảy ra lựa chọn giải phản kết cấu không tốt

Khi thiết kẻ một công trình, ngoài vận đề phải tỉnh toán đủ khả năng chịu lực theo

yêu câu thiệt kế, cẩn thiết phải có sự lựa chọn giải pháp kết câu hợp lý, nên không sẽ

dẫn dên những hư hỏng mà nguyễn nhân chính hoàn toàn do vấn dễ lựa chọn vé cau tạo của kếi cầu không hợp lý Một vải hư hong xuất phát từ nguyên nhân này là

việc của bản nên mặc đủ về điện tích cốt thép chịn lực thì đủ nhưng do số hrợng trên

một mét chiêu réng ban nhé din dến không dăm báo khá năng chịu lực cục bộ và thường bị nút dọc theo cốt thép kiểu ô lưới và phá hoại kết cầu bản rất nhanh

Trong các bản mặt cầu của câu dầm hộp, thường khẩu độ làm việc của bản lớn nên nêu sử dụng cốt thép thường sẽ dễ bị phát sinh vết nứt dọc bản Các vết nút này không vượt quá độ mở rộng vét nứt cho phép thi không gây nguy hiểm cho kết câu nhưng vẻ lâu đải thì có thế là nguyên nhân gây hư hỏng về mặt vật liệu đổi với kết

câu

-18-b Đổi với kết cầu dự ứng lực

'Trong một vải công trình dạng khung '† dầm đeo, cốt thép dự ứng lực thường được

bổ trí ở nắp hộp phia trên và dược bảo vệ bằng bẻ tổng thường, dược thị công sau khi

đúc xong toàn bộ không được dự íng lực nên khi chịu lực

kéo do tĩnh tái phần 2 vả hoạt tải, lớp bê tông bị nút và gây gí cốt thép dự ứng lực

nh T, do lớp bề tổng

dẫn đến kết cầu bị phá hoại

Sự liên kết giữa đáy bân mặt câu và sườn đảm không tốt trong những trường hợp nay thường xuyên xuất hiện những vết nút rất rộng ở chỗ liên kết giữa day bin và

sườn đằm suốt đọc các vết nứt có kèm Heo những phẩn rộp bê tông, điểu đó chứng lỏ

vết mút là chủ động dưới tác dụng tải trọng thay đối

1.1.3 Những hư hỏng liên quan dễn thì công

1.1.3.1 Bê tông

Chất lượng của bê tông, vữa thiết kế (về cường độ chịu nén, về mức độ lưu động) có

thể bị sai khác:

- Khi t

măng khỏng phủ hợp đối với công trình

- Khi săn xuất bê tông: do không tôn trọng công thực qui định, cho nước không đứng,

sử dụng không đúng chất phụ gia, phá tồn không đúng nhiệt đô quy định

ét kế thành phần: do bản chất và chất lượng cốt liệu uc tế sử dụng va xi

- Khi chế tạo kết câu: đo ván khuôn không được rửa sạch, đùng lại những công cụ đố

bê lông không tốt, đâm dụng bè tông không lốt, lấp thiêu đầm dung hoặc khi đầm dung hỏng, không thay thể kịp thời, chiểu cao đỗ bè tông lớn không sử dụng thiết bị

để như vời vơi, làm bê tông tị phân tảng

Những sai sót trong chế tạo bê tông sẽ làm ảnh hưởng tới cường độ chịu lực của vật

liệu va gây rỗ bẻ mặt kết câu tạo điều kiện đầy nhanh tốc độ cacbônat hóa trong bê tổng,

1.1.3.2 Cốt thép trong bê tông

Việc chế tạo gia công các cốt thép trong bê tông dự ứng lực, việc chế tạo các khung

cốt thép cùng có thẻ din tới một số sai sứt với thiết kế Không tuân thủ chiêu day lớp bão vệ, thép đặt không đâm bảo nêu khi đả bê tông bị di chuyển, hàn những thép

không dược phép hản hoặc không tồn trọng những bán kinh cong, dé lẫn lộn thép mày

-19-với thép khác Ngoài ra khi giao nhận các chỉ tiết đi kèm theo các bó cốt thép đự ứng luc cũng như các chỉ tiết kèm theo bị xây xước, bẫn, gỉ, các Ống dẫn bị cong, thủng Các sai sới này ảnh hưởng tỏi khả năng chịu lực của kết cấu và là nguyên nhân gây

sĩ cốt thép

1.1.3.3 Bé tri cốt thép trong vẫn khuôn vả thi công căng kéo

Trong quả trình thì công cỏ xây ra các sai lệch vẻ mặt hình học, có thể kế đến sự li

cục bộ của văn khuôn, dộ vỗng ngược của đầm không thích hợp, các mi nổi không đảm báo, các sai lệch có liên quan đến chất lượng không đồng đều của bê tông, sự

chất tải hoặc kéo căng cót thép không đối

bơm vữa phụ không đúng quy cách Các thiêu sót này lâm biến dạng thực tế của kết

ứng, sự tạo dự ứng lục quá thô bạo, hoặo

câu khác xa sơ với tỉnh toán

1.1.3.4 Những sai sót trong quá trình thỉ công

lệc lắp đặt các ống dẫn, các bó thép dự ứng lực, các thiết bị nao, chuyên hướng

không chính xác, các thiết bị giữ cổ định vị bri ofa

c hỏ thép dự ứng lục không đã

cứng, bị xê dịch, biến dang trong quá trình đỗ bê tông,

- Đặt cốt thép không dứng quy cách, sai số về vị trí lớn, kế chèn không đã cho chiều dày lớp bảo vệ theo dự dịnh, không hản các mỗi nói cết thép, thiểu cốt thép chờ giữa

cáo mỗi nôi bê tông,

- Việc lau rửa bởi đâu mỡ ván khuôn lam không tốt

- Chặt sắt hoặc uồn móc gây khó khăn khi đồ bề tổng

- Không tôn trọng các giai doạn đỗ bê tông đã được quy định trong khi thiết kế

- Xứ lý nhiệt không lốt dẫn tới nửi, không dưỡng hộ hoặc đưỡng hộ không đỗ tạo nên

sự nút bể mnặt và tăng nức độ thấm của bê tông

- Thảo vận khuôn sớm dẫn đến biển dạng quả lớn, thậm chí gây rút

- 'Thiểu cần thận khi vận chuyển các kết câu đúc sẵn

- Sai sót khi bơm vữa vào ống dẫn các cót thép dự ứng lực Nguy cơ dứt các sợi cap

dự ứng lực do gí luôn luôn tổn tại nẻu công trình cỏ sai sót trong bơm vũa, Sai sói có

thể xảy ra áo chất lượng vữa không đâm bảo (độ lưu động, độ phân tẳng, thời gian có

-20 Sai sót do căng kéo các bỏ cốt thép đự ứng lực như trượt chốt neo, lún côn neo,

căng kéo không đủ lực, đứt cục bộ các sợi cáp

Những sai sót trên ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu lực của kết cầu, gây nút bê tông và gĩ cốt thép

1.1.4 Những hư hỏng trong quả trình sử đựng

Trong quả trình sử dụng, những hư hồng xây ra thường do sự thấy đổi diều kiện sử

dụng, diễu kiện mỗi trường, thiếu duy tu bảo dưỡng thường xuyên

Cụ thể là:

- Việo đi chuyển các máy làm đất có tải trọng lớn trên hệ rnặt cầu khi bê tông của hệ

này chưa đủ cường độ để khai thác

- Quá tải đo các đoàn xe đặc biệt không dự tình trước

- Tăng chiều dây mặt đường trên cầu một cách lạm dụng,

- Sự ô nhiễm của môi trường (khí thải công nghiệ|

cá nhân gây tác hại đến công trình như sử đụng hệ mặt

câu làm chế treo móc câu, đúng trụ, mồ làm hồ thế

sự thay đối chế độ nước

- Việc làm của một sô đơn vị,

- Thiểu sót do báo dưỡng hệ thông thoát nước, bảo dưỡng mỗi nói đường,

- Sai sói đo việc điều chỉnh sự làm việc của các gỗi tựa bị hồng

Những hư hồng trong quá trình sử đụng phố biến nhất là các hư hông về nứt Các vết

mutt nay là do:

1.1.4.1 Nứt do cấu kiện chịu nhiệt quả tải

Ổ day tai trọng có thể gây mômen M hoặo lực cắt Q Sơng dủ ở trạng thái nội lực nào thì vết nút cfng đã xảy ra khi øụ > Ry (img suất và cường độ chịu kéo của bê tông),

Do cấu tạo, các loại đường nứt nảy có thể theo phương song sang với trục cầu kiện

hoặc nghiêng một góc nảo đỏ

Chiểu rộng vết rút trong trường hợp này theo quy trình Việt nam cũng như một số nước được giới hạn rất nghiêm ngặt, không được quá 0,2mm, Đồng thời ứng với mỗi mức độ chiều rộng vết nứt có những giai đoạn tính toán khác nhan

Giai đoạn I-a hình thành vết nút, chứng tỏ ơ, đã bắt đâu đạt đến Rạ, bê tông ở miễn

chu kéo không còn làm việc nữa, toàn bộ nột lựa ở đó đo cối thép chịu

-31-Riêng déi voi két cdu bẻ tổng cốt thép dự ứng lực, nhờ cô lực nén trước Ny da làm

am Thời điểm xuất hiện giai đoạn I-a Song về phương điện lý thuyết tính toán thủ

đây là thời điểm kết thúc hiệu lực của ứng lực trước đổi với bê tông Khi bê rộng vết nức do quả tái đã đạt xắp xí tối đa cho phép thì kết cấu đã ở vào trạng thải làm việc 1g hiểm và cần phải có biên pháp gia cố

'Tuy nhiên, hiện tượng mứt do quá tối sẽ còn nguy hiển hơn nữa nếu đường nứt xây ra

ở miễn chịu nén đo không đủ tiết điện bê tổng

1.1.4.2 Trạng thái nút do lún không đều của công trình

Tính đồng nhất về cường độ và khả năng chẳng biến dang của nều đồng vai trỏ rất

quan trọng Nêu trong khảo sát, thiết kế và thị công không đâm bảo chất lượng này

thi trong công trinh sẽ xảy ra hiện tượng lùa không đều Từ biển dạng khong déu cia nên, dân đến sự biến dạng không dễu của các bộ phân công trình, Độ chênh lậch dang

kế về các giá trị biển dang 46 tao ra ứng suất kéo xâp xỉ với cường độ kéo của vật liệu nên gây nit Quy luật của trạng thái nút trong trưởng hợp nảy rất dễ nhận dạng,

vị từ sơ dỗ chịu lực tổng thể do lúa không, dêu làm hình thành các đường, nứt nghiêng, khoảng 40°~50° và chiều rộng vết nứt lớn đân Lử trên xuống và không có giới hạn Lối

da

1.1.4.3 Trạng thái nút do mỗi

Mỗi là hiện tượng xây rà khá phổ biển trong công Irình và được quan tâm nhiều ỡ các nước hiện nay Ta biết rằng mỏi lả hiện tượng suy thoải tính năng của vật liệu do tác dộng lập của các loại tải trọng khác nhau

Thường vật liệu khi xét tới mới trong kết cần bẽ tông cốt thép và bê tông dự ứmg lực chí xét với tãi trọng xe lửa vi dây là tái trọng lặp Ngoài ra, ở khí hậu lục địa, có độ chênh lệch dáng kế của nhiệt độ ngày và dêm, thường xảy ra hiện tượng mỗi nhiệt

hoặc môi nhiệt âm Hiện tượng như vậy cũng rât dễ găp ở các công trình bẽ tông cắt thép nằm trong nước có chế độ thủy triều lên xuống thường xuyên hoặc mục nước ngầm thay đổi do những tác động cơ học không tự nhiên

Tuy nhiên, để đánh giá múc độ gây hư hại đo mỗi của hai nguyên nhân trên, hiển

tượng suy thoải lớp kết dính ở cả ba tổ hợp cửa bẻ tông cốt thép, Ở trạng thải lão hóa tội cùng, vật liệu biển thành những hạt rời rạc, dẫn đến kết cầu bị phá bũy hoàn toàn

-33-1.2 NHUING PHUONG PHAP THU THAP THONG TIN VE CAT BE TONG COT

THIẾP DANG KHÁI THÁC

1.2.1 Mục tiêu của thu thập thông tin

Mục tiêu của thu thập thông tin về cầu J3ICT đang khai thác để đánh giá chất lượng

c của kết cầu Thu thập thông tin dóng vai tỏ

vật liệu và đánh giá khả năng làn vị

quan lrọng rong chân đoán đánh giá cầu

Hai loại thông tin cần thu thập lá:

- Về vặt liệu: Thu thập các đặc trưng vật liệu, thu thập các hư hỏng của vật liệu; các

tác động của môi trường đến vật liệu

- Vẻ kếL âu: Đo đạc các trạng thái biển dụng của kết cầu; thu thập các hư hông cửa

kết câu

1.2.2 Nguyên tắc trong thu thập thông tin

-_ Thu thập được càng nhiều thông tin liên quan đến công trinh càng tốt

- Cổ gắng Hiệp cận công trình càng gần cảng tốt

-_ hủ chép, phác hoa hiện trạng công trình tỷ mi, kỹ lưỡng và chính xác

-_ Cáo trang thiết bị kiểm định phải có độ chính xáo theo yêu câu và được so chuân

theo quy dịnh

- Sử dụng các trang thiết bị kiểm định đúng mục đích

- Chỉ những người được đào tạo mới dược sử dụng thiết bị

- Sử dụng các trang thiết bị theo đúng các quy định kèm theo

1.2.3 Các hình thức và múc độ kiểm tra thu thận thông tin

Để thu thập thông tin cản sở dụng những phương tiện và trang thiết bị kiểm tra Tuỷ theo loại hình kiếm tra mà mức độ sử đụng phương tiên vả trang thiết bị kiếm tra

khác nhau

1.2.3.1 Kiểm tra thường xuyên

-33-Thường được tiễn hành hàng năm, trước khi duy tu, nhằm phát hiện các dẫu hiệu bat thường trên cầu Kiếm tra thường xuyêu cân các trang thiết bị: Thiết bị bảo hộ và an toàn lao động; các phương tiện tiếp cận công trinh, các thiết bị đo đạc thông thường, như thước, phấn đánh đấu, số ghi chép

1.2.3.3 Kiểm tra dặc biệt

Thường được tiến hành sau một sự cố bất thường như lũ bão, động đất, hỏa hoạn, va cham lớn, sau khi sửa chữa nâng cấp hoặc càn khai thác với tải trọng lớn hơn

Kiểm tra đặc biệt cân các trang thiết bị: Thiết bị bào hộ và an toàn lao động; các phương tiện tiếp cân công trình, các thiết bị do đạc thông thường như thước, phân đánh dau, sé ghi chép; các thiết bị đo đạc kiểm tra không phá huỷ như siêu âm, bắn súng, các thiết bị khoan lắy , các thiết bị đánh giá mức độ gi của cốt thép; cáo trang thiết bị do biến dạng; thiết bị do dao dộng,

1.2.4 Các phương pháp kiểm Lra vật liệu

Khi nghiên cứu trạng thải làm việc và khá năng chịu lực của các công trình BTCT

trgtời ta thầy yêu tố ảnh hưởng trực tiếp đầu tiêu đến khả năng làm việc và tuổi thọ của các kết chu BICT là chất lượng vật liệu hiện tại của chúng Chất lượng đó thể hiện qua giả trị của các loại cường độ giới hạn, số lượng và tính chất của các khuyết

tật đo các trạng thái bệnh lý đã tổn lại hoặc mới xuất hiện trong quá trình khái thác Nhiệm vụ đầu tiên của đánh giá công trình là phải xác định và đánh giá chất hương, vật liệu Tiện nay việc khão sát và xác định các đặc trưng cơ bản của vật liệu thường dược thực hiện theo hai phương pháp cơ bản là phương pháp thí nghiệm phá hoại

mau và phương pháp thí nghiệm không phá hủy NDT

-34-1.2.4.1 Phương pháp phá hoại mẫu

a Nguyên tắc và đặc điển

Vật liệu cản nghiên cứu được lẫy từ công trình ra được chế tạo thanh các mẫu thử

Tlinh dang và kích thước của các mẫu thử được xác định tuỳ theo: loại vật liện, mục

dích nghiên cứu, các quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm Các màu

vật liệu được được đưa vào các máy thí nghiệm tương ứng với rạng thái lâm việc của

vật liệu (kéo, nén, uên, xeän ) vả cho chịu tác đụng của lực ngoài có giá trị tăng dan theo từng cấp cho đến lúc mẫu bị phá hoại hoàn toàn Dưới lác dụng cúa lực ngoài vật liệu số bị biển dạng, Đo gác giá trị biển dạng lương ứng với mỗi cấp ứng suất Giá

cả

ấp ứng suất biến đạng rhận được cho phép dụng được một đường cong

tiểu điển quan hệ giữa ứng suất và biến dạng; được gọi là biểu đồ đặc trung vật liệu

vì qua dễ thị nảy có thể xác định dược các đặc trưng cơ lý của vật liêu Quá trình

nigh

phương pháp thi nghiệm mẫu sẽ chịu ảnh hưởng trực tiếp của các yếu tổ sau: Tốc độ

sia tải; nhiệt độ mỏi trường; trạng thải ung suất tác dụng,

Khi tiến hành các thi nghiêm theo phương pháp thí nghiệm phá hoại mẫu thử thường,

tiến hành trong các phòng thí nghiệm, ở đây các điều kiện thí nghiệm déu được

ứu các vật liệu xây dựng cho thây, biểu đỗ đặc trưng vật liêu nhận được bằng,

không chế chuân Các số liệu nhận được theo phương pháp này thường ít chịu ảnh thưởng của các yến tổ khác, vì vậy kết quả nhận được phân ảnh tương đôi chính xác

khã năng chịu lực vốn có của vật liệu

Khi vật liệu làm việc trên công trình thực tẻ sẽ chịu nhiều yếu tố ảnh hưởng khác

nhau làm thay đối khả năng chịu lực so với cáo điều kiện chuẩn Phương pháp thí

nghiệm phá hoại mẫu thử vật liệu thường ít có khá năng xét đến sự thay đổi đó,

Việc lây mẫu thử trên kết cầu thực tế không phải lúc nào cũng thuận lợi do tính chat,

vị trì và phương pháp tiếp cận của công trình, và phải lấy ở vị trí không ánh hướng, đến khả năng cliu lực của kết cầu

b Xác định một số đặc trưng của vật liệu BTCT

- Xác định cường độ giới hạn chịu nén của bê tổng Rạ: Khoan lấy mẫu trực tiếp từ kết cấu, Kich cỡ phụ thuộc vào mỗi khoan, thường phải dâm bảo chiều cao gap déi đường kính Gia công mẫu theo quy định Lắp đặt và ép mẫu theo quy định, xác định

-35-dược lực nẻn phả hoại mẫu vả tỉnh được cường dé gici han khi nén eta mau Chuyển đỗi cường độ nhận được về cường độ mẫu chuẩn

- Xảc dịnh cường dộ lăng trụ Rụ , modun dan hỏi động Ky, va hé sé Poisson v : Mau thử lấy lừ công trình được gia công thành mẫu tủnh lăng trụ theo quy định Lắp đặt

vả ép đặt mẫu theo quy định Chia giá trị lực thí nghiệm thành n cấp Tiển hành từng cấp cho đến khi phá hoại Với mỗi cấp tái trọng xác định được các biến dạng theo các

phương tương ứng và xáo định được Ry, Fe, Fy, va

én øụ, ứng suất kéo đứt ơạ, độ dan đài tương đối 8 và dé that tương đổi sự hoặc xây

dựng dường cong mỗi của thép

1.2.4.2 Phương pháp NDT

a Nguyên tắc và đặc điểm:

Phuong pháp NDT là một hệ

cấu thực nhằm giải quyết hai nhiệm vụ cơ bản sau:

- Nhiệm vụ thứ nhất là xác định các đặc trưng vật liệu trên kết cấu thực bằng cách do

rác phương pháp đo trực tiếp trên công trình hoặc kết

một số các dại lượng liên quan dén dộ cứng H và độ dặc chắc của vật liêu, sau đó so sánh với chuẩn dé chuyển đổi các dại lượng này thành các đặc trưng vật liên cần

khảo sát

- Nhiệm vụ thứ hai và cững là nhiệm vụ chủ chốt của phương pháp NDT là phát hiện

các khuyết tật tồn tại bên trong môi trường vật liệu do quả trình chẻ tạo, do các trạng, thái bệnh lý của vật liệu gây ra Các khuyết tật này ảnh hưởng lớn dến tuổi thọ của

công trình vì vậy việc xác định được vị trí, kích thước của các khuyết tật là rất quan

trọng,

Thương pháp phương pháp NDT là một hệ gồm nhiên phương pháp kí

pha hủy khác nhau nữ:

- Đo cường độ bê tông bằng phương pháp đo độ cứng bể mặt (súng bắn bề tông,

-36-pitta cac cau có củng mác bê tông, Dũng kết hợp với các phương pháp khác dễ khẳng,

định kết quả

-_ lo chiều đây lớp bê tông bảo vệ (d < 120mm), vị tri cốt thép, đường kính cết thép,

- Phương pháp siêu 4m do vận tốc của xung siêu âm truyền qua bề tông, Vận tốc xung siêu âm phụ thuộc thành phần hỗn hợp bê tông, mắc bê tông, độ chặt, bê mặt và

các đặc trung đàn hỏi khác của bẻ tổng Phương pháp siêu âm được sử dụng để xác

định cường độ bẻ tông, xác định độ chặt, độ đồng nhất, các đặc tính đản hồi của bê tông, xác dinh vị trí, độ lớn của khuyết tật ấn đấu bên trong bè tổng (vật lạ, lỗ rễng ), xác định chiều sâu vét nứt trong bê tông Phương pháp này bị ảnh hưởng bởi

cất thép trong bê tông, kết quả sẽ bị sai lệch se với bê tông không cốt thép và can

phải được hiệu chính Phải có số lượng thí nghiệm đó lớn để xây dựng quan hệ giữa các thông số của bê lông và vận lắc sông giêu âm

- Phuong pháp lan truyền âm thanh dùng để phát hiện những khuyết tật ấn đầu, thu lượm thông tin về các quá trình diễn ra bên trong vật liệu như sự phát triển của các vết mủ, các hư hồng cục bộ, sự dịch chuyển và bị gỉ của cối thép

- Phuong pháp chụp ảnh nội soi (Endoscopes) dùng để kiểm Ira, xem xót và chụp anh hiện trạng bên trong hẻ tông hoặc của cốt thép tại các vị trí không kiểm tra bằng,

các thiết bị kiểm tra thỏng thường dược Quan sát bằng cách đưa dầu dò vào các lỗ

rỗng hoặc các lỗ khoan trong bê tổng Nhược diễm của phương pháp nay không sử dụng được trong mỗi trường nước, ấm

- Đo mức độ thắm nhập của khí hoặc nước qua bê tông bắng cách khoan các lỗ khoan trong bê tông, gắn các ông dần và nén nước hoặc khí Phương, pháp nảy ding

để đánh giá độ chặt của bê tông qua độ thám nhập khí hoặc nước vào bên trong bé tông Có thể dùng phương pháp này để xác dịnh các vết rút hoặc các lỗ rỗng thông

nhau,

- Po dé xAm nhập của khí cácbơn (nức độ carbonate hóa) trong bê lông bằng chất

chỉ thị màu Đo chiều sân thâm nhập khi cáobon trong bê tông tại các bộ phận cửa

cầu bằng cách phun chất chỉ thị mâu vào các lỗ khoan ở các độ sâu khác nhau của lớp

tông bão về Căn cử vào quan hệ giữa dộ thấm nhập khí cácbon và sự suy giâm

cường độ bê tông để đảnh giá sự suy giảm cường đô bê tông và mức độ gỉ của cốt thép

- Xác định độ thấm nhập clo theo thời gian, xác định hàm lượng sulphate, xác định

ham lượng xi măng trong bê lông, Khoan lây mẫu bột bê lông, đưa về phỏng thí

-37~

nghiệm để phân tích do hàm lượng clo (tính theo % trọng lượng bẽ tông hoặc xi xăng) tại cáo độ sâu khác nhau của chiêu đày lớp bê tông bảo vệ Dựa trên hiật thâm

nhập clo, xây dựng quan hệ giữa độ thấm nhập clo va su suy giấm cường độ bê tông, ngưỡng gây sĩ, có thể dự bảo thời gian cốt thép có thể bị pi

- Po điện thế trong cốt thép, điện trở của bê tông để đự báo khả năng bi gi

thép trong bê tông đụa trên các giá trị điện thể trong cốt thép hoặc điện trở của bê

tổng,

- Bo đạc, chụp ảnh bằng tia ph

để xác định mật độ bê tông, phát

vết nứt cũng như vị trí, đường kính và tình trạng của cốt thép

-_ Thử tái tĩnh để đo độ võng tại các mặt cắt cúa các dim và của bán mặt cầu, Đo biến

xa (ta Ä, ganuna ) nhờ may do, chup phéng xa

ên các khuyết tật bèn trong bê tông, các lỗ rồng,

dang trong bẻ tông vừng rên và biển đang trong côi thép chịu kéo tại pác ruặt cất của

các dâm và của bản mặt câu Kiểm tra độ mô rộng vết nrút đưới tác dụng của tải trong, thử Kiểm tra sự làm việc của các gỗi cầu Phương pháp này cần phái có cáo trang,

thiết bị chuyên đảng (như máy do biển dạng, đo độ võng, chuyển vị )

- Thủ tãi động để đo các tần số đao động riêng của cầu Đo các Hiông số dao động

qua đó xáo định được các đặc trưng động học của câu đo tác động của hoạt

tảiPhương pháp nảy cần phải có các trang thiết bị chuyên dùng (như máy do đao đông, thiết bị gây chan déng )

h, Số lượng điểm đo

Do ban chất của plương pháp và thiết bị đo, mỗi phương pháp đo luôn hiện cd mot dãi biến động mao đó Tùy lừng trường hợp cụ thể, phụ thuộc độ chính xác yêu cầu

mà chọn số lượng điểm đo cho phù hợp Các điểm đo phải được chọn theo nguyên the:

- Chon tai nhting vi tri dai dién nit

- Chon é nhing bộ phận kết cấu khác nhau

1.2.4.3 Sủ dụng kết hợp các phưưng pháp

Mỗi phương pháp cũa phương pháp NIDT có những ưu nhược diễm riêng và bề tông, cốt thép là một vật liệu composiL phúc hợp nên để sử đụng có hiệu quả phương pháp NDT cần sử đụng các cặp phương pháp NDT hỗn hợp Việc nghiên cứu đẻ xuất các phương pháp và các thiết bị đo lả nhiệm vụ thuộc phạm vị cửa cáo ngành khoa học co

-28-bản Nhiệm vụ của các chuyên gia kết cấu công trình là nghiên cửu sử dụng thành

thạo các thất bị đo đó và dùng phương pháp NDT như phương tiệt có ý nghĩa lớn

lao dé lam rõ mỗi quan hệ phức tạp giữa các đặc trưng cơ học và vật lý đề làm rõ hơn ban chất vật liệu của bẽ tổng,

án đề lập chuẩn trong phương pháp NIYT: Như đã trình bày, phương pháp NDT dựa trên nguyên tắc so sảnh với chuẩn Chuẩn ở đây là mỗi quan hệ giữa các thông số đo trên các dụng cụ và thiết bị đo với các đặc trưng vật liệu được lập ra khi tiến hành thử

trục tiếp trên các mẫu thử trong các trong điều kiện tiêu chuẩn Vì thể độ chính xác

của các biểu dé chuyển đổi chuẩn đúng thì mức độ sai lệch của thiết bị đo sẽ giảm và d6 chính xác của kết quả do sẽ tăng Việc xây dựng biểu đổ chuyển dỗi chuẩn cho mãi thiết bị đo là không thế thiểu và thường mắt rật nhiêu thời gian và công sức đối

với các công trình xây dựng mới

Riêng đối với bê tông là vật liêu có tính đẳng nhất kém va tinh biến động lớn niên tại

mỗi công trinh xây đựng mới sẽ gặp các ảnh hưởng đáng kế nêu sử đụng các chuẩn

cũ đã thiết lập Với bê tông trên công trình cũ, việc đành gia chất lượng bê tông sẽ chỉnh xác hơn néu xem phương pháp thí nghiệm phá hoại mẫu là diễu kiện đủ còn kết quả khảo sát phương pháp NIDT là điều kiện cân Trước khi thí nghiệm phá hủy mẫu nhỏ đẻ lẫy các đặc trung vật liệu thí tiến hành các phép đo theo các phương pháp NDT Kết quả của 2 phương pháp cho phép thiết lập chuẩn chuyển đổi giữa các

thông số ở

có thế có chuẩn tương đổi chính xác

dũng cho đánh giá công trình đó Với nhiều công trình có tính lương tự

Qua những công trình nghiên cứu về việc lập chuẩn chuyển đổi đã công bố, nhận

thấy các chuẩn đều có đạng tổng quát: R = ÑPx)

Trong đó : E là cường độ của bê tông,

Ðx là một thông só do dược nào đó bằng các phương pháp NDT

Chuan cường độ vận tốc siêu âm (chuẩn nảy có các đạng sau)

-29-Chuẩn cuéng d6 - modun dan héi trust

1.2.5 Các phương pháp đo đạc hiệu ứng kết cầu

'Irong kiểm định công trinh, việc xác định các hiệu ứng trong kết cầu (còn được gọi

là các trạng thải cơ học) dưới tảe động của các tải trọng ngoài là rất cần thiết Các triệu ứng trong kết câu bao gam bién dang và dịch chuyển của các bộ phận kết cấu khi có tải trọng tĩnh tác động trên kết cầu hoặc biến đạng động cũng như các đặc trưng dao động của kết câu khi có tái trong động của công trình Các hiệu ứng kết câu chà những số liêu cân thiết đễ chan đoán xác định mô hình thục trạng của công trinh

và là ca sở quan trọng khi đánh giá công trình

Một đặc điểm quan trọng của việc xác định đo đạc các hiệu ứng kết cấu là chỉ có thể

tiến hanh khi tải trọng tác dộng trên công trình Đo đó cẩn có kế hoạch chỉ tiết vả các phương pháp, thiết bị đo phù hợp với mỗi loại hiệu ứng kết cấu Thông thường đề xác đỉnh các hiệu ứng kết câu, thường tiển hành thử tải tĩnh và thử tải động công,

trinh hoặc đo đạc trong thời gian dài

1.2.5.1 Thử tải tĩnh

Di với công trĩnh câu ITCT thường thử tải tính bằng các xe 6 1 06 chat tai thea

tính toán Các xe được xếp tải và cân xe để có số liệu chính xác cho từng trọc xe và dược xếp trên cầu theo các sơ dễ chất tải đã chuẩn bị trước Đối với chất tải tinh thông thường xác định được các hiệu ứng kết câu sau:

- Do độ võng tĩnh do hoạt tải: Xác dịnh bằng các tenxomet don hoặc các thiết bị do vẽng maximop có độ địch chuyển lớn Với mỗi sơ đỏ chất tải thường ra vào tải nhiều

lân đẻ đọc thiết bị và lầy giá trị trung bình của các lần đọc khi không tải và cõ tải

- Po bién dạng của bê lông vùng nén: Với các mặt cối dâm chữ T, Ï có thể do được

biển dang của bê tông vừng nén ở nách dằm băng các thiết bị đo biển dang cơ hoc

hoặc diện tứ Với mỗi sơ dỗ chất tái thường ra vào tải nhiều lần dễ dọc thiết bị và lây

siả trị trung bình của các lần đọc khi không tải và có tải

-30 Đo biến dạng kéo trong ốt thép: Cũng có thể cắt bê tông tại vị trí cốt thép chú chịu kéo để đo biển dạng trong cối thép bằng các thiết bị đo biến dạng điện tử Với mỗi sơ

đỗ chất tải thường ra vào tải nhiều lẫn để đọc thiết bị vá lây giá trị trung bình của các lần đọc khi không tải và có tấi

- lo biển dạng của bê tông ving kéo khi bề tổng chưa bị nứt hoặc đo độ mỡ rộng vết nứt khi có tắi bằng các thiết bị đo biến dạng cơ học hoặc bằng các thiết bị theo dõi vớt nút

1.2.2 Thủ tải động

Đổi với công trình cầu BTCT người ta cũng thường dùng thứ tải động để xác định các hiệu ứng kết cấu Thông thường bẻ trí các đầu đo dao động tại các ví trị cần đo đạc và cho các xe thử tải được chất tải theo tính toán chạy qua cầu với các tốc độ

khác nhau và ghi lại các phổ đao động Dựa vào các chương trình phân tích chuyên

dung sé tim được các phổ gia tốc, vận tốc và chuyên vị động, Từ đó tìm được các đặc

trưng động học của công trình:

- Tim duce chuyén vi déng theo phương thẳng đứng và qua đó dánh giá dược hệ số

xung kích của cầu

m đuợc các trị riêng, các tân số dao động riêng và các chu kỳ dao động riêng,

1.2.5.3 Do đạc trong thời gion dai

Tại các nước phát triền, đôi khi người ta cũng sử dụng phương pháp đo đạc trong thời gian dài Các trang thiết bị đo đạc được sắp đặt và báo quản tại cổng trình, các số liệu

dược ghỉ vào một thiết bị uu trữ Thiết bị sử dụng thường gồm gác thiết bị do đếm:

Hoạt lẫi xe qua cầu và gác thiết bị đo hiệu ứng của kết cẫu như biến dạng, chuyển vị

và các đặc trung đao động Xử lý các số liệu trên sẽ có được phổ tãi trọng, và các phố

về các hiệu ứng tài Đây lá phương pháp cho bức tranh kha day dủ về tác dộng và liệu ứng kết cấu nhưng chủ phí lớn và thường chỉ áp dụng cho những mục dích

-31 Các thiết bị do độ cứng bể mặt của hãng Schmidt (Digi -31 Schmidt 2)

~ Các thiết bị chuyên đùng siêu âm bê tông (Dundit, BT-12, Tice )

-_ Các thiết bị phan tich An mén, ri (Canin, Resistivity Meter Resi )

- Các thiết bị xác định vi tri edt thép (Micro Covermeter 700-MC-87, Micro Covermeter 700-MC-94-5, Profometier 4 )

- Cac thiét bi do bién dang kéo bẻ tông bề mặt hoặc cửa lớp phủ (Dyna Z, Dyna Ze )

- Cae thiét bi kiểm tra và theo dối vét mit (Demec Gauge, Demec Studc )

- Các trang thiết bị đo đạc thử tải: (Máy đo biển dang Digital Strainmeter DMD 20A)

- Các thiết bạ đo biển dạng cơ học (MK3, KK100 )

áo thiết bạ đo võng, raximep có độ địch chuyển lớn

- Thủy bình đo phối hợp Ni-003

- Kinh lúp có độ phóng đại từ 20 lần trở lên

~ Máy do đao động,

-38-Chương 2

PHƯƠNG PHÁP XẮC ĐỊNH SỰ SUY GIẢM

CIAT LUQNG DAM CAU BICT DANG KIIAI THAC

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Để đánh giá tình trạng kỹ thuật của dầm cầu BTCT đang khai thác a phải xây đựng,

‘bai toán chân đoán kỹ thuật đôi với đảm cau dua trên cơ sở cáo số liệu thông tin thụ

dược

Khái niệm chân đoán công trình (Diagnosie) là nhận biết, xác định tính trạng của

công trinh dựa trên cơ sở xem xét các triệu chứng, Quả trình chân doảm công trình là quá trình xác dịnh trang thải của hệ thông kỹ thuật Chân doán kỹ thuật là khoa học

vê sự nhận thức dự báo trạng thái của hệ kỹ thuật Dựa trên các kết quả khảo sát, đo

đạc và xử lý số liệu đề đưa ra các đự đoán về nguyên nhân, mức độ hư hồng của công, trình, dé dim bao an toàn cho công trình trong quá tranh khai thác, tránh hậu qua

thiết kế lượng trạng thai đánh

thi công ban din giá

-38-+ Thiết kể: là giai doạn chuẩn bị xây dựng, lập hỗ sơ dự toán, thiết kế chứ tiết trên cơ

+ Thảm dịnh: kiểm tra xem thiết kế có đáp ứng được yêu cầu dit ra khong, có phù

liợp với các điều kiện Lư nhiên, xã hội, kinh tê hay không

+ Xây dựng công trình: là giai doạn thực hiện xây dựng, thi công theo hỗ sơ thiết kế

đã lập

+ Giám sát chất lượng thi công; dòi hỏi giám sát vẻ vật liệu, thiết bị, nhân công, khỏi

lượng và việc th công có tuân thủ đứng như thiết kế đã đưa ra không,

+ Kiểm tra, danh giá, kết luận vẻ trạng thái ban đầu của đối tượng: kiểm tra xem xét

sông trinh được xây dựng cẻ dúng thiết kế hay không Cỏ khả năng làm việc hiệu

quã, an toàn không Giai đoạn này phải đủng đến thiết bị, công cụ tính toán

+ Kiểm định và đánh giá: Phát hiện các thay dỗi của công trình xây đựng, Trong quá

trình khai thác có thế có các thay đối vẻ vật liệu, kết câu, về cã tải trong và tác động,

làm công trinh bị giám hiệu quã sử dụng hoặc xảy ra sự cổ, giảm tuổi thọ, do đó phát

cỏ công việc kiểm tra, đảnh giá

3.1.1 Bài toán chân đoàn kỹ thuật đối với công trình xây dựng

Hải toán cơ bán của chân đoản công trình là sự nhận biết về trạng thái kỹ thuật của hệ

trong điều kiện thông tin han ché Nhận biết trạng thái của hệ là mang trạng thải của

Tiệ lới một trơng các lớp khả năng

Nội dung cơ bản của bài toản chấn đoán kỹ thuật g6m những bước sau:

* Xây dụng khêng gian trạng thái của đổi tượng kỹ thuật {D}

* Xác dịnh dầu hiệu chân đoản

thập đoán

thông |] ký

tin thuật Thân thức trạng thải

Ly! của hệ trên cơ sứ — Thận biết trạng thải kỹ thuật

Mé hinh tinh: thu thap sé ligu thé hién sw phan ứng của công trình trước tác dộng của

tâi ưrọng cổ đình không thay đổi theo thời gian

Mõ hình động: thu thập số liệu thể hiện sự phan img của công trinh trước tác dong

của lãi trọng biên đôi theo thời giam

2.1.3 Phương nháp đánh giá sự suy giảm chất lượng công trình cầu

Để nhận biết, đánh gia được trạng thái kỹ thuật của cầu người ta đưa ra 2 phương,

pháp dành giả sau

a) Phương pháp thông kê: xử lý đầu hiệu chân đoán trên co sở thủng kê dữ liệu về hư hồng va khuyết tật, tử đỏ xác định được trạng thải khuyết tật của cầu

b) Phương pháp cơ học: xác định mô hình cơ học hệ thống trên cơ sở xây dựng,

không gian trang thái của đối Lượng và xáo định dấu hiệu chẩn đoán

2.1.3.1 Phương pháp thống kể:

a) Xây dựng không gian trạng thái của dỗi teøng:

Xác định các trạng thái có thể của đối tượng (tập hợp các trạng thả) gọi là l2

Một công trình xây dựng có nhiều trạng thái kỹ thuật (Lối, khả, trung bình, kếm: ),

gọi các trạng thái này là Dị, Dạ, , Dạ

b) Xác định đến hiệu chân đoán:

Mỗi dấu hiệu có thể có các cấp độ khác nhau, ví dự như cường độ của vật liệu có các

cấp độ kém, trung bình, đại, cao

© Tiêu chuẩn nhận dạng

-38-Xác dịnh đối tượng dang ở trạng thải nào:

Một trạng thái của công trình gắn với một tập hợp các đầu hiệu biểu hiện

TNếu biểu hiện của D„ trong dấu hiệu Z, sao cho:

Thi D, là trạng thải của đối tượng,

2.1.3.2 Phương pháp cơ học

-36-Các hỗ sơ dược sử dụng dễ thu thập thông từ: hỗ sơ khảo sát, hỗ sơ thiết kế, hỗ sơ

kiếm định trong giai đoạn thì công hoặc chế tạo lắp đặt, hỗ sơ trong giải đoạn khai

thác sử dụng như: hễ sơ các lần kiểm tra định kỳ, các lần sửa chữa, các sự cố Từ đó xác định các khả năng hư hỏng, các sự cố có thể xảy ra để phục vụ cho việc xây dựng,

mô hình trạng thái của đối Lượng kỹ thuật

(2a) Xây dựng mô hình trong không gian trạng thái

Tập tham số trạng thái

Mỗi giá trị cụ thể đ* ứng với trạng thái nào đó của d, ví dụ dạ (rạng thái góc)

Xây dựng các mô hình tham số của kết cấu:

Vai d 1a tham sé chan dodn, Céc tham sé nay duoc chon try ¥ phy thude vao viée md

tình hoá Chúng có thể là các tham số mô hình như kích thước hình học, tỉnh chất vật liêu, các đặc trưng số của các lu hông nữ vết mút (số lượng, vị trí, dộ sâu, ),dô cứng của phân tử Thông thường chọn d sao cho khi d = 0 ting với trạng thái gốc

của kết câu (trạng Thái ngưyên ven)

(3a) Phân tích tỉnh toán

Tỉnh toán, phân tích để xây dựng mỗi liên hệ giữa các trạng thái có thể với véc tơ đâu

hiệu:

ad) = fa(d), 22d), Zeal) } (8)

(4a) Co sé diz lidu cata chan dodn

Kết quá của việc phân tích tỉnh toán cho t2 những biểu hiện của các trạng thái có thể

ở vée tơ dầu hiệu đã chọn Tỏ hợp những biểu hiện đó là cơ sở đữ liệu của chân đoán:

kỹ thuật

Ð) Xác định đấu hiệu chân do¿n

(1b) Kido sat da dac tai hiện trường

Thm thap cic thông tím trên đối tượng kỹ thuật đang tổn lại Công việc này đời hỏi

phải có các máy móo thiết bị

-37~

(2b) Thu thgp thing tin chan dodn

La các thông tin về đổi tượng kỹ thuật thu nhận được bằng việc khảo sát đo đạc hiện trường, Thông tin chan don dược chọn phải thoả mãn các yêu cdr Co thé do dạc

được bằng thiết bị Phải là những thông tìn vẻ các dâu hiệu chan đoán có liên hệ với trạng thải của đổi tượng Cho phép ta xác định được dấu hiệu chân đoán

h) Xứ Uf thang tin chân đaản:

Xác dịnh dẫu hiệu chân đoán:

Zở — Ôn” *e} @

©) Mé hinh thực trạng kết cầu và lý thuyết nhận dạng

Để có thế phân tích, đánh giá và đưa ra những kết luận vẻ trạng thái kỹ thuật của đối tượng thi phái có một mô hình thực trạng kết câu, nó phần ánh sự làm việc thục tế, sự thay đổi của kết cấu một cách day da hon củng với sự xuất hiện của cáo hư hỏng,

Vị

thiết kế, hoàn công chính là van dé nhận đạng hệ thống (system identification) Ly

thuyết nhận dạng hệ thông đã được phát triển từ lâu, xuất phát từ các bài toán điều khiển và mô phông, nhưng trong cơ hoc thì nó mới chỉ dược quan tâm gần dây Đối

với kết câu công trình, hiện nay vẫn là những bước đầu tiên và tập trung vào hướng

nghiên cứu gọi là nhận đạng kết câu

2.1.4 Các mức dộ của việc chân đoán dánh giá cầu

Có nhiều phương pháp chân đoán đánh giá cầu tủy thuộc vào dạng thử nghiệm vả dạng dữ liệu thu dược Việc chân doán cũng tuỳ theo yêu cầu của công tác quản lý cầu mà có những múc độ khác nhau Nói chung có thể chía thành các mức độ khác

nhau như sau:

Xác nhận kết câu đá bị hư hỏng hay chưa

- Nếu kết cầu đã bị hư hỏng thi tìm các vị trí nt hong

- Biết vị trí hư hồng, tiền hành đánh giá mức độ hư hồng

- Biết mức đệ hư hông, đánh giá khả năng chịu tải của cầu

Du bai toan chân doán được giải quyết đến mức độ nào thị cũng dều có ý nghĩa thiết thực và phục vụ cho công tác quân lý câu Đề giải trọn vẹn bài toán đảnh giá cầu,

-38-trước hết kết cầu phải dược mô hình hoá và tính toán các phan ứng lý thuyết của nó

dưới tác động của bên ngoài Trong khảo sal do đạc ở hiện trường các số liệu thực tế

sẽ được đo vả sơ sánh với số liệu ly thuyết theo quan điểm số liệu đo đạc là chân lý Như vậy mô hình tính toán lý thuyết sẽ được điều chỉnh theo cáo số liệu đo đạo kháo sát để phân ánh thực trạng về câu Sau đỏ việc tính toán khả năng chịu lực của cân

được tiên hành trên mỗ hỉnh đã hoàn thiện này, trên cơ sở đó đưa ra các khuyến nghị

khai thác cầu

2.1.5 Ưu nhược điểm của hai phương pháp chan đoán cầu

Việc chẩn doàn kỹ thuật cầu theo phương pháp nhận dang cơ học hệ thống có ưu diễm là có thể đánh giá tính trang kỹ thuật của cầu một cách tương đối về mặt định tỉnh và định lượng Tuy vậy phương pháp nảy có một số tổn tại:

-_ Việc thu thập thông tín qua thứ tải trọng tại hiện trường rất tốn kém và nhiều khi không chính xác do nhiều nguyễn nhân như số lượng, vị trí diểm do, sai số do đạc

- Chưa xác định được sự điển biển của các nguyên nhân, dự báo sự phát triển trong

tương lại

- Không tận dụng được các kết quá chân đoán kỹ thuật của các cầu cùng hệ thẳng,

Tiện nay việc áp dụng các phương pháp thử tải trọng ở nhiều nước phát triển đã

không sử dụng tại hiện trường, nó thường chí được áp dụng trong các phòng thí

1rghiện hoặc cỏ tỉnh chất nghiên cứu bố sung cho lý thuyết,

Chấn đoản cầu theo phương pháp thống kê khắc phục được những nhược điểm nói

trên của phương pháp nhân đàng cơ học, rất thích hợp đối với các đơn vị có chúc

n kiểm tra

răng kiểm la, quản lý cầu, nó có thể cho kết quả chân đoán sau mdi

tổng quát hoặc kiểm tra chỉ tiết IIơn nữa, với những công trình đặc biệt cân thử tải trọng, thi những thong tin thu thập được trong các lần thir tii cing co thé sir dung dược khi dua vào ma uận chân doán và dùng cho các lần chân đoán sau nảy

Với kết cầu cau BYCT, dé chan doan theo phương pháp nay cần xây dựng tập hợp các dâu hiệu nhận biết trạng thải của kết câu Thông kê các dấu liệu trên một loạt cầu thực tế Đề chắn đoán kỹ thuật của một cầu nào đó ta phải thu thập các đấu hiệu biếu

hiện của kết câu đỏ trong thực tế

trạng thái của cầu cần chân doản đến với một trong các lớp khả năng đã dược xây

Sau đó bằng các phương pháp giải thống kê đưa

dựng

-38-2⁄2 XÂY DỰNG BÀI TOÁN CHÂN ĐUÁN KỸ THUẬT ĐỐI VỚI CẬU BECT

2.2.1 Mục tiêu của bài toán

Bài toán chân đoán kỹ thuật đổi với kết cấu cầu là bài toán đánh giá tỉnh trạng kỹ thuật của câu đang khai thác dựa trên cơ sở số liệu, thông tin thu được thông qua hé

sơ và kết quả kháo sắt do đạc trên cầu Mục dịch chính là phát hiện các hư hỏng trên kết cầu cảng sớm cảng tối và đánh giá ảnh hưởng của chúng đến răng lực khai thác của công trình, trên cơ sở đó đề ra các biện pháp sửa chữa, khôi phục hay đưa ra chế

độ khai thác phú hợp,

Để giải bải toán chân đoán kỹ thuật công trình cầu cân có những yêu tô như sau:

* Số liệu khảo sát, do đạc các đặc trưng hình học, dắc trưng vật liệu của kết câu và

các đáp ứng của nó dưới tác động của môi trường bên ngoài

* Mã hình toán học của công trình

* Phương pháp tìm kiểm, chan đoản, đánh giá hư hồng của câu và xây dựng mô hình

thục trạng của nó

3.2.3 Sơ đề giải hài tuán chấn đuán kỹ thuật cho cầu BTCT

2.2.2.1 Theo quan điểm nhận dạng cơ học hệ thông

Ta có thể biểu điển sơ đỏ giải bài toán chân đoán kỹ thuật cho cầu như ở sơ đỗ dưới

So sánh số liện đo và tình toán

Ty thnyét dé chdn đoán hư hỏng,

amine AA_wi tri hie haner

Ỷ 'Xây đựng mỗ hình Tiện trạnp, của công, trinh